微型计算机系统概述(2)

微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。

随着大规模集成电路的应用，计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小，微型计算机（简称为微型机或微机）应运而生，并获得广泛应用。

本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例，介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。

1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中，微机（Microc- omputer）是性能、价格、体积较小的一类，常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。

工作学习中使用的个人微机，生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。

微机的运算和控制核心，即所谓的中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），被称为微处理器（Microprocessor）。

它是一块大规模集成电路芯片，代表着整个微机系统的性能。

所以，通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。

1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。

字长（Word）表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数，例如一次进行运算、传输的位数。

时钟频率表明微处理器的处理速度，反映了微处理器的基本时间单位。

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。

1．通用微处理器1971年，美国Intel（英特尔）公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。

该芯片成为世界上第一个微处理器4004。

它字长4位，集成了约2300个晶体管，时钟频率为108kHz（赫兹）。

以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。

4004随后被改进为4040。

1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008，其时钟频率为500kHz，集成度约3500个晶体管。

随后的几年当中，微处理器开始走向成熟，出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。

微型计算机系统包括微型计算机系统是一个用于处理和存储信息的计算机系统。

它可以通过电子芯片等微型电子技术将信息进行高效的处理和存储，具有体积小、功耗低、成本低、性能高等诸多优点。

本文将从微型计算机系统的概述、硬件构成、操作系统、应用领域等多个方面进行详细介绍，为读者全面了解微型计算机系统提供参考。

一、微型计算机系统概述微型计算机系统（Microcomputer System），也称为个人计算机（Personal Computer，PC），是一种被广泛应用于各种场合的计算机系统，是通用计算机的一种形式。

微型计算机系统的发展历程，可以追溯到20世纪70年代末期，当时的出现了第一台个人电脑——Altair 8800，也标志着个人计算机的兴起。

时至今日，微型计算机系统已经广泛应用于家庭、企事业单位、政府机关、教育机构等各个领域，成为人们生产、生活中必不可少的工具。

二、微型计算机系统硬件构成微型计算机系统的硬件构成包括中央处理器、内存、存储器、输入输出设备四大部分。

1.中央处理器中央处理器（Central Processing Unit，CPU）是微型计算机系统的核心部件，负责处理计算机中的各种运算和控制指令。

CPU有两个核心，分别是运算器和控制器。

其中，运算器主要负责数学运算和逻辑运算等操作，而控制器则是指挥整个计算机活动的中心，以统一的节奏和次序进行各种操作。

目前市场上主流的CPU主要分为英特尔和AMD两大阵营。

英特尔的CPU平台包括主流的酷睿和至强两条产品线，以及面向移动设备的Atom系列。

AMD的CPU平台则包括桌面、笔记本和服务器三个系列，分别是锐龙、赛扬和霄龙系列。

2.内存内存（Random Access Memory，RAM）是CPU可以直接访问的存储介质，是计算机系统中各种数据的临时存储位置，也是计算机系统中最重要的存储设备之一。

内存根据其类型可以分为动态随机存储器（Dynamic RAM，DRAM）和静态随机存储器（Static RAM，SRAM）两种。

微型计算机系统的名词解释在现代科技的飞速发展下，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

作为计算机的重要组成部分，微型计算机系统也逐渐进入了我们的视野。

本文将对微型计算机系统相关的名词进行解释，帮助读者更好地理解和使用这些概念。

一、微型计算机系统微型计算机系统，简称微机系统，是指在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、内存、输入输出（I/O）接口和其他辅助电路的计算机系统。

