微型计算机系统结构课件

第一章微型计算机系统概述1.1计算机的发展与应用

1.1.1微型计算机的发展与分类

1.1.2微型计算机的应用1.2微型计算机系统的构成

1.2.1微型计算机的硬件系统

1.2.2微型计算机的软件系统1.3PC机系列体系结构

1.3.1基于8088PC总线的微机结构

1.3.2基于80286ISA总线的微机结构

1.3.3基于80386ISA总线的微机结构

1.3.4基于80486EISA总线的微机结构

1.3.5基于PentiumISA/PCI总线的微机结构1第一章微型计算机系统概述1.1计算机的发展与应用11.1计算机的发展与应用

人类第一台数字电子计算机：1946年，美国宾夕法尼亚大学研制出。取名为：ENIAC（Electronicnumericalintegratorandcalculator）。由著名数学家：冯·诺依曼，推出了新的计算机系统结构，提出采用二进制、存储程序及在程序控制下执行的理念。第一代：1946年－1957年。器件：电子管，磁芯和磁鼓存储器。软件采用：机器语言和汇编语言，没有OS。内存容量：仅为几KB。运算速度：每秒5000次的加法运算。体积：非常非常庞大，用6楼计算机大楼。造价昂贵性能：非常非常很差

21.1计算机的发展与应用人类第一台数字电子第二代：1957年－1965年采用晶体管：磁芯内存，磁盘外存，内存容量增至几十KB运算速度：每秒十万次。体积：大大减小，用1层楼，计算机中心。造价：价格降低、昂贵。性能：大大提高。软件采用高级言：COBOL、FORTRAN、ALGOL等高级高级语言。第三代:

1965年－1971年采用集成电路：内存采用磁芯和半导体，磁盘外存运算速度：可达每秒几十万次到每秒几百万次；体积：更进一步大大减小、只用1个大房间。价格更低。软件：广泛采用了操作系统。3第二代：1957年－1965年3第四代：1971年-现在采用：超）大规模的集成电路。微机诞生：1972年,4004,INTEL,BILL.盖次运算速度：每秒上亿次的浮点运算除了操作系统广泛采用外，产生了网络操作系统，数据库管理系统。4第四代：1971年-现在41.1.1微型计算机的发展及分类

1．微型计算机的发展

第一代（1971年－1972年）：

71年推出了4位低档微机，其代表产品有Intel4004

72年推出了8位Intel8008。只有48条指令，时钟频率500KHz；集成度每片3500个晶体管。第二代：1973年－1977年推出8位中高档微机,Intel公司代表产品8080、8085Motorola公司的M6800Zilog公司的Z80。

51.1.1微型计算机的发展及分类

5第三代：1978年－1984年推出16位微机Intel公司代表产品8086/8088Motorola公司的M68000Zilog公司的Z8000。

1981年著名的IBM公司,推出了IBM/PC/XT

1984年将之扩展为IBM/PC/AT（AdvanceTechnology）

1984年Intel公司推出了新的一代16位80286微处理器。6第三代：1978年－1984年6

第四代：

1985年－1999年

1985年Intel公司推出了32位的80386微处理器每片的集成度每片达27.5万晶体管运行速度：每秒完成500万指令（MIPS）

1989年Intel公司推出了80486微处理器每片的集成度达25万晶体管

1993年Intel公司推出了Pentium芯片每片的集成度达310万晶体管运行速度：每秒完成90MIPS指令

1995年Intel公司推出了PentiumPro芯片

7第四代：7每片的集成度达550万晶体管其内装有125KB/512KB高速缓存CACHE运行速度每秒完成300MIPS指令

1996年将多媒体技术MMX用于Pentium，推出多能奔腾芯片MMXPentium；

1997年又将MMX技术用于PentiumPro，推出PentiumII

1999年Intel公司，推出了PentiumIII；

2000年3月推出Pentium4。第五代2000年－现在,新一代64位的微处理器芯片已经诞生。

8每片的集成度达550万晶体管82．微型计算机的分类

常见的分类方式生要有4种：按字长来分：8位微机，16位微机，32位微机和64位微机。

按用途来分：自动控制机和数据处理机。按芯片型号分:286微机，386微机，486微机和Pentium微机。

按组装的形式分：单片机，单板机和多板机。

92．微型计算机的分类

常见的分类方式生要有（1）单片机：将CPU、RAM、ROM、定时器、并行接口、串行接口、有的芯片还集成了A/D、D/A转换电路，集成在一块大规模集成电路的芯片上，这个芯片就是一台微型机器，简称为单片机。

