微型計算機概述(2)ppt課件

1、微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù)第第1章章 微型計算機概述微型計算機概述 本章主要介紹微型計算機系統(tǒng)本章主要介紹微型計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，包括微型計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，包括微型計算機系統(tǒng)的發(fā)展及其特點、組成結(jié)構(gòu)、發(fā)展的發(fā)展及其特點、組成結(jié)構(gòu)、發(fā)展歷程、分類及其功能應(yīng)用等。歷程、分類及其功能應(yīng)用等。 1.1 微型計算機的發(fā)展及其特點微型計算機的發(fā)展及其特點 數(shù)字電子計算機由各種電子器件共同組數(shù)字電子計算機由各種電子器件共同組成，它是能夠成，它是能夠自動自動、高速高速、精確精確地進行算地進行算數(shù)、邏輯控制和信息處理的現(xiàn)代化設(shè)備。數(shù)、邏輯控制和信息處理的現(xiàn)代化設(shè)備。 微處理器是指一片或幾片大規(guī)模

2、集成電微處理器是指一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的、具有路組成的、具有運算器運算器和和控制器控制器功能的中功能的中央處理器。央處理器。1.1.1 微型計算機發(fā)展概況微型計算機發(fā)展概況1. 1. 第一代（第一代（1971-19731971-1973年）：年）： 4 4位或位或8 8位微處理器和微型計算機位微處理器和微型計算機n 4004、4040n 80082. 2. 第二代（第二代（1973-19771973-1977年）：年）： 8 8位中、高檔微處理器和微型計算機位中、高檔微處理器和微型計算機 n Intel 8080n Motorola MC6800n Zilog Z801.1.1 微型計

3、算機發(fā)展概況微型計算機發(fā)展概況 3.3.第三代（第三代（1978-19841978-1984年）：年）： 1616位微處理器和微型計算機位微處理器和微型計算機 n Intel8086、8088、80286n MC68000、MC68010、Z80001.1.1 微型計算機發(fā)展概況微型計算機發(fā)展概況4.4.第四代（第四代（1985-19891985-1989年）：年）： 3232位微處理器和微型計算機位微處理器和微型計算機n Intel80386、80486n MC68020、MC680301.1.1 微型計算機發(fā)展概況微型計算機發(fā)展概況5.5.第五代（第五代（1993-20191993-201

4、9年）：年）： 超級超級3232位位PentiumPentium微處理器和微型計算機微處理器和微型計算機n 32位微處理器位微處理器Pentium1.1.1 微型計算機發(fā)展概況微型計算機發(fā)展概況6.6.第六代（第六代（20192019年以后）：年以后）： 新一代新一代6464位微處理器和微型計算機位微處理器和微型計算機1.1.1 微型計算機發(fā)展概況微型計算機發(fā)展概況Intel 80 x86系列處理器系列處理器80386803868048680486奔騰奔騰奔騰奔騰II奔騰奔騰4802868028680868086奔騰奔騰III酷?？犷?40044004不是我不明白，這世界變化太快。扎扎實實掌握

5、知識，以不變應(yīng)萬變！安騰安騰 微型計算機本質(zhì)上與其它計算機的微型計算機本質(zhì)上與其它計算機的不同是廣泛采用了集成度相當高的器件不同是廣泛采用了集成度相當高的器件和部件，特別是把組成計算機系統(tǒng)的兩和部件，特別是把組成計算機系統(tǒng)的兩大核心部件大核心部件運算器運算器和和控制器控制器進行集成。進行集成。 1.1.2 微型計算機的特點微型計算機的特點 1. 體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低 由于微型計算機采用了大規(guī)模和超大由于微型計算機采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，使得構(gòu)成微型計算機所需規(guī)模集成電路，使得構(gòu)成微型計算機所需的器件數(shù)目大大減少，體積大大縮小。的器件數(shù)目大大減少，體積大大縮小。

