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微型计算机系统的组成

微型计算机系统的组成
微型计算机系统的组成

第1章微型计算机概述

数字电子计算机系统俗称计算机或电脑,是一种具有高速数值运算、自动信息处理、逻辑判断和超强信息存储记忆功能的电子设备,也是一种能按照程序员事先安排的程序来工作,高速地处理各类数据信息的智能化设备。

电子计算机是人类现代科技的重大成就之一,它起始于1946年由美国宾夕法尼亚大学研制成功的第一台电子计算机ENIAC。这是一台由电子管构成的重达30吨并能按照事先安排的指令快速完成指定计算任务的现代意义上的电子计算机。自此,电子计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。这期间,计算机的构成经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模及超大规模集成电路的几个发展阶段,对应了电子计算机发展的4个时代,而微型计算机属于第4代电子计算机产品,属于超大规模集成电路计算机,是集成电路技术高度发展的产物。

电子计算机按体积、性能、用途和价格指标可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机5类。从工作原理上来讲,微型机与其他计算机并没有本质的区别,所不同的是微型计算机(简称微机)是直接面向个人用户的,其结构、功能和售价也是全面适应个人用户的。微型计算机的核心部件是微处理器,其性能与微处理器的性能直接相关。

微型计算机对现代社会的方方面面有着无可比拟的影响力。

1.1 微型计算机发展概况

微型计算机的发展是以微处理器的发展为特征的。微处理器自1971年问世以来,随着大规模集成电路技术的不断进步,在短短几十年的时间里以极快的速度发展。

1971—1973年,标志着第1代微机的4位和8位低档微处理器问世了,其代表性产品是Intel公司的4004和8008微处理器,分别是4位和8位微处理器。8008算得上是世界上第一种8位的微处理器,其集成度约4000个晶体管/片,芯片主频仅1MHz。

1974—1977年,出现了标志着第2代微机的8位中高档微处理器,其代表产品有Intel 8080、M6800和Z80等,集成度有了大幅提高,已具备了典型的计算机体系结构,包括中断、DMA等控制功能,主频约2MHz。由于有了较完善的指令系统,软件可采用BASIC、Fortran等高级语言及相应的编译程序。

1978—1984年进入了拥有16位微处理器的第3代微机时代。这个时代的微处理器代表产品是Intel 8086、Intel 8088、M68000和Z8000等,集成度和运算速度比上一代有了成

倍的提高,主频时钟已超越了5MHz。处理器的指令系统也更加丰富和完善,也有了配套的操作系统和多任务处理功能。特别值得指出的是,1979年,IBM公司以8088作为个人计算机(PC)IBM PC系统的微处理器,自此开创了PC时代。1982年,Intel又推出了高性能的16位处理器80286,主频达20MHz,各方面性能指标大幅提高。IBM PC/AT微机就是基于这款处理器的代表机型。

1985—1992年是32位微处理器时代,对应第4代微机。其代表产品是Intel 80386/80486,Motorola的M69030/68040等,最为经典的80386 DX集成度已高达每片27.5万个晶体管,时钟频率达33MHz,而Intel于1989年推出的80486微处理器的集成度和速度要高于80386 DX 4倍,特别是在其指令系统中首次采用了精简指令技术,可以在一个时钟周期内执行一条指令,大大提高了与内存的数据交换速度。

1993—2005年是奔腾(Pentium)系列微处理器时代,对应第5代微机。这个时代的微处理器的代表产品是Intel的奔腾系列芯片。这个系列芯片的集成度、运算速度和性能均大大优于上一代的32位微处理器,使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。

2006年至今应该属于单片多核或64位微处理器时代。通常认为Intel多核的酷睿(Core)系列微处理器是第6代处理器。另一方面,AMD公司于2003年推出了面向个人机的64位微处理器Athlon 64和Athlon 64 FX被认为开创了又一个新的微机时代。

随着大规模集成电路技术的不断发展,微处理器的不断更新换代,微型计算机正向着更微型、更高速、更廉价、更低能耗、更强功能和更多用途方向发展。

1.2 微型计算机系统的组成

微型计算机及其完整系统的结构和组成是与整个电子技术、集成电路技术以及计算机技术的发展紧密联系的,而这一切又决定了微机系统的基本性能和功能。但就现代一个不算长的历史阶段而言,典型的微机系统的组成有其一致性。

1.2.1 微处理器、微型计算机与微型计算机系统间的关系

1.微处理器(Microprocessor)

微处理器是整个微型计算机的核心部件和总控制单元,决定了微机的基本性能;微处理器就是把运算器、寄存器组和控制器集成在一个超大规模集成电路芯片上的功能部件,是具有计算机系统运算和控制功能的中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)。

2.微型计算机(MicroComputer,MC)

微型计算机是以微处理器芯片为核心,配以一定规模的半导体存储器、系统总线(包·2·

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微型计算机概述 第1章 括数据总线、地址总线和控制总线)及其控制单元、硬盘、输入/输出(Input/Output ,I/O )接口电路和辅助电路构成的装置,构成了微型计算机的基本硬件结构,即裸机。

3.微型计算机系统(MicroComputer System ,MCS )

微型计算机系统是以微型计算机为主体,配上输入设备、输出设备、外部存储器设备、电源、机箱以及系统软件和应用软件组成的系统,简称“微机系统”。

单纯的微型计算机总体上只是一个硬件模块的组织结构,本身无法运行;如果在微机中建立起必要的软件,就能独立执行程序,完成运算和逻辑判断功能。但是,微机所运行的程序和所需的数据需要通过外部设备输入,而运算完成后的结果也需要显示器或打印机之类外部设备输出帮助显示或打印出来。

显然,微型计算机除了需要软件外,还要配备必要的输入和输出设备,所有这一切就构成了能投入实际应用的微型计算机系统。微处理器、微型计算机与微型计算机系统是3个含义不同但又密切相关的概念,对应着互为依存的各类软硬件部件,三者的关系可以用如图1-1所示的结构来描述。

微型计算机系统 系统软件:操作系统、服务性软件、数据库管理软件等 微型计算机 外部设备:键盘、鼠标、显示器、打印机、外部存储器(如U 盘、移动硬盘)等 微处理器(CPU ):运算器、控制器、寄存器组等

系统总线: 地址总线、数据总线、控制总线 输入/输出接口: 各类串行、并行接口电路 存储器:RAM 、ROM 、高速缓冲存储器、硬盘等、 软件系统应用软件:汇编语言、编译系统、各种软件包、文字处理系统等

图1-1 微型计算机系统的组成

1.2.2 微机系统基本结构

图1-2给出了微机系统的硬件组成基本电路结构示意图。微机硬件系统由微处理器、存储器、译码控制模块、系统总线控制模块、系统总线、输入/输出接口电路和各类外部设备等部件组成。在如图1-2所示的微机结构中,CPU 是核心部件,通过系统总线控制模块和译码控制模块,来控制地址总线、数据总线和系统总线,与其他部件进行数据和信息交换,完成指定的计算和控制任务。 系统总线控制模块微处

理器

CPU 存储器 各类外部设备

输入和输出接口电路 控制总线 数据总线地址总线

系统总线译码控制模块

微型计算机主机

·4·图1-2 微机系统的硬件基本结构

具体而言,CPU指挥控制模块,经由系统总线把需要执行的指令代码从存储器中取出,进入CPU后实行执行指令的操作,完成各类运算、逻辑判断,或对外设进行输入或输出的控制操作,从而完成程序员预设的各类任务。

在这个过程中,存储器是微机存放和记忆程序、数据的重要部件。通常把位于主机内部用于暂时存放程序和数据的存储器称为内存,也称为主存,由只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两部分组成,属于主板(焊有所有微机芯片的印刷电路板,即PCB)内的存储器,而主板外或主机外部的用于存放大量信息的存储器则称为外存。

