微机——微型计算机系统组成及工作原理

微型计算机系统组成及工作原理

• • • 一、计算机的发展阶段
    • 二、微型计算机系统组成
    • • • • 1、微型计算机系统组成框图
          • 2、微型计算机的基本设计思想
          • 3、微型计算机的硬件系统
          • 4、微型计算机的软件系统
    • 三、微型计算机的工作原理
    • 四、微型计算机的分类
    • • • • 1、按CPU的字长分类
          • 2、按微型计算机的利用形态分类
    • 五、微型计算机的性能指标

一、计算机的发展阶段

1、电子数字积分计算机（ENIAC）1946年2月在美国宾夕法尼亚大学研制成功

2、计算机的发展阶段

按照构成计算机所采用的电子器件及其电路的变革

微型计算机属于第四代计算机，是二十世纪70年代初期研制成功的。

3、
在微型计算机发展过程中，最有影响力的是 IBM PC 系列微型计算机，代表机型有 IBM PC/XT、PC/AT、80386、80486、Pentium(586)等。（我们主要学的就是8086系列）

迄今为止，微型计算机的硬件体系结构仍采用的是 冯.诺依曼建立的经典体系结构，即微型计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。

二、微型计算机系统组成

1、微型计算机系统组成框图

各种类型的微型计算机均采用微处理器作为中央处理单元（CPU）

运算器（算数逻辑单元ALU）：用来进行算数或逻辑运算以及移位循环等操作。

控制器（控制单元CU ）：全机的指挥控制中心。负责读取指令，指令译码，形成各种定时控制信 ，向内部各功能单元发送相应的控制命令，协调各部件之间的工作。

寄存器阵列（RA）：相当于微处理器内部的RAM，用于暂存数据和运算结果。

总线接口：负责完成所有的总线操作，形成读/写存储器和输入/输出设备的地址信 和控制信 ，实现MPU与存储器和外部设备的信息交换。

存储器：计算机系统的记忆装置，用来存储程序和数据。

输入/输出设备（I/O设备）：外部设备，是人与计算机联系的桥梁，它们通过输入/输出接口（I/O接口）与微处理器连接，不同的外设必须通过不同的 I/O接口才能与微机相连。

总线：连接微型计算机各组成部分的一组信 线，包括 地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB 等三类。

4、微型计算机的软件系统

系统软件：面向计算机的软件和面向用户的软件

应用软件：为了解决各类实际问题，利用计算机以及它所提供的各种系统软件，编写解决各种实际问题的程序。

用来编写应用软件的语言有机器语言、汇编语言和高级语言。

系统软件向应用软件提供服务，应用软件必须在系统软件的支持下才能运行。

三、微型计算机的工作原理

基本工作原理：
（1）先将程序和原始数据由输入设备通过输入接口输入存储器中保存；
（2）启动程序，将指令从存储器某个地址单元中取出送到CPU内部的指令寄存器暂存；
（3）控制器中的译码部件进行指令译码，并根据指令功能，向各个部件发出相应的擦偶哦命令，完成取操作数、运算、输出结果等规定的操作；
（4）运算结果可以直接通过输出接口传送给输出设备（如显示器或打印机），也可以先将结果存入存储器中，然后再输出。

微机的工作过程，实质上就是执行程序的过程，是不断地从内存取出指令并执行指令的过程。

四、微型计算机的分类

1、按CPU的字长分类

第一代 —— 4位或低档8位微处理器：CPU的字长为4位，系统传送的数据位为4位

代表产品：Intel公司1971年研制成功的4004（4位CPU）及1972年推出的低档8位CPU 8008。

第二代—— 中高档8位微处理器：8位微处理器，具有16位地址总线

代表产品：1974年Intel公司生产的8080 CPU， Zilog 公司生产的Z80 CPU、Motorola公司生产的MC6800 CPU以及Intel 公司1976年推出的8085CPU。

第三代—— 16位微处理器：采用高性能的16位微处理器为其CPU，具有20位地址总线

代表产品：1978年Intel公司生产的8086 CPU、Zilog公司的Z8000 CPU和Motorola公司的MC6800 CPU。

第四代——32位高档微处理器：目前使用最多的微型计算机

代表产品：Intel公司推出的32位微处理器芯片80386、80486、Pentium系列、Power PC系列

第五代——64位微处理器：

代表产品：AMD公司推出的Athlon 64和Athlon 64 FX、Intel公司发布的Pentium 4 6XX, Pentium 4 Extreme Edition、 Intel公司发布了64位的Celeron D CPU系列芯片

2、按微型计算机的利用形态分类

1、单片微型计算机
2、单板微型计算机
3、位片式微型计算机
4、微型计算机系统

五、微型计算机的性能指标

特点：功能强、可靠性高、价格低、适应性强、体积小、质量轻、维护方便

性能指标：

字长：字长越长，精度越高，贮存容量也越大
主频：决定了微型计算机的处理速度
主存容量：衡量微型计算机处理数据能力的重要指标
可靠性：故障率越低说明可靠性越高
兼容性：体现在数据处理、I/O接口、指令系统等方面的兼容性
性能价格比：衡量计算机产品优劣的综合性指标