微型计算机组成原理.docVIP

实验指导书 2009.9 目 录 第一章 计算机的诞生及基本组成 第二章 BIOS（基本输入输出系统）设置程序 第三章 微机的组装 第四章 硬盘复制备份工具Norton Ghost 第一章 计算机的诞生及基本组成 第一节 ENIAC——世界上第一台电子计算机 第一台电子计算机称为ENIAC（电子数字积分计算机的简称，英文全称为 Electronic Numerical Integrator And Computer），它于1946年2月15日在美国宣告诞生。 研制电子计算机的想法产生于第二次世界大战进行期间。当时为了给美国军械试验提供准确而及时的弹道火力表，迫切需要有一种高速的计算工具。因此在美国军方的大力支持下，美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”。世界上第一台电子计算机ENIAC于1943年开始研制,参加研制工作的是以宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫西利和埃克特为首的研制小组。在研制中期，当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼（v·n weumann，美籍匈牙利人）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，给出了一个全新的程序存储的通用计算机方案EDVAC，从而保证了计算机的顺利问世。目前大部分计算机的设计思路还是在这个基础之上，也就是所谓“冯·诺依曼计算机构架”。 ENIAC采用电子管作为基本电子元件。足足有18800个电子管，而每个电子管大约有一个普通家用25瓦灯泡那么大！这样ENIAC就有了8英尺高（约2．44米）、3英尺宽、100英尺长（约用48米）的身躯，重达30吨，耗电140千瓦。ENIAC这个庞然大物能每秒能进行5000次加法运算（据测算，人最快的运算速度每秒仅 5次加法运算），它还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。 虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。ENIAC宣告了一个新时代的开始。从此科学计算的大门也被打开了。 由于当时冯·诺依曼正参与原子弹的研制工作，他是带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题加入到计算机的研制工作中来的。因此可以说，ENIAC为世界上第一颗原子弹的诞生也出了不少力。 自第一台计算机问世以后，越来越多的高性能计算机被研制出来。计算机已从第一代发展到了第四代，目前正在向第五代、第六代智能化计算机发展。像最初制造出来的ENIAC一样，许多高性能的计算机总是在为尖端和常规武器、特别是核武器的研制服务。 冯·诺依曼构架计算机示意图 冯·诺依曼构架计算机示意图 1.运算器 运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit简称ALU）。它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。 2.控制器 控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。 硬件系统的核心是中央处理器（Central Processing Unit，简称 CPU）。它主要由控制器、运算器等组成，并采用大规模集成电路或超大规模集成电路工艺制成的芯片，又称微处理器芯片。 3.存储器 存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据。经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器（内存）和外存储器（外存）两种。 4.输入设备 输入设备是给计算机输入信息的设备。它是重要的人机接口，负责将输入的信息（包括数据和指令）转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。 5.输出设备 输出设备是输出计算机处理结果的设备。在大多数情况下，它将这些结果转换成便于人们识别的形式。 第二节：微型计算机系统的三个层次：微处理器 第二节：微型计算机系统的三个层次： 微处理器 微型计算机 微型计算机系统 系统软件 应用软件 微处理器 存储器 I/O接口 总线 硬 件 软 件 软 件 微 型 计算机 系 统 微 型 计算机 外 设 ALU 寄存器 控制部件 键盘、鼠标 显示器 软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪 存 储 器 I/O 接 口 输 入 设