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微型计算机原理与接口技术(中国科学技术大学出版社 第4版)第一章 课件

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8位，4500个晶体管/2µm 时钟频率2MHz
8086/8088/80286（1978-1982）
16位，2.9-13万个晶体管/1.5µm 时钟频率5-16MHz
80386/80486（1985-1989）
低档32位，27.5-120万个晶体管/1µm 时钟频率16-100MHz
第1章 绪论 3 / 69
课程要求
成绩组成
期末考试 50％ 期中考试 20％ 平时成绩 30％
（包括考勤、作业、大作业）
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大平台课程 《微机原理及接口技术》 L.J.Zhu
第1章 绪论 4 / 69
课程内容
1 绪论
微型计算机的三个层次
运算器
控制器
微机系统 微机 微处理器
寄存器组
系统总线
RAM
ROM
I/O 接口
I/O 接口
系统软件
I/O 设备
I/O 设备
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第1章 绪论 30 / 69
微型计算机系统的构成
微型计算机系统
(µCS)
微型计算机
（ µC ）
微处理器
（µP）
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第1章 绪论 16 / 69
微处理器的发展
Pentium（1993）——奔腾：Intel的第五代 x86架构
64位，310-450万个晶体管/0.8µm/主频66-200MHz
Pentium Pro/Pentium MMX（1995-1996）
微型计算机
微型计算机
以微处理器为核心（也称CPU或中央处 理器），配上大规模集成电路的存储器 （ROM/RAM）、输入／输出接口电路 及系统总线等所组成的计算机
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第1章 绪论 26 / 69
微处理器（CPU）的构成
数据寄存器
AX AH AL BX BH BL CX CH CL DX DH DL
哈佛结构
双存储器
. 指令存储器 . 数据存储器
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第1章 绪论 24 / 69
计算机基本结构
冯.诺依曼型计算机的基本模型
存储器
输入
运算器
控制器
输出
数据线路
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控制信号
第1章 绪论 25 / 69
第1章 绪论 8 / 69
电子计算机的发展史
第一代：电子管计算机（1946）
ENIAC
第二代：晶体管计算机（1958）
TRADIC
第三代：集成电路计算机（1965） 第四代：大规模集成电路（1970）
微型计算机
第五代：……
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550万个晶体管/0.5µm /主频150-200MHz
PentiumⅡ（1997）
750万个晶体管/0.35µm /主频233-450MHz
Pentium Ⅲ（1999）
950-2800万个晶体管/0.25-0.18µm /主频450MHz-1.4GHz
Pentium Ⅳ/Pentium M/Celeron M（2000-2003）
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第1章 绪论 2 / 69
教材和参考书
《微型计算机原理与接口 技术》第四版
周荷琴 吴秀清 编著 中国科学技术大学出版社，
2008
《微型计算机原理及应用 （第三版）》
郑学坚 周斌编著 清华大学出版社，2001
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第1章 绪论 11 / 69
电子计算机的发展—ENIAC
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第1章 绪论 12 / 69
电子计算机的发展—ENIAC主机
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第1章 绪论 13 / 69
微型计算机的发展—摩尔定律
000002
D23~D15
FFFFFD
FFFFF9 …… 000005
8位 8MB
000001
D15~D8
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FFFFFC
FFFFF8 …… 000004
8位 8MB
000000
D7~D0
第1章 绪论 36 / 69
I/O接口
CPU与外设之间的信息交换 主要接口芯片
2 8086系统结构 3 8086的寻址方式和指令系统
4 汇编语言程序设计
5 存储器 6 输入/输出接口和总线 7 微型计算机中断系统 8 可编程计数器/定时器8253及其应用 9 并行接口芯片8255A及其应用 10 串行通信和接口芯片8251A及其应用 11 模数（A/D）及数模（D/A）转换器 *12 8237A DMA控制器及PC/XT机系统板 13 MCS-51单片计算机
PSW
控制逻辑
指令及变址 寄存器
SP BP SI DI IP
段寄存器
CS DS SS ES
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第1章 绪论 27 / 69
微型计算机的构成
地址总线AB
I/O总线
CCPPUU
CPU的结构
数据寄存器 AX AH AL BX BH BL CX CH CL DX DH DL
大平台课程系列
《微机原理及接口技术》
微机原理与接口技术
The Principle of Microcomputer: Programming and Interfacing
主讲教师：朱兰娟
课程目标
结合Intel 80x86系列CPU，掌握计算机组 成、CPU内部结构、存储器、常用的I/O接 口、指令系统、汇编语言等基本原理，培养 应用计算机硬件和软件基础知识的能力，达 到能够利用外围芯片设计开发小规模的计算 机应用系统的目的，为将计算机运用到现代 通讯、信息处理、自动控制与检测等领域打 下坚实的基础。
第1章 绪论 10 / 69
电子计算机的发展
第一台电子数字计算机——ENIAC
（Electronic Numerical Integrator And Computer） 18800电子管 重30吨 占地150平方米 耗电量150千瓦 5000次加法运算/秒，500次乘法运算/秒 造价48万美元
锁存器74LS373 缓冲器74LS245 可编程中断控制器8259A 可编程计数/定时器8254 可编程并行接口8255 可编程串行接口8251A 可编程DMA控制器8237A AD/DA
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第1章 绪论 37 / 69
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第1章 绪论 20 / 69
Intel PentiumⅡ（750万/0.35µ）
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第1章 绪论 21 / 69
Intel Pentium Ⅳ（Prescott核心/ 90nm）
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FFFFFF
FFFFFE
FFFFFD …… 000003
8位 8MB
FFFFFC …… 000002
8位 8MB
000001
000000
D15~D8
D7~D0
32位：
FFFFFF
FFFFFB …… 000007
8位 8MB
000003
D31~D24
FFFFFE
FFFFFA …… 000006
8位 8MB
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ห้องสมุดไป่ตู้
第1章 绪论 5 / 69
大平台课程系列
《微机原理及接口技术》
1 微机原理与接口技术绪论
第一章 绪论
1-1 微型计算机的发展概况
电子计算机的发展史 微型计算机的发展史
1-2 微型计算机系统 1-3 计算机数据格式
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芯片上集成的晶体管数每18个月增加一倍
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第1章 绪论 15 / 69
微处理器的发展（Intel CPU）
4004/8008（1971-1972）
4位/低档8位，2300个晶体管/制作工艺50µm 时钟频率<1MHz
8080/8085（1974-1976）
第1章 绪论 17 / 69
Intel 4004（2300/50µm）
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第1章 绪论 18 / 69
Intel 8088（2.9万/1.5µm）
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第1章 绪论 19 / 69
Intel Pentium（310万/0.8µm）
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第1章 绪论 28 / 69
微型计算机系统的构成
以微型计算机为中心 配以相应的外围设备以及控制微型计
算机工作的软件
系统软件 应用软件
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IBM PC/AT 286
第1章 绪论 29 / 69

