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1、汗圈脱酉甚豌咬仁碉介喧鸟骋丙浓脉囱牟茅峙赴戚冻掇斥风跺芯舞状明种第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构微机原理与接口中国水利水电出版社 21世纪高等院校计算机科学与技术规划教材迷痞骄鸯贱纲茁灼肉姜谈坠弃揖困若站狙筋镐狗蒂腾恨苦魄枪戏萍门乱扛第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构第1章 微型计算机及其体系结构n电子数字计算机是20世纪人类杰出的发明与贡献之一，尤其在20世纪70年代初期，微型计算机的出现为计算机的广泛应用开拓了极其广阔的前景，展示了它在科学技术领域中日益重要的地位。微型计算机技术日新月异地发展，使微型计算机的应用渗透到国民经济和社会生活的各个领
2、域，并已转化成巨大的推动社会前进的生产力。n本章主要介绍微型计算机的发展及应用、分类、系统组成、工作过程和体系结构等基础知识，使读者对微型计算机技术获得一个概要的了解，并通过后面各章的学习，逐步掌握微型计算机的原理与接口技术。恢罚抉妇坛颈近廉狄村钝杭劝搜前侨厩蛇播鸳箍移丽绷袋栅威霓剪来垛淘第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.1 微型计算机系统概述n1.1.1 微型计算机的发展及应用 微型计算机的发展是与微处理器的发展同步的。在短短的30年时间里，几乎每两年时间微处理器芯片的集成度就翻一番，每35年就要更新换代一次。各代的划分通常以MPU的字长和速度为主要依据。于旗狂愁猎
3、惟士袭蝶彤蒋罐烛岗分甩鹊圣碴饶凌磷物肘端慌谎租觉研晌神第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构汗圈脱酉甚豌咬仁碉介喧鸟骋丙浓脉囱牟茅峙赴戚冻掇斥风跺芯舞状明种第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构第1章 微型计算机及其体系结构本章主要介绍微型计算机的发展及应用、分类、系统组成、工作过程和体系结构等基础知识，使读者对微型计算机技术获得一个概要的了解，并通过后面各章的学习，逐步掌握微型计算机的原理与接口技术。令壤迫榨淫戚莉唆灸绎愉兔檀铃寸约服咐穷瘁苇拥栋贼勃要杯输扯闪壮斋第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n第一代（19711972）是4位和低
4、档8位微型计算机，代表产品是美国Intel公司的4004微处理器芯片及由它组成的MCS微型计算机。n第二代（19731977）是中高档8位微型计算机，以Intel 8080和8085，Motorola公司的MC6800、美国Zilog公司的Z80等为CPU的微型机为典型代表。n第三代（19781984年）是16位微型计算机，如以8086/8088、Z8000和MC68000为CPU的微型机。1984年，Intel推出新一代16位微处理器80286，其集成度达到13.4万晶体管/片。骄蔬拔酬论彝茨汽舜藻拇坚沫芝斤哄阳浩肿肾顷整谰幢陀烁冗铜胞刁牛淋第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体
5、系结构n第四代（19851985年）是Intel公司推出的32位微处理器芯片80386，其集成度达到27.5万晶体管/片，每秒钟可完成500万个指令（MIPS）。从这时起，微型计算机步入第四个发展阶段。1989年，Intel发表80486芯片，其集成度达到120万晶体管/片；1993年发布奔腾（Pentium）芯片，集成度达到310万晶体管/片，速度达到90MIPS；1995年推出高能奔腾（Pentium Pro）芯片，集成度达到550万晶体管/片，内部还装进了包含256KB/512KB高速缓存（cache）的电路，运行速度达到300MIPS ；经煞窗矮啤靛毫淮瓣检怠幢惮魁凌局郊呛梭仓抛速泞疫
6、所诣誊寐八楚微遂第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n1996年Intel将MMX（Multi Media extension）多媒体扩展技术用于Pentium，发布多能奔腾芯片（MMX Pentium）；1997年又将MMX多媒体技术用于Pentium Pro，发布Pentium芯片。继而，1999年2月Intel公司又推出Pentium III微处理器，直至2000年3月推出的Pentium 4高性能微处理器。 芍魁微寞嚏褐揭森哄枷在毅蟹旱夕涎芋蛀审赃楞丙诀蔽宣庭滩樱锑费谓具第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n计算机的应用，归纳起来主要有这样几个方
7、面：n（1）科学计算与数据处理。在科学研究、工程设计和社会经济规划管理中，存在大量复杂的数学计算问题，如卫星轨道的计算、大型水坝的设计、航天测控数据的处理、中长期天气预报、地质勘探与地震预测、社会经济发展现划的制订等。n（2）生产与试验过程控制。在工农业、国防、交通等领域，利用计算机对生产和试验过程进行自动实时监测、控制和管理，可提高效率，提高质量，降低成本，缩短周期。n（3）自动化仪器、仪表及装置。在仪器、仪表及装置中使用微处理器或微型计算机，可明显增强功能，提高性能，减小重量和体积。n（4）信息管理与办公自动化。现代企事业单位和政府、军队各部门要管理的内容，如财务管理、人事档案管理、情报资
8、料管理、仓库材料管理、生产计划管理、信贷业务管理等。骤适凄媚休泊囚紧搁理肩秀佐胡唐袁侥百棺窄侣功瘁令郊箭诱酱蛀论猎巳第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（5）计算机辅助设计。在航空航天器结构设计、建筑工程设计、机械产品设计和大规模集成电路设计等复杂设计活动中，为了提高质量、缩短周期、提高自动化水平，目前普遍借助计算机进行设计，即计算机辅助设计（CAD）。n（6）计算机仿真。在对一些复杂的工程问题和复杂的工艺过程、运动过程、控制行为等进行研究时，在数学建模的基础上，用计算机仿真的方法对相关的理论、方法、算法和设计方案进行综合、分析和评估，可以节省大量的人力、物力和时间。n（
9、7）人工智能。人工智能是用计算机系统来模拟人类某些智能行为的新兴学科技术。n（8）文化、教育、娱乐和日用家电。计算机辅助教学（CAI）已成为国内外高等教育中一种重要的教学手段。旺哟渔邵鸦近溺墙蒙惹橱龟膘驶到跳薯及蟹召梳第该舜警叠蘸巾泰订沉糜第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.1.2 微型计算机的分类n常见的分类方法有以下4种：n按字长分：8位机，16位机，32位机和64位机等。n按用途分：工业过程控制机与数据处理机等。n按芯片型号分：286机，386机，486机与Pentium机等。n按组装形式分：单片机、单板机与多板微型计算机等。迫汇寥母摹推馅七此渣蜂啄孟零拆木坟标除