其程序一般固化在ROM中直接运行；一般采用标准总线和总线插板组成方式，由厂方提供大量的系列化的总线功能模板，供用户自己选择；主要用于工业自动化控制，仪器仪表及家用电器。产品有Intel公司的MCS8051、8096P；

Motorola公司的MC68HC05、MC68HC11等。10（1）单片机：10（2）单板机：CPU、存储器、I/O接口及简单输入输出设备（主要是指小键盘和LED）装在同一块印刷电路板上而组成的一台微型机器，简称为单板机。有简单的I/O设备；用机器语言、汇编语言进行编程常用于一些较为简单的控制系统和进行教学用Z80芯片装配成TP801，国内常见。

（3）多板机：将CPU、存储器、I/O接口、驱动电路、电源分别制作成不同的印刷电路板，将这些电路板插在主板上的插槽上，由系统总线相连，所构成的计算机系统。多板机的应用程序、系统程序，存放在硬盘上功能很强，广泛应用的多板机有：IBMPC/XT、IBMPC/AT，PC286、PC386、PC486、Pentium系列。11（2）单板机：111.1.2微型计算机的应用

1.科学计算和数据处理科学研究领域，如卫星轨道的计算、天气预报和地震勘探；工程设计，如大水坝的设计；社会经济管理，如进行经济普查；2.生产控制和试验控制工农业生产的自动化，国防、交通实时监测、控制和管理，利用计算机可大大地高生产效率。3.计算机辅助设计飞机制造、机械制造、建筑工程设计、集成电路设计，这些复杂的设计活中，使用计算机来进行辅助设计可以极在地提高设计的效率，提高质量，提高自化的水平。4.办公自动化政府事业单位、军队部门的信息化，企业的材料管理、生产管理，金融系统贷业务、证券市场的电子化，采用计算机和计算机网络技术，可实现管理的自动化和无纸化。

121.1.2微型计算机的应用

1.科学计算和5.文化教育多媒体的教学已经成为学校进行教学的一个重要手段，网络教学、网络医疗网络会议都是计算机和计算机网络技术的应用。6.娱乐

多媒体技术在电影电视节目的设计、制作、合成，是计算机应用的很好事例。返回本章目录135.文化教育返回本章目录131．2微型计算机的系统构成

1.2.1微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统的构成框图，包括微处理器CPU子系统、系统总线、存储器、I/O接口及I/O设备，见图1.1。1.微处理器子系统微处理器（MPU）也称为中央处理机CPU，采用大规模集成电路技术制作的芯片，CPU内有控制器、运算器和寄存器；CPU执行指令、进行运算、控制协调整个微机系统。2.存储器用来存放程序和数据信息，分为主存储器（内存）和辅存储器（外存）；主存由半导体制成，存放当前正在执行的程序、数据和已经处理过的数据，它造价高、速度快、容量小；辅存包括硬盘和光盘，用来存放暂不运行的程序和暂不处理的数据，它造价低、速度慢、容量大，可长期保存。141．2微型计算机的系统构成

143.I/O设备,见图1.1输入设备和输出设备简称为I/O设备，也称为外围设备或外设，是微机进行输入和输出的工具和手段；通常微机配制标准的I/O设备，包括显示器CRT和键盘，合称为控制台；微机上可选配鼠标、打印机、绘图仪、扫描仪等，作为外存的硬盘可看成输入设备，也可看成输出设备。4.I/O接口众多的外部设备，其工作速度差别很大，其驱动的方法不相同，无法直接与CPU进行连接，它们必须通过I/O接口电路来与CPU相连。I/O接口的作用：在外设与CPU之间进行数据缓冲，配匹速度，变换信号；各种外设接口，均作成相应的电路插板，俗称“卡”。通常所说的显卡、声卡、打印卡。153.I/O设备,见图1.1151.2.2微型计算机的软件系统,见图1.2

