東大微機(jī)原理及接口技術(shù)(1-1))

1、微機(jī)(wi j)原理與接口技術(shù)主講人 楊鋼共七十三頁(yè)國(guó)家教委提出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)(jio xu)分三個(gè)層次如圖所示： 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)(jch)教學(xué)三層次結(jié)構(gòu)課程背景共七十三頁(yè)其中：第一層次：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基本知識(shí)，及基本技能。第二層次：計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件、軟件的工作(gngzu)原理與相關(guān)知識(shí)。第三層次：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)信息管理基礎(chǔ)和多媒體。本課程屬于第二層次中“計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)”課程課程(kchng)背景共七十三頁(yè)本課程地位(作用(zuyng)和任務(wù) 本課程是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)(jch)課程，是掌握微機(jī)硬件技術(shù)的入門(mén)課程之一。本課程的開(kāi)設(shè)，旨在

2、培養(yǎng)學(xué)生有關(guān)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思維能力、實(shí)際動(dòng)手能力，以及獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力等。 通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生認(rèn)識(shí)微機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理和組成，掌握常用接口電路設(shè)計(jì)技術(shù)及基本應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法，認(rèn)識(shí)微機(jī)接口技術(shù)在工程中的實(shí)際應(yīng)用，了解微機(jī)及其接口技術(shù)的最新發(fā)展，從而達(dá)到能獨(dú)立從事微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的最終目的。共七十三頁(yè)講課內(nèi)容: 微處理器芯片、指令系統(tǒng)、接口技術(shù)課程學(xué)時(shí)(xush): 共56學(xué)時(shí),其中: 講課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)(8次） 考核辦法采取平時(shí)、實(shí)驗(yàn)和期末考試綜合(zngh)評(píng)定成績(jī)平時(shí)成績(jī)不低于總成績(jī)的10%實(shí)驗(yàn)成績(jī)不低于總成績(jī)的20%共七十三頁(yè)復(fù)習(xí)并掌握先修課的有關(guān)內(nèi)容課堂

3、：聽(tīng)講與理解、適當(dāng)筆記課后：認(rèn)真讀書(shū)、完成作業(yè)實(shí)驗(yàn)：充分準(zhǔn)備、勇于(yngy)實(shí)踐學(xué)習(xí)(xux)方法很重要共七十三頁(yè)教材： 微機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用(yngyng) （第三版）2003 戴梅萼 史嘉權(quán) 編著 清華大學(xué)出版社出版參考書(shū)： 微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 孫德文編著 高等教育出版社出版 微機(jī)原理與接口技術(shù) 邵鴻余 北京航空航天大學(xué)出版社 教材(jioci)、參考書(shū)共七十三頁(yè)第一章 微型(wixng)計(jì)算機(jī)概述1-1關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單(jindn)介紹1-2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)1-1-1 什么(shn me)是微機(jī)？微機(jī)就是PC機(jī)嗎？ PC機(jī)只是微機(jī)中的一種，是我們(w men)最熟悉、最典型

4、的微機(jī)產(chǎn)品 微機(jī)的覆蓋范圍 任何電子產(chǎn)品，只要包含了CPU、存儲(chǔ)器及I/O，且價(jià)格不高，都可以看作是微機(jī) 典型例子 電子詞典、電視機(jī)、洗衣機(jī)、手機(jī)、mp4 關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單介紹共七十三頁(yè)1-1-2 微型(wixng)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)體積小、重量輕價(jià)格低廉可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活應(yīng)用面廣 科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，事務(wù)管理，教學(xué)培訓(xùn)計(jì)算(j sun)輔助設(shè)計(jì)和制造，家庭娛樂(lè)，網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單介紹共七十三頁(yè)微處理器、微機(jī)和微機(jī)系統(tǒng) 微處理器：一般亦指CPU 嚴(yán)格地講，微處理器 CPU CPU：ALU+控制部件 微處理器：CPU+寄存器組 微機(jī)：微處理器+存儲(chǔ)器+輸入(shr)/輸出接口+總線微機(jī)系

