第三章 微型计算机系统1
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1-3微型计算机系统的组成、分类和配置
要总线驱动。控制总线不能直接从 8086/8088引脚引出而需外加电路，故采用 了总线控制器8288
• ③8284 时钟信号发生与驱动器 外接频 率为14.31818MHz的石英晶体，它可输出 供系统使用的14.31818MHz的OSC信号， 4.77MHz的CLK信号和2.387MHz的PCLK 信号
第1章 微型计算机基础
§1.3 微型计算机系统的组成、分 类和配置
• §1.3.1微型计算机的组成
• 微型计算机与一般计算机一样，由硬件和 软件组成
• 图1.5
• 1、微型计算机的硬件
• （1）CPU
• 运算器、控制器和寄存器
• 运算器 ALU
• 控制器由指令寄存器、指令译码器、控制 电路组成，能根据指令的要求，对计算机 的各个部件发出相应的控制信息，使它们 协调工作，从而完成对整个计算机的控制
• 8088准16位微处理器，时钟频率为 4.77MHz，有20条地址线，故可寻址220B
• 最小工作模式是单处理机模式，只允许 8088接于系统中
• 最大工作模式是多处理机方式，除8088外， 系统可配接8087
• ②8288总线控制器
• 最大模式 对内存和外设进行控制
• 最大模式是多处理机模式，需要协调主处 理机和协处理器的工作，并因负载较重需
后，便使外设投入使用
• 存储器扩充选件 • 用户设计的接口电路也可作为I/O选件插入
I/O扩展槽中ຫໍສະໝຸດ • ④8253 通道0是定时器，平均18.2次计时 1秒，用此来计算时钟的时间。通道1用于 动态存储器刷新的定时。通道2输出方波至 扬声器
• ⑤DMA 4个DMA通道 通道0用于动态存储 器刷新，通道2用于软盘与内存的DMA传送
• ③8284 时钟信号发生与驱动器 外接频 率为14.31818MHz的石英晶体，它可输出 供系统使用的14.31818MHz的OSC信号， 4.77MHz的CLK信号和2.387MHz的PCLK 信号
第1章 微型计算机基础
§1.3 微型计算机系统的组成、分 类和配置
• §1.3.1微型计算机的组成
• 微型计算机与一般计算机一样，由硬件和 软件组成
• 图1.5
• 1、微型计算机的硬件
• （1）CPU
• 运算器、控制器和寄存器
• 运算器 ALU
• 控制器由指令寄存器、指令译码器、控制 电路组成，能根据指令的要求，对计算机 的各个部件发出相应的控制信息，使它们 协调工作，从而完成对整个计算机的控制
• 8088准16位微处理器，时钟频率为 4.77MHz，有20条地址线，故可寻址220B
• 最小工作模式是单处理机模式，只允许 8088接于系统中
• 最大工作模式是多处理机方式，除8088外， 系统可配接8087
• ②8288总线控制器
• 最大模式 对内存和外设进行控制
• 最大模式是多处理机模式，需要协调主处 理机和协处理器的工作，并因负载较重需
后，便使外设投入使用
• 存储器扩充选件 • 用户设计的接口电路也可作为I/O选件插入
I/O扩展槽中ຫໍສະໝຸດ • ④8253 通道0是定时器，平均18.2次计时 1秒，用此来计算时钟的时间。通道1用于 动态存储器刷新的定时。通道2输出方波至 扬声器
• ⑤DMA 4个DMA通道 通道0用于动态存储 器刷新，通道2用于软盘与内存的DMA传送
1微型计算机系统概述
• 第一阶段（1971~1973）：
典型的微型机以Intel 4004和Intel 4040 为基础。微处理器和存储器采用PMOS工 艺，工作速度很慢。微处理器的字长4位， 时钟频率500KHz～2MHz，存储器的容量 很小，只有几百字节；指令系统不完整， 没有操作系统，只有汇编语言。主要用于 工业仪表、过程控制或计算器中。
倒退回70年代中期，那时PC还没有面世，那时猜测计算机会在每 张办公桌上出现简直是不可能的，即使在我们创办微软公司的时 候，也无法预料以后会发生什么样的变化。在21世纪，PC会向上 百万的人传输金融数据，人们利用它学习、工作、它的潜力无 穷。”
微型计算机
• 微机概念：以大规模、超大规模集成电路
为主要部件，以集成了计算机的主要部 件——控制器和运算器的微处理器为核心， 配以存储器、输入/输出接口电路及系统总 线所制造出的计算机系统。 • 划分阶段的标志：以字长（即数据位数） 和微处理器芯片。
1. 2.1 微型计算机的特点
• 1．体积小、重量轻、价格低廉 • 2．简单灵活、可靠性高、使用环境要
求不高 • 3．功耗低
1.2.2 微型机的应用范围
1、科学计算和科学研究
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中 所提出的数学问题（数值计算）。
2、数据处理 （信息处理） 主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来 对数字信息进行加工。
3、PC机（Personal Computer ） :面向个人单独使用的一类微 机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
1.3 微型计算机的基本组成
微型计算机系统
微处理器
微型计算机
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 总线
输入输出输出 接口电路
第三章 微型计算机的指令系统
reg , reg mem , reg reg , mem
Ｃ、从存贮器／寄存器到段寄存器 (mem/reg,segreg)
注:不能往CS中传送数据.
