微型计算机原理
与汇编语言程序设计
杨 立 邓振杰 荆淑霞 制作
欢迎使用
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
1,课程性质及教学目的
, 微型计算机原理与汇编语言程序设
计, 是工科计算机及其相关专业的一门重
要的专业技术基础课程。
本课程帮助学生掌握微型计算机的硬
件组成及使用；学会运用汇编语言进行程
序设计；树立起计算机体系结构的基本概
念；为后继的软、硬件课程做好铺垫。
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
2,课程教学安排
?教学参考学时,80～ 90学时
?其中实 验学时,16～ 20学时
?考试形式：笔试 +上机实践操作
3,教材内容体系结构
?基本知识与基本概念
? 计算机的基本结构与工作原理
? 微处理器与微型计算机的概念
? 微型计算机系统组成及其应用
? 计算机中的数据表示、数制与编码的应用
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
?80X86微处理器
? 微处理器内部结构
? 存储器和 I/O组织
? 总线周期与操作时序
?指令系统与汇编语言
? 指令的概念与寻址方式
? 8086指令系统介绍
? 汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍
? 汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
?汇编语言程序设计及其应用
? 程序设计的方法和步骤
? 顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计
? 中断调用程序设计
? 宏汇编与重复汇编
? 汇编语言与高级语言的连接
?Pentium系列微型计算机简介
? Pentium系列微型计算机系统板简介
? 显示卡、声卡、视频卡原理介绍
? 软盘、硬盘和 CD-ROM驱动器
本章主要教学内容
l 计算机的发展、分类、基本结构及工作原理
l 微处理器的产生和发展、微处理器系统
l 微型计算机的分类、性能指标
l 微型计算机系统的组成及微型计算机的应用
第 1章 微型计算机概述
第 1章 微型计算机概述
本章教学目的及要求
l 熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、
组成分类、应用领域等相关知识
l 掌握计算机的基本结构及工作原理
l 熟悉 微处理器的产生和发展，掌握微型计算机
的分类、性能指标
l 掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构
l 熟悉微型计算机的特点及应用
1.1 计算机的发展与应用
第 1章 微型计算机概述
1.2 计算机的基本结构和工作原理
1.3 微型 计算机的基本概念
1.5 微型 计算机的特点及应用
1.4 微型 计算机系统的组成
1.1 计算机的发展与应用
1.1.1 计算机的发展历史
1,第一台电子计算机
1946年 2月, 美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电
子 数 字 计 算 机,, 埃 尼 阿 克, （ ENIAC, 即 Electronic
Numerical Integrator and Calculator,电子数字积分计算机 ） 。
重量 30吨, 占地 170平方米, 每小时耗电 150千瓦, 价值约
40万美元 。 采用 18000只电子管, 70000个电阻, 10000支电容,
研制时间近三年, 运算速度为每秒 5000次加减法运算 。
ENIAC的 不足：运算速度慢, 存储容量小, 全部指令没
有存放在存储器中, 机器操作复杂, 稳定性差 。
2,冯 ·诺依曼结构计算机
1946年 6月, 美籍匈牙利科学家冯 ·诺依曼 （ Johe Von
Neumman） 提出了, 存储程序, 的计算机设计方案 。
其特点是,
? 采用二进制数形式表示数据和计算机指令 。
? 指令和数据存储在计算机内部存储器中, 能自动依次执行
指令 。
? 由控制器, 运算器, 存储器, 输入设备, 输出设备 5大部分
组成计算机硬件 。
工作原理的核心是, 存储程序, 和, 程序控制, 。
按照这一原理设计的计算机称为冯 ·诺依曼型计算机。
冯 ·诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基
础，被誉为计算机发展史上的里程碑。
3,按逻辑部件化分的计算机发展阶段
按电子部件的演变经历了四代,
（ 1） 第一代 （ 1946年 ~1958年 ）, 电子管计算机
特点：体积大, 耗电多, 运算速度慢, 存储容量小 。
（ 2） 第二代 （ 1959年 ~1964年 ）, 晶体管计算机
特点：体积减小, 重量轻, 省电, 寿命长, 可靠性提高, 运
算速度可达每秒百万次 。
（ 3） 第三代 （ 1965年 ~1970年 ）,中小规模集成电路计算机
特点：存储容量 1~4兆字节。运算速度每秒几百万至千万次