1.应用软件系统软件本身不能解决用户自己的应用问题，人们针对某项应用所编制的，解决用户实际问题的程序；如财会软件。2.系统软件系统软件最重要的当属操作系统OS(OperatingSystem）,基本作用是：负责管理整个系统的全部资源（指硬件资源和软件资源），具体为CPU、微机的软件系统由系统软件和应用软件组成。存储器、I/O设备等硬件资源，管理文件、目录、任务、进程等软件资源；方便用户，用户通过操作系统提供的各种功能来使用计算机，而不需要熟悉计算机的硬件。操作系统通常由生产厂家提供，如早期的单用操作系统MSDOS，多用户的UNIX和基于图形用户界面的Window。161.2.2微型计算机的软件系统,见图1.2

系统软件中还有语言处理程序，计算机语言是使用者与计算机之间进行交流的工具；人们将要计算机来完成的事件编写成程序输入给计算机；计算机通过执行用户的程序来完成用户的工作。其中广泛使用的语言有C语言、VB、VC、Java等，机器只能运行机器语言。返回本章目录17系统软件中还有语言处理程序，计算机语言是使用者与计算返回本章1．3

PC机系列体系结构

1.3.1基于8088PC总线的微机结构8088微处理机，作为第一代机的CPU，通过地址总线、数据总线和控制总线对整个机器进行调试和控制，其体系结构,如图1.3。1.8088处理器：采用4.77M的工作频率，该频率通过8284对14.31818MHz的晶体振荡3分频而得到的；每个时钟周期210nm。2.8087协处理器：8088在最大模式下可配接8087协处理器用来进行浮点运算，使浮点运算速度提高100倍。

3.存储器：64K的ROM早期存放32K的Basic解释程序，另32K固化BIOS，包括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本的I/O设备的驱动程序4.RAM内存：IBMPC/XT的主板上可接插640K的内存。5.8253/8254可编程定时计数器：该片提供3个通道。通道0每55ms向CPU发一个时钟中断信号，通过计数，用来计算时钟的时间；通道1用于DRAM的刷新；通道2输出方波到扬声器。

181．3

PC机系列体系结构

1.3.1基于

见图1.3。6.8259可编程的中断控制器：用于8级中断优先权的控制，负责对外部的中断进行优先排队，将最高级中断求发向CPU。7.8250串行通信控制器：实现串行到并行，并行到串行的转换。8.8237DMA控制器：提供有4个通道起先高速数据传送。通道0用于动态存储器的刷新；通道1留给用户；通道2用于软盘与内存的DMA传送；通道3用于硬盘与内存的DMA传送。9.8255并行接口：提供3个8位的并行端口。A端口用于读取键盘按键的扫描码。B端口用于控制，包括键盘接口电路的串行并行之间的转换和扬声器的发声。C端口用于读取系统状态，包括系统配置信息；如内存容量、显示器的类型、软盘驱动器的个数等。10.I/O扩展槽：PC/XT上有8个62线的扩展槽。19见图1.3。191.3.2基于80286的ISA总线的微机结构

PC/AT为PC/XT的扩展型，采用80286作CPU，80286微处理器有24根地址线，物理寻址空间64K，16根数据线；软盘驱动电路作在主板上，可选择5.25英寸的软盘驱动3.5英寸的软盘驱动器、20M以上的硬盘驱动器；其体系结构见图1.4。

1.数字运算协处理器80287：进行浮点运算。2.定时控制器8254：有3个16位的定时计数通道。3.中断控制器重8259：两个联级可管理15个外中断源。其中IRQ0级中断分配给定时器0，用来维持系统时钟的运行；IRQ1级中断用于键盘；IRQ8用于实时时钟，IRQ13级用于协处理器。其余的中断连到I/O通道，如IRQ3用于串行口COM1；IRQ4用于串行口COM2；IRQ7用于打印机。201.3.2基于80286的ISA总线的微机结构