外存分为两大部分,一部分是硬盘存储器,用于存储微机运行必需的系统软件和应用软件。对于现代微机来说,微机的独立运算和控制已完全无法实质性地离开硬盘,因此硬盘存储器应该属于微机主机内部的部件,但属于主板外存储器。另一部分属于主机外部的,可以暂时不介入微机运行和控制的辅助型存储器,包括U盘、光盘、移动硬盘等大存储量存储器。

输入/输出接口电路是设置在外部设备(简称外设)与系统总线之间的专门电路,又称I/O接口,用于协调CPU与外设之间的信息和数据的交换。

系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线,简称三总线。系统总线把CPU、存储器和输入/输出接口电路有机地连接起来,用来传送微机内部各部件间的信息;数据总线传送各类数据,其中包括指令代码、运算数据、中间数据和结果数据;地址总线上的信息主要是针对存储器具体存储单元或具体外设对象的地址信息,这些地址信息指出了数据的来源或传送的目的地;控制总线传送CPU对存储器或I/O设备的控制命令和I/O设备对CPU 的请求服务的信号。整个系统总线的工作由系统总线控制模块统一安排和指挥。

外部设备,即I/O设备,可以分成两个部分,一部分是指直接为计算机本身的顺利运行而服务的,必须与外界及时进行信息与数据交换的输入和输出设备,如键盘、鼠标器、扫描仪、图形或文字识别仪、条码读入器、模/数和数/模转换器等;另一部分是暂时不会影响计算机运行的外设,如打印机、外部存储器(如U盘、光盘等)、开环控制对象(如步进电机)、大屏幕LED显示器、VGA显示器等。

1.2.3 微机硬件系统的典型配置

如图1-2所示,微机硬件系统由主机和外设组成。主机包括PCB主板、I/O接口卡(又称适配器)以及电源、机箱等部件;微机的外设很丰富,典型的外设有键盘、鼠标、显示器、打印机、光盘驱动器、网卡、摄像头等设备。

PC主机大部分电路包括集成电路芯片和接插模块,是安装在机箱内的PCB主机板上的,外部设备通过输入/输出接口与主机板相连。主板几乎集中了微机系统的全部功能,控制着系统各部分之间的指令流和数据流,能够根据系统的要求调度各个子系统并为实现系统的自动化管理提供完整的硬件保证。

主板上最常规的部件是CPU、系统支持芯片组、内存芯片、I/O接口、总线扩展槽、键盘或鼠标接口、可充电电池以及各种开关和跳线等,还集成了显示卡、声效卡、网卡、

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微型计算机概述 第1章

调制解调卡等接口部件。

主板上的存储器包括高速缓存和用作主存的大容量动态随机存取存储器。主板上还有一种只读存储器,用于上电自检程序、基本外设输入/输出控制程序和系统配置程序等。

主板上还安装有总线接口插槽,即总线插槽,可用于插接各类I/O 接口卡。通过这些插槽,可将外设I/O 接口卡连接到系统总线上,从而把外设与主机连在一起。

键盘、鼠标、扬声器的接口电路一般直接集成在系统主板上,由一专门处理器来控制,整个处理器负责将键盘按键产生的扫描码转换成能表示字符的ASCII 码,而将鼠标送来的电脉冲转换成光标的移动数据,并产生相应中断后,把输入数据传送给CPU 进行处理。

主板上的总线接口插槽通过插在上面的各种功能用途的接口卡极大延伸了计算机的功能和用途,这些接口卡包括声卡、显示卡、图形采集卡、录音卡等。

现代微机中,外部设备除了能利用主机的接口插槽和对应的接口卡与系统连接外,也能直接通过主板上专设的I/O 接口电路或者通过无线方式与主机系统连接,这些外设包括异步串口接口的外设、基于USB 接口的外设和蓝牙设备,即无线接口设备等。 1.2.4 微机软件系统

微型计算机系统不但需要有功能齐全的硬件来支持,

还必须有专门的软件来配合,这样,计算机才能真正处理

信息。软件就是能通过微机硬件系统完成特定任务的CPU

指令代码的集合。微型计算机能正常工作的所有软件的总

和称为软件系统。软件系统可分为系统软件和应用软件两

大部分,其中,系统软件用来支持应用软件的开发和运行,

主要包括操作系统、系统检测软件和编译软件等软件;而

应用软件则是用来为用户解决某种具体问题的程序软件。

图1-3中列出了这两类软件的部分内容。

下面对这两类软件做简要说明。

1.操作系统

在管理计算机中各部件协调工作的软件中,规模较大、功能较强、结构较复杂的软件称为操作系统(Operating System )软件,或称操作系统。操作系统的工作要点主要有如下两点:

(1)方便用户使用计算机。操作系统为用户提供了一整套方便使用整个计算机系统的方法,因此可以把操作系统看作是用户与计算机系统间的媒介或协调者。

(2)提高计算机的使用效率。在用户对计算机系统的具体硬件结构完全不熟悉的情况下,却可通过操作系统提供的一整套功能很强的命令调用相关软件来高效地使用计算机。

操作系统本身是由许多程序软件组成的,其中许多软件负责管理计算机底层硬件的各个部件进行协调工作。此外,各种应用程序、语言处理程序和辅助处理程序等软件都在操作系统的管理、协调和控制下运行。 软件系统 系统软件 应用软件 标准程序库各种语言处理软件操作系统计算机网络软件文字处理软件数据处理软件信息管理软件系统检测软件辅助设计软件用户软件 图1-3 微机系统的软件分类

2.程序设计语言及其处理软件

计算机语言就是计算机程序的特定编写规则,依据这种规则编写出的程序将成为用户与计算机之间交流的媒介。人们需要通过编写的程序软件告诉计算机完成指定的任务。然而,计算机(或者说是CPU)真正能“懂”的“语言”是被称为机器语言的程序编码(或指令代码)。因此,从程序员能方便地使用和辨认的计算机语言所对应的程序到CPU能直接辨认的指令编码集合,需要有一个类似于“翻译员”的软件来沟通程序员和CPU之间的信息交流。这种“翻译”软件称为计算机语言编译软件,或程序设计语言处理软件。

不同的程序设计软件对应不同的编译软件。程序设计语言主要有汇编语言和高级语言。

汇编语言是一种用助记符和符号地址等表示的直接面向CPU的程序设计语言。用汇编语言编写的程序称为汇编程序。与CPU能直接识别的机器语言相比,汇编语言更易于程序员编写、识别、阅读和调试。但是汇编语言程序必须通过特定的处理软件,即汇编程序编译软件将其翻译成机器代码(目标程序)。由于汇编语言的语句与机器指令代码是一一对应的,因此对于不同的CPU,针对同一问题所编的汇编语言程序是不能通用的,即汇编语言不具有通用性,特别是对于不熟悉计算机底层硬件情况的程序员,在使用上会感到很不方便。

高级语言的出现完全解决了汇编语言中存在的使用不便的问题。高级语言不是直接面向CPU的,而是面向问题和用户的,具有良好的可移植性和可操作性。自然,计算机也同样并不能直接执行高级语言程序。高级语言源程序必须通过编译程序或解释程序翻译成机器语言,计算机才能识别和执行。

随着计算机应用的推广和计算机技术发展的深入,面向不同问题、适应不同领域、适用不同对象的各种高级语言一直在不断出现。到目前为止,已有两百多种计算机高级语言,其中被广泛使用的有BASIC、Fortran、Pascal、C、Visual Basic、Java和C++等十多种。

3.应用程序软件

与系统软件不同,应用程序软件是解决用户具体问题的,是用户在各自的业务领域中开发和使用的各种程序,如科学计算软件、数据处理软件、信息管理软件、工程设计软件和事务管理软件等。这其中,许多软件属于用户以不同高级语言编写的程序软件。随着计算机应用在不同领域中的不断拓展,这类程序软件的种类将持续增加。

1.2.5 微型计算机的性能指标

微型计算机性能优劣是由其系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配置情况等因素决定的,只有综合各项指标,才能正确评价与衡量计算机性能的高低。下面介绍几项主要评估指标。

