《微型计算机技术》第1章 微型计算机系统的构成

2023/1/301微型计算机技术WeixinɡJisuɑnjiJishu

（第3版）

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第1章

微型计算机系统的构成2023/1/303第一部分基础篇

第1章微型计算机系统的构成第2章8086微处理器第3章8086的汇编语言程序设计第4章内存储器接口的基本技术第5章输入输出基本技术2023/1/3041.1微处理器、微型计算机

和微型计算机系统1.1.2微型计算机的硬件——主机和外围设备1.1.1传统定义2023/1/3051.2微型计算机系统的总线结构1.2.1微处理器的典型结构1.2.2微型计算机的基本结构1.2.3用三类总线构成的

微型计算机系统2023/1/3061.1.1传统定义计算机硬件的五大部件计算机硬件主要由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。其中，存储器又分为内存储器和外存储器。输入设备、输出设备和外存储器统称为外部设备（外围设备），而运算器和控制器合称为中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）。2023/1/307微处理器、微型计算机和微型计算机系统1、

微处理器（Microprocesser）是指由一片或几片大规模集成电路芯片组成的中央处理器。

2、

微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器为基础配以内存储器以及输入输出（I／O）接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机

3、微型计算机系统（MicrocomputerSystem）是指由微型计算机配以相应的外围设备（如键盘、鼠标、打印机、显示器、磁盘机和磁带机等，简称外设）和其他专用电器、电源、面板、机架以及足够的软件而构成的系统。

2023/1/308微处理器、微型计算机和微型计算机系统的关系

2023/1/309微处理器发展概况第一代微处理器1971.10Intel40044位微处理器1972.3Intel8008低档的8位微处理器第二代微处理器1973Intel8080中档的8位微处理器1974.3Motorola的MC6800中档的8位微处理器1975~1976Zilog的Z80髙档的8位微处理器1976Intel8085高档的8位微处理器2023/1/3010微处理器发展概况第三代微处理器1978Intel808616位微处理器1979Zilog的Z800016位微处理器1979Motorola的MC6800016位微处理器第四代微处理器1983Zilog的Z8000032位微处理器1984Motorola的MC6802032位微处理器1985Intel8038632位微处理器2023/1/3011构成PC的主流芯片

Intel８０X８６系列芯片１９９５年１１月Intel公司推出含５５０万个晶体管的PentiumPro（高能奔腾）１９９７年１月Intel公司又推出了PentiumWithMMX（多能奔腾，简称MMX

，MultiMediaeXtension，多媒体扩展）。１９９７年５月Intel公司推出了带有MMX指令集的PentiumPro——PentiumⅡ（PⅡ，奔Ⅱ）2023/1/3012构成PC的主流芯片

Intel８０X８６系列芯片１９９９年３月，Intel公司又推出了４５０／５００MHz的PentiumⅢ（PⅢ，奔腾Ⅲ）２０００年６月Intel公司又推出了新型体系结构的３２位微处理器芯片Pentium４（P4，奔腾4）２０００年１１月，Intel公司推出了第一代６４位的微处理器芯片Itanium（安腾）2023/1/3013

微型计算机的分类概述

(按组装形式和系统规模划分)

1）单片机单片机即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer），又称为微控制器（Microcontroller，MCU），嵌入式计算机（EmbeddedComputer）。这是一种把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在一块芯片之中的计算机

。2023/1/30141）单片机功能部件包括微处理器、RAM、ROM（有的单片机中不含ROM）、输入输出接口电路、定时器／计数器等，甚至还有将模数（A／D）转换器和数模（D／A）转换器集成在内的单片机Intel公司的MCS５１系列单片机（８０３１、８０５１、８７５１）、MCS９６系列单片机（８０９６、８７９６、８０９８）以及Motorola公司的MC６８０５2023/1/3015

２）单板机将微处理器、RAM、ROM以及一些输入输出接口电路，加上相应的外围设备（键盘、发光二极管显示器）以及监控程序固件等安装在一块印刷电路板上所构成的计算机系统，以Z８０为CPU的TP８０１、以Intel８０８６为CPU的TP８６等，可广泛应用于生产过程的实时控制及教学实验。2023/1/3016３）个人计算机个人计算机（PersonalComputer，PC）MITS公司在１９７５年推出的Altair８０８０，Apple公司从１９７７年推出AppleⅡ