见图1.4

4.DMA控制器8237：PC/AT微机，在PC/XT的基础上又连了一个DMA控制器，又得到了3个DMA通道：即通道5-通道7，支持16位的数据DMA传送；而其它通道仍用于8位数据的DMA传送。

5.CMOS芯片：采用Motorola公司生产的M146818芯片，其内含的实时时钟为系统提供年、月、日、星期、时、分、秒信息；防止丢失信息保证实时时钟的准确性，该芯片由后备电池供电。6.内存：系统板上安装了256K或512K的RAM，以后扩展为640K。7.ROMBIOS：系统板上安装了64K的ROM，可扩展到128K。8.I/O扩展槽：为保持与PC机的兼容性，保留了原来62线的总线插槽，在插槽的另一端增加了36线，新插槽，合拼成98线的称为“AT总线”，就是ISA总线。这样在80286即AT的主板上有6个98线的ISA总线，有2个62线的XT总线。9.并行接口：没有采用8255芯片，为保持与PC/XT的兼容，键盘接口电路由8042微控制器；系统信息由CMOSROM146818芯片提供。21见图1.4211.3.3基于80386的ISA总线的微机结构采用了Intel公司的80386微处理器的80386机器，80387协处理器用于浮点运算；采用ISA总线来连接系统中的各个部件；具有高速缓冲器CACHE，采用一组多功能芯片代替原来的单功能的接口控制芯片；80386微机体系结构见图1.51.采用ISA总线:代替原来的PC总线，性能上兼容PC/AT总线，并且是一个公开的总线协议。

2.系统系统芯片由几个多功能芯片组成:芯片组代替PC/XT机中的多个单功能芯片组；由85C320AT总线信号控制器、85C310Cache存储器控制器、85C330数缓冲器、82C206集成外围控制器组成的芯片组。

3.支持24位地址线，16位数据线:15级硬件中断、7个DMA通道。221.3.3基于80386的ISA总线的微机结构22

见图1.5。

4.采用单列式SIMM存储组件:进行封装的动态存储器作为内存条，主板支持单条256K、1M，总容量可达到16M。

5.80386微机有8个8位的扩展槽：6个6位的扩展槽。

6.核心逻辑芯片:将CPU的局部总线与ST/ISA、XT总线进行隔离，速度慢的ROMBIOS、键盘、鼠标连接到系统核心逻辑上，高速的主存储、高速缓存Cache直接连接到CPU的局部总线上，核心逻辑将2个DMA控制器8237以级联方式组合，2个中断控制器也以级联方式组合。23见图1.5。231.3.4基于80486的EISA总线的微机结构

80486微机采用了Intel公司的80486微处理器，内集成了协处理器80387，前期采用总线ISA其结构，后来采用了EISA(扩展的工业标准结构)总线标准，功能上、电气上能连接PC/XT微机、PC/AT微机的ISA总线相兼容，其体系结构框图见图1.6。1.总线：时针为8M，总线宽度32位，最高的数据传输率为33M。

2.采用单列式存储器组件:SIMM封装的DRAM内存条，支持256K、1M、4M的单条。

3.采用一组多功能芯片:系统系统芯片由几个多功能芯片组成的芯片组，代替PC/XT机中的多个单功能芯片；由82C461、系统控制器、82C362总线控制器、82C465Cache控制器等集成外围控制组成芯片组。

4.80486采用单项列式存储器:组件SIMM封装的动态存储器内存条，支持单项条256KB、1MB、4MB，总容量可达32MB。

241.3.4基于80486的EISA总线的微机结构

见图1.65.机内除有多个ISA总线标准8位、16位扩展槽外。还有多个EISA标准的32位扩展槽；VESA总线插槽较贵，一般用于高档的微机和服务器中。

6.地址线支持32位:可寻址4GB的存储空间，也支持64KB的I/O端口寻址，支持11级中断，

7.32位数据线:支持8位、16位、32位的数据存取。25见图1.6251.3.5基于Pentium的ISA/PCI总线：

南桥北桥的微机体系结构

Pentium机的体系结构，改变了主板的结构，使微机体系结构发生了根本性的变化，根据各个部件处理、传输信息的速度，采用了3级总线结构：CPU总线、局部总线（PCI）和系统总线（ISA）。CPU总线64位数据线，32位的地址线，66MHZ(或者100MHZ)的总线时钟频率；局部总线（PCI）为32位（或64位）数据/地址分时复用同步总线，通过北桥芯片与速度更高的CPU相连；系统总线为16位数据线，20位地址线。系统总线为16位数据线，20位地址线；这种设计提高了微机的性能。桥路芯片起到了速度缓冲、电平转换和控制协议的转换作用；Pentium微型机系统结构框图

