1微機原理與接口技術(shù)課時安排：1~12周，4學(xué)時/周

共48學(xué)時（32學(xué)時講授+16學(xué)時實驗）期末成績：20%平時+20%實驗+60%期末考試考試方法：筆試、開卷2微機原理與接口技術(shù)第1章微機系統(tǒng)概述3第1章微機系統(tǒng)概述

1.1微機的發(fā)展1.2微機系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機的基本結(jié)構(gòu)1.4微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)4第1章微機系統(tǒng)概述

1.1微機的發(fā)展1.2微機系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機的基本結(jié)構(gòu)1.4微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)5電子計算機（computer）的定義：用電子管、晶體管或集成電路等構(gòu)成的復(fù)雜機器，能對輸入的數(shù)據(jù)或信息非常迅速、準(zhǔn)確地進行運算和處理，廣泛應(yīng)用在工程技術(shù)、科學(xué)研究等方面。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展6電子計算機的分類：按用途或規(guī)模體積分類巨型機大型機小型機工作站個人計算機可穿帶計算機……第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展7電子計算機的分類：按制造技術(shù)分類電子管計算機晶體管計算機半導(dǎo)體集成電路計算機大規(guī)模集成電路計算機超大規(guī)模集成電路計算機……第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展8電子計算機的分類：按設(shè)計特點分類數(shù)字計算機模擬計算機二進制計算機十進制計算機……第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展9電子計算機的理論基礎(chǔ)：圖靈與有限狀態(tài)自動機(圖靈機)馮.諾依曼與存儲程序計算機(諾依曼計算機)第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展10電子計算機的理論基礎(chǔ)：阿蘭·麥席森·圖靈（1912.6.23—1954.6.7）AlanMathisonTuring英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，在量子力學(xué)、數(shù)理邏輯、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等方面都有深入的研究，在晚年還開創(chuàng)了一門新學(xué)科——

非線性力學(xué)。被稱為人工智能之父；被馮.諾依曼稱為計算機之父。1966年美國計算機協(xié)會設(shè)立“圖靈（Turing）獎”，專門獎勵那些對計算機科學(xué)研究與推動計算機技術(shù)發(fā)展有卓越貢獻的杰出科學(xué)家。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展11電子計算機的理論基礎(chǔ)：阿蘭·麥席森·圖靈（1912.6.23—1954.6.7）AlanMathisonTuring23歲被選為劍橋大學(xué)國王學(xué)院院士24歲提出圖靈機構(gòu)想31歲擔(dān)任英美密碼破譯部門總顧問34歲英國皇室授予爵士勛銜39歲被選為英國皇家學(xué)會會員第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展12電子計算機的理論基礎(chǔ)：1936年，阿蘭·圖靈提出了一種抽象的計算模型──圖靈機(TuringMachine)。圖靈的基本思想是用機器來模擬人們用紙筆進行數(shù)學(xué)運算的過程，他把這樣的過程看作下列兩種簡單的動作：在紙上寫上或擦除某個符號把注意力從紙的一個位置移動到另一個位置而在每個階段，人要決定下一步的動作，依賴于：此人當(dāng)前所關(guān)注的紙上某個位置的符號此人當(dāng)前思維的狀態(tài)。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展13電子計算機的理論基礎(chǔ)：為了模擬人的這種運算過程，圖靈構(gòu)造出一臺假想的機器，該機器由以下幾個部分組成：一條無限長的紙帶一個讀寫頭一個狀態(tài)寄存器一套控制規(guī)則第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展14電子計算機的理論基礎(chǔ)：阿蘭·麥席森·圖靈（1912.6.23—1954.6.7）AlanMathisonTuring圖靈最大的貢獻就是把算法這樣一個基本的、深刻的概念用他的圖靈機模型講清楚了。正是因為圖靈奠定的理論基礎(chǔ)，人們才有可能發(fā)明20世紀(jì)以來甚至是人類有史以來最偉大的發(fā)明：計算機。因此人們稱圖靈為：計算機理論之父。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展15電子計算機的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語：NeumannJános?英語：JohnvonNeumann匈牙利—美國數(shù)學(xué)家。猶太人。現(xiàn)代電子計算機創(chuàng)始人之一。他在計算機科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)中的量子力學(xué)及幾乎所有數(shù)學(xué)領(lǐng)域都作過重大貢獻。1945年，馮·諾依曼提出了“存儲程序型計算機”的設(shè)計思想。這一思想為電子計算機的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)，已成為計算機設(shè)計的基本原則。由于他在計算機邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計上的偉大貢獻，他被譽為“計算機之父”。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展16電子計算機的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語：NeumannJános?英語：JohnvonNeumann1944年他與奧斯卡·摩根斯特恩合著的巨作《博弈論與經(jīng)濟行為》出版，標(biāo)志著現(xiàn)代系統(tǒng)博弈理論的的初步形成。他被稱為“博弈論之父”。博弈論被認為是20世紀(jì)經(jīng)濟學(xué)最偉大的成果之一。

