微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展史

1、第一章緒論本章主要介紹計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成和計(jì)算機(jī)的分類，以及微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展；講解了微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成。第一節(jié)微型計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)自從世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克（eniac ）”1946 年誕生于美國。此后，電子計(jì)算機(jī)隨其主要部件的發(fā)展，先后經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路的演變。微型計(jì)算機(jī)具有體積小、價(jià)格低、使用方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)管理等領(lǐng)域。由于微處理器高速度發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用滲透到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，從而給人們的生活帶來深刻的變革。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)在基本結(jié)構(gòu)和基本功能上與計(jì)算機(jī)大

2、致相同，但由于微型計(jì)算機(jī)采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組件及特定的總線結(jié)構(gòu)，微型計(jì)算機(jī)具有了更簡單、更規(guī)范的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和易于擴(kuò)充的特點(diǎn)。典型的微型計(jì)算機(jī)硬件基本結(jié)構(gòu)包括中央處理器cpu 、存儲(chǔ)器和輸入/ 輸出子系統(tǒng)三個(gè)主要組成部分，它們?nèi)哂上到y(tǒng)總線連接，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。中央處理器（微處理器）主要包括運(yùn)算器、控制器，集成于一塊半導(dǎo)體芯片上。中央處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心，其基本功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、暫存數(shù)據(jù)、 控制和指揮其它部件協(xié)調(diào)一致的工作。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器：微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器采用集成度高、容量大、體積小、功耗低的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器根據(jù)信息存取方式不同分為隨機(jī)

3、存取存儲(chǔ)器（ram ） 和只讀存儲(chǔ)器（rom ） 兩類；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器又稱讀寫存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器中的信息按需要可以隨機(jī)地讀出，也可隨機(jī)地寫入和修改，但在斷電后不再保留原信息，它一般是用來存放用戶程序和數(shù)據(jù)；只讀存儲(chǔ)器的信息在一般情況下只能讀出，不能寫入和修改，在斷電后仍保存原信息，是非易失性存儲(chǔ)器，主要用來存放系統(tǒng)必須的基本程序。i/o（輸入 / 輸出）子系統(tǒng)一般包括i/o 接口電路與i/o 設(shè)備。 輸入輸出接口電路是介于計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的電路， i/o 接口電路具有以下基本功能：對(duì)數(shù)據(jù)的緩存作用，使各種速度的外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)速度相適配； 對(duì)信號(hào)的變換作用， 使各種電氣特性不同的外部設(shè)備與計(jì)算

4、機(jī)相聯(lián)接；聯(lián)絡(luò)作用， 使外部設(shè)備的輸入輸出與計(jì)算機(jī)操作同步。目前微型計(jì)算機(jī)的接口普遍采用大規(guī)模集成電路芯片，大多數(shù)接口芯片是可編程的，以命令來靈活地選擇接口功能和工作模式。i/o設(shè)備是指與計(jì)算機(jī)的外部通信用的輸入/ 輸出設(shè)備，如鍵盤、打印機(jī)、軟盤、硬盤、光盤。由于計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量有限，計(jì)算機(jī)用外部存儲(chǔ)器（磁盤、磁帶和光盤）作為內(nèi)存的輔助設(shè)備， 只有在運(yùn)行時(shí)， 才通過 i/o 接口電路把它們從外部存儲(chǔ)器傳送到內(nèi)存的某個(gè)區(qū)域，供中央處理器cpu控制執(zhí)行使用?？偩€是一組公共的信息傳輸線，用以連接計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件。內(nèi)部總線位于芯片內(nèi)部的總線稱為內(nèi)部總線。外部總線是微處理器與存儲(chǔ)器、輸入輸出接口之間的總線

5、。外部總線通常稱為系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線把cpu 、存儲(chǔ)器和i/o 設(shè)備連接起來，用來傳送各部件之間的通訊信息。微型計(jì)算機(jī)的總線按功能分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三組，稱為三總線。數(shù)據(jù)總線用于各部件之間傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向總線， 數(shù)據(jù)流可朝兩個(gè)方向傳送，數(shù)據(jù)總線用以實(shí)現(xiàn)微處理器、 存儲(chǔ)器和i/o 接口之間的數(shù)據(jù)交換； 地址總線用于傳送通訊所需的地址，用以指明數(shù)據(jù)的來源或目的地，是單向總線，信息流只朝一個(gè)方向傳送；控制總線傳送cpu對(duì)存儲(chǔ)器或i/o 設(shè)備的控制命令和i/o 設(shè)備對(duì) cpu的請(qǐng)求信號(hào)， 使微型計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)總線的工作由cpu控制器中總線控制邏輯負(fù)責(zé)指揮。微型計(jì)算機(jī)采用標(biāo)

