微型计算机系统

微型计算机系统

微型计算机系统原理及应用

简称“微机系统”。由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。

目录

简介 微机系统的发展与应用

第一代 (1 946—1 957 年)——

第二代 (1 958—1 964 年)——

第三代 (1 965—1 969 年)——

第四代 (1 970—至今)——

微机的主要特点 微机的应用 微型计算机系统原理及应用

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微型计算机系统的组成简介 微机系统的发展与应用

微型计算机系统的组成

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　　简称“微机系统”。由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。

　　是20 世纪最重要的科技成果之一。它是一种能自动、 高速、 精确地处理信息的现代化电子设备， 计算机具有算术运算和逻辑判断能力， 并能通过预先编好的程序来自动完成数据的加工处理， 因此， 也可以说计算机也是一种帮助人类从事脑力劳动 ( 包括记忆、 计算、 分析、 判断、 设计、 咨询、 诊断、 决策、 学习和创造等思维 活动 活动 ) ) 的工具。 现在， 计算机的应用已深入到社会的各个角落， 极大地改变着人们的工作 的工具。 现在， 计算机的应用已深入到社会的各个角落， 极大地改变着人们的工作 、 学习和生活方式， 成为信息时代的主要标志。

　　计算机从诞生到现在不过半个多世纪， 但是它的发展速度是惊人的， 它把人 类的计算速度提高了数千亿倍。计算机的发展先后经历了电子管、 晶体管、 大规模集成电路和超大规模集成电路为主要器件的四个发展时代。 预计在不 久的将来， 将诞生以超导器件、 电子仿真、 集成光路等技术支撑的第五代计 算机。 计算机总的发展趋势是朝着巨型化、 微型化、 网络化、 智能化。 1 946 年 2 月， 在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台计算机 ENI AC (El ectroni c Numeri cal I ntegrator and Computer) 。 这台计算机由电子管组成 ， 每秒可进行5000 次加法运算， 而且采用了著名的数学家冯 · 诺依曼 (Von. Neumann ， 美籍匈牙利人) 的“存储程序” 的设计思想， 即采用二进 制计算、 存储程序并在程序控制下自动执行的思想。 以后， 这种模式的计算 机被称为“冯 · 诺依曼机” 。 计算机发展至今， 一直沿用“存储程序” 的思 想。 这是计算机科学发展史上的一个重要里程碑， 它奠定了计算机发展的科 学基础。

　　电子管时代： 采用电子管为逻辑部件 ， 体积大、 耗电量大、 寿命短、 可靠性差、 成本高； 以电子射线管作为存储 部件， 容量很小， 后来外存储器使用了磁心和磁鼓存储信息， 扩充了容量； 输入/ 输出装置落后， 主要使用穿孔卡片， 速度慢； 没有系统软件， 只能用 机器语言， 后期采用汇编语言。

　　晶体管时代： 采用晶体管制作基本逻辑部件 ， 体积减小、 质量减轻、 能耗降低、 成本下降， 计算机的可靠性和运算速度均得到提 高； 普遍采用磁芯作为存储器， 采用磁盘/ 磁鼓作为外存储器； 开始有了系统软件( 监 控程序 ) ， 提出了操作系统的概念， 出现了高级语言。

　　集成电路时代： 采用中、 小规模集成电路制作 各种逻辑部件， 从而使计算机体积更小、 质量更轻、 耗电更省、 寿命更长、 成本更低 ， 运算速度有了更大的提高。 采用半导体存储器作为主存， 取代了原来的磁心存储器 ， 使存储器容量和存取速度有了大幅度的提高， 增加了系统的处理能力； 系统软件有 了很大发展， 出现了分时操作系统， 多用户可以共享计算机软硬件资源； 在程序设计 方面采用了结构化程序设计， 为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。

　　大规模、 超大规模集成电路时代： 基本逻辑部件 采用大规模、 超大规模集成电路， 使计算机体积、 质量、 成本均大幅度降低。 将运算 器和控制器集成到一个芯片中， 形成了微处理器， 出现了微机； 作为主存的半导体存 储器， 其集成度越来越高， 容量越来越大； 外存储器除广泛使用软、 硬磁盘外， 还引 进了光盘； 各种使用方便的输入/ 出设备相继出现； 软件产业高度发达， 各种实用软件 层出不穷， 极大地方便了用户； 计算机技术与通信技术相结合， 计算机网络把世界紧 密地联系在一起； 多媒体技术崛起， 计算机集图 像、 图形、 声音、 文字处理于一体， 在信息处理领域掀起了一场革命， 与之对应的 信息高速公路正在紧锣密鼓地筹划实施当中。

