微機(jī)原理與接口技術(shù)1

1微機(jī)原理與接口技術(shù)課時(shí)安排：1~12周，4學(xué)時(shí)/周

共48學(xué)時(shí)（32學(xué)時(shí)講授+16學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）期末成績(jī)：20%平時(shí)+20%實(shí)驗(yàn)+60%期末考試考試方法：筆試、開卷2微機(jī)原理與接口技術(shù)第1章微機(jī)系統(tǒng)概述3第1章微機(jī)系統(tǒng)概述

1.1微機(jī)的發(fā)展1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.4微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)4第1章微機(jī)系統(tǒng)概述

1.1微機(jī)的發(fā)展1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.4微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)5電子計(jì)算機(jī)（computer）的定義：用電子管、晶體管或集成電路等構(gòu)成的復(fù)雜機(jī)器，能對(duì)輸入的數(shù)據(jù)或信息非常迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行運(yùn)算和處理，廣泛應(yīng)用在工程技術(shù)、科學(xué)研究等方面。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展6電子計(jì)算機(jī)的分類：按用途或規(guī)模體積分類巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)工作站個(gè)人計(jì)算機(jī)可穿帶計(jì)算機(jī)……第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展7電子計(jì)算機(jī)的分類：按制造技術(shù)分類電子管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)半導(dǎo)體集成電路計(jì)算機(jī)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)……第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展8電子計(jì)算機(jī)的分類：按設(shè)計(jì)特點(diǎn)分類數(shù)字計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)二進(jìn)制計(jì)算機(jī)十進(jìn)制計(jì)算機(jī)……第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展9電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：圖靈與有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)(圖靈機(jī))馮.諾依曼與存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)(諾依曼計(jì)算機(jī))第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展10電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：阿蘭·麥席森·圖靈（1912.6.23—1954.6.7）AlanMathisonTuring英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，在量子力學(xué)、數(shù)理邏輯、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等方面都有深入的研究，在晚年還開創(chuàng)了一門新學(xué)科——

非線性力學(xué)。被稱為人工智能之父；被馮.諾依曼稱為計(jì)算機(jī)之父。1966年美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)設(shè)立“圖靈（Turing）獎(jiǎng)”，專門獎(jiǎng)勵(lì)那些對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)研究與推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展有卓越貢獻(xiàn)的杰出科學(xué)家。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展11電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：阿蘭·麥席森·圖靈（1912.6.23—1954.6.7）AlanMathisonTuring23歲被選為劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院院士24歲提出圖靈機(jī)構(gòu)想31歲擔(dān)任英美密碼破譯部門總顧問(wèn)34歲英國(guó)皇室授予爵士勛銜39歲被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展12電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：1936年，阿蘭·圖靈提出了一種抽象的計(jì)算模型──圖靈機(jī)(TuringMachine)。圖靈的基本思想是用機(jī)器來(lái)模擬人們用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過(guò)程，他把這樣的過(guò)程看作下列兩種簡(jiǎn)單的動(dòng)作：在紙上寫上或擦除某個(gè)符號(hào)把注意力從紙的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置而在每個(gè)階段，人要決定下一步的動(dòng)作，依賴于：此人當(dāng)前所關(guān)注的紙上某個(gè)位置的符號(hào)此人當(dāng)前思維的狀態(tài)。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展13電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：為了模擬人的這種運(yùn)算過(guò)程，圖靈構(gòu)造出一臺(tái)假想的機(jī)器，該機(jī)器由以下幾個(gè)部分組成：一條無(wú)限長(zhǎng)的紙帶一個(gè)讀寫頭一個(gè)狀態(tài)寄存器一套控制規(guī)則第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展14電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：阿蘭·麥席森·圖靈（1912.6.23—1954.6.7）AlanMathisonTuring圖靈最大的貢獻(xiàn)就是把算法這樣一個(gè)基本的、深刻的概念用他的圖靈機(jī)模型講清楚了。正是因?yàn)閳D靈奠定的理論基礎(chǔ)，人們才有可能發(fā)明20世紀(jì)以來(lái)甚至是人類有史以來(lái)最偉大的發(fā)明：計(jì)算機(jī)。因此人們稱圖靈為：計(jì)算機(jī)理論之父。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展15電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語(yǔ)：NeumannJános?英語(yǔ)：JohnvonNeumann匈牙利—美國(guó)數(shù)學(xué)家。猶太人?，F(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)創(chuàng)始人之一。他在計(jì)算機(jī)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)中的量子力學(xué)及幾乎所有數(shù)學(xué)領(lǐng)域都作過(guò)重大貢獻(xiàn)。1945年，馮·諾依曼提出了“存儲(chǔ)程序型計(jì)算機(jī)”的設(shè)計(jì)思想。這一思想為電子計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，已成為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本原則。由于他在計(jì)算機(jī)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的偉大貢獻(xiàn)，他被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)之父”。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展16電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語(yǔ)：NeumannJános?英語(yǔ)：JohnvonNeumann1944年他與奧斯卡·摩根斯特恩合著的巨作《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》出版，標(biāo)志著現(xiàn)代系統(tǒng)博弈理論的的初步形成。他被稱為“博弈論之父”。博弈論被認(rèn)為是20世紀(jì)經(jīng)濟(jì)學(xué)最偉大的成果之一。

