微机原理与接口技术知识点总结：第一章 微型计算机概述

第一章 微型计算机概述

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、基本术语

1. 计算机的概念：安装有CPU能自动执行程序/指令的电子设备。
2. 什么是cpu：能分析和执行指令的芯片就是CPU。CPU即中央处理单元（Central Processor Unit）。
3. 计算机或电脑：输入——存储/处理——输出。有完整的硬件软件系统。
4. MPU（微处理器）：传统CPU简化版，集成度高，价格低廉，性价比高。 CPU很大程度决定计算机性能！
5. 微型计算机 = MPU+存储器+I/O接口+外设+软件系统
6. PC机：(早期)仅适于处理个人事务，结构相对简单，价格便宜，适于办公或家庭。
7. 计算机的构成形式：多板机，单板机，单片机。
8. 单板机：把计算机核心部分集成在一块电路板上。
9. 单片机：把计算机核心集成在一个芯片内。
10. 单片机需要必要的外围电路才能正常工作。

二、微机发展历史

1.世界上第一台计算机—ENIAC

1946年由美国宾夕法尼亚大学研制（Electronic
Numerical Integrator And Calculator），运算速
度5000次/秒，18800个电子管，功耗150kw，重30吨，
占地170m2 ，造价100万美元。

2.IA-32演化历史

• 4004：第一款用于计算器的微处理器。
• 8088: 1981年首次用于IBM PC机，开创PC机概念。

I.A.结构向后兼容

1. 冯.诺依曼结构：存储程序式（内存=程序+数据）
2. I.A.规范：部件之间的交互规范
   

3.IA架构（x86架构）

1. CPU架构规范：指令,寻址,内存接口,外部接口,扩展
2. IA-32结构的最重要成就：向后兼容性
3. IA-32结构起源：Intel 8088/8086。
4. IA-32结构同时包括16位处理器和32位处理器。
5. 其他CPU架构：
   51单片机，ARM，MIPS，Sparc，PowerPC
6. 个人计算机的标准平台，最成功的CPU架构

三、微机部件和结构

1.微机硬件部件

• 主要包括：主机、显示器、键盘、鼠标

（1）主机

• 多板卡的容器
• 主板、CPU、内存、硬盘、软驱、显卡、声卡、
  网卡、光驱、电源等

（2）主板

• 核心部件的集成平台
• CPU、内存、芯片组、BIOS芯片、外设接插口

2.CPU组成及其性能参量

1. 组成：ALU(算术逻辑运算单元)，控制器，寄存器(Register)组
2. 性能参量：

• 外频：CPU外部输入的时钟频率(MHz)
• 主频：CPU内部工作频率(MHz) = 外频 * 倍频
• CPU位数：CPU字长，通用寄存器位数。
  32位：例如386，PIII、PIV，i3，…等；
  64位CPU：Itanium（安腾）

3.微机部件和结构

1. 存储器

• 存放程序和数据
• 分类

（1）主存（RAM/ROM）

- 运行速度非常快，能与CPU直接交换信息
- CPU将执行的指令从内存取得
- CPU通过地址/数据/控制总线访问内存

（2）外存

• 间接读写（软盘/硬盘/光盘/U盘等）

2.主板接口

• 扩展槽接口：
  • ISA (Industry Standard Architecture )
    ▲黑色，16位数据总线，速度低，趋于淘汰。
  • PCI( Peripheral Component Interconnection)
    ▲白色， 32/64位数据总线。
  • AGP(Accelerated Graphics Ports)
    ▲褐色，专用图像、图形接口。
  • 串行接口| 并行接口| USB接口| IEEE1394
  • PS/2、IDE(Intelligence Disk Equipment)

3.BIOS

• 主板上ROM芯片，保存基本输入/输出程序、系统设置程序、
  开机上电自检程序和系统启动自举程序。

四、计算机总线结构和CPU工作原理

1.计算机的三总线模型

• CPU通过地址总线，数据总线，控制总线连接内存和外设

1. 地址总线：

• 通常为32位，即A31～A0，因此，可寻址的内存单元为
  2³²=4GB。I/O接口也是通过地址总线来寻址的，它可寻址
  64KB的外设端口。

2. 数据总线

• 通常为32位，即D31～D0。数据在CPU与存储器和I/O接口之
  间双向传输。

3. 控制总线

• 传送各种控制信号：有CPU到存储器和外设接口的控制信号：存储器请求（MREQ）、I/O请求（IORQ）、读信号（RD）、写信号（WR）等；由外设到CPU的信号：READY、INT等。

2.计算机存储器模型

• 冯诺依曼原理：存储程序式
  
  1.读/写数据过程（例：读出内存4号单元的数据84H）
  
  2.写操作（例：把数据26H写到内存10H号单元）
  

3.CPU执行指令/程序过程(冯诺依曼原理)

• 前提：
  程序/指令已存放在内存中
• 执行过程
  取指令和执行指令不断循环
  • 第1步：取指令：从内存读出指
    令送指令寄存器。
  • 第2步：执行指令：指令被译码
    并驱动相关部件运作。
  • 第3步：循环直到停机(HLT)。