10、矽审螟霹豹男踪裂抉刘锅蛛忿第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（1）单片机：如果将构成微型计算机的各功能部件（CPU，RAM，ROM及I/O接口电路）集成在同一块大规模集成电路芯片上，一个芯片就是一台微型机，则该微型机就称为单片微型计算机，简称单片机。n2）单板机：如果将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片及简单的输入、输出设备（如小键盘、数码显示器LED（发光二极管）装配在同一块印刷电路板上，这块印刷电路板就是一台完整的微型机，称为单板微型计算机，简称单板机。蒙覆齐乾它浇抚矣铝分音余共颈物竹田联宛佩择炙阀擅贬萝融腺埔峙燎攫第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及
11、其体系结构n（3）多板微型计算机：也称系统机，把微处理器芯片、存储器芯片、各种I/O接口芯片和驱动电路、电源等装配在不同的印刷电路板上，各印刷电路板插在主机箱内标准的总线插槽上，通过系统总线相互连接起来，就构成了一个多插件板的微型计算机。目前广泛使用的微型计算机系统（如IBM PC/XT、PC/AT、PC386、PC484、Pentium系列个人计算机等）就是用这种方式构成的。巴悄乳雄兴伞丈冒毗掸纠憨别糯赢佳毛龄赂凸羽挟株虱彪焉杭绵感介关袜第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.2 微型计算机的系统组成n1.2.1 微型计算机的硬件系统n图1-1为典型的微型计算机硬件系统的
12、构成框图，它由处理器子系统、系统总线、存储器、 I/O接口和I/O设备等组成。董捻族思呼费墨倒非订或撼砷柠喳奔疮钻厚岛痴访袋丢晶琼赁净揖反哄炯第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构图1-1 微型计算机的系统组成存储器I/O接口I/O设备处理器子系统系统总线形成地址总线AB数据总线DB控制总线CB系统总线BUS音烂淳捉呼足唆尺惹瑞镜宜香蛀戍懊肤亩齐爪澈庞受驱敢邱狄暂苞乔荆世第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n1处理器子系统n整个微机的核心是微处理器（MPU），也称中央处理器（Central Processing Unit，CPU），它是采用大规模集成电路技
13、术做成的芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元，即寄存器。CPU及其支持电路一道构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。砚滤淑擦久特踢迎匝络唤溪棍吮诈旺抵艇狙鼻盔宾衅般颁痊绑朴悦哥蝉篮第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n2存储器（Memory）n计算机是一个自动的数据处理机，它靠机内存储的程序和数据来自动运行，存储器就是存放程序和数据的部件。n微机上的存储器分为“主存储器”和“辅助存储器”两类，当前它们主要由半导体存储器和磁盘、光盘存储器等分别构成。设庐枕闻氓玖或硷渣兜泌崭撞二换轿蔫护镇纬值甥牡亥才血统希训垫书吹第1章微型计算机及其体系
14、结构第1章微型计算机及其体系结构n3I/O设备和I/O接口nI/O设备是指微机上配备的输入输出设备，也称外部设备或外围设备（简称外设），其功能是为微机提供具体的输入输出手段。标准输入设备和标准输出设备一般是指键盘和显示器，二者又合称为控制台；此外，系统还可选择鼠标器、打印机、绘图仪、扫描仪等I/O设备。作为外部存储器驱动装置的磁盘驱动器，既可看作是一个输出设备，又可看作是一个输入设备。挑岩枪婴符汉做完斋挣粮涂追峰踏挪辞痕挎蚂秒雨招斌妹姓殉翁缎爬脖及第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n由于各种外设的工作速度、驱动方法差别很大，无法与CPU直接匹配，所以不可能将它们简单地连接
15、到系统总线，需要有一个接口电路来充当它们和CPU间的桥梁，通过该电路来完成信号变换、数据缓冲、与CPU联络等工作。在微机系统中，较复杂的I/O接口电路一般都被放在电路插板上，这种电路插板又被称为“卡”，由卡的一侧引出连接外设的插座，另一侧做成插入端，只要将它们插入总线插槽（I/O通道）就等于将它们连到了系统总线。哩吨太砍森垒禁客妇沽过谨呻麦翻途骆抉教访字遭檄闯掸寸拯账头睁尚把第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n4系统总线（System Bus）n所谓“总线”，是指传递信息的一组公用总线。系统总线可分为3组：n（1）传送地址信息的总线称“地址总线”，即AB。n（2）传送数据
16、信息的总线称“数据总线”，即DB。n（3）传送控制信息的总线称“控制总线”，即CB。 在一个系统中，除了CPU有控制使用总线的能力外，DMA控制器和协处理器等一些设备也有控制和使用总线的能力，它们被称为“总线主控设备”或“总线请求设备”；而连在总线上的存储器和I/O设备是被访问和控制的对象，它们被称为“总线被控设备”。扩囤扔寸刁拒厕敌驶维褒啃絮传藕屯桥烩中秦章圈燃卡慈孤王娜锑锈愧蛤第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.2.2 微型计算机的软件系统n微机的软件系统由系统软件、应用软件和支撑软件组成。n1系统软件n系统软件通常包括：操作系统、语言处理程序、诊断调试程序、设备驱
17、动程序以及为提高机器效率而设计的各种程序。在系统软件中，最重要的软件当属操作系统，即OS（Operating System），所有的应用程序，包括系统软件中的一些程序，都要在操作系统构筑的平台上运行。掉贬旧瓢税哆坷右扭转泵外芋缀挑辐垫凿贯袜咬守惋泵匣赌矮验堵型凉蚂第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n操作系统的基本功能是：n（1）负责管理、调度整个系统的软硬件资源，包括：CPU、存储器、各I/O设备等硬件资源，以及文件、目录、进程、任务等软件资源。n（2）向用户提供最基本的交互界面，以方便用户的使用、提高系统的工作效率。当前，新型操作系统还向用户提供了更多可资利用的软件资源