6、1.1.2 微型計算機的特點微型計算機的特點 2. 性能價格比高性能價格比高 隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的進一步隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的進一步成熟，生產(chǎn)規(guī)模和自動化程度的不斷提高，成熟，生產(chǎn)規(guī)模和自動化程度的不斷提高，微型計算機價格還會越來越便宜，性能價微型計算機價格還會越來越便宜，性能價格比也會越來越高。格比也會越來越高。1.1.2 微型計算機的特點微型計算機的特點 3.可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活，對使用環(huán)境要求低可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活，對使用環(huán)境要求低 系統(tǒng)內(nèi)部使用芯片數(shù)目大大減少，接插系統(tǒng)內(nèi)部使用芯片數(shù)目大大減少，接插件數(shù)目也大幅減少，外部引線得到了簡化；件數(shù)目也大幅減少，外部引線得到了簡化；MOS

7、MOS電路芯片功耗低、發(fā)熱量小，微型計算電路芯片功耗低、發(fā)熱量小，微型計算機可靠性能得到了大大提高。機可靠性能得到了大大提高。 1.1.2 微型計算機的特點微型計算機的特點 4. 適應(yīng)性強，應(yīng)用面廣適應(yīng)性強，應(yīng)用面廣 采用模塊化總線結(jié)構(gòu)，各功能部件通采用模塊化總線結(jié)構(gòu)，各功能部件通過標準化的插槽和端口相連，用戶選擇不過標準化的插槽和端口相連，用戶選擇不同功能部件和相應(yīng)外設(shè)就可構(gòu)成不同要求同功能部件和相應(yīng)外設(shè)就可構(gòu)成不同要求和規(guī)模的微型計算機系統(tǒng)。和規(guī)模的微型計算機系統(tǒng)。1.1.2 微型計算機的特點微型計算機的特點 1. 按按CPU字長分類字長分類 字長字長是指計算機直接處理的二進制數(shù)是指計算機

8、直接處理的二進制數(shù)的位數(shù)，它是微型計算機的一個重要參數(shù)。的位數(shù)，它是微型計算機的一個重要參數(shù)。按字長一般可分為按字長一般可分為4位、位、8位、位、16 位、位、32位和位和64位機。位機。1.1.3 微型計算機的分類微型計算機的分類 2. 按組裝形式分類按組裝形式分類n微型計算機：把微型計算機：把CPU、存儲器、各種、存儲器、各種I/O端口芯片、驅(qū)動電路、電源等裝配在不同端口芯片、驅(qū)動電路、電源等裝配在不同印刷電路板上，各印刷電路板通過標準總印刷電路板上，各印刷電路板通過標準總線插槽連接起來構(gòu)成的。線插槽連接起來構(gòu)成的。 1.1.3 微型計算機的分類微型計算機的分類n單板機：單板機：將將CPU

9、、內(nèi)存儲器、內(nèi)存儲器、I/O端口芯片、端口芯片、簡單的簡單的I/O設(shè)備、數(shù)碼顯示器等組裝在一塊設(shè)備、數(shù)碼顯示器等組裝在一塊印刷電路板上印刷電路板上。n單片機：單片機：又稱微控制器或嵌入式控制器，它又稱微控制器或嵌入式控制器，它將將CPU、ROM/RAM存儲器、定時器存儲器、定時器/計數(shù)計數(shù)器、中斷控制，器、中斷控制，I/O接口電路等集成在一片接口電路等集成在一片芯片上。芯片上。 1.1.3 微型計算機的分類微型計算機的分類 3. 按用途分類按用途分類n個人計算機個人計算機（PC：Personal Computer） n工作站工作站/服務(wù)器服務(wù)器n網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)計算機（NC：Network Co