见图1.7。1.南桥芯片82371：与IDE接口、ISA总线等低速设备相连，南桥芯片用来管理系统中的低速设备。

261.3.5基于Pentium的ISA/PCI总线：

见图1.7。2.北桥芯片82439HX：与CPU、内存、L2（二级高速缓存）CACHE、局部总线等高速设备相连，南桥芯片用来管理系统中的高速设备。3.有一个IDE接口，一个USB接口，一个红外线接口:这种结构设计，即使微处理器及局部总线发生了变动，只需改变北桥芯片，而不影响众多的外围芯片系列。本章结束返回目录27见图1.7。本章结束返回目录27图1.1微型计算机的硬件系统组成

返回14返回1528图1.1微型计算机的硬件系统组成

返回14返回1528图1.2微型计算机系统组成返回1629图1.2微型计算机系统组成返回1629图1.38088PC/XT微机体系结构图返回18返回1930图1.38088PC/XT微机体系结构图返回18返回1图1.480286PC/AT微机体系结构图返回20返回2131图1.480286PC/AT微机体系结构图返回20返图1.580386微机体系结构图返回22返回2332图1.580386微机体系结构图返回22返回2332

图1.680486EISA微机系统结构图

返回24返回2533图1.680486EISA微机系统结构图返回24返图1.7典型的Pentium微机系统结构图

返回26返回2734图1.7典型的Pentium微机系统结构图

返回26返第一章微型计算机系统概述1.1计算机的发展与应用

1.1.1微型计算机的发展与分类

1.1.2微型计算机的应用1.2微型计算机系统的构成

1.2.1微型计算机的硬件系统

1.2.2微型计算机的软件系统1.3PC机系列体系结构

1.3.1基于8088PC总线的微机结构

1.3.2基于80286ISA总线的微机结构

1.3.3基于80386ISA总线的微机结构

1.3.4基于80486EISA总线的微机结构

1.3.5基于PentiumISA/PCI总线的微机结构35第一章微型计算机系统概述1.1计算机的发展与应用11.1计算机的发展与应用

人类第一台数字电子计算机：1946年，美国宾夕法尼亚大学研制出。取名为：ENIAC（Electronicnumericalintegratorandcalculator）。由著名数学家：冯·诺依曼，推出了新的计算机系统结构，提出采用二进制、存储程序及在程序控制下执行的理念。第一代：1946年－1957年。器件：电子管，磁芯和磁鼓存储器。软件采用：机器语言和汇编语言，没有OS。内存容量：仅为几KB。运算速度：每秒5000次的加法运算。体积：非常非常庞大，用6楼计算机大楼。造价昂贵性能：非常非常很差

361.1计算机的发展与应用人类第一台数字电子第二代：1957年－1965年采用晶体管：磁芯内存，磁盘外存，内存容量增至几十KB运算速度：每秒十万次。体积：大大减小，用1层楼，计算机中心。造价：价格降低、昂贵。性能：大大提高。软件采用高级言：COBOL、FORTRAN、ALGOL等高级高级语言。第三代:

1965年－1971年采用集成电路：内存采用磁芯和半导体，磁盘外存运算速度：可达每秒几十万次到每秒几百万次；体积：更进一步大大减小、只用1个大房间。价格更低。软件：广泛采用了操作系统。37第二代：1957年－1965年3第四代：1971年-现在采用：超）大规模的集成电路。微机诞生：1972年,4004,INTEL,BILL.盖次运算速度：每秒上亿次的浮点运算除了操作系统广泛采用外，产生了网络操作系统，数据库管理系统。38第四代：1971年-现在41.1.1微型计算机的发展及分类

