微型計算機概述課件

第1章微型計算機概述1.1計算機概述

1.1.1計算機硬件基本結構

1.1.2計算機工作原理

1.1.3計算機的性能指標

1.1.4CISC和RISC1.2微型計算機概述

1.2.1微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)

1.2.2微處理器的發(fā)展

1.2.3微型計算機的分類

1.2.4微型計算機的結構1.1計算機概述

1946年美國賓夕法尼亞大學莫爾學院研制的大型電子數(shù)字積分計算機(ENIAC，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)，最初是專門用于火炮彈道計算，后經(jīng)多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。新的重大突破是由數(shù)學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發(fā)表了一個全新的存儲程序式通用電子計算機方案——電子離散變量自動計算機(EDVAC,ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)。

到目前為止，計算機的發(fā)展已經(jīng)歷了四代，雖然在某些方面已有較大突破，但其基本結構仍未有大的改變。四個發(fā)展階段主要以硬件為主要標志，但也包括了軟件技術的發(fā)展。第1代計算機（1946～1958)電子管為基本電子器件；使用機器語言和匯編語言；主要應用于國防和科學計算；運算速度每秒幾千次至幾萬次。第2代計算機(1958～1964)晶體管為主要器件；軟件上出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和算法語言；運算速度每秒幾萬次至幾十萬次。第3代計算機(1964～1971)普遍采用集成電路，體積縮?。卉浖蠌V泛使用操作系統(tǒng)，產(chǎn)生了分時、實時等操作系統(tǒng)；運算速度每秒幾十萬次至幾百萬次。第4代計算機(1971～現(xiàn)在)以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要器件；軟件方法上產(chǎn)生了結構化程序設計和面向對象程序設計的思想；網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)得到了廣泛是使用；運算速度每秒幾百萬次至上億次。1.1.1計算機硬件基本結構

目前，計算機硬件體系結構基本上還是經(jīng)典的馮·諾依曼結構，由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五個基本部分組成。

1．運算器（ALU，ArithmeticLogicalUnit）——運算器的核心是算術邏輯單元，能完成各種算術和邏輯運算的部件。

2．控制器（CU，ControlUnit）——能發(fā)出各種控制信息，使計算機各部件協(xié)調(diào)工作的部件。

3．存儲器（M，Memory）——能記憶程序和數(shù)據(jù)的部件。

4．輸入設備（IN，Inputdevice）——能將程序和數(shù)據(jù)輸入的部件。

5．輸出設備（OUT，Outputdevice）——能將結果數(shù)據(jù)和其它信息輸出的部件。

從圖可見，計算機五大部件之間有兩類信息在流動：一類是數(shù)據(jù)信息，用雙線表示，包括原始數(shù)據(jù)、中間結果、計算結果和程序指令；另一類是控制信息，用單線表示，它是由控制器發(fā)出，指揮和協(xié)調(diào)其它各部件動作的信號。

不論是數(shù)據(jù)還是控制命令，計算機中都是用“0”和“1”表示二進制信息。數(shù)據(jù)輸入到存儲器時，需經(jīng)過運算器；數(shù)據(jù)輸出時也要由運算器送到輸出設備。計算機工作時將存放在存儲器中的程序逐條取出到控制器，控制器執(zhí)行指令時發(fā)出控制信號到運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備。1.1.2計算機工作原理1945年馮·諾依曼第一次提出了計算機組成和工作方式的基本思想：

1．計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備五部分組成。

2．數(shù)據(jù)和指令以二進制代碼形式不加區(qū)別地存放在存儲器中，地址碼也為二進制形式；計算機能自動區(qū)分指令和數(shù)據(jù)。

3．編寫好的程序事先存入存儲器。控制器根據(jù)存放在存儲器中的指令序列即程序來工作，由程序計數(shù)器（PC，ProgramCounter）控制指令的執(zhí)行順序?？刂破骶哂信袛嗄芰?，能根據(jù)計算結果選擇不同的動作流程。

其中，指令是命令計算機完成某種基本操作的代碼。將各種算術運算、邏輯運算及存儲器的讀、寫等作為基本操作，為每一個基本操作規(guī)定一個代碼，這個代碼被稱為指令。當需要計算機完成某項任務時，就將其分解成一系列的基本操作并用指令來表示，預先存放到存儲器中。計算機工作時就逐條執(zhí)行指令，完成一系列的基本操作，從而完成整個任務。把能完成某項任務的指令序列稱為程序。

