微型计算机技术及其应第一章概述

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1、微 型 计 算 机 技 术 及 其 应 用第 一 章 ： 概 述 第 一 章 ： 概 述 微 机 原 理 课 程 的 内 容 、 学 习 目 的 微 型 计 算 机 的 发 展 概 况 微 型 计 算 机 系 统 的 基 本 组 成 和 各 部 件功 能 微 型 计 算 机 的 应 用 概 况 第 一 章 ： 概 述 微 机 原 理 课 程 的 内 容 、 学 习 目 的 微 型 计 算 机 的 发 展 概 况 微 型 计 算 机 系 统 的 基 本 组 成 和 各 部 件功 能 微 型 计 算 机 的 应 用 概 况 第 一 章 ： 概 述 微 机 原 理 的 课程 内 容 、 学 习 目

2、的 研 究 微 型 计 算 机 的 基 本 工 作 原 理 以 及 微 型 计 算 机 接 口 技 术 （ 如 中 断 控制 接 口 、 定 时 /计 数 控 制 接 口 、 并 行 /串 行 通 信 接 口 等 ） 的 课 程 。冯 诺 依 曼 体 系 结 构 能 把 需 要 的 程 序 和 数 据 送 至 计 算 机 中 。 （ 输 入 ） 必 须 具 有 长 期 记 忆 程 序 、 数 据 、 中 间 结 果 及 最 终 运算 结 果 的 能 力 。 （ 存 储 ） 能 够 完 成 各 种 算 术 、 逻 辑 运 算 和 数 据 传 送 等 数 据 加工 处 理 的 能 力 。 （ 运

3、算 ） 能 够 根 据 需 要 控 制 程 序 走 向 ， 并 能 根 据 指 令 控 制 机器 的 各 部 件 协 调 操 作 。 （ 控 制 ） 能 够 按 照 要 求 将 处 理 结 果 输 出 给 用 户 。 （ 输 出 ） 简 单 地 其 工 作 过 程 是 取 指 令 (代 码 ) 分 析 指 令 (译 码 ) 执 行 指 令 的 不 断 循 环 的 过 程 。 第 一 章 ： 概 述 微 机 原 理 的 课程 内 容 、 学 习 目 的 五 大 基 本 组 成 部 件 运 算 器 、 控 制 器 、 存 储 器 、 输 入 /输 出 设 备 （ 接 口 ）微 机 原 理 课 程

4、学 习 目 的 掌 握 微 型 计 算 机 系 统 的 基 本 知 识 及 应 用 实 验 技 能 ； 具 有 一 定 的 微 机 应 用 系 统 的 分 析 能 力 ， 并 且 也 为后 继 课 程 的 学 习 打 下 微 型 机 系 统 硬 件 、 软 件 方 面的 基 础 。 第 一 章 ： 概 述 微 机 原 理 课 程 的 内 容 、 学 习 目 的 微 型 计 算 机 的 发 展 概 况 微 型 计 算 机 系 统 的 基 本 组 成 及 功 能 微 型 计 算 机 的 应 用 概 况 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 计 算 机 的 发 展 电 子 管

5、 计 算 机 晶 体 管 计 算 机 集 成 电 路 计 算 机大 规 模 集 成 电 路 计 算 机 人 工 智 能 计 算 机 （ 尚在 研 制 ） 生 物 计 算 机 （ 下 一 代 ， 生 物 芯 片 ） 1946年 第 一 代 电 子 计 算 机 （ ENIAC） 在 美 国 研 制成 功 。 使 用 了 18800个 电 子 管 ， 重 30吨 ， 占 地 150平 方 米 ， 耗 电 150千 瓦 ， 每 秒 完 成 5000次 加 法 运 算 。 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 计 算 机 的 发 展 1958年 第 二 代 晶 体 管 计 算 机

6、 推 出 ， 用 晶 体 管 代 替了 电 子 管 ， 大 大 降 低 了 计 算 机 的 成 本 和 体 积 ， 运算 速 度 成 百 倍 提 高 。 (发 明 人 ： 贝 尔 实 验 室 的 三 位 著 名 科 学 家 ： 肖 克 莱 、 巴 丁 、 布 拉 顿 。 ) 发 光 二 极 管 、 数 字 交 换 机 、 通 信 卫 星 、 电子 数 字 计 算 机 、 蜂 窝 移 动 通 信 设 备 、 以 及通 信 网 络 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 计 算 机 的 发 展 1965年 中 小 规 模 集 成 电 路 为 主 体 的 计 算 机 问 世 ，

