微机原理及应用

微机原理及应用第一页，共六十八页，编辑于2023年，星期二微机

原理及接口

技术课程

介绍典型机型：IBMPC系列机基本系统：8086CPU和半导体存储器I/O接口电路及与外设的连接硬件－－接口电路原理软件－－接口编程方法第二页，共六十八页，编辑于2023年，星期二专业技术基础课硬件系列课程之一计算机组成原理微机原理及接口技术计算机体系结构必修课以技术为主面向应用软硬件相结合课程

特点区别第三页，共六十八页，编辑于2023年，星期二先修课程数字逻辑或数字电路提供硬件基础计算机组成原理确立计算机部件功能掌握计算机工作原理高级语言程序设计熟悉DOS环境程序设计的方法掌握基本程序设计思想先修

课程第四页，共六十八页，编辑于2023年，星期二本门课程的研究内容及其地位与作用研究内容：微机系统的基本组成与结构、工作原理及应用方法与技术。本门课程在计算机知识结构中的地位与作用：第五页，共六十八页，编辑于2023年，星期二学习方法建议复习并掌握先修课的有关内容课堂：听讲与理解、适当笔记。课后：认真阅读教材和参考书、独立完成作业。实验：充分准备、勤于动手实践。8、学习资源钱晓捷之微服网/qwfw微机原理远程教学0/caicomputer/钱晓捷陈涛，微型计算机原理及接口技术，北京：机械工业出版社，1999.1BarryB.Brey著陈谊等译，Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全

——80X86、Pentium和PentiumPro，北京：机械工业出版社，1998.1第六页，共六十八页，编辑于2023年，星期二学习方法很重要复习并掌握先修课的有关内容课堂：听讲与理解、适当笔记课后：认真读书、完成作业实验：充分准备、勇于实践总成绩＝考试成绩＋实验成绩＋平时成绩学习

方法第七页，共六十八页，编辑于2023年，星期二微机原理及应用-参考文献钱晓捷陈涛，微型计算机原理及接口技术，北京：机械工业出版社，1999.1钱晓捷，汇编语言程序设计（第2版），北京：电子工业出版社，2003.6扬季文等，80X86汇编语言程序设计教程，北京：清华大学出版社，1998.6戴梅萼，微型计算机技术及应用，北京：清华大学出版社，1991扬素行，微型计算机系统原理及应用，北京：清华大学出版社，1995BarryB.Brey著陈谊等译，Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全——80X86、Pentium和PentiumPro，北京：机械工业出版社，1998.1第八页，共六十八页，编辑于2023年，星期二微型计算机原理及应用第1章微型计算机系统 2第2章微处理器内部结构 4第3章汇编语言基础 4第4章IA-32指令系统 6第5章控制转移和程序结构 8第6章微处理器外部特性 4第7章存储系统 4第8章输入输出接口 4第9章常用接口技术 8第九页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1、电子计算机发展简史（1）1946-1958第一代:电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言、汇编语言编程。世界上第一台电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndcalculator），1946年由美国宾夕法尼亚大学研制，字长12位，运算速度5000次/秒，使用18800个电子管、1500个继电器，功耗150kw，占地170m2，重达30吨，造价100万美元。（2）1958-1964第二代:晶体管计算机。磁芯作主存储器,磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。（3）1964-1971第三代：集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。（4）1971-第四代：大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。（5）1981-第五代：人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。第1章微型计算机系统第十页，共六十八页，编辑于2023年，星期二2、计算机发展趋势微型化─便携式、低功耗高性能─尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度智能化─模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力系列化、标准化─便于各种计算机硬、软件兼容和升级网络化─网络计算机和信息高速公路多机系统─大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、 故障分散、资源共享)第十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1.1微处理器发展

微处理器（MPU）：微型计算机的中央处理器，亦称CPU。 是把运算器和控制器及其附属电路集成在一个芯片上的VLSI。其基本功能是执行指令，还进行数据传输，控制和指挥其它部件协调工作，从而实现程序设定的任务。连接微机其它部件的各种信号大多数来自微处理器。因此，学习微型计算机原理及应用，首先要掌握微处理器的组成、工作原理，尤其要掌握它的各种信号。