Ｄ、从段寄存器到存贮器／寄存器 (segreg,mem/reg)
注：
1,不影响标志 2,不允许两操作数都使用存储器 3,不允许往CS中送数 4,8位传送／16位传送决定于指令中寄存器及立 即数形式 5,凡给SS赋值时，系统会自动禁止中断，等下 条指令执行完后才会恢复
Ｂ、例 LEA BX,[BX+SI] 执行前：BX=0400H SI=003CH 执行后：BX= LDS SI,[10H] 执行前：DS=C000H, (C0010H)=0180H (0012H)=2000H 执行后：SI= DS= LES DI,[BX] 执行前：DS=B000H, BX=080AH (B080AH)=05AEH, (B080CH)=4000H 执行后：DI= ES=
0
CF
AH
/
/
/
三、算术运算指令 １、加法指令 加： ADD DST,SRC DST←SRC+DST reg,reg; reg,mem; mem,reg reg,data; mem,data; ac,data 带进位加：ADC DST,SRC (DST)← (SRC)+(DST)+CF reg,reg; reg,mem; mem,reg reg,data; mem,data; ac,data 加1： INC OPR (OPR)←─ (OPR)+1 (reg;mem) 注：INC指令不影响CF标志
2,高字节 4,低字节 2,SP+1 4,SP+1 SP SP
(SP) (SP)
3.2机电一体化中的微型计算机系统
第三章 微机控制系统及接口技术
8位机有单片和多片之分，主要用于控 制和计算。 16位机功能更强、性能更好，用于比较 复杂的控制系统,可以使小型机微型化。
32位和64位机是比小型机更有竞争力的 产品。人们把这些产品称为超级微机。它具大 提高了软件的生产效率。
第三章 微机控制系统及接口技术
第三章 微机控制系统及接口技术
在单板机的印制电路板上装有一个 十六进制的小键盘和数字显示器,可完 成一些简单的数据处理和编辑功能。 用单板机实现机电产品的机电一体 化成本低，在机械设备的简易数控、检 测设备、工业机器人的控制等领域中得 到广泛应用。
第三章 微机控制系统及接口技术
3) 微型计算机系统
根据需要，将微型计算机、ROM、RAM、 I/O接口电路、电源等组装在不同的印制电路 板上， 然后组装在一个机箱内，再配上键盘、 CRT显示器、打印机、硬盘和软盘驱动器等多 种外围设备和足够的系统软件,就构成了一个 完整的微机系统。
第三章 微机控制系统及接口技术
(2)按微处理机位数分类
按微处理机位数可将微型计算机分为 位片、4位、8位、16位、32位和64位等机 种。所谓位数是指微处理机并行处理的数 据位数，即可同时传送数据的总线宽度。 4位机目前多做成单片机。即把微处理 机、1~2KB的ROM、64~128KB的RAM、I/O接 口做在一个芯片上，主要用于单机控制、 仪器仪表、家用电器、游戏机等中。
第三章 微机控制系统及接口技术
2)操作系统 所谓操作系统(OS-Operating System)，就 是计算机系统的管理程序库。它是用于提高计 算机利用率、方便用户使用计算机及提高计算 机响应速度而配备的一种软件 。操作系统可以 看成是用户与计算机的接口，用户通过它而使 用计算机。它属于在数据处理监控程序控制之 下工作的一组基本程序，或者是用于计算机管 理程序操作及处理操作的一组服务程序集合。
微型计算机原理与应用三
3.3 8086的寄存器结构
8086CPU内部具有14个16位寄存器，用于 提供运算、控制指令执行和对指令及操作数寻 址，也就是以前提到的工作寄存器组，基本分 为通用寄存器组、控制寄存器组和段寄存器组。
• 通用寄存器组
8个16位通用寄存器组分为两组：数据寄 存器及地址指针和变址寄存器。
1. 数据寄存器
数据寄存器包括AX、BX、CX和DX。在指 令执行过程中既可用来寄存操作数，也可用于 寄存操作的结果。它们中的每一个又可将高8 位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用。 16位寄存器可以用来存放数据，又可以用来存 放地址。而8位寄存器(AH、AL、BH、BL、CH 、CL、DH和DL)只能用于存放数据。
A L U
标志寄存器
执行 控制
电路
指令对列
1
2
3
4
8086为 6 字节
执行单元（EU）
总线接口单元
（BIU）
• 总线接口单元(BIU)