7、使 计 算 机 的 体 积 进 一 步 缩 小 ， 配 上 各 类 操 作 系 统 ，计 算 机 性 能 极 大 提 高 。 自 1958年 TI公 式 的 基 尔 比 等 人 研 制 发 明 了 世 界 第一 块 集 成 电 路 以 来 ， 电 子 工 业 进 入 了 集 成 电 路（ IC） 的 时 代 。 小 规 模 集 成 电 路 （ SSI） ， 中 规 模 （ MSI） 、 大 规模 （ LSI） 、 超 大 规 模 （ VLSI） 、 巨 大 规 模（ ULSI） ， 目 前 的 特 大 规 模 集 成 电 路 （ GSI） 和系 统 芯 片 （ SOC， 片 上 系 统 ） 。

8、 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 计 算 机 的 发 展 1970年 大 规 模 集 成 电 路 （ LSI） 研 制 成 功 ， 计 算 机 发 展 到第 四 代 ， 微 型 计 算 机 是 第 四 代 计 算 机 的 典 型 代 表 。 1971年 在 美 国 硅 谷 Intel公 司 的 霍 夫 研 制 成 功 世 界 上 第 一 枚4位 微 处 理 器 芯 片 Intel 4004， 标 志 着 第 一 代 微 处 理 器 问 世 ，从 而 开 创 了 微 型 计 算 机 的 新 时 代 。 霍 夫 被 英 国 经 济 学 家 杂 志 列 为 “ 二 战

9、以 来 最 有 影 响 力的 7位 科 学 家 ” 之 一 。 4004当 时 只 有 2300个 晶 体 管 ， 是 个 四 位 系 统 ， 时 钟 频 率 在108KHz， 每 秒 执 行 6万 条 指 令 (0.06 MIPs)。 功 能 比 较 弱 ,且计 算 速 度 较 慢 ,只 能 用 在 计 算 器 上 。 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 计 算 机 的 发 展 计 算 机 发 展 的 四 个 方 向 ： 巨 、 微 、 网 、智 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 微 处 理 器 的 发 展 1971.11， Intel公

10、 司 第 一 枚 微 处 理 器 芯 片 4004， 4位 机 ，它 总 共 集 成 了 2200个 晶 体 管 。 1972年 4月 ， Intel公 司 宣 布 另 一 种 型 号 的 微 处 理 器 8008研 制 成 功 。 8位 机 。 1975年 1月 ， Motorola公 司 宣 布 推 出 它 的 8位 微 处 理 器6800。 1979年 ， Intel公 司 推 出 了 Intel 8086/8088微 处 理 器 。 1983年 ， Intel公 司 推 出 了 Intel 80286微 处 理 器 ， 它 是 完全 16位 微 处 理 器 。 1985年 ， Inte

11、l公 司 推 出 了 Intel 80386微 处 理 器 。 1989年 ， Intel公 司 推 出 了 Intel 80486微 处 理 器 。 1993年 3月 ， Intel公 司 推 出 了 名 为 Pentium（ 经 典 奔腾 ） 的 微 处 理 。 1995年 11月 Intel公 司 又 推 出 了 Pentium Pro（ 高 能 奔腾 ） 。 1997年 1月 ， Intel公 司 又 推 出 了 Pentium MMX（ 多 能奔 腾 ） 。 1997年 5月 ， Intel公 司 推 出 了 Pentium （ 奔 腾 二 代 ） 1999年 2月 ， Intel公

12、 司 推 出 了 Pentium （ 奔 腾 三 代 ） 2000年 11月 ， Intel公 司 推 出 了 Pentium4（ 奔 腾 四代 ） 。 2001年 5月 ， Intel公 司 推 出 了 64位 微 处 理 器 Itanium。 英 特 尔 的 首 款 双 核 心 处 理 器 的 代 号 为 Pentium Extreme Edition 840。 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 微 处 理 器 的 发 展Intel 4004 Intel 8008 Motorola 6800 Intel 8086 Intel 80286 Intel 80386

13、Intel 80486 Intel PentiumIntel Pentium II Intel Pentium III Intel Pentium IVPentium Extreme Edition 840 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 第 一 代1971年 1973年 第 二 代1974年 1977年 第 三 代1978年 1980年 第 四 代1980年 以 后典 型 的 微 处 理 器芯 片 Intel 4004Intel 4040Intel 8008 Intel 8080M6800Z-80 Intel 8086/8088M68000 Intel 80X8