10、mputer） 1.1.3 微型計算機的分類微型計算機的分類 4. 按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式分類n臺式機：交流電源，部件分立臺式機：交流電源，部件分立 n便攜機：直流電源，部件集成便攜機：直流電源，部件集成n平板電腦：手寫輸入，發(fā)展趨勢平板電腦：手寫輸入，發(fā)展趨勢 1.1.3 微型計算機的分類微型計算機的分類1.2 微型計算機結(jié)構(gòu)微型計算機結(jié)構(gòu) 1946年年，美籍匈牙利著名的數(shù)學(xué)家馮，美籍匈牙利著名的數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出具有現(xiàn)代計算機基本結(jié)構(gòu)的諾依曼提出具有現(xiàn)代計算機基本結(jié)構(gòu)的EDVAC計算機方案，它明確指出計算機硬計算機方案，它明確指出計算機硬件系統(tǒng)由件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入、運算

11、器、控制器、存儲器、輸入、輸出設(shè)備輸出設(shè)備五部分組成。五部分組成。1.2.1 計算機的組成計算機的組成ENIAC 任何復(fù)雜的運算和操作都可以將其轉(zhuǎn)換任何復(fù)雜的運算和操作都可以將其轉(zhuǎn)換為二進制代碼所表示的簡單指令，各種數(shù)據(jù)為二進制代碼所表示的簡單指令，各種數(shù)據(jù)則可用二進制代碼來表示；將組成程序的指則可用二進制代碼來表示；將組成程序的指令和數(shù)據(jù)存儲起來，讓計算機自動地執(zhí)行有令和數(shù)據(jù)存儲起來，讓計算機自動地執(zhí)行有關(guān)指令，就可以完成各種復(fù)雜的運算操作。關(guān)指令，就可以完成各種復(fù)雜的運算操作。1.2.1 計算機的組成計算機的組成1.2.1 計算機的組成計算機的組成 計算機所能識別并能執(zhí)行的每一條操作計算機

12、所能識別并能執(zhí)行的每一條操作命令就稱為一條命令就稱為一條“機器指令機器指令”，而每條機器，而每條機器指令都規(guī)定了計算機所要執(zhí)行的一種基本操指令都規(guī)定了計算機所要執(zhí)行的一種基本操作。作。程序程序就是完成既定任務(wù)的一組指令序列，就是完成既定任務(wù)的一組指令序列，計算機按照規(guī)定的流程，依次執(zhí)行各條指令，計算機按照規(guī)定的流程，依次執(zhí)行各條指令，最終完成程序所要實現(xiàn)的目標。最終完成程序所要實現(xiàn)的目標。1.2.2 計算機的工作原理計算機的工作原理 計算機的工作方式取決于兩個基本能力：計算機的工作方式取決于兩個基本能力：一是一是存儲程序存儲程序，二是，二是自動執(zhí)行程序自動執(zhí)行程序。 計算機是利用內(nèi)存來存放所要

13、執(zhí)行的程計算機是利用內(nèi)存來存放所要執(zhí)行的程序的，而序的，而CPU則依次從內(nèi)存中取出程序的每則依次從內(nèi)存中取出程序的每條指令，加以分析和執(zhí)行，直到完成全部指條指令，加以分析和執(zhí)行，直到完成全部指令序列為止。令序列為止。1.2.2 計算機的工作原理計算機的工作原理 微型計算機是以微處理器為基礎(chǔ)，配以微型計算機是以微處理器為基礎(chǔ)，配以存儲器、系統(tǒng)總線及輸入輸出接口電路所組存儲器、系統(tǒng)總線及輸入輸出接口電路所組成的硬件。它是微型計算機運行一切程序軟成的硬件。它是微型計算機運行一切程序軟件所必備的支持。件所必備的支持。1.2.3 微型計算機硬件微型計算機硬件n 微處理器微處理器：微型計算機核心部件，是一

