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第1章 微型计算机简介

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第1章 微型计算机系统概述

第1章 微型计算机系统概述

【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。

第1章-微型计算机简介

第1章-微型计算机简介

（3）打印机 激光打印机、喷墨打印机和针式打印机， 如图1 12所示。 如图1-12所示。
(4) 其他外部设备 电脑音箱，如图1 13。 电脑音箱，如图1-13。
扫描仪，图1 14。 扫描仪，图1-14。
投影机，图1 15。 投影机，图1-15。
绘图仪，图1 16所示。 绘图仪，图1-接音箱 3. 连接键盘 如图1 23所示。 如图1-23所示。
4. 连接鼠标 如图1 24所示。 如图1-24所示。
5. 连接主机电源 6. 开机测试
1.4.2 微机的启动与关闭 1. 冷启动 2. 关闭电脑 3. 重新启动 4. 复位启动
1.4 实训
1.4.1 微机外部线缆的连接 对微机用户来说，最基本的要求就是微机 外部线缆的连接，即主机箱与显示器、键 盘、鼠标之间通过线缆连接起来。机箱后 部的接口如图1 20所示。 部的接口如图1-20所示。
如图1 21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 如图1-21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 和音箱后的图示。
1.2 微型计算机的硬件和软件
1.2.1 微型计算机的硬件 图1-1是从外部看到的、典型的台式微机。
1. 主机 主机是安装在一个主机箱内所有部件的统 一体，如图1 一体，如图1-2所示。
(1) 中央处理器 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 （中文名为酷睿2），如图1 （中文名为酷睿2），如图1-3所示。
5．第五代微机 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium （中文名“奔腾” （中文名“奔腾”） 6．第六代微机 1998年Intel公司推出了Pentium 1998年Intel公司推出了Pentium Ⅱ、Celeron，后来 Celeron，后来 推出了Pentium 推出了Pentium Ⅲ、Pentium 4，其他公司也推出了 4，其他公司也推出了 相同档次的CPU，如K6、 相同档次的CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等。 XP、 C3等。 7．第七代微机 2003年 月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 2005年 月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 2005年6月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 心处理器。 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 理器将向多核心发展。第七代微机是目前最流行 的档次。

第1章 微型计算机系统概述

第1章 微型计算机系统概述

1.1.1 微型计算机硬件
通常在一些书中介绍，微型机的硬件由运算 器、控制器、存储器以及输入和输出设备五个部 分组成，这种划分的方法是从组成计算机的功能 模块的角度出发。对于微型机的硬件组成还可以 用另外的分解方法。图1.2给出的微型机系统硬件 组成框图更直观、更切合实际。
1.1.2 微型计算机软件
状态寄存器的6个状态标志位的含义如下： 进位标志位（Carry Flag，CF）：ALU结果的最高 位有进位或借位，CF=1；无进位或借位，CF=0。 奇偶标志位（Parity Flag，PF）：指令执行后， ALU的结果的低8位中1的个数为偶数，PF=1；若为奇数， PF=0。 辅助进位标志位（Auxiliary Carry Flag，AF）：加、 减算术指令执行后，最低4位D 3 D 0位有进位或借位， AF=1；无进位或借位，AF=0。该标志用于系统进行BCD 码的算术运算结果的调整。 零标志位（Zero Flag，ZF）：指令执行后，ALU的 结果为零，ZF=1；结果不为零，ZF=0。 符号标志位（Sign Flag，SF）：该位总是和ALU结 果的最高位相同。因为在带符号数运算时，最高位是符 号位，所以运算结果为负时，SF=1；否则SF=0。 溢出位（Overflow Flag，OF）：在带符号的加、 减算术指令执行后，ALU的结果超出数据的量程，则产生 溢出，OF=1；否则OF=0。一旦OF=1，则运算结果是错 误的。
BIU：负责从存储器或外部设备中读取指令和读/写数
据，即完成总线操作。 这两个单元处于并行工作状态，可以同时进行执行指 令和读/写操作。这样大大提高了CPU的指令执行速度， 从而提高计算机的工作速度。
由图1.3可知，Intel 8086的程序设计模型如图1.5所示。

七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件

七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。
注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的计算机（主机），还需要有： 存储器、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium 320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续）
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，
而集成到芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】翻 一番。”
－－Gordon Moore，1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计 算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机（续）
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位， 32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比