BIU包括４个段寄存器、指令指针IP(PC)、 指令队列寄存器(IR)、完成与EU通讯的内部寄 存器、地址加法器和总线控制逻辑。它的任务 是执行总线周期，完成CPU与存储器和I/O设备 之间信息的传送。具体地讲，就是取指令时， 从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队； 执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O 端口存取数据。
决定I/O地址空间的容量。例如在8086CPU系统 中，地址总线的条数为20条，则存储器的最大 容量为220，即1MB字节；它的地址总线的低16 位用来对I/O端口编址，则I/O地址空间的容量为 216，即64K个I/O端口地址。
• 存储器和I/O端口的组织
地址 存储器中的字节 0 1
接 口 CPU 数 据 线 控 制 线 地 址 线 高位决定模块 I/O接口 I/O端口 I/O设备 01
第三章 微型计算机系统
只读存储器（Read Only Memory ）简称ROM， 一般不能写入，即机器掉电，这些数据 也不会丢失。用于存放重复使用固定不 变的程序，典型的如ROM BIOS，用于存 放计算机启动所需指令。 另外，PROM为一次可编程ROM，EPRO M为可擦除可编程ROM。新型的FROM 为电可擦除可编程ROM。
声卡
投影机
实物投影机
外存储器
功能和特点：
外存储器用来存放需要永久保存的或相 对来说暂时不用的各种数据和程序。外存储 器不能被CPU直接访问，必须通过专门设备将 存储在外存中的信息先调入内存中才能为CPU 所利用。外存存取速度慢，但存储容量大， 价格低廉，而且大部分可以移动，便于不同 计算机之间进行信息交流。
内存一般采用半导体存储单元，包括随即
存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM ）和闪存和CMOS。
常见的几种内存条
随机存取存储器（Random Access Memory）简称RA M，信息既可以读取，也可以写入，当机器电源 关闭时，存于其中的数据就会丢失。负责临时存 放CPU处理的数据和处理这些数据的程序。 RAM可以分为动态RAM（DRAM）和静态RAM （SRAM），两者区别在于DRAM采用电容上的 电荷有无来表示1和0，所以需要定期刷新，而S RAM采用触发器的开关表示1和0，无需刷新， 速度比DRAM快。
常用输出设备：
微型计算机中常用的输出设备有显示器、 打印机、绘图仪、投影机等。
显示器
显示器由监视器和显示控制适配器（显示 卡）组成。显示器可以分为单色显示器和彩色 显示器两种。有CRT显示器和液晶显示器主要 性能指标为分辨率。目前常用显示器分辩率为 800 × 600、1024 × 768等。
微型计算机系统的名词解释
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。
微型计算机原理
微型计算机原理第一章微型计算机系统导论微型计算机是指以微处理器为核心，配上存储器、输入/输出接口电路等所组成的计算机（主机）。
微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥计算机工作的系统软件所构成的系统（图见P4）。
冯·诺依曼体系：·以二进制形式表示指令和数据·程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速的从存储器中取出指令加以执行。
·由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统。
总线：是指计算机中各功能部件间传送信息的公共通道（单）地址总线AB：在对存储器或I/O端口进行访问时，传送有CPU提供的要访问的存储单位或I/O端口的地址信息。
（双）数据总线DB：从存储器取指令或读写指令对I/O端口进行读写操作时，指令码或或数据信息通过数据总线送往CPU或由CPU送出。
（单）控制总线CB：各种控制或状态信息通过控制总线由CPU送往有关部件，或者从有关部件送往CPU。
微处理器是微型计算机的核心，它是将计算机中的运算器和控制器集成在一块硅片上制成的集成电路芯片，也称为中央处理单元（CPU）。
微处理器由运算器ALU、控制器CU、内部寄存器R三部分组成。
1、运算器：又称算术逻辑单元，用来进行算术或逻辑运算以及移位循环等操作。
参加运算的两个操作数一个来自累加器A，另一个来自内部数据总线，可以是数据缓冲寄存器DR中的内容，也可以是寄存器阵列RA中某个寄存器的内容。
2、控制器：又称控制单元，是全机的指挥中心。
它负责把指令逐条从存储器中取出，经译码分析后向全机发出取数、执行、存数等控制命令，以保证正确完成程序所要求的功能。
控制器包括：a、指令寄存器IR：用来存放从存储器取出的将要执行的指令码。
