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微型计算机发展及应用■第一台数字式电子计算机诞生于1946年2月，简称ENIAC （电子数据和计算器）。

冯诺依曼型计算机结构及特点特点：（1） 计算机内部釆用二进制表示数据和指令。

（2） 工作原理的核心为：“存储程序”和“程 序控制”程序 数据输入设备存储器 |控制器_U指令二=＞输出设备E结果数据运算器 卜计算机发展史微型机发展过程Pentium 32・64位4004 (8008・・8位)4位第一台个人电脑8080(Z80,MC6800)8位」8086M 6809和Z800082年80286及803116位8038680486 . .—(M68020 )/1993 Pentium,隹"亠/64位32位/ 1995年11月/ Pentium Pro o1997年1月Pentium MMX 此后pn/m/41971 ・72 | 1973-74 一代70年代初1978 1985二代三代四代70任代70任代末~ 80任代初80年代1993 五代时间90任代■微型计算机体积小■价格低,耗电少和可靠性高, 主要有如下几个应用方向：□科学计算和信息处理□计算机辅助设计,辅助制造,辅助教育及计算机辅助测试多媒体应用及网络应用□过程控制□嵌入式应用方向■两个方向发展：□高性能,多功能的方向□价格低廉,功能专一的方向1.2微型计算机系统的组成■硬件系统,人设备中央MS CPU存岫RAMROMI ■出设备・出tt 口數制怠线堆址总城控制怠纹主机中央处理器■微机的核心,控制中心，中央处理器CPU ■大规模集成电路VLSI芯片，集成□控制器□运算器（整数运算器）□寄存器（高速存储单元）■高性能微处理器内部还有曰浮点处理单元甚至多媒体数据运算单元□存储管理单元、代码保护机制□ Cache□ ...。

!《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术教程》部分习题参考解答第1章微型计算机系统概述〔习题〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、DSP芯片、嵌入式系统〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在PC机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。

单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。

~DSP芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。

嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统，其典型的特点是把计算机直接嵌入到应用系统之中。

〔习题〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。

〔解答〕CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。

它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。

处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。

存储器：存储器是存放程序和数据的部件。

（外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。

I/O设备通过I/O接口与主机连接。

总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。

〔习题〕什么是总线微机总线通常有哪3组信号各组信号的作用是什么〔解答〕总线：传递信息的共用通道，物理上是一组公用导线。

3组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。

（1）地址总线：传输将要访问的主存单元或I/O端口的地址信息。

#（2）数据总线：传输读写操作的数据信息。

（3）控制总线：协调系统中各部件的操作。

〔习题〕简答如下概念：（1）计算机字长（2）取指－译码－执行周期（3）ROM-BIOS（4）中断（（5）ISA总线〔解答〕（1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。

第一章微型计算机概述回顾计算机系统的基础知识，包括计算机系统的组成(包括硬件与软件)、结构、发展历程、分类及其功能实质。

本讲重点微处理器及微机系统的发展历程，微机系统与一般意义上的计算机系统的联系与差别，强调微型计算机系统是具有独特结构的计算机系统，由此决定了微机系统所具有的功能及其特点。

【讲授内容】1.1 微机发展概述计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。

1946年，世界上出现了第一台由电子管构成的，能够按照人们事先的安排，快速完成所要求计算任务的ENIAC电子计算机，计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。

一般来说，电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。

微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。

主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。

所不同的是由于采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，显然该芯片是整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。

微处理器是微机系统的核心部分，自70年代初出现第一片微处理器芯片以来，微处理器的性能和集成度几乎每两年翻一番，其发展速度大大超过了前几代计算机。

微机系统及相关技术的发展，主要涉及到以下几个方面：CPU、主频、缓存、新技术。

一、微机的发展微机系统的核心部件为CPU，因此我们主要以CPU的发展、演变过程为线索，来介绍微机系统的发展过程，主要以Intel公司的CPU为主线。

第一代：4位及低档8位微处理器✧1971年，Intel公司推出第一片4位微处理器Intel4004，以其为核心组成了一台高级袖珍计算机。

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）。

计算机维修与维护试题及参考答案计算机维修与维护⽹试题第⼀章微型计算机系统概述⼀、名词解释1、扩展插槽：2、CMOS：3、ROM：4、主机板：⼆、填空1、⽬前微型机外形常见有如下⼏种式样：（）、( )和( )。