　　1 ) 体积小、 质量轻、 功耗低由于微机中广泛采用了大规模和超大规模集成 电路， 从而使微机的体积大大缩小。 例如 Penti um I I 将 750 万个晶体管电路仅集 成在 1 30. 9mm²芯片面积上， 它工作在 266MHz 主时钟频率下的功耗仅为 38. 2W。 随着超大规模集成电路技术的不断发展， 今后推出的微处理器集成度会 更高，

　　2) 可靠性高、 使用环境要求低由于微机采用大规模和超大规模集成电路， 系统内使用的器件数量减少， 器件、 部件之间的连线以及接插件数目也相应地减 少， 而且MOS 电路本身工作所需的功耗也很低， 所以微机的可靠性大大提高。 进而降低了对使用环境的要求。 普通家庭、 办公室环境就可满足要求， 促进了微 机

　　3) 结构简单、 系统设计灵活、 适应性强、 使用方便微机多采用模块化的 硬件结构， 构成系统的各功能部件和各种适配器通过标准的总线插槽相连， 增加 了系统扩充的灵活性和方便性。 现代微处理器芯片及其相应的支持逻辑、 I /O 接 口等都有标准化、 系列化的产品， 用户根据不同的应用要求选择不同的功能部件 就 应有尽有， 而且功能性强使用方便， 加速了微机的应用和普及。

　　4) 应用软件的配置丰富软件是计算机的灵魂， 从系统软件到应用软件 可方便地构成不同规模的微机系统， 从而使微机具有很强的适应性。 的普及。 体积更小， 功能更强。

　　5) 性能价格比高性能价格比是指机器性能与售价之比， 是衡量产品性能优劣的一个 综合指标。 许多高性能的微机的性能已经达到或超过了中小计算机甚至大型计算机、 工作 站的水平， 但其价格要比它们低很多。 微机优良的性能价格比是其能广泛应用基础， 同时 又进一步促进了微机技术的发展。

　　由于微机具有体积小、 价格低、 耗电少等优点， 所以它的应用范围十分广阔。 归纳起来， 目前有如下几个应用领域。

　　1. 科学计算

　　许多现代微型计算机系统具有较强的运算能力，这是在过去只有大、中、小型机才具有的。特别是多个微处理器构成的系统，其功能往往可与大型机相匹敌，而成本却低到足以使大型机趋于淘汰。比如，美国Seguent公司用30个Intel 80386集合起来，构成Symmetry计算机，速度为120 MIPS，达到IBM 3090系列最高档大型机的性能，价格却不到后者的十分之一。用更多的微处理器构成的并行处理机甚至可以超过大型机的速度和性能。比如，Intel 公司用128个微处理器构成的IPSC机，速度达512 MIPS，这比任何一种商用大型机的速度都高。Intel 公司用一台32个微处理器构成的IPSC机运行一个广泛使用的科学计算程序，结果比Cray公司的大型机X-MP/2快40%。

　　2. 信息处理和事务管理

　　短时间内完成对大量信息的处理是信息时代的必然要求。微型计算机配上数据库管理软件以后，可以很灵活地对各种信息按不同的要求进行分类、检索、转换、存储和打印，加上一些专用部件（如传感器）后，还可以处理光、热、力、声等物理信号。

　　3. 过程控制

　　过程控制是微机系统应用最多，也是最有效的方面之一。现在，在制造工业和日用品生产厂家中都可以看到微机控制的自动化生产线，微机在这些部门的应用为生产能力和产品质量的迅速提高开辟了广阔前景。

　　4. 仪器仪表控制

　　在仪器仪表，特别是电子设备中，已逐步用微处理器取代了传统的机械部件或分离的电子部件，这大大提高了产品的性能/价格比。此外，微处理器的应用还导致了一些新仪器——智能仪器的诞生。如智能示波器、逻辑分析仪等，它使得人们能同时观察众多的信号波形及它们之间的时序关系。在医学领域，出现了以微处理器为核心控制部件的CT扫描仪、超声扫描仪等智能化的医疗设备，这就大大提高了对疾病的确诊速度和确诊率。