第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)

第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)
32位微处理器（80386，80486） （Pentium，P2,P3,P4 ）
1、3 微处理器、微型计算机微型计算机系统
算术逻辑部件 累加器、寄存器 控制部件 内部总线 存储器（ROM、RAM） 输入输出接口 系统总线 外围设备 系统软件 微 处 理 器
微 型 计 算 机
微 型 计 算 机 系 统
1、4 微型计算机的应用
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、信息处理 （数据处理） 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、工业过程控制
用微型计算机实现工业生产控制。
4、计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算 机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算 机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系 统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行 为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的 思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能 信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智 能行为的计算系统。
1、3、3 微型计算机系统的组成 一个微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。硬件和 软件的结合，才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统是一个为执行程序建立物质基础的物理 装置，称为硬件或裸机。
计算机软件系统指为运行、管理、应用、维护计算机所 编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同，软件分为系统软件和应用软件两大类。
1、3、1 微处理器
微处理器（CPU）由运算器和控制器组成。
• 必须具备功能： *可以进行算术和逻辑运算 *可保存少量的数据 *能对指令进行译码并执行 *能和存储器及外设交换数据 *能提供系统所需的定时和控制 *可以相应其它部件发来的中断请求

第一章微型计算机系统概述

第一章微型计算机系统概述
2. 字长
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。

第1章微型计算机概述

第1章微型计算机概述

1.4 实训——微机外部线缆的连接
从后部看，电源线、信号线的连接如图115所示。
微机外部线缆的连接遵循先连接信号线，后连接 电源线的原则。其连接步骤如下。 1．显示器的连接 ① 连接信号线。如图1-16所示
② 连接电源线。
2．连接键盘、鼠标
对于ATX主板，靠近主板的PS/2插孔是键盘接口， 离开主板稍远一些的PS/2插孔是鼠标接口，如图 1-17所示。
从实际的结构来说，一般称机箱及其内部所装 的板卡、硬盘等部件的全部称为主机。
(2) 外部设备
微机中除了主机以外的所有设备都属于外 部设备。微机系统最常见的外部设备如下：
外存储器：外存储器在微机系统中通常是 作为后备存储器使用，用于扩充内存储器 的容量和存储当前暂时不用的信息。
键盘：键盘是微机的基本输入设备，利用 键盘可以将各种数据、程序、命令等输入 到微机中。
本质区别，只是厂家不同。 2．组装机
组装机价格低廉，部件可按用户的要求任意搭 配，而且维护、修理方便。如果用户能够掌握一 定的微机硬件及维修方面的知识，或者得到销售 商售后服务的可靠支持，则购买组装机可以说是 物美价廉。
3．准系统 “准系统”定位于品牌机与组装机之间。它是指
一种在机箱内集成了主板和电源的产品，有时甚至 包括了显卡、光驱，用户在购买后只需安装CPU、 硬盘和内存等配件即可。图1-14所示是准系统的外 观、内部结构和组装好的一台整机。
2002年11月，微软在全球推出Tablet PC （平板计算机）后，其他厂商也纷纷推出 自己的Tablet PC。图1-13所示是几款 Tablet PC。
1.3.2 按品牌机与组装机分类
1．品牌机 进口品牌机是由IBM、HP、DELL等著名大公司

第一章 微型计算机基础知识

第一章 微型计算机基础知识

第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识第一章微机基础知识1.1计算机中的数和编码1.1.1计算机中的数制计算机最初是作为一种计算工具出现的，所以它最基本的功能是处理和处理对数。

数字由机器中设备的物理状态表示。

具有两种不同稳定状态和相互转换的设备可用于表示1位二进制数。

二进制数具有操作简单、物理实现方便、节省设备等优点。

因此，目前，几乎所有的二进制数都用计算机来表示。

然而，二进制数太长，无法写入，不容易阅读和记忆；此外，目前大多数微机是8位、16位或32位，是4的整数倍，4位二进制数是1位十六进制数；因此，在微型计算机中，二进制数被缩写为十六进制数。

