第1章 微型计算机基础概论
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微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编
13
1.1.1. 微型计算机的发展
电子计算机的发展方向： 第五代：“非冯.诺依曼”计算机时代 第六代：神经网络计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代
14
1.1.1. 微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、 可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU） 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的 微型计算机
并要求将它送入累加器A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将01H送入累加器A中。
39
PC 01H
1 AR 01H
控制信号
ALU
A
B
01H
7
操作控制器
ID IR
00
3
01
02
4
03
读命令 04
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR 01H 56
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
36
2
PC 00H
1 AR 00H
3
00 01
02
4
03
读命令 04
控制信号
ALU
A
B
操作控制器
ID IR B0H
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR
7
B0H
56
（取第一条指令操作示意图）37
虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
1.1.1. 微型计算机的发展
电子计算机的发展方向： 第五代：“非冯.诺依曼”计算机时代 第六代：神经网络计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代
14
1.1.1. 微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、 可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU） 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的 微型计算机
并要求将它送入累加器A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将01H送入累加器A中。
39
PC 01H
1 AR 01H
控制信号
ALU
A
B
01H
7
操作控制器
ID IR
00
3
01
02
4
03
读命令 04
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR 01H 56
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
36
2
PC 00H
1 AR 00H
3
00 01
02
4
03
读命令 04
控制信号
ALU
A
B
操作控制器
ID IR B0H
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR
7
B0H
56
（取第一条指令操作示意图）37
虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
第一章 微型计算机系统概论
总线 存储 总线 I/O接口
CPU
主存储器
……
I/O接口
I/O设备1
……
I/O设备n
8
1.4
微型计算机硬件系统组成
下面分别介绍计算机各部件的基本功能、结构及工作原理。 （1）存储器（memory） 存储器的主要功能是存放程序和数据。 内存储器结构框图如图1-3所示
地址0 地址1 地址2 地址 寄存 器 地 址 译 码 器 1001 1001 1001 1010 0011 0010 1100 0011 内存储体 数 据 缓 冲 器
主存储器
输出设备
结果
7
1.4
微型计算机硬件系统组成
2．微处理器 运算器和控制器又称中央处理器（Central Processing Unit） 简称CPU。现已把CPU集成在一块微处理器芯片内，被称 之为微处理器芯片，是计算机系统的核心部件。 3．总线 当前微型计算机各部件之间的信息传送都是通过总线实现 的，系统总线是计算机内部传输各种信息的通道。
一次传送 32位 一次传送 64位
14
1.7
微型计算机主要性能指标
衡量一台微型计算机性能的主要技术指标如下 ：
（1）字长—微机直接处理的二进制数的位数 （2）主频—微机中CPU的时钟频率 （3）内存容量—微机所能存储信息的字节数 （4）存取周期—连续两次读写所需的最短时间 （5）运算速度—微机每秒所能执行的指令条数
1．复杂指令系统计算机—CISC 2．精简指令系统计算机—RISC
5
微型计算机组成结构
微处理器 (CPU) 微型计算机 （主机）