6、準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)，使整個(gè)系統(tǒng)中各功能部件之間相互關(guān)系變?yōu)槊嫦蚩偩€的單一關(guān)系； 凡符合總線標(biāo)準(zhǔn)的功能部件可以互換，符合總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以互連，提高了微機(jī)系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)性。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展歷程簡介微機(jī)的主要核心部件是中央處理器cpu ，因此微機(jī)均以cpu來劃分檔次。個(gè)人計(jì)算機(jī)采用美國 intel公司的“ x86”系列微處理器或其他公司生產(chǎn)的兼容微處理器作為cpu 。從第一代個(gè)人微機(jī)問世到今天，微處理器已經(jīng)發(fā)展到第七代產(chǎn)品，產(chǎn)生了相應(yīng)的7 代個(gè)人微機(jī)系列產(chǎn)品。1. 第一代第一代 pc機(jī)采用 16 位 8088 為 cpu ，以 ibm公司的 ibm pc和 pc/xt機(jī)為代表，誕生于1981年。由此

7、，出現(xiàn)了許多兼容機(jī)及制造商。通常稱該類微機(jī)為pc。1981 年 8 月 ibm pc 發(fā)布。該機(jī)有64k 內(nèi)存、單色顯示器、可選的盒式磁帶驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)160kb單面軟盤驅(qū)動(dòng)器。1983 春季 ibm xt機(jī)發(fā)布，增加了10 兆的硬盤， 128k ram ，一個(gè)軟驅(qū)、單色顯示器、一臺(tái)打印機(jī)、可以增加一個(gè)8087 數(shù)字協(xié)處理器。該機(jī)使用dos 1.0 操作系統(tǒng)。2. 第二代第二代 pc機(jī)采用 16 位 80286 為 cpu ，以 ibm 公司的 ibm pc/at機(jī)為代表，誕生于1984 年，其數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)管理能力都大大提高。通常把采用80286 作為 cpu的微機(jī)都統(tǒng)稱為286 微機(jī)或簡稱2

8、86，是 20 世紀(jì) 80 年代末的主流機(jī)型。 1984 年 8 月 ibm at 發(fā)布，采用isa標(biāo)準(zhǔn)，支持大硬盤和1.2m 高密軟驅(qū)。使用dos 3.0 操作系統(tǒng)。3. 第三代第三代 pc機(jī)采用 32 位 80386 為 cpu ，以 compaq 、ibm 公司的 deskpro pc 、ibm ps/2 機(jī)為代表，誕生于1986 年。 80386 微處理器是第一塊32 位 cpu ；該檔次的微機(jī)稱為386。1987 年 4 月 ibm 推出 ps/2 系統(tǒng)。 開始使用3.5 英寸 1.44mb 軟盤驅(qū)動(dòng)器和20 兆硬盤驅(qū)動(dòng)器。引進(jìn)了微通道技術(shù)。開始使用vga技術(shù)。使用dos 3.3 操

9、作系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展歷程簡介4. 第四代第四代 pc機(jī)采用 32 位 80486 為 cpu ，由 dell公司首先生產(chǎn)整機(jī)，誕生于1989 年。 80486微處理器采用了risc技術(shù)并內(nèi)置協(xié)處理器。該檔次的微機(jī)稱為486。dell425e 使用 4mb ram 、高分辨率16 位顯示卡、 vga監(jiān)視器、 5.251.2mb或 3.51.44mb軟驅(qū)、 101 鍵鍵盤，支持190mb ide 硬盤和 650mb esdi硬盤。使用dos 3.31 操作系統(tǒng)。5. 第五代1993 年， intel公司推出了pentium （中文名“奔騰”）微處理器。1996 年， intel公司推出了多功

10、能pentium mmx。相應(yīng)的還有amd 公司的 k5、cyrix 公司的 6x86 等兼容的cpu 。采用此類cpu的計(jì)算機(jī)使用16mb以上 ram 、540mb硬盤， pci總線的顯示卡和14 英寸的 vga彩色顯示器。6. 第六代1998 年， inte1公司推出了pentium 、 ce1eron，1999 年推出了pentium 、 2000 年推出了 pentium 。第六代cpu中 pentium 是目前最流行的檔次。相應(yīng)的還有amd 公司的k6系列、 athlon和 athlonxp 。此代計(jì)算機(jī)變化較大，內(nèi)存從最初的32mb到現(xiàn)在的512mb ，甚至有的達(dá)到1gb ；硬盤從

