1.1 微型計算機的基本原理和結構

所有的計算機都有兩部分組成：硬件和軟件。微型計算機由單片機組成的單片微機控制系統，主要由中央處理器［CPU，又稱為微處理器（MPU）］、存儲器和輸入/輸出（I/O）接口電路三大部分組成，各部分通過數據總線、地址總線和控制總線連接起來，并相互傳遞信息（即傳送數據，又叫通信、訪問）。如圖1-1所示。

圖1-1 硬件結構

1.中央處理器（CPU）

主要功能包括：處理系統數據，執行所有的數學運算和邏輯運算，對系統進行控制，進行數據傳輸。

2.存儲器

用來存放指令（程序）和數據。指令（程序）和數據都用二進制數形式存放在存儲器的一個一個單元中。它包括：隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）等。對于計算機來說還有磁盤和硬盤。

存儲器性能：最重要的技術參數是容量和存取速度。

存儲器容量：容量是存儲器能存儲數據多少的量度，存儲器存儲的數據都是二進制數。容量的單位有“位”、“字節”、“千字節”、“兆字節”和“吉字節”。

位（bit）：計算機能表示的最小單位是二進制數的一位（bit），一位二進制數不是0就是1。

字節（Byte，簡寫為B）：1字節（又稱1單元）=8位；千字節：1KB=1024B=2¹⁰B；兆字節：1MB=1024KB=2²⁰B；吉字節：1GB=1024MB=2³⁰B。

3.總線

計算機各個部分之間發送和接收信息，所需要的一組二進制數據線或連接電纜。可以認為總線是數據在計算機內的高速公路。當用在個人計算機上時，總線一般指的是內部總線，它連接計算機內部的各個部件到CPU和主存儲器。擴展總線使擴展板能訪問CPU和存儲器。

總線包括三個部分：地址總線、數據總線和控制總線。

數據總線用于傳送數據信息。數據總線的位數是微型計算機的一個重要指標，通常與微處理的字長相一致。

地址總線是專門用來傳送地址的，地址只能從CPU傳向外部存儲器或I/O端口。

控制總線用來傳送控制信號和時序信號。

4.外部設備

上述三大部分組成計算機的主機，主機以外的部分叫外部設備。計算機應能接收外部設備向它們輸入的命令和信息，這些外部設備稱為輸入設備。例如：鍵盤、鼠標、掃描儀、單片機控制系統的按鍵等等。計算機也能向外部設備輸出控制命令和運算結果，這些外部設備稱為輸出設備。例如：顯示器、打印機及其他受控執行元器件和裝置。

圖1-2 系統和硬件設備程序之間的連接

5.軟件

計算機的軟件包括系統軟件和應用軟件。系統軟件提供了計算機進行交換信息的程序，實現對磁盤、打印機和計算機所使用的其他設備的操作。應用軟件是指寫入到計算機的、完成特定的應用程序。操作系統和硬件設備程序之間的連接如圖1-2所示。