微型计算机的组成

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册上》第364页（1815字）

微型计算机(Microcomputer，简称μC或MC)是以微处理器为基础，配以随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)以及输入／输出(I／O)接口电路和其它相应配套电路所构成的裸机系统，若将上述各功能电路制在同一芯片上，则称为单片微型计算机。

微处理器也称为微处理机(Microprocessor，简称μP或MP)。这是由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理部件，故也称中央处理器(CPU)，典型的微处理器的内部结构，至少包括寄存器陈列(用以暂时存放数据和地址)、算术逻辑部件(ALU，简称运算器，用以执行算术和逻辑运算)和控制与定时部件(简称控制器，用以产生执行指令的各种控制信号)三个基本部分。

存储器能使微型计算机具有记忆功能，因而是微型计算机的重要组成部分，微型计算机中所使用的内存储器，几乎全是半导体存储器。半导体存储器的种类如下：

半导体存储器从使用功能上可以分成两类：读写存储器(RAM－Random Access Memoryr)和只读存储器(ROM－Read Only Memory)，读写存储器又称随机存取存储器，其存储单元中的内容可以读出、写入或改写，因此主要用来存放各种现场的输入、输出数据，中间运算结果，以及与外存交换信息和作堆栈用，其中的双极型RAM，以晶体管触发器作为基本存储电路，功耗大，成本高，集成度较低(与MOS相比)，但存取速度快，静态MOSRAM用由6管构成的触发器作为基本存储电路，集成度高于双极型，但低于动态RAM，功耗也在二者之间，因为不用刷新电路，所以易于用电池作为后备电源，以对RAM中的信息实行断电保护，动态MOS RAM由单管线路组成基本存储电路，靠电容存储信息，功耗也比静态RAM低，由于有电流泄漏，故需要刷新(再生)。

只读存储器中的信息，在使用过程不能改变，即只能读出，不能写入，因此通常用来存放固定的程序，如管理、监控程序，汇编程序，调试、诊断程序等各种典型程序以及各种表格。可编程序ROM(Programmable ROM)可由用户对其进行编程，但只能写一次，而可擦去的PROM(EraSable PROM)则能改写多次，但写的速度较慢，而且需要一些额外的条件，为此，通常将其作为只读存储器使用。

半导体存储器从信息传送的方式，又可分为并行存储器和串行存储器。并行存储器其字长的所有位同时存取，存取速度快；而串行存储器则是逐位存取，存取速度慢。因此，目前在微型计算机中应用较普遍的是并行存储器。

微型计算机配以相应的外围设备(如硬、软盘驱动器以及键盘、CRT显示器、行式打印机、磁带机和纸带机等)及其专用接口电路、控制面板、电源以及足够的软件，便构成完整的微型计算机系统(Microcomputer System，简称μCS或MCS)。其组成如下：

I／O接口根据CPU的命令控制I／O设备的操作，把计算机数据转换成设备所需要的任何形式以及进行相反的转换，早期的I／O接口是由TTL门电路组成的，采用的是TTL随机逻辑控制方式，采用这种方式管理输入输出，需要CPU对J／O设备的每一个输入输出电平进行控制。后来，I／O接口制成专用的芯片，例如并行接口Z80－PIO、Intel 8255、Motorola 6821，串行接口Intel 8251、Motorola 6850以及Insel 8257，DMA控制器等芯片，采用这些专用接口芯片比TTL随机逻辑控制方式优越得多，但仍然在一定程度上需要CPU的支持，在读入和发送数据时，总需要请求CPU中断当前程序而为之服务。I／O接口的进一步发展使CPU管理输入输出工作的负担大大减轻。例如，采用Inte1 8089智能DMA控制器，因为它能担当起原来需要由CPU完成的输入输出操作而有效地减少了CPU处理输入输出所需要的开销。