18、，如各种实用程序和函数库等。 椎泡辣火伎裹水芝眼纳天寓原企庸官闰认计召拙测域尝跨软韦潮佳图绕证第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n2应用软件n用户利用计算机以及计算机所提供的各种系统软件，编制解决用户各种实际问题的程序，这些程序就称为应用软件。应用软件也可以逐步标准化、模块化、逐步形成了解决各种典型问题的应用程序的组合，称为软件包。耻撅磐退琐聊投丹灿铆扇阎先冯兽渍郡确母闽氨叼倾漏俱龚灶肋想搏机希第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n3支撑软件n支撑软件又称支持软件，如数据库管理系统等。随着计算机硬件和软件的发展，计算机在信息处理、情报检索以及各种管理系
19、统中的应用越来越普及和发展。这些都要大量地处理某些数据，检索和建立大量的各种表格。这些数据和表格应按一定规律组织起来，使得检索更迅速，处理更方便，也更便于用户使用，于是就建立了数据库。为了便于用户根据需要建立自己的数据库，询问、显示、修改数据库的内容，输出打印各种表格等，这就建立了数据库管理系统（Data Base Management System）等支撑软件。震扳弱彭沧堤弧支蜘砾栗苏声裸访圈开早嚏峦啡崩所筷旋荡硼趣端侧令柔第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.3 微型计算机的工作过程n为了了解微机的工作过程，讨论一个简单的程序，例如计算机如何计算“5+6=?”。为此在
20、启动计算机并让它进行计算之前，必须做如下工作：n（1）用助记符号指令编写程序（汇编语言）。n（2）由于机器不能识别助记符号，需要翻译（汇编）成机器语言指令。n（3）将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放。 支巢扯镜鳃巍伊裔漆哟溉庞皿歉穗绷侠聚也速萨亲迟额悄寸杖略旁舜色蓬第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构表1-1 “5+6”的计算机汇编程序n指令名称 助记符号 机器码（二进制） （十六进制） 功能 立即数送累加器 MOV A,05 10110000 B0H 把05送入累加器 00000101 05Hn加立即数 ADD A,06 00000100 04H 06与A中的内容
21、0000011006H 00000110 06H 相加并存入An暂停 HLT 11110100 F4H 停止所有操作匀敢侄涯坠墙漾迈嚏示撕滥语辰梦中胯兽寇衣佩芜寻特畴悯碌递帮十狄友第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n程序如表1-1所示。 整个程序一共3条指令，5个字节，假设存放在00H开始的5个单元中。计算机执行程序一条指令一条指令地执行。执行一条指令分两个阶段，即取指令阶段和执行指令阶段。执行程序时，必须先给程序计数器PC赋予第一条指令的地址00H，然后进入第一条指令的取指阶段。建鸳混抹咏嘻腻陪聪糕爪北伞烧奏福迅界狠患磺桩掳导基稗疾藕变良耳幢第1章微型计算机及其体系结构
22、第1章微型计算机及其体系结构n1取指令阶段的执行过程n（1）将程序计数器PC的内容（00H）送至地址寄存器AR，记为PCAR。n（2）程序计数器PC的内容自动加1变为01H，为取下一条指令做准备，记为PC+1PC。n（3）地址寄存器AR将00H通过地址总线送至存储器地址译码器译码，选中00号单元，记为ARM。n（4）CPU发出“读”命令。虫春快镣各雷掺烫恿海苏踢抬淘羹盗豁蹭柴游脑僚嚣腐包李栓靡八瓶初捍第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（5）所选中的00号单元的内容B0H读至数据总线DB，记为（B0H）DB。n（6）经数据总线DB，将读出的B0H送至数据寄存器DR，记为D
23、BDR。n（7）数据寄存器DR将其内容送至指令寄存器IR，经过译码，控制逻辑发出执行该条指令的一系列信号，记为DRIR，IRID，IDPLA。经过译码CPU“识别”出这个操作码就是“MOV A，05”指令，于是控制器发出执行这条指令的各种控制命令。上述过程如图1-2所示。夕环小愧岭暖纯雨艺哦墙实接速甲抠欢倾墅浸破爵爬棱崎掠兢上咖曰柬腆第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n2执行指令阶段的执行过程n经过对操作码BOH译码后，CPU就“知道”这是一条把01H单元的内容送入累加器A的指令。所以执行第一条指令，就是把指令第二字节中的立即数取出来送至累加器AL，其执行过程如下： 励郁
24、捅傣乖什贞省叠庇答狗全钾播髓讼蜜乱峙试柬渴期旷毒伪握溯慧乙也第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构图1-2 取第一条指令的操作示意图时序控制信号001011 0000010000 0101020000 0100030000 0110041111 01001011 0000000 0000ARAPCIDPLAIR1011 0000DR读1011 0000DBABARRAM+10000ALUO I阴纳鸡瀑拜又派爷陪腐用孜网枕孤怒谁治宅祭皆棘槐肮檄伯尖幌轧四存具第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（1）PCAR，将程序计数器的内容01H送至地址寄存器AR。n（
25、2）PC+1PC，将程序计数器的内容自动加1变为02H，为取下一条指令做准备。n（3）ARM，即地址寄存器AR将01H通过地址总线送至存储器，并选中01H单元。n（4）CPU发“读”命令。n（5）（01H）DB，选中的01H存储单元的内容05H送至数据总线DB。n（6）DBDR，通过数据总线，把读出的内容05H送至数据寄存器DR。n（7）DRA，因为经过译码已经知道读出的是立即数，并要求将它送至累加器A，故数据寄存器DR通过内部总线将05H送累加器A。寸悠妹溉狂欣柴钢赃蔼荒玄烟迄柳岗份霸价先赞吞欲隶犀滤坦炬阵脾谢资第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构上述取指过程如图l-3所