1.CPU字长

CPU字长就是计算机的字长,它决定了计算机内部一次可以处理的二进制代码的位数。通常,CPU的字长也决定着计算机的通用寄存器、内存储器、运算器的位数和数据总线的宽度。字长越长,一个字所能表示的数据精度就越高,在完成同样精度的运算时数据处理速度越快。

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微型计算机概述第1章

2.存储器容量与速度

存储器(这里主要指主存)容量是衡量计算机存储二进制信息量大小的一个重要指标,也是计算机技术发展进步的一个主要标志。一般地,计算机主存的存储容量越大,功能就越强。微型计算机中一般以字节B(Byte的缩写,1Byte表示8位二进制信息)为单位表示存储容量,如128MB。

存储器工作的速度在某种程度上也影响着计算机的性能。存储器的速度决定了存储器执行一次完整的读/写操作所需的时间,同时也间接决定了CPU的工作速度。

3.CPU指令执行时间

计算机的运算速度主要取决于CPU的指令执行时间,一般用每秒钟所能执行的指令条数表示。由于不同类型的指令所需时间长度不同,因而运算速度的计算方法也不同,常用的计算方法如下:

(1)根据不同类型的指令出现的频繁程度乘上不同的系数,求得统计平均值,得到平均运算速度,单位是MIPS(Millions of Instruction Per Second,百万条指令/秒)。

(2)直接给出CPU的时钟频率(主频)和执行每条指令所需的时钟周期。主频一般以MHz为单位,在很大程度上决定了计算机的运行速度。例如,80386的主频是33MHz,Pentium 的主频是133MHz,Pentium MMX的主频是230MHz,三者的运行速度有很大的差别。

4.软件配置情况

软件是计算机系统必不可少的重要组成部分,配置是否齐全和软件本身的性能将直接关系到计算机性能的好坏和效率的高低。

1.3 微型计算机的特点及应用领域

微型计算机是当今计算机应用领域中最主流的机型,这是因为它具有其他类型计算机不可比拟的特点,这些特点包括功能强、性能优越、体积小、重量轻、功耗低、价格低、结构灵活、维护方便、应用面广等。基于这些特点,微型计算机的应用已广泛而深入地渗透到人类社会的各个领域;从科研、生产、国防、文化、教育、卫生直至家庭生活,都离不开计算机提供的服务。计算机大幅度地提高了生产效率和生活质量,计算机使社会生产力达到了前所未有的水平。微机的应用领域可归纳成如下几类。

1.科学计算

科学计算也称数值计算,是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所出现的复杂的计算问题。在工程技术领域,包括航天航空、汽车、造船、建筑、气象预报等,在基础研究,包括生物信息研究、基因预测、医学病理分析等,都离不开计算机的高速计算功能,而进行这些计算也正是计算机的特长。

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2.信息处理

信息处理也称数据处理。目前,大部分计算机都被用于数据处理,其中包括对各种数据信息的收集、存储、整理、分类、统计、分析和利用等,其目的是获取有用的信息作为决策的依据。现代社会是信息化社会,随着生产力的高度发展,导致信息量急剧膨胀,当今的信息数据已经和物质、能量一起被列为人类社会活动的三大支柱。计算机信息处理已广泛地应用于办公室自动化、企事业计算机辅助管理与决策、文字处理、文档管理、情报检索、激光照排、电影电视动画设计、会计电算化、医疗诊断等各行各业。信息已经形成了独立的产业,多媒体技术更为信息产业的腾飞插上了翅膀。

3.自动控制

在现代工程领域,微型计算机普遍用于生产过程的自动控制,从而有效地提高了劳动生产率。过去工业控制主要采用模拟电路,响应速度慢、精度低、自动化程度低,现在已逐渐被数字计算机控制所代替。计算机控制系统把工业现场的模拟量经模/数转换电路送给计算机,由计算机进行数据采集、显示,并通过数/模电路进行实时控制生产过程。计算机控制系统除了应用于工业生产外,还被广泛应用于交通、邮电、卫星通信等。

4.计算机辅助工程

在许多领域的工程中,计算机可用于辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、辅助教学(CAI)、辅助测试(CA T)等方面,统称为计算机辅助工程。例如,应用计算机图形学,可以对产品结构、部件和零件等进行计算、分析、比较和制图,其方便之处是能够随时更改参数,反复迭代、优化直到满意为止。在此基础上,再进一步输出零部件图表,并控制数控机床把设计的产品加工出来,甚至利用计算机控制的所谓“3D打印机”直接将产品零件或产品本身“打印”出来。

5.人工智能

人工智能(AI)是利用计算机模拟人类的某些智力活动,例如,对图形和声音的识别、推理、学习和处理问题,从而代替和优化人的智力劳动,提高劳动的效率。人工智能是计算机应用的一个崭新领域,目前这方面的研究尚处于初级阶段。人工智能的研究领域主要包括自然语言理解、智能机器人、博弈、专家系统、自动定理证明等方面。人工智能理论的新突破,特别是人工神经网络和DNA芯片技术研究和应用,更加需要计算机新型人工智能技术的加入。

6.计算机网络

计算机技术和通信技术相结合,可以将分布在不同地点的计算机连接在一起,从而形成计算机网络。人们在网络中可以实现软件、硬件和信息资源的共享。特别是Internet的出现更是打破了地域的限制,缩短了传递信息的时间,改变了人类的生活方式。

7.智能产品

智能产品包括各类仪器仪表和智能生活用品。

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微型计算机概述第1章

习题

1-1 微处理器和微型计算机的发展经历了哪些阶段?有哪些代表性的芯片?

1-2 微型计算机硬件结构主要由哪些部分组成?各部分的主要功能和特点是什么?

1-3 微型计算机系统软件的主要特点是什么?包括哪些内容?

1-4 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有何区别和联系?

1-5 微型计算机的总线有哪几类?总线结构的特点是什么?

1-6 衡量微机系统性能主要有哪些技术指标?

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微型计算机系统的组成

第1章微型计算机概述 数字电子计算机系统俗称计算机或电脑,是一种具有高速数值运算、自动信息处理、逻辑判断和超强信息存储记忆功能的电子设备,也是一种能按照程序员事先安排的程序来工作,高速地处理各类数据信息的智能化设备。 电子计算机是人类现代科技的重大成就之一,它起始于1946年由美国宾夕法尼亚大学研制成功的第一台电子计算机ENIAC。这是一台由电子管构成的重达30吨并能按照事先安排的指令快速完成指定计算任务的现代意义上的电子计算机。自此,电子计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。这期间,计算机的构成经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模及超大规模集成电路的几个发展阶段,对应了电子计算机发展的4个时代,而微型计算机属于第4代电子计算机产品,属于超大规模集成电路计算机,是集成电路技术高度发展的产物。 电子计算机按体积、性能、用途和价格指标可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机5类。从工作原理上来讲,微型机与其他计算机并没有本质的区别,所不同的是微型计算机(简称微机)是直接面向个人用户的,其结构、功能和售价也是全面适应个人用户的。微型计算机的核心部件是微处理器,其性能与微处理器的性能直接相关。 微型计算机对现代社会的方方面面有着无可比拟的影响力。 1.1 微型计算机发展概况 微型计算机的发展是以微处理器的发展为特征的。微处理器自1971年问世以来,随着大规模集成电路技术的不断进步,在短短几十年的时间里以极快的速度发展。 1971—1973年,标志着第1代微机的4位和8位低档微处理器问世了,其代表性产品是Intel公司的4004和8008微处理器,分别是4位和8位微处理器。8008算得上是世界上第一种8位的微处理器,其集成度约4000个晶体管/片,芯片主频仅1MHz。 1974—1977年,出现了标志着第2代微机的8位中高档微处理器,其代表产品有Intel 8080、M6800和Z80等,集成度有了大幅提高,已具备了典型的计算机体系结构,包括中断、DMA等控制功能,主频约2MHz。由于有了较完善的指令系统,软件可采用BASIC、Fortran等高级语言及相应的编译程序。 1978—1984年进入了拥有16位微处理器的第3代微机时代。这个时代的微处理器代表产品是Intel 8086、Intel 8088、M68000和Z8000等,集成度和运算速度比上一代有了成