在物理領(lǐng)域，馮·諾依曼在30年代撰寫的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》已經(jīng)被證明對原子物理學(xué)的發(fā)展有極其重要的價值。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展17電子計算機的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語：NeumannJános?英語：JohnvonNeumann馮·諾依曼是普林斯頓大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、哈佛大學(xué)、伊斯坦堡大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和慕尼黑高等技術(shù)學(xué)院等校的榮譽博士；美國國家科學(xué)院、秘魯國立自然科學(xué)院和意大利國立林且學(xué)院等院院土；美國原子能委員會委員；美國數(shù)學(xué)會主席

。

有兩個獎項以馮·諾依曼為名：INFORMS的馮·諾伊曼理論獎、IEEE的IEEE馮·諾伊曼獎

第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展18電子計算機的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語：NeumannJános?英語：JohnvonNeumann馮·諾依曼對計算機領(lǐng)域的貢獻在于他提出了“存儲程序型計算機”的設(shè)計思想。明確指出計算機由五個部分組成，包括：運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設(shè)備，描述了這五部分的職能和相互關(guān)系，并提出采用二進制和程序內(nèi)存的設(shè)計思想。

第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展19第一臺電子計算機的發(fā)明人：1973年以前，大多數(shù)美國計算機界人士認為電子計算機發(fā)明人是賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電氣工程學(xué)院的莫奇利(J.Mauchiy)和埃科特(P.Eckert)，因為他們于1946年研制成功了第一臺具有很大實用價值的電子計算機ENIAC(埃尼阿克)。現(xiàn)在國際計算機界公認的事實是：第一臺電子計算機是1941年美國愛阿華大學(xué)物理學(xué)教授約翰·文森特·阿塔那索夫(JohnV.Atanasoff，1903-1995)和他的研究生克利福特·貝瑞(CliffordE.Berry，1918-1963)研制成功的ABC(Atanasoff-Berry-Computer)。因此，阿塔那索夫被國際計算機界稱為“電子計算機之父”。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展20第一代為電子管計算機時代1946(1941)—1958自第一臺電子計算機問世以來，計算機科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計算機發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計算機的主要邏輯元件采用電子管，存儲器采用磁芯和磁鼓，軟件主要使用機器語言。在此期間，形成了電子管計算機體系，確定了程序設(shè)計的基本方法，數(shù)據(jù)處理機（指專門用于數(shù)據(jù)處理的計算機）開始得到應(yīng)用。計算機的運算速度一般為每秒幾千至幾萬次，體積龐大，成本很高。雖然它的體積、速度、軟件等各方面都不能與今天的微型計算機相比，但它卻奠定了計算機科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。這一代計算機主要應(yīng)用于科學(xué)計算。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展21第二代為晶體管計算機時代1958—1965自第一臺電子計算機問世以來，計算機科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計算機發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計算機的主要邏輯元件為晶體管，主存儲器仍用磁芯，外存儲器已開始使用磁盤，軟件也有較大發(fā)展，出現(xiàn)了各種高級語言。在此期間，計算機的可靠性和速度均得到提高。速度一般為每秒幾萬次至幾十萬次，體積縮小，成本降低。工業(yè)控制機（指專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的計算機）開始出現(xiàn)并得到應(yīng)用。這一代計算機除用于科學(xué)計算外，也開始應(yīng)用于各種事務(wù)的數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展22第三代為集成電路計算機時代1965—1971自第一臺電子計算機問世以來，計算機科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計算機發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計算機的主要邏輯元件采用中小規(guī)模集成電路。在此期間，計算機的可靠性和速度都有了進一步的提高，速度一般為每秒幾十萬至幾百萬次，體積進一步縮小，成本進一步降低。小型計算機（指規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的計算機）開始出現(xiàn)并迅速發(fā)展，操作系統(tǒng)、高級語言等軟件發(fā)展迅速。機種多樣化，生產(chǎn)系列化，結(jié)構(gòu)積木化，使用系統(tǒng)化，是這一階段計算機發(fā)展的主要特點。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展23第四代為大規(guī)模集成電路計算機時代1971年至今自第一臺電子計算機問世以來，計算機科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計算機發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計算機采用大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路。由于LSI,VLSI的體積小，耗電少，可靠性高，因而使這一階段的計算機體積更小，可靠性和運算速度更高，成本更低。計算機的速度可達每秒運算幾千萬至上億次。同時，全套電路只集中在一塊硅片上的微型計算機已開始出現(xiàn)，相繼出現(xiàn)了廣泛使用的單板機、單片機和各種型號的個人計算機。同時，以并行處理為特征的用于科學(xué)計算和尖端技術(shù)中的巨型機也得到了發(fā)展，由若干臺計算機組成的計算機網(wǎng)絡(luò)也已開始實際使用。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展24第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展25微處理器簡稱MP(microprocessor)或CPU，也稱為微處理機。是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運算和控制功能的中央處理單元。微型計算機簡稱為MC(microcomputer)或mC。以微處理器CPU為核心，再配上一定容量的存儲器(RAM、ROM)、輸入/輸出接口電路，這三部分通過外部總線連接起來，便組成了一臺微型計算機。微型計算機系統(tǒng)簡稱為mCS或MCS(microcomputersystem),它以微型計算機為核心，再配備以相應(yīng)的外圍設(shè)備、輔助電路和電源(統(tǒng)稱硬件)及指揮微型計算機工作的系統(tǒng)軟件，便構(gòu)成了一個完整的系統(tǒng)。