当执行一条指令时，先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中，然后再传送到指令寄存器IR中。
b、指令译码器ID：用来对指令寄存器IR中的指令操作码字段进行译码。
微型计算机系统(简称微机系统)与传统的计算机系统一样,也是由硬件系统和软件系统两大
微型计算机系统(简称微机系统)与传统的计算机系统一样，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
计算机硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件构成。
软件系统由系统软件和应用软件两大部分组成。
系统软件包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、网络通信管理程序等部分。
应用软件包括的面非常广，它包括用户利用系统软件提供的系统功能、工具软件和其它实用软件开发的各种应用软件。
当前使用比较多的操作系统有UNIX、Linux，MS-DOS 和Windows操作系统。
内存又称为主存，分为随机存储RAM和只读存储器ROM两种，速度比外存快由于CPU比内存速度快，目前，在计算机中还普遍采用了一种比主存储器存取速度更快的超高速缓冲存储器，即Cache，置于CPU 与主存之间，以满足CPU 对内存高速访问的要求。
有了CaChe 以后，CPU 每次读操作都先查找CaChe，如果找到，可以直接从Cache中高速读出；如果不在CaChe中再由主存中读出在微型计算机中，常用的外存有磁盘、光盘和磁带，磁盘又可以分为硬盘和软盘。
基数是指该进制中允许选用的基本数码的个数。
每一种进制都有固定数目的计数符号。
十进制：基数为10，10个记数符号，0、1、2、……9。
每一个数码符号根据它在这个数中所在的位置(数位)，按“逢十进一”来决定其实际数值。
二进制：基数为2，2 个记数符号，0 和1。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际数值。
八进制：基数为8，8个记数符号，0、1、2、……7。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一”来决定其实际的数值。
十六进制：基数为16，16个记数符号，0-9，A，B，C，D，E，F。
其中A～F对应十进制的10～15。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”决定其实际的数值。
字节简写为B，人们采用8位为1个字节。
1个字节由8个二进制数位组成。
字节是计算机中用来表示存储空间大小的基本容量单位。
大学计算机基础第三章-微型计算机硬件组成
外部设备
大学计算机基础
大学计算机基础
3.2 微型计算机硬件系统
3.2.1 CPU 3.2.2 主板 3.2.3 存储器 3.2.4 总线与接口 3.2.5 输入/输出设备
大学计算机基础
3.2.1 CPU
1. CPU分类 CPU组成：运算器、控制器和寄存器组，通过内部数 据总线传送信息。 CPU有通用CPU和嵌入式CPU。其区别主要在于应 用模式的不同。
- ④ 外存储器容量 指硬盘容量
- ⑤ 配置的外部设备
大学计算机基础
3. 微型计算机的发展方向
–① 高速化 处理器主频 –② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA
的流行。 –③ 多媒体化 全新的多、虚拟现实技术 和发展多媒体通信等。 –④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的 PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。 –⑤ 隐形化 今后将摆脱显示屏、键盘加主机 的传统形象，电视计算机、影音计算机等将大量 出现。
• 通用CPU追求高性能，功能比较强，能运行复杂的 操作系统和大型应用软件；
• 嵌入式CPU则强调处理特定应用问题的高性能，主 要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操 作系统，在功能和性能上有很大的变化范围。
大学计算机基础
2.衡量CPU性能的主要技术指标
1. CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传送的数据位。即同一时间能一次处理的 二进制数的位数。下一步的主流CPU是64位。
大学计算机基础
微机主板结构图 CPU插槽
内存插槽
芯片组 电池 总线插槽
鼠标插口 键盘插口
大学计算机基础
图3-2.2 微机主板图