微机：以微处理器为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总路线所制造出的计算机。第十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1.1.1微处理器的历史微处理器主要性能指标字长：CPU每个时间单位可处理的二进制的数据位数（如一次运算、传输）如：8位机、16位机、32位机和64位机。时钟频率：表明CPU的处理速度，反映了微处理器的基本时间单位。 相关参数：时钟频率、主频、每秒运算次数 如：100MHz、3.2GHz。集成度：表明微处理器的生产工艺水平，通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。第十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期二

实际上，微型计算机性能优劣由它的系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配备是否齐全等因素决定。只有综合各项指标，才能正确评价与衡量计算机性能高低。下面介绍几项主要评估指标。

1.CPU字长计算机的字长决定了计算机内部一次可以处理的二进制代码的位数。它决定着计算机的通用寄存器、加法器、数据总线等部件位数，因此，它的长短直接影响硬件成本。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高。在完成同样精度的运算时，字长较长的计算机比字长短的计算机速度快。为了兼顾精度与硬件成本，有些计算机允许采用变字长运算。CPU字长是字节的整数倍，如8、16、32和64位等。第十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期二

一般情况下，CPU内部数据总线宽度和计算机对外的数据总线宽度是一致的。而有的CPU为了改进运算性能加宽了CPU的内部总线宽度，致使内部字长和对外数据总线宽度不一致。如Intel8088微处理器就是内部总线宽度为16、而对外的数据总线宽是8位的芯片。对这类芯片称之为“准××位”芯片。因此Intel8088就称为准16位芯片。

2.内存储器容量与速度

内存储器容量是衡量它存储二进制信息量大小的一个重要指标。微型计算机中常用字节表示内存储器容量，如64MB（兆字节）。内存储器容量常常有一个变化范围，同一型号微型计算机，能配备的内存储器容量大小也有一个变化范围。第十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期二

内存的速度用存取周期来衡量。存储器执行一次完整的读／写操作所需要的时间称为存取周期。半导体集成电路存储器的存取周期目前约为几十纳秒（ns）。

3.CPU指令执行时间

指令执行时间的长短反映了CPU运算速度的快慢。因为执行不同的指令所需的时间不同，这就产生了如何评估计算速度的问题。常用方法有两种：(1)根据不同类型指令在计算过程中出现的频繁程度乘上不同系数，求得统计平均值。这里所指的运算速度为平均速度MIPS（MillionsofInstructionsPersecond），即百万条指令／秒作单位。(2)直接给出CPU的时钟频率(主频)。时钟频率在很大程度上决定了计算机的运算速度。如80486时钟频率在33～66MHz，Pentium则在60～133MHz，PentiumMMXCPU时钟频率为230MHz以上。第十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1.通用微处理器1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶体管，每秒可进行6万次运算，成本约为200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。第十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期二第一代4位和低档8位机Intel4004第二代中高档8位机8080/8085、Z80、MC6800第三代16位机Intel8086、Z8000、MC6800第四代32位机80386、80486第五代64位机（1971-1973）（1974-1978）（1978-1981）（1981-2000）（2001后）特点：1、芯片的发展遵循摩尔定律2、速度越来越快。3、容量越来越大。4、功能越来越强。图片示例第十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期二Intel4004和采用4004的计算器第十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期二Apple微型计算机Apple-IApple-II第二十页，共六十八页，编辑于2023年，星期二IBMPC系列机8088CPUIBMPC机IBMPC/AT机IBMPC/XT机第二十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期二2.专用微处理器单片机，数字信号处理器（1）单片机（微控制器，嵌入式处理器，MCU） 采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 代表芯片： 1976-1978：IntelMCS-48 1978-1982： MCS-51 AtmlAT89 MicrochipTechnologyPIC 1982- ：MCS-96/98（16位） AT91（32位）

第二十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期二单片机为工业测控而设计，具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。特别适合于嵌入式微型机应用系统。单片机开发系统有单片单板机和仿真器。实现单片机应用系统的硬、软件开发。第二十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期二（2）数字信号处理(简称DSP)