，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现
了向大型化和小型化发展的趋势。
（ 4） 第四代 （ 1971年 -）, 大规模和超大规模集成电路计算机
大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化, 半导体存储器
的集成度越来越高 。 Intel公司推出了微处理器, 诞生了微型计
算机, 使计算机的存储容量, 运算速度, 可靠性, 性能价格比等
方面都比上一代计算机有较大突破 。
4,按计算机应用划分的计算机发展阶段
（ 1） 超, 大, 中, 小型计算机阶段 （ 1946年 ~1980年 ）
采用计算机来代替人的脑力劳动, 提高了工作效率, 能够解
决较复杂的数学计算和数据处理 。
（ 2） 微型计算机阶段 （ 1981年 ~1990年 ）
微型计算机大量普及, 几乎应用于所有领域, 对世界科技和
经济的发展起到了重要的推动作用 。
（ 3） 计算机网络阶段 （ 1991年至今 ）
计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助, 从而促
进了信息化社会的到来, 实现了遍及全球的信息资源共享 。
1.1.2 计算机的发展趋势
1,未来计算机的发展趋势
? 朝着微型计算机和巨型计算机两级方向发展 。
? 当前开发和研究的热点是多媒体计算机 。
? 未来计算机发展的总趋势是智能化计算机 。
? 今后计算机应用的主流是计算机与通信相结合的网络
技术 。
? 非冯 ·诺依曼型体系结构的计算机是提高现代计算机性
能的另一个研究焦点 。
2,新型计算机
? 神经网络计算机：建立在人工神经网络研究的基础上,
从内部基本结构来模拟人脑的神经系统 。 用简单的数据
处理单元模拟人脑的神经元, 并利用神经元节点的分布
式存储和相互关联来模拟人脑的活动 。
? 生物计算机：使用由生物工程技术产生的蛋白分子为材
料的, 生物芯片,, 不仅具有巨大的存储能力, 而且能
以波的形式传播信息 。 由于它具备生物体的某些机能,
所以更易于模拟人脑的机制 。
? 光子计算机：用光子代替电子, 用光互连代替导线互连,
用光硬件代替电子硬件, 用光运算代替电子运算 。
3,计算机与信息化
? 信息化就是全面发展和利用现代信息技术, 借以提高人类
社会的生产, 工作, 学习, 生活等诸方面的效率和创造能
力, 使社会的物质财富和精神文明得到最大提高 。
? 信息化特点
? 信息成为重要的战略资源
? 信息产业成为最大的产业
? 信息网络成为社会的基础信息
? 信息化三大技术支柱
? 计算机技术
? 通信技术
? 网络技术
1.1.3 计算机的特点、分类及应用
1,计算机的特点
? 运算速度快,PC机每秒种可以处理几百万条指
令, 巨型机的运算速度可以达到几亿次以上 。
? 计算精度高：普通微型计算机的计算精度已达
到 32~64位二进制数 。
? 具有, 记忆, 和逻辑判断功能：, 记忆, 功能
指的是计算机能够存储大量信息, 供用户随时
检索和查询 。 逻辑判断功能指的是计算机不仅
能够进行算术运算, 还能进行逻辑运算和实践
推理 。 记忆功能, 算术运算和逻辑运算相结合,
使得计算机能够模仿人类的某些智能活动, 成
为人类脑力延伸的主要工具, 所以计算机又称
为, 电脑, 。
? 能自动运行并且具备人机交互功能：自动运
行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行
指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执
行，不再需要人工干预。人机交互则是在人想
要干预时，采用人机对话形式，有针对性地解
决问题。
2,计算机的分类
? 个人计算机：面向个人或家庭使用的低档微型计算机 。
? 工作站：介于 PC机和小型机之间的高档微型机 。
? 小型计算机：结构简单, 成本较低, 易维护和使用 。
其规模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要 。
? 主机：具有大容量存储器, 多种类型的 I/O通道, 能同
时支持批处理和分时处理等多种工作方式 。 其规模和
配置可以满足一个大中型部门的工作需要 。
? 小巨型计算机：也称为桌上型超级计算机 。 最大的特
点是价格便宜, 并且具有较好的性能价格比 。
? 巨型计算机：也称为超级计算机 。 具有极高的性能和
极大的规模, 价格昂贵, 多用于尖端科技领域 。
3．计算机的应用
? 科学计算：也称为数值计算, 是指用计算机来解决科学研
究和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题 。
? 数据处理：数据处理也称为信息处理, 是人们利用计算机
对所获取的信息进行采集, 记录, 整理, 加工, 存储和传
输, 并进行综合分析等 。
? 过程控制：过程控制是用传感器在现场采集受控对象的数
据, 通过比较器求出与设定数据的偏差, 由计算机按控制
模型进行计算, 产生相应的控制信号, 驱动伺服装置对受
控对象进行控制和调整 。
? 计算机辅助系统：是采用计算机进行各种辅助功能的系统 。