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微型计算机系统也由硬件和软件两大部分组成 3.1 微型计算机 3.1.1 微型计算机概述 1)微型计算机与大、中、小型计算机的区别在于微型计算机的CPU采用 了大规模和超大规模集成电路技术。 2)通常将微型计算机的CPU芯片称作微处理器(Micro Processing Unit, MPU),微型计算机的发展是与微处理器的发展同步的。 3)摩根定律:计算机的CPU性能每18个月,集成度将翻一番,速度将提 高一倍,而其价格将降低一半。 4)微型计算机的发展方向: ?高速化 ?超小型化 ?多媒体化 ?网络化 ?隐形化 3.1.2 微型计算机分类 1)按组成结构分类 根据微型计算机的CPU、内存、I/O接口和系统总线组成部件所在的位置可分为: ①单片机:组成部分集成在一个超大规模芯片上,具有体积小、功

耗低、控制能力强、扩展灵活、微型化和使用方便等有点,广泛 用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。 ②单板机:各组成部分装配在一块印刷电路板上,单板机结构简单、 价格低廉、性能较好,常用于过程控制或作为仪器仪表的控制部 件。由于单板机易于使用、便于学习,所以普遍将其作为学习微 型计算机院里的实验机型。 ③多板机:各组成部分装配在多块印刷电路板上,如台式、便携式 PC机。 2)按用途分类 微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。 3)微型计算机的主要性能指标 ①C PU指标:主要包括CPU字长、时钟频率 ②运算速度:平均运算速度,即每秒钟所能执行的指令条数。 ③内存容量:反映了内存储器的存储数据的能力。存储容量越大, 其处理数据的范围就越广,并且运算速度一般也越快。 3.2微型计算机硬件系统 现流行的微型计算机,他们的基本结构都是由显示器、键盘、主机构成。 台式计算机的主机安装在主机箱内:系统主板(主机板/母板)、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示器适配器(图形加速卡/显示卡)等。

微型计算机系统的结构与配置

专题一初识电脑 电脑也就是计算机,它是以电为能源,用来做计算工作的机器。我们平时使用的一般是指个人电脑(Personal Computer),也称为PC,即微型计算机(Microcomputer),它是以微处理器芯片为核心构成的计算机。 一、微型计算机的概念 1、微型计算机的发展 1946年第一台电子计算机ENIAC的诞生。 ⑴计算机定义:是一种进行高速操作、具有内部存储能力、由程序控制操作过 程的电子设备。 ⑵发展阶段:从计算机所用的逻辑元件来划分,计算机的发展经历了电子管 (1946~1958)、晶体管(1958~1964)、中小规模集成电路(1964~1971)、大规 模和超大规模集成电路(1971年至今)四个阶段。 ⑶发展特点:体积、重量、能耗减少;硬件和软件更新快;功能、速度、存储 容量和可靠性得到了提高。 ⑷第四代计算机的一个重要分支是以大规模和超大规模集成电路为基础发展 起来的微处理器和微型计算机。

微处理器是计算机的中央处理单元CPU (Central Processing Unit),一般包括算术逻辑部件、控制部件、寄存器、时钟发生器、内部总线等,将计算机中的运算器和控制器集成在一块大规模和超大规模集成电路芯片上。 2、计算机系统的组成 一个完整的计算机由硬件和软件两部分组成。 ⑴硬件 硬件是指计算机中看得见摸得着的部件,具体来说就是指集成电路芯片、印刷线路板、接插件、电子元件和导线等装配而成的主板、中央处理器、存储器及外部设备。 一台计算机主要由五部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 ①运算器ALU(Arithmetic Logical Unit) 负责数据的算术运算和逻辑运算,同时具备存数、取数、移位、比较等功能,是对数据进行加工处理的部件。 ②控制器CU(Control Unit) 负责统一指挥计算机各部分协调地工作,能根据事先安排好的指令发出各种控制信号来控制计算机各个部分的工作。 ③存储器Memory 是计算机的记忆部件,负责存储程序和数据,并根据命令提供这些程序和数据。分为内存储器和外存储器两部分。 内存储器容量小、存取速度快 内存划分为若干单元,每个单元可存放一个字节(8位二进制数),每个单元有一个编号,称为地址(用二进制数表示)。 根据工作方式的不同,内存可分为只读存储器和随机存储器两部分。 只读存储器ROM(Read Only Memory):只能读不能写,断电后数据不丢失。 随机存储器RAM(Randon Access Memory):内存条,随时读写,可读可写,但断电后数据全部丢失。 外存储器容量大、存取速度慢

微型计算机由哪几部分组成之欧阳歌谷创作

1微型计算机由哪几部分组成 ? 欧阳歌谷(2021.02.01) 答:三部分:微型计算机(微处理器,存储器,I/0接口,系统总线),外围设备,电源。 2什么是微机的总线,分为哪三组? 答:是传递信息的一组公用导线。分三组:地址总线,数据总线,控制总线。 3 8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块,各自的主要功能是什么? 答:总线接口部件(BIU)功能:根据执行单元EU的请求完成CPU与存储器或IO设备之间的数据传送。执行部件(EU),作用:从指令对列中取出指令,对指令进行译码,发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。 4 8086指令队列的作用是什么? 答:作用是:在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令,取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作,从而提高CPU的利用率。 5 8086的存储器空间最大可以为多少?怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址?完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什

么?答:8086的存储器空间最大可以为2^20(1MB);8086计算机引入了分段管理机制,当CPU寻址某个存储单元时,先将段寄存器内的内容左移4位,然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。 6 段寄存器CS=1200H,指令指针寄存器IP=FF00H,此时,指令的物理地址为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗? 答:指令的物理地址为21F00H;CS值和IP值不是唯一的,例如:CS=2100H,IP=0F00H。 7 设存储器的段地址是4ABFH,物理地址为50000H,其偏移地址为多少? 答:偏移地址为54100H。(物理地址=段地址*16+偏移地址) 8 8086/8088CPU有哪几个状态标志位,有哪几个控制标志位?其意义各是什么? 答:状态标志位有6个:ZF,SF,CF,OF,AF,PF。其意思是用来反映指令执行的特征,通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的;控制标志位有3个:DF,IF,TF。它是由程序通过执行特定的指令来设置的,以控制指令的操作方式。 9 RAM有几种,各有什么特点?ROM有几种,各有什么特点?答:RAM有两种,SRAM(静态RAM),它采用触发器电路构成一个二进制位信息的存储单元,这种触发器一般由6个晶体管组成,它读出采用单边读出的原理,写入采用双边写入原理;DRAM(动态RAM),它集成度高,内部存储单元按矩阵形式排列成存储体,通常采用行,列地址复合选择寻址法。ROM有5

微型计算机硬件组成基础知识测试题

微型计算机硬件组成基础知识测试题 一、选择题 1.在微型计算机的总线上单向传送信息的是。 A.数据总线B.地址总线C.控制总线 2.动态RAM的特点是。 A.工作中需要动态地改变存储单元内容 B.工作中需要动态地改变访存地址 C.每隔一定时间需要刷新 D.每次读出后需要刷新 3.除外存之外,微型计算机的存储系统一般指。 A.ROM B.控制器C.RAM D.内存 4.微型计算机采用总线结构。 A.提高了CPU访问外设的速度 B.可以简化系统结构、易于系统扩展 C.提高了系统成本 D.使信号线的数量增加 5.世界上第一台微型计算机是位计算机。 A.4 B.8 C.16 D.32 6.下面关于微型计算机的发展方向的描述不正确的是。 A.高速化、超小型化B.多媒体化 C.网络化D.家用化 7.下面关于基本输入/输出系统BIOS的描述不正确的是。 A.是一组固化在计算机主板上一个ROM芯片内的程序 B.它保存着计算机系统中最重要的基本输入/输出程序、系统设置信息 C.即插即用与BIOS芯片有关 D.对于定型的主板,生产厂家不会改变BIOS程序 8.芯片组是系统主板的灵魂,它决定了主板的结构及CPU的使用。芯片有“南桥”和“北桥”之分,“南桥”芯片的功能是。 A.负责I/O接口以及IDE设备(硬盘等)的控制等 B.负责与CPU的联系 C.控制内存 D.AGP、PCI数据在芯片内部传输 9.微型计算机的存储系统一般指主存储器和。 A.累加器B.辅助存储器C.寄存器D.RAM 10.关于硬盘的描述,不正确的是。 A.硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 B.硬盘各个盘面上相同大小的同心圆称为一个柱面 C.硬盘内共有一个读/写磁头 D.读/写硬盘时,磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 11.关于光介质存储器的描述,不正确的是。 A.光介质存储器是在微型计算机上使用较多的存储设备 B.光介质存储器应用激光在某种介质上写入信息