是一种独特的微控制器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。 即专注于数字信号的高速处理，内部集成有高速乘法器，能进行快速乘法和加法运算。

典型应用和代表产品第二十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期二（3）嵌入式系统

利用MCU、DSP或通用MPU，结合具体应用就可以构成一个控制系统，如当前的主要应用形式就是嵌入式系统。

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。第二十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期二

嵌入式系统是将计算机直接嵌入至应用系统中，是信息技术的最终产品。嵌入式系统随着应用方式不同，可有IP（IntellectualProperty）级、芯片级和模块级等3中不同体系结构形式。嵌入式系统采用“量体裁衣”的方式可把所需的功能（IP单元、芯片——MCU、RAM、ROM、I/O等、模块等）嵌入至各种应用系统。

第二十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期二IP级：把不同的IP单元，根据应用的要求集成在一块芯片中，也就是片上系统SOC（SystemOnChip）的形式。各种嵌入式软件也可以以IP的方式集成在芯片中。芯片级：根据各种IT的产品（应用系统）的要求，可以选用相应的处理器（MCU、DSP、RISC型MPU）芯片、RAM、ROM（EPROM/EEPROM/Flash）及I/O接口芯片等组成相应的嵌入式系统；相应的系统软件/应用软件也以固件形式固化在ROM中。这是目前嵌入式系统最常见的形式。模块级： 以X86处理器构成的计算机系统模块嵌入到应用系统中，这样可充分利用目前常用的PC机的通用性和便利性。不过，此方式不但要缩小体积、增加可靠性，而且要把操作系统OS改造为嵌入式操作系统OS，把应用软件固化在固态盘中。此种嵌入式系统较多出现在工业控制和仪器仪表中。第二十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期二

微处理器产生以来，就一只沿着通用CPU、微控制器、DSP芯片三个方向发展。 三类处理器—— 基本原理：一样，但各有特点 技术：借鉴交融 应用：不同 学习通用微处理器80x86及其PC微机，是学习其它微处理器的基础。第二十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1.1.2Intel80x86系列微处理器 Intel是最早、目前影响最大的微处理器生产厂家，80x86系列微处理器是个人微机主流微处理器，其发展是微机发展的一个缩影。 1.8086 8086是第一款面世的X86CPU，可以使用外部20位地址总线管理1MB的内存，数据总线16位，主频约5MHz。8088是8086的衍生品，仅有8位（外部）数据总线。 对外引脚（PIN）用于与其它电路进行连接。 处理器总线：数据、地址、控制总线。第二十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期二 数据总线DB用于传送数据信息，在CPU和存储器或I／O接口等部件之间传输数据。数据总线的位数是一次能够传送数据的二进制位数，通常与微处理的字长相一致。 地址总线AB是用来指定存储器或外设的具体单元，其位数决定了CPU可直接寻址的内存空间或外设范围的大小，比如16位微型机的地址总线为20位，其可寻址空间为2^20＝1MB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2^n字节。 控制总线CB用来传送控制信号和时序信号，如读／写信号，片选信号、中断响应信号、中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。第三十页，共六十八页，编辑于2023年，星期二2.80286 发布于1982年，16位字长，地址总线24位，支持16MB内存。在同频率下性能三倍于8086处理器。 它是第一款带有MMU（内存管理单元，memorymanagementunit）模块的处理器，可以管理虚拟内存。和8086一样，它也没有浮点运算单元（FPU），不过它可以使用X87协处理器。 实地址方式与8086/8088工作原理类似，CPU只能访问存储空间的最低1MB。 保护方式下，286提供了存储管理、保护机制和多任务管理的硬件支持，这些原来由操作系统实现的功能在处理器硬件支持下，使微机系统的性能得到极大提高。第三十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期二3．80386——1985年（1）32位微处理器，有32条数据总线，能灵活处理8位、16位和32位3种数据类型，能提供32位的指令寻址能力和32位的外部总线接口单元。其地址总线32条，能寻址4GB的物理存储器空间。（2）时钟频率有16，25和33MHz。（3）非常成功的32位微处理器，被Intel公司确定为后来开发的80x86系列微处理器的标准，称为IntelArchitecture-32(IA-32)。32位指令系统兼容16位的。第三十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期二（3）具有实地址方式、保护方式和虚拟8086方式。