例如, CAD,CAM,CAT,CAE和 CAI等 。
? 人工智能：是用计算机执行某些与人的智能活动有关的复
杂功能, 模拟人类的某些智力活动, 如图形和声音的识别,
推理和学习的过程 。
1.2 计算机的基本结构和工作原理
1.2.1 计算机的基本结构
运算器
存储器 输出设备输入设备
控制器
程序和
原始数据
计算结果
? 各部分的主要功能,
（ 1） 输入设备：用于输入原始信息和处理信息的程序 。 如键
盘, 鼠标器和扫描仪等 。
（ 2） 输出设备：用来输出计算机的处理结果及程序清单 。 如
显示器和打印机 。
（ 3） 存储器：用来存放程序和数据 。 在控制器的控制下, 可
与输入设备, 输出设备, 运算器, 控制器交换信息, 是计算
机中各种信息存储和交流的中心 。
（ 4） 运算器：用来对信息及数据进行处理和计算 。 也称为算
术逻辑部件 ALU（ Arithmetic and Logic Unit） 。
（ 5） 控制器：是整个计算机的指挥中心, 用来指挥计算机各
部件的操作, 使其协调一致地工作 。
计算机中的两类信息：一类是采用双线表示的数据信息流,
它包括原始数据, 中间结果, 计算结果和程序中的指令；另
一类是采用单线表示的控制信息流, 它是控制器发出的各种
操作命令 。
1.2.2 计算机的工作原理
1,存储程序原理
把事先编制好的由计算机指令组成的程序存放到
存储器内, 计算机在运算时依次取出指令, 根据指令
的功能进行相应的运算, 这就是存储程序原理 。
2,程序的自动执行
程序在执行前先装入内存储器, CPU负责从内存
中逐条取出指令, 分析识别指令, 最后执行指令, 从
而完成一条指令的执行周期 。
程序的执行流程,
取指令 — 分析指令 — 执行指令。
1.3 微型计算机的基本概念
1.3.1 微处理器的产生和发展
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电
路芯片上作为中央处理部件, 简 称 为 微 处 理 器
（ Microprocessor） 。 微型计算机是以微处理器为核心, 再
配上存储器, 接口电路等芯片构成的 。
按照计算机 CPU,字长和功能划分, 经历了 5代的演变,
? 第一代 （ 1971年～ 1973年 ）, 4位和 8位低档微处理器
? 第二代 （ 1974年～ 1978年 ）, 8位中高档微处理器
? 第三代 （ 1978年～ 1980年 ）, 16位微处理器
? 第四代 （ 1981年～ 1992年 ）, 32位微处理器
? 第五代 （ 1993年以后 ）,全新高性能奔腾系列微处理器
1.3.2 微型计算机的分类
1,按照 CPU的字长来分类
有 4位, 8位, 16位, 32位, 64位微型计算机等 。
2,按照微处理器器件的工艺来分类
可分成 MOS工艺, 双极型 TTL工艺的微处理器 。
3,按照微型计算机的利用形态来分类
有单片机、单板机、位片机、微机系统等。
1.3.3 微型计算机的性能指标介绍
? 位,这是计算机中所表示的最基本, 最小的数据单元 。
? 字长,是计算机在交换, 加工和存放信息时的最基本的长度 。
? 字节 （ Byte）, 是计算机中通用的基本单元, 由 8个二进制位组成 。
? 字,是计算机内部进行数据处理的基本单位 。
? 主频,也称时钟频率, 是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率 。
? 访存空间,是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数 。
? 指令数,构成微型计算机的操作命令数 。
? 基本指令执行时间,计算机执行程序所花的时间 。
? 可靠性,指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率 。
? 兼容性,指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能 。
? 性能价格比,是衡量计算机产品优劣的综合性指标 。
1.4 微型计算机系统的组成
1.4.1 微型计算机系统的一般结构
微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成,
硬件
微计算机
外围设备
微处理器
内存储器
I/O接口电路
系统总线
外部设备
过程 I/O通道
软件
系统软件
程序设计语言
应用软件：软件包, 数据库
机器语言
汇编语言
高级语言
监控程序
操作系统
编辑程序
解释程序
编译程序
诊断程序
? 硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机
实体 。
硬件的基本功能是接受计算机程序, 并在程序
的控制下完成数据输入, 数据处理和输出结果等任
务 。
? 软件系统是指为计算机运行工作服务的全部技术资
料和各种程序 。
软件系统基本功能保证计算机硬件的功能得以
充分发挥, 并为用户提供一个宽松的工作环境 。
计算机的硬件和软件二者缺一不可, 否则不能
正常工作 。
1.4.2 微型计算机的硬件结构
微处理器
CPU
存储器 RAM
接口电路