十六进制数使用16个数字，例如0~9和a~F来表示十进制数0~15。

8位二进制数由2位十六进制数表示，16位二进制数由4位十六进制数表示。

这便于书写、阅读和记忆。

然而，十进制数是最常见和最常用的。

因此，我们应该熟练掌握十进制数、二进制数和十六进制数之间的转换。

表1-1列出了它们之间的关系。

表1-1十进制数、二进制数及十六进制数对照表十进制二进制十六进制012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101 111011110123456789abcdef为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制，可在数的右下角注明数制，或者在数的后面加一字母。

如b(binary)表示二进制数制；d(decimal)或不带字母表示十进制数制；h(hexadecimal)表示十六进制数制。

1.二进制数和十六进制数之间的转换根据表1-1所示的对应关系即可实现它们之间的转换。

二进制整数被转换成十六进制数。

方法是将二进制数从右（最低位）到左分组：每4位为一组。

如果最后一组少于4位，则在其左侧加0以形成一个4位组。

每组由一位十六进制数表示。

例如：1111111000111b→1111111000111b→0001111111000111b=1fc7h要将十六进制数转换为二进制数，只需使用4位二进制数而不是1位十六进制数。

第1章 微型计算机简介

第1章 微型计算机简介

2002年11月微软在全球推出Tablet PC（平板计算机），其 他厂商纷纷推出自己的Tablet PC，Tablet PC被称代表PC产品 未来发展趋势的产品。图1-18所示是几款Tablet PC。
图1-17 便携式个人微机
图1-18 Tablet PC
1.2.4 品牌机与组装机
目前国内市场上各种类型的微机种类繁多，即使相同档次、相 同配置的微机，其价格仍有较大差异，大致可分为进口品牌机、国产 品牌机和组装机几类。 1. 品牌机 2. 组装机 3. 准系统 “准系统”——是指一种在机箱内集成了主板和电源，有时甚 至包括了软驱、光驱，用户在购回后只需安装CPU、硬盘、内存等配 件的一种产品。图1-19所示是准系统的外观及内部结构。
1.2 微型计算机发展简介
1.2.1 微型计算机的诞生
1. 第一台微型计算机——牛郎星 2. 第一台真正的微型计算机 3. IBM-PC的诞生 4. 比尔盖茨与微软公司
1.2.2 微型计算机的两大流派及其档次
微型计算机从诞生至今有两大流派： 一个是由苹果公司独家设计的Apple系列； 另一个是采用IBM开放技术，由众多公司 一起组成的PC系列。 Apple机与PC的分代方法不相同，但 其本质都是一样的，如果按CPU的位数来 分，它们都经历了8位、16位、32位和64 位四代。
(6) 第六代PC（32位） 1998年，Intel公司推出了Pentium II、Celeron CPU，后来 推出了Pentium III、Pentium 4。其他公司也推出了相同档次的 CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等，配置了第六代CPU的PC 是目前最流行的档次。目前流行微机的外观，如图1-16所示。 (7) 第七代64位PC 2003年9月23日，AMD发布了面向台式机和笔记本的64位 处理器：Athlon 64和Athlon 64 FX，标志着64位PC时代的到来。

第一章微型计算机基础知识

第一章微型计算机基础知识

CPU
内容
读写控制
…
1023 10100111
（3）存储器的分类 ROM：只读存储器。 工作时从ROM中读出信息，不能随意改写。 断电后信息不会丢失。ROM常用作程序存储器， 存放已调试好的固定程序和常数。 RAM：随机读写存储器。 能方便读出和改写信息，但失电后信息将不 复存在。 RAM 常用作数据存储器，暂存各种现 场数据、运算结果和正在调试的程序。
指令代码3
… 指令代码n
2、存储器

位 b (bit)：一个二进制位，信息最小单位 字节 B (Byte)：8位为一个字节
字长 W (Word Length)：一个字包含的二 进制位数
（1）存储器结构
存储器功能：存放程序和数据等信息 存储内容：程序或数据的二进制代码 存储地址：存储器每个单元的位置编 号 存储器容量：指存储单元的多少，如 存储器容量为1KB = 1024×8位 1KB存储器 地址 存储内容 0 1 10011010 01101011
微处理器
微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组 成的中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处 理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控 制电路以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、 执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操 作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和 外围电路芯片组成微型计算机。
第1章 微型计算机基础知识
1.1计算机中的数和数制