实地址方式下，80386的操作像一个极快的8086，不同的是如果需要，可以扩展到32位。保护虚拟地址方式与80286相类似，支持多任务模式，但是80386保护虚地址方式下CPU可以访问4GB的物理存储器(实存)。在虚拟8086方式下,类似8086工作方式但又接受保护方式的管理，能模拟多个8086处理器。 DOS 实方式 Windows 保护方式 Windows-DOS 虚拟8086方式（4）1990年——在低功耗节能型芯片中，增加系统管理方式（SMM）工作状态：CPU本身或控制其它部件自动减速运行或停止工作，降低能耗。第三十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期二4.80486——1989年（1）芯片上集成部件多。80386微处理器+80387数学协处理器+8KB数据高速缓存等多个部件。（2）数学协处理器：协助微处理器处理浮点数据，也叫浮点处理单元——8087，80287，80387。（3）高速缓存：CPU与主存之间速度很快但容量较小的存储器，可以有效地提高整个存储系统的存取速度。 片内L1Cache，片外L2Cache。（4）首次增加RISC技术：与CISC技术融合。（5）采用指令流水线技术。（6）486DX4采用倍频技术，CPU内部时钟是外部数据传输频率的多倍，既能尽量提高CPU的时钟频率，又能迁就较慢的外围部件、主板等。第三十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期二5.Pentium——1993年内频120、133、166、200MHz，外频60、66MHz，32位结构，但外部数据总线64位，存取主存速度高。（1）采用超标量指令流水线结构，内部具有可并行工作的2条整数处理流水线。（2）双重分离式高速缓存，指令和数据缓存分开，各为8KB。（3）高性能的浮点运算器。包含了专用的加法、乘法、除法单元。（4）常用RISC指令直接用硬件电路实现，指令微代码改进。（5）分支指令预测。（6）与80X86系列微处理器完全兼容。第三十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期二6.Pentium

Pro——1995年

在体系结构的设计中采用了许多新的思想和新的技术，体现在以下几个方面：

1）精简指令集技术 更多地运用了RISC结构的设计思想，把CISC结构的指令分解为若干像RISC指令的微操作，使它能在流水线上并行地执行，以提高性能。这样既保持了同以往的80X86微处理器的兼容性，同时又采用RISC技术提高了指令的运行速度。2）二级缓冲结构 在一个封装内包含两个芯片，一个是CPU内核，包括两个8KB的L1

Cache(一级高速缓存)；另一个是L2Cache(二级高速缓存)，容量为256KB。L2Cache由全速总线同CPU内核相连，从而提高了程序的运行速度。第三十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期二3）乱序执行和预测执行技术

采用最新的指令动态执行技术(乱序执行技术)，即指令不必按照程序为它规定的顺序执行，只要执行条件具备就可以执行。对转移指令，它采用一种预测执行技术，即对程序不同的分支进行预测，按预测结果调整指令执行顺序。由于预测不一定完全正确，因而带有一定的风险，又称为“风险执行”。乱序执行同预测执行结合，允许CPU使指令流能最有效地利用内部资源。4）3路超标量和14级超流水线结构

具有3路超标量结构，同时又具有12-14级超级流水线结构，将任意一条指令的全部执行分成14个指令步，这从另一个角度提高了处理器的并行处理能力。第三十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期二5）寄存器重命名技术

为保持与其他80X86在目标代码级的兼容性，仍使用IA指令和IA寄存器。由于IA寄存器少，只有16个通用寄存器(8个32位通用寄存器和8个浮点寄存器)，这使得相近的两条指令争用同一寄存器的可能性增大，不利于超标量流水线的执行。为此，Pentium