存储器 (内存)
运算器 控制器 RAM ROM
输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…) (I/O接口)
CPU
主存储器
……
I/O接口
I/O设备1
……
I/O设备n
8
1.4
微型计算机硬件系统组成
下面分别介绍计算机各部件的基本功能、结构及工作原理。 （1）存储器（memory） 存储器的主要功能是存放程序和数据。 内存储器结构框图如图1-3所示
地址0 地址1 地址2 地址 寄存 器 地 址 译 码 器 1001 1001 1001 1010 0011 0010 1100 0011 内存储体 数 据 缓 冲 器
主存储器
输出设备
结果
7
1.4
微型计算机硬件系统组成
2．微处理器 运算器和控制器又称中央处理器（Central Processing Unit） 简称CPU。现已把CPU集成在一块微处理器芯片内，被称 之为微处理器芯片，是计算机系统的核心部件。 3．总线 当前微型计算机各部件之间的信息传送都是通过总线实现 的，系统总线是计算机内部传输各种信息的通道。
一次传送 32位 一次传送 64位
14
1.7
微型计算机主要性能指标
衡量一台微型计算机性能的主要技术指标如下 ：
（1）字长—微机直接处理的二进制数的位数 （2）主频—微机中CPU的时钟频率 （3）内存容量—微机所能存储信息的字节数 （4）存取周期—连续两次读写所需的最短时间 （5）运算速度—微机每秒所能执行的指令条数
1．复杂指令系统计算机—CISC 2．精简指令系统计算机—RISC
5
微型计算机组成结构
微处理器 (CPU) 微型计算机 （主机）
存储器 (内存)
运算器 控制器 RAM ROM
输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…) (I/O接口)
微型计算机基础概论
《汇编语言》，王爽 著，清华大学出版社
微机 原理 及 接口 技术
典型机型：IBM PC系列机
基本系统：8088 CPU和半导体存储器
I/O接口电路及与外设的连接
硬件－－接口电路原理 软件－－接口编程方法
课程 介绍
课程主要内容
CPU：8088/8086 典型机型：IBM-PC系列机
内容： • 微型计算机的系统构成
返回
1.1.3 微机系统组成
微机系统
硬件系统
主机 外设
CPU 存储器 输入/输出接口 总线
软件系统
系统软件 应用软件
系统组成
微型计算机系统 微型计算机
微处理器
运算器 控制器 寄存器组
内存储器
输入输出 接口电路
总线
外部设备
软件
明确3个概念的区别
微处理器（Microprocessor） 一个大规模集成电路芯片 内含控制器、运算器和寄存器等 微机中的核心芯片
件 各部件通过总线连接。
(a) 微处理器
l 计算机的核心部件
用来实现指令的自动装入和自动执行，
实现计算机本身的自动化。
地址总线 AB
CPU
存 I/O 输
储
接
入
器
口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
数据总线 DB 控制总线 CB
微处理器（Microprocessor）
微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计 算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。由一片或几片大规模集成 电路组成，具有控制器和运算器功能。
n 由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。
指令执行的一般过程
微机 原理 及 接口 技术
典型机型：IBM PC系列机
基本系统：8088 CPU和半导体存储器
I/O接口电路及与外设的连接
硬件－－接口电路原理 软件－－接口编程方法
课程 介绍
课程主要内容
CPU：8088/8086 典型机型：IBM-PC系列机
内容： • 微型计算机的系统构成
返回
1.1.3 微机系统组成
微机系统
硬件系统
主机 外设
CPU 存储器 输入/输出接口 总线
软件系统
系统软件 应用软件
系统组成
微型计算机系统 微型计算机
微处理器
运算器 控制器 寄存器组
内存储器
输入输出 接口电路
总线
外部设备
软件
明确3个概念的区别
微处理器（Microprocessor） 一个大规模集成电路芯片 内含控制器、运算器和寄存器等 微机中的核心芯片
件 各部件通过总线连接。
(a) 微处理器
l 计算机的核心部件
用来实现指令的自动装入和自动执行，
实现计算机本身的自动化。
地址总线 AB
CPU
存 I/O 输
储
接
入
器
口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
数据总线 DB 控制总线 CB
微处理器（Microprocessor）
微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计 算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。由一片或几片大规模集成 电路组成，具有控制器和运算器功能。
n 由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。
指令执行的一般过程
