说说微处理器、单片机和嵌入式计算机ARM

根据系统结构微计算机系统可分为以下几个层次:

微处理器--Microprocessor 微型计算机-- Microcomputer 微计算机系统--Microcomputer system

一、微处理器

微处理器（Micro Processing Unit，MPU），一种大规模集成电路器件，一般是以中央处理器CPU为核心，具有控制和运算功能，部分包含其它功能（如RAM、ROM等）的芯片。微处理器的特点是是微型、低功耗、主频低。

微型计算机的组成

中央处理器CPU

Central Processing Unit，一块超大规模的集成电路，是计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

中央处理器主要包括运算器（即算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）、寄存器及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus：地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

CPU包括算术逻辑运算单元、寄存器和控制单元等。

　　算术逻辑运算单元ALU

　　Arithmetic Logic components；运算逻辑部件。可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

　　寄存器

　　寄存器部件，包括寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。

　　控制单元CU

　　Control Unit；控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

微处理器发展

发展 字长 工艺 集成度 典型产品

第一代微处理器(1971) 4/8位 PMOS 2000 Intel4004 Intel8008

第二代微处理器(1973) 8位 NMOS 9000 Intel8080 Intel8085

第三代微处理器(1978) 16位 HMOS 2-7w Intel8086 Intel80286

第四代微处理器(1983) 32位 CHMOS 15-50w Intel80386 Intel80486

第五代微处理器(1993) 32位 超标量技术 310-4200w 奔腾(Pentium)

在不断完善 32 位微处理器的同时 Intel 又推出了第一代 64 位微处理器 Itanium , 标志着 Intel 的微处理器进入了 64 位时代。

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二、微型计算机

微型计算机是以微处理器为核心，配以内存储器，输入输出接口电路以及其他的辅助电路组成的计算机。

微型计算机（Microcomputer，MC）是由微处理器加上同样采用大规模集成电路制成的程序存储器（ROM、EPROM、Flash ROM）和数据存储器（RAM），以及与外围设备相连接的输入/输出（I/O）接口电路等构成。

微处理器：是执行指令的核心。内存储器：负责指令码、操作数、执行结果数据的存储。

外围接口电路：与外界交换信息。包括并口、串口、外存接口、显示器接口、网络接口、声音接口等等多种类型。

系统总线：不同层次的总线将上述模块连接起来，作为各种信息的通路，按信息类别分为数据、地址、控制三类总线。

微型计算机的类型

微型计算机按数据位数划分 :4 位机、8 位机、16 位机、32 位机和64 位机。

微处理器的处理位数是由运算器并行处理的二进制位数决定的。具有不同处理位数的微处理器，其性能是不同的，处理器位数越多，性能就越强。

① 8 位微机。这是以 8 位微处理器为核心的微机，如早期的 Z80 单板机、MCS-51 系列单片机等。8 位微机主要应用于字符信息处理、简单的工业控制等领域。它在硬件方面有广泛的芯片与设备支持，软件方面也有丰富的应用。但是 8 位微机无法胜任高速运算和大容量的数据处理。

② 16 位微机。这是以 16 位微处理器为核心的微机，如 PC/AT 个人计算机、MCS-96 单片机等。16 位微机比 8 位微机具有更高的运算速度，更强的处理性能，并可用于实时的多任务处理，因而应用领域更加广泛。

③ 32 位微机。这是以 32 位微处理器为核心的微机，如 PC386、PC486 等个人计算机以及 MCS-960 单片机等。目前，32 位微机的功能已达到并超过早期的小型机，它能综合处理数字、图形、图像、声音等多媒体信息，广泛应用于数据处理、科学计算、CAD/CAM、实时控制、多媒体等多种领域。

④ 64 位微机。这是以 64 位微处理器为核心的微机。64 位微型机有两种情况，一种是微处理器的数据总线是 32 位，外部数据总线是 64 位如 Pentium、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ 等。另一种是微处理器的数据总线是 64 位，外部数据总线也是 64 位如酷睿 i 系列微型机。这类微处理器组成的微机是迄今速度最快、功能最强的微型机，其性能大大超过了早期的中型机。

微型计算按组装形式和系统规模划分 :