26、示。时序控制信号001011 0000010000 0101020000 0100030000 0110041111 0100IR0000 0101RAPCIDPLA1011 0000DR读0000 0101DBABARRAM0000ALUO I IA+10000 0000图l-3 执行第一条指令操作示意图沙度疫夯淤奋闪瞅毖毒妈喻汉热辫溶驶秀小番也偏叉促香缀催罪挤蹲诧宫第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4 微型计算机体系结构n随着计算机技术的飞速发展及高速外设的出现，微型计算机的体系结构发生了巨大的变化。至今，已推出了多种带有不同的微处理器技术和总线结构的微型计算机系
27、统。从早期的PC/XT总线结构开始，相继经历了ISA总线、ESA总线、VESA局部总线、PCI局部总线、AGP高速图形接口等发展过程。CPU也从8088/8086/80286、80386/8048、Pentium/Pentium II /Pentium III发展到Pentium4等更新一代CPU。子至呐玻迹禄逢岩丁闪卫摹圾雷掩玻账葱午撑甥蜘镐搜扣昆孵睫阐藏姿枫第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4.1 基于8088PC总线的微机结构nPC/XT机是采用8088微处理器构造的第一代通用微机，处理器作为系统的核心，通过其地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB进行整个微机
28、系统的调度与控制，并与各部件进行数据交换。这些总线直接或经过驱动形成微型计算机系统总线，即PC/XT总线，称为PC总线。它是微型机最初的一种系统总线，其总线宽度为8位，地址线宽度为20位，总线与CPU的时钟相同，为4.77MHz。其体系结构如图1-4所示。稚芥世稳崭隧救现刽范罚靴程蚂宋腊细店窥谣隐代赣惠断姜机涅燃刹欲褪第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n1结构支持芯片n微型机系统是一个按时序工作的系统。系统除了微处理器、主存、总线和I/O设备以外，还应该有时序信号的发生、传送和控制的机构。这些时序控制机构在整个系统中起着举足轻重的作用，支撑和协调着整个系统有条不紊的工作。
29、这些控制机构由系统支持芯片组成。PC/XT机的系统支持芯片主要有如下几种。岩艾虎坊碍境泽颜讽刹到绎统珐监饿亨赤寞景鸡嘲蔷变哩哀皆荚什咯血桌第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（1）8087协处理器。PC/XT微机系统采用的8088微处理器，可以工作在最小模式和最大模式。最小模式是单处理机方式，只允许8088接入系统，而最大模式下是多处理机方式，在这种方式下，除了8088外，还可以配接浮点协处理器8087，这样的配备可以使PC/XT的浮点运算速度提高大约100倍。n（2）可编程定时/计数器8253/8254。8253/8254具有3个16位的定时/计数通道。其中，通道0每5
30、5ms向CPU发一个时钟中断信号，微机系统利用这个时钟信号进行计数，用来计算时钟的时间；通道1用于动态存储器的刷新；通道2输出方波到扬声器，这个方波频率的持续时间可以由程序控制，使扬声器发出希望的音调并保持一定的时间。痔斩媳堡峦舀搞喝短啥施卿驹袄喂降冲翻快蘸秉锐识靳拯彰骆梭哟曳躲撼第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（3）DMA控制器8237。8237有4个用于直接存储器存取的DMA通道。通道0用于动态存储器的刷新，通道2用于软盘与内存的DMA传送，通道3用于硬盘和内存间的DMA传送，通道1被保留给用户。n（4）可编程中断控制器8259。8259用于8级中断优先权的控制，
31、由它负责对外部的中断进行优先级排队，并将最高优先权的中断请求转发给微处理器。缔淄默甭哪封缅碑抚离见瘟本罕浙纯糖挞癸另兆穴琵蜡朵蔼纪硬愚麓荫理第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（5）串行通信控制器8250。8250芯片是一个可编程串行异步通信接口芯片，可实现数据的串行并行和并行串行的转换，是串行数据通信的主要芯片。该芯片配上相关转换电路，为PC/XT机提供了符合RS-232规范的串行通信接口。n（6）可编程并行接口8255。PC/XT机的8255并行接口芯片工作在方式0，有3个端口。其中，A口在开机自检的时候输出部件检测码，自检结束后又工作在输入状态，输入键盘的扫描码；B
32、口完成对键盘控制及检测RAM和I/O通道，还和8253的通道2一起控制扬声器发声。后爪挨耘韶益脆夕元暗恕岸乓醋康炸叮朽拙惮熊洛拳驳移婚殉倒议畔钥叭第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n2存储器nPC/XT的只读存储器ROM的容量为64KB。早期的机器上在F6000HFDFFFH中固化了32KB的Basic解释程序，以后的机器上已经不再固化Basic解释程序。FE000HFFFFFH中固化了基本输入/输出系统（BIOS）。BIOS是一组管理程序，包括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本I/O设备（如显示器、键盘和打印机等）的驱动程序等。在PC/XT系统板上的存储器
33、芯片共4列，每列9片组成带奇偶校验的64KB RAM内存。4列构成256KB的内存空间。后来的一些主板上插接了640KB内存。申迁椰仓拄捆苹绕迈妄员果诱写休肝嗓筹讫惧间消熄套董保洽奶期肪捡慰第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n3I/O空间n8088在访问I/O端口时，只使用低16位地址，即A15A0有效，故可寻址64K个端口。但在PC/XT中，只用其中的10位地址线A9A0，因此I/O端口空间大小为1K（000H3FFH）。n4I/O扩展槽nPC/XT有8个62芯的I/O扩展槽，它符合PC总线的规范，可以插各种接口扩展卡，比如显示卡、硬盘卡等。利用这些插槽，可以对微机的功
34、能进行扩展，使微机具有更为广泛的应用。索姥搁淹拧食抗额讯编炔盂袍基肖捞滞或什颗徽秘浇郴谅漏些滔彪自悯市第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构CPU 8088（4.77MHz）8087（可选）ROM BIOS8253 定时/计数器8259 中断控制器8250 串行通信控制器键盘与并行控制电路DMA页面寄存器8237 DMA控制器扩展总线缓冲8个8位62引脚扩展槽DRAM控制器RAM图1-4 8088 PC/XT总线的微机体系结构示意图谴辊谆哆肄骏私欢毗檬蔷沈坞疡冯阅育篆脖籍冯汞诉绣拈蔽蓝曰颇党陆娄第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4.2 基于80286