【精品】微型计算机按照结构可以分为

微型计算机按照结构可以分为 A)单片机、单板机、多芯片机、多板机 B)286机、386机、486机、Pentium机 C)8位机、16位机、32位机、64位机 D)以上都不是 【答案】A 【解析】:注意,这里考核的是微型计算机的分类方法。微型计算机按照字 长可以分为8位机、16位机、32位机、64位机;按照结构可以分为单片机、单板机、多芯片机、多板机;按照CPU芯片可以分为286机、386机、486机、Pentium 机。 (2)计算机在现代教育中的主要应用有计算机辅助教学、计算机模拟、多媒体教室和 A)网上教学和电子大学 B)家庭娱乐 C)电子试卷 D)以上都不是 【答案】A 【解析】:计算机在现代教育中的主要应用就是计算机辅助教学、计算机模拟、多媒体教室以及网上教学、电子大学。 (3)与十六进制数26CE等值的二进制数是 A)011100110110010 B)0010011011011110 C)10011011001110 D)1100111000100110 【答案】C

【解析】:十六进制转换成二进制的过程和二进制数转换成十六进制数的过 程相反,即将每一位十六进制数代之与其等值的4位二进制数即可。 (4)下列4种不同数制表示的数中,数值最小的一个是 A)八进制数52 B)十进制数44 C)十六进制数2B D)二进制数101001 【答案】D 【解析】:解答这类问题,一般都是将这些非十进制数转换成十进制数,才 能进行统一地对比。非十进制转换成十进制的方法是按权展开。 (5)十六进制数2BA对应的十进制数是 A)698 B)754 C)534 D)1243 【答案】D 【解析】:十六进制数转换成十进制数的方法和二进制一样,都是按权展开。2BAH=698D。 (6)某汉字的区位码是3721,它的国际码是 A)5445H B)4535H C)6554H D)3555H 【答案】B 【解析】:国际码=区位码+2020H。即将区位码的十进制区号和位号分别转 换成十六进制数,然后分别加上20H,就成了汉字的国际码。

微机系统的硬件由哪几部分组成

1. 微机系统的硬件由哪几部分组成?答:三部分:微型计算机(微处理器,存储器, I/0 接口,系统总线),外围设备,电源. 2. 什么是微机的总线,分为哪三组?答:是传递信息的一组公用导线.分三组:地 址总线,数据总线,控制总线。 3. 8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块,各自的主要功能是什么? 答:总线接口部件(BIU )功能:根据执行单元EU的请求完成CPU与存储器或 IO 设备之间的数据传送。执行部件( E U ),作用:从指令对列中取出指令,对指令进行译码,发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。 4. 8086指令队列的作用是什么? 答:作用是:在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令,取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指 和执行的工作,从而提高 CPU 的利用率。 5. 8086的存储器空间最大可以为多少?怎样用 16位寄存器实现对 20位地址的寻 址?完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么? 答:8086的存储器空间最大可以为2^20( 1MB); 8086计算机引入了分段管理机制,当 CPU 寻址某个存储单元时,先将段寄存器内的内容左移 4位,然后加上指令中提供的 1 6位偏移地址形成 20位物理地址。 6. 段寄存器CS= 1200H,指令指针寄存器IP=FFOOH ,此时,指令的物理地址 为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗? 答:指令的物理地址为 2仆00H; CS值和IP值不是唯一的,例如:CS=2100H, IP=0F00H。 7. 设存储器的段地址是4ABFH ,物理地址为50000H,其偏移地址为多少?答:偏移地址为54100H°(物理地址=段地址*16+偏移地址) 8. 8086/8088CPU有哪几个状态标志位,有哪几个控制标志位?其意义各是什么? 答:状态标志位有6个:ZF, SF, CF, OF, AF, PF O其意思是用来反映指令执行 的特征,通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的;控制标志位有 3个: DF, IF,TF O它是由程序通过执行特定的指令来设置的,以控制指令的操作方式. 9. 8086CPU的AD0~AD15是什么引脚? 答:数据与地址引脚 10. INTR、INTA、NMI 、ALE、HOLD、HLDA 引脚的名称各是什么 ? 答:INTR是可屏蔽请求信号,INTA中断响应信号,NMl是不可屏蔽中断请求信号, ALE 是地址锁存允许信号, HOLD 总线请求信号, HLDA 总线请求响应信号. 11. 虚拟存储器有哪两部分组成? 答:有主存储器和辅助存储器. 12. 在 80x86 中,什么是逻辑地址、线性地址、物理地址?答:线性地址是连续的 不分段的地址;逻辑地址是由程序提供的地址;物理地址是内存单元的实际地址。

微型计算机由哪几部分组成

1微型计算机由哪几部分组成 答:三部分:微型计算机(微处理器,存储器,I/0接口,系统总线),外围设备,电源。 2什么是微机的总线,分为哪三组 答:是传递信息的一组公用导线。分三组:地址总线,数据总线,控制总线。 3 8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块,各自的主要功能是什么 答:总线接口部件(BIU)功能:根据执行单元EU的请求完成CPU 与存储器或IO设备之间的数据传送。执行部件(EU),作用:从指令对列中取出指令,对指令进行译码,发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。 4 8086指令队列的作用是什么 答:作用是:在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令,取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作,从而提高CPU的利用率。 5 8086的存储器空间最大可以为多少怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么答:8086的存储器空间最大可以为2^20(1MB);8086计算机引入了分段管理机制,当CPU寻址某个存储单元时,先将段寄存器内的内容

左移4位,然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。 6 段寄存器CS=1200H,指令指针寄存器IP=FF00H,此时,指令的物理地址为多少指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗 答:指令的物理地址为21F00H;CS值和IP值不是唯一的,例如:CS=2100H,IP=0F00H。 7 设存储器的段地址是4ABFH,物理地址为50000H,其偏移地址为多少 答:偏移地址为54100H。(物理地址=段地址*16+偏移地址) 8 8086/8088CPU有哪几个状态标志位,有哪几个控制标志位其意义各是什么 答:状态标志位有6个:ZF,SF,CF,OF,AF,PF。其意思是用来反映指令执行的特征,通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的;控制标志位有3个:DF,IF,TF。它是由程序通过执行特定的指令来设置的,以控制指令的操作方式。 9 RAM有几种,各有什么特点ROM有几种,各有什么特点 答:RAM有两种,SRAM(静态RAM),它采用触发器电路构成一个二进制位信息的存储单元,这种触发器一般由6个晶体管组成,它读出采用单边读出的原理,写入采用双边写入原理;DRAM(动态RAM),它集成度高,内部存储单元按矩阵形式排列成存储体,通常采用行,列地址复合选择寻址法。ROM有5种,固定掩摸编程ROM,可编程PROM,紫外光檫除可编程EPROM,电可檫除的可编程EPROM,闪速存储器。10 若用4K*1位的RAM芯片组成8K*8为的存储