1．微型计算机的发展

第一代（1971年－1972年）：

71年推出了4位低档微机，其代表产品有Intel4004

72年推出了8位Intel8008。只有48条指令，时钟频率500KHz；集成度每片3500个晶体管。第二代：1973年－1977年推出8位中高档微机,Intel公司代表产品8080、8085Motorola公司的M6800Zilog公司的Z80。

391.1.1微型计算机的发展及分类

5第三代：1978年－1984年推出16位微机Intel公司代表产品8086/8088Motorola公司的M68000Zilog公司的Z8000。

1981年著名的IBM公司,推出了IBM/PC/XT

1984年将之扩展为IBM/PC/AT（AdvanceTechnology）

1984年Intel公司推出了新的一代16位80286微处理器。40第三代：1978年－1984年6

第四代：

1985年－1999年

1985年Intel公司推出了32位的80386微处理器每片的集成度每片达27.5万晶体管运行速度：每秒完成500万指令（MIPS）

1989年Intel公司推出了80486微处理器每片的集成度达25万晶体管

1993年Intel公司推出了Pentium芯片每片的集成度达310万晶体管运行速度：每秒完成90MIPS指令

1995年Intel公司推出了PentiumPro芯片

41第四代：7每片的集成度达550万晶体管其内装有125KB/512KB高速缓存CACHE运行速度每秒完成300MIPS指令

1996年将多媒体技术MMX用于Pentium，推出多能奔腾芯片MMXPentium；

1997年又将MMX技术用于PentiumPro，推出PentiumII

1999年Intel公司，推出了PentiumIII；

2000年3月推出Pentium4。第五代2000年－现在,新一代64位的微处理器芯片已经诞生。

42每片的集成度达550万晶体管82．微型计算机的分类

常见的分类方式生要有4种：按字长来分：8位微机，16位微机，32位微机和64位微机。

按用途来分：自动控制机和数据处理机。按芯片型号分:286微机，386微机，486微机和Pentium微机。

按组装的形式分：单片机，单板机和多板机。

432．微型计算机的分类

常见的分类方式生要有（1）单片机：将CPU、RAM、ROM、定时器、并行接口、串行接口、有的芯片还集成了A/D、D/A转换电路，集成在一块大规模集成电路的芯片上，这个芯片就是一台微型机器，简称为单片机。

其程序一般固化在ROM中直接运行；一般采用标准总线和总线插板组成方式，由厂方提供大量的系列化的总线功能模板，供用户自己选择；主要用于工业自动化控制，仪器仪表及家用电器。产品有Intel公司的MCS8051、8096P；

Motorola公司的MC68HC05、MC68HC11等。44（1）单片机：10（2）单板机：CPU、存储器、I/O接口及简单输入输出设备（主要是指小键盘和LED）装在同一块印刷电路板上而组成的一台微型机器，简称为单板机。有简单的I/O设备；用机器语言、汇编语言进行编程常用于一些较为简单的控制系统和进行教学用Z80芯片装配成TP801，国内常见。

（3）多板机：将CPU、存储器、I/O接口、驱动电路、电源分别制作成不同的印刷电路板，将这些电路板插在主板上的插槽上，由系统总线相连，所构成的计算机系统。多板机的应用程序、系统程序，存放在硬盘上功能很强，广泛应用的多板机有：IBMPC/XT、IBMPC/AT，PC286、PC386、PC486、Pentium系列。45（2）单板机：111.1.2微型计算机的应用

1.科学计算和数据处理科学研究领域，如卫星轨道的计算、天气预报和地震勘探；工程设计，如大水坝的设计；社会经济管理，如进行经济普查；2.生产控制和试验控制工农业生产的自动化，国防、交通实时监测、控制和管理，利用计算机可大大地高生产效率。3.计算机辅助设计飞机制造、机械制造、建筑工程设计、集成电路设计，这些复杂的设计活中，使用计算机来进行辅助设计可以极在地提高设计的效率，提高质量，提高自化的水平。4.办公自动化政府事业单位、军队部门的信息化，企业的材料管理、生产管理，金融系统贷业务、证券市场的电子化，采用计算机和计算机网络技术，可实现管理的自动化和无纸化。