Pro参照RISC类寄存器的多通用寄存器特点，在内部配备了40个内部寄存器。采用寄存器重命名技术将IA指令使用的IA寄存器映射成微操作使用的Pentium

Pro内部寄存器，这样可以极大地消除指令的数据相关性。第三十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期二7.PentiumII——1999年PentiumMMX（带有MMX技术的Pentium）是在1996年底发布的，在原Pentium的基础上进行了重大的改进，特别是新增加了57条MMX多媒体指令，专门用来处理音频、视频等数据，可以大大缩短CPU在处理多媒体数据时的等待时间。PentiumII增大了一级缓存，采用双重独立总线结构，512KBL2缓存工作于CPU半速，封装在CPU外壳内部，不再像之前那样集成在主板上或者处理器内。PentiumII支持MMX（SIMD）指令第三十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期二8.PentiumIII—— 1999年，Intel发布了PentiumIII，在PentiumII基础上新增的SSE指令集包括了70条指令，其中包含提高3D图形运算效率的50条SIMD(单指令多数据技术)浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点运算、3D运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。之后不久，Intel推出了PentiumIIICoppermine，内建256KBL2全速缓存，该处理器的性能在PentiumIII的基础上得到了进一步增强。

第四十页，共六十八页，编辑于2023年，星期二9.Pentium4——2000年11月微处理器性能的提高依赖于半导体工艺水平和先进体系结构，前者决定了芯片的集成度和可达到的时钟频率，后者决定了在相同的集成度和时钟频率下微处理器的执行效率。微处理器的内部结构称为微（体系）结构。Pentium4采用全新的NetBurst微结构，超级流水线达20级，开始支持SSE2指令集。SSE2指令集是在SSE指令集的基础上发展起来的，使用了144个新增指令，扩展了MMX技术和SSE技术，有效提升了CPU运行性能。相比于SSE2，SSE3在SSE2的基础上又增加了13个额外的SIMD指令。SSE3中13个新指令的主要目的是改进线程同步和特定应用程序领域，例如多媒体和游戏。

第四十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期二并行技术 指令级并行：指令之间并行； 线程级并行：超线程技术。 线程，一段运行的程序。超线程（HT）技术使软件能够将一个处理器“视为”两个处理器。软件应用可被写成具有多个代码段（称为“线程”），以充分利用这项技术。超线程（HT）技术允许处理器同时执行两个单独的线程，从而显著提升了系统在同时运行两个或多个应用时的性能。第四十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期二Intel还推出了多种80x86芯片，如：低端：Celeron服务器：Xeon竞争和兼容厂商：AMD发展： 单芯片多处理器SMP技术生产多核微处理器；推广64位微处理器芯片。第四十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期二英特尔微处理器芯片80386PentiumPentium4第四十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期二小结第四十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期二微型计算机发展新技术随着微电子技术和计算机技术的发展，一些新的思想、新的技术被陆续应用到微型计算机中，以下对这些新技术作简单的介绍。

1.流水线技术为了提高微机的工作速度，可采用某些功能部件分离的方法，使大的顺序操作分解为由不同功能部件分别完成、在时间上重叠的子操作，这种技术称为流水线技术。例如，微处理器对取指和指令的译码执行这两个顺序操作进行了分离，分别由总线接口单元和执行单元来完成，使得它们在时间上可以重叠。即当一条指令正在执行单元中执行时，总线接口单元可能已经在取另一条指令了。在486微处理器中，采用5级流水线，从而大大提高了CPU的工作效率。第四十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期二

2.高速缓存器在CPU的所有操作中，访问内存是最频繁的操作。一般的微型计算机内存采用MOS型动态RAM构成，其工作速度要比CPU慢，加上CPU的所有访问都要通过总线这个瓶颈，所以缩短存储器的访问时间是提高计算机速度的关键。一般采用在CPU和内存之间加进高速缓冲存储器（Cache）的方法。高速缓冲存储器（Cache）由规模较小、速度与CPU相当的静态RAM构成。安排上一般有两种方法：采用静态RAM芯片构成外部Cache，安排在系统的主机板上；将Cache集成在CPU芯片内。当前，许多CPU在芯片内部安排了两级Cache。第四十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期二3.虚拟存储技术虚拟存储技术是一种存储管理技术，目的是扩大面向用户的内存容量。一般情况下，系统除了配备一定容量的内存外，还配备了较大容量的辅助存储器（外存，如磁盘）。大量的程序和数据平时是存放在辅存中的，待使用时才调入内存。当程序的规模较大、而内存的数量相对不足时，编程者就必须作出安排，分批将程序调入内存。也就是说，要不断地用新的程序段来覆盖内存中暂时不用的老的程序段。所谓虚拟存储技术，就是采用硬件、软件相结合的方法，由系统自动进行这项调度。对于用户来说，可以放心地使用更大的虚拟内存，而不必过问实际内存的大小，并可得到与实际内存相似的工作速度。第四十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期二4.微程序控制微程序控制的基本思想是将指令操作分解为“微指令”序列，每一条微指令又包含若干可同时进行的微操作。微程序被固化在CPU中，在操作时根据机器指令不断取出微指令、执行微指令，从而实现指令的功能。