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《微机原理与接口技术》课件 第1章

《微机原理与接口技术》课件 第1章

1971年，美国Intel公司研制了世界上第一个微处理 器芯片Intel 4004，世界第一台微型计算机MCS-4就此诞 生，从而开创了微型计算机发展的新时代。
第一代（1971年—1972年） 4位和低档8位微处理器。典型产品有 Intel 4004（左上图）和Intel 8008（左下 图）微处理器，以及由它们组成的MCS4和MCS-8微型计算机。
(1011.11)2＝1×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2 ＝(11.75)10
(154.01)8＝1×82＋5×81＋4×80＋0×8-1＋1×8-2 ＝(108.015625)10
(1CB.D)16＝1×162＋12×161＋11×160＋13×16-1 ＝(459.8125)10
② 转换为十六进制数
【例1-4】 将(207.54)8和(E4.2A)16转换成二进制数 。 ① 八进制数转换 为二进制数
② 十六进制数转换 为二进制数
1.3.3 数值在计算机中的表示
1．定点数
定点整数
定点小数
2．浮点数
N—尾数 P—阶码
3．定点数在计算机中的常用编码方法
原码 正：最高位为0，其余各位为数值本身 负：最高位为1 ，其余各位为数值本身
1.1.4 微型计算机系统组成
微型计算机系统主要由硬件和软件两部分组成。
实训1-1 观察微型计算机内部结构
观察主机背面的连线和接口
打开主机箱，观察主机箱内电脑的主要部件
主板（母板或系统板）
CPU 双核心处理器
内存储器（主存储器）
DDR2 内存单元的地址和内容 内存容量和存储空间
内存的操作
计算机工作原理图
1.1.2 电子计算机的发展历程
微型计算机原理与接口技术第四版

