微机原理专升本课件.ppt

1、第一章 概论1.1.微型计算机的应用微型计算机的应用2.2.微型计算机的发展史微型计算机的发展史3.3.微型计算机的组成微型计算机的组成4.4.微型计算机的特点微型计算机的特点1.1.掌握微型计算机的概念和基本结构掌握微型计算机的概念和基本结构2.2.了解微型计算机的产生和发展过程了解微型计算机的产生和发展过程3.3.把握微型计算机的发展方向把握微型计算机的发展方向 1.1 1.1 微型计算机系统概述微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储器、输入器、输入/输出接口

2、电路及系统总线所制造出输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。的计算机系统。一、微型计算机的应用领域一、微型计算机的应用领域科学计算科学计算过程控制过程控制数据处理数据处理计算机辅助功能计算机辅助功能电子商务电子商务人工智能人工智能办公自动化办公自动化信息高速公路信息高速公路仪器仪表仪器仪表智能家电智能家电二、微型计算机的发展二、微型计算机的发展分 代第一代年份字长芯片的集成度软件典型的芯片19711972 4/8位12002000个管/片机器语言、简单汇编语言Intel 4004Intel 8008第二代 19731977 8位汇编程序高级语言、(FORTRAN PL/M等BASIC操作

3、系统第三代 19781980 16位汇编语言高级语言操作系统第四代PentiumPII PIII PIV1981199264位第五代 1993以后32位50009000个管/片2000070000个管/片已达到10万100万个管/片Intel 8080,8085MC 6800Z-80Intel 8086,8088MC 68000Z-8000Intel 80386,80486 MC 68020操作系统高级语言软件硬化操作系统高级语言软件硬化超过300万个管/片三、微型计算机的分类三、微型计算机的分类按处理器同时处理数据的位数或字长分：按处理器同时处理数据的位数或字长分：8位机位机 16位机位机

4、32位机位机 64位机位机按其结构分：按其结构分：PC机、机、单片微型机、单片微型机、单板微型机单板微型机 1.2 1.2 微型计算机组成微型计算机组成现代计算机结构仍然是在现代计算机结构仍然是在冯冯诺依曼诺依曼提出提出的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建立起来的。立起来的。一、微型计算机的硬件结构一、微型计算机的硬件结构微型计算机由微处理器、存储器、输入微型计算机由微处理器、存储器、输入/输输出接口构成，它们之间由系统总线连接。出接口构成，它们之间由系统总线连接。只读存储器ROM随机存储器RAMI/O接口I/O设备地址总线(AB)数据总线(DB)控制总

5、线(CB)CPU整个微机的核心是微处理器整个微机的核心是微处理器(up,MPU)，也，也称称CPU。它包含算术逻辑部件。它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组、寄存器组及控制部件。及控制部件。ALU ：算术运算、逻辑运算算术运算、逻辑运算寄寄 存存 器：器：存放操作数、中间结果、地址、标存放操作数、中间结果、地址、标志等信息志等信息控制部件：控制部件：整个机器控制中心，包括程序计整个机器控制中心，包括程序计数器数器IP、指令寄存器、指令寄存器IR、指令译、指令译码器码器ID、控制信息产生电路。、控制信息产生电路。总线控制部件算术逻辑部件寄存器组MPUI/O接口电路ROMRAM外部设备存储器微机的存

6、储器分为：微机的存储器分为：主存和辅存主存和辅存主存主存(内存内存)：用于存放当前正在运行的程序和正用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。待处理数据。(CPU内部内部cache，主，主板上的内存板上的内存,造价高，速度快，存造价高，速度快，存储容量小储容量小)辅存辅存(外存外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的存放暂不运行的程序和输入处理的数据，数据，(主机箱内或主机箱外，造主机箱内或主机箱外，造价低，容量大，可长期保存，但价低，容量大，可长期保存，但速度慢速度慢)微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、数字化仪、图像扫描仪、数码相机等。数字化仪、图像扫

7、描仪、数码相机等。微型计算机常用的输出设备有微型计算机常用的输出设备有CRT显显示器、打印机和绘图仪等。示器、打印机和绘图仪等。由于各种外设的工作速度、驱动方式差别由于各种外设的工作速度、驱动方式差别很大，无法与很大，无法与CPU直接匹配，所以不可能把它们简单直接匹配，所以不可能把它们简单地连到系统总线，需要有一个接口电路充当它们和地连到系统总线，需要有一个接口电路充当它们和CPU间的桥梁，通过该电路完成信号的变换、数据的间的桥梁，通过该电路完成信号的变换、数据的缓冲、与缓冲、与CPU联络等工作。在微机系统中，较复杂的联络等工作。在微机系统中，较复杂的I/O接口电路一般都做在电路板上，这种电路

