《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)》第1章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成

2023/1/301微型計(jì)算機(jī)技術(shù)WeixinɡJisuɑnjiJishu

（第3版）

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第1章

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成2023/1/303第一部分基礎(chǔ)篇

第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成第2章8086微處理器第3章8086的匯編語言程序設(shè)計(jì)第4章內(nèi)存儲器接口的基本技術(shù)第5章輸入輸出基本技術(shù)2023/1/3041.1微處理器、微型計(jì)算機(jī)

和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.1.2微型計(jì)算機(jī)的硬件——主機(jī)和外圍設(shè)備1.1.1傳統(tǒng)定義2023/1/3051.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)1.2.1微處理器的典型結(jié)構(gòu)1.2.2微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.2.3用三類總線構(gòu)成的

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2023/1/3061.1.1傳統(tǒng)定義計(jì)算機(jī)硬件的五大部件計(jì)算機(jī)硬件主要由五大部件組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。其中，存儲器又分為內(nèi)存儲器和外存儲器。輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲器統(tǒng)稱為外部設(shè)備（外圍設(shè)備），而運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）。2023/1/307微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1、

微處理器（Microprocesser）是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路芯片組成的中央處理器。

2、

微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）是指以微處理器為基礎(chǔ)配以內(nèi)存儲器以及輸入輸出（I／O）接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機(jī)

3、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（MicrocomputerSystem）是指由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外圍設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、顯示器、磁盤機(jī)和磁帶機(jī)等，簡稱外設(shè)）和其他專用電器、電源、面板、機(jī)架以及足夠的軟件而構(gòu)成的系統(tǒng)。

2023/1/308微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系

2023/1/309微處理器發(fā)展概況第一代微處理器1971.10Intel40044位微處理器1972.3Intel8008低檔的8位微處理器第二代微處理器1973Intel8080中檔的8位微處理器1974.3Motorola的MC6800中檔的8位微處理器1975~1976Zilog的Z80髙檔的8位微處理器1976Intel8085高檔的8位微處理器2023/1/3010微處理器發(fā)展概況第三代微處理器1978Intel808616位微處理器1979Zilog的Z800016位微處理器1979Motorola的MC6800016位微處理器第四代微處理器1983Zilog的Z8000032位微處理器1984Motorola的MC6802032位微處理器1985Intel8038632位微處理器2023/1/3011構(gòu)成PC的主流芯片

Intel８０X８６系列芯片１９９５年１１月Intel公司推出含５５０萬個晶體管的PentiumPro（高能奔騰）１９９７年１月Intel公司又推出了PentiumWithMMX（多能奔騰，簡稱MMX

，MultiMediaeXtension，多媒體擴(kuò)展）。１９９７年５月Intel公司推出了帶有MMX指令集的PentiumPro——PentiumⅡ（PⅡ，奔Ⅱ）2023/1/3012構(gòu)成PC的主流芯片

Intel８０X８６系列芯片１９９９年３月，Intel公司又推出了４５０／５００MHz的PentiumⅢ（PⅢ，奔騰Ⅲ）２０００年６月Intel公司又推出了新型體系結(jié)構(gòu)的３２位微處理器芯片Pentium４（P4，奔騰4）２０００年１１月，Intel公司推出了第一代６４位的微處理器芯片Itanium（安騰）2023/1/3013

微型計(jì)算機(jī)的分類概述

(按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模劃分)

1）單片機(jī)單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer），又稱為微控制器（Microcontroller，MCU），嵌入式計(jì)算機(jī)（EmbeddedComputer）。這是一種把構(gòu)成一個微型計(jì)算機(jī)的一些功能部件集成在一塊芯片之中的計(jì)算機(jī)

。2023/1/30141）單片機(jī)功能部件包括微處理器、RAM、ROM（有的單片機(jī)中不含ROM）、輸入輸出接口電路、定時器／計(jì)數(shù)器等，甚至還有將模數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換器和數(shù)模（D／A）轉(zhuǎn)換器集成在內(nèi)的單片機(jī)Intel公司的MCS５１系列單片機(jī)（８０３１、８０５１、８７５１）、MCS９６系列單片機(jī)（８０９６、８７９６、８０９８）以及Motorola公司的MC６８０５2023/1/3015

２）單板機(jī)將微處理器、RAM、ROM以及一些輸入輸出接口電路，加上相應(yīng)的外圍設(shè)備（鍵盤、發(fā)光二極管顯示器）以及監(jiān)控程序固件等安裝在一塊印刷電路板上所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以Z８０為CPU的TP８０１、以Intel８０８６為CPU的TP８６等，可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程的實(shí)時控制及教學(xué)實(shí)驗(yàn)。2023/1/3016３）個人計(jì)算機(jī)個人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer，PC）MITS公司在１９７５年推出的Altair８０８０，Apple公司從１９７７年推出AppleⅡ