5、統(tǒng)：微機(jī)+外圍設(shè)備+軟件1-1-3 微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次(cngc)關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單介紹共七十三頁(yè)關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單(jindn)介紹1-1-4 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史(1)前傳巴貝奇分析機(jī) 采用了三個(gè)具有現(xiàn)代意義的裝置：保存數(shù)據(jù)的寄存器（齒輪式裝置）；從寄存器取出數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的裝置，并且機(jī)器的乘法以累次加法來(lái)實(shí)現(xiàn)；控制操作順序(shnx)、選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。 共七十三頁(yè)1939年，阿塔納索夫提出(t ch)計(jì)算機(jī)三原則：采用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算；采用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算；采用把計(jì)算功能和存儲(chǔ)功能相分離的結(jié)構(gòu)。1939年，阿塔納索夫還設(shè)計(jì)并試制

6、數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的樣機(jī)“ABC機(jī)”，但未能完工。微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史1940年，美國(guó)科學(xué)家維納闡述(chnsh)了自己對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的五點(diǎn)設(shè)計(jì)原則數(shù)字式而不是模擬式；以電子元件構(gòu)成并盡量減少機(jī)械裝置；采用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制；內(nèi)部存放計(jì)算表；內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史馮諾依曼 計(jì)算機(jī)體系電子計(jì)算機(jī)應(yīng)該以二進(jìn)制為運(yùn)算基礎(chǔ)，是電子計(jì)算機(jī)應(yīng)采用“存儲(chǔ)程序”方式工作，整個(gè)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由五個(gè)部分組成(z chn)：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入裝置和輸出裝置。 輸入設(shè)備輸出設(shè)備控制器運(yùn)算器存儲(chǔ)器共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史?？颂貫镋NIAC換電子管 ENIAC

7、1946：ENIAC永載史冊(cè)(2)第一代計(jì)算機(jī)共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史長(zhǎng)30.48米，寬1米，占地面積170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10件普通(ptng)房間的大小，重達(dá)30噸，它使用18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開(kāi)關(guān)，耗電量150千瓦，。每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬(wàn)倍。 (而人最快的運(yùn)算速度每秒僅5次加法運(yùn)算)，還能進(jìn)行平方和立方運(yùn)算，計(jì)算正弦和余弦等三角函數(shù)的值及其它一些更復(fù)雜的運(yùn)算。這樣的速度在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是人類智慧的最高水平。 共七十三頁(yè)1959-1964：晶體管造就(

8、zoji)第二代計(jì)算機(jī)肖克萊（左）、巴?。ㄖ校?、布拉頓（右）于1956年共同(gngtng)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)第二代計(jì)算機(jī)TRADIC 美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室于1954年研制成功第一臺(tái)使用晶體管的第二代計(jì)算機(jī)TRADIC。裝有800只晶體管，僅100瓦功率，占地(zhn d)也只有3立方英尺。相比采用定點(diǎn)運(yùn)算的第一代計(jì)算機(jī)，第二代計(jì)算機(jī)普遍增加了浮點(diǎn)運(yùn)算，計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)了一次飛躍。 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史IBM 7090 晶體管電腦(dinno) 第二代電子計(jì)算機(jī)的典型代表 共七十三頁(yè)1964-1970：集成電路(jchng-dinl)使第三代計(jì)算機(jī)脫胎換

9、骨 1958年，美國(guó)物理學(xué)家基爾比和諾伊斯同時(shí)(tngsh)發(fā)明集成電路。 1969年，法庭判決基爾比(左)和諾伊斯（右）為集成電路的共同發(fā)明人 ，他們都因此成為微電子學(xué)創(chuàng)始人并獲得巴倫坦獎(jiǎng)?wù)隆?微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史IBM S/360 -1964S/360極強(qiáng)的通用性適用于各方面的用戶，它具有“360度”全方位的特點(diǎn)，并因此得名。開(kāi)發(fā)S/360被稱為(chn wi)“世紀(jì)豪賭”，IBM為此投入了50億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)制造原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”的20億美元。共七十三頁(yè)微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史1970：第四代計(jì)算機(jī) 從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)，它們都采用