时钟
外存 I/O设备
接口电路
存储器 ROM
数据总线 （ 双向 ）
地址总线 （ 单向 ）
控制总线
各组成模块及其功能,
1,中央处理单元
中央处理单元 CPU（ Control Processing Unit）是微
型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存
器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，
俗称微处理器。
2,主存储器
主存储器是微型计算机中存储程序、原始数据、中
间结果和最终结果等各种信息的部件。
按其功能和性能，可以分为,
随机存储器 RAM（ Random Access Memory）
只读存储器 ROM（ Read Only Memory）
3,系统总线
系统总线是 CPU与其他部件之间传送数据, 地址和控制
信息的公共通道 。 根据传送内容可分成以下 3种,
?数据总线 DB（ Data Bus）,用于 CPU与主存储器, CPU
与 I/O接口之间传送数据 。
?地址总线 AB（ Address Bus）,用于 CPU访问主存储器和
外部设备时, 传送相关的地址 。
?控制总线 CB（ Control Bus）,用于传送 CPU对主存储器
和外部设备的控制信号 。
4,输入输出接口电路
输入 /输出接口电路也称为 I/O（ Input /Output） 电路, 即
通常所说的适配器, 适配卡或接口卡 。 它是微型计算机外
部设备交换信息的桥梁 。
5,主机板
主机板也称为系统主板或简称主板。主机板上有 CPU
芯片、内存槽、扩展槽、各种跳线和一些辅助电路。
6,外存储器
分为软磁盘, 硬磁盘, 光盘存储器 。
磁盘存储器由磁盘, 磁盘驱动器和驱动器接口电路组成,
统称为磁盘机 。
光盘存储器是由光盘, 光盘驱动器和接口电路组成 。
7,输入 /输入设备
计算机最常用的输入设备是键盘和鼠标 。
计算机最常用的输出设备是显示器和打印机。
1.4.3 微型计算机的软件系统
? 计算机软件是指支持计算机运行的各种程序，以及开发、
使用和维护这些程序的各种技术资料的总称。
? 软件系统由系统软件和应用软件组成，它们形成层次关系。
处在内层的软件要向外层软件提供服务，外层软件必须在
内层软件支持下才能运行。
? 系统软件的主要功能是简化计算机操作，充分发挥硬件功
能，支持应用软件的运行并提供服务。
? 应用软件处于软件系统的最外层，直接面向用户，为用户
服务。应用软件是为了解决各类应用问题而编写的程序，
包括用户编写的特定程序，以及商品化的应用软件和套装
软件。
? 计算机语言也称为程序设计语言，是人机交流信息的一种
特定语言。在编写程序时用指定的符号来表达语义。
1.5 微型计算机的特点及应用
1.5.1 微型计算机的特点
通常，微型计算机具备以下特点,
?功能强
?可靠性高
?价格低
?适应性强
?周期短, 见效快
?体积小, 重量轻, 耗电省
?维护方便
1.5.2 微型计算机的应用
微型计算机按其复杂程度的不同，可适用于各种行业，
从仪器仪表和家电的智能化，到科学计算、自动控制、数据
和事务处理、辅助设计、办公自动化、生产自动化、数据库
应用、网络应用、人工智能、计算机模拟、计算机辅助教育
等各个领域均得到了广泛的应用。
（ 1）办公自动化：简称为 OA（ Office Automation）。它是
计算机、通信与自动化技术相结合的产物，也是当前最为广
泛的一类应用。
（ 2） 生产自动化：包括计算机辅助设计, 计算机辅助制造
和计算机集成制造系统等, 它们是计算机在现代生产领域特
别是制造业中的典型应用, 不仅提高了自动化水平, 而且使
传统的生产技术发生了革命性的变化 。
（ 3）数据库应用：数据库是在计算机存储设备中按照某种关
联方式存放的一批数据。借助数据库管理系统 DBMS,可对
其中的数据实施控制、管理和使用。
（ 4）网络应用：计算机网络就是利用通信设备和线路等与不
同的计算机系统互连起来，并在网络软件支持下实现资源共
享和传递信息。通常有局域网（ LAN）、广域网（ WAN）、城
市网（ CAN）和因特网（ Internet）。
（ 5）人工智能：人工智能研究方向中最具有代表性的两个领
域是专家系统和机器人。
（ 6）计算机仿真：计算机仿真是使用仿真软件在计算机上进
行必要的模拟试验，从而大大减少投资、避免风险。
（ 7） 远程教育：远程教育是建立在互联网上的一种教学环境 。
它以现代化的信息技术为手段, 以适合远程传输和交互式学
习的教学资源为教材构成开放式教育网络 。
本章小结
本章从计算机的发展和应用开始，对计算机特别
是微型计算机的基本概念、硬件结构、工作原理、系
统组成、应用特点等各类知识作了相应的概述。
通过本章的学习，要了解微型计算机的发展历史
和应用场合，关注当前微型计算机的发展动向，尤其
是微处理器芯片的更新换代，以及相关软件的应用。
要掌握微型计算机的分类方式，熟悉微型计算机系统
组成以及工作原理，理解微型计算机硬件和软件各主
要模块的功能和在系统中所处的地位。为后续内容的
学习打下一个良好的基础。
THANK YOU VERY MUCH
本章到此结束,
谢谢您的光临！
与汇编语言程序设计