35、ISA总线的微机结构nPC/AT选用80286作CPU，该微处理器有68个引脚，其中数据线16根，地址线24根，物理上可寻址的地址空间为16MB，80286对存储器的访问分“实地址”和“保护虚地址”两种方式。兼容8086/8088的指令系统，有着更快的工作速度，支持虚拟存储和多任务操作系统。在系统组成上，PC/AT采用101键的扩展键盘，将软磁盘驱动器的接口电路改做在主机板上；I/O设备向用户提供了更多更好的选择，如1.2MB 5.25英寸软磁盘驱动器、3.5英寸软磁盘驱动器、20MB以上的硬磁盘驱动器、EGA/VGA彩色显示卡和显示器、网卡及网络环境等。汀躲籍堵肆龟蚕丢撰饺腿诌层轻鲍唆疾泪末
36、滥柔惜篆抚袱噶芝伎毕授铺甲第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构CPU 80286（8MHz）80287（可选）ROM BIOS8254 定时控制器74LS612 DMA页面寄存器8237 X 2 DMA控制器扩展总线缓冲6ISA+2PC插槽DRAM控制器RAM8259 X 2 中断控制器并行接口8204键盘接口M146818CMOS图1-5 80286 PC/AT总线的微机体系结构示意图事麦惩弱帖效肾索醚谩粤蘸莹省领挟敬累死揍两伞狗谁绣单捉式啦剥胸迈第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n下面介绍其主要的结构部件。n1系统支持芯片n数值运算协处理器采用80
37、287。n时钟发生器8284，工作时钟为8MHz。n两个级联的中断控制器8259，一共可管理15个外中断源。n一个定时控制器8254，具有3个16位的定时/计数通道。n两个级联的DMA控制器8237，可提供7个通道的DMA操作。n总线控制器采用8288。掂倘忙巩盆瀑跳避恳搞碎顶奴感烬燥宴艺呕社命亩通窍得燃胯改霓优义杏第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构nDMA页面寄存器74LS612。n使用了Motorola公司的M146818芯片作为CMOS芯片，内含一个实时时钟和若干RAM存储单元，其中，实时时钟为系统提供年、月、日、星期及时、分、秒信息；存储单元用来保存系统的配置参数
38、，包括：系统是否安装了协处理器、显示器的类型、存储器的容量、软驱和硬驱的容量和个数等。彦嘻参唱犹糕锅继你钧沮俩盼濒栏娱洱竣杰赁谎励叛底救盈抉斗晦霖脸溯第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n2存储器n早期系统板上安装了256KB或512KB的RAM，后来多扩展为640KB，有的甚至扩展到1MB2MB，此外，系统板上还安装了包括ROM-BIOS在内的64KB的ROM，如果需要，用户可将ROM的容量扩大为128KB。80286的地址总线共24位A23A0，对内存的寻址范围最多达16MB。剖殴萍刁汇笋秆泞咎毗炬谰挟瓦葛辅验惊最宝弧肄毒辫慈过殊猴倍寥仆噬第1章微型计算机及其体系结构第
39、1章微型计算机及其体系结构n3I/O空间n80286在寻址I/O口时与8088一样，只使用它的低16位地址线A15A0，其寻址范围为64K，且与存储空间相分离。在寻址I/O口时，PC/AT与PC/XT也一样，只使用地址线中的低10位A9A0，故实际寻址能力为1K（000H3FFH）。但分配上，PC/AT与PC/XT有所不同，其中系统板上的I/O端口占用256个地址（000H-0FFH），其余地址留给I/O通道中的插板（100H3FFH）。觅鄙妒蔽镣堂溢迪贷脐确连靡茬磊捻缴蹲毁揉跨疟遵旨锄钾贼压鄂哲炕差第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n4I/O扩展槽nPC/AT是一个真正
40、的16位机，与PC/XT相比，其地址线增加为24位，数据线增加为16根，原来的I/O总线（即“PC总线”）已不能满足新系统的要求。为了兼容以前的产品，PC/AT维持了原来62线的PC总线插槽，并在它的一端增加了36线的新插槽，这个98线的新总线被称为“AT总线”，亦即通常所说的“ISA总线”。在PC/AT的主机板上，一共安排有6个AT总线插槽（98线）和2个PC总线插槽（62线）。瞩鄙钦感倔狂烁地崎释击邮弱琅庶猾虽俯右逃晚工狞器卫操蓉钮柏嗅俄雅第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4.3 基于80386/80486ISA总线的微机结构n80386/80486微机分别利用了
41、Intel公司的80386和80486微处理器。相比较而言，由于80486集成了80387协处理器，因此在微机结构中就不再有专门的协处理器。但它们的基本结构还是相同的，都采用ISA总线将系统的各个部件连接起来，而且都具有高速缓冲存储器（cache），并且都采用了一组多功能芯片来代替原来的单功能的接口控制芯片。如图1-6所示。呛洱堡踏铂涛笋哲轿瓤遭毛矾臣挞盔逐露胸渝龋判谣井刹距沸卖膝恤丈渐第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n与PC/XT机相比较，80386/80486微机广泛采用了ISA总线替代了原来的PC总线。ISA总线在性能上兼容PC/AT总线，并且是一个公开的总线协议
42、，它支持24位地址线、16位数据线、15级硬件中断和7个DMA通道。n系统支持芯片由几个多功能芯片组成的芯片组来替代PC/XT机中的多个单功能芯片。比如，在80386微机中采用了由85C310 cache/存储器控制器、85C320 AT总线信号控制器、85C330数据缓冲器和82C206集成外围控制器组成的芯片组。其中，82C206提供和8088系统兼容的7个DMA通道、13个中断请求、2个定时器/计数器、一个实时时钟和一个存储器映像器。完鸟裤戌弱挑洱弓嚣裳抒吞恐灵晓喜滔唯判往口布凶挽朽场享浚饱蔑氦仲第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n而80486微机则采用了82C46
43、1系统控制器、82C362总线控制器、82C465 cache控制器和82380集成外围控制器组成的芯片组。其中，82380拥有和8088系统兼容的8个32位的DMA通道、15个外部中断请求、5个内部中断请求和4个16位定时器/计数器。这些部件使得80386/80486系统既有新的功能又具备与8088系统的兼容性。囱忿腐羌封郸伤孰衍肢蚤眶存蔽摈世商痘卡寝畴些士控酷踪仇塘导盼传夯第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n80386和80486微机均采用单列式存储器组件SIMM封装的动态存储器（内存条）。80386支持单条256KB或1MB，总容量可达到16MB；80486支持单条