461.1.2微型计算机的应用

1.科学计算和5.文化教育多媒体的教学已经成为学校进行教学的一个重要手段，网络教学、网络医疗网络会议都是计算机和计算机网络技术的应用。6.娱乐

多媒体技术在电影电视节目的设计、制作、合成，是计算机应用的很好事例。返回本章目录475.文化教育返回本章目录131．2微型计算机的系统构成

1.2.1微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统的构成框图，包括微处理器CPU子系统、系统总线、存储器、I/O接口及I/O设备，见图1.1。1.微处理器子系统微处理器（MPU）也称为中央处理机CPU，采用大规模集成电路技术制作的芯片，CPU内有控制器、运算器和寄存器；CPU执行指令、进行运算、控制协调整个微机系统。2.存储器用来存放程序和数据信息，分为主存储器（内存）和辅存储器（外存）；主存由半导体制成，存放当前正在执行的程序、数据和已经处理过的数据，它造价高、速度快、容量小；辅存包括硬盘和光盘，用来存放暂不运行的程序和暂不处理的数据，它造价低、速度慢、容量大，可长期保存。481．2微型计算机的系统构成

143.I/O设备,见图1.1输入设备和输出设备简称为I/O设备，也称为外围设备或外设，是微机进行输入和输出的工具和手段；通常微机配制标准的I/O设备，包括显示器CRT和键盘，合称为控制台；微机上可选配鼠标、打印机、绘图仪、扫描仪等，作为外存的硬盘可看成输入设备，也可看成输出设备。4.I/O接口众多的外部设备，其工作速度差别很大，其驱动的方法不相同，无法直接与CPU进行连接，它们必须通过I/O接口电路来与CPU相连。I/O接口的作用：在外设与CPU之间进行数据缓冲，配匹速度，变换信号；各种外设接口，均作成相应的电路插板，俗称“卡”。通常所说的显卡、声卡、打印卡。493.I/O设备,见图1.1151.2.2微型计算机的软件系统,见图1.2

1.应用软件系统软件本身不能解决用户自己的应用问题，人们针对某项应用所编制的，解决用户实际问题的程序；如财会软件。2.系统软件系统软件最重要的当属操作系统OS(OperatingSystem）,基本作用是：负责管理整个系统的全部资源（指硬件资源和软件资源），具体为CPU、微机的软件系统由系统软件和应用软件组成。存储器、I/O设备等硬件资源，管理文件、目录、任务、进程等软件资源；方便用户，用户通过操作系统提供的各种功能来使用计算机，而不需要熟悉计算机的硬件。操作系统通常由生产厂家提供，如早期的单用操作系统MSDOS，多用户的UNIX和基于图形用户界面的Window。501.2.2微型计算机的软件系统,见图1.2

系统软件中还有语言处理程序，计算机语言是使用者与计算机之间进行交流的工具；人们将要计算机来完成的事件编写成程序输入给计算机；计算机通过执行用户的程序来完成用户的工作。其中广泛使用的语言有C语言、VB、VC、Java等，机器只能运行机器语言。返回本章目录51系统软件中还有语言处理程序，计算机语言是使用者与计算返回本章1．3

PC机系列体系结构

1.3.1基于8088PC总线的微机结构8088微处理机，作为第一代机的CPU，通过地址总线、数据总线和控制总线对整个机器进行调试和控制，其体系结构,如图1.3。1.8088处理器：采用4.77M的工作频率，该频率通过8284对14.31818MHz的晶体振荡3分频而得到的；每个时钟周期210nm。2.8087协处理器：8088在最大模式下可配接8087协处理器用来进行浮点运算，使浮点运算速度提高100倍。

3.存储器：64K的ROM早期存放32K的Basic解释程序，另32K固化BIOS，包括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本的I/O设备的驱动程序4.RAM内存：IBMPC/XT的主板上可接插640K的内存。5.8253/8254可编程定时计数器：该片提供3个通道。通道0每55ms向CPU发一个时钟中断信号，通过计数，用来计算时钟的时间；通道1用于DRAM的刷新；通道2输出方波到扬声器。