11、最初的幾個(gè) gb到現(xiàn)在的 1 百多 gb ； 顯示系統(tǒng)使用了專用的agp總線及顯示卡， 顯示器經(jīng)歷了14 、15 、17 的更新?lián)Q代。7. 第七代這一代微機(jī)剛剛起步，2003 年 amd 公司發(fā)布athlon64 ，是首枚桌面應(yīng)用級(jí)的64 位處理器，既可執(zhí)行64 位應(yīng)用程序，又兼容現(xiàn)有的32 位應(yīng)用程序，用戶可平穩(wěn)地由32 位計(jì)算機(jī)應(yīng)用過度到 64 位計(jì)算機(jī)應(yīng)用。此代計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量基本在512mb以上；硬盤容量在80gb以上；顯示系統(tǒng)中使用agp總線顯示卡，顯示器為17 寸 crt或 15 寸以上的lcd顯示器。第二節(jié)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般可以分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)

12、硬件系統(tǒng)組成微機(jī)的硬件系統(tǒng)由主機(jī)箱、輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)和輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)等組成。整個(gè)硬件系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，各部件之間通過接口互相連接，組成一個(gè)有機(jī)整體。用戶使用輸入設(shè)備將外界的數(shù)據(jù)信息送入主機(jī)，主機(jī)進(jìn)行處理，然后再通過輸出設(shè)備輸出給用戶。1. 主機(jī)箱主機(jī)是計(jì)算機(jī)的核心部分，由主機(jī)箱、電源、主板、顯示卡、聲卡、網(wǎng)卡、硬盤、光驅(qū)和軟驅(qū)等設(shè)備組成。 主機(jī)外部有大量的接口可與其它設(shè)備相連，主機(jī)內(nèi)部由各種板卡、設(shè)備緊密相連而成。(1) 主機(jī)箱外觀主機(jī)外觀主要為機(jī)箱外觀，機(jī)箱分為立式和臥式兩種，結(jié)構(gòu)基本相同， 僅機(jī)箱內(nèi)部各部件的安放位置不同。 機(jī)箱面板位于主機(jī)前部，包括驅(qū)動(dòng)器倉、 開關(guān)和指示燈，用

13、于對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作和顯示計(jì)算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)：驅(qū)動(dòng)器倉： 5.25 寸用于安裝光盤驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備；3.5寸用于安裝軟磁盤驅(qū)動(dòng)器。電源開關(guān)：用于接通或關(guān)閉計(jì)算機(jī)的電源。硬盤指示燈：用于顯示硬盤運(yùn)行狀態(tài)，指示燈亮表示硬盤正在進(jìn)行讀寫操作。電源指示燈：用于顯示計(jì)算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，指示燈亮表示電源接通。reset 開關(guān)：用于重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于關(guān)機(jī)后重新開機(jī)的效果。一般僅在計(jì)算機(jī)死機(jī)的情況下使用。微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成機(jī)箱背板由各種接口組成，用于主機(jī)和外部設(shè)備的連接，接口種類不同，其顏色不同：ps/2 接口：用于連接鼠標(biāo)或鍵盤。鍵盤接口：用于連接鍵盤，多在 at 結(jié)構(gòu)主板。usb 接口：用于連接 usb 接口的

14、設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)。并行接口：用于連接打印機(jī)等并行設(shè)備。串行接口：用于連接鼠標(biāo)或調(diào)制解調(diào)器等串行設(shè)備。視頻接口：用于連接顯示器信號(hào)電纜。電源插座：位于電源上，用于連接電源線。適配器窗口：用于插接各種功能板卡。其它接口： rj45 網(wǎng)卡接口、 midi 接口、音頻接口等。(2) 主機(jī)箱內(nèi)部主機(jī)內(nèi)部含有主板、內(nèi)存條、 cpu 、顯示卡、 硬盤驅(qū)動(dòng)器、 軟盤驅(qū)動(dòng)器、 cdrom 驅(qū)動(dòng)器、電源和各種功能卡。主板：主板由微處理器插座、芯片組（ chipset ）、內(nèi)存條插槽、總線擴(kuò)展槽和接口電路等組成，用于連接和控制計(jì)算機(jī)。微處理器： 微機(jī)的核心部件，完成運(yùn)算處理功能，對(duì)各部件進(jìn)行控制，使微型機(jī)各部件統(tǒng)

15、一協(xié)調(diào)工作。內(nèi)存儲(chǔ)器： 存放程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置。由于功能不同又有許多分類，這里通常用指內(nèi)存條。顯示卡：用于主板和顯示器之間的通信，并控制顯示器工作。聲卡：實(shí)現(xiàn)聲音與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換、播放和編輯等功能。其它功能擴(kuò)展卡： 主機(jī)內(nèi)部經(jīng)常插接一些功能擴(kuò)展卡來對(duì)主機(jī)進(jìn)行功能擴(kuò)充，如網(wǎng)卡、 modem 卡等。軟盤驅(qū)動(dòng)器：用來讀寫軟磁盤。通過專用的電纜線與主板上的接口相連接。硬盤驅(qū)動(dòng)器：主要外存儲(chǔ)器，讀寫速度快、存儲(chǔ)容量大。其讀寫驅(qū)動(dòng)器和硬磁盤盤片為一體化封裝。cdrom 驅(qū)動(dòng)器： 采用激光掃描的方法從光盤上讀取信息。光盤具有存儲(chǔ)容量大（每片可達(dá) 650mb ）、讀取速度快、可靠性高、使用壽命長的特點(diǎn)，既可