使用計算機時，首先要將程序存儲，即將指令序列存放到存儲器。然后在計算機工作時，控制器從存儲器逐條取出指令、分析指令并執(zhí)行指令。執(zhí)行指令時，控制器依次發(fā)出各種控制命令信號給其它部件，使運算器完成某種算術、邏輯運算或作寄存器與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送，輸入和輸出等。計算機的工作過程就是執(zhí)行指令的過程。程序中的指令一般按序存放在存儲器的連續(xù)區(qū)域中。計算機開始執(zhí)行程序時，PC中存放著第一條指令所在存儲單元的地址，然后每取出一條指令（確切地說是每取出一個指令字節(jié)），PC中的內(nèi)容自動加1，指向下一條指令地址，從而保證了自動地按順序取指令和執(zhí)行指令。1.1.3計算機的性能指標

1.字長在計算機中，所有信息都是用二進制數(shù)碼（0，1）表示的。其最小單位是位（bit），即一個二進制數(shù)位。CPU在處理和傳送信息時，往往是把一組二進制數(shù)碼看作是一個整體來并行操作，這并行處理的一組二進制數(shù)稱為一個字（Word），字所含有的二進制位數(shù)稱為字長。字長是CPU交換、加工和存放信息時其信息位的最基本長度，它通常與寄存器、運算器、傳輸線的寬度相一致。因此，字長實際上表示的是CPU并行處理的最大位數(shù)。字長是計算機的重要性能指標，也是計算機分類的依據(jù)之一。

計算機中普遍以字節(jié)（Byte）為單位，一個字節(jié)由8位二進制數(shù)組成，通常用D7D6……D0來表示從最高位（MSB）到最低位（LSB）的各數(shù)位。因此，計算機字長的位數(shù)，也可以用“字節(jié)”單位取代。比如字長8位，可說成一個字節(jié)字長或字長1字節(jié)；字長16位，可說成字長2字節(jié)，用D15D14……D0表示其各數(shù)位。

2.存儲容量存儲器（通常指內(nèi)存儲器）是計算機存放二進制信息的“倉庫”，由若干存儲單元組成。存儲單元的編號稱為存儲單元地址（是二進制的數(shù)字碼）。

存儲單元的數(shù)目由傳送地址信息的傳輸線的條數(shù)決定。若有16條地址線，所能編出的地址碼有216=65536種，由此可區(qū)分65536個單元。計算機中把210=1024規(guī)定為1K，因此65536個單元可以稱為64K個單元。若有20條地址線，220=1048576=1024K，1024K規(guī)定為1兆（1M），即20條地址線有220＝1M個單元地址碼。若有30條地址線，則有230=1KM=1G個單元地址碼。存儲單元一般是以字節(jié)(8bit)為單位的，信息的讀出和寫入以字節(jié)為單位。所以存儲容量可以看作是存儲器能夠存放信息的最大字節(jié)數(shù)。

3.指令系統(tǒng)計算機在設計時，就確定了它能完成的各種基本操作。一臺計算機所固有的基本操作指令的集合，稱為該計算機的指令系統(tǒng)。計算機的指令系統(tǒng)一般含有幾十到幾百條指令。計算機能完成的基本操作種類越多，即指令系統(tǒng)的指令數(shù)越多，說明其功能越強。此外，一條指令本身功能的強弱，也能說明該問題。

4.運算速度計算機完成一個具體任務所花費的時間就是完成該任務的時間指標，時間越短，表明計算機的速度越高。但是計算機各種指令執(zhí)行時間是不一樣的。以每秒執(zhí)行基本指令的條數(shù)來大致地反映計算機的運算速度。單位為百萬條指令/秒（MIPS）。現(xiàn)在，人們用計算機的主頻——時鐘頻率來表示運算速度，以兆赫茲（MHz）或吉赫茲（GHz）為單位。主頻越高，表明運算速度越快。

5.系統(tǒng)配置一臺計算機要能正常工作，必須提供必要的人機聯(lián)系手段，這包括配置相應數(shù)量的外部設備（如鍵盤、顯示器、磁盤驅動器、打印機、繪圖儀等）和配置實現(xiàn)計算機操作的軟件。當然，外設配置越高檔，軟件配置越豐富，計算機的使用越便利，工作效率也就越高。特別是軟件配置，在很大程度上決定了計算機能力的發(fā)揮。1.1.4CISC和RISC