第1章微型计算机概述
1.4 实训——微机外部线缆的连接
从后部看，电源线、信号线的连接如图115所示。
微机外部线缆的连接遵循先连接信号线，后连接 电源线的原则。其连接步骤如下。 1．显示器的连接 ① 连接信号线。如图1-16所示
② 连接电源线。
2．连接键盘、鼠标
对于ATX主板，靠近主板的PS/2插孔是键盘接口， 离开主板稍远一些的PS/2插孔是鼠标接口，如图 1-17所示。
从实际的结构来说，一般称机箱及其内部所装 的板卡、硬盘等部件的全部称为主机。
(2) 外部设备
微机中除了主机以外的所有设备都属于外 部设备。微机系统最常见的外部设备如下：
外存储器：外存储器在微机系统中通常是 作为后备存储器使用，用于扩充内存储器 的容量和存储当前暂时不用的信息。
键盘：键盘是微机的基本输入设备，利用 键盘可以将各种数据、程序、命令等输入 到微机中。
本质区别，只是厂家不同。 2．组装机
组装机价格低廉，部件可按用户的要求任意搭 配，而且维护、修理方便。如果用户能够掌握一 定的微机硬件及维修方面的知识，或者得到销售 商售后服务的可靠支持，则购买组装机可以说是 物美价廉。
3．准系统 “准系统”定位于品牌机与组装机之间。它是指
一种在机箱内集成了主板和电源的产品，有时甚至 包括了显卡、光驱，用户在购买后只需安装CPU、 硬盘和内存等配件即可。图1-14所示是准系统的外 观、内部结构和组装好的一台整机。
2002年11月，微软在全球推出Tablet PC （平板计算机）后，其他厂商也纷纷推出 自己的Tablet PC。图1-13所示是几款 Tablet PC。
1.3.2 按品牌机与组装机分类
1．品牌机 进口品牌机是由IBM、HP、DELL等著名大公司
微机
第一章概论本章内容1.微型计算机的应用2.微型计算机的发展史3.微型计算机的组成4.微型计算机的特点学习目的1.掌握微型计算机的概念和基本结构2.了解微型计算机的产生和发展过程3.把握微型计算机的发展方向1.1 微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。
一、微型计算机的应用领域二、微型计算机的发展Intel 8086,8088Intel 80386,80486PIII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：8位机 16位机 32位机 64位机按其结构分：PC机、单片微型机、单板微形机1.2 微型计算机组成现代计算机结构仍然是在冯·诺依曼提出的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建立起来的。
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/输出接口构成，它们之间由系统总线连接。
1. 微处理器整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也称CPU。
它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组及控制部件。
ALU ：算术运算、逻辑运算寄存器：存放操作数、中间结果、地址、标志等信息控制部件：整个机器控制中心，包括程序计数器IP、指令寄存器IR、指令译码器ID、控制信息产生电路。
外部设备微机的存储器分为：主存和辅存主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。
(CPU内部cache，主板上的内存, 造价高，速度快，存储容量小)辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的数据，(主机箱内或主机箱外，造价低，容量大，可长期保存，但速度慢)3. 输入设备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。
4. 输出设备微型计算机常用的输出设备有CRT显示器、打印机和绘图仪等。
注意：由于各种外设的工作速度、驱动方式差别很大，无法与CPU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CPU间的桥梁，通过该电路完成信号的变换、数据的缓冲、与CPU联络等工作。
第1章 微型计算机基础概论
30
控制器
组成： 程序计数器、指令寄存器﹑指令译码 器、时序控制部件，微操作控制部件 功能： 1、指令控制 2、时序控制 3、操作控制 4、处理对异常情况及某些外部请求
31
寄存器组
CPU内部的若干个存储单元； 分为专用寄存器和通用寄存器； 专用寄存器：其作用是固定的,如 SP、FLAGS 。 通用寄存器：如AX﹑BX等由程序员 规定其用途。
主要参考书：
-《硬件技术基础》 冯博琴主编，邮电出版社 -《微机原理与接口技术》 周明德主编， 人民邮电出版社，2007 -《x86 PC汇编语言、设计与接口》（第五版）， （美）马兹迪，考西著，电子工业出版社，2011
3
课程内容
8大章节 12周时间 参见教学大纲
4
课程考核
作业（2次） 15% 考勤（随机6次）10%
47
汇编语言
汇编语言通常被应用在底层，硬件操作和高要求 的程序优化的场合。驱动程序、嵌入式操作系统 和实时运行程序都需要汇编语言。