一、计算机中的数制 表示:最简单,可靠；运算规则最简单。 （一）二进制数 特点：1．具有两个不同的数字符号，即0和1。 2．逢二进位。 例如： 111．11 （二）十六进制数 特点： 1．具有16个数字符号，采用0～9和A～F。 2．逢16进位 小数点左边的权是16的正次幂 小数点右边的权是16的负次幂

微机原理第1章 微型计算机简介

微机原理第1章 微型计算机简介

1.1.2 微机系统的主要性能指标
微型计算机的主要性能指标有以下一些内容: 字长 字长以二进制位为单位，是CPU能够同时处理的二进制数据的位数， 它直接关系到计算机的计算精度、功能和运算能力。微机字长一般都 是以2的幂次为单位，如4位、8位、16位、32位和64位等。 运算速度 计算机的运算速度（平均运算速度）是指每秒钟所能执行的指令条数， 一般用百万条指令/秒（MIPS）来描述。因为微机执行不同类型指令 所需时间是不同的，通常用各类指令的平均执行时间和相应指令的运 行比例综合计算，作为衡量微机运行速度的标准。目前微机的运行速 度已达数万MIPS。 时钟频率（主频） 时钟频率是指CPU在单位时间（秒）内发出的脉冲数。通常，时钟频 率以兆赫（MHz）或吉赫（GHz）为单位。一般的时钟频率越高，其 运算速度就越快。
2、微型计算机的外部设备 微型计算机的外部设备包括外存储器、输入设备和输出设备等，如图 1.3所示。
外存储器 硬盘 软盘 光盘 键盘 鼠标 扫描仪、数码相机等 显示器 打印机
外部 设备
输入设备
输出设备
图 1.3 微型计算机的外部设备 图 1.4 微型计算机的外部设备
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
输入设备 输入设备是计算机外部设备之一，是向计算机输送数据的设备。其功 能是将计算机程序、文本、图形、图像、声音以及现场采集的各种数 据转换为计算机能处理的数据形式并输送到计算机。常见的输入设备 有键盘和鼠标等。 输出设备 输出设备是将计算机中的数据信息传送到外部媒介，并转化成某种人 们所认识的表示形式。在微型计算机中，最常用的输出设备有显示器 和打印机。
地址总线 数据总线 控制总线

单片微型计算机原理与应用概述1

单片微型计算机原理与应用概述1
第一章 概述
算术逻辑单元ALU： 指令寄存器IR中的指令， (Arithm累et加ic器LoAgLic：U地nit址) 寄经存过器指A令R译：码器ID 执行算(存术Ac放和cu操逻m作u辑la数等to及r运(由地至)A运算它址存d程用的算d。把通储(译信Ir序于指结ne要过器码号ss计指令果ts寻地。，，r数向的u。R址址产控ce器下地t的总g生制io（一址is单线n相系t条。PeD元，应统Cr要e)）的送的协c是执o：控调，d行e制工r)
第一章 概述
第一章 概述
微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码
第一章 概述
2.1 微处理器（Microprocessor）— P (MPU )
✓定 义：微型化的中央处理器，是由一片或几片 大规模集成电路芯片组成的中央处理部件，简称 CPU（Central Processing Unit ）。 ✓基本组成：算术逻辑部件；累加器和通用寄存器 组；程序计数器、指令寄存器和指令译码器；时 序和控制部件等。
格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU）。 新的微处理器——新一代微型计算机。
第一章 概述
以微处理器为标记，微型计算机 的划分
1971年 第1台微型计算机诞生
年代 1971~1973 1973~1977 1978~1985 1985~2002
2002-至今
CPU(微处理器) Intel 4004 / 8008 Intel 8080 Intel 8086 / 8088 / 80286 Intel 80386 / 80486 Pentium 586 Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ Itanium