杨 立 邓振杰 荆淑霞 制作
欢迎使用
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
1,课程性质及教学目的
, 微型计算机原理与汇编语言程序设
计, 是工科计算机及其相关专业的一门重
要的专业技术基础课程。
本课程帮助学生掌握微型计算机的硬
件组成及使用；学会运用汇编语言进行程
序设计；树立起计算机体系结构的基本概
念；为后继的软、硬件课程做好铺垫。
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
2,课程教学安排
?教学参考学时,80～ 90学时
?其中实 验学时,16～ 20学时
?考试形式：笔试 +上机实践操作
3,教材内容体系结构
?基本知识与基本概念
? 计算机的基本结构与工作原理
? 微处理器与微型计算机的概念
? 微型计算机系统组成及其应用
? 计算机中的数据表示、数制与编码的应用
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
?80X86微处理器
? 微处理器内部结构
? 存储器和 I/O组织
? 总线周期与操作时序
?指令系统与汇编语言
? 指令的概念与寻址方式
? 8086指令系统介绍
? 汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍
? 汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试
,微型计算机原理与汇编语言程序设计,
课程简介及要求
?汇编语言程序设计及其应用
? 程序设计的方法和步骤
? 顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计
? 中断调用程序设计
? 宏汇编与重复汇编
? 汇编语言与高级语言的连接
?Pentium系列微型计算机简介
? Pentium系列微型计算机系统板简介
? 显示卡、声卡、视频卡原理介绍
? 软盘、硬盘和 CD-ROM驱动器
本章主要教学内容
l 计算机的发展、分类、基本结构及工作原理
l 微处理器的产生和发展、微处理器系统
l 微型计算机的分类、性能指标
l 微型计算机系统的组成及微型计算机的应用
第 1章 微型计算机概述
第 1章 微型计算机概述
本章教学目的及要求
l 熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、
组成分类、应用领域等相关知识
l 掌握计算机的基本结构及工作原理
l 熟悉 微处理器的产生和发展，掌握微型计算机
的分类、性能指标
l 掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构
l 熟悉微型计算机的特点及应用
1.1 计算机的发展与应用
第 1章 微型计算机概述
1.2 计算机的基本结构和工作原理
1.3 微型 计算机的基本概念
1.5 微型 计算机的特点及应用
1.4 微型 计算机系统的组成
1.1 计算机的发展与应用
1.1.1 计算机的发展历史
1,第一台电子计算机
1946年 2月, 美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电
子 数 字 计 算 机,, 埃 尼 阿 克, （ ENIAC, 即 Electronic
Numerical Integrator and Calculator,电子数字积分计算机 ） 。
重量 30吨, 占地 170平方米, 每小时耗电 150千瓦, 价值约
40万美元 。 采用 18000只电子管, 70000个电阻, 10000支电容,
研制时间近三年, 运算速度为每秒 5000次加减法运算 。
ENIAC的 不足：运算速度慢, 存储容量小, 全部指令没
有存放在存储器中, 机器操作复杂, 稳定性差 。
2,冯 ·诺依曼结构计算机
1946年 6月, 美籍匈牙利科学家冯 ·诺依曼 （ Johe Von
Neumman） 提出了, 存储程序, 的计算机设计方案 。
其特点是,
? 采用二进制数形式表示数据和计算机指令 。
? 指令和数据存储在计算机内部存储器中, 能自动依次执行
指令 。
? 由控制器, 运算器, 存储器, 输入设备, 输出设备 5大部分
组成计算机硬件 。
工作原理的核心是, 存储程序, 和, 程序控制, 。
按照这一原理设计的计算机称为冯 ·诺依曼型计算机。
冯 ·诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基
础，被誉为计算机发展史上的里程碑。
3,按逻辑部件化分的计算机发展阶段
按电子部件的演变经历了四代,
（ 1） 第一代 （ 1946年 ~1958年 ）, 电子管计算机
特点：体积大, 耗电多, 运算速度慢, 存储容量小 。
（ 2） 第二代 （ 1959年 ~1964年 ）, 晶体管计算机
特点：体积减小, 重量轻, 省电, 寿命长, 可靠性提高, 运
算速度可达每秒百万次 。
（ 3） 第三代 （ 1965年 ~1970年 ）,中小规模集成电路计算机
特点：存储容量 1~4兆字节。运算速度每秒几百万至千万次