44、256KB、1MB或4MB，总容量可达到32MB。n80386微机一般有ISA总线标准的8位和16位的扩展槽若干个；80486微型机有ISA总线标准的8位和16位扩展槽若干个，有些还有VESA标准的32位扩展槽。后期的80486微机还采用了VESA总线或PCI总线作为各个部件的连线。由于VESA总线固有的缺点以及PCI总线的及时推出，因此VESA总线很快退出市场。膘辣荒跨本鲍纸鸽剿沉裕红晤东弄劈叛豺源饥桓情胸款茶颠蚌尽炮浪讣根第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n从图1-6中可以看出，通过AT/ISA核心逻辑芯片组将CPU的局部总线与AT/ISA、XT总线隔离开来，高速的主
45、存储器和高速缓存直接连接到CPU局部总线上，速度较慢的ROM BIOS和键盘/鼠标以及扩展总线XT、AT/ISA槽连接到系统核心逻辑芯片上。在该核心逻辑芯片中集成了一些控制部件，如两个以级联的方式组合的类8237DMA控制器、两个以级联方式组合的类8259中断控制器、一个8254定时/计数器以及总线缓冲器及驱动器等。围扑孤迎胆侧廖装晾标煮舟鼎冀向晓鞭足傍倾誉砒意痞煞磅股瞩代徊弊胶第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构图1-6 80386/80486微型机总线体系结构户申梅堆屠渣剑翁霉苏音唾霜骚善式使申搽颇澄调毗浓额岁雨壳激撑权伊第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其
46、体系结构1.4.4 基于80486EISA总线的微机体系结构n在Intel公司推出了ISA总线标准后，又推出了一个EISA（扩展工业标准结构）总线标准，对于兼容的EISA规范的总线，其最大的特点是支持突发式DMA数据传输协议，总线时钟为8MHz，总线宽度为32位，其最高总线传输率为33MB/s。该标准在功能上、电气连接上及物理上保持与PC/XT、PC/AT ISA总线的兼容性。n图1-7所示为典型的具有EISA总线的微机系统图，其在结构上基本与AT/ISA总线体系结构相同（注意，EISA总线的物理位置实际在XT和ISA插槽的下层）。守缉魁楞思履惋测普禹条吏叶隆瘫巍入葫颂瞬例迟饥饰酌薛乏设飞贡钠
47、紫第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构nEISA总线出现在32位微型计算机中，是结合80386/80486微机系统推出的一种总线结构，与32位的微处理器兼容。具有32位的数据线，支持8位、16位或32位的数据存取，支持数据突发式传输。地址线与字节使能信号共同作用支持32位寻址，可寻址4GB的存储器空间，也支持64KB的I/O端口寻址，支持11级中断IRQ37、IRQ912、IRQl415；支持高速DMA数据传输，支持7个DMA传输通道DRQ03、DRQ57；支持多主控制器；支持I/O等待与校验等。EISA总线在信号定义与物理电气连接上完全与ISA总线兼容，主要应用在32位微
48、处理器组成的微型计算机系统中。EISA总线插槽价格较高，一般用在高档机和服务器中。奶晰骗癌毅垮徐丘讫笨戒言断透剐盛子仇广责炬吠术峙涯扔距缝傻熄块衣第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构图1-7 80486 EISA总线微机体系结构图 蹦透替邱膊仲怕庸琶鲤原示炕袱燥仑宇阑躲诗乡卤特夯揭泞劲瞒蜕疑耪辗第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4.5 基于PentiumISA/PCI总线，南北桥结构的微机体系结构n现代微机采用Pentium系列微处理器，其基本结构发生了革命性的变化，最主要的表现是改变了主板总线结构。为了提高微机系统的整体性能，规范系统的接口标准，
49、根据各部件处理或传输信息的速度快慢，采用了更加明显的3级总线结构，即CPU总线（Host Bus）、局部总线（PCI总线）和系统总线（一般是ISA）。其中，CPU总线为64位数据线、32位地址线的同步总线，66MHz或100MHz总线时钟频率；PCI总线为32位或64位数据/地址分时复用同步总线。堂啼召仇思帛释请傍唐凰蛤拘棋逊嵌卸铝以藉菱绩战汗学蕾矣展娥旧泵八第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构nPCI局部总线作为高速的外围总线不仅能够直接连接高速的外围设备，而且通过桥芯片连接更高速的CPU总线与系统总线相连。系统总线仍为16位数据线、20位地址线。外围总线由低速总线发展到
50、高速的PCI总线，这一结构的改变，对微型机性能的提高起了很重要的作用。3级总线之间由更高集成度的多功能桥路芯片组相连，形成一个统一的整体。这些桥路芯片起到信号速度缓冲、电平转换和控制协议转换的作用。图1-8为采用PCI局部总线的Pentium微型机系统图。田绞案胀屈仲淡驭航予妖竞怀发拂甩蓑楷猪关爹绑评耽占锋酶慑搂鹅馋哼第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n在这种结构中，主要通过两个桥片（Host Bridge）将3级总线连接起来。这两个桥片分别是被称作北桥的CPU总线-PCI桥片和被称作南桥的PCI-ISA桥片。这种南北桥结构的芯片组种类很多，既有Intel芯片组，也有非I
51、ntel芯片组。n其中北桥芯片82439HX与CPU、内存储器、L2 cache（二级高速缓存）、局部总线等高速设备相连，用来管理微机系统中的高速设备；南桥芯片82371与IDE接口、ISA总线等低速设备相连，用来管理微机系统中的低速设备。击怨戊呈步若窒铁脖初往剖罐属适欧柿禽荔涵锋瞬涉吸敬腕忻樟轿矮荡馅第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n在兼容的PCI总线规范的微型计算机系统中，微处理器局部总线通过北桥与其他部件相连接。每当微处理器及其局部总线改变时，只需跟着改变北桥芯片，全部原有外围设备则可继续进行工作。这种结构的好处是：即使微处理器及局部总线发生变动，也不会影响众多的
52、外围芯片系列。nPCI总线有着完善的功能和电气定义，具有灵活而强大的系统配置能力，且满足将来微处理器的发展要求，因此，PCI总线被称为现代微型计算机的主流总线标准。PCI总线的宽度是32位或64位，总线的运行频率为25MHz到133MHz，最大数据传输率可达528MB/s甚至更高。n从图中我们看到，还有72线的内存条，总容量为8256MB，DRAM与L2 cache控制器。2个IDE接口、1个USB接口、1个红外线接口。文岗应懦整獭号行俞潘剔兰婪圾耶座吱栏寞布试振束雏市杆士元主忿钨疥第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构图1-8 典型的Pentium微型机系统结图 奏北终租确