為了提高計算機性能，人們使CPU有更大的指令系統(tǒng)、更多的專用寄存器、更多的尋址方式和更強的指令計算功能等，即CPU的結構沿著不斷復雜化的方向發(fā)展。后來，將它們稱為復雜指令集計算機（CISC，ComplexInstructionSetComputer）。

CISC技術通過增強指令功能提高計算機的性能，指令碼不等長，指令數(shù)量多。CISC技術的復雜性在于硬件，在于CPU芯片中控制器部分的設計與實現(xiàn)。自PC機誕生以來，主流產(chǎn)品一直使用Intel公司的CPU或其它公司生產(chǎn)的兼容產(chǎn)品，而Intel公司的CPU沿用了CISC技術。

當CISC發(fā)展到一定程度后，人們發(fā)現(xiàn)一些復雜指令很少使用，但為了把它們加入到指令集中卻使控制器的設計變得十分復雜，并占用了相當大的CPU芯片面積。指令的執(zhí)行周期也較長。因此，從處理器的執(zhí)行效率和開發(fā)成本兩個方面考慮，有必要對復雜指令集結構的處理器進行反思。1980年Patterson和Ditzel首先提出了精簡指令集計算機（RISC，ReducedInstructionSetComputer）的概念，另覓提高計算機性能的途徑。RISC具有簡單的指令集，指令少、指令碼等長，尋址方式少、指令功能簡單；強調(diào)寄存器的使用，CPU配備大量的通用寄存器（常稱為寄存器文件registerfile），以編譯技術優(yōu)化寄存器的使用；強調(diào)對指令流水線的優(yōu)化，采用超標量、超級流水線。通過簡化指令系統(tǒng)使控制器結構簡單，進而提高指令執(zhí)行速度。RISC技術的復雜性在于軟件，在于編譯程序的編寫與優(yōu)化。目前，RISC處理器產(chǎn)品主要用在工程工作站、嵌入式控制器和超級小型計算機上。1.2微型計算機概述1.2.1微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)

微處理器（Microprocessor）也被稱為微處理機，它是微型計算機的核心部件，但并不是微型計算機。微處理器包括算術邏輯部件ALU、控制部件CU和寄存器組R三個基本部分和內(nèi)部總線。相當于圖1.1中一般計算機系統(tǒng)結構中的運算器和控制器的組合，一般又稱為中央處理器CPU（CentralProcessingUnit）。按照其處理信息的字長，CPU可以分為：四位微處理器、八位微處理器、十六位微處理器、三十二位微處理器以及六十四位微處理器。

微型計算機（MicroComputer）簡稱為微機，它是以微處理器為核心，加上由大規(guī)模集成電路制作的存儲器M（ROM和RAM）、I/O（輸入／輸出）接口和系統(tǒng)總線組成的。鑒于微處理器在微型計算機中的重要性，其性能很大程度上決定了微型計算機的性能。

微型計算機系統(tǒng)（MicroComputerSystem）是以微型計算機為核心，再配以相應的外圍設備、電源、輔助電路和控制微型計算機工作的軟件而構成的完整的計算機系統(tǒng)。軟件分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用來支持應用軟件的開發(fā)與運行的，它包括操作系統(tǒng)、標準實用程序和各種語言處理程序等。應用軟件是用來為用戶解決具體應用問題的程序及有關的文檔和資料。1.2.2微處理器的發(fā)展