1）单板机SBC, Single Board Computer

单板机是一种将微处理器、存储器、I/O 接口电路，简单外设（键盘、数码显示器）以及监控程序固件（PROM）部件安装在一块印制电路板上构成的微型机。单板机具有结构紧凑、使用简单、成本低等特点。常应用于工业控制以及教学实验等领域。以Zlog公司Z80为代表。

2）单片机

将微处理器、RAM、ROM、I/O集成电路以及少量的输入输出设备集成在一个芯片上的计算机称为单片机。

单片机是一种将 CPU 、存储器(RAM、ROM)、 I/O 接口以及内部系统总线等集成在一片大规模集成电路芯片内的微型机。它具有完整的微型计算机的功能。随着集成电路技术的发展，近年来推出的高档单片机除了增强基本微机功能以外，还集成了一些特殊功能单元，如 A/D、D/A 转换器，DMA 控制器，通信控制器等。

单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个相对完整的计算机系统集成到一个芯片上。它相当于一个微型的计算机，和个人计算机相比，单片机只是缺少了输入输出设备（I/O设备）。总的来讲：一块单片机芯片就是一台计算机。体积小、质量轻、价格便宜，程序简单、运行速度快、实时性好，广泛应用于仪器、仪表、家电、工业控制等领域

3）个人计算机PC，Personal Computer

PC 实际上是一个微型机系统，它将一块主机板、微处理器、内存条、若干 I/O 接口卡、外部存储器、电源等部件组装在一个机箱内，并配置显示器、键盘、打印机等基本外部设备。

个人计算机一词源自于1981年IBM的第一部桌上型计算机型号PC，在此之前有Apple II的个人用计算机。

因为发展阶段和应用场合的原因，事实上单片机、微处理器和微控制器称呼上经常混淆，在不同的应用场合或不同的生产厂家有不同的叫法，微处理器以x86系列为代表，单片机以MCS51系列为代表。

根据微处理器的应用领域，又可分为通用处理器与嵌入式处理器两类。

1.通用微处理器（GPP）：以x86体系结构的产品为代表，目前，基本为Intel和AMD两家公司所垄断。通用处理器针对通用计算机的需要进行设计，采用冯.诺依曼结构，程序和数据的存储空间合二而一 。追求更快的计算速度、更大的数据吞吐率，从8位、16位、32位、到64位一代代发展过来。有时通用处理器也会应用在一些需要很高计算性能的嵌入式系统中，比如在一些PC104、CompactPCI的主控板上可见到Celoron、Pentium处理器，这是通用计算机技术在嵌入式领域的一种应用。

2.嵌入式处理器：目前，在整个嵌入式领域里，通用处理器的应用只是凤毛麟角，真正的主角是各色嵌入式处理器。因为嵌入式系统有应用针对性的特点，不同的系统对处理器要求千差万别，因此嵌入式处理器种类繁多。在所有嵌入式处理器中，8051体系的占有多半。

嵌入式计算机[2]

嵌入式计算机的真正发展是在微处理器问世之后。1971年11月，算术运算器和控制器电路成功的被集成在一起，推出了第一款微处理器，其后各厂家陆续推出了8位、16位微处理器。以这些微处理器为核心所构成的系统广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场，计算机厂家开始大量地以插件方式向用户提供OEM产品，再由用户根据自己的需要选择一套适合的CPU板、存储器板及各式I/O插件板，从而构成专用的嵌入式计算机系统，并将其嵌入自己的系统设备中。 [3]

20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，集成电路制造商开始把嵌入式计算机应用中所需要的微处理器、I/O接口、A/D转换器、D/A转换器、串行接口，以及RAM、ROM等部件全部集成到一个VLSI中，从而制造出面向I/O设计的微控制器，即俗称的单片机。单片机成为嵌入式计算机中异军突起的一支新秀。20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步快速发展。面向实时信号处理算法的DSP产品向着高速、高精度、低功耗的方向发展。21世纪是一个网络盛行的时代，将嵌入式系统应用到各类网络中是其发展的重要方向。 [3]

嵌入式系统的发展大致经历了以下三个阶段：

第一阶段：嵌入技术的早期阶段。嵌入式系统以功能简单的专用计算机或单片机为核心的可编程控制器形式存在，具有监测、伺服、设备指示等功能。这种系统大部分应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中。 [3]