521．3

PC机系列体系结构

1.3.1基于

见图1.3。6.8259可编程的中断控制器：用于8级中断优先权的控制，负责对外部的中断进行优先排队，将最高级中断求发向CPU。7.8250串行通信控制器：实现串行到并行，并行到串行的转换。8.8237DMA控制器：提供有4个通道起先高速数据传送。通道0用于动态存储器的刷新；通道1留给用户；通道2用于软盘与内存的DMA传送；通道3用于硬盘与内存的DMA传送。9.8255并行接口：提供3个8位的并行端口。A端口用于读取键盘按键的扫描码。B端口用于控制，包括键盘接口电路的串行并行之间的转换和扬声器的发声。C端口用于读取系统状态，包括系统配置信息；如内存容量、显示器的类型、软盘驱动器的个数等。10.I/O扩展槽：PC/XT上有8个62线的扩展槽。53见图1.3。191.3.2基于80286的ISA总线的微机结构

PC/AT为PC/XT的扩展型，采用80286作CPU，80286微处理器有24根地址线，物理寻址空间64K，16根数据线；软盘驱动电路作在主板上，可选择5.25英寸的软盘驱动3.5英寸的软盘驱动器、20M以上的硬盘驱动器；其体系结构见图1.4。

1.数字运算协处理器80287：进行浮点运算。2.定时控制器8254：有3个16位的定时计数通道。3.中断控制器重8259：两个联级可管理15个外中断源。其中IRQ0级中断分配给定时器0，用来维持系统时钟的运行；IRQ1级中断用于键盘；IRQ8用于实时时钟，IRQ13级用于协处理器。其余的中断连到I/O通道，如IRQ3用于串行口COM1；IRQ4用于串行口COM2；IRQ7用于打印机。541.3.2基于80286的ISA总线的微机结构

见图1.4

4.DMA控制器8237：PC/AT微机，在PC/XT的基础上又连了一个DMA控制器，又得到了3个DMA通道：即通道5-通道7，支持16位的数据DMA传送；而其它通道仍用于8位数据的DMA传送。

5.CMOS芯片：采用Motorola公司生产的M146818芯片，其内含的实时时钟为系统提供年、月、日、星期、时、分、秒信息；防止丢失信息保证实时时钟的准确性，该芯片由后备电池供电。6.内存：系统板上安装了256K或512K的RAM，以后扩展为640K。7.ROMBIOS：系统板上安装了64K的ROM，可扩展到128K。8.I/O扩展槽：为保持与PC机的兼容性，保留了原来62线的总线插槽，在插槽的另一端增加了36线，新插槽，合拼成98线的称为“AT总线”，就是ISA总线。这样在80286即AT的主板上有6个98线的ISA总线，有2个62线的XT总线。9.并行接口：没有采用8255芯片，为保持与PC/XT的兼容，键盘接口电路由8042微控制器；系统信息由CMOSROM146818芯片提供。55见图1.4211.3.3基于80386的ISA总线的微机结构采用了Intel公司的80386微处理器的80386机器，80387协处理器用于浮点运算；采用ISA总线来连接系统中的各个部件；具有高速缓冲器CACHE，采用一组多功能芯片代替原来的单功能的接口控制芯片；80386微机体系结构见图1.51.采用ISA总线:代替原来的PC总线，性能上兼容PC/AT总线，并且是一个公开的总线协议。

2.系统系统芯片由几个多功能芯片组成:芯片组代替PC/XT机中的多个单功能芯片组；由85C320AT总线信号控制器、85C310Cache存储器控制器、85C330数缓冲器、82C206集成外围控制器组成的芯片组。

3.支持24位地址线，16位数据线:15级硬件中断、7个DMA通道。561.3.3基于80386的ISA总线的微机结构22

见图1.5。

4.采用单列式SIMM存储组件:进行封装的动态存储器作为内存条，主板支持单条256K、1M，总容量可达到16M。

5.80386微机有8个8位的扩展槽：6个6位的扩展槽。

6.核心逻辑芯片:将CPU的局部总线与ST/ISA、XT总线进行隔离，速度慢的ROMBIOS、键盘、鼠标连接到系统核心逻辑上，高速的主存储、高速缓存Cac