微型計算機系統(tǒng)結構課件

第一章微型計算機系統(tǒng)概述1.1計算機的發(fā)展與應用

1.1.1微型計算機的發(fā)展與分類

1.1.2微型計算機的應用1.2微型計算機系統(tǒng)的構成

1.2.1微型計算機的硬件系統(tǒng)

1.2.2微型計算機的軟件系統(tǒng)1.3PC機系列體系結構

1.3.1基于8088PC總線的微機結構

1.3.2基于80286ISA總線的微機結構

1.3.3基于80386ISA總線的微機結構

1.3.4基于80486EISA總線的微機結構

1.3.5基于PentiumISA/PCI總線的微機結構1第一章微型計算機系統(tǒng)概述1.1計算機的發(fā)展與應用11.1計算機的發(fā)展與應用

人類第一臺數字電子計算機：1946年，美國賓夕法尼亞大學研制出。取名為：ENIAC（Electronicnumericalintegratorandcalculator）。由著名數學家：馮·諾依曼，推出了新的計算機系統(tǒng)結構，提出采用二進制、存儲程序及在程序控制下執(zhí)行的理念。第一代：1946年－1957年。器件：電子管，磁芯和磁鼓存儲器。軟件采用：機器語言和匯編語言，沒有OS。內存容量：僅為幾KB。運算速度：每秒5000次的加法運算。體積：非常非常龐大，用6樓計算機大樓。造價昂貴性能：非常非常很差

21.1計算機的發(fā)展與應用人類第一臺數字電子第二代：1957年－1965年采用晶體管：磁芯內存，磁盤外存，內存容量增至幾十KB運算速度：每秒十萬次。體積：大大減小，用1層樓，計算機中心。造價：價格降低、昂貴。性能：大大提高。軟件采用高級言：COBOL、FORTRAN、ALGOL等高級高級語言。第三代:

1965年－1971年采用集成電路：內存采用磁芯和半導體，磁盤外存運算速度：可達每秒幾十萬次到每秒幾百萬次；體積：更進一步大大減小、只用1個大房間。價格更低。軟件：廣泛采用了操作系統(tǒng)。3第二代：1957年－1965年3第四代：1971年-現在采用：超）大規(guī)模的集成電路。微機誕生：1972年,4004,INTEL,BILL.蓋次運算速度：每秒上億次的浮點運算除了操作系統(tǒng)廣泛采用外，產生了網絡操作系統(tǒng)，數據庫管理系統(tǒng)。4第四代：1971年-現在41.1.1微型計算機的發(fā)展及分類

1．微型計算機的發(fā)展

第一代（1971年－1972年）：

71年推出了4位低檔微機，其代表產品有Intel4004

72年推出了8位Intel8008。只有48條指令，時鐘頻率500KHz；集成度每片3500個晶體管。第二代：1973年－1977年推出8位中高檔微機,Intel公司代表產品8080、8085Motorola公司的M6800Zilog公司的Z80。

51.1.1微型計算機的發(fā)展及分類

5第三代：1978年－1984年推出16位微機Intel公司代表產品8086/8088Motorola公司的M68000Zilog公司的Z8000。

1981年著名的IBM公司,推出了IBM/PC/XT

1984年將之擴展為IBM/PC/AT（AdvanceTechnology）

1984年Intel公司推出了新的一代16位80286微處理器。6第三代：1978年－1984年6

第四代：

1985年－1999年

1985年Intel公司推出了32位的80386微處理器每片的集成度每片達27.5萬晶體管運行速度：每秒完成500萬指令（MIPS）

1989年Intel公司推出了80486微處理器每片的集成度達25萬晶體管

1993年Intel公司推出了Pentium芯片每片的集成度達310萬晶體管運行速度：每秒完成90MIPS指令

1995年Intel公司推出了PentiumPro芯片

7第四代：7每片的集成度達550萬晶體管其內裝有125KB/512KB高速緩存CACHE運行速度每秒完成300MIPS指令

1996年將多媒體技術MMX用于Pentium，推出多能奔騰芯片MMXPentium；

1997年又將MMX技術用于PentiumPro，推出PentiumII

1999年Intel公司，推出了PentiumIII；

2000年3月推出Pentium4。第五代2000年－現在,新一代64位的微處理器芯片已經誕生。

8每片的集成度達550萬晶體管82．微型計算機的分類

常見的分類方式生要有4種：按字長來分：8位微機，16位微機，32位微機和64位微機。

按用途來分：自動控制機和數據處理機。按芯片型號分:286微機，386微機，486微機和Pentium微機。

按組裝的形式分：單片機，單板機和多板機。

92．微型計算機的分類

常見的分類方式生要有（1）單片機：將CPU、RAM、ROM、定時器、并行接口、串行接口、有的芯片還集成了A/D、D/A轉換電路，集成在一塊大規(guī)模集成電路的芯片上，這個芯片就是一臺微型機器，簡稱為單片機。