第二阶段：以高端嵌入式CPU和嵌入式操作系统为标志。这一阶段系统的主要特点是计算机硬件出现了高可靠、低功耗的嵌入式CPU，如ARM、PowerPC等，且支持操作系统，支持复杂应用程序的开发和运行。 [3]

第三阶段：以芯片技术和Internet技术为标志。微电子技术发展迅速，SOC(片上系统)使嵌入式系统越来越小，功能却越来越强。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随着Internet的发展及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式技术正在进入快速发展和广泛应用的时期。

可以分成下面四大类：

1、嵌入式微处理器

嵌入式微处理器字长一般为16位或32位，Intel、AMD、Motorola、ARM等公司提供很多这样的产品。通用性比较好、处理能力较强、可扩展性好、寻址范围大、支持各种灵活的设计，且不限于某个具体的应用领域。

在实践应用中，嵌入式微处理器需要在芯片外配置RAM和ROM，根据应用要求往往要扩展一些外部接口设备，如网络接口、GPS、A/D接口等。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称之为单板计算机。

嵌入式微处理器在通用性上有点类似通用处理器，但前者在功能、价格、功耗、芯片封装、温度适应性、电磁兼容方面更适合嵌入式系统应用要求。嵌入式处理器有很多种类型，如xScale、Geode、PowerPC、MIPS、ARM等处理器系列。

ARM，英文全称Advanced RISC Machines。既是一个公司的名字，也是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。

1991年，ARM公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。目前,采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器,即我们通常所说的ARM微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。

2、嵌入式微控制器 Single Chip Computer/ Micro Controller Unit（MCU）

嵌入式微控制器又称单片机，品种丰富、价格低廉，目前在嵌入式系统中仍然有着极其广泛的应用。处理器内部除了通用CPU所具有的ALU和CU外，还集成RAM、各种非易失性存储器、总线控制器、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A等各种必要功能和外设。

跟嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是将计算机最小系统所需要的部件及一些应用需要的控制器/外部设备集成在一个芯片上，实现单片化，使得芯片尺寸大大减小，从而使系统总功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。

INTEL MCS/48/51/96（98） MOTOROLA HCS05/011

3、嵌入式DSP

在数字化时代，数字信号处理应用非常广泛，传统的微处理器在进行这类计算操作时的性能较低，专门的数字信号处理芯片也就应运而生。DSP的系统结构和指令系统针对数字信号处理进行了特殊设计，因而在执行相关操作时具有很高的效率。DSP的硬件和软件需要根据应用进行专门定制，DSP是一种嵌入式处理器。

DSP有自己的完整的指令系统，是以数字信号形式来处理大量信息的微处理器。在一个芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。

DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度 。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，增加了器件的灵活性。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器。强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。

MCU与DSP的不同

MCU DSP

低档 高档 低档 高档

指令周期(ns) 600 40 50 5

乘加时间(ns) 1900 80 50 5

US$/MIPS 1.5 0.5 0.15 0.1

4、嵌入式片上系统 SOC：System on Chip

嵌入式片上系统是集系统性能于一块芯片上的系统组芯片。它通常含有一个或多个微处理器IP核（CPU），根据需求也可增加一个或多个DSP IP核，相应的外围特殊功能模块，以及一定容量的存储器（RAM、ROM）等，并针对应用所需的性能将其设计集成在芯片上，成为系统操作芯片。其主要特点是嵌入式系统能够运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好，操作系统的内核小，效果好。[3]

SOC针对某一类特定的应用对嵌入式系统的性能、功能、接口有相似的要求，利用大规模集成电路技术将某一类应用需要的大多数模块集成在一个芯片上，从而在芯片上实现一个嵌入式系统大部分核心功能。

因为把微处理器和特定应用中常用的模块集成在一个芯片上，应用时往往只需要在SOC外部扩充内存、接口驱动、一些分立元件及供电电路就可以构成一套实用的系统，极大地简化了系统设计的难度，同时还有利于减小电路板面积、降低系统成本、提高系统可靠性。