美國Intel公司是目前世界上最具影響的微處理器生產(chǎn)廠家，也是世界上第一個微處理器芯片的生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)的80x86系列微處理器一直是個人微機的主流微處理器，該系列微處理器的發(fā)展是微型計算機發(fā)展的一個縮影?；仡橧ntel公司微處理器的發(fā)展歷程，可了解微處理器的發(fā)展歷史。1971年，Intel公司生產(chǎn)的4位微處理器芯片4004宣告了微型計算機時代的到來。這款4位微處理器雖然只有45條指令，每秒也只能執(zhí)行5萬條指令，運行速度只有108KHz，甚至比不上1946年世界第一臺計算機ENIAC。但它的集成度卻要高很多，集成晶體管2300只，一片4004的重量還不到一盎司。1972年，Intel公司推出8008微處理器芯片。8008微處理器頻率為200KHz，晶體管的總數(shù)達到3500個，能處理8位的數(shù)據(jù)。更為重要的是，Intel公司還首次獲得了由Datapoint公司開發(fā)的處理器的指令技術。這套指令集奠定了今天Intel公司x86系列微處理器指令集的基礎。在微處理器發(fā)展初期，具有革新意義的芯片是Intel公司于1974年推出的8080微處理器。由于采用了復雜的指令集以及40管腳封裝，8080的處理能力大為提高，其功能是8008的10倍，每秒能執(zhí)行29萬條指令，集成晶體管數(shù)目6000個，運行速度2MHz。1978年，Intel公司推出了首枚16位微處理器8086，同時生產(chǎn)出與之配合的數(shù)學協(xié)處理器8087，這兩種芯片使用相同的指令集，以后Intel公司生產(chǎn)的微處理器，均對其兼容。為了方便與當時的8位外部設備連接，1979年Intel公司推出了準16位微處理器8088。兩款微處理器都擁有29000只晶體管，速度可分為5MHz、8MHz、10MHz。8086內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和外部數(shù)據(jù)總線均為16位；8088內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為16位，外部數(shù)據(jù)總線為8位。兩款CPU的地址總線均為20位，可尋址1MB內(nèi)存。1982年，Intel公司推出仍為16位結構的80286微處理器，但地址總線擴展為24位，即主存儲器具有16MB容量。80286設計了與8086工作方式一樣的實方式（RealMode），還新增了保護方式（ProtectedMode）。在實方式下，80286相當于一個快速的8086。在保護方式下，80286提供了存儲管理、保護機制和多任務管理的硬件支持。這些傳統(tǒng)上由操作系統(tǒng)實現(xiàn)的功能在微處理器的支持下，使微機系統(tǒng)的性能得到極大提高。80286微處理器集成了14.3萬只晶體管，具有6MHz、8MHz、10MHz、12.5MHz四種主頻的產(chǎn)品。1985年，Intel公司推出第一款32位微處理器80386，數(shù)據(jù)總線32位，地址總線32位，可尋址4GB主存，時鐘頻率有16MHz、25MHz、32MHz。80386微處理器集成27.5萬只晶體管，每秒可以處理500萬條指令。同時也是第一款具有“多任務”功能的處理器，所謂“多任務”就是說它可以同時處理多個程序的指令，這對微軟的操作系統(tǒng)發(fā)展有著重要的影響。1989年，Intel公司推出最后一款以數(shù)字為編號的微處理器80486。80486微處理器集成了125萬個晶體管，時鐘頻率由25MHz逐步提升到33MHz、40MHz、50MHz及后來的100MHz。

386和486推向市場后，均大獲成功，Intel公司在芯片領域的霸主地位日益凸現(xiàn)。此后，Intel公司開始告別微處理器數(shù)字編號時代，進入Pentium時代。

1993年，Intel公司發(fā)布了Pentium（俗稱586）微處理器。本來按照慣常的命名規(guī)律是80586，但因數(shù)字很難進行商標版權保護，因此Intel公司決定使用自創(chuàng)的品牌“Pentium”作為新產(chǎn)品的商標。同時，Intel公司為其取了一個響亮的中文名稱“奔騰”，并進行了商標注冊。Pentium是x86系列一大革新。其中晶體管數(shù)大幅提高、增強了浮點運算功能、并把十年未變的工作電壓降至3.3V。Intel奔騰處理器采用了0.60μm工藝技術制造，核心由320萬個晶體管組成。支持計算機更輕松的集成“現(xiàn)實世界”數(shù)據(jù)，如語音、手寫體和圖片等?！氨简v”二字頻繁出現(xiàn)在漫畫和電視談話節(jié)目中，使其在推出之后很快成為一個家喻戶曉的詞語。奔騰是一個劃時代的產(chǎn)品，并且影響了PC領域十年之久，目前該“名字”依然在沿用。1995～1996年，Intel公司相繼發(fā)布了Pentium120MHz、Pentium133MHz、Pentium150MHz、Pentium166MHz、Pentium180MHz、Pentium200MHz等處理器，這些處理器采用了0.60μm、0.35μm兩種工藝技術，核心提升到由550萬個晶體管組成。此時CPU除了含8KB代碼和8KB數(shù)據(jù)L1Cache（一級高速緩存）外，還封裝了256KB或512KB的L2Cache（二級高速緩存）。