其程序一般固化在ROM中直接運行；一般采用標準總線和總線插板組成方式，由廠方提供大量的系列化的總線功能模板，供用戶自己選擇；主要用于工業(yè)自動化控制，儀器儀表及家用電器。產品有Intel公司的MCS8051、8096P；

Motorola公司的MC68HC05、MC68HC11等。10（1）單片機：10（2）單板機：CPU、存儲器、I/O接口及簡單輸入輸出設備（主要是指小鍵盤和LED）裝在同一塊印刷電路板上而組成的一臺微型機器，簡稱為單板機。有簡單的I/O設備；用機器語言、匯編語言進行編程常用于一些較為簡單的控制系統(tǒng)和進行教學用Z80芯片裝配成TP801，國內常見。

（3）多板機：將CPU、存儲器、I/O接口、驅動電路、電源分別制作成不同的印刷電路板，將這些電路板插在主板上的插槽上，由系統(tǒng)總線相連，所構成的計算機系統(tǒng)。多板機的應用程序、系統(tǒng)程序，存放在硬盤上功能很強，廣泛應用的多板機有：IBMPC/XT、IBMPC/AT，PC286、PC386、PC486、Pentium系列。11（2）單板機：111.1.2微型計算機的應用

1.科學計算和數據處理科學研究領域，如衛(wèi)星軌道的計算、天氣預報和地震勘探；工程設計，如大水壩的設計；社會經濟管理，如進行經濟普查；2.生產控制和試驗控制工農業(yè)生產的自動化，國防、交通實時監(jiān)測、控制和管理，利用計算機可大大地高生產效率。3.計算機輔助設計飛機制造、機械制造、建筑工程設計、集成電路設計，這些復雜的設計活中，使用計算機來進行輔助設計可以極在地提高設計的效率，提高質量，提高自化的水平。4.辦公自動化政府事業(yè)單位、軍隊部門的信息化，企業(yè)的材料管理、生產管理，金融系統(tǒng)貸業(yè)務、證券市場的電子化，采用計算機和計算機網絡技術，可實現管理的自動化和無紙化。

121.1.2微型計算機的應用

1.科學計算和5.文化教育多媒體的教學已經成為學校進行教學的一個重要手段，網絡教學、網絡醫(yī)療網絡會議都是計算機和計算機網絡技術的應用。6.娛樂

多媒體技術在電影電視節(jié)目的設計、制作、合成，是計算機應用的很好事例。返回本章目錄135.文化教育返回本章目錄131．2微型計算機的系統(tǒng)構成

1.2.1微型計算機的硬件系統(tǒng)微型計算機的硬件系統(tǒng)的構成框圖，包括微處理器CPU子系統(tǒng)、系統(tǒng)總線、存儲器、I/O接口及I/O設備，見圖1.1。1.微處理器子系統(tǒng)微處理器（MPU）也稱為中央處理機CPU，采用大規(guī)模集成電路技術制作的芯片，CPU內有控制器、運算器和寄存器；CPU執(zhí)行指令、進行運算、控制協(xié)調整個微機系統(tǒng)。2.存儲器用來存放程序和數據信息，分為主存儲器（內存）和輔存儲器（外存）；主存由半導體制成，存放當前正在執(zhí)行的程序、數據和已經處理過的數據，它造價高、速度快、容量??；輔存包括硬盤和光盤，用來存放暫不運行的程序和暫不處理的數據，它造價低、速度慢、容量大，可長期保存。141．2微型計算機的系統(tǒng)構成

143.I/O設備,見圖1.1輸入設備和輸出設備簡稱為I/O設備，也稱為外圍設備或外設，是微機進行輸入和輸出的工具和手段；通常微機配制標準的I/O設備，包括顯示器CRT和鍵盤，合稱為控制臺；微機上可選配鼠標、打印機、繪圖儀、掃描儀等，作為外存的硬盤可看成輸入設備，也可看成輸出設備。4.I/O接口眾多的外部設備，其工作速度差別很大，其驅動的方法不相同，無法直接與CPU進行連接，它們必須通過I/O接口電路來與CPU相連。I/O接口的作用：在外設與CPU之間進行數據緩沖，配匹速度，變換信號；各種外設接口，均作成相應的電路插板，俗稱“卡”。通常所說的顯卡、聲卡、打印卡。153.I/O設備,見圖1.1151.2.2微型計算機的軟件系統(tǒng),見圖1.2