5.精简指令系统随着计算机功能的增强，CPU的指令越来越复杂，复杂的指令系统为编程带来方便和高效，但是实现的难度和出错的几率大大增加。程序中大量使用的是数据传送、算术运算、转移调用等为数不多的基本指令，其用量占到指令用量的80%以上。第四十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期二那些需要大量硬件支持的复杂指令，主要是为了提高工作效率而设计的，使用的机会不多，这样造成了资源的浪费。精简指令系统计算机RISC（ReducedInstructionSetComputer）的着眼点是增加内部寄存器的数量、简化指令和指令系统。RISC选用那些最常用的简单指令，使得指令数目减少，从而使指令的长度和指令周期进一步缩短。这样，以前由硬件和复杂指令实现的工作，由用户通过简单指令来实现，从而降低了硬件设计难度，有利于提高芯片集成度和工作速度。与精简指令系统计算机相应的是复杂指令系统计算机CISC（ComplexInstructionSetComputer）。第五十页，共六十八页，编辑于2023年，星期二

6.多媒体技术多媒体技术是指用计算机来存储、管理和处理多种信息和信息媒体，如数字、文字、声音、图像、动画和活动影像等。计算机中多媒体信息的处理可以通过软件或硬件的方法来实现。

7.多处理器系统为了进一步提高系统的工作速度和工作能力，一些系统采用多处理器结构。多处理器系统是指一个系统中同时有几个部件可以接受指令、并进行指令的译码操作。

第五十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期二微型计算机系统硬件微型计算机（主机）微处理器(CPU)软件外围设备运算器控制器存储器(内存)RAMROM外部设备辅助设备输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪…)输出设备(显示器、打印机、绘图仪、…)辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…)(I/O接口)总线(AB、DB、CB)系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…)应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…)程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)电源电路时钟电路微型计算机系统的组成与结构1.2微型计算机组成第五十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1.2.1微型计算机结构在此指硬件结构，见下图：第五十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1.微处理器运算器、控制器和若干高速存储单元（寄存器）运算器：整数运算器、浮点处理单元、多媒体数据运算单元；控制器：存储管理单元、代码保护机制；微处理器及其支持电路构成微机系统的控制中心。第五十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期二2.存储器微机存储系统，由寄存器、高速缓存、主存、辅存构成。主存：特点辅存：特点读写功能分：RAM，ROM第五十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期二3.I/O接口和I/O设备外设作用，标准输入、标准输出、外存接口电路作用：信号变换，数据缓冲，联络控制接口卡的使用第五十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期二4.系统总线 微处理器与存储器、外设进行信息交换的公共通道。通常有很多条信号线，分为3组：地址总线数据总线控制总线：控制信号，状态信号第五十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期二1.2.2个人微机结构1981年IBM-PC，1982年IBM-PC/XT 16bitIBM-PC/AT 结构（1）CPU-80286； 主板-286CPU，总线控制器82288，地址锁存器，数据接收发送器件，构成系统总线； 时钟发生器82284； 协处理器80287可选；第五十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期二（2）主存储器 ROM——ROMBIOS，驱动与管理基本输入输出设备，供系统和应用调用； RAM（3）I/O接口 中断控制器8259A，DMA控制器8237A，定时控制器8254，并行接口等； 中断的概念，内部、外部中断； DMA概念第五十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期二第六十页，共六十八页，编辑于2023年，星期二（4）系统总线

微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。