目录
微型计算机系统(Mmicro Computer System)
1.概念:
-
微处理器(Micro processor)
是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算和控制功能的中央处理单元。
组成:主要是ALU(运算器)、CU(控制器)、寄存器
功能:控制部件和算术逻辑部件的功能
-
微型计算机(Micro computer)
简称MC,以微处理器CPU为核心,再配上一定容量的存储器(RAM、ROM)、输入/输出接口电路,这三部分通过外部总线连接起来,便组成了一台微型计算机。
组成:CPU + 主存 + io接口芯片 + 系统总线 + cache
功能:进行算术逻辑运算及全机的控制
-
微型计算机系统(Mmicro Computer System)
以微型计算机为核心再配备以相应的外围设备、辅助电路和电源(俗称硬件)及指挥微型计算机工作的系统软件,便构成了一个完整的系统。
2.微型计算机系统结构图
计算机硬件系统
由五个基本部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
(1)运算器(ALU)
运算器也称为算数逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)。它的功能是完成算术运算和逻
辑。算数运算是指加、减、乘、除及他们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中,任何复杂运算都转化为基本的算数与逻辑运算,然后再运算器中完成。
(2)控制器(CU)
控制器CU(Coantroll Unit)是计算器的指挥系统, 控制器一般由指令寄存器、指令译码
器、时序电路和控制电路组成,它的基本功能是从内存取指令。指令是指示计算机如何工作的 一步操作,由操作码(操作方法)及操作数(操作对象)两部分组成。控制器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令、分析指令,并根据指令产生的控制信号用于其他各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始,保证了计算机能子哦对那个连续的工作。
通常将运算器和控制器统称为中央处理器,即CPU(Central Processing Unit),它是整个
计算机的核心部件,是计算机的大脑,控制了计算机的运算、处理、输入和输出等工作。
(3)存储器(Memory)
存储器是计算机的记忆装置,它的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据,
数据是计算机操作的对象。程序和数据在计算机中以二进制的形式存在于存储器中。存储容量的大小以字节为单位来度量,经常使用KB(千字节)、MB(兆字节)、GB(千兆字节)和TB表是,他们之间的关系是 1KB = 1024B = 2的十次方B,1MB = 1024KB = 2的二十次方B,1GB = 1024MB = 2的三十次方,1TB = 1024G = 2的四十次方。
位(bit):是计算机存储数据的最小单位,机器字中一个单独的符号“0”或“1”被称为
一个二进制位,它可存放一位二进制位。
字节(Byte简称B):字节是计算机存储容量的容量单位,也是数据处理的基本单位,8个进
进制位构成一个字节。一个字节的存储空间称为一个存储单元。
字(Word):计算机处理数据时,一次存取、加工和传递的数据长度称为字,一个字通常若
干个字节组成。
字长(Word Long):中央处理器可以同时处理的数据的长度为字长。字长决定CPU的寄存器
和总线的数据宽度,现代计算机的字长有8位、16位、32位、64位。
字和字长的区别???
