1.5 微型计算机系统

1.5.1 微型计算机系统的组成

计算机硬件（Hardware）是指计算机系统中看得见、摸得着的物理实体，是组成一个计算机系统的物质基础。硬件系统的基本功能是，能够执行预先设计好的在相应指令系统中的各种指令。

计算机硬件系统的结构如图1-11所示，由存储器、控制器、运算器、输入设备和输出设备五大部分组成。控制器和运算器合在一起称为CPU（中央处理器）。（内）存储器和中央处理器合在一起称为主机。在计算机硬件系统中不属于主机的设备都属于外部设备，或叫做外围设备，简称外设。主机和外设合在一起构成了计算机系统。通常，将一个仅由硬件组成的计算机称为“裸机”。

微型计算机的基本硬件结构也是由上述五部分组成的。

用大规模集成电路技术把运算器和控制器集成在一起，就构成了微型计算机的核心——微处理器，再配以大规模集成电路的主存储器芯片，通过接口电路将输入及输出设备连接起来，就组成了微型计算机的硬件系统，其结构如图1-12所示。

一个完整的微型计算机系统由硬件系统和软件系统组成，如图1-13所示。微型计算机的基本硬件配置包括主机、键盘、磁盘驱动器、显示器等，软件配置包括操作系统、计算机语言、应用软件等。

微型计算机软件、硬件之间的关系是：

① 硬件是软件的物质基础。硬件是组成一个计算机的物质基础。任何软件都是建立在硬件基础之上的，离开硬件，软件不可能工作。

② 软件是硬件功能的扩充和完善。没有软件，硬件是废物一堆，有了软件，硬件才能正常运行并提高效率。软件是在硬件基础之上对硬件性能的扩充和完善。如果说硬件提供了使用工具，那么软件就为人们提供了使用的方法和手段，从而使人们不必了解机器本身就可以使用电子计算机，这就有利于计算机的推广和普及。

③ 软件和硬件的融合与转化。在微型计算机系统中，很多功能无法明确地说，哪些必须由软件来完成，哪些必须由硬件来完成。事实上，软件和硬件的界面是浮动的，某些计算机系统的功能既可以由硬件实现，也可以由软件实现，两者之间不存在一条固定不变的界限。某种系统功能如果用硬件实现，一般速度较快，但价格较高；如果用软件实现则价格较低，且较灵活，但速度可能会降低。总之，软件和硬件之间具有融合性和转化性，在逻辑上是等价的。

1.5.2 微型计算机的基本结构

微型计算机的基本结构是由微处理器、存储器和I/O接口芯片，通过三条总线连接而成的。微型计算机结构上的最大的特点就是总线结构。所谓总线（BUS），是微型计算机中传送信息的一组通信线，它联系着多个信号源和多个接收部件，信号可以从多个信号源中的任意一个传递到接收部件中的任何一个。也就是说，构成微计算机的CPU、存储器、I/O接口都以平等的身份挂在总线上，它们按时间轮流使用总线，称为分时复用。所以，总线就像人体的神经一样牵动着全身，沟通着微型计算机的各个部分。

微型计算机的总线有三种：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）和控制总线（Control Bus），分别为AB、DB和CB。

1．地址总线AB

地址总线是用于传递存储单元或I/O端口地址信息的一组信号线。地址线由CPU发出（除DMA方式外），对存储单元和I/O端口（外部设备）进行寻址，所以它是单向并行传递的。8位微处理器通常有16根地址线，记为A0～A15，能寻址的存储单元为：216=65536=64K；能对I/O端口寻址为：28=256个。

2．数据总线DB

数据总线用于传送数据信息。对于8位微处理器，数据总线是8根，记为DB0～DB7，数据的传送可从CPU向存储器和I/O接口输出数据，有时又可由存储器和I/O接口向CPU输入数据。因此数据总线是双向并行传送信息的。

3．控制总线CB

控制总线用于传送各种控制命令，如定时脉冲、存储器和I/O接口的读/写控制、中断请求等。控制总线中的每一条控制线传送一种控制信号，因此是单向传送的。

各种标准的微处理器，原则上都有相同功能的数据总线和地址总线，它们的差别主要体现在控制总线上。正是由于控制总线具体特性的差异，使我们在使用接口芯片时，要考虑与微处理器是否兼容的问题。