计算机１９８１年８月，世界上最大的计算机公司IBM（InternationalBusinessMachineCorp，国际商务机器公司）推出了IBMPC个人计算机，１９８４年IBM公司继续推出增强型的IBMPC／AT2023/1/30171.1.2微型计算机的硬件

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主机和外围设备

随着集成电路技术和计算机软／硬件技术的迅猛发展以及对计算机应用领域的拓展，微型计算机系统的组成形式也在不断发展，原先经典定义中的五大部件，有的经过集成技术整合在一起，有的功能及组成有较大的改变，2023/1/3018五大部件功能及组成的改变体现在以下几个方面：

Cache和虚拟存储概念的引入，形成了存储系统的层次结构，使存储系统的功能大幅提高。

CPU中功能部件的扩展：FPU（Floating‐PointUnit，浮点处理部件）、Cache（高速缓冲存储器）、MMU（MemoryManagementUnit，存储管理部件）和MMX（MultiMediaeXtension，多媒体扩展）等。其中，Cache包括L１Cache和L２Cache，MMU包括SU（SegmentationUnit，分段部件）和PU（PagingUnit，分页部件）。各种新的总线、芯片组和新的I／O接口技术的出现及发展2023/1/3019PC的硬件一台PC的硬件由主机（主机箱）和外围设备组成外围设备包括显示器、键盘、鼠标以及硬盘驱动器和光盘驱动器，后两部分通常安装在主机箱中。主机箱中安装有主板（MainBoard）、I／O接口卡、电源、硬盘驱动器和光盘驱动器等。主板（又称主机板或系统板）上安装了CPU、芯片组、内存条，并集成有一些I／O接口电路以及I／O插槽等。2023/1/30202023/1/3021PC主板１—线路板８—IDE插口（ATA插口）２—北桥芯片９—软驱插口３—南桥芯片１０—电源接口（主板供电部分）４—CPU插座１１—BIOS及电源５—内存插槽１２—机箱前置面板插口６—PCI插槽１３—外设接口７—AGP４×插槽１４—其他芯片2023/1/3022PC主板背部的外设连接器2023/1/3023PC主板背部外设连接器１—

键盘和鼠标接口２—

串行接口３—

并行接口４—IEEE１３９４接口５—USB接口６—RJ４５接口７—

声卡I／O接口2023/1/30241.2微型计算机系统的总线结构1.2.1微处理器的典型结构2023/1/3025微处理器主要组成部分

①运算器。包括算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU），用来对数据进行算术和逻辑运算，运算结果的一些特征由标志寄存器存储。②控制器。包括指令寄存器、指令译码器以及定时与控制电路。根据指令译码的结果，以一定时序发出相应的控制信号，用来控制指令的执行。③寄存器阵列。包括通用寄存器组和专用寄存器。通用寄存器组用来临时存放参与运算的数据，专用寄存器通常有指令指针IP（或程序计数器PC）和堆栈指针SP等2023/1/3026

片内总线在微处理器内部，运算器、控制器和寄存器阵列这３部分之间的信息交换是采用总线结构来实现的，总线是各部件之间信息传输的公共通路，这里的总线称为内部总线（或片内总线），用户无法直接控制内部总线的工作，因此内部总线对用户而言是透明的。2023/1/30271.2.2微型计算机的基本结构2023/1/3028微型计算机总线由微处理器、内存储器和I／O接口电路组成，也是采用总线结构来实现相互之间的信息传送。总线是微处理器、内存储器和I／O接口之间相互交换信息的公共通路。总线由数据总线、地址总线和控制总线组成。2023/1/3029微型计算机总线数据总线是从微处理器向内存储器或I／O接口传送数据的通路，同时，它也是从内存储器或I／O接口向微处理器传送数据的通路，因为它可以在两个方向上往返传送数据，因此称为双向总线。地址总线是微处理器向内存储器和I／O接口传送地址信