14、個：微型計算機核心部件，是一個大規(guī)模集成電路芯片，其上集成了運算器、大規(guī)模集成電路芯片，其上集成了運算器、控制器、寄存器組和內(nèi)部總線等部件控制器、寄存器組和內(nèi)部總線等部件 。n 存儲器存儲器：內(nèi)部存儲器（簡稱內(nèi)存）是計算：內(nèi)部存儲器（簡稱內(nèi)存）是計算機的記憶部件。分為隨機存儲器（機的記憶部件。分為隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（和只讀存儲器（ROM）兩大類。）兩大類。 1.2.3 微型計算機硬件微型計算機硬件n I/O接口與接口與I/O設(shè)備設(shè)備：I/O設(shè)備是微型計算設(shè)備是微型計算機與外界聯(lián)系的設(shè)備；微型計算機與機與外界聯(lián)系的設(shè)備；微型計算機與I/O設(shè)設(shè)備間的連接與信息交換要通過備間的連接與信

15、息交換要通過I/O接口。接口。n 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線：總線是一組信號線的集合；系：總線是一組信號線的集合；系統(tǒng)總線包括地址總線（統(tǒng)總線包括地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（）和控制總線（CB）三部分。）三部分。1.2.3 微型計算機硬件微型計算機硬件 微型計算機只有硬件是不能工作的，還微型計算機只有硬件是不能工作的，還必須通過軟件才能完成。必須通過軟件才能完成。軟件軟件是計算機處理是計算機處理的程序、數(shù)據(jù)以及文件的集合。各種程序的的程序、數(shù)據(jù)以及文件的集合。各種程序的集合構(gòu)成了集合構(gòu)成了計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)。1.2.4 微型計算機軟件微型計算機軟件n 程序設(shè)計語言

16、程序設(shè)計語言 程序程序是計算機用來完成預(yù)期目的而設(shè)計是計算機用來完成預(yù)期目的而設(shè)計出來的一系列執(zhí)行方法和步驟，它由指令或出來的一系列執(zhí)行方法和步驟，它由指令或程序語言編寫而成。程序語言編寫而成。匯編語言匯編語言是一種符號語是一種符號語言，它通過助記符代替了機器語言指令中的言，它通過助記符代替了機器語言指令中的二進制碼，使編程效率大大提高。二進制碼，使編程效率大大提高。 1.2.4 微型計算機軟件微型計算機軟件n 編譯解釋程序編譯解釋程序 用匯編語言和高級語言編寫的程序稱為用匯編語言和高級語言編寫的程序稱為源文件源文件或者或者源程序源程序，計算機需要將其編譯為，計算機需要將其編譯為CPU能夠識別

17、的機器語言才能夠運行。能夠識別的機器語言才能夠運行。 實現(xiàn)解釋功能的程序分別稱為實現(xiàn)解釋功能的程序分別稱為翻譯程序翻譯程序和和編譯程序編譯程序。1.2.4 微型計算機軟件微型計算機軟件n 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件中最關(guān)鍵最關(guān)鍵的軟件，的軟件，一臺完整的計算機必須由硬件和軟件共同組一臺完整的計算機必須由硬件和軟件共同組成。用于成。用于管理管理計算機軟、硬件資源，計算機軟、硬件資源，監(jiān)控監(jiān)控計計算機及各程序運行過程的軟件系統(tǒng)，稱為操算機及各程序運行過程的軟件系統(tǒng)，稱為操作系統(tǒng)（作系統(tǒng)（OS：Operation System ）。）。1.2.4 微型計算機軟件微型計算

18、機軟件n 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是為了完成某一應(yīng)用軟件是為了完成某一特定任務(wù)特定任務(wù)而編而編制的軟件，例如：辦公自動化軟件制的軟件，例如：辦公自動化軟件OfficeOffice、圖形圖像處理軟件圖形圖像處理軟件PhotoShopPhotoShop等。等。1.2.4 微型計算機軟件微型計算機軟件 以微型計算機為主體，配上電源系統(tǒng)、輸以微型計算機為主體，配上電源系統(tǒng)、輸入入/ /輸出設(shè)備及軟件系統(tǒng)就構(gòu)成了微型計算輸出設(shè)備及軟件系統(tǒng)就構(gòu)成了微型計算機系統(tǒng)。機系統(tǒng)。 軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。1.2.5 微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)運算器運算器 控制器控制器寄