1.應用軟件系統(tǒng)軟件本身不能解決用戶自己的應用問題，人們針對某項應用所編制的，解決用戶實際問題的程序；如財會軟件。2.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件最重要的當屬操作系統(tǒng)OS(OperatingSystem）,基本作用是：負責管理整個系統(tǒng)的全部資源（指硬件資源和軟件資源），具體為CPU、微機的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應用軟件組成。存儲器、I/O設備等硬件資源，管理文件、目錄、任務、進程等軟件資源；方便用戶，用戶通過操作系統(tǒng)提供的各種功能來使用計算機，而不需要熟悉計算機的硬件。操作系統(tǒng)通常由生產廠家提供，如早期的單用操作系統(tǒng)MSDOS，多用戶的UNIX和基于圖形用戶界面的Window。161.2.2微型計算機的軟件系統(tǒng),見圖1.2

系統(tǒng)軟件中還有語言處理程序，計算機語言是使用者與計算機之間進行交流的工具；人們將要計算機來完成的事件編寫成程序輸入給計算機；計算機通過執(zhí)行用戶的程序來完成用戶的工作。其中廣泛使用的語言有C語言、VB、VC、Java等，機器只能運行機器語言。返回本章目錄17系統(tǒng)軟件中還有語言處理程序，計算機語言是使用者與計算返回本章1．3

PC機系列體系結構

1.3.1基于8088PC總線的微機結構8088微處理機，作為第一代機的CPU，通過地址總線、數據總線和控制總線對整個機器進行調試和控制，其體系結構,如圖1.3。1.8088處理器：采用4.77M的工作頻率，該頻率通過8284對14.31818MHz的晶體振蕩3分頻而得到的；每個時鐘周期210nm。2.8087協(xié)處理器：8088在最大模式下可配接8087協(xié)處理器用來進行浮點運算，使浮點運算速度提高100倍。

3.存儲器：64K的ROM早期存放32K的Basic解釋程序，另32K固化BIOS，包括上電自檢程序、系統(tǒng)引導程序、日時鐘管理程序和基本的I/O設備的驅動程序4.RAM內存：IBMPC/XT的主板上可接插640K的內存。5.8253/8254可編程定時計數器：該片提供3個通道。通道0每55ms向CPU發(fā)一個時鐘中斷信號，通過計數，用來計算時鐘的時間；通道1用于DRAM的刷新；通道2輸出方波到揚聲器。

181．3

PC機系列體系結構

1.3.1基于

見圖1.3。6.8259可編程的中斷控制器：用于8級中斷優(yōu)先權的控制，負責對外部的中斷進行優(yōu)先排隊，將最高級中斷求發(fā)向CPU。7.8250串行通信控制器：實現串行到并行，并行到串行的轉換。8.8237DMA控制器：提供有4個通道起先高速數據傳送。通道0用于動態(tài)存儲器的刷新；通道1留給用戶；通道2用于軟盤與內存的DMA傳送；通道3用于硬盤與內存的DMA傳送。9.8255并行接口：提供3個8位的并行端口。A端口用于讀取鍵盤按鍵的掃描碼。B端口用于控制，包括鍵盤接口電路的串行并行之間的轉換和揚聲器的發(fā)聲。C端口用于讀取系統(tǒng)狀態(tài)，包括系統(tǒng)配置信息；如內存容量、顯示器的類型、軟盤驅動器的個數等。10.I/O擴展槽：PC/XT上有8個62線的擴展槽。19見圖1.3。191.3.2基于80286的ISA總線的微機結構

PC/AT為PC/XT的擴展型，采用80286作CPU，80286微處理器有24根地址線，物理尋址空間64K，16根數據線；軟盤驅動電路作在主板上，可選擇5.25英寸的軟盤驅動3.5英寸的軟盤驅動器、20M以上的硬盤驅動器；其體系結構見圖1.4。

1.數字運算協(xié)處理器80287：進行浮點運算。2.定時控制器8254：有3個16位的定時計數通道。3.中斷控制器重8259：兩個聯(lián)級可管理15個外中斷源。其中IRQ0級中斷分配給定時器0，用來維持系統(tǒng)時鐘的運行；IRQ1級中斷用于鍵盤；IRQ8用于實時時鐘，IRQ13級用于協(xié)處理器。其余的中斷連到I/O通道，如IRQ3用于串行口COM1；IRQ4用于串行口COM2；IRQ7用于打印機。201.3.2基于80286的ISA總線的微機結構