《微型计算机组成原理》试卷

《微型计算机组成原理》试卷 一、填空:(每空1分,共60分) 1、按照进位的方法进行计数的数制称为,在计算机中采用的是进制,为了便于书写,常采用进制,其区分符分别为和。 2、十进制数是人们习惯使用的数制,它的每个数位上允许选用共10个不同的数码,则其基数R= 。 3、进位计数制的按权展开式和的公式为:N= = 。 4、一个机器数由和两部分组成。 5、8位原码表示的最大、最小整数为和。 6、定点小数10101101B表示真值为的数。 7、浮点数运算后必须进行规格化,所谓规格化就是。 8、101101.10111B 转换成十进制数为。 9、31D 转换为二进制数为,转换为十六进制数为。 10、0B4H为有符号数,转换为十进制数为。 11、若是奇校验,信息编码为10011001B,则其校验位取值为,该信息奇校验码为。 12、微型计算机系统是由和两部分组成的。 13、和合称为中央处理单元,简称。 14、计算机的存储器是计算机的装置,分内存和外存,目前应用

较多的外存储器有、和磁带等;内存分为 和两类。 15、1MB= KB。 16、、和计算机的软件称为系统软件。 17、目前计算机语言有、汇编语言和。 18、堆栈有、和三种基本操作。 19、微处理器的基本寄存器是指在编程中可由指定的寄存器,不包含在编程中不被的寄存器。 20、设(DS)=3000H,(SI)=2000H,(35000H)=34H,(35001H)=12H ,则指令MOV AX,3000H[SI]执行时,PA= 。 21、设(SS)=3200H,(BP)=1100H,则指令MOV AX,[BP]有效地址EA(Disp)= ,物理地址PA= 。 22、压栈指令助记符为,出栈指令语法格式为。 23、算术运算指令所处理的数据类型有4种:、、和 。 24、异或运算是两个逻辑位,则运算结果为1,两个逻辑位,则 运算结果为0。异或指令其功能描述用公式表示为。 25、执行XOR AL,AL指令,寄存器,其结果是将 。 26、移位指令是将目标操作数的、或逻辑移位或算术移位。 27、条件转移指令助记符为。 二、解释下列名词术语(每个2分,共10分)。 28、机器数: 29、数据: 30、字符:

微型计算机系统的组成.(DOC)

第4讲计算机系统的组成 一、计算机概述 (一)计算机的诞生和发展 世界公认的真正意义上的第一台数字式电子计算机于1946年2月由美国宾夕法尼亚大学的一批年轻的科技人员研制成功,并被命名为“ENIAC”(Electronic Numerical Integrator and Calculator——电子数字积分机和计算器)。 “埃尼阿克”计算机最初是为了第二次世界大战军事上进行弹道的计算而设计的。这台电子计算机由 18000 多个电子管, 1500 多个继电器, 10000 多只电容器和 7000 多只电阻构成,占地 170 多平方米,功耗为 150 千瓦,重量约 30 吨,采用电子管作为计算机的逻辑元件,存储容量为 17000 多个单元,每秒能进行 5000 次加法运算。或者400次乘法。 60年来,随着电子技术的不断发展,计算机先后以电子管、晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路为主要元器件,共经历了四代的变革。计算机发展的四个阶段如表2-1所示。 代次起止 年份所用电子 元器件 处理方式运算速度应用领域 第一代1946 - 1957 电子管机器语言、汇编语言/符号 语言 几千-几万次/ 秒 国防及高科 技 第二代1958 - 1964 晶体管高级语言,作业批量连续处 理 几万-几十万次 /秒 工程设计、数 据处理 第三代1965 - 1970 中、小规 模集成电 路 多道程序,实时处理几十万-几百万 次/秒 工业控制,数 据处理 第四代1970 至今 大规模、 超大规模 集成电路 可扩充语言,实时、从那时 起处理,网络系统 几百万-上亿条 指令/秒或更高 工业、生活等 各方面 (二)计算机的的发展方向 目前,科学家们正在使计算机朝着巨型化、微型化、网络化、智能化的方向发展。 1.巨型化

1微机系统的硬件由哪几部分组成

1微机系统的硬件由哪几部分组成? 答:三部分:微型计算机(微处理器,存储器,I/0接口,系统总线),外围设备,电源。 2什么是微机的总线,分为哪三组? 答:是传递信息的一组公用导线。分三组:地址总线,数据总线,控制总线。 3 8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块,各自的主要功能是什么? 答:总线接口部件(BIU)功能:根据执行单元EU的请求完成CPU与存储器或IO设备之间的数据传送。执行部件(EU),作用:从指令对列中取出指令,对指令进行译码,发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。 4 8086指令队列的作用是什么? 答:作用是:在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令,取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作,从而提高CPU的利用率。 5 8086的存储器空间最大可以为多少?怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址?完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么? 答:8086的存储器空间最大可以为2^20(1MB);8086计算机引入了分段管理机制,当CPU寻址某个存储单元时,先将段寄存器内的内容左移4位,然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。 6 段寄存器CS=1200H,指令指针寄存器IP=FF00H,此时,指令的物理地址为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗? 答:指令的物理地址为21F00H;CS值和IP值不是唯一的,例如:CS=2100H,IP=0F00H。 7 设存储器的段地址是4ABFH,物理地址为50000H,其偏移地址为多少?答:偏移地址为54100H。(物理地址=段地址*16+偏移地址) 8 8086/8088CPU有哪几个状态标志位,有哪几个控制标志位?其意义各是什么? 答:状态标志位有6个: ZF,SF,CF,OF,AF,PF。其意思是用来反映指令执行的特征,通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的;控制标志位有3个:DF,IF,TF。它是由程序通过执行特定的指令来设置的,以控制指令的操作方式。 9 RAM有几种,各有什么特点?ROM有几种,各有什么特点? 答:RAM有两种,SRAM(静态RAM),它采用触发器电路构成一个二进制位信息的存储单元,这种触发器一般由6个晶体管组成,它读出采用单边读出的原理,写入采用双边写入原理;DRAM(动态RAM),它集成度高,内部存储单元按矩阵形式排列成存储体,通常采用行,列地址复合选择寻址法。ROM有5种,固定掩摸编程ROM,可编程PROM,紫外光檫除可编程EPROM,电可檫除的可编程EPROM,闪速存储器。 10 若用4K*1位的RAM芯片组成8K*8为的存储器,需要多少芯片?A19—A0地址线中哪些参与片内寻址,哪些用做芯片组的片选信号? 答:需要16片芯片;其中A11-A0参与片内寻址;A12做芯片组的片选信号。

微型计算机组成

第1章微型计算机组成 教学目标 ?了解微型计算机的发展历史和基础知识。 ?理解微型计算机的组成结构和各部件的作用。 主要教学内容 学习微型计算机系统的组装、维护和维修,首先必须了解并掌握计算机所涉及的基本知识和与微型计算机系统相关的基本概念。 计算机是各种各样的标准化部件组成的,因此了解计算机各组成部件的结构和功能,可以更好地使用、安装、维护和维修微型计算机,让计算机在我们的工作、生活、学习和娱乐中发挥更大的作用。 1.1微型计算机的发展 电子计算机按体积大小分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。这不仅是体积上的简单划分,更重要的是它在组成结构、运算速度和存储容量上的划分。 世界上第一台电子数字计算机ENIAC于1946年诞生于美国。此后,电子计算机随其主要部件的发展,先后经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路的发展过程。 到了20世纪70年代,随着半导体集成电路技术的迅速发展,大规模和超大规模集成电路技术的应用,出现了微处理器(MPU)、大容量半导体存储器芯片和各种通用的或专用的可编程接口电路,诞生了新一代的电子计算机——微型计算机(micro computer),也称为个人计算机(personal computer,PC)。微型计算机再加上各种外部设备和系统软件,就形成了微型计算机系统。 微型计算机系统发展历程简介如表1.1所示。 表1.1各代计算机发展的典型参数