学习汇编语言，有助于深入了解计算机的运行原 理，机器的逻辑功能。 Linux内核的关键地方使用了汇编代码，可以用 于软件的加解密、计算机病毒的分析和防治，以 及程序的调试和错误分析等各个方面（CIH99） Project Demo
32
2)存储器 定义：存储器又叫内存或主存,是 微型计算机的存储和记忆部件。 作用：存放计算机工作过程中需 要操作的数据和当前执行的程序。
33
寄存器与存储器的比较
寄存器
在CPU内部 访问速度快 容量小，成本高 用名字表示
存储器
在CPU外部 访问速度慢 容量大，成本低 用地址表示
没有地址
控制器
组成： 程序计数器、指令寄存器﹑指令译码 器、时序控制部件，微操作控制部件 功能： 1、指令控制 2、时序控制 3、操作控制 4、处理对异常情况及某些外部请求
31
寄存器组
CPU内部的若干个存储单元； 分为专用寄存器和通用寄存器； 专用寄存器：其作用是固定的,如 SP、FLAGS 。 通用寄存器：如AX﹑BX等由程序员 规定其用途。
主要参考书：
-《硬件技术基础》 冯博琴主编，邮电出版社 -《微机原理与接口技术》 周明德主编， 人民邮电出版社，2007 -《x86 PC汇编语言、设计与接口》（第五版）， （美）马兹迪，考西著，电子工业出版社，2011
3
课程内容
8大章节 12周时间 参见教学大纲
4
课程考核
作业（2次） 15% 考勤（随机6次）10%
47
汇编语言
汇编语言通常被应用在底层，硬件操作和高要求 的程序优化的场合。驱动程序、嵌入式操作系统 和实时运行程序都需要汇编语言。
学习汇编语言，有助于深入了解计算机的运行原 理，机器的逻辑功能。 Linux内核的关键地方使用了汇编代码，可以用 于软件的加解密、计算机病毒的分析和防治，以 及程序的调试和错误分析等各个方面（CIH99） Project Demo
32
2)存储器 定义：存储器又叫内存或主存,是 微型计算机的存储和记忆部件。 作用：存放计算机工作过程中需 要操作的数据和当前执行的程序。
33
寄存器与存储器的比较
寄存器
在CPU内部 访问速度快 容量小，成本高 用名字表示
存储器
在CPU外部 访问速度慢 容量大，成本低 用地址表示
没有地址
第01章 微型计算机概论
二、 微型计算机的发展
• 第一阶段（1971~1973）：典型的微型机以 Intel 4004和Intel 4040为基础。微处理器和 存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微 处理器的指令系统不完整；存储器的容量很 小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇 编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计 算器中。
1.2 微型计算机系统的发展与分类
1.2.1 微型计算机系统的发展
一、计算机的发展 第一代电子计算机称为电子管计算机。 第二代计算机称为晶体管计算机，其主要逻辑元 件采用的是晶体管。 第三代计算机的内存储器采用了半导体存储器， 可靠性和存取速度有了明显的改善。 第四代计算机以采用大规模和超大规模集成电路 为标志。 关于第五代计算机人们正在进行着多方面的探索。
常州工学院电子电子信息与电气工程系
第一章 计算机概论
1.1 微型计算机系统的基本术语
1、微处理器(MPU)：又称微处理机,是微型计算机的 核心部件。包括算术逻辑部件ALU、控制部件CU和 寄存器组R3个基本部分和内部总线 2、微型计算机：以微处理器为核心，由大规模集成 电路制作的存储器M、I/O接口和系统总线 3、微型计算机系统：以微型计算机为核心，再配以 相应的外围设备、电源、辅助电路和控制 4、接口：是微处理器与I/O的连接电路，是CPU与外 界进行信息交换的中转站
例：已知机器字长n=8，X=44， Y=53，求X-Y=？
• 解：
• • • • •
[X]补=00101100，[Y]补=00110101,
连同符号求反加1得 [-Y]补=11001011 根据[X]补-[Y]补=[X]补+[-Y]补=[X-Y]补 有： [X]补= 0 0 1 0 1 1 0 0 + [-Y]补=1 1 0 0 1 0 1 1 [X-Y]补 = 1 1 1 1 0 1 1 1 [X-Y]补=11110111，X-Y= -0001001=（-9）
微型计算机基础概论
• 扩展BCD码
• 用8位二进制码表示一位十进制数，每8位之间有一个空格
宁德师范学院
BCD码与二进制数之间的转换
• 先转换为十进制数，再转换二进制数；反之同样。 • 例：
• (0001 0001.0010 0101)BCD =11.25 =(1011 .01)B
宁德师范学院
ASCII码
• 西文字符编码 • 要求：
数制表示例：
234.98D或（234.98）D 1101.11B或（1101.11）B ABCD . BFH或（ABCD . BF） H
宁德师范学院
各种进制数间的转换
非十进制数到十进制数的转换
按相应的权值表达式展开
十进制到非十进制数的转换
对整数：除n取余； 对小数：乘n取整。
熟练掌握 二～十六 进制转换
二进制与十六进制数之间的转换
每4位二进制码对应1位十六进制数 整数部分不够4位时在高位（左侧）补0；小数部分不够4位时在低
位（右侧）补0
宁德师范学院
例1：
1011.11B=（
）D