見圖1.4

4.DMA控制器8237：PC/AT微機，在PC/XT的基礎上又連了一個DMA控制器，又得到了3個DMA通道：即通道5-通道7，支持16位的數據DMA傳送；而其它通道仍用于8位數據的DMA傳送。

5.CMOS芯片：采用Motorola公司生產的M146818芯片，其內含的實時時鐘為系統(tǒng)提供年、月、日、星期、時、分、秒信息；防止丟失信息保證實時時鐘的準確性，該芯片由后備電池供電。6.內存：系統(tǒng)板上安裝了256K或512K的RAM，以后擴展為640K。7.ROMBIOS：系統(tǒng)板上安裝了64K的ROM，可擴展到128K。8.I/O擴展槽：為保持與PC機的兼容性，保留了原來62線的總線插槽，在插槽的另一端增加了36線，新插槽，合拼成98線的稱為“AT總線”，就是ISA總線。這樣在80286即AT的主板上有6個98線的ISA總線，有2個62線的XT總線。9.并行接口：沒有采用8255芯片，為保持與PC/XT的兼容，鍵盤接口電路由8042微控制器；系統(tǒng)信息由CMOSROM146818芯片提供。21見圖1.4211.3.3基于80386的ISA總線的微機結構采用了Intel公司的80386微處理器的80386機器，80387協(xié)處理器用于浮點運算；采用ISA總線來連接系統(tǒng)中的各個部件；具有高速緩沖器CACHE，采用一組多功能芯片代替原來的單功能的接口控制芯片；80386微機體系結構見圖1.51.采用ISA總線:代替原來的PC總線，性能上兼容PC/AT總線，并且是一個公開的總線協(xié)議。

2.系統(tǒng)系統(tǒng)芯片由幾個多功能芯片組成:芯片組代替PC/XT機中的多個單功能芯片組；由85C320AT總線信號控制器、85C310Cache存儲器控制器、85C330數緩沖器、82C206集成外圍控制器組成的芯片組。

3.支持24位地址線，16位數據線:15級硬件中斷、7個DMA通道。221.3.3基于80386的ISA總線的微機結構22

見圖1.5。

4.采用單列式SIMM存儲組件:進行封裝的動態(tài)存儲器作為內存條，主板支持單條256K、1M，總容量可達到16M。

5.80386微機有8個8位的擴展槽：6個6位的擴展槽。

6.核心邏輯芯片:將CPU的局部總線與ST/ISA、XT總線進行隔離，速度慢的ROMBIOS、鍵盤、鼠標連接到系統(tǒng)核心邏輯上，高速的主存儲、高速緩存Cache直接連接到CPU的局部總線上，核心邏輯將2個DMA控制器8237以級聯(lián)方式組合，2個中斷控制器也以級聯(lián)方式組合。23見圖1.5。231.3.4基于80486的EISA總線的微機結構

80486微機采用了Intel公司的80486微處理器，內集成了協(xié)處理器80387，前期采用總線ISA其結構，后來采用了EISA(擴展的工業(yè)標準結構)總線標準，功能上、電氣上能連接PC/XT微機、PC/AT微機的ISA總線相兼容，其體系結構框圖見圖1.6。1.總線：時針為8M，總線寬度32位，最高的數據傳輸率為33M。

2.采用單列式存儲器組件:SIMM封裝的DRAM內存條，支持256K、1M、4M的單條。

3.采用一組多功能芯片:系統(tǒng)系統(tǒng)芯片由幾個多功能芯片組成的芯片組，代替PC/XT機中的多個單功能芯片；由82C461、系統(tǒng)控制器、82C362總線控制器、82C465Cache控制器等集成外圍控制組成芯片組。

4.80486采用單項列式存儲器:組件SIMM封裝的動態(tài)存儲器內存條，支持單項條256KB、1MB、4MB，總容量可達32MB。

241.3.4基于80486的EISA總線的微機結構

見圖1.65.機內除有多個ISA總線標準8位、16位擴展槽外。還有多個EISA標準的32位擴展槽；VESA總線插槽較貴，一般用于高檔的微機和服務器中。

6.地址線支持32位:可尋址4GB的存儲空間，也支持64KB的I/O端口尋址，支持11級中斷，

7.32位數據線:支持8位、16位、32位的數據存取。25見圖1.6251.3.5基于Pentium的ISA/PCI總線：

南橋北橋的微機體系結構

Pentium機的體系結構，改變了主板的結構，使微機體系結構發(fā)生了根本性的變化，根據各個部件處理、傳輸信息的速度，采用了3級總線結構：CPU總線、局部總線（PCI）和系統(tǒng)總線（ISA）。CPU總線64位數據線，32位的地址線，66MHZ(或者100MHZ)的總線時鐘頻率；局部總線（PCI）為32位（或64位）數據/地址分時復用同步總線，通過北橋芯片與速度更高的CPU相連；系統(tǒng)總線為16位數據線，20位地址線。系統(tǒng)總線為16位數據線，20位地址線；這種設計提高了微機的性能。橋路芯片起到了速度緩沖、電平轉換和控制協(xié)議的轉換作用；Pentium微型機系統(tǒng)結構框圖