与传统的大型计算机系统相比，微型计算机系统具有体积小、成本低和功耗低的特点。

它广泛应用于个人电脑、游戏机、移动设备等领域。

二、中央处理器（CPU）中央处理器是微型计算机系统的核心组成部分，负责执行计算机指令和控制计算机的操作。

CPU由控制器和算术逻辑单元组成。

控制器负责解码指令和控制数据流动，而算术逻辑单元则执行各种算术和逻辑运算。

现代微型计算机系统中常用的CPU有Intel的芯片和AMD的芯片。

三、内存内存是微型计算机系统中用于存储数据和指令的地方。

它被分为主内存和辅助内存两部分。

主内存通常是指计算机中可直接访问的存储空间，常见的有随机存取存储器（RAM），它可以在CPU和外部设备之间进行数据传递。

而辅助内存则是指计算机中的硬盘、光盘等外部存储设备，用于持久地存储数据和程序。

四、输入输出（I/O）接口输入输出接口是微型计算机系统与外部设备进行数据交换的接口。

它使得计算机与键盘、鼠标、打印机、显示器等设备之间能够进行数据传输和控制。

常见的I/O接口有USB接口、HDMI接口、网口等。

通过这些接口，计算机能够与外部设备进行信息交流和数据处理。

五、操作系统操作系统是微型计算机系统中的关键软件之一，它管理和控制计算机的各种资源，并为用户提供友好的界面。

操作系统负责进行任务调度、内存管理、文件管理、设备管理等工作，使得计算机能够高效地运行和协调各种应用程序。

常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。

六、图形处理单元（GPU）图形处理单元是微型计算机系统中专门用于图形计算和显示的处理器。

第一章微型计算机系统概述1.3习题与综合练习1.解释和区别下列名词术语(1)微处理器（MP）:具有中央处理器功能的大规模集成电路器件微型计算机（MC）微型计算机系统（MCS）(2)硬件：硬件是计算机系统的躯体，由控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备5大部分组成。

软件：软件是计算机的头脑和灵魂，可分为系统软件和应用软件。

(3)字节：8位二进制是一个字节。

字：16位二进制构成一个字。

字长：计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。

(4)指令指针：存放BIU要取的下一条指令的偏移地址。

指令寄存器：指令译码器：状态寄存器：(5)存储单元：存储内容：存储地址：存储容量：(6)RAM:ROM:软件固化：2.冯·诺依曼计算机结构的特点是什么？(1)采用二进制数的形式表示数据和指令。

(2)将指令和数据存放在存储器中。

(3) 计算机硬件由控制器，运算器，存储器，输入设备和输出设备5大部分组成。

3.件数计算机系统中复杂指令集和精简指令集的特点和用途。

复杂指令集（CISC）：在微型计算机的体系结构组成结构上是以复杂指令为设计的计算机，在指令的运行过程中按指令的复杂程度来指挥计算机完成各条指令，由于各条指令复杂程度不同分配的时钟周期各不相同，执行指令所需时间就不相同。

CISC体系的指令集由微程序来实现，即每一个操作由若干微操作的程序组合来实现。

所以CISC可以使用微指令编程的方式实现多种和功能复杂的指令。

精简指令系统（RISC）：不管计算机的指令如何复杂，在一个计算机时钟周期内完成，计算速度快，指令集简单。

每一条指令直接有硬布线实现，即它的每条指令原则上有自己的一套逻辑时序电路直接实现，所以单条指令的实现所占用的硬件资源较多。

因为该体系没有能采用增加单条指令的功能或高位的指令语义，也没有增加指令的条数，而是集中于它的精简指令集上。

4.CPU是计算机系统中的重要部件，试说明CPU的结构和功能。

微处理器是计算机中最关键的部件，由控制器，运算器，寄存器组和辅助部件组成。

第 1 章微型计算机系统概述习题参考答案1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。

CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。

暂存少量数据。

对指令译码并执行指令所规定的操作。

与存储器和外设进行数据交换的能力。

提供整个系统所需要的定时和控制信号。

响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。

1-2．CPU 执行指令的工作过程。

答：指令执行的基本过程：（1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。

（2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。

存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。

（3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。

（4）修改程序计数器的内容。

1-3．果微处理器的地址总线为20 位，它的最大寻址空间为多少？答：220=1048576=1MB1-4．处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？答：微处理器是微型计算机的核心部件。

微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。

以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。

1-5．下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128，65535，1024答：128，二进制：10000000B，八进制：200O，十六进制：80H65535，二进制：1111111111111111B，八进制：177777O，十六进制：FFFFH1024，二进制：10000000000B，八进制：2000O，十六进制：400H1-6．下面二进制数分别转换为十进制及十六进制数：1011.1010B，1111101.11 B答：1011.1010B，十进制：11.625，十六进制：B.AH111101.11B，十进制：125.75,十六进制：7D.CH1-7．(5487)10＝（0101010010000111）BCD＝1010101101111 B1-8．设字长为8 位，请写出下列数的原码、反码、补码和移码：15，－20，－27/32 答：[+15]原=00001111，[+15]反=00001111，[+15]补=00001111，[+15]移=10001111 [-20]原=10010100，[-20]反=11101011，[-20]补=11101100，[-20]移=01101100 [-27/32]原=1.1101100，[-27/32]反=1.0010011，[-27/32]补=1.0010100，[-27/32]移=0.0010100第 2 章微型计算机系统的微处理器习题参考答案2-1．086／8088 CPU 的功能结构由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？答：8086/8088 CPU 的功能结构由以下两部分组成：总线接口单元BIU（Bus Interface Unit），执行部件EU （Execution Unit）。