微型计算机具有体积小、价格低、使用方便、可靠性高等优点,因此广泛用于国防、工农业生产和商业管理等领域,给人们的生活带来了深刻的变革。 1.2 微型计算机系统组成 从系统组成上看,一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分。计算机硬件系统是指那些由电子元器件和机械装置组成的“硬”设备,如键盘、显示器、主板等,它们是计算机能够工作的物质基础。计算机软件系统是指那些能在硬件设备上运行的各种程序、数据和有关的技术资料,如Windows 系统、数据库管理系统等。 1.2.1 硬件系统 图1.1是典型微机硬件系统的结构框图,包括中央处理器(CPU )、存储器、输入输出接口和输入输出设备等部件组成,各个部件之间通过总线相连,构成一个有机的整体。 图1.1 微型计算机基本系统结构 1.中央处理器(微处理器) 是微型计算机的核心,其基本功能是进行数据的算术运算和逻辑运算,暂存数据并控

最新微型计算机系统期末习题答案

8086微型计算机系统考试题目答案 一、填空题(每空1分,共20分) 1、微型计算机硬件系统可分成为 CPU 、存储器和 I/O接口三大模块,模块之间通过总线连接而成。在系统与输入/输出设备之间,必须通过I/O接口相连接。 2、目前计算机系统主要有两种体系结构,它们分别是冯.诺依曼和哈弗,有更高运行效率的是哈弗。 3、已知X=68,Y=-12,若用8位二进制数表示,则[X+Y]补=50H,此时,CF=_0__;[X-Y]补= 38H/56D, OF=_0__。 4、8086 CPU的基本总线周期包含了 4个T状态。 5、I/O端口地址有两种编址方式,它们分别是独立编址和存储统一编址;接口电路中,输入端口必须具有缓冲功能,而输出端口必须具有锁存功能。 6、硬件中断可分为可屏蔽中断_和__ 非屏蔽中断两种。 7、8086/8088 CPU响应可屏蔽中断的条件是_IF=1 。 8、通用微型计算机的CPU由 _微处理器、存储器以及I/O接口电路 _组成,8086CPU按照结构有_EU和BIU _2个独立的处理部件组成。 9、计算机最常用的数据编码是补码,若机器字长为8位,则十进制数-128的补码是10000000B ; 若有带符号数X=01H,Y=81H,则由计算机作8位减法运算X-Y后,累加器中的数是10000000B ,借位标志CF= 1 、符号标示SF=__1___、溢出标志OF=__ 1__。由此可判断结果真值应为-128 10. 8086/8088 CPU在RESET信号到来后其CS和IP的值分别为_ FFFFH和0000H 。 11. CPU与外设传送数据时,输入/输出控制方式有_ 无条件方式 _,_ 查询方式 _,中断方式和__ DMA方式。 12. 8086 CPU响应一个可屏蔽中断请求时,将向外设发送两个中断响应脉冲,通过数据总线读入中断类型码。 13. INTEL 8253采用BCD码计数时,其最大计数值为__ 0000H ,此时的计数初值为__10000D 二、选择题 1.判断两个无符号数加法运算是否溢出的标志是_D__ A. ZF ; B. SF; C. CF; D. OF 2.8086CPU在计算物理地址时,应将段地址____C___。 A.左移1位; B.右移1位; C.左移4位; D.右移4位 3.INTEL 8088/8086 CPU 由____D_组成。 A 通用寄存器、专用寄存器和ALU; B.ALU、FR及8个16位通用寄存器 C CS、ES、SS、DS及IP、指令队列; D EU和BIU 4.下列4种描述中正确的是__B _。 A.汇编语言只由指令语句构成。 B.汇编语言语句包括指令语句和伪指令语句和宏指令语句。 C.指令语句和伪指令语句都能经汇编程序翻译成机器代码。 D.指令语句和伪指令语句都不能经汇编程序翻译成机器代码。 5. 已知内存单元(20510H)=31H,(20511H)=32H,(30510H)=42H,(30511H)=43H,且AX = 3A7BH,DS=2000H, SS=3000H, BP = 0500H,则执行MOV AL, [BP+10H]后AX= D。 A. 3A31H B. 3231H C. 427BH D. 3A42H 6.一微机系统采用一片8259A,若8259A设置为普通全嵌套、非缓冲、非自动中断结束等方式,并将ICW2设置为08H,各中断源的优先权是(1) C ,IR5引脚上中断源的中断类型码为(2) D ,该中断源的中断服务程序入口地址应存于中断向量表中首址为(3) C 的4个单元内。 (1) A 自动循环 B 固定不变,IR7优先权最高,IR0优先权最低 C 固定不变,IR0优先权最高,IR7优先权最低 D 由程序设定,可设置IRi优先权最高 (2) A 05H B 08H C 0DH D 0FH (3)A 05H B 14H C 24H D 34H 7.8253通道1外接100 KHz的时钟信号,按十进制计数,则当写入计数器的初值为5000H时,定时时间为(1) C;若按二进制计数,定时10ms,则写入的计数初值为 (2) A 。 (1) A 5ms B 50 ms C 204.8 ms D 20.48ms (2)A 1000H B 0100H C 0064H D 03E8H 8、循环指令LOOP的退出条件是___C___。 A.AX=0 B.BX=0

计算机系统是由什么组成

1. 计算机系统是由什么组成? 答:硬件系统和软件系统 2.计算机软件可以分为什么? 答:系统软件和应用软件 3.计算机的硬件系统由哪几部分组成? 答:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 4.CPU集成了运算器和什么? 答:控制器 5.外设是哪几部分的总称? 答:除了主机以外的计算机系统的组成部分 6.中央处理器由什么组成? 答:运算器和控制器 7.计算机的五大部件是什么? 答:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 8.计算机的硬件系统指什么?其中各个部分有什么功能? 答:运算器—进行数据处理 控制器—控制电脑运行 存储器—存放计算机的数据 输入设备—将数据或指令传达给计算机 输出设备—将计算机处理后的数据以某种形式输出 9.计算机的软件系统由哪两个部分组成?它们有什么区别? 答:系统软件和应用软件 区别: 10.举例说明计算机有哪些系统软件,并且说明作用? 答:操作系统: 服务器系统: 数据库管理系统: 11.计算机系统的核心部件是什么? 答:主板 12.负责将主机部件和外部设备集成到一起的是什么? 答:各种插槽 13.目前主流的主板结构是什么? 答:A TX主板结构 14.主板上的控制芯片中,起主导作用的是什么? 答:北桥芯片 15.主板上连接鼠标、键盘的接口是什么接口? 答:PS/2接口 16.主板上连接硬盘的接口的是什么接口? 答:IDE接口、SA TA接口 17.根据主板结构的不同,可以将主板分为哪几类? 答:A T主板、A TX主板、MLX主板和一体化主板。 18.什么主板是将CPU、内存、显卡、网卡等各类板卡和适配器都集成到主板上,而不是通 过插槽的方式连接?

