第 1 章     微型计算机概述

1.1 微型计算机的特点和发展

1. 电子计算机的分类：按体积、性能和价格可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机五类。

2. 微型机的特点

(1) 体积小、重量轻。

(2) 价格低廉。

(3) 可靠性高，结构灵活。

(4) 应用面广。

3. 微型机的发展

(1) 1971年~1972年的Intel 4004、4040、8008微处理器。4位或8位，集成度2千管/片。时钟频率1MHz。

(2) 1973年~1977年的Intel 8080/8085，Zilog的Z80、Motorola的6800/6802、Rockwell的6502微处理器。8位，集成度5千~1万管/片。时钟频率2~4MHz。

(3) 1977年~1979年的Intel 8086/8088，Zilog的Z8000、Motorola的68000微处理器。16位高性能，时钟频率4~8MHz左右。集成度2万~6万管/片。

(4) 1980年~1983年的Intel 80286、M68010微处理器。16位高性能，时钟频率10MHz左右。集成度10万管/片。

(5) 1983年~1993年的Intel 80386、80486、Motorola的68020微处理器等。32位，时钟频率16~80MHz左右。集成度15万~1百万管/片。

(6) 1993年~1995年的Intel Pentium（586级）处理器，32位或64位数据线（内部为32位），36位或64位地址线。集成度310万管/片。

(7) 1995年~2004年的Pentium Pro（686级）处理器、Pentium MMX、PII、PIII、PⅣ等处理器。32位或64位数据线（内部为32位），36位或64位地址线。时钟频率66~3.08GHz左右。集成度几百万~几千万管/片。

(8) 2004年的Itanium（安腾）处理器，全64位架构，集成度2.2亿管/片。

(9) 多媒体计算机、微型机网络等。

1.2 微型机的分类

微型机按组成可分为：位片式、单片式、多片式。

微型机按处理器的字长（最通常的分类法）来分类。微处理器有：

1. 4位微处理器：Intel 4004、4040。

2. 8位微处理器：Intel 8080/8085，Zilog的Z80、Motorola的6800/6802、Rockwell的6502等微处理器。

3. 16位微处理器：Intel 8086/8088，Zilog的Z8000、Motorola的68000/68010、Intel 80286等。其中IBM PC/XT是Intel 8088为CPU的16位微型机。

4. 32位微处理器：Intel 80386、80486、Motorola的68020微处理器等。Intel Pentium（586级）处理器、Pentium Pro（686级）处理器、PII、PIII等。

5. 位片式微处理器：Intel 3000系列（2位）、AM2900系列（4位）、MC10800系列（4位）、F100220系列（8位）等。

1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机系统

1.3.1 微处理器

微处理器是微型计算机的核心，又叫中央处理器CPU，是控制器和运算器的合称。

1. CPU一般具有下列功能

(1) 可以进行算术和逻辑运算；

(2) 可保存少量数据；

(3) 能对指令进行译码并执行规定的动作；

(4) 能和存储器、外设交换数据；

(5) 提供整个系统所需要的定时和控制；

(6) 可以响应其他部件发来的中断请求。

2. CPU在内部结构上都包含下面这些部分

(1) CPU内部的算术逻辑部件：专门用来处理各种数据信息。它可以进行加、减、乘、除算术运算和与、或、非、异或等逻辑运算。

(2) 累加器和通用寄存器组：用来保存参加运算的数据以及运算的中间结果，也用来存放地址。

(3) 程序计数器：指向下一条要执行的指令。

指令寄存器：存放从存储器中取出的指令码。

指令译码器：对指令码进行译码和分析，从而确定指令的操作，并确定操作数的地址，再得到操作数，以完成指定的操作。

(4) 时序和控制部件：指令译码器对指令进行译码时，产生相应的控制信号送到时序和控制逻辑电路，从而，组合成外部电路所需要的时序和控制信号。

(5) 32位的CPU芯片中还集成了浮点运算器、存储管理器和高速缓存等部件。

3. CPU的控制信号

(1) 一类是通过指令的译码，由CPU内部产生的。由CPU送到内存、I/O接口电路和其他部件。

(2) 另一类是微型机系统的其他部件送到CPU的，通常用来向CPU发出请求。

1.3.2 微型计算机

1. 微型计算机：由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。

(1) CPU：微型计算机的心脏，它的性能决定了整个微型机的各项关键指标。

(2) 存储器：包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

(3) 输入/输出接口电路：用来使外部设备和微型机相连。

(4) 总线：为CPU和其他部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。

2. 三种不同功能的总线

(1) 数据总线：用来传输数据（包括指令、状态量等）。双向三态。

(2) 地址总线：专门用来传送地址信息。单向输出。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。

(3) 控制总线：用来传输控制信号。

1.3.3 微型计算机系统

由作为主体的微型计算机、配上系统软件和外设组成。

1. 系统软件：包括操作系统和一系列系统实用程序。

2. 外设：用来使计算机实现数据的输入/输出的外部设备。

1.4 微型计算机的应用

1. 微型机的优点：体积小、价格低、耗电少、可靠性高等优点。

2. 微型计算机的应用：

(1) 科学计算

(2) 信息处理

(3) 过程控制；

(4) 仪器、仪表控制

(5) 家用电器和民用产品控制

3. 微型计算机的当前发展方向：

(1) 一个是高性能、多功能的方向，从这方面不断取得的成就使微型机逐步代替价格昂贵、功能卓越的中、小型机；

(2) 另一个是价格低廉、功能专一的方向，这方面的发展使微型机在生产领域、服务部门和日常生活中得到越来越广泛的应用。

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