字:一串数码作为一个整体来处理或运算的,称为一个计算机字,简称字。
字长:指的是CPU一次能并行处理的二进制位数,字长总是8的整数倍。
(4)输入设备
输入设备是从计算机外部向计算机内部传送信息的装置。其功能是将数据、程序即其他信息,从入们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、条形码阅读器等。
(5)输出设备
输出设备是将计算机的处理结果传送到计算机外部供计算机用户使用的装置,其功能是将计
算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式,常用的输出设备有:显示器、打印机、绘图仪等。
通常我们将输入设备和输出设备统称为I/O设备(Input/Output)。它们都属于计算机的外部设备。
3.采用“存储程序”的方式,将程序和数据放入同一个存储器中(内存储器),计算记能够自动高速地从存储器中去除指令加以执行,可以说计算机硬件中的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能,分别完成各自不同的工作。
五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作:
首先,把表示计算机步骤的程序和计算中需要原始数据,在控制器输入命令的控制下, 通过输入设备送入计算机的存储器存储,其次当计算开始时,在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器,控制器对指令进行译码,并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运算命令,经过运算器计算并把结果存放在存储器内,在控制器的取数和输出命令作用下,通过输出设备输出计算结果。
3.计算机主板结构
(1)概述:
主板是固定再微型计算机主机箱箱体上的一块电路板,主板上装有大量的有源电子元件,其中主要组件有CMOS、基本输入输出系统(BIOS)、高速缓冲存储器(Cache)、内存插槽、CPU插槽、键盘接口、软盘驱动器接口、硬盘驱动器接口、总线扩展插槽(提供ISA、PCL等扩展槽)、串行接口(COM1、COM2)、并行接口(打印机接口LPT1)、USB接口等。因此,主板是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁。
(2)结构图:
4.总线:
总线(bus)是计算机系统各部件之间相互连接、传送信息的公共通道,由一组物理导线组成,在总线中,一次传输信息的位数称为总线的宽度,按照传送信息的信息类型可以我分为数据总线、地址总线和控制总线。
1.总线的分类:
总线一般分为片内总线、系统总线和外部总线三大类。
(1)片内总线:
芯片内部各个部件之间的数据传输是通过总线通路实现的,例如CPU的控制器、运算器和各个寄存器之间的信息传输。(CPU内)
(2)系统总线:
为了使微型计算机系统灵活、简单和便于开发,微型计算机系统采用多个模块结构,通常一个模块就是一个功能板,各功能板的插座之间采用总线连接,实现他们的信息交换和数据传输。
例如:CPU和主存、CPU和主存、CPU和接口之间的信息传输使用系统总线,常用的有三种,数据总线、地址总线和控制总线。
- 数据总线(Data Bus ,DB)为双向总线,用于实现在CPU、存储器、IO接口之间的数据传送
数据总线的宽度等于计算机的字长。
- 地址总线(Address Bus,AB)为单向总线,用于传送CPU所要访问的存储单元或I/O端口的
地址信息,地址信息的位数决定了系统所能直接访问的存储器空间的容量。
- 控制总线(Controller Bus,CB)为单向总线,用于控制总线上的操作和数据传送的方向;
实现微处理器和外部逻辑部件之间的同步操作。
在微型计算机中常用的系统总线还有IBM PC总线、ISA总线、ELSA总线及PCI总线等,PCI总线是一种高速系统总线,它的总线宽度为32位或64位,数据传输速率很高,且可以通过PCI桥(PCI控制器)支持ISA总线、ELSA总线和MCA总线的运行,PCI总线是独立于处理器的,它不仅适用于Intel系列处理器,也适用于当今留心的其他处理器系列,PCI未于处理器的总线直接相连,而是通过PCI桥与处理器的总线相连。PCI总线的在80*86系统微机中的连接如图。
(3)外部总线
为了实现微机系统与系统、微机系统与其他仪器仪表或设备之间的连接而采用的总线称为外部总线、如SCSI、IDE、USB等。
2.按数据传输方式分类:
串行总线:USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)
并行总线:主板上系统总线和PCI(Peripheral Component Inerconnect)外设部件互连标准。
总线的性能指标:
1.总线宽度:指总线能够同时传送的数据位数,即所谓的8位,16位,32位或64位等数据信号个数。
2.总线频率:指总线信号的时钟频率(工作频率),常以兆赫兹(MHz)为单位,时钟频率越高,工作速度越快。
3.总线带宽:指单位时间传输的数据量,也称为总线传输速率或吞吐率(BusThroughput),常以每秒兆字节(MB/s),每秒兆位(Mb/s),每秒位(b/s或bps)为单位。
微机的软件系统:
软件系统可分为系统软件和应用软件,软件系统是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件,它主要包括:操作系统,各种语言处理程序、数据库管理系统以及各种工具软件等,其中操作系统是系统软件的核心,用户只有通过操作系统才能完成对计算机的各种操作,应用软件是为了某种应用目的而编制的计算机程序,如文字处理软件、CAD软件等。
操作系统:MS-DOS
编辑程序:EDIT.COM
汇编程序:MASM.EXE
链接程序:LINK.EXE
调试程序:DEBUG.EXE
冯诺依曼计算机设计思想
现代计算机是一个自动化的信息处理装置,他之所以能实现自动化信息处理,是由于采用冯诺依曼“存储程序”的工作原理。
(1):计算机硬件由五个基本部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
(2):计算机内部采用二进制来表示程序和数据。
(3):核心思想:存储程序 + 程序控制