微型計算機是20世紀(jì)70年代初才發(fā)展起來的，是人類重要的創(chuàng)新之一。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展26第一代為低檔8位微處理器和微型計算機1971-1973微型機經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：

1971年美國Intel公司生產(chǎn)了4位的微處理器4004芯片，它本來是為高級袖珍計算機設(shè)計的，但生產(chǎn)出來后卻獲得了意外的成功。經(jīng)過改進，于1972年生產(chǎn)了8位微處理器8008。這一代微型計算機集成度為每片2300個晶體管，字長分別為4位和8位，運算速度較慢（基本指令執(zhí)行時間4～10ms），指令系統(tǒng)簡單，運算功能較差，采用機器語言或簡單匯編語言，價格低廉。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展27第二代為中檔8位微處理器和微型計算機1973-1977微型機經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：

這一代微型計算機芯片集成度提高了1～4倍,每片集成8000個晶體管,字長8位,基本指令執(zhí)行時間2ms左右。典型微處理器產(chǎn)品有73年的Intel8085,Motorola6800,76年Zilog公司的Z80。這些微處理器有完整的配套接口電路，如可編程并行接口電路、串行電路、定時/計數(shù)器接口電路，直接存儲器存取接口電路等，并具有高級中斷功能。軟件除采用匯編語言外，還配有BASIC,FORTRAN,PL/M等高級語言及其相應(yīng)的解釋程序和編譯程序，并在后期配上了操作系統(tǒng)。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展28第三代為16位微處理器和微型計算機1977-1984微型機經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：

77年前后，超大規(guī)模集成電路使一個硅片上可以容納十萬個以上的晶體管，64K位及256K位的存儲器已生產(chǎn)出來。這一代微型計算機基本指令執(zhí)行時間約為0.5ms。代表產(chǎn)品是Intel8086、Z8000和MC68000。這類16位微型計算機都具有豐富的指令系統(tǒng)，采用多級中斷系統(tǒng)、多種尋址方式、多種數(shù)據(jù)處理形式、分段式存儲器結(jié)構(gòu)及乘除運算硬件，電路功能大為增強。軟件方面可以使用多種語言，有常駐的匯編程序、完整的操作系統(tǒng)、大型的數(shù)據(jù)庫，并可構(gòu)成多處理器系統(tǒng)。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展29第四代為32位微處理器和微型計算機1984-1993微型機經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：

20世紀(jì)80年代初，在每個單片硅片上可集成幾十萬個晶體管，產(chǎn)生了第四代的32位微處理器。典型產(chǎn)品有Intel的80386、NationalSemiconductor的16032、Motorola的68020等。在32位微處理器中，具有支持高級調(diào)度、調(diào)試及系統(tǒng)開發(fā)的專用指令。由于集成度高，系統(tǒng)的速度和性能大為提高，可靠性增加，成本降低。