見圖1.7。1.南橋芯片82371：與IDE接口、ISA總線等低速設備相連，南橋芯片用來管理系統(tǒng)中的低速設備。

261.3.5基于Pentium的ISA/PCI總線：

見圖1.7。2.北橋芯片82439HX：與CPU、內存、L2（二級高速緩存）CACHE、局部總線等高速設備相連，南橋芯片用來管理系統(tǒng)中的高速設備。3.有一個IDE接口，一個USB接口，一個紅外線接口:這種結構設計，即使微處理器及局部總線發(fā)生了變動，只需改變北橋芯片，而不影響眾多的外圍芯片系列。本章結束返回目錄27見圖1.7。本章結束返回目錄27圖1.1微型計算機的硬件系統(tǒng)組成

返回14返回1528圖1.1微型計算機的硬件系統(tǒng)組成

返回14返回1528圖1.2微型計算機系統(tǒng)組成返回1629圖1.2微型計算機系統(tǒng)組成返回1629圖1.38088PC/XT微機體系結構圖返回18返回1930圖1.38088PC/XT微機體系結構圖返回18返回1圖1.480286PC/AT微機體系結構圖返回20返回2131圖1.480286PC/AT微機體系結構圖返回20返圖1.580386微機體系結構圖返回22返回2332圖1.580386微機體系結構圖返回22返回2332

圖1.680486EISA微機系統(tǒng)結構圖

返回24返回2533圖1.680486EISA微機系統(tǒng)結構圖返回24返圖1.7典型的Pentium微機系統(tǒng)結構圖

返回26返回2734圖1.7典型的Pentium微機系統(tǒng)結構圖

返回26返第一章微型計算機系統(tǒng)概述1.1計算機的發(fā)展與應用

1.1.1微型計算機的發(fā)展與分類

1.1.2微型計算機的應用1.2微型計算機系統(tǒng)的構成

1.2.1微型計算機的硬件系統(tǒng)

1.2.2微型計算機的軟件系統(tǒng)1.3PC機系列體系結構

1.3.1基于8088PC總線的微機結構

1.3.2基于80286ISA總線的微機結構

1.3.3基于80386ISA總線的微機結構

1.3.4基于80486EISA總線的微機結構

1.3.5基于PentiumISA/PCI總線的微機結構35第一章微型計算機系統(tǒng)概述1.1計算機的發(fā)展與應用11.1計算機的發(fā)展與應用

人類第一臺數字電子計算機：1946年，美國賓夕法尼亞大學研制出。取名為：ENIAC（Electronicnumericalintegratorandcalculator）。由著名數學家：馮·諾依曼，推出了新的計算機系統(tǒng)結構，提出采用二進制、存儲程序及在程序控制下執(zhí)行的理念。第一代：1946年－1957年。器件：電子管，磁芯和磁鼓存儲器。軟件采用：機器語言和匯編語言，沒有OS。內存容量：僅為幾KB。運算速度：每秒5000次的加法運算。體積：非常非常龐大，用6樓計算機大樓。造價昂貴性能：非常非常很差

361.1計算機的發(fā)展與應用人類第一臺數字電子第二代：1957年－1965年采用晶體管：磁芯內存，磁盤外存，內存容量增至幾十KB運算速度：每秒十萬次。體積：大大減小，用1層樓，計算機中心。造價：價格降低、昂貴。性能：大大提高。軟件采用高級言：COBOL、FORTRAN、ALGOL等高級高級語言。第三代:

1965年－1971年采用集成電路：內存采用磁芯和半導體，磁盤外存運算速度：可達每秒幾十萬次到每秒幾百萬次；體積：更進一步大大減小、只用1個大房間。價格更低。軟件：廣泛采用了操作系統(tǒng)。37第二代：1957年－1965年3第四代：1971年-現在采用：超）大規(guī)模的集成電路。微機誕生：1972年,4004,INTEL,BILL.蓋次運算速度：每秒上億次的浮點運算除了操作系統(tǒng)廣泛采用外，產生了網絡操作系統(tǒng)，數據庫管理系統(tǒng)。38第四代：1971年-現在41.1.1微型計算機的發(fā)展及分類