10、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路(jchng-dinl)。隨著技術(shù)的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)開(kāi)始分化成通用大型機(jī)、巨型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)。 格魯夫、諾依斯和摩爾Intel公司成立于1968年， Intel這個(gè)字是由“集成/電子(Integrated Electronics)兩個(gè)英文單詞組合成的，象征新公司將在集成電路市場(chǎng)上飛黃騰達(dá) 共七十三頁(yè)1971：微處理器時(shí)代(shdi)的開(kāi)端1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標(biāo)志著第一代微處理器問(wèn)世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開(kāi)始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國(guó)(yn u)經(jīng)濟(jì)學(xué)家雜志列為“二戰(zhàn)以來(lái)最有影響力的7位科學(xué)家”

11、之一。 微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)4004的樣子(yng zi)很像小蟲(chóng)子4004的集成度只有2300個(gè)晶體管，功能其實(shí)比較弱，且計(jì)算速度較慢，以致(yzh)只能用在Busicom計(jì)算器上，更不用說(shuō)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算了。不過(guò)比起第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)輕巧太多太多了。而且最大的歷史意義是，它是第一個(gè)通用型處理器 微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)1972年4月，霍夫等人開(kāi)發(fā)(kif)出第一個(gè)8位微處理器Intel 8008。 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)1973年8月，霍夫等人研制(ynzh)出8位微處理器Intel 8080 主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲(chǔ)器

12、，使用了基于6微米(wi m)技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS。 微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)80861978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微處理器，標(biāo)志著第三代微處理器問(wèn)世。它采用16位寄存器、16位數(shù)據(jù)總線和29000個(gè)3微米技術(shù)(jsh)的晶體管，售價(jià)360美元。 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)8088：IBM PC的御用(yyng)之選 1979年，Intel推出4.77MHz的準(zhǔn)16位微處理器8088。它在內(nèi)部以16位運(yùn)行，但支持8位數(shù)據(jù)總線，采用現(xiàn)有(xin yu)的8位設(shè)備控制芯片，包含29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，可訪問(wèn)1MB內(nèi)存地址，速度為0.33M

13、IPS。 微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)第一臺(tái)IBM PC 早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋計(jì)劃”的13人小組秘密來(lái)到佛羅里達(dá)州波克羅頓鎮(zhèn)的IBM研究發(fā)展中心，開(kāi)始開(kāi)發(fā)后來(lái)(huli)被稱為IBM PC的產(chǎn)品。一年后的8月12日，IBM公司在紐約宣布第一臺(tái)IBM PC誕生 第一臺(tái)IBM PC采用了主頻為4.77MHz的Intel 8088，操作系統(tǒng)是Microsoft提供(tgng)的MS-DOS。IBM將其命名為“個(gè)人電腦（Personal Computer）”，不久“個(gè)人電腦”的縮寫(xiě)“PC”成為所有個(gè)人電腦的代名詞。 微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)P(yáng)C之父 IBM微電腦技術(shù)總設(shè)計(jì)師埃斯特利奇（Don Estri

14、dge）負(fù)責(zé)整個(gè)跳棋計(jì)劃的執(zhí)行，他的天才和辛勤工作直接導(dǎo)致了IBM PC的成功，并被后人尊稱為“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班機(jī)遭臺(tái)風(fēng)(tifng)襲擊而英年早逝，沒(méi)能夠親眼目睹他所開(kāi)創(chuàng)的巨大輝煌。 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)Intel 80286 1983年,Intel推出6MHz的Intel 80286微處理器，采用16位數(shù)據(jù)總線。它提供了保護(hù)模式操作(cozu)功能，最初的批發(fā)價(jià)為360美元。 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)80386進(jìn)入(jnr)了32位機(jī)的時(shí)代 1985年10月，Intel推出16MHz 80386DX微處理器 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)I

15、ntel 486（1989） 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)P(yáng)entium（586）Intel于1993年3月推出奔騰(bntng)（Pentium）處理器 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)P(yáng)entium Pro，面向(min xin)工作站的處理器 （1995） 1995年11月1日，Intel推出Pentium Pro微處理器，采用(ciyng)了一種新的總線接口Socket 8。新的處理器對(duì)多媒體功能提供了很好的支持。 微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)P(yáng)entium MMX，支持(zhch)多媒體技術(shù)的奔騰（1996）Pentium MMX是英特爾在Pentium內(nèi)核基礎(chǔ)上改進(jìn)，最大的特點(diǎn)(tdin)是