第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展30第五代為64位高檔微處理器和微型計算機1993年至今微型機經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：

隨著人們對圖形圖像、視頻處理、語音識別、CAD/CAM、大規(guī)模財務(wù)分析和大流量客戶機/服務(wù)器應(yīng)用等的需求日益迫切，現(xiàn)有的微處理器已難以勝任此類任務(wù)。于是，在1993年3月，Intel公司率先推出了統(tǒng)領(lǐng)PC（personalcomputer）達十余年之久的第五代微處理器體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品——Pentium（奔騰），代號為P5，也稱為80586。從它的設(shè)計制造工藝到性能指標(biāo)，都比第四代產(chǎn)品有了大幅度的提高。第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展31第1章微機系統(tǒng)概述1.1微機的發(fā)展32第1章微機系統(tǒng)概述

1.1微機的發(fā)展1.2微機系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機的基本結(jié)構(gòu)1.4微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)33第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成34第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器運算器控制器數(shù)據(jù)流控制流35第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器運算器控制器數(shù)據(jù)流控制流中央處理器（CPU）是微機的運算和指揮控制中心，主要由如下部件組成：算術(shù)邏輯部件（ALU）累加器和通用寄存器組程序計數(shù)器時序和控制邏輯部件內(nèi)部總線36第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器運算器控制器數(shù)據(jù)流控制流主存儲器又稱內(nèi)存儲器，是微機的存儲和記憶裝置，用來存放數(shù)據(jù)和程序。微機主存被劃分為8個二進制位（一個字節(jié)）為一個單元的多個單元，每個單元對應(yīng)一個唯一的地址。37第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器運算器控制器數(shù)據(jù)流控制流輸入輸出（I/O）設(shè)備和（I/O）接口I/O設(shè)備是支持?jǐn)?shù)據(jù)、程序進出微機的重要硬件部件。I/O設(shè)備和CPU之間可能存在邏輯時序不一致數(shù)據(jù)類型不一致工作速度不一致因此CPU和I/O設(shè)備之間需要一個I/O接口電路來做橋梁，這種電路又稱“I/O適配器”。38第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件微機接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

39第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件微機接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

在數(shù)字計算機的環(huán)境下，模擬量無法直接進入計算機，也無法直接為計算機所識別和處理。需經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的電信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量形式傳輸。所謂數(shù)字接口是指以二進制形式表示的信息所用的接口技術(shù)。40第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件微機接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

外設(shè)的數(shù)字信息若以并行方式傳送，其與CPU的接口處理比較方便，稱之為并行接口。若外設(shè)以串行方式傳輸數(shù)據(jù)，在信息進入系統(tǒng)總線之前必須進行形式上的變換，即將串行信息變換為并行信息，這種接口稱為串行接口。41第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的硬件微機接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

如果傳輸速度比CPU讀寫速度快，稱為高速，反之則稱為中速或低速傳輸。42第1章微機系統(tǒng)概述1.2微機系統(tǒng)的組成——微機的軟件微機的軟件包括為了運行、管理和維護微機而編制的各種程序的總和。系統(tǒng)軟件用來對構(gòu)成微型計算機的各部分硬件，如CPU、內(nèi)存、各種外設(shè)進行管理和協(xié)調(diào)，使它們有條不紊、高效率地工作。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應(yīng)用軟件。系統(tǒng)應(yīng)用軟件有匯編和編譯軟件、調(diào)試軟件、文字處理和服務(wù)性軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件等。應(yīng)用軟件指用戶為解決各種問題而編寫的軟件。43第1章微機系統(tǒng)概述