16、以存儲(chǔ)聲音，又可以存儲(chǔ)文字、圖形和動(dòng)畫等。其讀取速度從單速、倍速，一直到目前的五十六倍速；根據(jù)所放位置分為外置式和內(nèi)置式。電源供應(yīng)器：為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種部件提供工作所需要的電源；有 at 電源和 atx 電源兩種常見電源。微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成2. 輸入設(shè)備輸入設(shè)備可將用戶需要處理的信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別處理的數(shù)據(jù)。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、麥克風(fēng)和數(shù)碼設(shè)備（攝像機(jī)、相機(jī)）等。鍵盤：用戶向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和控制計(jì)算機(jī)的操作工具。鼠標(biāo)： 指點(diǎn)型輸入設(shè)備，用于增強(qiáng)或者代替鍵盤的光標(biāo)移動(dòng)鍵和其他鍵的功能。主要有機(jī)械式和光電式兩種類型。掃描儀：圖形輸入的主要設(shè)備，可將畫或相片轉(zhuǎn)換成圖形加以存儲(chǔ)

17、和處理。微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成3. 輸出設(shè)備輸出設(shè)備可將計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理的數(shù)據(jù)信息輸出供用戶使用。常用的輸出設(shè)備有顯示器、音箱、打印機(jī)等。顯示器：主要用于顯示各種數(shù)據(jù)或畫面，人與微型機(jī)之間交換信息的窗口。音箱： 用于將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲音。主要為有源防磁音箱，有源指可對(duì)較小聲音信號(hào)進(jìn)行放大輸出，防磁指防止音箱中的磁場(chǎng)干擾顯示器等設(shè)備。打印機(jī)：用于打印圖像、圖形、票據(jù)和文字資料等輸出信息。流行的打印機(jī)種類有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。微型計(jì)算機(jī)硬件由于用途不同，組成也略有變化、區(qū)別， 一般在基本組成部件基礎(chǔ)上，再增加針對(duì)應(yīng)用的其他部件。微型計(jì)算機(jī)硬件基本組成部件有： cpu 、內(nèi)存（條）

18、、主板、硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)、顯示卡、顯示器、聲卡、音箱、鍵盤、鼠標(biāo)、網(wǎng)卡和機(jī)箱電源共十四件。本書將跟讀者一起來認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)組成部件，掌握部件的配置與選購，完成計(jì)算機(jī)部件的組裝與調(diào)試，維護(hù)計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)主要包括操作系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)軟件及應(yīng)用軟件等。1. 操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)外面加載的第一道軟件系統(tǒng)，專門用于管理計(jì)算機(jī)硬件和其它軟件 , 響應(yīng)用戶對(duì)硬件和軟件的操作，它是運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的最重要的核心程序，是每一臺(tái)計(jì)算機(jī)必須有的、 運(yùn)行其它程序的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)執(zhí)行最基本的作業(yè)任務(wù)，例如：從接收鍵盤輸入的指令，發(fā)送到顯示器去輸出等。常用的操作系統(tǒng)有 dos 、 win

19、dows98 、 windows 2000 和windows xp 等。微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2. 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備控制程序，每個(gè)設(shè)備都有驅(qū)動(dòng)程序，如鍵盤、打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器等；許多驅(qū)動(dòng)程序被集成到操作系統(tǒng)內(nèi)部，像鍵盤驅(qū)動(dòng)程序；對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序未被集成到操作系統(tǒng)的其它設(shè)備，在其連接到計(jì)算機(jī)上使用時(shí)要裝載相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。每一個(gè)設(shè)備都有自己獨(dú)特的控制命令，相反， 程序則使用通用的控制命令，驅(qū)動(dòng)程序就在設(shè)備和程序之間進(jìn)行命令的翻譯接收程序的通用控制命令轉(zhuǎn)換成設(shè)備專用命令。常用的驅(qū)動(dòng)程序有主板芯片組驅(qū)動(dòng)程序、顯示卡驅(qū)動(dòng)程序、聲卡驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序和顯示器驅(qū)動(dòng)程序等。3. 應(yīng)用軟件為最終用戶設(shè)計(jì)的一個(gè)或一組軟件，運(yùn)行于操作系統(tǒng)之上，包括數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)、文字處理軟件、電子表格軟件等。如 office 等。4. 常用工具軟件常用工具軟件是應(yīng)用軟件的一類，為更好管理和利用計(jì)算機(jī)的資源編制的程序。如，pctools