16、增加了57條MMX指令。這些指令專門(mén)用來(lái)處理音視頻相關(guān)的計(jì)算，目的是提高CPU處理多媒體數(shù)據(jù)的效率。 微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)P(yáng)entium II，芯片(xn pin)封裝有著巨大的改變（1997） Pentium II首次(shu c)引入了S.E.C封裝(Single Edge Contact)技術(shù)，將高速緩存與處理器整合在一塊PCB板上。微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè) 1999年1月，Intel推出奔騰(bntng)III處理器，其身份代碼可通過(guò)Internet讀取。 Pentium III ，增加(zngji)SSE指令（1999）微機(jī)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè) 2000年英特爾發(fā)布了Pentium 4處理器。用戶

17、使用(shyng)基于Pentium 4處理器的個(gè)人電腦，可以創(chuàng)建專業(yè)品質(zhì)的影片，透過(guò)因特網(wǎng)傳遞電視品質(zhì)的影像，實(shí)時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音、影像通訊，實(shí)時(shí)3D渲染，快速進(jìn)行MP3編碼解碼運(yùn)算，在連接因特網(wǎng)時(shí)運(yùn)行多個(gè)多媒體軟件。這是目前空前強(qiáng)大的個(gè)人電腦處理器產(chǎn)品，仍然在繼續(xù)銷售中。微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè) 64位機(jī)2000年底推出P7（Iantium）：安騰 2001年底推出Mckinley：安騰2 主要(zhyo)應(yīng)用：面向工作站和服務(wù)器 2003年9月 AMD公司發(fā)布了面向臺(tái)式機(jī)的64位處理器：Athlon 64和Athlon 64 FX 微機(jī)(wi j)簡(jiǎn)史共七十三頁(yè)共七十三頁(yè)發(fā)展趨勢(shì)：更寬、更

18、快、更強(qiáng) 更寬：字長(zhǎng)(z chn) 更快：時(shí)鐘更強(qiáng)：集成度，IC芯片內(nèi)晶體管的數(shù)量共七十三頁(yè)處理器型號(hào)高速緩存工作頻率（MHz）晶體管數(shù)(萬(wàn))工藝（m）發(fā)布年代8086無(wú)5-102.9319788088無(wú)5-82.93197980286無(wú)6-2513.41.5198280386DX片外16-4027.51198580486DX8KB25-661201-0.81989Pentium16KB60-2003300.8-.351993Pentium MMX32KB166-2334500.35-.281996Pentium Pro16KB+512 KB133-2005500.6-.351995Penti

19、um II32KB+512 KB233-4507500.35-.251997Pentium III32KB+256 KB450-140028000.181999Pentium 420KB+512 KB1300-3800125000.18-.092000Pentium D56KB+4MB2800-3600376000.09-.0652005Core 2 Duo64KB+4MB1600-3000291000.0652006共七十三頁(yè)1-1-5 微型(wixng)計(jì)算機(jī)的分類1) 按構(gòu)成分類2) 按CPU的字長(zhǎng)分類3) 按主機(jī)裝置分類關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單(jindn)介紹共七十三頁(yè)1) 按構(gòu)成(gu

20、chng)分類單片機(jī)、單板機(jī)、多板機(jī) 單片機(jī) 將CPU、內(nèi)存、I/O接口電路全部集成一塊芯片上， 構(gòu)成具備基本功能的計(jì)算機(jī)，稱單片機(jī)。 特點(diǎn)：超小型、高可靠性、價(jià)廉 應(yīng)用：智能儀表、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、家用電器等 產(chǎn)品：Intel 的8051、8096/8098系列 Motorola 的6801、6805系列 Hitachi (日立) 的 H8S、SH系列關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單(jindn)介紹共七十三頁(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用通常分成(fn chn)如下各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，人工智能，由于微型計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn)體積小、價(jià)格低工作可靠、使用方便、通用性強(qiáng)所以，可以分為兩個(gè)主要應(yīng)用方向共

