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微型计算机的基本组成

微型计算机是微型化的电子数字计算机,它的基本结构和基本功能与一般的计算机大致相同。但是,由于微型计算机采用了由大规模和超大规模集成电路组成的功能部件,使微型计算机在系统结构上有着简单、规范和易于扩展的特点。

采用大规模集成电路技术,把计算机的运算器、控制器及其附属电路集成在一个芯片上,就构成了微型计算机的中央处理器———微处理器(MicroProcessUnit,MPU)。

微型计算机由微处理器、存储器和输入/输出接口电路组成,通过若干信号传输线连接成一个有机的整体。这些信号传输线称为总线,其英文名称bus,公共汽车、汇流母线,形象地反映了这组信号线的特点。

1)必要性:总线是构成计算机系统不可缺少的信息大动脉。

2)公用性:总线为系统中设备公用。这些信号传输线按照它们担负的不同传输功能又可以划分为3组:数据总线、地址总线和控制总线,如图所示。

1.微处理器

微处理器(MPU)是微型计算机的中央处理器。它的基本功能是执行指令和算术与逻辑运算,它还能够完成数据传输、控制和指挥其他部件协调工作。

2.存储器

微型计算机的存储器由集成度高、容量大、体积小、功耗低的半导体存储器芯片构成。常态下只能读出、不能写入的存储器称为ROM(ReadOnlyMemory,只读存储器),既可以读出,又可以随时写入的存储器称为RAM(RandomAccessMemory,随机读写存储器)。存储器内部由许许多多的基本存储单元组成,每个单元存储/记忆一组二进制信息。微型计算机通常用8位二进制数构成一个存储单元,称为字节(Byte)。每个存储单元有一个编号,表示它在存储器内部的顺序位置,称为地址(Address)。存储单元的地址从0开始编排,用若干位二进制数表示,常用十六进制数书写,例如3A120H。

3.输入/输出接口

电路介于总线和外部设备之间的电路称为输入/输出电路(Input/OutputInterface),简称I/O接口。它在外部设备和总线之间实施数据缓冲、信号变换和连接等作用。I/O接口电路上包含若干个寄存器/缓冲器。CPU送往外部设备的信息首先送入这些寄存器/缓冲器,然后再转送入外部设备,反之亦然。这些寄存器/缓冲器称为端口(Port)。每个端口有一个端口地址,标记它所在的顺序位置。例如,PC系列微机内,打印机数据端口地址为0378H,命令端口地址为037AH,键盘数据端口地址为0060H。

4.总线

总线是一组公共的信号传输线,用于连接计算机的各个部件。位于微处理器芯片内部的总线称为内部总线。连接微处理器与存储器、输入/输出接口,用以构成完整的微型计算机的总线称为系统总线,相对于芯片内部的内部总线,有时候也称为外部总线。微型计算机的系统总线划分为以下3组。数据总线(DataBus,DB):用于传送数据信息,实现微处理器和存储器、I/O接口之间的数据交换。数据总线是双向总线,数据可以在两个方向上传输。地址总线(AddressBus,AB):用于发送内存地址和I/O端口的地址。控制总线(ControlBus,CB):传送各种控制信号和状态信号,使微型计算机各部件协调工作。

微型计算机采用标准总线结构,任何部件只要正确地连接到总线上,就能立刻成为“系统”的一部分,系统各功能部件之间的两两连接关系则变为面向总线的单一关系。凡符合总线标准的功能部件均可以互换,符号总线标准的设备可以互连,提高了微机系统的通用性和扩展性。

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