，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现
了向大型化和小型化发展的趋势。
（ 4） 第四代 （ 1971年 -）, 大规模和超大规模集成电路计算机
大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化, 半导体存储器
的集成度越来越高 。 Intel公司推出了微处理器, 诞生了微型计
算机, 使计算机的存储容量, 运算速度, 可靠性, 性能价格比等
方面都比上一代计算机有较大突破 。
4,按计算机应用划分的计算机发展阶段
（ 1） 超, 大, 中, 小型计算机阶段 （ 1946年 ~1980年 ）
采用计算机来代替人的脑力劳动, 提高了工作效率, 能够解
决较复杂的数学计算和数据处理 。
（ 2） 微型计算机阶段 （ 1981年 ~1990年 ）
微型计算机大量普及, 几乎应用于所有领域, 对世界科技和
经济的发展起到了重要的推动作用 。
（ 3） 计算机网络阶段 （ 1991年至今 ）
计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助, 从而促
进了信息化社会的到来, 实现了遍及全球的信息资源共享 。
1.1.2 计算机的发展趋势
1,未来计算机的发展趋势
? 朝着微型计算机和巨型计算机两级方向发展 。
? 当前开发和研究的热点是多媒体计算机 。
? 未来计算机发展的总趋势是智能化计算机 。
? 今后计算机应用的主流是计算机与通信相结合的网络
技术 。
? 非冯 ·诺依曼型体系结构的计算机是提高现代计算机性
能的另一个研究焦点 。
2,新型计算机
? 神经网络计算机：建立在人工神经网络研究的基础上,
从内部基本结构来模拟人脑的神经系统 。 用简单的数据
处理单元模拟人脑的神经元, 并利用神经元节点的分布
式存储和相互关联来模拟人脑的活动 。
? 生物计算机：使用由生物工程技术产生的蛋白分子为材
料的, 生物芯片,, 不仅具有巨大的存储能力, 而且能
以波的形式传播信息 。 由于它具备生物体的某些机能,
所以更易于模拟人脑的机制 。
? 光子计算机：用光子代替电子, 用光互连代替导线互连,
用光硬件代替电子硬件, 用光运算代替电子运算 。
3,计算机与信息化
? 信息化就是全面发展和利用现代信息技术, 借以提高人类
社会的生产, 工作, 学习, 生活等诸方面的效率和创造能
力, 使社会的物质财富和精神文明得到最大提高 。
? 信息化特点
? 信息成为重要的战略资源
? 信息产业成为最大的产业
? 信息网络成为社会的基础信息
? 信息化三大技术支柱
? 计算机技术
? 通信技术
? 网络技术
1.1.3 计算机的特点、分类及应用
1,计算机的特点
? 运算速度快,PC机每秒种可以处理几百万条指
令, 巨型机的运算速度可以达到几亿次以上 。
? 计算精度高：普通微型计算机的计算精度已达
到 32~64位二进制数 。
? 具有, 记忆, 和逻辑判断功能：, 记忆, 功能
指的是计算机能够存储大量信息, 供用户随时
检索和查询 。 逻辑判断功能指的是计算机不仅
能够进行算术运算, 还能进行逻辑运算和实践
推理 。 记忆功能, 算术运算和逻辑运算相结合,
使得计算机能够模仿人类的某些智能活动, 成
为人类脑力延伸的主要工具, 所以计算机又称
为, 电脑, 。
? 能自动运行并且具备人机交互功能：自动运
行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行
指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执
行，不再需要人工干预。人机交互则是在人想
要干预时，采用人机对话形式，有针对性地解
决问题。
2,计算机的分类
? 个人计算机：面向个人或家庭使用的低档微型计算机 。
? 工作站：介于 PC机和小型机之间的高档微型机 。
? 小型计算机：结构简单, 成本较低, 易维护和使用 。
其规模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要 。
? 主机：具有大容量存储器, 多种类型的 I/O通道, 能同
时支持批处理和分时处理等多种工作方式 。 其规模和
配置可以满足一个大中型部门的工作需要 。
? 小巨型计算机：也称为桌上型超级计算机 。 最大的特
点是价格便宜, 并且具有较好的性能价格比 。
? 巨型计算机：也称为超级计算机 。 具有极高的性能和
极大的规模, 价格昂贵, 多用于尖端科技领域 。
3．计算机的应用
? 科学计算：也称为数值计算, 是指用计算机来解决科学研
究和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题 。
? 数据处理：数据处理也称为信息处理, 是人们利用计算机
对所获取的信息进行采集, 记录, 整理, 加工, 存储和传
输, 并进行综合分析等 。
? 过程控制：过程控制是用传感器在现场采集受控对象的数
据, 通过比较器求出与设定数据的偏差, 由计算机按控制
模型进行计算, 产生相应的控制信号, 驱动伺服装置对受
控对象进行控制和调整 。