21、七十三頁(yè)用于數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理方向通用微機(jī)，例如：PC微機(jī)功能越強(qiáng)越好、使用越方便越好用于過(guò)程控制及智能化儀器儀表方向?qū)Ｓ梦C(jī)，例如：?jiǎn)纹瑱C(jī)、工控機(jī)可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)程序相對(duì)(xingdu)簡(jiǎn)單、處理數(shù)據(jù)量小共七十三頁(yè) 單板機(jī)將CPU、內(nèi)存、I/O接口及其它輔 助電路 全部裝在一塊印刷電路板上，組成單板機(jī)。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉 應(yīng)用：過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理 產(chǎn)品：TP-801 以Z80CPU為核心的單板機(jī) 80年代各院校“微機(jī)原理”的實(shí)驗(yàn)機(jī)關(guān)于(guny)微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單介紹共七十三頁(yè) 多板機(jī) 把CPU、內(nèi)存、I/O接口芯片裝在多塊電路板上， 各印刷板插在主機(jī)板的總線插槽上， 通過(guò)系統(tǒng)

22、總線連接起來(lái)，構(gòu)成多板機(jī)。 特點(diǎn)：見(jiàn)前面微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 產(chǎn)品：IBM PC/XT/AT、486機(jī)、Pentium機(jī)等 90年代以來(lái)各院校“微機(jī)原理”和計(jì)算機(jī)硬件 的實(shí)驗(yàn)機(jī)關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單(jindn)介紹共七十三頁(yè)2) 按CPU的字長(zhǎng)(z chn)分類CPU的性能可以用兩個(gè)(lin )主要參數(shù)來(lái)描述：速度：用CPU的工作頻率表示，單位MHzCPU內(nèi)部寄存器寬度：寄存器的位數(shù)寬度： 外部數(shù)據(jù)總線寬度：數(shù)據(jù)線的根數(shù) 地址總線寬度：地址線的根數(shù) 按CPU 的字長(zhǎng)，微機(jī)可分為： 4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)CPU內(nèi)部的寄存器寬度可用字長(zhǎng)描述關(guān)于微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單介紹共七十三頁(yè)3)

23、按主機(jī)(zhj)裝置分類桌上型：臺(tái)式電腦便攜型：筆記本、掌上電腦等關(guān)于微型(wixng)計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單介紹共七十三頁(yè)1-2 微型(wixng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址總線 AB輸出設(shè)備CPU共七十三頁(yè)輸入設(shè)備運(yùn)算器控制器輸入(shr)信息輸出設(shè)備輸出信息讀出讀出外存儲(chǔ)器寫(xiě)入內(nèi)存儲(chǔ)器寫(xiě)入取出指令數(shù)據(jù)(shj)信息控制信息微型計(jì)算機(jī)CPU+內(nèi)存+I/O接口外圍設(shè)備中央處理器 CPU微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)1-2-1 硬件(yn jin)部分微處理器：CPU 功能：取指令、分析指令、執(zhí)行指令 組成： ALU：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 控制(kngzh

24、)部件：控制(kngzh)核心 寄存器組：一種特殊的存儲(chǔ)器件，其存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)通常與字長(zhǎng)一致 內(nèi)部數(shù)據(jù)通路：其寬度通常與字長(zhǎng)一致 主要參數(shù)：字長(zhǎng)、速度微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，單位也是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運(yùn)行(ynxng)速度。前端總線(FSB)頻率實(shí)質(zhì)上表示了CPU和外界數(shù)據(jù)(shj)傳輸?shù)乃俣?。?shù)據(jù)(shj)交換速度（FSB數(shù)據(jù)(shj)帶寬）/8。微處理器的幾個(gè)重要概念主頻也叫時(shí)鐘頻率，單位是MHz，用來(lái)表示CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度。CPU的主頻外頻倍頻系數(shù)。CPU的主頻與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力是沒(méi)有直接關(guān)系的 外頻與前端總線(FSB)頻