并行接口
USB接口
串行接口
1. CPU插槽
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• • • • • • • • • • 8. 计算下面各式的值 (1) (-22)D+ (97)D (2) (-11)D+ (-102)D (-22)原=(10010110) B (-11)补= (11110101) B (-22)反=(11101001) B (-102)补 =(10011010) B (-22)补=(11101010) B (-11)补+ (-102)补=(10001111) B (97)原= (01100001) B (10001111)补=(11110001) B (97)反=(01100001) B (11110001)B =(-113) D (97)补=(01100001) B (-22)补+ (97)补=(01001011) B (01001011)B =(75) D
2013-8-2 9
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
程序计数器：用来对程序中的指令进行计数，使控制器 能够依次读取指令。 指令寄存器：在指令执行期间暂时保持正在执行的指令。 指令译码器：识别指令，分析指令的操作要求。 时序控制电路：用来产生时序信号，以协调在指令执行 周期各部件的工作。 微操作控制电路：用来产生各种控制操作的命令。 在个人计算机中（PC中）运算器与控制器是集成在一块 半导体芯片上的，它们组成了计算机的核心，称为中央处理 器（Central Processing Unit）。简称CPU。
2013-8-2 8
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
2）运算器 运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，运算器由算术逻辑单元 ALU(Arithmetic Logic Unit)、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等 组成。 算术逻辑单元用于完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等 逻辑运算，及移位、求补等操作，累加器用于暂时存放操作数及运算 结果。状态寄存器也称标志寄存器，用于存放算术逻辑单元在工作中 产生的状态信息。通用寄存器是一组寄存器，运算时用于暂存操作数 与地址。 3）控制器 控制器是计算机的神经中枢，按计算机主频的节拍产生各种控制信 号，指挥整个计算机工作，决定在什么时间、根据什么条件执行什么 动作，使整个计算机有条不紊的自动执行程序。 控制器一般包括：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序 控制电路以及微操作控制电路等。
5）输出设备
输出设备用于将计算机的处理结果按人们的要求输出。 最常见的是显示器、打印机、绘图设备以及自动控制装臵中 的数/模（D/A）转换装臵。外存储器可以用来存放计算机 处理的结果，此时也可看成是输出设备。
2013-8-2 11
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
存储程序控制原理 1）指令 计算机是一种“机器”，每一种“机器”都要听从人的指挥， 按照人的指挥来完成规定的动作。当我们利用计算机来完成某项 工作时，例如完成复杂的数学计算或进行资料的检索，都必先制 定好该项工作的解决方案，进而再将其分解成计算机能够识别并 能执行的基本操作命令，这些命令在计算机中称为机器指令，每 条指令规定了计算机要执行的一种基本操作。 机器指令是一组二进制形式的代码，是由一串“0”和“1”排 列组成。一条指令通常包括两大部分内容，即操作码与地址码。 操作码指出机器执行什么操作，例如加法，存数，取数等，地址 码指出参与操作的数据在存储器中的地址。
2013-8-2 3
Beijing University of Posts and Telecommunications
第3章 微型计算机系统
本章教学计划 理论教学（课堂教学）：4学时 实验教学（上机实习）：0学时
本章教学重点 1. 计算机基本工作原理 ——存储程序控制原理 2. 计算机系统的硬件组成
• • • • • 一、选择题答案 A D C B D D B C D B C A D B B 二、简答题答案
(0.1)B> (0.1)D >(0.1)H
(1)B= (1)D =(1)H (10)B< (10)D <(10)H
2
4.