=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+ 1×2-2
=8+2+1+0.5+0.25
根据检测值和给定值控制电炉 通/断
显示温度 报警输出
8
宁德师范学院
室温如何读取并能被计算机识别？ 温度如何显示？ 怎样实现报警？ 系统结 构框图
宁德师范学院
完成系统设计将涉及
微处理器结构 Intel80x86基本指令集
数据在计算机中表示 现场数据的采集（获取）、转换 现场数据的存储、处理 控制信息的发送
• 用8位二进制码表示一位十进制数，每8位之间有一个空格
宁德师范学院
BCD码与二进制数之间的转换
• 先转换为十进制数，再转换二进制数；反之同样。 • 例：
• (0001 0001.0010 0101)BCD =11.25 =(1011 .01)B
宁德师范学院
ASCII码
• 西文字符编码 • 要求：
数制表示例：
234.98D或（234.98）D 1101.11B或（1101.11）B ABCD . BFH或（ABCD . BF） H
宁德师范学院
各种进制数间的转换
非十进制数到十进制数的转换
按相应的权值表达式展开
十进制到非十进制数的转换
对整数：除n取余； 对小数：乘n取整。
熟练掌握 二～十六 进制转换
二进制与十六进制数之间的转换
每4位二进制码对应1位十六进制数 整数部分不够4位时在高位（左侧）补0；小数部分不够4位时在低
位（右侧）补0
宁德师范学院
例1：
1011.11B=（
）D
=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+ 1×2-2
=8+2+1+0.5+0.25
根据检测值和给定值控制电炉 通/断
显示温度 报警输出
8
宁德师范学院
室温如何读取并能被计算机识别？ 温度如何显示？ 怎样实现报警？ 系统结 构框图
宁德师范学院
完成系统设计将涉及
微处理器结构 Intel80x86基本指令集
数据在计算机中表示 现场数据的采集（获取）、转换 现场数据的存储、处理 控制信息的发送
第一章 微型计算机系统概论
第一章微型计算机系统概论第一节1．1 1计算机的产生与发展什么是电子计算机？计算机是一种可以接受输入信息、处理数据、存储数据和产生输出的装置。
由于计算机在计算、数据和信息管理等方面比人类做得更快、更精确，使得它已经迅速地进入到人们的工作和生活之中。
第一台电子计算机（ENIAC）1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功。
计算机发展的几个阶段：第一代（1946~1957）电子管5千~4万（次/秒）第二代（1958~1964）晶体管几十万~百万（次/秒）第三代（1965~1971）中小规模集成电路百万~几百万（次/秒）第四代（1972~至今）(超)大规模集成电路几百万~几亿（次/秒）1．1．2 计算机的特点及应用冯．诺依曼的通用计算机方案：计算机由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；用二进制表示计算机的指令和数据；存储程序和程序控制：将程序和数据放在存储器中，并让计算机自动地执行程序。
第二节 1．2．1数制与数制间的转换数制是以表示数值所用的数字符号的个数来命名的，并按一定进位规则进行计数的方法。
1．常用数制日常生活中人们采用十进制表示数值，计算机是一台电子设备，因此它并不会将它操作的数据写出来，它使用电脉冲信号来表示数据。
在数字计算机中，每个数字和字符都是由一系列的电脉冲信号表示的。
数字计算机使用0 和1 的二进制编码来表示数字、字母和符号。
为书写方便常采用八进制和十六进制表示。
二进制：由0，1组成，用B表示；八进制：由0，1，2，3，4，5，6，7 组成，用O表示。
ϖ十进制：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，用D表示ϖ十六进制：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F ，用H表示ϖ(1) 十进制（Decimal）：十进制的基数为“10”，有十个数字符号：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，各位权是以10为底的幂，进（借）位规则为：逢十进一，借一为十。
自考（04732）微型计算机及其接口技术课后练习题及答案
第1章微型计算机概论
1．解释题
（1）微处理器
微处理器是指由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器。
（2）微型计算机
微型计算机是指以微处理器为基础，配以内存储器以及输入输出（I/O）接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。
（3）微型计算机系统
微型计算机系统是指由微型计算机配以相应的外围设备（如打印机、显示器、磁盘机和磁带机等）及其它专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件而构成的系统。
（4）单片机
又称为“微控制器”和“嵌入式计算机”。
这是一种把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在一块芯片之中的计算机，这些功能部件包括μp、RAM、ROM（有的单片机中不含ROM）、I/O接口电路、定时器/计数器等，甚至还有将A/D转换器和D/A转换器集成在内的单片机。