在物理領(lǐng)域，馮·諾依曼在30年代撰寫的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》已經(jīng)被證明對(duì)原子物理學(xué)的發(fā)展有極其重要的價(jià)值。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展17電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語(yǔ)：NeumannJános?英語(yǔ)：JohnvonNeumann馮·諾依曼是普林斯頓大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、哈佛大學(xué)、伊斯坦堡大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和慕尼黑高等技術(shù)學(xué)院等校的榮譽(yù)博士；美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、秘魯國(guó)立自然科學(xué)院和意大利國(guó)立林且學(xué)院等院院土；美國(guó)原子能委員會(huì)委員；美國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)主席

。

有兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)以馮·諾依曼為名：INFORMS的馮·諾伊曼理論獎(jiǎng)、IEEE的IEEE馮·諾伊曼獎(jiǎng)

第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展18電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)：馮·諾伊曼（1903.12.28—1957.2.8）匈牙利語(yǔ)：NeumannJános?英語(yǔ)：JohnvonNeumann馮·諾依曼對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)在于他提出了“存儲(chǔ)程序型計(jì)算機(jī)”的設(shè)計(jì)思想。明確指出計(jì)算機(jī)由五個(gè)部分組成，包括：運(yùn)算器、邏輯控制裝置、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備，描述了這五部分的職能和相互關(guān)系，并提出采用二進(jìn)制和程序內(nèi)存的設(shè)計(jì)思想。