　　5. 计算机辅助教学、辅助设计等

　　随着微机系统软、硬件的不断丰富，逐步改善着人们的生活和生产方式。比如，用微机辅助设计（CAD）机械、电子等产品，可以降低成本、缩短研制周期；用微机辅助测试（CAT）数字设备、集成电路性能指标或检查设备故障等，可以节约测试时间、提高测试准确率及避免重大事故的发生；用微机辅助教学（CAI），可提高学习者的学习兴趣和学习效率。目前各高校都在建设越来越多的多功能教室，改变着传统的教育方法；此外，在日常生活中也在不断涌现辅助服装设计（客体服装设计）、电脑选发型等用微机提供的各种全新的服务项目。

　　6．计算机网络与通信

　　计算机网络是指把若干台地理位置不同，且具有独立功能的计算机通过通信设备和线路互连起来，以实现信息传输和资源共享的一种计算机系统。

　　计算机技术和通信技术的迅速发展与紧密结合使计算机不仅用于科学计算、工业控制等，也更多的用于信息的收集、加工、处理和传输。计算机网络使人们能将计算机“群集”起来，快速而有效的发挥系统的整体效益。Internet功能的不断增加和用户的不断扩充，使地球变为一个村庄。微机作为信息高速公路（一种高速信息网络体系）的终端其功能是电话、电视、多媒体电脑汇集而成的“家庭信息中心”，它是一个新的高技术浪潮，在它的冲击下，我们的生活方式和工作方式都将改变。

　　微型计算机系统原理及应用

　　杨素行

　　出版社： 清华大学出版社　出版时间： 2009　ISBN: 9787302193524　开本： 16　定价: 37.00 元

　　《微型计算机系统原理及应用（第3版）》主要面向高等院校工科非计算机专业的学生。本次修订注意强化计算机近年来的最新发展和应用的内容，同时删减比较陈旧的内容和非教学重点的内容，进一步加强实用性和教学适用性。全书正文包括6章，内容分别是微型计算机基础、微型计算机指令系统、汇编语言程序设计、半导体存储器、数字量输入输出以及模拟量输入输出。《微型计算机系统原理及应用（第3版）》结合大量实例来讲述微型计算机的系统原理和应用，内容简明扼要，深入浅出，循序渐进，便于学生自学，可以作为高等院校的教材，也可作为工程技术人员自学计算机知识的参考书。 编辑本段|回到顶部编辑推荐 《微型计算机系统原理及应用（第3版）》是《微型计算机系统原理及应用（第2版）》一书的修订版，适合作为非计算机专业研究生的教材。使学生从理论和实践上掌握微型机的基本组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立微型机系统的整体概念，具有应用微型机系统软件开发的初步能力。全书各章均给出练习题，同时，在书后附上了部分习题参考答案。

　　第1章微型计算机基础　1.1概述　1.2计算机中的数制和编码　1.3微型计算机系统的组成、分类和配置　1.4微处理器　习题1　第2章微型计算机指令系统　2.1寻址方式　2.28086指令系统　2.380486扩充及增加的指令　习题2　第3章汇编语言程序设计　3.1汇编语言源程序的格式　3.2汇编语言语句的组成　3.3伪操作命令　3.4DOS和BIOS调用　3.5汇编语言程序设计举例　习题3　第4章半导体存储器　4.1概述　4.2随机读写存储器　4.3只读存储器　4.4CPU与存储器的连接　4.5微型计算机的扩展存储器及其管理　习题4　第5章数字量输入输出　5.1概述　5.2系统总线及接口　5.3中断控制系统　5.4计数定时接口　5.5并行输入输出接口　5.6串行输入输出接口　5.7直接存储器存取DMA　5.8高档微机中的I/O接口电路　习题5　第6章模拟量输入输出　6.1模拟量的输入与输出通道　6.2D/A转换器　6.3A/D转换器　……　附录　参考文献

　　微型计算机系统的基本组成

　　计算机硬件五大功能部分

　　计算机总线结构

　　内存储器

　　外存储器

　　基本输入设备

　　基本输出设备

　　微型计算机的基本软件组成

　　计算机的主要性能指标