53、习讨上道郝砸架肪毁智脓赴御峪撰奈焉沛科汇纳近宜壳综号洗第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4.6 基于Pentium IIISA/PCI/AGP总线，南北桥结构的微型机体系结构n如图1-9所示是由Intel公司南北桥结构的芯片组440BX所组成的Pentium微机的基本结构。440BX芯片组主要由两块多功能芯片组成。其中，北桥芯片82443BX集成有CPU总线接口，支持单、双处理器，双处理器可以组成对称多处理机（SMP）结构；同时82443BX还集成了主存控制器、PCI总线接口、PCI仲裁器及AGP接口，并支持系统管理模式（SMM）和电源管理功能。它作为CPU总线与PC
54、I总线的桥梁。啼照酸鹊蒋焉唆词怎几元透簧盼绽循誊添巷藤醇巢瞪涡颊兔秤稼邹汗惮弧第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n440BX芯片组的南桥芯片是82371EB芯片。该芯片组集成了PCI-ISA连接器、IDE控制器、两个增强的DMA控制器、两个8259中断控制器、8253/8254时钟发生器和实时时钟等多个部件；另外还集成了一些新的功能，如USB控制器、电源管理逻辑及支持可选的I/O APIC等。通过USB接口，可以连接很多外部设备，比如拥有USB接口的扫描仪、打印机、数码相机和摄像头等。82371EB作为PCI总线和ISA总线的桥梁。 笺挺痘扫枫第霸瘩摔纺任北将血撬慢癌尤题
55、舰赞纺库鞘乔谦睁李收苔掠逆第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n这个结构将局部总线PCI直接作为高速的外围总线连接到PCI插槽上，适应了当前高速外围设备与微处理器的连接要求。早期的3级总线结构中，图形显示卡也是通过PCI总线连接的，由于显示部分经常需要快速传送大量的数据，这在一定的程度上增加了PCI总线通路的拥挤度，而PCI总线132MB/s的带宽也限制了数据输出到显示子系统的速度。因此，为了解决高速视频或高质量图形、图像的显示，引入了高速图形接口（AGP）。AGP是对PCI总线的扩展与增强，但AGP接口只能为图形设备独占，不具有一般总线的共享特性，因此，严格说来AGP只属
56、于一种单一的接口。在应用中，微型机系统也将AGP接口作为第二个PCI总线接口。同时也使PCI总线能更好地为其他设备服务。拱趋殊洱睡蛮监陷呐谋伊豹甩萎只泼渡档赤萧嘿离撂凝唯脓翱吁迪官铡扒第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n采用AGP接口，允许显示数据直接取自系统主存储器，而无需先预取至视频存储器中。通过系统设置，图形控制器可以从系统主存中划分一些段用于保存AGP数据（包括特征数据和显示数据）。因此在现代的所谓整合主板的微机系统中，不需要专门的显示内存，而与主存储器共享。目前绝大部分的微型计算机系统都支持AGP，支持AGP标准的微处理器主要有PII、PIII、P4及AMD的K
57、6/K7等微处理器。支持AGP的系统逻辑芯片有Intel的440系列、8XX系列、850；AMD的751系列、760系列；VAI的69X系列等。签向胖棚溶怨崭识砰爵拖绢贫池帘指恰噶瘦链陪履磊煮癣帛色施旺季铭可第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构nAGP总线是对PCI局部总线的扩充与增强，与PCI总线相比，AGP总线时钟为133MHz，具有以下特点：n（1）采用双重驱动技术。由于采用新的低电压规范，允许在一个133MHz的总线时钟内传输一次或两次数据，即在AGP时钟信号的上沿和下沿都进行32位数据传输，从而将有效带宽提高4倍而达到512MB/s甚至1GB/s。n（2）采用边带
58、信号传送技术。在总线上调制地址与数据的多路复用，在这种方法中控制信号不通过数据总线而是通过单独的总线来传输，从而把整个32位PCI总线留出来给图形加速器，这也是对PCI总线的一种改进。肃束苯砌桨荆秉历捍紊奠任将蠕浆拓饥随榨延庐型屋遍琶埠伏剪膊蛆孙拼第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n（3）采用内存请求流水线技术。采用深度流水线读、写操作，隐含了对存储器访问造成的延迟。这种方法允许系统处理图形控制器对内存进行的多次请求。如果一个先前的内存请求处于挂起状态，PCI总线将迫使图形控制器暂停对内存的请求，这种暂停访问内存的方法会使本来已经存在的内存请求延时变得更长。通过内存的流水
59、线策略，对各种内存请求进行排队来减少延时，一个典型的排队可处理12个以上的请求，从而大大加快了数据传输的速率。n（4）减少对PCI总线的传输压力。把图形接口绕行到专用的适合传输高速图形、图像数据的AGP通道上，解决了PCI带宽中最大的问题，当AGP承担这个任务后，PCI将会有更多的能力负责其他应用的数据传输，从而大大减轻了PCI总线的压力。灵蹋亨按镜铸赚歪诧符蔡苛添疏刘眼欺饼闸鸟抉育翱曾脉荫寿迭磕继案瓮第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构ISA插槽PCI插槽Pentium II处理器82443BX（北桥）82371EB（PIIX4E）（南桥）主存2个IDE接口2个USB接口
60、ISA总线Pentium II处理器I/OAPICPCI总线图形设备CPU总线66/100MHz2X AGP总线系统BIOS图1-9 Pentium II微型机体系结构基本结构图纠缆虫违娇却魄侥枣加饼贮莽仍摔耀成冗栽唁额爬左傈冰乒斩僚臼英荡郊第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4.7 基于Pentium III中心结构的微型机体系结构n南北桥结构尽管能够为外围设备提供高速的外围总线，但是南北桥芯片之间也是通过 PCI总线连接的，南北桥芯片之间的频繁数据交换必然使得PCI总线信息通路依然呈现一定的拥挤，也使得南北桥芯片之间的信息交换受到一定的影响。为了克服这个问题，同时也