x补=(E3)H =(11100011) B x反= (11100010) B x原= (10011101) B
3.1 微机的基本结构
二、计算机软件系统
计算机系统包括软件系统和硬件系统，没有软件系统的计 算机称为“裸机”。 软件一般可分为系统软件和应用软件两大类。系统软件通常 是负责管理、控制和维护计算机的各种软硬件资源，并为用户提 供一个友好的操作界面，以及服务于一般目的的上机环境。系统 软件指操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、各种工具软 件等。 应用软件是专业人员为各种应用目的而开发的软件，是为解 决各类实际问题而设计的程序，这些程序是利用高级语言编制或 使用应用程序的生成工具来生成的。应用软件可以由用户自己来 开发，也可在市场上购买。市售应用软件一般是较为成熟的应用 软件。
2013-8-2
10
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
4）输入设备
输入设备的任务是输入操作者提供的原始信息，并将 它变为机器能识别的信息。根据不同的需要，输入设备的种 类较多，最常见的有键盘、鼠标、以及卡片机、光电输入机 等，外存储器如磁盘、磁带、光盘从信息传送的角度来看， 也属于I/O设备，通过磁头(光头)和读出放大器，从磁介质 或光盘中读出信息转换为电信号，再送入主机处理。
2013-8-2 12
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
3.1.2 冯· 诺伊曼结构
冯· 诺伊曼计算机的基本结构
2013-8-2 13
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
3.1.1 微机系统的组成
2013-8-2
6
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
一、 硬件系统的组成
计算机硬件系统是指计算机系统所包含的各种机械的、电子的、磁性的 或光电的装臵和设备。如CPU、磁盘、键盘、显示器、光盘驱动器等。每个 功能部件各尽其职，协调工作，缺少任何一个就不能保证计算机正常工作。 下面简要介绍计算机五大部件的功能： 1）存储器 为实现程序与数据的存储，计算机必须设臵具有记忆功能的部件，这种 部件就是“存储器”，存储的作用就是将计算机所需要记忆的数据信息保存 起来，提供原始信息而又不破坏它，还可以把原始信息抹去，重新记录保存 新的信息，存储器的主要功能就是存放程序与数据，其中包括原始数据、中 间值、最终结果等数据。 “存储器”有“内存”(主存)和“外存”(辅存)之分，“外存”是存放程 序和数据的“仓库”，可以长时间地保存大量信息。内存是计算机运行时的 主体，内存位于系统主机板上，直接与CPU交换信息。凡是要运行的数据与 程序只有调入内存后方可执行。
Beijing University of Posts and Telecommunications
21世纪高等院校计算机基础课程系列教材
大学计算机基础 （第一版）
2013-8-2
1
Beijing University of Posts and Telecommunications
第二章课后部分习题答案
2013-8-2 7
Beijing University of Posts and Telecommunications
3.1 微机的基本结构
有关存储器的几个术语介绍如下： 位（Bit） 在数字电子技术和计算机技术中采用二进制，代码只有 0和1，其中无论0还是1是计算机存储的最小单位，一个二进位只能表 示为2种状态。 字节（Byte） 字节是计算机处理数据的基本单位，即以字节为 单位解释信息，简写为“B”。通常说某台计算机的内存容量是256M， 则表示该机主存储器的容量是256MB，也就是说有256M个存储单元， 每个存储单元包含8位二进制数。在计算机内部，数据传送也是按字节 的倍数进行的。在计算机中，1K=1024，1B=8b，1KB=1024B， 1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。 字长 CPU在单位时间内一次处理的二进制数的多少称为字长。即 数据总线上一次可同时传送的数据的位数。常用的字长有8位、16位、 32位、64位等。也就是说的8位机、16位机、32位机、64位机。 地址 在微型计算机中，整个内存被分成一个个字节，每个字节由 一个唯一的地址来标识。CPU能够访问内存的最大寻址范围与CPU的 地址线的根数有关。如CPU的地址线有32根，则寻址范围为0～232-1