嵌入式微控制器和SOC都具有高集成度的特点，将计算机小系统的全部或大部分集成在单个芯片中，有些文献将嵌入式微控制器归为SOC。可以暂且认为，将内部集成了RAM和ROM存储器、主要用于控制的单片机称为微控制器，而所说的SOC则没有内置的存储器，以嵌入式微处理器为核心、集成各种应用需要的外部设备控制器，具有较强的计算性能。

MCU只是芯片级的芯片，而SOC是系统级的芯片，它既像MCU(51，avr)那样有内置RAM、ROM同时又像MPU那样强大，不单单是放简单的代码，还可以放系统级的代码，也就是说可以运行操作系统(将就认为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一)。

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三、微计算机系统

微型计算机系统是指由微型计算机与外围设备、电源和系统软件一起构成的系统。

微计算机：微处理器、存储器、外围接口电路、系统总线。

软件：系统软件、中间软件、应用软件。

外部设备：软驱、硬驱、光驱、键盘、鼠标、显示器。

电源、机箱、控制面板。

四、CPU的内部结构

一个8位（8bit）通用微处理器，内部基本结构框图

1.一个算术逻辑运算单元：Arithmetic Logic Unit,简称ALU。

2.一个8位累加器A

3.一个8位寄存器B

4.一个8位程序状态字寄存器PSW

5.一个16位程序计数器PC，也称为指令指针，即IP

6.地址寄存器AR（16位）、数据寄存器DR（8位）、指令寄存器IR（8位）、指令译码器ID等。

四、存储器

存储器是计算机中存放信息（程序和数据）的部件。分为两类：主存储器（简称为主存或内存）和辅助存储器（简称为辅存或外存）。

内存储器可以和CPU直接交换信息，是计算机中的工作存储器。程序和数据事先都必须存放在内存中，计算机工作时，所执行的指令和数据都从内存中取出，处理结果一般也都存放在内存中。内存的存取速度快而容量相对较小。

微计算机系统的内存储器是由大规模（LSI）或超大规模（VLSI）集成芯片构成的，主要用来存储数据和程序。有随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。 ROM中的信息一般只能读不能写，其容量一般为几KB到几MB。如BIOS。而RAM则既可以读出信息，又可以写入信息。通常作为微机系统的主存储器，其容量从早期的几十KB到现在的高达几GB。

对内存储能器的要求有三点：

一是存取数据的速度快，一般在10纳秒到50纳秒。

二是存储容量要大，一般在16MB—512MB范围内

三是成本要低。

存储器是由若干个存储单元组成的，每个存储单元可以存放一个固定位数的数据。

常用的半导体存储器有以下几种：

只读存储器作为程序存储器：

1.PROM（可编程的只读存储器）。

2.EPROM（紫外光可擦写的只读存储器）

3.OTP ROM（一次性编程的只读存储器，内部结构、工作原理与EPROM相似，是一种没有擦写窗口的EPROM）

4.EEPROM 也称为 �2���� ，是一种电可擦写的只读存储器，其结构与EPROM类似，但绝缘栅很薄，高速电子可穿越绝缘层，中和浮栅上的正电荷，起到擦除目的，也就是说可通过高电压擦除）。

5.Flash ROM（电可擦写只读存储器，写入速度比EEPROM快，因此也称为闪烁存储器）等

随机存储器作为数据存储器：

1.SRAM（静态存储器）作随机读写RAM

2.使用E2PROM或FRAM(铁电存储器，读写速度快，操作方法与SRAM相似)作为非易失的数据存储器。

尽管这些存储器工作原理不同，但内部结构基本相同。

外存储器

外存储器的存储容量很大，但存取速度较慢。外存储器中存放着计算机系统中几乎所有的信息。计算机运行时，外存储器的信息需要首先进入主存后，才能被CPU使用。解决内存容量小、价格高、信息掉电丢失的问题。

磁盘： 光盘、硬盘、软盘、固态、U盘等等

一般光盘驱动器主要有CD-ROM、MO磁光盘、CD-RW、DVD-ROM驱动器等。光盘盘片的尺寸一般为5.25英寸。光盘介质的存储容量各不相同。如CD-ROM光盘的存储容量一般为650MB；MO光盘的存储容量一般为230MB；DVD-ROM的存储容量可达4.7GB。