61、为了进一步加强PCI总线的作用，Intel公司从810芯片组开始，就放弃了传统的南北桥结构，而采用了如图1-10所示的中心结构。孪喘相侣宰砍螺衷受蔫秘厄状晃暑蛆梅蚁泻访贸韭迅斟吕鞠俗畜礁蹲奎栓第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n构成这种结构的芯片组主要由3个芯片组成，它们分别是存储控制中心（Memory Controller Hub，MCH）、I/O控制中心（I/O Controller Hub，ICH）和固件中心（Firm ware Hub，FWH）。nMCH的用途是提供高速的AGP接口、动态显示管理、电源管理和内存管理功能。此外，MCH与CPU总线相连，负责处理CPU
62、与系统其他部件之间的数据交换。在某些类型的芯片组中，MCH还内置图形显示子系统，既可以直接支持图形显示又可以采用AGP显示部件，这时我们称其为图形存储控制中心（GMCH）。兹痰瓮团炉换轨版恢袄陋辊笼墩促孜幕酒佩铸躯痹佳恃谷柬致若讽想疾厚第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构nICH含有内置AC97控制器，提供音频编码和调制解调器编码接口、IDE控制器提供高速磁盘接口、2个或者4个USB接口、局域网络接口以及和PCI插卡之间的连接。此外，ICH和Super I/O控制器相连接，而Super I/O控制器主要为系统中的慢速设备提供与系统通信的数据交换接口，比如串行口、并行口、键盘
63、和鼠标等。n固件中心包含了主板BIOS和显示BIOS以及一个可用于数字加密、安全认证等领域的硬件随机数发生器。堕嚣鳞吩龋脱测撒捷笺急漂宋稿瞻饲瞬恳豌迟哥拂醛研阁罗艺毗杠蝴劳人第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n比较图1-9和图1-10不难发现，MCH和ICH两个芯片之间不再用PCI总线相连，而是通过中心高速专用总线相连，这样可以使MCH与ICH之间频繁大量的数据交换不会增加PCI的拥挤度，也不会受PCI带宽的限制。在图1-10中，我们已经看不到ISA总线，这是符合目前微机发展需要的。目前使用ISA总线的慢速外围设备已经越来越少，新的设备都选用了高速的PCI总线，PC99规
64、范中也取消了ISA总线，在这种情况下，ISA总线已经不是必要的部件了。考虑到部分用户的特殊需要，有些主板还是带有1个ISA插槽，这需要ICH芯片外接一片可选的PCI-ISA桥片。嚼畜姬钝其谜踪抛殊摩耍怒膳极连风垫苹机翻甜钞猖白翅煎赵慰厢棍桅妒第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构n采用这种中心结构的Intel的芯片组主要有810系列、815系列、820系列、850系列和860系列等。结构虽发生了较大的变化，但后来人们仍把MCH称为“北桥”，把ICH称为“南桥”。nPentium和Pentium 微机系统除了上面谈到的系统支持芯片组外，在其他方面也有较大的变化。Pentium和
65、Pentium 采用DIMM封装的SDRAM内存条，单条容量主要有64MB和128MB，常规配置的总存储容量一般有64MB，128MB，512MB和1GB等。一般的Pentium II/III主要有PCI插槽56个、AGP插槽1个，有些主板保留了12个ISA插槽。根据使用的芯片组的不同，有些主板上还带有AMR（音频/调制解调器）接口或者CNR（通信/网络）接口。通过PCI插槽，可以插上网卡、调制解调器卡以及符合PCI规范的其他扩展卡。AGP插槽是为显卡准备的一个专用插槽。沛婪哺笺呐抉掌草垮拌刑献追秘毯枯兽瓤崎酿举钢孵颗荣牛鼻权诊喉弯锥第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构Pe
66、ntium IIIPentium III图形设备Super I/O固件中心AGP图形控制器8XX系列存储控制中心（北桥）MCHLAN连接主存储器I/O控制中心（南桥）ICHIDE接口USB接口PCI总线133MB/sCPU总线图1-10 中心结构的Pentium III微型机基本结构颁坊乡操赴康苟卡耀砖塘群币挎拟崔赛仆太球霹畜扒雁帘周王霓傣汉究逞第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.4.8 基于Pentium 4中心结构的微型机体系结构nIntel公司于2000年11月推出了Pentium 4微处理器，至今主频已达到3.2GHz。Intel公司的Pentium 4采用Ne
67、t Burst系统架构，也带来了系统总线与支持芯片组的改变。Net Burst微处理器系统首次采用了4项特色技术（超级流水线技术、快速执行引擎、400MHz系统总线、执行跟踪高速缓存），还在P6核心基础上增强了4项功能（高级动态执行、高级传输、高级缓存、增强的浮点和多媒体单元和144条SSE2即数据流单指令多数据扩展新指令等）。n虽然Pentium 4依然支持AGTL+总线协议，但它与同样支持该协议的Pentium 最大不同是，它能够支持400MHz的系统总线，这就意味着Pentium 4可提供高达3.2GB/s的系统带宽。图1-11为Pentium 4微处理器的微型计算机系统结构示意图。叉群
68、述剧奴崎配痕诉焕屯糟刘卷揖拇医谢险庇训驰界磁受氢辩献婿验庞拥第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构CPU Pentium 4LAN接口AGP 4X1GB/SDual ChannelRDRAM带宽3.2GB/s6 Channel AudioUSB接口133 Mb/sPCI总线CMOS RAM/BIOICH2I82801BAI/O控制中心（南桥）MCHI82850存储控制中心（北桥）400MHz 3.2GB/s系统总线存储器接口DMA 33/66/100IDE接口图1-11 Pentium 4微处理器的微机系统结构攘苑渣熏社囊考锯宵抖天东亩卖秃缀襟褒阳冕咸不垢秆努自窟渺鹅锑涅棵第
69、1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构1.5 习题n1.1 简述微型计算机在几个发展阶段中的特点。n1.2 微型计算机按多个部件的组装形式分可分为哪几种？给出各自的特点。n1.3 微型计算机系统由哪几部分组成？各部分的主要功能是什么？n1.4 举例说明微型计算机的应用。n1.5 简述微型计算机的工作过程。n1.6 比较PC/XT与PC/AT的体系结构有什么不同？n1.7 中心结构的Pentium III微型机体系结构有什么优点？蔚废荒阴锰凉汪液冰沮磺舆看校俄否层蘑层汞邯橱狗不帐烧顷陈加揣骑锑第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构焙虑事辉徊宠蜒冈辉盛造功枷好疯擞烽肤滔广薪旭馋诱报笔器付逼嘲戴狙第1章微型计算机及其体系结构第1章微型计算机及其体系结构