（5）单板机
将μp、RAM、ROM以及一些I/O接口电路，加上相应的外设（键盘、发光二极管显示器）以及监控程序固件等安装在一块印刷电路板上所构成的计算机系统。
2．请简述微机系统中三种总路线的区别及联系。
（1）片总线：又称元件级总线；
（2）内总线（I-BUS）：又称“系统总线”，“微机总线”或“板级总线”；
（3）外总线（E-BUS）：又称“通信总线”。
微型计算机及其接口技术 1。
01.微机原理_第一章
第一章微型计算机基础概论1.1 微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。
一、微型计算机的发展概况①微型计算机诞生：在1946年2月14日世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”由美国宾夕法尼亚大学研制成功。
重达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦，用了18800多个电子管，每秒钟仅能做5000次加法.ENIAC :Electronic Numerical Integrator and Calculator分代第一代年份字长芯片的集成度软件典型的芯片1971~19724/8位12000个管/片以上机器语言、简单汇编语言Intel 4004Intel 8008第二代1973~19778位汇编程序高级语言、(FORTRAN PL/M 等BASIC 操作系统第三代1978~198316位汇编语言高级语言操作系统第四代PentiumPII PIII PIV1981~199232位第五代199332位9000个管/片以上29000个管/片以上15~50万个管/片以上Intel 8080,8085MC 6800Z-80Intel 8086,8088MC 68000Z-8000Intel 80386,80486MC 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高达330万个管/片②微处理器的发展第六代1995~2001Pentium58664位550万个管/片操作系统高级语言软件硬化二、微型计算机的特点和应用1.微型计算机特点微型计算机除具有一般电子数字计算机的快速、精确和通用等许多优点外，还具有独自的特点：(1) 体积小、重量轻、功耗低(2) 可靠性高、对使用环境要求低(3) 结构简单、设计灵活、适应性强(4) 性能价格比高2. 微型计算机的应用领域科学计算过程控制信息处理人工智能网络通信计算机辅助技术三、微型计算机的分类1. 按处理器同时处理数据的位数或字长分：4位机、8位机、16位机、32位机、64位机2. 按结构类型分：单片微型机、单板微型机微型计算机3. 按用途分：(1)个人计算机(PC机)(2)工作站／服务器(3)网络计算机(简称NC)4. 按体积大小分：(1)台式机(又称桌上型)(2)便携式(又称可移动微机、笔记本型、膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)四、微型计算机的主要性能指标1. 运算速度通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS)来描述。
微型计算机应用基础第一章计算机基础知识.pptx
侧每3位二进制数对应1位八进制数，首尾不足3位时用“0”补 足；反向操作亦然。
（三）定点数 真值——指符合人们使用习惯的数的原始表示形式。 机器数——指数据在机器中的实际表示形式。 定点数——指小数点的默认位置已被固定的数。 定点整数又可以分为两类： 无符号的定点整数（简称“无符号数”）——机器数只表达0和正 数，机器数的每一位都用来表示数值，都是权重。 有符号的定点整数（简称 “有符号数”）——机器数表达0、正 数和负数，一般选最高有效位作为“符号位”来表示数的正负： 为0表示正数，为1表示负数。
（四）浮点数 浮点数中小数点的位置是浮动的。在计算机中，浮点数由阶符、
二、计算机中的码
（一）BCD码 BCD码又称二-十进制编码（Binary Coded Decimal
Number），意思是用4位二进制数的编码形式来表示十进制的10个 数码0～9，其码长为4位。 （二）ASCII码
ASCII编码的全名为“美国标准信息交换码”（American Standard Code for Information Interchange）。它最初是美国国家 标准，供不同计算机在相互通信时用做共同遵守的西文字符编码标 准，后被ISO及CCITT等国际组织采用。 （三）汉字国标码
第五代微型计算机的发展年代为2000年至今，新一代字长64位 的微处理芯片已经诞生，这就是2000年8月，Intel展示的Itanium
计算机从体系结构的变革到器件与技术的革命都将要产
生一次量的乃至质的飞跃，未来可能出现的新型计算机主要 有以下几种类型。 （1）纳米计算机。 （2）量子计算机。 （3）光子计算机。 （4）生物计算机。
第一代微型计算机的发展年代为1971年至1972年，主要产品 是4位和低档8位微机。