1.1微機的發(fā)展1.2微機系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機的基本結(jié)構(gòu)1.4微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)44第1章微機系統(tǒng)概述從硬件的角度看，微型計算機由如下幾個基本部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡稱接口)及系統(tǒng)總線。1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)45第1章微機系統(tǒng)概述從硬件的角度看，微型計算機由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡稱接口)及系統(tǒng)總線。CPU和機器內(nèi)部各部件的聯(lián)系，以及和微型機外部設(shè)備信息的傳遞都要通過總線來實現(xiàn)。在微型機中通常使用的總線有數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，稱為系統(tǒng)三總線。1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)46從硬件的角度看，微型計算機由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡稱接口)及系統(tǒng)總線。第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)地址總線AB（addressbus）是由微處理器輸出的一組地址線，用來指定微處理器所訪問的存儲器和外部設(shè)備的地址。地址總線的條數(shù)決定了CPU所能直接訪問的地址空間。如地址總線為20位時，可訪問的地址范圍為220個，即為00000H到FFFFFH。地址總線采用三態(tài)輸出方式。47從硬件的角度看，微型計算機由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡稱接口)及系統(tǒng)總線。第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線DB（databus）是微處理器與外界傳遞數(shù)據(jù)的信號線。它的條數(shù)實際上就決定了微處理器與外部傳送數(shù)據(jù)通道的寬度，這個數(shù)值也稱作微處理器的字長。數(shù)據(jù)總線可以雙向傳遞數(shù)據(jù)信號，是一組雙向、三態(tài)總線。48從硬件的角度看，微型計算機由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡稱接口)及系統(tǒng)總線。第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)控制總線CB（controlbus）是用來使微處理器的工作與外部電路的工作同步。它們分別傳送控制信息、時序信息和狀態(tài)信息。其中有的為高電平有效，有的為低電平有效，有的為輸出信號，有的為輸入信號。通過這些聯(lián)絡(luò)線CPU可以向其他部件發(fā)出一系列的命令信號，其他部件也可以將工作狀態(tài)、請求信號送給CPU。49第1章微機系統(tǒng)概述PC/XT機是采用8088微處理器構(gòu)造的第一代通用微機。PC總線是微機最早的總線數(shù)據(jù)總線寬度8位地址總線寬度20位1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機的基本結(jié)構(gòu)50第1章微機系統(tǒng)概述1、系統(tǒng)支持芯片8087協(xié)處理器可編程定時/計數(shù)器8253/8254DMA控制8237可編程中斷控制器8259串行通信控制器8250可編程并行接口8255總線控制器8288時鐘信號發(fā)生與驅(qū)動器82841.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機的基本結(jié)構(gòu)51第1章微機系統(tǒng)概述2、ROMPC/XT的ROM容量為64KB早期的機器在F6000H~FDFFFH中固化了32KB的BASIC解釋程序FE000H~FFFFFH中固化了基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）。BIOS是一組管理程序，包括上電自檢、系統(tǒng)引導(dǎo)、日歷時鐘、基本I/O設(shè)備驅(qū)動程序等。1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機的基本結(jié)構(gòu)52第1章微機系統(tǒng)概述3、RAM（主存）PC/XT系統(tǒng)板上的存儲器芯片共4列，每列9片組成帶奇偶檢驗的64KB內(nèi)存。4列構(gòu)成256KB的主存空間。后來的一些主板上插接了640KB內(nèi)存。1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機的基本結(jié)構(gòu)53第1章微機系統(tǒng)概述4、I/O接口電路在系統(tǒng)板上還有IBMPC和IBMPC/XT的音頻盒式磁帶機、鍵盤和揚聲器的接口電路。1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機的基本結(jié)構(gòu)54第1章微機系統(tǒng)概述5、I/O擴展槽PC/XT有8個62芯的I/O擴展槽，可以插接各種接口擴展卡，如顯示卡、硬盤卡等。1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機的基本結(jié)構(gòu)55第1章微機系統(tǒng)概述80386/80486微機系統(tǒng)不同之處：80486集成了數(shù)學(xué)協(xié)處理器，而80386沒有相同之處：采用ISA總線具有高速緩沖存儲器（Cache）采用一組多功能芯片代替原來的單功能接口控制芯片1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——80386/80486微機的基本結(jié)構(gòu)56第1章微機系統(tǒng)概述80386/80486微機均采用單列式存儲器組件SIMM封裝的動態(tài)存儲器。80386支持單條內(nèi)存條256KB或1MB，總?cè)萘?6MB。