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3.1 微机的基本结构
4）计算机的工作原理 计算机的工作过程就是执行指令的过程。指令通过计算机的 输入设备并在操作系统的统一控制下送入计算机的内存储器，然 后由CPU按照其在内存中的存放地址，依此取出并执行。执行的 结果再由输出设备输出。 计算机只认识“机器语言”，所有通过输入设备输入的指令 都首先由计算机“翻译”成计算机能够识别的机器指令，再根据 指令的顺序逐条执行。指令的执行过程分为取指令、分析与取数、 执行三个过程。
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3.1 微机的基本结构
程序计数器：用来对程序中的指令进行计数，使控制器 能够依次读取指令。 指令寄存器：在指令执行期间暂时保持正在执行的指令。 指令译码器：识别指令，分析指令的操作要求。 时序控制电路：用来产生时序信号，以协调在指令执行 周期各部件的工作。 微操作控制电路：用来产生各种控制操作的命令。 在个人计算机中（PC中）运算器与控制器是集成在一块 半导体芯片上的，它们组成了计算机的核心，称为中央处理 器（Central Processing Unit）。简称CPU。
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3.1 微机的基本结构
2）运算器 运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，运算器由算术逻辑单元 ALU(Arithmetic Logic Unit)、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等 组成。 算术逻辑单元用于完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等 逻辑运算，及移位、求补等操作，累加器用于暂时存放操作数及运算 结果。状态寄存器也称标志寄存器，用于存放算术逻辑单元在工作中 产生的状态信息。通用寄存器是一组寄存器，运算时用于暂存操作数 与地址。 3）控制器 控制器是计算机的神经中枢，按计算机主频的节拍产生各种控制信 号，指挥整个计算机工作，决定在什么时间、根据什么条件执行什么 动作，使整个计算机有条不紊的自动执行程序。 控制器一般包括：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序 控制电路以及微操作控制电路等。
5）输出设备
输出设备用于将计算机的处理结果按人们的要求输出。 最常见的是显示器、打印机、绘图设备以及自动控制装臵中 的数/模（D/A）转换装臵。外存储器可以用来存放计算机 处理的结果，此时也可看成是输出设备。
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3.1 微机的基本结构
存储程序控制原理 1）指令 计算机是一种“机器”，每一种“机器”都要听从人的指挥， 按照人的指挥来完成规定的动作。当我们利用计算机来完成某项 工作时，例如完成复杂的数学计算或进行资料的检索，都必先制 定好该项工作的解决方案，进而再将其分解成计算机能够识别并 能执行的基本操作命令，这些命令在计算机中称为机器指令，每 条指令规定了计算机要执行的一种基本操作。 机器指令是一组二进制形式的代码，是由一串“0”和“1”排 列组成。一条指令通常包括两大部分内容，即操作码与地址码。 操作码指出机器执行什么操作，例如加法，存数，取数等，地址 码指出参与操作的数据在存储器中的地址。
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第3章 微型计算机系统
本章教学计划 理论教学（课堂教学）：4学时 实验教学（上机实习）：0学时
本章教学重点 1. 计算机基本工作原理 ——存储程序控制原理 2. 计算机系统的硬件组成
• • • • • 一、选择题答案 A D C B D D B C D B C A D B B 二、简答题答案
(0.1)B> (0.1)D >(0.1)H
(1)B= (1)D =(1)H (10)B< (10)D <(10)H
2
4.