19、存器組寄存器組 主存儲器主存儲器 總線總線輸入輸出接口電路輸入輸出接口電路外部設(shè)備外部設(shè)備 軟件軟件微處理器微處理器微型計算機微型計算機微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)1.3 微型計算機的性能指標和應(yīng)用微型計算機的性能指標和應(yīng)用 微型計算機性能的優(yōu)劣，主要是由它微型計算機性能的優(yōu)劣，主要是由它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件組成、系統(tǒng)總線、外部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件組成、系統(tǒng)總線、外部設(shè)備以及軟件配置等因素來決定的，具體設(shè)備以及軟件配置等因素來決定的，具體表現(xiàn)在以下幾個主要技術(shù)指標上。表現(xiàn)在以下幾個主要技術(shù)指標上。1.3.1 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標n 運算速度運算速度 通常所說的計算機運算速度

20、（平均運算速通常所說的計算機運算速度（平均運算速度），是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一度），是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用般用“百萬條指令秒百萬條指令秒”來描述來描述 。 （MIPS，Millions of Instructions Per Second）1.3.1 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標n 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線是連接微型計算機系統(tǒng)各功能系統(tǒng)總線是連接微型計算機系統(tǒng)各功能部件的公共數(shù)據(jù)通道。系統(tǒng)總線所支持的數(shù)部件的公共數(shù)據(jù)通道。系統(tǒng)總線所支持的數(shù)據(jù)據(jù)傳送位數(shù)傳送位數(shù)越大，總線工作越大，總線工作時鐘頻率時鐘頻率越高，越高，微型計算機的微型計算機的性能性能就越

21、強就越強 。1.3.1 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標n 主存容量主存容量 主存容量是主存儲器所能存儲的二進制主存容量是主存儲器所能存儲的二進制信息的總量，它反映了微型計算機處理信息信息的總量，它反映了微型計算機處理信息時，容納數(shù)據(jù)量的能力。時，容納數(shù)據(jù)量的能力。 存儲器分為存儲器分為內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器和和外存儲器外存儲器兩類。兩類。1.3.1 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標n 主存容量主存容量 主存容量是主存儲器所能存儲的二進制主存容量是主存儲器所能存儲的二進制信息的總量，它反映了微型計算機處理信息信息的總量，它反映了微型計算機處理信息時，容納數(shù)據(jù)量的能力。

22、時，容納數(shù)據(jù)量的能力。 存儲器分為存儲器分為內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器和和外存儲器外存儲器兩類。兩類。1.3.1 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標n 外部設(shè)備配置外部設(shè)備配置 計算機外部信息的輸入、存儲，處理信計算機外部信息的輸入、存儲，處理信息的輸出都必須由外部設(shè)備完成，微型計算息的輸出都必須由外部設(shè)備完成，微型計算機系統(tǒng)一般都配置了顯示器、打印機、鍵盤、機系統(tǒng)一般都配置了顯示器、打印機、鍵盤、掃描儀等外部設(shè)備。掃描儀等外部設(shè)備。1.3.1 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標n 系統(tǒng)軟件配置系統(tǒng)軟件配置 系統(tǒng)軟件也是計算機系統(tǒng)不可或缺的組系統(tǒng)軟件也是計算機系統(tǒng)不可或缺的組成部分。微型計算機硬件系統(tǒng)僅是一個裸機，成部分。微型計算機硬件系統(tǒng)僅是一個裸機，它本身并不能運行。若要運行，必須有基本它本身并不能運行。若要運行，必須有基本的系統(tǒng)軟件支持。的系統(tǒng)軟件支持。1.3.1 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標n 科學(xué)計算與信息處理科學(xué)計算與信息處理 科學(xué)計算科學(xué)計算是指利用利用微型計算機來完是指利用利用微型計算機來完成科學(xué)研究和工程設(shè)計中人力難以完成的計成科學(xué)研究和工程設(shè)計中人力難以完成的計算問題。算問題。信息處理信息