8、板又称接口电路一般都做在电路板上，这种电路板又称为为“卡卡(Card)”，由卡的一侧，由卡的一侧 引出连接外界的插座，引出连接外界的插座，另一侧另一侧 做成插入端，只要将它们插入总线槽做成插入端，只要将它们插入总线槽(I/O通道通道)就连到了系统总线。就连到了系统总线。所谓所谓“总线总线”，是指传递信息的一组公用，是指传递信息的一组公用导线。系统总线导线。系统总线(System Bus)是指从处理器子系是指从处理器子系统引出的若干信号线，统引出的若干信号线，CPU通过它们与存储器通过它们与存储器和和I/O设备进行信息交换。系统总线一般分为三设备进行信息交换。系统总线一般分为三组：组：数据总线：

9、数据总线：DB(Data Bus)地址总线：地址总线：AB(Address Bus)控制总线：控制总线：CB(Control Bus)地址总线地址总线(Address Bus)：传送地址信息、传送地址信息、CPU在在AB总线上输出将总线上输出将要访问的内存单元或要访问的内存单元或I/O端口地址、该总线为端口地址、该总线为单向，地址总线的位数决定了单向，地址总线的位数决定了CPU可以直接可以直接寻址的内存单元范围。寻址的内存单元范围。举例数据总线数据总线(Data Bus)：传送数据信息的总线。在传送数据信息的总线。在CPU进行读操进行读操作时，内存或外设的数据通过作时，内存或外设的数据通过DB

10、总线送往总线送往CPU；在；在CPU进行写操作时，进行写操作时，CPU数据通过数据通过DB总线送往内存或外设，所以该总线为双向总线送往内存或外设，所以该总线为双向总线。总线。控制总线控制总线(Control Bus)：传送控制信息的总线。其中，有些信号传送控制信息的总线。其中，有些信号线将线将CPU的控制信号和状态信号送往外设，的控制信号和状态信号送往外设，外设请求或联络信号送往外设请求或联络信号送往CPU，个别信号线，个别信号线兼有以上两种情况。所以在讨论控制总线的兼有以上两种情况。所以在讨论控制总线的传送方向时要具体到某一个信号，它们可能传送方向时要具体到某一个信号，它们可能是输出、输入或

11、者双向的。是输出、输入或者双向的。系统总线使用特点：系统总线使用特点：(1)在某一时刻，只能由一个总线主控设在某一时刻，只能由一个总线主控设备控制系统总线，其他总线主控设备必须放备控制系统总线，其他总线主控设备必须放弃对总线的控制。弃对总线的控制。(2)在连接系统的各个设备中，某一时刻在连接系统的各个设备中，某一时刻只能有一个发送者向总线发送信号，但可以只能有一个发送者向总线发送信号，但可以有多个设备从总线同时获得信号。有多个设备从总线同时获得信号。1.3 1.3 微型计算机系统组成微型计算机系统组成微型计算机系统包括微型计算机系统包括硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统。硬件系统硬件系统：构

12、成计算机的实体。它包括微处：构成计算机的实体。它包括微处理器、存储器、理器、存储器、I/O接口、系统总接口、系统总线、外部设备和电源。线、外部设备和电源。软件系统软件系统：在计算机上运行的各种程序。它：在计算机上运行的各种程序。它包括系统软件和应用软件。包括系统软件和应用软件。一、硬件系统一、硬件系统微处理器微处理器存储器存储器I/O接口接口系统总线系统总线算术逻辑单元算术逻辑单元控制器控制器寄存器寄存器ROMRAMROMEPROME2PROMSRAMDRAM并行接口并行接口串行接口串行接口辅助接口辅助接口数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线外部设备外部设备I/O接口接口模拟量模拟

13、量I/O接口接口开关量接口开关量接口键盘、显示器、打印机键盘、显示器、打印机外存储器外存储器软、硬磁盘软、硬磁盘光盘光盘A/DD/A二、软件系统二、软件系统操作系统操作系统 Dos,Windows,UNIX,LINUX语言处理程序语言处理程序 Turbo C 数据库系统数据库系统 FoxPro、Oracle文字处理软件文字处理软件 Wps、Word表格处理软件表格处理软件 Excel辅助设计软件辅助设计软件 Auto CAD用户编制的实际程序用户编制的实际程序1.4 1.4 微型计算机系特点微型计算机系特点一、特点一、特点微型计算机除具有一般电子数字计算机的微型计算机除具有一般电子数字计算机的