（三）定点数 真值——指符合人们使用习惯的数的原始表示形式。 机器数——指数据在机器中的实际表示形式。 定点数——指小数点的默认位置已被固定的数。 定点整数又可以分为两类： 无符号的定点整数（简称“无符号数”）——机器数只表达0和正 数，机器数的每一位都用来表示数值，都是权重。 有符号的定点整数（简称 “有符号数”）——机器数表达0、正 数和负数，一般选最高有效位作为“符号位”来表示数的正负： 为0表示正数，为1表示负数。
（四）浮点数 浮点数中小数点的位置是浮动的。在计算机中，浮点数由阶符、
二、计算机中的码
（一）BCD码 BCD码又称二-十进制编码（Binary Coded Decimal
Number），意思是用4位二进制数的编码形式来表示十进制的10个 数码0～9，其码长为4位。 （二）ASCII码
ASCII编码的全名为“美国标准信息交换码”（American Standard Code for Information Interchange）。它最初是美国国家 标准，供不同计算机在相互通信时用做共同遵守的西文字符编码标 准，后被ISO及CCITT等国际组织采用。 （三）汉字国标码
第五代微型计算机的发展年代为2000年至今，新一代字长64位 的微处理芯片已经诞生，这就是2000年8月，Intel展示的Itanium
计算机从体系结构的变革到器件与技术的革命都将要产
生一次量的乃至质的飞跃，未来可能出现的新型计算机主要 有以下几种类型。 （1）纳米计算机。 （2）量子计算机。 （3）光子计算机。 （4）生物计算机。
第一代微型计算机的发展年代为1971年至1972年，主要产品 是4位和低档8位微机。
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第1章 微型计算机基础概论
按性能、价格、体积的不同
计算机分为六大类：
• 巨型机 • 小型机 大型机 微型机 中型机 单片机
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第1章 微型计算机基础概论
计算机发展年代划分依据
• 第一台电子计算机的诞生揭开了现代计算机发展 历史的序幕。半个多世纪以来，计算机技术以 “万马奔腾”之势，一日千里，迅猛发展 • 计算机发展的年代划分依据其硬件特征和软件特 征： 硬件特征是指电子计算机采用的物理器件 软件特征是指计算机使用的软件环境
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机系统
微处理器
微型计算机
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 输入输出 接口电路 外部设备 软件 总线
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AMD Athlon64 X2 7750 E8400处理 器
64位双核
3.0GHz
45nm工艺
4.1亿
。。。
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第1章 微型计算机基础概论
二、微机结构及工作 原理
运算器
1.冯.诺依曼结构
输入设备 存储器 输出设备
控制器
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机发展趋势(2) 2．系统存储器 • • • • CPU集成更大的高速二级缓存 内存容量更大，速度更快 硬盘容量也更大，速度更快 DVD-RAM普及
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第1章 微型计算机基础概论
计算机已发展了四代
计算机的发展已更新了四代 ： • • • • 第一代: 电子管计算机时代 第二代: 晶体管计算机时代 第三代: 集成电路计算机时代 第四代: 大规模集成电路计算机时代
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第1章 微型计算机基础概论
处 理 器 子 系 统
控制总线CB
存储器 I/O接口
图
1. 微处理器子系统 2. 存储器 I/O设备 3. I/O设备和I/O接口 微型计算机的硬件组成 4. 系统总线
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第1章 微型计算机基础概论
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以存储器为中心的计算机组成框图 ------冯.诺依曼结构
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• 2.微机工作过程
第1章 微型计算机基础概论
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第1章 微型计算机基础概论
嘉兴学院机电工程学院
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第1章 微型计算机基础概论
微机原理与接口技术
主讲人： 袁菊明
总学时： 64
第 一讲
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第1章 微型计算机基础概论
第1章 微型计算机基础概论
微型计算机系统
软件系统
硬件系统
系统软件
应用软件
主机
外部设备