25、率的區(qū)別：前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋忸l是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度。也就是說(shuō)，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號(hào)在每秒鐘震蕩一千萬(wàn)次；而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz64bit8Byte/bit=800MB/s。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)IORQRESET數(shù)據(jù)總線緩沖器/鎖存器D15D0雙向數(shù)據(jù)總線標(biāo)志(biozh)寄存器指令(zhlng)寄存器寄存器選擇鎖存器算術(shù)邏輯單元ALU十進(jìn)制調(diào)整多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)通用寄存器陣列堆棧指針SP(16)指令指針I(yè)P(16)加1/減1地址鎖存器地址緩沖器A19A0地址總線累加器（16位）暫寄存器（16位） 指

26、令譯碼器定時(shí)與控制中斷請(qǐng)求寫(xiě)讀I/O請(qǐng)求存儲(chǔ)器請(qǐng)求等待時(shí)鐘INTWRRDMREQWAIT內(nèi)部數(shù)據(jù)總線微處理器典型結(jié)構(gòu)共七十三頁(yè)存儲(chǔ)器： 功能：存放程序與數(shù)據(jù) 分類： 三級(jí)存儲(chǔ)體系：內(nèi)存、外存、緩存Cache RAM與ROM：分別存放數(shù)據(jù)和程序 虛擬存儲(chǔ)器：通常由硬盤(pán)構(gòu)成 組織形式： 存儲(chǔ)單元：以字節(jié)為單位 單元(dnyun)地址：一組二進(jìn)制數(shù) 地址寬度與單元數(shù)量的關(guān)系：2n 主要參數(shù) 容量(rngling) 速度微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)微型(wixng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成各種( zhn)存儲(chǔ)設(shè)備共七十三頁(yè)I/O： 幾個(gè)容易混淆的概念： I/O設(shè)備：具體實(shí)現(xiàn)功能的外設(shè)，如顯示器 I/O接口：CP

27、U與外設(shè)之間的緩沖電路，如顯卡 I/O端口：接口電路中的一些寄存器 為什么要使用I/O接口？ 因?yàn)橥庠O(shè)與CPU存在速度(sd)、信息種類、格式以及信號(hào)電平高低上的差異 端口地址：與存儲(chǔ)單元地址本質(zhì)相同 端口種類：由CPU與外設(shè)之間傳送信息的類型決定 三類端口：數(shù)據(jù)端口、控制端口、狀態(tài)端口 端口寬度：由外設(shè)傳輸數(shù)據(jù)的能力決定微型(wixng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè) 按信號(hào)的作用，總線分為(fn wi)三類： 地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線 存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址總線 AB輸出設(shè)備CPU總線：BUS，就是(jish)計(jì)算機(jī)各部件之間傳送信息的公共通道微型

28、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)地址總線 AB ( Address Bus) ：?jiǎn)蜗蛴脕?lái)傳送(chun sn)CPU輸出的地址信號(hào)，確定被訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元、I/O端口。存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址總線 AB輸出設(shè)備CPU微型(wixng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)地址總線的條數(shù)(tio sh) 決定CPU的尋址能力。10根 210 1024 1K 20根 220 1024K 1M32根 232 22 230 4G36根 236 26 230 64G微型(wixng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)數(shù)據(jù)總線 DB ( Data Bus )：雙向 用來(lái)在CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口

29、之間進(jìn)行(jnxng)數(shù)據(jù)傳送。存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址總線 AB輸出設(shè)備CPU微型(wixng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)數(shù)據(jù)總線的條數(shù)決定(judng)一次可最多傳送數(shù)據(jù)的寬度。 8 根 一次傳送(chun sn) 8位16 根 一次傳送 16位 32 根 一次傳送 32位 64 根 一次傳送 64位微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成共七十三頁(yè)控制總線(zn xin)CB ( Control Bus ) ： 用于傳送各種控制信號(hào)。 有的是CPU發(fā)出，如讀控制(kngzh)信號(hào)、寫(xiě)控制(kngzh)信號(hào)； 有的是發(fā)向CPU，如外設(shè)向CPU發(fā)出的中斷申請(qǐng)信號(hào)。存儲(chǔ)器I/O接口輸