1997年，Intel公司推出PentiumMMX（Multi-MediaeXtension）芯片，它在x86指令集的基礎上新增了57條多媒體指令。這些指令專門用來處理視頻、音頻和圖像數(shù)據(jù)，使CPU在多媒體操作上具有更強大的處理能力，PentiumMMX還使用了許多新技術。單指令多數(shù)據(jù)流SIMD技術能夠用一個指令并行處理多個數(shù)據(jù)，縮短了CPU在處理視頻、音頻、圖形和動畫時用于運算的時間；流水線從5級增加到6級，一級高速緩存擴充為16KB，一個用于數(shù)據(jù)高速緩存，另一個用于指令高速緩存，因而速度大大加快；PentiumMMX還吸收了其它CPU的優(yōu)秀處理技術，如分支預測技術和返回堆棧技術。

同年，Intel公司又發(fā)布PentiumII233MHz、PentiumII266MHz、PentiumII300MHz三款PII處理器，采用了0.35μm工藝技術，核心提升到750萬個晶體管組成。

1999年，Intel公司發(fā)布PentiumIII450MHz、PentiumIII500MHz處理器，同時采用了0.25μm工藝技術，核心由950萬個晶體管組成，

2000年，Intel公司推出Pentium4處理器。從Pentium4開始，Intel公司不再每一兩年就推出全新命名的CPU，Pentium4這個名字連續(xù)使用了5年。為了滿足不斷發(fā)展的應用和市場需求，Intel公司從PentiumII開始將同一代處理器產(chǎn)品進一步細化。面向低端（低價位PC），Intel公司推出Celeron（賽揚）處理器；面向高端（服務器），Intel公司推出Xeon（至強）處理器。Celeron處理器采用減少Cache容量、改用低成本封裝或降低時鐘頻率等方法來降低芯片成本。Xeon處理器主要用于網(wǎng)絡服務器或圖形工作站，通過增加Cache容量、提高工作頻率、支持多處理器、率先采用革新技術等方法提高性能，但價格也相應較高。另外，針對便攜式PC要求功耗低、發(fā)熱量小等特點，Intel公司推出了PentiumM（Mobile）系列處理器；還有Centrino（迅馳）系列處理器產(chǎn)品，可以支持無線通信。2005年4月，Intel公司推出第一款雙核處理器平臺，此款產(chǎn)品的問世標志著一個新時代的到來。雙核和多核處理器設計用于在一枚處理器中集成兩個或多個完整執(zhí)行內(nèi)核，以支持同時管理多項活動。超線程技術能夠使一個執(zhí)行內(nèi)核發(fā)揮兩枚邏輯處理器的作用，與該技術結合使用時，Intel奔騰處理器至尊版840能夠充分利用以前可能被閑置的資源，同時處理四個軟件線程。

2005年5月，帶有兩個處理內(nèi)核的Intel奔騰D處理器隨Intel945高速芯片組家族一同推出，帶來了某些消費電子產(chǎn)品的新特性，例如：環(huán)繞立體聲音頻、高清晰度視頻和增強圖形功能等。2006年1月，Intel公司發(fā)布了PentiumD9xx系列處理器。

2006年7月，Intel公司面向家用和商用個人電腦與筆記本電腦，發(fā)布了十款全新英特爾酷睿2雙核處理器和英特爾酷睿至尊處理器。英特爾酷睿2雙核處理器包含2.91億個晶體管，其能效比最出色的Intel奔騰處理器高出40%。目前，人們已將目光放在了“雙核”、“多核”上，“雙核”已成為市場的主流，曾經(jīng)風光無限的“奔騰”系列產(chǎn)品也將逐漸退出歷史的舞臺。世界正在走入一個“雙核”、“多核”的時代。

2008年11月，Intel公司發(fā)布三款基于Nehalem架構的Corei7處理器：Corei7-965，Corei7-940，Corei7-920。這是迄今為止最先進、性能最強勁，同時也是結構最為復雜的處理器。三款i7處理器均采用8MB三級高速緩存，支持目前最先進的、可提供最佳內(nèi)存性能的三通道DDR3-1066內(nèi)存技術。1.2.3微型計算機的分類1.按微處理器的字長分類按微處理器的字長可分為8位、16位、32位和64位微型計算機。2．按用途分類

⑴通用微型計算機通用微型計算機是能夠面向各種不同應用的微型計算機系統(tǒng)，具有強大的處理能力和較大的體積，擁有較多的外設和各種接口。主要包括個人計算機（PC）和工作站（workstation）。

個人計算機：是一種通用微型機，體積小，價格較廉，并主要為每次一人使用，用戶界面“友好”。又可分為：臺式、便攜式、手持式。主流產(chǎn)品采用Intel公司的微處理器或兼容的微處理器，使用Windows或Linux操作系統(tǒng)。

