第1章 微型计算机系统概述
本章要点 1.1 概述 1.2 硬件系统 1.3 微型计算机的一般工作原理 1.4算机的发展 掌握计算机系统组成 掌握计算机系统的层次结构 理解微型计算机的工作原理及指令执行过程 掌握微型计算机常用术语
本章重点与难点
重点： ➢ 微型计算机的基本组成 ➢ 微型计算机的工作原理 ➢ 微型计算机常用术语
16位机
Intel 8086、Z8000、80286
第四代
（1984-1992）
32位机
特点：
80386、80486
第五代
（1993-1999）
1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。
32位机
Intel Pentium第六代（2000年以后） 64位机和双核
Intel Intanium、Pentium D、Pentium EE、
1.3.2 存储程序工作原理
存储程序和程序控制原理的基本点就是指令驱动， 即按照任务要求事先编好程序，然后把程序和所需的 数据输入计算机存储器中保存起来。当机器启动时， 根据内部指令指针给出的程序第一条指令的地址，控 制器就可依据程序指定的逻辑顺序从存储器中一条条 周而复始地读取指令、分析指令、执行指令，直到完 成全部指令操作为止。这样就能自动连续地完成程序 所描述的全部工作，即控制器通过指令流的串行驱动 实现程序控制。
图 1-6 冯·诺依曼计算机结构示意图
1.3.1 程序和指令
所谓程序，就是为实现某项既定的任务而向计算 机发出的一组有一定顺序的基本操作命令的集合。这 些基本操作命令就称为指令。指令由操作码和操作数 两部分组成，即操作性质（如加、减、乘、除、比较 大小等）和参加操作的对象（如数据或数据存放的地 址等）。机器指令的集合称为指令系统。
➢ PC机：目前人们广泛使用的个人计算机
1.1.3 微型计算机系统的组成
1.1.4 微型计算机系统的层次结构
应用程序
高
操作系统
BIOS
硬件逻辑电路
低
1.2 硬件系统
1.2.1 中央处理器的组成 1.2.2 存储器 1.2.3 总线（Bus) 1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
ALU
数据 寄存 器1#
数据 寄存 器2#
存 储
外
器
设
图1-4 运算器的逻辑结构
1.2.1 中央处理器的组成
2.控制器 控制器具有控制和指挥计算机内各功能部件协同动
作，完成计算机程序的功能。它包括：
➢ 程序计数器（PC）：存放下一条将要执行的指令所在存储 单元的地址。
➢ 指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条指令。 ➢ 指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的
难点： ➢ 微型计算机的工作原理
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1.1 概述
1.1.1 计算机的发展概况 1.1.2 微型计算机的分类 1.1.3 微型计算机系统的组成 1.1.4 微型计算机系统的层次结构
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1.1.1 计算机的发展概况
1946年，第一台计算机在美国诞生。60多年来， 根据计算机采用的逻辑元件来分，计算机经历了电子 管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机 时代、大规模及超大规模集成电路计算机时代，如图 1-1所示。
图1-5 微型计算机的硬件系统功能模块
1.3 微型计算机的一般工作原理
1.3.1 程序和指令 1.3.2 存储程序工作原理 1.3.3 微型计算机的工作过程
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1.3.1 程序和指令
冯·诺依曼提出计算机由5个部分组成，即运算器、 控制器、存储器、输人设备和输出设备；计算机内采 用二进制；计算机采用程序存储和程序控制的工作方 式，即事先把程序加载到计算机的存储器中，当机器 加电并启动后，计算机便会自动按照程序的要求进行 工作。
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1.2.1 中央处理器的组成
中央处理器（CPU）由运算器、控制器和寄 存器阵列组成，是整个硬件系统的核心。微型机 中将运算器、控制器和寄存器等相关部件集成在 一块芯片中，又叫微处理器，通过专门的CPU插 座安置在主板上。
1.2.1 中央处理器的组成
1.运算器
计算机中加工和处理数据的功能部件。主 要包括算术逻辑部件（ALU），用于对数据进行 加工处理，进行算术和逻辑运算。
1. 按总线的层次结构
➢ 微处理器级总线 ➢ 系统级总线 ➢ 外设总线
2．按总线传送信息的类别
➢ 地址总线 ➢ 数据总线 ➢ 控制总线
1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
主机与外部设备之间的信息交换是通过输入/输 出接口来进行的。输人/输出接口简称I/O接口，由图 1-5可以看出，接口在这里起着主机与外部设备之间 数据通信的“桥梁”的作用。
1.1.2 微型计算机的分类
微型计算机按照它的应用对象可以分为以下三类：
➢ 单片机：将微处理器、部分存储器、输入输出接口都集成在一 块集成电路芯片上，一块芯片就构成了一台计算机，它被广泛 应用于汽车、家电、工业过程控制、智能仪器仪表等领域。
➢ 单板机：将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包 括微处理器/存储器/输入输出接口，还有简单的七段发光二极 管显示器、小键盘、插座等。它适于进行生产过程的控制，也 可以直接在实验板上操作，适用于教学。
第一代
4位和低档8位机
（1971-1973）主要应用于各种袖珍计算器、家电、 交通灯控制等简单控制领域
Intel 4004/8008
第二代 中高档8位机
（1973-1978）广泛用于数据处理、工 业控制智能仪器仪表及家电等各个领域
8080/8085、Z80、MC6800
第三代
（1978-1983）
图1-1 计算机采用的逻辑元件
1.1.1 计算机的发展概况
20世纪70年代初，随着大规模集成电路的出现， 原来体积很大的中央处理器电路集成为一个只有十几 平方毫米的半导体芯片，其称为微处理器。微处理器 的出现，开创了微型计算机的新时代。微型计算机是 第四代计算机的典型代表。
微处理器是计算机的核心部件，它的性能在很大 程度上决定了微型计算机的性能。因此，微型计算机 的发展是以微处理器的发展来更新换代的。
命令信号。 ➢ 时序信号发生器：根据指令译码器（ID）产生的命令信号
产生具体的控制信号。
3.寄存器阵列 包括一组通用寄存器组和专用寄存器。
1.2.2 存储器
存储器是计算机系统中的一种记忆设备， 用来存放程序、数据、运算结果以及各种需要 保存的信息。包括：
➢内存 ➢高速缓存 ➢外存
1.2.3 总线（Bus)