第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展19第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明人：1973年以前，大多數(shù)美國(guó)計(jì)算機(jī)界人士認(rèn)為電子計(jì)算機(jī)發(fā)明人是賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電氣工程學(xué)院的莫奇利(J.Mauchiy)和?？铺?P.Eckert)，因?yàn)樗麄冇?946年研制成功了第一臺(tái)具有很大實(shí)用價(jià)值的電子計(jì)算機(jī)ENIAC(埃尼阿克)?，F(xiàn)在國(guó)際計(jì)算機(jī)界公認(rèn)的事實(shí)是：第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是1941年美國(guó)愛阿華大學(xué)物理學(xué)教授約翰·文森特·阿塔那索夫(JohnV.Atanasoff，1903-1995)和他的研究生克利福特·貝瑞(CliffordE.Berry，1918-1963)研制成功的ABC(Atanasoff-Berry-Computer)。因此，阿塔那索夫被國(guó)際計(jì)算機(jī)界稱為“電子計(jì)算機(jī)之父”。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展20第一代為電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代1946(1941)—1958自第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計(jì)算機(jī)發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計(jì)算機(jī)的主要邏輯元件采用電子管，存儲(chǔ)器采用磁芯和磁鼓，軟件主要使用機(jī)器語(yǔ)言。在此期間，形成了電子管計(jì)算機(jī)體系，確定了程序設(shè)計(jì)的基本方法，數(shù)據(jù)處理機(jī)（指專門用于數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)）開始得到應(yīng)用。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度一般為每秒幾千至幾萬(wàn)次，體積龐大，成本很高。雖然它的體積、速度、軟件等各方面都不能與今天的微型計(jì)算機(jī)相比，但它卻奠定了計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。這一代計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展21第二代為晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代1958—1965自第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計(jì)算機(jī)發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計(jì)算機(jī)的主要邏輯元件為晶體管，主存儲(chǔ)器仍用磁芯，外存儲(chǔ)器已開始使用磁盤，軟件也有較大發(fā)展，出現(xiàn)了各種高級(jí)語(yǔ)言。在此期間，計(jì)算機(jī)的可靠性和速度均得到提高。速度一般為每秒幾萬(wàn)次至幾十萬(wàn)次，體積縮小，成本降低。工業(yè)控制機(jī)（指專門用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的計(jì)算機(jī)）開始出現(xiàn)并得到應(yīng)用。這一代計(jì)算機(jī)除用于科學(xué)計(jì)算外，也開始應(yīng)用于各種事務(wù)的數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展22第三代為集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代1965—1971自第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計(jì)算機(jī)發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計(jì)算機(jī)的主要邏輯元件采用中小規(guī)模集成電路。在此期間，計(jì)算機(jī)的可靠性和速度都有了進(jìn)一步的提高，速度一般為每秒幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)次，體積進(jìn)一步縮小，成本進(jìn)一步降低。小型計(jì)算機(jī)（指規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的計(jì)算機(jī)）開始出現(xiàn)并迅速發(fā)展，操作系統(tǒng)、高級(jí)語(yǔ)言等軟件發(fā)展迅速。機(jī)種多樣化，生產(chǎn)系列化，結(jié)構(gòu)積木化，使用系統(tǒng)化，是這一階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展23第四代為大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代1971年至今自第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)獲得了日新月異的發(fā)展。計(jì)算機(jī)發(fā)展大致經(jīng)歷了四代：

這一代計(jì)算機(jī)采用大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路。由于LSI,VLSI的體積小，耗電少，可靠性高，因而使這一階段的計(jì)算機(jī)體積更小，可靠性和運(yùn)算速度更高，成本更低。計(jì)算機(jī)的速度可達(dá)每秒運(yùn)算幾千萬(wàn)至上億次。同時(shí)，全套電路只集中在一塊硅片上的微型計(jì)算機(jī)已開始出現(xiàn)，相繼出現(xiàn)了廣泛使用的單板機(jī)、單片機(jī)和各種型號(hào)的個(gè)人計(jì)算機(jī)。同時(shí)，以并行處理為特征的用于科學(xué)計(jì)算和尖端技術(shù)中的巨型機(jī)也得到了發(fā)展，由若干臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也已開始實(shí)際使用。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展24第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展25微處理器簡(jiǎn)稱MP(microprocessor)或CPU，也稱為微處理機(jī)。是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算和控制功能的中央處理單元。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱為MC(microcomputer)或mC。以微處理器CPU為核心，再配上一定容量的存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、輸入/輸出接口電路，這三部分通過(guò)外部總線連接起來(lái)，便組成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為mCS或MCS(microcomputersystem),它以微型計(jì)算機(jī)為核心，再配備以相應(yīng)的外圍設(shè)備、輔助電路和電源(統(tǒng)稱硬件)及指揮微型計(jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件，便構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)。

微型計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)70年代初才發(fā)展起來(lái)的，是人類重要的創(chuàng)新之一。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展26第一代為低檔8位微處理器和微型計(jì)算機(jī)1971-1973微型機(jī)經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：

1971年美國(guó)Intel公司生產(chǎn)了4位的微處理器4004芯片，它本來(lái)是為高級(jí)袖珍計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的，但生產(chǎn)出來(lái)后卻獲得了意外的成功。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，于1972年生產(chǎn)了8位微處理器8008。這一代微型計(jì)算機(jī)集成度為每片2300個(gè)晶體管，字長(zhǎng)分別為4位和8位，運(yùn)算速度較慢（基本指令執(zhí)行時(shí)間4～10ms），指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)算功能較差，采用機(jī)器語(yǔ)言或簡(jiǎn)單匯編語(yǔ)言，價(jià)格低廉。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展27第二代為中檔8位微處理器和微型計(jì)算機(jī)1973-1977微型機(jī)經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：