微型计算机的基本组成

微型计算机的基本组成 微型计算机是微型化的电子数字计算机,它的基本结构和基本功能与一般的计算机大致相同。但是,由于微型计算机采用了由大规模和超大规模集成电路组成的功能部件,使微型计算机在系统结构上有着简单、规范和易于扩展的特点。 采用大规模集成电路技术,把计算机的运算器、控制器及其附属电路集成在一个芯片上,就构成了微型计算机的中央处理器———微处理器(MicroProcessUnit,MPU)。 微型计算机由微处理器、存储器和输入/输出接口电路组成,通过若干信号传输线连接成一个有机的整体。这些信号传输线称为总线,其英文名称bus,公共汽车、汇流母线,形象地反映了这组信号线的特点。 1)必要性:总线是构成计算机系统不可缺少的信息大动脉。 2)公用性:总线为系统中设备公用。这些信号传输线按照它们担负的不同传输功能又可以划分为3组:数据总线、地址总线和控制总线,如图所示。 1.微处理器 微处理器(MPU)是微型计算机的中央处理器。它的基本功能是执行指令和算术与逻辑运算,它还能够完成数据传输、控制和指挥其他部件协调工作。 2.存储器 微型计算机的存储器由集成度高、容量大、体积小、功耗低的半导体存储器芯片构成。常态下只能读出、不能写入的存储器称为ROM(ReadOnlyMemory,只读存储器),既可以读出,又可以随时写入的存储器称为RAM(RandomAccessMemory,随机读写存储器)。存储器内部由许许多多的基本存储单元组成,每个单元存储/记忆一组二进制信息。微型计算机通常用8位二进制数构成一个存储单元,称为字节(Byte)。每个存储单元有一个编号,表示它在存储器内部的顺序位置,称为地址(Address)。存储单元的地址从0开始编排,用若干位二进制数表示,常用十六进制数书写,例如3A120H。

计算机系统主要由哪两部分组成

1.计算机系统主要由哪两部分组成?硬件结构主要有哪几大部 分? 答:计算机系统主要由硬件、软件两 大部分组成,硬件结构从概念上来说 主要由中央处理器(运算器、控制 器)、存贮器、输入设备、输出设备 等几大部分组成。 2.PLC、DCS的中文全称和英文全 称分别是什么? 答:PLC中文全称:可编程序逻辑控 制器,英文全称:ProgrammablepLogicalpController 。DCS中文全称:分散控制系统,英 文全称: DistributedpControlpSystem。 3.一体化PLC和模块化PLC各有什 么特点? 答:一体化PLC通常为小型PLC,其 I/O点数规模小,I/O、PS、CPU等都 集中在一起,适合于单机自动化任务

或简单的控制对象。模块化PLC通常为中、大规模PLC,其I/O点数在几 百点、几千点甚至上万点,所有I/O 以及PS、CPU、CP等等功能单元均做成独立的模块形式,根据需要以总线形式连接组合在一起,构成一个完整的系统,以实现复杂的自动控制任务。 4.PLC由哪几个部分组成? 答:PLC的基本组成部分有:电源模块、CPU模块、I/O模块、编程器、 编程软件工具包等,根据不同类型的系统,一般还会有安装机架(底板)、通讯模板、智能模板、接口模板等 5.一般而言,PLC的I/O点数要冗 余10%。 6.PLC设计规范中,RS232通讯的 距离是为15m。 7.PLC的RS485专用通讯模块的通 讯距离500m。 8.PLC采用典型的计算机结构,由

中央处理器、存储器、输入输出接口 电路和其它一些电路组成。 9.PLC的输入信号模式中,交流输 入的电压大多采用AC110V或 AC220V,直流输入额定电压为 DC24~48V。 10.PLC中CPU的主要作用是什么? 答:CPU是PLC的主要部分,是系统的控制中枢,它接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、 存储器、I/O以及警戒定时器的状态, 并诊断用户程序的语法错误。 11.PLC在循环扫描周期内,将所需 要输入输出信息存到预先准备 好的一定区域,这个区域称为 I/O镜像区。 12.控制系统的各类模块中,PS、 CPU、CP、AI、AO、DI、DO、IM分别 指的是哪些类型的模块? 答:PS-电源模块,CPU-中央处理 器模块,CP-通讯处理器模块,AI -模拟量输入模块,AO-模拟量输出

微型计算机的总线结构

微型计算机的总线结构 (1).引言 微型计算机是由具有不同功能的一组功能部件组成的,系统中各功能部件的类型和它们之间的相互连接关系称为微型计算机的结构。 微型计算机大多采用总线结构,因为在微型计算机系统中,无论是各部件之间的信息传送,还是处理器内部信息的传送,都是通过总线进行的。 (2).什么是总线 所谓总线,是连接多个功能部件或多个装置的一组公共信号线。 按在系统中的不同位置,总线可以分为内部总线和外部总线。内部 总线是CPU内部各功能部件和寄存器之间的连线;外部总线是连接 系统的总线,即连接CPU、存储器和I/O接口的总线,又称为系统 总线。 微型计算机采用了总线结构后,系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件面向总线的单一关系。一个部件只要符合总线标准,就可以连接到采用这种总线标准的系统中,使系统的功能可以很方便地得以发展,微型机中目前主要采用的外部总线标准有:PC—总线,ISA—总线,VESA—总线等。 (3).三总线结构 按所传送信息的不同类型,总线可以分为数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus)和控制总线CB(Control Bus)三种类型,通常称微型计算机采用三总线结构。 ①地址总线(Address Bus) 地址总线是微型计算机用来传送地址信息的信号线。地址总线的位数决定了CPU 可以直接寻址的内存空间的大小。因为地址总是从CPU发出的,所以地址总线是单向的、三态总线。单向指信息只能沿一个方向传送,三态指除了输出高、低电平状态外,还可以处于高阻抗状态(浮空状态)。

②数据总线(Data Bus) 数据总线是CPU用来传送数据信息的信号线(双向、三态)。数据总线是双向三态总线,即数据既可以从CPU送到其它部件,也可以从其它部件传送给CPU,数据总线的位数和处理器的位数相对应。 ③控制总线(Control Bus) 控制总线是用来传送控制信号的一组总线。这组信号线比较复杂,由它来实现CPU对外部功能部件(包括存储器和I/O接口)的控制及接收外部传送给CPU的状态信号,不同的微处理器采用不同的控制信号。 控制总线的信号线,有的为单向,有的为双向或三态,有的为非三态,取决于具体的信号线。 4. 微处理器的内部结构与基本功能 (1)概述 微处理器的内部结构受大规模集成电路制造工艺的严格约束,表现为芯片的面积不能过大,芯片引脚的数量也不能过多。因此,通用微处理器的内部结构及其同外部电路的连接方式,都有比较严格的规定。微处理器外部一般采用上述三总线结构;内部则采用单总线即内部所有单元电路都挂在内部总线上,分时享用。 一个典型的8位微处理器的结构如图1-4所示,主要包括以下几个重要部分:累加器,算术逻辑运算单元(ALU),状态标志寄存器,寄存器阵列,指令寄存器,指令译码器和定时及各种控制信号的产生电路。

第一章 微机基本组成与工作原理

前言 “微机组成与工作原理” 就是电气信息类本科生教学得主要学科基础课之一,就是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业得一门重要得专业基础课,也就是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业得一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类得专业特点,围绕微型计算机原理与应用主题,以Intelx86CPU为主线,系统介绍微型计算机得基本知识、基本组成、体系结构与工作模式,从而使学生能较清楚得了解微机得结构与工作流程,建立起系统得概念。在此基础上,课程详细介绍了微机中得常用接口电路原理与应用技术,并对现代微机系统中涉及得总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机得体系结构与主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学与一定量得实验教学相结合,使学生建立起“程序存储与程序控制”得牢固概念,培养学生进行微机扩展得应用能力与独立分析问题、解决问题得能力。通过系统得实践教学锻炼,使学生具有一定得软硬件开发能力,为未来得工作与后继课程得学习打下基础。 通过本课程得学习,使学生了解微型计算机系统得特点、工作原理与组织结构,建立起“程序存储与程序控制”得牢固概念,掌握微型计算机接口技术得基本原理与方法,培养学生进行微机扩展得应用能力与独立分析问题、解决问题得能力。通过系统得实践教学锻炼,使学生具有一定得软硬件开发能力,为开发与应用微型计算机系统打下良好得理论与实践基础。 第一章微机基本组成与工作原理 1.1 微型计算机概况 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,就是继承电路技术不断发展,芯片集成度不断提高得产物。 我们知道,主机按体积、性能与价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机与微型机五类,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得差别。所不同得就是由于微机采用了集成度较高得器件,使得其在结构上具有独特得特点,即将组成计算机硬件系统得两大核心部分—运算器与控制器,集成在一片集成电路芯片上,构成了整个微机系统得核心,称为中央处理器CPU,或者微处理器MPU。 在微处理器得基础上,可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,就是微型机得主要核心部件,由运算器与控制器集成而成,构成微机得运算中心与控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成,就是属于微机得硬件组成,必须配置上软件,才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件与软件构成,硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总

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