? 计算机辅助系统：是采用计算机进行各种辅助功能的系统 。
例如, CAD,CAM,CAT,CAE和 CAI等 。
? 人工智能：是用计算机执行某些与人的智能活动有关的复
杂功能, 模拟人类的某些智力活动, 如图形和声音的识别,
推理和学习的过程 。
1.2 计算机的基本结构和工作原理
1.2.1 计算机的基本结构
运算器
存储器 输出设备输入设备
控制器
程序和
原始数据
计算结果
? 各部分的主要功能,
（ 1） 输入设备：用于输入原始信息和处理信息的程序 。 如键
盘, 鼠标器和扫描仪等 。
（ 2） 输出设备：用来输出计算机的处理结果及程序清单 。 如
显示器和打印机 。
（ 3） 存储器：用来存放程序和数据 。 在控制器的控制下, 可
与输入设备, 输出设备, 运算器, 控制器交换信息, 是计算
机中各种信息存储和交流的中心 。
（ 4） 运算器：用来对信息及数据进行处理和计算 。 也称为算
术逻辑部件 ALU（ Arithmetic and Logic Unit） 。
（ 5） 控制器：是整个计算机的指挥中心, 用来指挥计算机各
部件的操作, 使其协调一致地工作 。
计算机中的两类信息：一类是采用双线表示的数据信息流,
它包括原始数据, 中间结果, 计算结果和程序中的指令；另
一类是采用单线表示的控制信息流, 它是控制器发出的各种
操作命令 。
1.2.2 计算机的工作原理
1,存储程序原理
把事先编制好的由计算机指令组成的程序存放到
存储器内, 计算机在运算时依次取出指令, 根据指令
的功能进行相应的运算, 这就是存储程序原理 。
2,程序的自动执行
程序在执行前先装入内存储器, CPU负责从内存
中逐条取出指令, 分析识别指令, 最后执行指令, 从
而完成一条指令的执行周期 。
程序的执行流程,
取指令 — 分析指令 — 执行指令。
1.3 微型计算机的基本概念
1.3.1 微处理器的产生和发展
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电
路芯片上作为中央处理部件, 简 称 为 微 处 理 器
（ Microprocessor） 。 微型计算机是以微处理器为核心, 再
配上存储器, 接口电路等芯片构成的 。
按照计算机 CPU,字长和功能划分, 经历了 5代的演变,
? 第一代 （ 1971年～ 1973年 ）, 4位和 8位低档微处理器
? 第二代 （ 1974年～ 1978年 ）, 8位中高档微处理器
? 第三代 （ 1978年～ 1980年 ）, 16位微处理器
? 第四代 （ 1981年～ 1992年 ）, 32位微处理器
? 第五代 （ 1993年以后 ）,全新高性能奔腾系列微处理器
1.3.2 微型计算机的分类
1,按照 CPU的字长来分类
有 4位, 8位, 16位, 32位, 64位微型计算机等 。
2,按照微处理器器件的工艺来分类
可分成 MOS工艺, 双极型 TTL工艺的微处理器 。
3,按照微型计算机的利用形态来分类
有单片机、单板机、位片机、微机系统等。
1.3.3 微型计算机的性能指标介绍
? 位,这是计算机中所表示的最基本, 最小的数据单元 。
? 字长,是计算机在交换, 加工和存放信息时的最基本的长度 。
? 字节 （ Byte）, 是计算机中通用的基本单元, 由 8个二进制位组成 。
? 字,是计算机内部进行数据处理的基本单位 。
? 主频,也称时钟频率, 是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率 。
? 访存空间,是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数 。
? 指令数,构成微型计算机的操作命令数 。
? 基本指令执行时间,计算机执行程序所花的时间 。
? 可靠性,指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率 。
? 兼容性,指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能 。
? 性能价格比,是衡量计算机产品优劣的综合性指标 。
1.4 微型计算机系统的组成
1.4.1 微型计算机系统的一般结构
微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成,
硬件
微计算机
外围设备
微处理器
内存储器
I/O接口电路
系统总线
外部设备
过程 I/O通道
软件
系统软件
程序设计语言
应用软件：软件包, 数据库
机器语言
汇编语言
高级语言
监控程序
操作系统
编辑程序
解释程序
编译程序
诊断程序
? 硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机
实体 。
硬件的基本功能是接受计算机程序, 并在程序
的控制下完成数据输入, 数据处理和输出结果等任
务 。
? 软件系统是指为计算机运行工作服务的全部技术资
料和各种程序 。
软件系统基本功能保证计算机硬件的功能得以
充分发挥, 并为用户提供一个宽松的工作环境 。
计算机的硬件和软件二者缺一不可, 否则不能
正常工作 。
1.4.2 微型计算机的硬件结构
微处理器
CPU