五、总线BUS

总线：传输各种信息的一组导线。“所有芯片均挂在总线上”。是连接计算机中CPU、主存、辅存、各种输入/输出接口部件的一组物理信号线及其相关的控制电路，它是计算机中各部件间传送信息的公共通路。每一器件的数据线并接在一起，构成数据总线；地址线接在一起，构成地址总线，然后与CPU的数据、地址总线相连，属“并联”关系。为避免访问沟通混乱，任何时候只允许一个设备与CPU通信，因此需要用控制线进行控制、选择，系统（包括器件）所有的控制线被称为控制总线。

总线BUS ：在微型计算机各个芯片之间或芯片内部之间传输信息的一组公共通信线。

包括：

1、数据总线DB(Data Bus)：双向，宽度决定了微机的位数（数据信息）。用于CPU与存储器、CPU与外设，或外设与外设之间的传送数据（包括实际意义的数据和指令码）信息。

2、地址总线AB(Address Bus)：单向，决定CPU的寻址范围（地址线宽）。用于传送地址信息，地址线的数目决定了CPU可以寻址的存储空间。

3、控制总线CB(Control Bus)：单向。是计算机系统中所有控制信号线的总称，用于传送控制信息。

总线把微处理器(CPU)、存储器、I/O接口连接在一起。采用总线结构，可以减少信启传输线的根数，提高系统的可靠性，增加系统的灵活性。

六、微型计算机的时序

时钟周期T、机器周期和指令周期

1.时钟周期T：计算机是在时钟信号的作用下，以节拍方式工作的。因此，必须有一个时钟生发器电路，输入微处理器的时钟信号的周期称为时钟周期。

2.机器周期：机器完成一个基本动作所需的时间称为机器周期，一般由一个或一个以上的时钟周期组成，例如MCS-51系列单片机，一个机器周期由12个时钟周期组成，12个T周期。

3. 指令周期：执行一条指令（如“MOV R0,#22H”）所需时间称为指令周期，它由一个到数个机器周期组成。

七、微型计算机的指令及指令系统

指令规定了CPU所执行的各种操作。如从指定的存储器单元中读取数据、算术或逻辑运算等操作。用命令的形式记录下来，就称为指令(Instruction)。一条指令与计算机的一种基本操作相对应。因为CPU只能处理二进制数据，所以指令只能用二进制代码表示，称为指令代码或者叫机器码。

一条指令通常由操作码和操作数两部分组成：

• 操作码（Operation code）规定了指令要执行的动作，一般用一个字节表示 ；
• 操作数(Operand)指定了参加操作的数据或数据所在的存储单元的地址。

在计算机中，所有指令的集合称为指令系统。

理论上，不同种类的CPU具有不同的指令系统，除非它们彼此兼容。根据计算机指令系统的特征，可以将计算机指令系统分为两大类，即复杂指令系统（Complex Instruction Set Computer，简称CISC指令结构）和精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，简称RISC指令结构）。

1.复杂指令系统：采用复杂指令结构的计算机系统，如MCS-51系列单片机，具有如下特点：

(1)指令机器码长短是不一样的，简单的指令码只有一个字节，而复杂指令可能需要两个或两个以上字节来描述。根据指令代码的长短，可将指令分为：

单字节指令：这类指令仅有操作码，没有操作数，或者操作数隐含在操作码字节中。

双字节指令：这类指令第一字节为操作码，第二个字节为操作数。

多字节指令：这类指令第一字节为操作码，第二、三字节为操作数或操作数所在存储单元地址。

(2)可选择两条或两条以上指令完成同一操作，程序设计灵活性大，但缺点是指令数目较多（这类CPU一般具有数十条～百余条指令） 。

2.精简指令系统：采用精简指令技术的计算机系统，如PIC系列、Atmel的AVR系列单片机，具有如下特点：

（1）完成同一操作，一般只有一条指令可供选择，指令数目相对较少，像PIC系列、AVR系列单片机指令数目仅数十条，但程序设计的灵活性相对较差；

（2）在采用精简指令技术的计算机系统中，指令机器码长度相同，例如PIC16C54单片机任一指令机器码的长度均为12位（1.5字节），由于所有指令码长度相同，取指、译码过程中不必做更多的判断，因而指令执行速度较快。