第1章 微型计算机概述

第1章 微型计算机概述

计算机按体积、性能可划分为巨型 机、大型机、中型机、小型机。 但就其计算机的硬件而言，它的发 展历经了电子管、晶体管、中小规模 集成电路、大规模和超大规模集成电 路时代。
ห้องสมุดไป่ตู้
2.微型计算机的发展过程
（1）4位微处理器
1971年，Intel公司推出了第一片4位微处 理器Intel4004，集成了2250个晶体管，工作 频率为108KHz，寻址空间640字节。
（2）将十进制数与十六进制数 之间的相互转换
例1-3 将十进制数 76.125转换成十六 进制数。
商 余数 76÷16 = 4 C 4÷16 = 0 4 乘积 整数部分 0.125×16 = 2.0 2 转换结果为: 76.125 = 4C.2H
（3）二进制数与十六进制数的 相互转换
依据: 二进制数与十六进制数对照表
二进制数 十六进制数 二进制数 十六进制数 0000 0 1000 8 0001 1 1001 9 0010 2 1010 A 0011 3 1011 B 0100 4 1100 C 0101 5 1101 D 0110 6 1110 E 0111 7 1111 F
例1-5 将二进制数101111010 . 0111001B转换成十六进制数。 101111010 . 0111001B =0001 0111 1010 . 0111 0010B = 17A.72H
(1)CPU
CPU是采用超大规模集成电 路芯片，芯片内集成了运算器 和控制器的功能。
（2）内存
微型计算机的工作就是执行 程序，不论指令还是指令处理 的数据都需要存放在内存储器 中。
（3）I/O接口
I/O（Input／Output）接口是外设与 微型计算机之间的连接电路。外设实现 信息的输入/输出。外设处理数据的速度 远低于计算机，且信息格式、信号电平 一般不满足计算机的要求，故外设需要 接口电路与计算机相连接。

第一章微型计算机基础知识

第一章微型计算机基础知识

第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识§1-11-1.1微型计算机微型计算机的组成微型计算机是大规模集成电路发展的产物，自1971年微型计算机问世以来，经过近30年的发展，它的应用范围之广，已达到了惊人的地步。

计算机除在科学计算领域中大显身手外，还在大到航天技术、人造地球卫星，小到家用电器等控制领域中大显神威，可以讲，计算机在现代社会中已是无孔不入。

而在不同领域和不同场合使用的计算机，其组成的形式和外观差异是很大的，如人们通常所见的微型计算机，由主机箱、键盘和显示器等组成，有的还配有打印机等。

也有一些计算机系统的组成与上述组成差别较大，如微电脑控制的家用洗衣机上的计算机，与洗衣机组成一体，没有通常所见的主机箱、键盘和显示器等，但在洗衣机上有塑料薄膜按键用于操作和选择工作状态，用发光二极管的亮灭来指示洗衣机的工作状态，这也是一种形式的计算机系统。

但是，不管计算机系统的形式和外观如何变化，计算机的基本组成结构还是有一定的模式，可以分为五大部分，如图1-1所示，其中最关键的一大部分就是运算器和控制器，它们组成中央处理单元CPU，从广义的角度来讲，只要具有中央处理单元CPU，其他部分不论如何组合，都可认为这就构成了计算机。

1．运算器运算器是计算机对各种代码信息进行处理的主要部件，这好比是人的大脑。

运算器对各种二进制数据进行运算、逻辑判别最后得出结果。

运算器由算术逻辑单元、寄存器、加法器以及一些控制电路等组成。

1-1 总线BUS 输入设备输出设备运算器存储器输入指令输出指令操作指令存取指令控制器图1-1 微型计算机的组成第一章微型计算机基础知识2．控制器控制器是计算机的总指挥部，由控制器发出控制指令，实现计算机各部分之间的有机联系，使计算机各部分能协调一致地工作。

控制器如同马路上的交通警察，控制器由时序电路和一些逻辑电路构成。

3．存储器计算机的存储器分为内存储器和外存储器二部分。

存储器是用于存放计算机程序、计算机参数设置、原始数据、中间结果或最终结果的部件。

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1.2.3 微型计算机的结构形式

1．台式个人微机 最初的个人微机都是台式的，至今这仍是它的主 要形式。如图1-18所示。


2．便携式个人微机 便携式个人微机又称笔记本电脑，如图1-19 所示。

2002年11月，微软在全球推出Tablet PC（平 板计算机）后，其他厂商也纷纷推出自己 的Tablet PC。图1-20所示是几款Tablet PC。




4．比尔· 盖茨与微软公司 1955年10月28日，比尔· 盖茨（Bill Gates）出 生于美国华盛顿州的西雅图。 1975年，比尔· 盖茨只是一个不到19岁的大 学生，他主动与罗伯茨联系，与保罗· 艾伦 一起用了几周的时间，设计出了用于“牛 郎星”的BASIC解释程序。 1975年7月成立了微软（Microsoft）公司， 简称MS，专门从事微机软件的开发。
1.3 微型计算机系统的组成

