微型计算机技术及其应用微型计算机技术及其应用第一章：概述第一章：概述1第一章：概述第一章：概述1.微机原理课程的内容、学习目的2.微型计算机的发展概况3.微型计算机系统的基本组成和各部件功能4.微型计算机的应用概况2第一章：概述第一章：概述1.微机原理课程的内容、学习目的2.微型计算机的发展概况3.微型计算机系统的基本组成和各部件功能4.微型计算机的应用概况3第一章：概述第一章：概述微机原理的课微机原理的课程内容、学习目的程内容、学习目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1.能把需要的程序和数据送至计算机中。 （输入）2.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）3.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。 （运算）4.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）5.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。4第一章：概述第一章：概述微机原理的课微机原理的课程内容、学习目的程内容、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。5第一章：概述第一章：概述1.微机原理课程的内容、学习目的2.微型计算机的发展概况3.微型计算机系统的基本组成及功能4.微型计算机的应用概况6第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况发展概况计算机的发展电子管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。7第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况发展概况计算机的发展1958年第二代晶体管计算机推出，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 8第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况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，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）。9第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况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Intel4004，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(0.06MIPs)。功能比较弱,且计算速度较慢,只能用在计算器上。 10第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况发展概况计算机的发展计算机发展的四个方向：巨、微、网、智11第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况发展概况微处理器的发展1971.11，Intel公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Intel8086/8088微处理器。1983年，Intel公司推出了Intel80286微处理器，它是完全16位微处理器。1985年，Intel公司推出了Intel80386微处理器。1989年，Intel公司推出了Intel80486微处理器。121993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PentiumPro（高能奔腾）。1997年1月，Intel公司又推出了PentiumMMX（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PentiumExtremeEdition840。 13第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况发展概况微处理器的发展Intel 4004Intel 8008Motorola 6800Intel 8086Intel 80286Intel 80386Intel 80486Intel PentiumIntel Pentium IIIntel Pentium IIIIntel Pentium IVIntel Pentium IVPentium Extreme Edition 84014第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况发展概况第一代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Intel4004Intel4040Intel8008Intel8080M6800Z-80Intel8086/8088M68000Intel80X86M68020Z-80000字长（位）4/881616/32集成度（晶体管数/芯片）10002000500090002000070000100000时钟频率（MHZ）0.50.81451010数据总线宽度（位）4/881616/32地址总线宽度（位）48820242432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）10151210.125软件水平机器语言汇编语言汇编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15第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的发展概况发展概况摩尔定律歌登.摩尔（GordonMoore）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RISCCPU和x86CPU的新型处理器。16第一章：概述第一章：概述1.微机原理课程的内容、学习目的2.微型计算机的发展概况3.微型计算机系统的基本组成和各部件功能4.微型计算机的应用概况17第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能基本组成和各部件功能微型计算机系统的构成显示器（输出设备）显示器（输出设备）显示器（输出设备）显示器（输出设备）主机箱主机箱主机箱主机箱鼠标（输入设备）鼠标（输入设备）鼠标（输入设备）鼠标（输入设备）键盘（输入设备）键盘（输入设备）键盘（输入设备）键盘（输入设备）18第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能基本组成和各部件功能微型计算机系统的构成主机箱电源电源电源电源光驱光驱光驱光驱硬盘硬盘硬盘硬盘内存内存内存内存CPUCPU主板主板主板主板扩展卡扩展卡扩展卡扩展卡19第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能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处理器，一般也称CPU（CenterProcessUnit）。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。20第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能基本组成和各部件功能各种CPU21第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能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。22第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能基本组成和各部件功能各种存储设备23第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能基本组成和各部件功能各种接口卡24第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能基本组成和各部件功能主板主板25第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能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，在它上面主板是机箱中最大的一块集成电路板，在它上面集成有集成有CPU插座、内存插座、扩展卡插座、输入插座、内存插座、扩展卡插座、输入输出系统、总线系统、电源接口等。输出系统、总线系统、电源接口等。地址总线地址总线(AB) ：是用来传送地址信息的信号线。是用来传送地址信息的信号线。地址总线的位数决定了地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存可以直接寻址的内存空间的大小。地址总是从空间的大小。地址总是从CPU发出的，所以地址发出的，所以地址总线是单向的三态总线。总线是单向的三态总线。数据总线数据总线(DB)：数据总线是数据总线是CPU用来传送数据信用来传送数据信息的信号线。数据总线是双向三态总线。息的信号线。数据总线是双向三态总线。控制总线控制总线(CB)：控制总线是用来传送控制信号的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，有的为双向或一组总线。控制总线有的为单向，有的为双向或三态，有的为非三态，取决于具体的信号线。三态，有的为非三态，取决于具体的信号线。26第一章：概述第一章：概述微型计算机系统的微型计算机系统的基本组成和各部件功能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、汇编软件等。微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者关系27第一章：概述第一章：概述微型计算机系微型计算机系统的基本组成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。28第一章：概述第一章：概述1.微机原理课程的内容、学习目的微机原理课程的内容、学习目的2.微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况3.微型计算机系统的基本组成和各部件微型计算机系统的基本组成和各部件功能功能4.微型计算机的应用概况微型计算机的应用概况29第一章：概述第一章：概述微型计算机的微型计算机的应用概况应用概况科学计算：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，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。也是应用得较广泛的领域。实时控制：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；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：信息处理又称为数据处理，是指计算机用于处理生产、经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。可用来处理文字、表格、济活动、社会和科学研究中获得的大量信息。可用来处理文字、表格、图象、声音等各类问题。图象、声音等各类问题。计算机辅助技术：计算机辅助技术：计算机辅助技术包含计算机辅助设计计算机辅助技术包含计算机辅助设计(CAD)、计算、计算机辅助制造机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助教学、计算机辅助教学(CAI)等。等。办公自动化：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。表等，并能辅助管理和决策。家用电器：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。电子玩具等。人工智能：人工智能：人工智能的研究课题是多种多样的人工智能的研究课题是多种多样的,诸如计算机学习、计诸如计算机学习、计算机证明、景物分析、模拟人的思维过程、机器人等等。算机证明、景物分析、模拟人的思维过程、机器人等等。30