計(jì)算機(jī)１９８１年８月，世界上最大的計(jì)算機(jī)公司IBM（InternationalBusinessMachineCorp，國際商務(wù)機(jī)器公司）推出了IBMPC個人計(jì)算機(jī)，１９８４年IBM公司繼續(xù)推出增強(qiáng)型的IBMPC／AT2023/1/30171.1.2微型計(jì)算機(jī)的硬件

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主機(jī)和外圍設(shè)備

隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟／硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展以及對計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成形式也在不斷發(fā)展，原先經(jīng)典定義中的五大部件，有的經(jīng)過集成技術(shù)整合在一起，有的功能及組成有較大的改變，2023/1/3018五大部件功能及組成的改變體現(xiàn)在以下幾個方面：

Cache和虛擬存儲概念的引入，形成了存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，使存儲系統(tǒng)的功能大幅提高。

CPU中功能部件的擴(kuò)展：FPU（Floating‐PointUnit，浮點(diǎn)處理部件）、Cache（高速緩沖存儲器）、MMU（MemoryManagementUnit，存儲管理部件）和MMX（MultiMediaeXtension，多媒體擴(kuò)展）等。其中，Cache包括L１Cache和L２Cache，MMU包括SU（SegmentationUnit，分段部件）和PU（PagingUnit，分頁部件）。各種新的總線、芯片組和新的I／O接口技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展2023/1/3019PC的硬件一臺PC的硬件由主機(jī)（主機(jī)箱）和外圍設(shè)備組成外圍設(shè)備包括顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)以及硬盤驅(qū)動器和光盤驅(qū)動器，后兩部分通常安裝在主機(jī)箱中。主機(jī)箱中安裝有主板（MainBoard）、I／O接口卡、電源、硬盤驅(qū)動器和光盤驅(qū)動器等。主板（又稱主機(jī)板或系統(tǒng)板）上安裝了CPU、芯片組、內(nèi)存條，并集成有一些I／O接口電路以及I／O插槽等。2023/1/30202023/1/3021PC主板１—線路板８—IDE插口（ATA插口）２—北橋芯片９—軟驅(qū)插口３—南橋芯片１０—電源接口（主板供電部分）４—CPU插座１１—BIOS及電源５—內(nèi)存插槽１２—機(jī)箱前置面板插口６—PCI插槽１３—外設(shè)接口７—AGP４×插槽１４—其他芯片2023/1/3022PC主板背部的外設(shè)連接器2023/1/3023PC主板背部外設(shè)連接器１—

鍵盤和鼠標(biāo)接口２—

串行接口３—

并行接口４—IEEE１３９４接口５—USB接口６—RJ４５接口７—

聲卡I／O接口2023/1/30241.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)1.2.1微處理器的典型結(jié)構(gòu)2023/1/3025微處理器主要組成部分

①運(yùn)算器。包括算術(shù)邏輯單元（ArithmeticLogicUnit，ALU），用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果的一些特征由標(biāo)志寄存器存儲。②控制器。包括指令寄存器、指令譯碼器以及定時與控制電路。根據(jù)指令譯碼的結(jié)果，以一定時序發(fā)出相應(yīng)的控制信號，用來控制指令的執(zhí)行。③寄存器陣列。包括通用寄存器組和專用寄存器。通用寄存器組用來臨時存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，專用寄存器通常有指令指針I(yè)P（或程序計(jì)數(shù)器PC）和堆棧指針SP等2023/1/3026

片內(nèi)總線在微處理器內(nèi)部，運(yùn)算器、控制器和寄存器陣列這３部分之間的信息交換是采用總線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，總線是各部件之間信息傳輸?shù)墓餐?，這里的總線稱為內(nèi)部總線（或片內(nèi)總線），用戶無法直接控制內(nèi)部總線的工作，因此內(nèi)部總線對用戶而言是透明的。2023/1/30271.2.2微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2023/1/3028微型計(jì)算機(jī)總線由微處理器、內(nèi)存儲器和I／O接口電路組成，也是采用總線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳送。總線是微處理器、內(nèi)存儲器和I／O接口之間相互交換信息的公共通路。總線由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線組成。2023/1/3029微型計(jì)算機(jī)總線數(shù)據(jù)總線是從微處理器向內(nèi)存儲器或I／O接口傳送數(shù)據(jù)的通路，同時，它也是從內(nèi)存儲器或I／O接口向微處理器傳送數(shù)據(jù)的通路，因?yàn)樗梢栽趦蓚€方向上往返傳送數(shù)據(jù)，因此稱為雙向總線。地址總線是微處理器向內(nèi)存儲器和I／O接口傳送地址信