1．微型計算機的發(fā)展

第一代（1971年－1972年）：

71年推出了4位低檔微機，其代表產品有Intel4004

72年推出了8位Intel8008。只有48條指令，時鐘頻率500KHz；集成度每片3500個晶體管。第二代：1973年－1977年推出8位中高檔微機,Intel公司代表產品8080、8085Motorola公司的M6800Zilog公司的Z80。

391.1.1微型計算機的發(fā)展及分類

5第三代：1978年－1984年推出16位微機Intel公司代表產品8086/8088Motorola公司的M68000Zilog公司的Z8000。

1981年著名的IBM公司,推出了IBM/PC/XT

1984年將之擴展為IBM/PC/AT（AdvanceTechnology）

1984年Intel公司推出了新的一代16位80286微處理器。40第三代：1978年－1984年6

第四代：

1985年－1999年

1985年Intel公司推出了32位的80386微處理器每片的集成度每片達27.5萬晶體管運行速度：每秒完成500萬指令（MIPS）

1989年Intel公司推出了80486微處理器每片的集成度達25萬晶體管

1993年Intel公司推出了Pentium芯片每片的集成度達310萬晶體管運行速度：每秒完成90MIPS指令

1995年Intel公司推出了PentiumPro芯片

41第四代：7每片的集成度達550萬晶體管其內裝有125KB/512KB高速緩存CACHE運行速度每秒完成300MIPS指令

1996年將多媒體技術MMX用于Pentium，推出多能奔騰芯片MMXPentium；

1997年又將MMX技術用于PentiumPro，推出PentiumII

1999年Intel公司，推出了PentiumIII；

2000年3月推出Pentium4。第五代2000年－現在,新一代64位的微處理器芯片已經誕生。

42每片的集成度達550萬晶體管82．微型計算機的分類

常見的分類方式生要有4種：按字長來分：8位微機，16位微機，32位微機和64位微機。

按用途來分：自動控制機和數據處理機。按芯片型號分:286微機，386微機，486微機和Pentium微機。

按組裝的形式分：單片機，單板機和多板機。

432．微型計算機的分類

常見的分類方式生要有（1）單片機：將CPU、RAM、ROM、定時器、并行接口、串行接口、有的芯片還集成了A/D、D/A轉換電路，集成在一塊大規(guī)模集成電路的芯片上，這個芯片就是一臺微型機器，簡稱為單片機。

其程序一般固化在ROM中直接運行；一般采用標準總線和總線插板組成方式，由廠方提供大量的系列化的總線功能模板，供用戶自己選擇；主要用于工業(yè)自動化控制，儀器儀表及家用電器。產品有Intel公司的MCS8051、8096P；

Motorola公司的MC68HC05、MC68HC11等。44（1）單片機：10（2）單板機：CPU、存儲器、I/O接口及簡單輸入輸出設備（主要是指小鍵盤和LED）裝在同一塊印刷電路板上而組成的一臺微型機器，簡稱為單板機。有簡單的I/O設備；用機器語言、匯編語言進行編程常用于一些較為簡單的控制系統(tǒng)和進行教學用Z80芯片裝配成TP801，國內常見。

（3）多板機：將CPU、存儲器、I/O接口、驅動電路、電源分別制作成不同的印刷電路板，將這些電路板插在主板上的插槽上，由系統(tǒng)總線相連，所構成的計算機系統(tǒng)。多板機的應用程序、系統(tǒng)程序，存放在硬盤上功能很強，廣泛應用的多板機有：IBMPC/XT、IBMPC/AT，PC286、PC386、PC486、Pentium系列。45（2）單板機：111.1.2微型計算機的應用

1.科學計算和數據處理科學研究領域，如衛(wèi)星軌道的計算、天氣預報和地震勘探；工程設計，如大水壩的設計；社會經濟管理，如進行經濟普查；2.生產控制和試驗控制工農業(yè)生產的自動化，國防、交通實時監(jiān)測、控制和管理，利用計算機可大大地高生產效率。3.計算機輔助設計飛機制造、機械制造、建筑工程設計、集成電路設計，這些復雜的設計活中，使用計算機來進行輔助設計可以極在地提高設計的效率，提高質量，提高自化的水平。4.辦公自動化政府事業(yè)單位、軍隊部門的信息化，企業(yè)的材料管理、生產管理，金融系統(tǒng)貸業(yè)務、證券市場的電子化，采用計算機和計算機網絡技術，可實現管理的自動化和無紙化。