14、6M68020Z-80000字 长 （ 位 ） 4/8 8 16 16/32集 成 度 （ 晶 体 管数 /芯 片 ） 1000 2000 5000 9000 2000070000 100000时 钟 频 率 （ MHZ） 0.5 0.8 1 4 5 10 10数 据 总 线 宽 度（ 位 ） 4/8 8 16 16/32地 址 总 线 宽 度（ 位 ） 4 8 8 20 24 24 32存 储 容 量 16KB实存 64KB实 存 1MB实 存 4GB实 存 和64GB虚 存指 令 执 行 时 间（ s） 10 15 1 2 1 0.125软 件 水 平 机 器 语 言汇 编 语 言 汇 编

15、 语 言高 级 语 言操 作 系 统 汇 编 语 言高 级 语 言操 作 系 统 汇 编 语 言高 级 语 言部 分 软 件 硬 化 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的发 展 概 况 摩 尔 定 律 歌 登 .摩 尔 （ Gordon Moore） 是 Intel公 司 奠 基 者 之 一 ，他 在 1964年 提 出 一 个 摩 尔 定 律 ： 每 18个 月 半 导 体 集 成 电 路 里 面 晶 体 管 的 个 数 会 翻 一 倍 ，也 就 是 集 成 度 提 升 一 倍 ， 每 隔 18个 月 其 性 能 会 提 升 一倍 。 后 来 到 1995年 歌 登 摩 尔 对 摩

16、 尔 定 理 稍 微 修 改 ， 将 18个月 改 成 两 年 ， 也 就 是 说 每 两 年 芯 片 的 集 成 度 会 提 升 一倍 ， 特 性 提 升 一 倍 ， 但 价 格 不 变 。 对 Intel而 言 ， IA-64是 其 下 个 1015年 的 架 构 。新 的 IA-64将 使 Intel摆 脱 x86架 构 的 限 制 ， 从 而 设 计 出超 越 所 有 现 有 RISC CPU和 x86CPU的 新 型 处 理 器 。 第 一 章 ： 概 述 微 机 原 理 课 程 的 内 容 、 学 习 目 的 微 型 计 算 机 的 发 展 概 况 微 型 计 算 机 系 统 的

17、基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 微 型 计 算 机 的 应 用 概 况 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 微 型 计 算 机 系 统 的 构 成 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 微 型 计 算 机 系 统 的 构 成 主 机 箱 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 微 处 理 器 及 其 组 成 微 处 理 器 （ 微 处 理 机 ） ： 由 一 片 或 几 片 大 规 模 集成 电 路 组 成 的 中 央

18、处 理 器 ， 一 般 也 称 CPU（ Center Process Unit） 。 其 内 部 通 常 包 括 算 术 逻辑 部 件 ， 累 加 器 和 通 用 寄 存 器 组 ， 程 序 计 数 器 ，时 序 和 控 制 逻 辑 部 件 ， 内 部 总 线 等 等 。 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 各 种 CPU 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 微 型 计 算 机 及 其 组 成 微 型 计 算 机 ： 是 指 由 CPU、 存 储 器 、 输 入输 出 接 口

19、电 路 和 系 统 总 线 构 成 的 裸 机 。按 照 读 写 方 式 的 不 同 可 分 为 ROM和 RAM两 种 类 型 ； 输 入 /输 出 接 口 电 路 是 外 围 设 备与 微 型 计 算 机 之 间 的 信 息 交 换电 路 ， 起 暂 存 、 缓 冲 、 类 型 变换 及 时 序 匹 配 的 作 用 ；总 线 是 CPU与 其 它 各 功能 部 件 之 间进 行 信 息 传 输 的 通 道 ，按 所 传 送 信息 的 不 同 类型 ， 总 线 可以 分 为 数 据总 线 DB、 地址 总 线 AB和控 制 总 线 CB。 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统

20、的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 各 种 存 储 设 备 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 各 种 接 口 卡 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 主 板 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 主 板 是 机 箱 中 最 大 的 一 块 集 成 电 路 板 ， 在 它 上 面集 成 有 CPU插 座 、 内 存 插 座 、 扩 展 卡 插 座 、 输 入输 出 系 统 、 总 线 系 统 、 电 源 接 口 等 。

21、 地 址 总 线 (AB) ： 是 用 来 传 送 地 址 信 息 的 信 号 线 。地 址 总 线 的 位 数 决 定 了 CPU可 以 直 接 寻 址 的 内 存空 间 的 大 小 。 地 址 总 是 从 CPU发 出 的 ， 所 以 地 址总 线 是 单 向 的 三 态 总 线 。 数 据 总 线 (DB)： 数 据 总 线 是 CPU用 来 传 送 数 据 信息 的 信 号 线 。 数 据 总 线 是 双 向 三 态 总 线 。 控 制 总 线 (CB)： 控 制 总 线 是 用 来 传 送 控 制 信 号 的一 组 总 线 。 控 制 总 线 有 的 为 单 向 ， 有 的 为 双