存储器 RAM
接口电路
时钟
外存 I/O设备
接口电路
存储器 ROM
数据总线 （ 双向 ）
地址总线 （ 单向 ）
控制总线
各组成模块及其功能,
1,中央处理单元
中央处理单元 CPU（ Control Processing Unit）是微
型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存
器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，
俗称微处理器。
2,主存储器
主存储器是微型计算机中存储程序、原始数据、中
间结果和最终结果等各种信息的部件。
按其功能和性能，可以分为,
随机存储器 RAM（ Random Access Memory）
只读存储器 ROM（ Read Only Memory）
3,系统总线
系统总线是 CPU与其他部件之间传送数据, 地址和控制
信息的公共通道 。 根据传送内容可分成以下 3种,
?数据总线 DB（ Data Bus）,用于 CPU与主存储器, CPU
与 I/O接口之间传送数据 。
?地址总线 AB（ Address Bus）,用于 CPU访问主存储器和
外部设备时, 传送相关的地址 。
?控制总线 CB（ Control Bus）,用于传送 CPU对主存储器
和外部设备的控制信号 。
4,输入输出接口电路
输入 /输出接口电路也称为 I/O（ Input /Output） 电路, 即
通常所说的适配器, 适配卡或接口卡 。 它是微型计算机外
部设备交换信息的桥梁 。
5,主机板
主机板也称为系统主板或简称主板。主机板上有 CPU
芯片、内存槽、扩展槽、各种跳线和一些辅助电路。
6,外存储器
分为软磁盘, 硬磁盘, 光盘存储器 。
磁盘存储器由磁盘, 磁盘驱动器和驱动器接口电路组成,
统称为磁盘机 。
光盘存储器是由光盘, 光盘驱动器和接口电路组成 。
7,输入 /输入设备
计算机最常用的输入设备是键盘和鼠标 。
计算机最常用的输出设备是显示器和打印机。
1.4.3 微型计算机的软件系统
? 计算机软件是指支持计算机运行的各种程序，以及开发、
使用和维护这些程序的各种技术资料的总称。
? 软件系统由系统软件和应用软件组成，它们形成层次关系。
处在内层的软件要向外层软件提供服务，外层软件必须在
内层软件支持下才能运行。
? 系统软件的主要功能是简化计算机操作，充分发挥硬件功
能，支持应用软件的运行并提供服务。
? 应用软件处于软件系统的最外层，直接面向用户，为用户
服务。应用软件是为了解决各类应用问题而编写的程序，
包括用户编写的特定程序，以及商品化的应用软件和套装
软件。
? 计算机语言也称为程序设计语言，是人机交流信息的一种
特定语言。在编写程序时用指定的符号来表达语义。
1.5 微型计算机的特点及应用
1.5.1 微型计算机的特点
通常，微型计算机具备以下特点,
?功能强
?可靠性高
?价格低
?适应性强
?周期短, 见效快
?体积小, 重量轻, 耗电省
?维护方便
1.5.2 微型计算机的应用
微型计算机按其复杂程度的不同，可适用于各种行业，
从仪器仪表和家电的智能化，到科学计算、自动控制、数据
和事务处理、辅助设计、办公自动化、生产自动化、数据库
应用、网络应用、人工智能、计算机模拟、计算机辅助教育
等各个领域均得到了广泛的应用。
（ 1）办公自动化：简称为 OA（ Office Automation）。它是
计算机、通信与自动化技术相结合的产物，也是当前最为广
泛的一类应用。
（ 2） 生产自动化：包括计算机辅助设计, 计算机辅助制造
和计算机集成制造系统等, 它们是计算机在现代生产领域特
别是制造业中的典型应用, 不仅提高了自动化水平, 而且使
传统的生产技术发生了革命性的变化 。
（ 3）数据库应用：数据库是在计算机存储设备中按照某种关
联方式存放的一批数据。借助数据库管理系统 DBMS,可对
其中的数据实施控制、管理和使用。
（ 4）网络应用：计算机网络就是利用通信设备和线路等与不
同的计算机系统互连起来，并在网络软件支持下实现资源共
享和传递信息。通常有局域网（ LAN）、广域网（ WAN）、城
市网（ CAN）和因特网（ Internet）。
（ 5）人工智能：人工智能研究方向中最具有代表性的两个领
域是专家系统和机器人。
（ 6）计算机仿真：计算机仿真是使用仿真软件在计算机上进
行必要的模拟试验，从而大大减少投资、避免风险。
（ 7） 远程教育：远程教育是建立在互联网上的一种教学环境 。
它以现代化的信息技术为手段, 以适合远程传输和交互式学
习的教学资源为教材构成开放式教育网络 。
本章小结
本章从计算机的发展和应用开始，对计算机特别
是微型计算机的基本概念、硬件结构、工作原理、系
统组成、应用特点等各类知识作了相应的概述。
通过本章的学习，要了解微型计算机的发展历史
和应用场合，关注当前微型计算机的发展动向，尤其
是微处理器芯片的更新换代，以及相关软件的应用。
要掌握微型计算机的分类方式，熟悉微型计算机系统
组成以及工作原理，理解微型计算机硬件和软件各主
要模块的功能和在系统中所处的地位。为后续内容的
学习打下一个良好的基础。
THANK YOU VERY MUCH
本章到此结束,
谢谢您的光临！