14、快速、精确和通用等许多优点外，还具有独自快速、精确和通用等许多优点外，还具有独自的特点：的特点：(1)能获得最佳性能价格比能获得最佳性能价格比(2)积木式，适应性强积木式，适应性强(3)可靠性高可靠性高(4)微型计算机是硬件和软件相结合的产物微型计算机是硬件和软件相结合的产物二、发展方向二、发展方向(1)高性能、多功能。高性能、多功能。(2)价格低廉、功能专一。价格低廉、功能专一。PC(Personal Computer)机：机：是面向个人单独使是面向个人单独使用的一类微机。当今的用的一类微机。当今的微机的许多指标，如存微机的许多指标，如存储容量、运行速度等已储容量、运行速度等已经赶上或超过了

15、以前的经赶上或超过了以前的小型机，可以满足各种小型机，可以满足各种不同的应用场合。不同的应用场合。是一种用于控制的微处理器芯片，其组成是一种用于控制的微处理器芯片，其组成实际是由微型计算机的实际是由微型计算机的CPU、部分存储器和输、部分存储器和输入入/输出接口等部件集成在一块芯片上。换句话输出接口等部件集成在一块芯片上。换句话说，一个单片机几乎就是一个专用的计算机，说，一个单片机几乎就是一个专用的计算机，只要配上少量的外部电路和设备就可以构成具只要配上少量的外部电路和设备就可以构成具体的应用系统。体的应用系统。单片微型机单片微型机(单片机单片机)：常用于家用电常用于家用电器、智能化仪表、器、

16、智能化仪表、工业测量。工业测量。单板微型机单板微型机(单板机单板机)：把微处器芯片、存储器芯片、把微处器芯片、存储器芯片、I/O接口芯接口芯片和小键盘、数码显示器等必要的输入片和小键盘、数码显示器等必要的输入/输出输出设备装配在一块印刷电路板上就构成了单板设备装配在一块印刷电路板上就构成了单板微型计算机系统。微型计算机系统。常用于过程控制。常用于过程控制。冯冯诺依曼思想：存储程序原理诺依曼思想：存储程序原理 用二进制表示数据和指令；用二进制表示数据和指令；程序与数据事先存储在内存储器中；程序与数据事先存储在内存储器中；运算器、存储器、控制器、输入与输出运算器、存储器、控制器、输入与输出设备组成

17、硬件系统，它是计算机连续工设备组成硬件系统，它是计算机连续工作的基础。作的基础。表示存储器容量的最小单位为表示存储器容量的最小单位为bit(二进制位二进制位)，表，表示存储器容量的基本单位为示存储器容量的基本单位为Byte(字节字节)。通常：一个。通常：一个单元为一个字节，字节可用单元为一个字节，字节可用B(即即Byte的缩写的缩写)表示，表示，且且1Byte=8bit。存储器的容量用。存储器的容量用“K”表示，表示，1K即为即为1024个单元。大容量单位为个单元。大容量单位为KB、MB、GB、TB。1KB=1024B 1MB=1024KB1GB=1024MB 1TB=1024GBe.g.地址

18、总线地址总线16位，内存容量为位，内存容量为216个单元，即个单元，即64KB。地址总线地址总线20位，内存容量为位，内存容量为220个单元，即个单元，即1MB。只读存储器，用来存储微机系统管理程序只读存储器，用来存储微机系统管理程序BIOS等等(芯片制造时写入芯片制造时写入)。只能读出，不能。只能读出，不能写入。写入。随机存储器，用来暂时存储用户输入的数据随机存储器，用来暂时存储用户输入的数据与程序。可随机地读出与写入。与程序。可随机地读出与写入。用于科学与工程领域。用于科学与工程领域。如：如：的计算、的计算、中长期天气中长期天气预报及导弹预报及导弹发射中的计发射中的计算等。算等。计算机模拟人的高级思维活动计算机模拟人的高级思维活动,进行逻辑进行逻辑判断与推理。如机器人、专家系统、语音识判断与推理。如机器人、专家系统、语音识别系统、图形图像等模式识别系统。别系统、图形图像等模式识别系统。信息高速公路信息高速公路仪器仪表仪器仪表将传感器与计算机集将传感器与计算机集成于同一芯片上，智能成于同一芯片上，智能传感器不仅具有信号检传感器不仅具有信号检测、转换功能，同时还测、转换功能，同时还具有记忆、存储、解析、具有记忆、存储、解析、统计、处理及自诊断、统计、处理及自诊断、自校准、自适应等功能。自校准、自适应等功能。智能家电智能家电Intel 4004