461.1.2微型計算機的應用

1.科學計算和5.文化教育多媒體的教學已經成為學校進行教學的一個重要手段，網絡教學、網絡醫(yī)療網絡會議都是計算機和計算機網絡技術的應用。6.娛樂

多媒體技術在電影電視節(jié)目的設計、制作、合成，是計算機應用的很好事例。返回本章目錄475.文化教育返回本章目錄131．2微型計算機的系統(tǒng)構成

1.2.1微型計算機的硬件系統(tǒng)微型計算機的硬件系統(tǒng)的構成框圖，包括微處理器CPU子系統(tǒng)、系統(tǒng)總線、存儲器、I/O接口及I/O設備，見圖1.1。1.微處理器子系統(tǒng)微處理器（MPU）也稱為中央處理機CPU，采用大規(guī)模集成電路技術制作的芯片，CPU內有控制器、運算器和寄存器；CPU執(zhí)行指令、進行運算、控制協(xié)調整個微機系統(tǒng)。2.存儲器用來存放程序和數據信息，分為主存儲器（內存）和輔存儲器（外存）；主存由半導體制成，存放當前正在執(zhí)行的程序、數據和已經處理過的數據，它造價高、速度快、容量?。惠o存包括硬盤和光盤，用來存放暫不運行的程序和暫不處理的數據，它造價低、速度慢、容量大，可長期保存。481．2微型計算機的系統(tǒng)構成

143.I/O設備,見圖1.1輸入設備和輸出設備簡稱為I/O設備，也稱為外圍設備或外設，是微機進行輸入和輸出的工具和手段；通常微機配制標準的I/O設備，包括顯示器CRT和鍵盤，合稱為控制臺；微機上可選配鼠標、打印機、繪圖儀、掃描儀等，作為外存的硬盤可看成輸入設備，也可看成輸出設備。4.I/O接口眾多的外部設備，其工作速度差別很大，其驅動的方法不相同，無法直接與CPU進行連接，它們必須通過I/O接口電路來與CPU相連。I/O接口的作用：在外設與CPU之間進行數據緩沖，配匹速度，變換信號；各種外設接口，均作成相應的電路插板，俗稱“卡”。通常所說的顯卡、聲卡、打印卡。493.I/O設備,見圖1.1151.2.2微型計算機的軟件系統(tǒng),見圖1.2

1.應用軟件系統(tǒng)軟件本身不能解決用戶自己的應用問題，人們針對某項應用所編制的，解決用戶實際問題的程序；如財會軟件。2.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件最重要的當屬操作系統(tǒng)OS(OperatingSystem）,基本作用是：負責管理整個系統(tǒng)的全部資源（指硬件資源和軟件資源），具體為CPU、微機的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應用軟件組成。存儲器、I/O設備等硬件資源，管理文件、目錄、任務、進程等軟件資源；方便用戶，用戶通過操作系統(tǒng)提供的各種功能來使用計算機，而不需要熟悉計算機的硬件。操作系統(tǒng)通常由生產廠家提供，如早期的單用操作系統(tǒng)MSDOS，多用戶的UNIX和基于圖形用戶界面的Window。501.2.2微型計算機的軟件系統(tǒng),見圖1.2

系統(tǒng)軟件中還有語言處理程序，計算機語言是使用者與計算機之間進行交流的工具；人們將要計算機來完成的事件編寫成程序輸入給計算機；計算機通過執(zhí)行用戶的程序來完成用戶的工作。其中廣泛使用的語言有C語言、VB、VC、Java等，機器只能運行機器語言。返回本章目錄51系統(tǒng)軟件中還有語言處理程序，計算機語言是使用者與計算返回本章1．3

PC機系列體系結構

1.3.1基于8088PC總線的微機結構8088微處理機，作為第一代機的CPU，通過地址總線、數據總線和控制總線對整個機器進行調試和控制，其體系結構,如圖1.3。1.8088處理器：采用4.77M的工作頻率，該頻率通過8284對14.31818MHz的晶體振蕩3分頻而得到的；每個時鐘周期210nm。2.8087協(xié)處理器：8088在最大模式下可配接8087協(xié)處理器用來進行浮點運算，使浮點運算速度提高100倍。

3.存儲器：64K的ROM早期存放32K的Basic解釋程序，另32K固化BIOS，包括上電自檢程序、系統(tǒng)引導程序、日時鐘管理程序和基本的I/O設備的驅動程序4.RAM內存：IBMPC/XT的主板上可接插640K的內存。5.8253/8254可編程定時計數器：該片提供3個通道。通道0每55ms向CPU發(fā)一個時鐘中斷信號，通過計數，用來計算時鐘的時間；通道1用于DRAM的刷新；通道2輸出方波到揚聲器。