22、向 或三 态 ， 有 的 为 非 三 态 ， 取 决 于 具 体 的 信 号 线 。 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系 统 的基 本 组 成 和 各 部 件 功 能 微 型 计 算 机 系 统 及 其 组 成 微 型 计 算 机 系 统 ： 是 指 以 微 型 计 算 机 为 主 体 ， 再配 以 相 应 的 外 围 设 备 、 电 源 、 辅 助 电 路 和 所 需 要的 软 件 而 构 成 的 计 算 机 系 统 。 常 用 的 外 围 设 备 有显 示 器 、 打 印 机 、 键 盘 等 ； 系 统 软 件 一 般 包 括 操作 系 统 、 编 译 、 编 辑 、 汇 编

23、软 件 等 。 微 处 理 器 、 微 型 计 算 机 和 微 型 计 算 机 系 统 三 者 关系 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 系统 的 基 本 组 成 单 片 机 ： 是 指 将 CPU、 内 存 储 器 、 I/O接 口 电 路 等功 能 部 件 集 成 在 一 块 芯 片 上 的 计 算 机 。 单 板 机 ： 是 指 将 CPU、 内 存 储 器 和 I/O接 口 电 路 ，加 上 相 应 的 外 设 以 及 监 控 程 序 等 安 装 在 一 块 电 路板 上 所 构 成 的 计 算 机 系 统 。 注 意 微 型 计 算 机 、 微 型 计 算 机 系 统 、 单

24、 片 机 和单 板 机 都 是 以 微 处 理 器 为 基 础 ， 加 上 相 应 的 硬 件和 软 件 组 装 而 成 的 。 要 注 意 ， 单 纯 的 微 处 理 器 不是 计 算 机 ， 单 纯 的 微 型 计 算 机 也 不 是 完 整 的 计 算机 系 统 ， 它 们 都 不 能 独 立 地 工 作 ， 只 有 微 型 计 算机 系 统 才 是 完 整 的 计 算 机 系 统 ， 才 有 实 用 意 义 。 第 一 章 ： 概 述 微 机 原 理 课 程 的 内 容 、 学 习 目 的 微 型 计 算 机 的 发 展 概 况 微 型 计 算 机 系 统 的 基 本 组 成 和 各

25、部 件功 能 微 型 计 算 机 的 应 用 概 况 第 一 章 ： 概 述 微 型 计 算 机 的应 用 概 况 科 学 计 算 ： 科 学 研 究 和 工 程 计 术 计 算 领 域 ， 是 计 算 机 应 用 最 早 的 领 域 ，也 是 应 用 得 较 广 泛 的 领 域 。 实 时 控 制 ： 在 工 业 测 量 和 控 制 方 面 的 应 用 已 十 分 成 熟 和 广 泛 ； 信 息 处 理 ： 信 息 处 理 又 称 为 数 据 处 理 ， 是 指 计 算 机 用 于 处 理 生 产 、 经济 活 动 、 社 会 和 科 学 研 究 中 获 得 的 大 量 信 息 。 可 用

26、来 处 理 文 字 、 表 格 、图 象 、 声 音 等 各 类 问 题 。 计 算 机 辅 助 技 术 ： 计 算 机 辅 助 技 术 包 含 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD)、 计 算机 辅 助 制 造 (CAM)、 计 算 机 辅 助 测 试 (CAT)、 计 算 机 辅 助 教 学 (CAI)等 。 办 公 自 动 化 ： 如 日 程 管 理 、 电 子 邮 政 、 电 子 会 议 、 文 档 管 理 、 统 计 报表 等 ， 并 能 辅 助 管 理 和 决 策 。 家 用 电 器 ： 目 前 不 仅 使 用 各 种 类 型 的 个 人 计 算 机 ， 而 且 将 单 片 机 广 泛应 用 于 微 波 炉 、 自 动 洗 涤 机 、 家 用 空 调 设 备 控 制 器 、 电 子 玩 具 等 。 人 工 智 能 ： 人 工 智 能 的 研 究 课 题 是 多 种 多 样 的 ,诸 如 计 算 机 学 习 、 计算 机 证 明 、 景 物 分 析 、 模 拟 人 的 思 维 过 程 、 机 器 人 等 等 。