80486支持單條256KB、1MB或4MB，總?cè)萘?2MB。1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——80386/80486微機的基本結(jié)構(gòu)57第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)發(fā)生了革命性的變化，最主要的表現(xiàn)是改變了主板總線結(jié)構(gòu)。為了提高微機系統(tǒng)的整體性能，規(guī)范系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各部件處理或傳輸信息的速度快慢，采用了三級總線結(jié)構(gòu)：CPU總線（HostBus）局部總線（PCI）系統(tǒng)總線（一般是ISA總線）三級總線之間由多功能橋路芯片相連，這些橋路芯片起到信號速度緩沖、電平轉(zhuǎn)換和控制協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用。按照芯片組的功能和連接方法可將現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)分為南北橋結(jié)構(gòu)和中心結(jié)構(gòu)兩種。58第1章微機系統(tǒng)概述南北橋結(jié)構(gòu)的微機北橋芯片——CPU總線-PCI橋芯片（HostBridge）南橋芯片——PCI-ISA橋芯片1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機基本結(jié)構(gòu)59第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機基本結(jié)構(gòu)北橋芯片82443BX集成CPU總線接口，支持單、雙處理器，雙處理器可以組成對稱多處理機（SMP）結(jié)構(gòu)集成主存控制器、PCI總線接口、PCI仲裁器、AGP接口，支持系統(tǒng)管理模式（SMM）和電源管理功能60第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機基本結(jié)構(gòu)南橋芯片82371EB集成PCI-ISA連接器、IDE控制器、兩個增強的DMA控制器、兩個8259中斷控制器、8253/8254時鐘發(fā)生器和實時時鐘等集成USB控制器、電源管理邏輯、支持可選的I/OAPIC等61第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機基本結(jié)構(gòu)南北橋結(jié)構(gòu)的微機這個結(jié)構(gòu)的最大特點是：將局部總線PCI直接作為高速的外圍總線連接到PCI插槽上。這一變化適應(yīng)了高速外圍設(shè)備與微處理器的連接要求。62第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)中心結(jié)構(gòu)的微機芯片組主要由3個芯片組成：存儲控制中心(MemoryControllerHub,MCH)I/O控制中心(I/OControllerHub,ICH)固件中心(FirmWareHub,FWH)63第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)存儲控制中心MCH的用途：提供高速的AGP接口動態(tài)顯示管理電源管理內(nèi)存管理與CPU總線相連，負責(zé)處理CPU與系統(tǒng)其他部件之間的數(shù)據(jù)交換在某些的類型的芯片組中，MCH內(nèi)置了圖形顯示子系統(tǒng)，既可以直接支持圖形顯示，又可以采用AGP顯示部件，這時稱其為圖形存儲控制中心(GMCH)64第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)I/O控制中心ICH內(nèi)置AC’97控制器提供音頻編碼調(diào)制解調(diào)器編碼接口IDE控制器提供高速磁盤接口2個或4個USB接口局域網(wǎng)絡(luò)接口和PCI插卡之間的連接通過LPCI/F和SuperI/O控制器相連接65第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)固件中心FWH包含主板BIOS和顯示BIOS一個可用于數(shù)字加密、安全認證等領(lǐng)域的硬件隨機數(shù)發(fā)生器66第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機的基本結(jié)構(gòu)中心結(jié)構(gòu)的特點：存儲控制中心MCH和I/O控制中心ICH之間不再用PCI總線相連，而是通過中心高速專用總線相連外圍設(shè)備不再使用ISA總線，而是采用高速的PCI總線67第1章微機系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機發(fā)展的特點微處理器性能不斷增強現(xiàn)代微機使用的微處理器大量引入RISC技術(shù)，如流水線、超標(biāo)量、SIMD、分支預(yù)測和亂序執(zhí)行等技術(shù)，使性能和速度得以快速增強和提高。微處理器支持芯片由規(guī)模小的單功能芯片組成的芯片組，發(fā)展為由大規(guī)模多功能芯片組成的芯片組早期PC采用多個單一功能接口芯片，芯片多、連線多，既影響速度，也使系統(tǒng)出錯概率變大。主板總線結(jié)構(gòu)不斷改變系統(tǒng)總線由早期的PC總線發(fā)展到16位的ISA總線，再到EISA總線、MCA微通道總線、VL總線等，直到現(xiàn)在除兼容以前的低速設(shè)備外，還加強了局部總線的應(yīng)用，將高速I/O設(shè)備利用局部總線PCI直接和CPU片內(nèi)總線掛接，提高了I/O設(shè)備和CPU的并行性。保持向上兼容性盡管微處理器、支持芯片、總線接口、指令系統(tǒng)都發(fā)生了變化，但是它們依然保持很好的向上兼容。68第1章微機系統(tǒng)概述

1.1微機的發(fā)展1.2微機系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機的基本結(jié)構(gòu)1.4微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)69第1章微機系統(tǒng)概述1.4微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)微機系統(tǒng)的性能由它的主板與CPU、外設(shè)配置、