x补=(E3)H =(11100011) B x反= (11100010) B x原= (10011101) B
3.1 微机的基本结构
二、计算机软件系统
计算机系统包括软件系统和硬件系统，没有软件系统的计 算机称为“裸机”。 软件一般可分为系统软件和应用软件两大类。系统软件通常 是负责管理、控制和维护计算机的各种软硬件资源，并为用户提 供一个友好的操作界面，以及服务于一般目的的上机环境。系统 软件指操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、各种工具软 件等。 应用软件是专业人员为各种应用目的而开发的软件，是为解 决各类实际问题而设计的程序，这些程序是利用高级语言编制或 使用应用程序的生成工具来生成的。应用软件可以由用户自己来 开发，也可在市场上购买。市售应用软件一般是较为成熟的应用 软件。
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3.1 微机的基本结构
4）输入设备
输入设备的任务是输入操作者提供的原始信息，并将 它变为机器能识别的信息。根据不同的需要，输入设备的种 类较多，最常见的有键盘、鼠标、以及卡片机、光电输入机 等，外存储器如磁盘、磁带、光盘从信息传送的角度来看， 也属于I/O设备，通过磁头(光头)和读出放大器，从磁介质 或光盘中读出信息转换为电信号，再送入主机处理。
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3.1 微机的基本结构
3.1.2 冯· 诺伊曼结构
冯· 诺伊曼计算机的基本结构
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3.1 微机的基本结构
3.1.1 微机系统的组成
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3.1 微机的基本结构
一、 硬件系统的组成
计算机硬件系统是指计算机系统所包含的各种机械的、电子的、磁性的 或光电的装臵和设备。如CPU、磁盘、键盘、显示器、光盘驱动器等。每个 功能部件各尽其职，协调工作，缺少任何一个就不能保证计算机正常工作。 下面简要介绍计算机五大部件的功能： 1）存储器 为实现程序与数据的存储，计算机必须设臵具有记忆功能的部件，这种 部件就是“存储器”，存储的作用就是将计算机所需要记忆的数据信息保存 起来，提供原始信息而又不破坏它，还可以把原始信息抹去，重新记录保存 新的信息，存储器的主要功能就是存放程序与数据，其中包括原始数据、中 间值、最终结果等数据。 “存储器”有“内存”(主存)和“外存”(辅存)之分，“外存”是存放程 序和数据的“仓库”，可以长时间地保存大量信息。内存是计算机运行时的 主体，内存位于系统主机板上，直接与CPU交换信息。凡是要运行的数据与 程序只有调入内存后方可执行。
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21世纪高等院校计算机基础课程系列教材
大学计算机基础 （第一版）
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第二章课后部分习题答案
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3.1 微机的基本结构
有关存储器的几个术语介绍如下： 位（Bit） 在数字电子技术和计算机技术中采用二进制，代码只有 0和1，其中无论0还是1是计算机存储的最小单位，一个二进位只能表 示为2种状态。 字节（Byte） 字节是计算机处理数据的基本单位，即以字节为 单位解释信息，简写为“B”。通常说某台计算机的内存容量是256M， 则表示该机主存储器的容量是256MB，也就是说有256M个存储单元， 每个存储单元包含8位二进制数。在计算机内部，数据传送也是按字节 的倍数进行的。在计算机中，1K=1024，1B=8b，1KB=1024B， 1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。 字长 CPU在单位时间内一次处理的二进制数的多少称为字长。即 数据总线上一次可同时传送的数据的位数。常用的字长有8位、16位、 32位、64位等。也就是说的8位机、16位机、32位机、64位机。 地址 在微型计算机中，整个内存被分成一个个字节，每个字节由 一个唯一的地址来标识。CPU能够访问内存的最大寻址范围与CPU的 地址线的根数有关。如CPU的地址线有32根，则寻址范围为0～232-1
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3.1 微机的基本结构
4）计算机的工作原理 计算机的工作过程就是执行指令的过程。指令通过计算机的 输入设备并在操作系统的统一控制下送入计算机的内存储器，然 后由CPU按照其在内存中的存放地址，依此取出并执行。执行的 结果再由输出设备输出。 计算机只认识“机器语言”，所有通过输入设备输入的指令 都首先由计算机“翻译”成计算机能够识别的机器指令，再根据 指令的顺序逐条执行。指令的执行过程分为取指令、分析与取数、 执行三个过程。
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