CPU
存储器
I/O 接口
寄存器组
控制器
运算器
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机的硬件组成
系统总线BUS 系 统 总 线 形 成 地址总线AB 数据总线DB
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机发展大致分为五代()
第一代：4位机发展和8位机萌芽阶段 • 从1971年到1973年 • 代表产品：Intel 4004和MCS-4微型机 Intel 8008和MCS-8微型机 • 字长：4位或8位 • 特点：指令系统比较简单，运算功能较差， 价格低廉 • 应用：面向家电、计算器和二次仪表
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第1章 微型计算机基础概论
第1章 微型计算机基础概论
要点：
微型计算机概述及知识 数制转换 数的表示：定点数和浮点；原码、补 码、反码； 二进制运算。
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机发展
• • • • 今天的微处理器 E8400处理器 AMD Athlon64 X2 7750 Intel奔腾双核 E5200
字长 主频 线宽 集成数 速度。。。
微处理器
E5200
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机发展大致分为五代(4)
第四代：32位机发展阶段 • 从1985年到1992年 • 代表产品：Intel 80386 、80486 • 字长：32位 • 特点：内存容量已达1MB以上，硬盘技术 不断提高，发展了32位的总线结构，各种 品牌机涌向市场，如COMPAQ、DELL等，这 些微型机在性能上已赶上传统的超级小型 机，可执行多任务、多用户操作。 • 应用：办公自动化、网络环境
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机发展大致分为五代(3)
第三代：16位机发展阶段 • 从1978年到1985年 • 代表产品：Intel 8086/8088、80186、 80286，MC 68000、Z 8000 • 字长：16位 • 特点：指令系统丰富，采用多级中断，多 种寻址方式，段式存储结构，配有功能强 大的系统软件 • 应用：工业控制
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机发展大致分为五代(5)
第五代：64位机产生及发展阶段 • 从1992年到现在 • 代表产品：Intel Pentium、Itanium • 字长：32（64）位 • 特点：内部数据线64位字长，32位以上地 址总线，增加了虚拟现实等多媒体能力和 通信上的应用。 • 应用：办公自动化、网络服务器
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第1章 微型计算机基础概论
嘉兴学院机电工程学院
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第1章 微型计算机基础概论
微机原理及应用
主讲人： 袁菊明
总学时： 48
第 一讲
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机发展大致分为五代(2)
第二代：８位机发展阶段 • 从1973年到1977年 • 代表产品： Intel 8080/8085、MC 6800、 Z 80、R 6502 • 字长：8位 • 特点：指令系统比较完善，运算速度提高 一个数量级，寻址能力有所增强 • 应用：面向家电、智能仪表、工业控制
计算机走向新时代
计算机的发展方向 ： • 第五代: ―非冯.诺伊曼”计算机时代 • 第六代: 神经计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代
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第1章 微型计算机基础概论
微型计算机诞生
• 微型计算机诞生于20世纪 70年代 • 微型计算机特点：体积小、重量轻、功 耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便、 软件丰富 • 微型计算机的核心是微处理器（CPU） • 每出现一个新的微处理器，就会产生新 一代的微型计算机
第1章 微型计算机基础概论
第1章 微型计算机基础概论
1.1 微机概述
• 一、计算机及微机的诞生和发展 – 计算机诞生背景：第二次世界大战 – 计算机诞生时间：1946年2月15日 –第一台计算机的名字： ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer （电子数字积分计算机 ）
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第1章 微型计算机基础概论
ENIAC描述
–18000多个电子管 –1500个继电器 –10000只电容和7000个电阻 –重量30吨 –占地面积170平方米 –耗电150千瓦 –运算速度每秒5万次 –当时价值48万美元