521．3

PC機系列體系結構

1.3.1基于

見圖1.3。6.8259可編程的中斷控制器：用于8級中斷優(yōu)先權的控制，負責對外部的中斷進行優(yōu)先排隊，將最高級中斷求發(fā)向CPU。7.8250串行通信控制器：實現串行到并行，并行到串行的轉換。8.8237DMA控制器：提供有4個通道起先高速數據傳送。通道0用于動態(tài)存儲器的刷新；通道1留給用戶；通道2用于軟盤與內存的DMA傳送；通道3用于硬盤與內存的DMA傳送。9.8255并行接口：提供3個8位的并行端口。A端口用于讀取鍵盤按鍵的掃描碼。B端口用于控制，包括鍵盤接口電路的串行并行之間的轉換和揚聲器的發(fā)聲。C端口用于讀取系統(tǒng)狀態(tài)，包括系統(tǒng)配置信息；如內存容量、顯示器的類型、軟盤驅動器的個數等。10.I/O擴展槽：PC/XT上有8個62線的擴展槽。53見圖1.3。191.3.2基于80286的ISA總線的微機結構

PC/AT為PC/XT的擴展型，采用80286作CPU，80286微處理器有24根地址線，物理尋址空間64K，16根數據線；軟盤驅動電路作在主板上，可選擇5.25英寸的軟盤驅動3.5英寸的軟盤驅動器、20M以上的硬盤驅動器；其體系結構見圖1.4。

1.數字運算協(xié)處理器80287：進行浮點運算。2.定時控制器8254：有3個16位的定時計數通道。3.中斷控制器重8259：兩個聯(lián)級可管理15個外中斷源。其中IRQ0級中斷分配給定時器0，用來維持系統(tǒng)時鐘的運行；IRQ1級中斷用于鍵盤；IRQ8用于實時時鐘，IRQ13級用于協(xié)處理器。其余的中斷連到I/O通道，如IRQ3用于串行口COM1；IRQ4用于串行口COM2；IRQ7用于打印機。541.3.2基于80286的ISA總線的微機結構

見圖1.4

4.DMA控制器8237：PC/AT微機，在PC/XT的基礎上又連了一個DMA控制器，又得到了3個DMA通道：即通道5-通道7，支持16位的數據DMA傳送；而其它通道仍用于8位數據的DMA傳送。

5.CMOS芯片：采用Motorola公司生產的M146818芯片，其內含的實時時鐘為系統(tǒng)提供年、月、日、星期、時、分、秒信息；防止丟失信息保證實時時鐘的準確性，該芯片由后備電池供電。6.內存：系統(tǒng)板上安裝了256K或512K的RAM，以后擴展為640K。7.ROMBIOS：系統(tǒng)板上安裝了64K的ROM，可擴展到128K。8.I/O擴展槽：為保持與PC機的兼容性，保留了原來62線的總線插槽，在插槽的另一端增加了36線，新插槽，合拼成98線的稱為“AT總線”，就是ISA總線。這樣在80286即AT的主板上有6個98線的ISA總線，有2個62線的XT總線。9.并行接口：沒有采用8255芯片，為保持與PC/XT的兼容，鍵盤接口電路由8042微控制器；系統(tǒng)信息由CMOSROM146818芯片提供。55見圖1.4211.3.3基于80386的ISA總線的微機結構采用了Intel公司的80386微處理器的80386機器，80387協(xié)處理器用于浮點運算；采用ISA總線來連接系統(tǒng)中的各個部件；具有高速緩沖器CACHE，采用一組多功能芯片代替原來的單功能的接口控制芯片；80386微機體系結構見圖1.51.采用ISA總線:代替原來的PC總線，性能上兼容PC/AT總線，并且是一個公開的總線協(xié)議。

2.系統(tǒng)系統(tǒng)芯片由幾個多功能芯片組成:芯片組代替PC/XT機中的多個單功能芯片組；由85C320AT總線信號控制器、85C310Cache存儲器控制器、85C330數緩沖器、82C206集成外圍控制器組成的芯片組。

3.支持24位地址線，16位數據線:15級硬件中斷、7個DMA通道。561.3.3基于80386的ISA總線的微機結構22

見圖1.5。

4.采用單列式SIMM存儲組件:進行封裝的動態(tài)存儲器作為內存條，主板支持單條256K、1M，總容量可達到16M。

5.80386微機有8個8位的擴展槽：6個6位的擴展槽。

6.核心邏輯芯片:將CPU的局部總線與ST/ISA、XT總線進行隔離，速度慢的ROMBIOS、鍵盤、鼠標連接到系統(tǒng)核心邏輯上，高速的主存儲、高速緩存Cac