工作站：工作站是指具有完整人機交互界面，集高性能的計算和圖形于一身，可配置大容量的內(nèi)存和硬盤，I／O和網(wǎng)絡功能完善，使用多任務、多用戶操作系統(tǒng)的小型通用個人化的計算機系統(tǒng)。目前工作站普遍采用RISC處理器芯片，32位結構或64位結構，工作站采用的主要是UNIX操作系統(tǒng)。工作站在工程領域、商業(yè)領域及辦公領域中獲得廣泛的應用。⑵嵌入式計算機另一類微型計算機被安裝在特定的應用系統(tǒng)中，使用者甚至感覺不到其存在。一般地，我們把帶有微處理器的專用微機系統(tǒng)稱為嵌入式計算機（Embeddedcomputer）或嵌入式系統(tǒng)。它是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟硬件可裁剪、適應于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)具有高集成度、低功耗的特點，其操作系統(tǒng)和功能軟件一般都固化在芯片中。軟件硬件都以高效率為原則，以實現(xiàn)在最小的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，以保證其競爭力。

作為系統(tǒng)核心的微處理器有三類：微控制器（MCU，MicroControlUnit）、數(shù)字信號處理器（DSP,DigitalSignalProcessing）和嵌入式微處理器（EMPU,EmbeddedMicroprocessorUnit）。嵌入式系統(tǒng)廣泛應用于儀器儀表、工業(yè)控制、測控系統(tǒng)、通訊設備、醫(yī)療設備、生產(chǎn)控制設備、武器裝備等，特別是移動電話、MP3播放器、PDA等新型個人消費類產(chǎn)品中的應用有著十分巨大的市場。3．按微型計算機的組成和規(guī)模分類

⑴多板機：微型計算機的各組成部分安裝在多個印刷電路板上的微型計算機。如臺式PC機、便攜式PC機等。

⑵單板機：微型計算機的各組成部分安裝在一個印刷電路板上的微型計算機。一般用于教學、實驗等。

⑶單片機：微型計算機的各組成部分集成在一個超大規(guī)模集成電路芯片上，則稱之為單片微型計算機，簡稱單片機。因單片機廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)，又被稱為微控器或嵌入式計算機。1.2.4微型計算機的結構1．16位微型計算機結構

16位微型計算機的結構采用的是總線結構，如圖所示。微處理器、存儲器、輸入和輸出接口電路構成了計算機的主機；輸入設備和輸出設備統(tǒng)稱為計算機外部設備，簡稱外設。以微型計算機為主體，配上系統(tǒng)軟件和外設之后，就構成了微型計算機系統(tǒng)。

總線是傳輸信號的一組導線，作為微機各部件之間信息傳輸?shù)墓餐ǖ馈Ｒ粋€部件只要符合總線標準，就可以連接到使用這種總線標準的系統(tǒng)中。這樣的結構使得系統(tǒng)中各功能部件之間的相互關系變成了各個部件面向總線的單一關系，不僅簡化了整個系統(tǒng)，而且使系統(tǒng)的進一步擴充變得非常方便?？偩€結構這種模塊化（或稱為積木化）特點使得微機系統(tǒng)部件的組成相當靈活，實現(xiàn)起來也相當簡捷。微處理器通過系統(tǒng)總線實現(xiàn)和其它組成部分的聯(lián)系?？偩€把微處理器、存儲器和I/O接口電路（外部設備與微型計算機相連的協(xié)調(diào)電路）有機地連接起來，所有的地址、數(shù)據(jù)和控制信號都經(jīng)過總線傳輸。16位PC微機中系統(tǒng)總線則稱ISA（IndustryStandardArchitecture）總線。

微機的系統(tǒng)總線按功能分成三組，即數(shù)據(jù)總線（DB，DataBus）、地址總線（AB，AddressBus）和控制總線（CB，ControlBus）。數(shù)據(jù)總線DB是傳輸數(shù)據(jù)或代碼的一組通信線，其寬度（總線的根數(shù)）一般與微處理器的字長相等。例如，16位微處理器的DB有16根，分別以D15～D0表示，D0為最低數(shù)據(jù)線。DB上的數(shù)據(jù)信息在微處理器與存儲器或I/O接口之間的傳送可以是雙向的，即DB上既可以傳送讀信息，也可以傳送寫信息。微型計算機講到的“讀”或“寫”都是以微處理器為主導地位而言的。地址總線AB是傳輸?shù)刂沸畔⒌囊唤M通信線，是微處理器訪問外界用于尋址的總線。AB總線是單向