微型计算机的基本结构第一篇：微型计算机的基本结构概述微型计算机（Personal Computer，简称PC）是一种广泛应用于个人日常工作和娱乐等方面的计算机，其基本结构由五个部分构成，分别是中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）、存储器、输入设备、输出设备和系统总线。

1. 中央处理器中央处理器是微型计算机最核心的部分，它是负责处理各种指令和数据的大脑。

CPU的性能直接影响着计算机的整体运行速度，因此在选择CPU时需要根据自己的需求选购合适的型号。

CPU主要由控制器和算术逻辑单元组成，其中控制器负责指导CPU完成各种操作，而算术逻辑单元则负责实现各种算术和逻辑运算。

除此之外，CPU还包括寄存器和高速缓存，它们的作用是缓存一些频繁使用的指令和数据，以提高CPU的运行效率。

2. 存储器存储器是微型计算机中用于存储数据和指令的部分，包括随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）。

RAM是计算机中最常见的存储器，它可以被操作系统和应用程序用来存储临时数据和程序代码。

RAM的容量通常按照兆字节（Megabyte，简称MB）或者千字节（Kilobyte，简称KB）来计算，容量越大，能够同时存储的数据和程序代码就越多。

ROM是一类只能读取，不能写入的存储器，其中记录了一些固定的程序代码和数据。

ROM中的程序和数据不会被操作系统和应用程序改变，因此可以保证系统的稳定性和安全性。

3. 输入设备输入设备是用来输入数据和指令到计算机中的设备，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。

键盘是计算机最常见的输入设备，可以输入各种文字和命令；而鼠标则可以通过移动鼠标指针来控制计算机的操作。

4. 输出设备输出设备是用来将计算机处理的结果显示给用户的设备，常用的输出设备有显示器、打印机、音响等。

其中显示器可以显示计算机处理的图像和文字，而打印机则可以将计算机处理的结果打印出来。

微型计算机系统原理及应用一、微型计算机系统概述微型计算机系统又称为个人计算机系统(PC),是指以微处理器为中心，配合各种存储器、输入输出设备、系统软件等构成的计算机系统。

微型计算机系统具有体积小巧、价格低廉、方便携带、易于操作、功能强大、可编程性好等优点，因此受到广大人们的欢迎，成为现代生活不可或缺的一部分。

微型计算机系统的应用范围十分广泛，在工业、农业、文化、教育、军事、医疗等各个领域都有应用。

下面将详细说明微型计算机系统的原理及应用。

二、微型计算机系统组成微型计算机系统由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备、总线及系统软件等几个部分组成。

1.中央处理器(CPU)中央处理器是微型计算机系统的核心部分，负责处理系统中的各种数据及控制信号。

CPU包含控制器、算术逻辑单元、寄存器及时钟等部分。

控制器负责程序的控制和执行，算术逻辑单元负责运算和逻辑处理，寄存器负责数据的存储和传输，时钟负责计算机系统中各个部分的同步操作。

2.存储器存储器主要分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两种。

随机存储器用于存储临时数据，只读存储器用于存储程序和数据。

3.输入输出设备输入输出设备主要有键盘、鼠标、显示器、打印机等。

键盘、鼠标用于输入数据，显示器用于输出数据，打印机用于将数据输出到纸张上。

4.总线总线是微型计算机系统中各个部分之间进行数据传输的途径。

总线包括地址总线、数据总线和控制总线三种。

5.系统软件系统软件是微型计算机系统中运行的各种软件程序，包括操作系统、应用软件等。

三、微型计算机系统应用微型计算机系统在工业、农业、文化、教育、军事、医疗等各个领域都有应用。

1.工业应用微型计算机系统在工业中的应用主要体现在生产自动化和控制系统中。

生产自动化和控制系统是利用现代技术对生产过程进行管理和控制的一种手段，可以提高生产效率，降低生产成本。

微型计算机系统在控制系统中可以实现对生产自动化的控制和管理，提高生产效率。