机器语言与汇编语言

用二进制代码表示的指令称为机器语言指令，其中的二进制代码称为指令的机器码。机器语言指令是计算机系统惟一能够理解和执行的指令。正因如此，形象地将二进制代码形式的指令称为机器语言指令。

由于机器语言指令中的操作码和操作数均用二进制数表示、书写，没有明显的特征，一般人很难理解和记忆。为此，人们想出了一个办法：将每条指令操作码所要完成的动作指令功能的英文缩写替代指令操作码，形成了指令操作码的助记符；并将机器语言指令中的操作数也用CPU内寄存器名、存储单元地址或I/O端口号代替，这样便形成了操作数助记符，这样就形成了“汇编语言指令”。汇编语言指令比机器语言指令容易理解和记忆。

八、微型计算机的主要技术指标

1、字长： CPU能并行处理二进制的数据位数。不同的计算机，字的长度和组成不完全相同，一般是字节的整数倍，如 8 位、16 位、32 位、64 位等。

2、内存容量：存储单元能容纳的二进制数的位数

存储容量以字节数表示。常用的单位有：KB（千字节），1KB＝210B＝1024B； MB（兆字节），1MB＝220B＝1024KB； GB（吉字节），1GB＝230B＝1024MB； TB（太字节），1TB＝240B＝1024GB。

3、运算速度：

CPU处理速度指 CPU 主频、前端总线频率和执行指令的运算速度。

主频指 CPU 的主时钟频率，从 8086 的 4.77MHz 到酷睿 i 系列的 3GHz 以上。

前端总线频率指 CPU 外部数据传输的实际频率，如 1333MHz。

运算速度主要以单字长定点指令的平均执行时间来衡量，单位是 MIPS（Million Instructions Per Second：每秒钟百万条指令）；也用单字长浮点指令的平均执行速度来计算，单位是 MFLOPS（Million Floating Instructions Per Second：每秒钟百万浮点指令）。

4、内存存取时间

内存读写速度。内存速度指存取周期，即对存储器进行一次完整的读或写所需的时间。目前半导体存储器的存取周期为几纳秒（ns）以下。

5、硬盘容量和速度

硬盘是主要的外存储器，其容量为几百 GB 到几千 GB，甚至更高。

硬盘速度一般用三个参数衡量：① 平均寻道时间。又称查找时间，指磁头沿盘径移动到需要读写的磁道的平均时间。② 平均等待时间。要读写的扇区旋转到磁头下的平均时间。为磁盘旋转一周所需时间的一半。所以平均等待时间也以每分钟转数 RPM 来表示。③ 数据传输速率。磁头定位在读写扇区后，每秒钟读出或写入的字节数。

硬盘的电路板带有缓冲存储器，容量从 8MB～32MB，平均寻道时间不到 10 毫秒（ms），每分钟转速达 7200 转，数据传输速率达几百 MB/s。

6、系统总线传输速率

系统总线的传输速率与数据总线宽度、总线周期和总线形式有关，它直接影响到计算机输入/输出性能，多数以 MB/s（每秒传输百万字节数）为单位。前端总线频率达 1333MB/s，睿频加速频率达 3.1GHz，HT 总线频率达 2000MB/s。目前仍在不断发展之中。

7、系统可靠性

系统可靠性常用 MTBF（Mean Time Between Failures：平均无故障时间）和 MTTR（Mean Time To Repair：平均故障修复时间）表示，单位是小时。MTBF 越大而 MTTR 越小就越可靠，可用性（Availability）也越高。

九、输入/输出设备

输入/输出设备又称I/O设备，是计算机与外界（包括人、另一台计算机或其他设备）联系和沟通的桥梁，用户通过输入/输出设备与计算机系统进行通信。

输入设备是指用户能向计算机输入信息的设备。其功能是将计算机程序、文本、图形、图像、声音等各种数据，转换成计算机能处理的数据形式，并输入到计算机中。目前常用的输入设备有：键盘、鼠标器、触摸屏、数字化仪、扫描仪、图像输入装置、声音输入装置等。

输出设备是指能从计算机输出信息的设备。其功能是将计算机的处理结果转换成人可直接识别的文本、图形、图像以及声音形式。目前常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、多媒体音响设备等。