微型计算机原理与接口技术第四版

微型计算机
是指体积小、功耗低、成本低、可靠性高的计算机，广泛应用于工业控 制、智能仪表、智能家居等领域。
03
接口技术
是指计算机与外部设备之间的连接和通信技术，包括串行接口、并行接
口、USB接口、网络接口等。
课程目标
掌握微型计算机的基本原理和 体系结构，了解指令系统、汇 编语言程序设计等基础知识。
熟悉存储器系统的组成和工作 原理，了解不同类型存储器的
中央处理器的组成
中央处理器由寄存器、指令集、控制单元、算术逻辑单元 等组成。
中央处理器的性能指标
中央处理器的性能指标包括时钟频率、指令集、缓存大小 等。
存储器
存储器的分类
存储器是计算机中用于存储数据的部件，根据存储介质的不同， 可分为半导体存储器、磁表面存储器和光盘存储器等。
存储器的层次结构
存储器的层次结构包括寄存器、缓存、主存和外存，每个层次都有 不同的容量和访问速度。
中央处理器的组成
中央处理器由寄存器、指令集、控制单元、算术逻辑单元 等组成。
中央处理器的性能指标
中央处理器的性能指标包括时钟频率、指令集、缓存大小 等。
中央处理器
中央处理器的功能
中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数 据。它包括运算器和控制器，运算器负责算术运算和逻辑 运算，控制器负责控制指令的执行顺序。
04
微型计算机应用
04
微型计算机应用
嵌入式系统
嵌入式系统特点
嵌入式系统具有实时性、可靠性和精简性 等特点，广泛应用于工业控制、智能家居、
医疗设备等领域。
A 嵌入式系统定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系 统，主要用于控制、监视或帮助操
作机器设备。
微型计算机原理与接口技术.

微型计算机原理与接口技术.


●第13章 32位微机基本工作原理概述
Page 2
第1章Байду номын сангаас绪 论
1.3 计算机数据格式
本章重点：
●微型计算机的发展历史
●微型计算机系统
●计算机中的数制与码制
●计算机的结构及其工作原理
Page 3
1.3.1 计算机中的数制 一、 计算机中的数制
1、无符号整数表示法及数制变换 1）四种常用进制数的表示方法 A)二进制-----------以B作后缀 B)八进制----------以Q作后缀 C)十六进制-------以H作后缀 D)十进制----------以D作后缀或省略
十六进制
3
4 5 6
00000011B
00000100B 00000101B 00000110B
03H
04H 05H 06H
7
8 9 16 32 64 128 256 1024 65536 1048576
00000111B
00001000B 00001001B 00010000B 00100000B 01000000B 10000000B 100000000B 1000000000B 10000000000000000B 100000000000000000000B
3、机器字长n=8， 求+0、+6、+127、-0、-6、-127补码。
00000000B、00000110B、01111111B、00000000B、11111010B、10000001B
1.6、对下列8位字长及16位字长数据，分别补码表示。 真实值 [37] [-37] 原码 反码 补码
7CA2H
Page 13
例题：
微机原理与接口技术 (1)

微机原理与接口技术 (1)

讲课内容
4. 课后作业 5.
简述微处理器的发展概况，从集成度、 性能等方面比较各代处理器的特点 ？
简述冯·诺伊曼型计算机的基本组成 ？ 简述计算机硬件与软件的关系 ？
简述微型计算机的主要性能指标 ？
请举例说明微型计算机在生活、生产 中的应用 ？
上机实验
时钟
退出
第1章 微型计算机系统概述
上机实验
目标要求 1. 2.
1.1 微型计算机概况
目标要求 讲课提纲 讲课内容 课后作业 上机实验
1.1.2 微型计算机的特点及分类
微型计算机的分类
按微处理器的字长：可分为4位、8位、16位、 32位、64位微处理器
按微型计算机的组装形式：可分为单片、单板、 多板微型计算机等
按应用领域 ：可分为控制用、数据处理用微型 计算机等
按微处理器的制造工艺 ：可分为MOS型器件和 双极型器件两大类
时钟
退出
第1章 微型计算机系统概述
1.2 微型计算机系统的组成
目标要求 讲课提纲 讲课内容 课后作业
1.2.1 硬件系统
微型计算机各组成部分
运算器 存储器 控制器 输入设备 输出设备
微型计算机的总线结构
上机实验
时钟
退出
第1章 微型计算机系统概述
微型计算机的发展 计算机的发展趋势
时钟
退出
第1章 微型计算机系统概述
1.1 微型计算机概况
目标要求 讲课提纲 讲课内容 课后作业
1.1.2 微型计算机的特点及分类
微型计算机的特点
体积小、重量轻、耗电省 可靠性高 系统设计灵活、使用方便 价格低廉 维护方便
上机实验 时钟
退出
第1章 微型计算机系统概述