2、主存储器分为:（）和( ).3、RAM分为: ( )和( ).4、⽬前，CACHE有两种类型:（）与（）。

5、⽬前，微机中常⽤的总线(扩展插槽)有四种: ( )、( )、( )和( )。

6、常⽤的驱动器接⼝类型有如下三种: （）、（）、（）。

7、显⽰器⼤致可分为:（）、（）、（）、（）和（）等⼏种类型。

8、打印机的种类很多，从印字原理上讲可分为（）和（）。

其中击打式打印机主要以针式打印机为主，⽽（）、（）、（）、（）等打印机都是⾮击打式打印机。

9、扫描仪可分为（）、（）、（）和（）。

三、判断题1、软盘驱动器是驱动和读写软磁盘的设备。

（）2、⽬前常见的ROM只有PROM和EPROM。

（）3、lDE接⼝⼜称为AT BUS接⼝，该接⼝是当前硬盘驱动器特别采⽤的⼀种接⼝。

（）4、打印机的主要技术指标有打印速度、印字质量、打印噪声和打印机寿命等。

（）5、点阵式打印机虽然有许多种，但基本结构差不多是相同的，主要可分为两⼤部分：机械部分和电路部分。

（）6、激光打印机和喷墨打印机是⽬前市场上最主要的两种⾮击打式打印机。

（）四、简答题1、系统总线有哪⼏种标准？它们各⾃有哪些特点？2、软磁盘保护套的作⽤？3、硬盘驱动器的⼯作过程？4、扫描仪的主要技术指标？5、画出ISA总线标准的微机结构图？结合结构图来说明产⽣“瓶颈”的原因？第⼆章微型计算机系统硬件的配置与组装⼀、名词解释1、刷新速率：2、点距：3、显⽰器分辨率：⼆、填空1、对于微机的选购⼀般有两种⽅法: （）和( )。

2、就当前市场上的微机⽽⾔有两类:( )和( )。

3、主板按所配⽤的微处理器来分类，可分为:( )、( )、( )和( )主板等类型。

4、主板按尺⼨⼤⼩与机械结构来分，可分为两种:( )与( )。

微型计算机原理与接口技术第五版周荷琴课后答案第一章：计算机系统概述1.1 计算机系统基本组成•核心包括 CPU、内存和 I/O 设备。

CPU 是计算机的中央处理器，负责执行指令，控制各部分设备的操作。

内存存储数据和程序指令。

I/O 设备是计算机与外部世界进行信息交换的重要途径。

1.2 计算机的基本层次结构•计算机系统的基本层次结构分为硬件体系结构和软件体系结构。

硬件体系结构定义了计算机中硬件组件的功能、特性、接口和互连方式。

软件体系结构定义了计算机的软件组件及其相互关系。

1.3 计算机的工作过程•计算机工作过程主要包括取指令、分析指令、获取操作数、执行指令、写回结果等几个阶段。

具体过程为：取指令：从内存中读取指令；分析指令：解码指令确定要执行的操作；获取操作数：从内存或寄存器中读取操作数；执行指令：进行具体的运算或操作；写回结果：将运算结果写入内存或寄存器。

1.4 计算机性能指标•计算机的性能指标包括运算速度、存储容量、传输速率、可靠性和可用性等方面。

运算速度衡量了计算机执行指令的快慢；存储容量表示计算机可以存储的数据量；传输速率表示从一个设备向另一个设备传输数据的速度；可靠性表示计算机的故障率；可用性表示计算机在给定时间内正常工作的比例。

第二章：计算机的数制与编码2.1 数制与编码的基本概念•数制是用于表示数值的方法，常见的有十进制、二进制、八进制和十六进制等。

编码是指将字符、符号等信息转换成计算机可以处理的二进制形式。

2.2 二进制与十进制的转换•将十进制数转换成二进制数时，可以采用除2取余的方法。

将二进制数转换成十进制数时，可以根据二进制位上的权值相加的原理进行计算。

2.3 BCD码与ASCII码•BCD码是Binary-Coded Decimal的缩写，用4位二进制码表示一个十进制数的一位。

ASCII码是一种字符编码，将每个字符映射成一个唯一的二进制数。

2.4 奇偶校验码•奇偶校验码是一种错误检测码，用于检测数据传输过程中出现的位错误。