微机系统的组成，通常是先分成硬件和软 件两大部分，然后再根据每一部分功能进 一步划分，如图1-21所示。
1.3.1 微型计算机的硬件系统

构仍然是按照冯· 诺依曼（John Von Neumann）提出的“存储程序方式”原理设计的， 故称为冯· 诺依曼计算机。其基本思想是，计算机 至少应具备以下5种部件才能完成用户所需的基本 功能。 输入设备。 存储器。 运算器。 输出设备。 控制器。

1987年，推出MacⅡ机，其CPU采用摩托罗拉的32 位MC68020，CPU速度为16MHz，运算速度达到 2MIPS（百万条指令每秒）。它的新型总线结构 使其总线速度可与工作站相媲美，而10倍于当时 的PC/AT机（16位的286微机）。Mac II机如图1-3 所示。

1990年，Mac LC & Mac Classic问世，同时发 布的System 7操作系统和QuickTime也意味着 多媒体时代的到来。以后的Mac机中的CPU 采用摩托罗拉的32位MC68030/MC68040， CPU速度为33MHz。Mac LC机如图1-4所示。

2005年年初，苹果在美国旧金山发布了号称 目前为止最低价的Mac机——Mac Mini，如 图1-13所示。



（6）第六代——Intel时代（2006年至今） 2006年1月，苹果公司推出了采用Intel双核 处理器的系列产品。 如图1-14所示是苹果 iMac液晶一体机。

新款Mac Book机的外观如图1-15所示。


2．PC及其档次 （1）第一代PC（准16位） 第一代PC以IBM公司的IBM PC/XT机为代 表，CPU用的是8088，诞生于1981年，如图 1-16所示。


（2）第二代PC（16位） IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT机标志 着第二代PC的诞生，如图1-17所示。它采用 80286为CPU。
第1章 微型计算机简介
电子计算机是20世纪最伟大的科学 技术发明之一，是现代科学技术与人类 智慧的结晶。它的出现，大大推动了科 学技术的迅猛发展，同时也给人类社会 带来了日新月异的变化。电子计算机最 早应用于计算，它也就因此而得名。
1.1 现代计算机的分类



1．服务器（Server） 2．工作站（Workstation） 3．台式机（Desktop PC） 4．便携机（Mobile PC） 5．手持机（Handheld PC）




2．第一台真正的微型计算机——AppleⅡ 1975年，斯蒂芬· 乔布斯（Steven Jobs）20岁，斯蒂 芬· 沃兹尼克（Steven Wozniak）25岁。他们选中的 微处理器是莫斯技术（MOS Technology）公司的8 位6502芯片。1976年4月1日（愚人节），由沃兹 尼克、乔布斯共同成立了苹果（Apple）计算机公 司。 1977年，沃兹尼克精心设计了另一种新型微机， 是世界上第一台真正的个人计算机，乔布斯命名 它为AppleⅡ。 1983年年底，苹果公司将Apple操作系统的使用权 转让给微软（Microsoft）公司，从此，微软公司 开始设计和销售Windows操作系统，成为软件业的 霸主。


2．微型计算机的物理结构 图1-22是从外部看到的、典型的微机系统的 实例，它由主机、键盘、显示器等部分组 成。

主机是安装在一个主机箱内所有部件的统 一体，其中除了功能意义上的主机以外， 还包括电源和若干构成系统所必不可少的 外部设备和接口部件，其结构如图1-23所示。


1.2.2 微型计算机的两大流派及其档次 微型计算机从诞生至今有两大流派： 一个是由苹果公司独家设计的Apple系列； 一个是采用IBM公司开放技术，由众多公司 一起组成的PC系列。

1．Apple机及其档次 苹果公司创造了个人微机产业，Apple机从 诞生日起就以其卓越的工业设计著称于世， 被称为技术和艺术的结晶。Apple机用户之 所以喜爱Apple机，其精美的、人性化的设 计也是重要的原因之一。Apple机已经超越 一台微机的意义，而成为一种精神—— Apple文化。它被誉为真正体现美国气质的 经典品牌。

（3）第三代PC（32位） 1987年，Intel公司推出了80386微处理器。 80386又进一步分为SX和DX两档，档次由 低到高依次为386SX，386DX。用各档CPU 组装的机器，称为该档次的微机，如386DX。


