微型计算机技术及应用笔记整理（第一章）

第一章 微型计算机概述

微型计算机

微型计算机是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机，能够自动、高速、精确的进行算术运算、逻辑控制和信息处理的现代化设备。

微型计算机的特点和发展

1946年美国宾夕法尼亚大学研制成第一台电子计算机ENIAC（埃尼阿克），这是一台真正现代意义上的计算机

微型计算机的主要特点如下

体积小、重量轻

价格低廉

可靠性高、结构灵活

应用面广

埃尼阿克

技术特点

十进制

没有存储器

运算速度：5000次/s

功耗：150kw/h

加法运算

外观

重量大：约30吨

200人左右操作

体积大

占地180平方米

冯诺依曼——>计算机之父

将十进制改为二进制

加存储器

1945年-冯氏结构（普林斯顿体系）

输入设备:数据指令接受设备，典型的输入设备是键盘

**输出设备：**显示器等。输入与输出设备是计算机与外界进行信息交换的场所，它们与计算机通过i/o接口实现信息的交换

**运算器：**运算器是进行运算的部件。运算包括算术运算和逻辑运算。一般简称alu

**存储器：**存储器是存储数据和指令部件。其物理容量（大小）是固定的，以字节为单位（B）。

控制器：控制器通过对指令的译码，控制自身和其它部分运行

主机和外围设备

人们往往把运算器、控制器、存储器合在一起称为主机、把输入、输出设备合在一起称为外设。

cpu

在主机中，又把运算器和控制器合在一起称为中央处理单元-cpu

微处理器

随着半导体的集成电路技术的发展，可以把整个cpu集成在电路芯片上，就把它称为微处理器。

微型计算机

人们把以微处理器为核心构成的计算机，称为微型计算机

单板计算机和单片机

若整个计算机可只安装在一块印刷版电路上，这样的计算机称为单板计算机。

若能把整个计算机集成在一个芯片上，就称为单片机

微型计算器的分类

1.按规模分：微型计算机可以分为单片机、个人计算机、笔记本电脑和掌上电脑

2.按微处理器的字长分类：4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器和32位微处理器

请写出组成微型计算机各个部件的名称

cpu、内存、主板、键鼠、显示器、机箱、硬盘、散热器、 卡、显卡、声卡、电源、光驱

电脑三大件

主机（运算器、控制器、存储器）

显示器

键鼠

主机三大件

cpu（运算器、控制器）

内存

主板（接口、电路、总线）

计算机的基本结构

计算机的组成-冯诺依曼结构（普林斯顿体系结构）

冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制和计算机应该按照程序存储顺序执行

系统组成与结构-三个层次

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微型计算机系统的三个层次

微处理器->微型计算机->微型计算机系统

微处理器

• 严格讲，微处理器！=cpu
• cpu指的是计算机中执行运算和控制功能的区域，由算术逻辑部件（alu）和控制部件两大主要部分组成
• 把cpu和寄存器的特殊存储器集成在一片大规模集成电路或超大规模电路封装之中，这个器件才被称为微处理器。

微型计算机

• 以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器（rom）、读写存储器（ram）、输入/输出电路接口电路及系统总线等所组成的计算机，称为微型计算机
• 将这些部分集成在一片超大规模集成电路芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机

硬件部分

典型的计算机都由微处理器、存储器、输入输出子系统及总线四个主要部分构成

微型计算机硬件系统组成

微处理器cpu

由运算器、控制器、寄存器3部分组成。实现运算和控制功能。又称为中央处理单元cpu。

存储器

• 由cpu之外的半导体存储器芯片组成，存放程序、操作数、运算中间的结果和最终数据
• 分为只读存储器ROM与随机存储器（RAM）

内存是主存的原因是内存与cpu直接相连。

i/o接口电路与i/o设备

输入设备将程序、数据信息送给计算机；输出设备将处理结果以各种形式表现出来。外设与cpu之间的硬件连线和信息交换要经接口电路

总线

连接多个功能部件的一组公共信 线，具有逻辑控制功能。分为地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB

微处理器的总线结构

1.系统总线是连接cpu、存储器和i/o设备。用于传递数据、地址和控制信息，是计算机中各类公共信 线的集合，是计算机系统中各部分联络的规范通道。

2.组成为计算机系统的各部分通过地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB联系在一起

数据总线DB

• 装载数据和指令代码。是双向的
• 总线宽度：总线中信 线的条数

地址总线AB

装载地址信 ，确定被访问的存储单元、i/o端口。是单向总线。地址总线的根数确定了cpu所能直接访问的存储空间。

cpu的寻址范围2^n， n-地址线的根数

控制总线CB

cpu向其它部件传送控制信 ，其它部件向cpu传送状态信 和请求信 ，宽度各异

可见，CB中每一根线的方向是一定的、单向的，但作为一个整体则是双向的，所以在各种结构框图中，凡涉及到控制总线CB，均以双向线表示

微处理器的总线结构类型

组织形式：单总线、双总线、全局总线

单总线

• 特征：存储器和i/o分时使用同一总线
• 优点:结构简单，成本低廉，易于扩充
• 缺点：带宽有限，传输率不高（可能造成物理长度过长）

双总线

• 特征：分别有存储总线+i/o总线
• 优点：提高了总线宽带和数据传输率，克服单总线共享的限制，以及存储i/o访问速度不一致而对总线要求也不同的矛盾
• 缺点：cpu繁忙

全局总线

• 特征：高速外设和低速外设分开使用不同的总线
• 优点：高效，进一步提高了系统的传输宽带和数据传输速率
• 缺点：复杂

软件

所谓软件，就是为了管理、维护计算机以及为完成用户的某种特定任务而编写的各种程序的总和

应用软件

用户编写各种具体的应用软件

系统软件

计算机厂商提供给用户的一组程序，用于操作机器和开发应用程序

微型计算机的常用术语

1.位和字节

• 位（bit）是计算机所能表示的最小最基础的基本数据单位，它指的是取值只能为0或1的一个二进制数值位。位作为单位时记作b
• 字节（byte）由8个位二进制组成，通常作为计算存储容量的单位。字节作为单位时记作B

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