（4）第四代PC（32位） 1989年，Intel公司推出了80486微处理器。 80486也分为SX和DX两档，即486SX和 486DX。 （5）第五代PC（32位） 1993年，Intel公司推出了第五代微处理器 Pentium，中文名称为“奔腾”。

（2）第二代——Macintosh时代（1984—1993年） 1984年推出的Macintosh机开创了图形界面的先河。 Macintosh机，简称Mac机，是一种集文字、图形、 声音、图像等多媒体信息于一体的个人微机。其 CPU采用摩托罗拉（Motorola）的16位MC68000， CPU速度为8MHz。Mac机如图1-2所示。

（3）第三代——PowerPC时代（1994—1997 年） 1991年，苹果、摩托罗拉和IBM公司缔结同 盟，开始共同研发PowerPC的产品。同年， 苹果公司推出第一代的Power Book笔记本电 脑，如图1-5所示。

1994年，苹果公司推出第一代Power Mac机，这是 第一台基于PowerPC超快芯片的产品，从此苹果 公司开始进入商用市场。最初Power Mac机的CPU 采用PowerPC 601，CPU速度为60/66MHz，后来 CPU采用PowerPC 603/604，CPU速度达到300MHz。 Power Mac机如图1-6所示。1997年7月，创始人乔 布斯重回苹果公司，改革产品线，与微软联盟， 公司重获生机。

3．IBM PC的诞生 981年8月12日，IBM正式推出IBM 5150，它 的CPU是Intel 8088，主频为4.77MHz，主机 板上配置64KB存储器，另有5个插槽供增加 内存或连接其他外部设备用。它还装备着 显示器、键盘和两个软磁盘驱动器，而操 作系统是微软的DOS 1.0。IBM将5150称为 Personal Computer（个人计算机），不久， 其缩写“PC”成为所有个人计算机的代名词。
1.2 微型计算机发展简介

1.2.1 微型计算机的诞生 1．第一台微型计算机——牛郎星 1974年，罗伯茨用8080微处理器装配了一种 专供业余爱好者试验用的计算机“牛郎星” （Altair）。1974年12月，美国《大众电子》 杂志用最引人注目的大字标题发布消息： “世界第一套微型计算机问世，向所有种 类的商业计算机挑战！”。


1980年11月，IBM与微软签订了合同。当时盖茨手 中除了BASIC一无所有，为此，盖茨买下了基尔 达尔的CP/M 8086操作系统，将产品做了一番改进， 就成了后来的MS-DOS。1981年8月12日，IBM PC 问世，配备的操作系统就是PC-DOS 1.0。 1985年6月，微软和IBM达成协议，联合开发OS/2 操作系统。1983年年底，微软从苹果购买了Apple 的视窗操作系统。1985年，Windows 1.0问世。 1990年推出Windows 3.0。1992年推出Windows 3.1。 1995年8月，Windows 95发布，正式把微软推向计 算机软件业的巅峰。之后，1999年，推出Windows 2000。2001年，推出Windows XP。2003年，推出 Windows 2003。2007年，推出Windows Vista。



（1）主机 微机硬件系统由主机和外部设备组成。 由于不同型号的CPU指标不同，因此CPU的型号 决定了硬件系统的档次 表1-1以Intel CPU为例给出了近年来常见的CPU型 号及其主要指标。




（2）存储器 存储器是计算机的记忆装置，用来存放程序和数 据。 ① 内存储器 内存储器简称内存，或称主存，用来存储可供 CPU直接取用的程序和数据。 ② 外存储器 外存储器简称外存或辅存。 （3）输入设备 输入设备（Input Device）是人们向计算机输入程 序和数据的设备。 （4）输出设备 输出设备（Output Device）是计算机向用户输出 处理结果的设备。

（4）第四代——G3/G4时代（1998—2002 年） 1998年8月，苹果公司推出iMac机，其外形 如图1-7所示。iMac机的CPU采用PowerPC G3，CPU速度为233～700MHz。1999年，苹 果公司推出Power Mac G3和iBook。

1999年，苹果公司还推出了功能强大的 Power Mac G4机。这是第一款采用PowerPC G4微处理器的微机，号称第一款超过每秒 10亿次运算的个人微机。如图1-8所示。