這一代微型計(jì)算機(jī)芯片集成度提高了1～4倍,每片集成8000個(gè)晶體管,字長(zhǎng)8位,基本指令執(zhí)行時(shí)間2ms左右。典型微處理器產(chǎn)品有73年的Intel8085,Motorola6800,76年Zilog公司的Z80。這些微處理器有完整的配套接口電路，如可編程并行接口電路、串行電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口電路，直接存儲(chǔ)器存取接口電路等，并具有高級(jí)中斷功能。軟件除采用匯編語(yǔ)言外，還配有BASIC,FORTRAN,PL/M等高級(jí)語(yǔ)言及其相應(yīng)的解釋程序和編譯程序，并在后期配上了操作系統(tǒng)。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展28第三代為16位微處理器和微型計(jì)算機(jī)1977-1984微型機(jī)經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：

77年前后，超大規(guī)模集成電路使一個(gè)硅片上可以容納十萬(wàn)個(gè)以上的晶體管，64K位及256K位的存儲(chǔ)器已生產(chǎn)出來(lái)。這一代微型計(jì)算機(jī)基本指令執(zhí)行時(shí)間約為0.5ms。代表產(chǎn)品是Intel8086、Z8000和MC68000。這類16位微型計(jì)算機(jī)都具有豐富的指令系統(tǒng)，采用多級(jí)中斷系統(tǒng)、多種尋址方式、多種數(shù)據(jù)處理形式、分段式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及乘除運(yùn)算硬件，電路功能大為增強(qiáng)。軟件方面可以使用多種語(yǔ)言，有常駐的匯編程序、完整的操作系統(tǒng)、大型的數(shù)據(jù)庫(kù)，并可構(gòu)成多處理器系統(tǒng)。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展29第四代為32位微處理器和微型計(jì)算機(jī)1984-1993微型機(jī)經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：

20世紀(jì)80年代初，在每個(gè)單片硅片上可集成幾十萬(wàn)個(gè)晶體管，產(chǎn)生了第四代的32位微處理器。典型產(chǎn)品有Intel的80386、NationalSemiconductor的16032、Motorola的68020等。在32位微處理器中，具有支持高級(jí)調(diào)度、調(diào)試及系統(tǒng)開發(fā)的專用指令。由于集成度高，系統(tǒng)的速度和性能大為提高，可靠性增加，成本降低。

第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展30第五代為64位高檔微處理器和微型計(jì)算機(jī)1993年至今微型機(jī)經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：

隨著人們對(duì)圖形圖像、視頻處理、語(yǔ)音識(shí)別、CAD/CAM、大規(guī)模財(cái)務(wù)分析和大流量客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用等的需求日益迫切，現(xiàn)有的微處理器已難以勝任此類任務(wù)。于是，在1993年3月，Intel公司率先推出了統(tǒng)領(lǐng)PC（personalcomputer）達(dá)十余年之久的第五代微處理器體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品——Pentium（奔騰），代號(hào)為P5，也稱為80586。從它的設(shè)計(jì)制造工藝到性能指標(biāo)，都比第四代產(chǎn)品有了大幅度的提高。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展31第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.1微機(jī)的發(fā)展32第1章微機(jī)系統(tǒng)概述

1.1微機(jī)的發(fā)展1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.4微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)33第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成34第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器數(shù)據(jù)流控制流35第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器數(shù)據(jù)流控制流中央處理器（CPU）是微機(jī)的運(yùn)算和指揮控制中心，主要由如下部件組成：算術(shù)邏輯部件（ALU）累加器和通用寄存器組程序計(jì)數(shù)器時(shí)序和控制邏輯部件內(nèi)部總線36第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器數(shù)據(jù)流控制流主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存儲(chǔ)器，是微機(jī)的存儲(chǔ)和記憶裝置，用來(lái)存放數(shù)據(jù)和程序。微機(jī)主存被劃分為8個(gè)二進(jìn)制位（一個(gè)字節(jié)）為一個(gè)單元的多個(gè)單元，每個(gè)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的地址。37第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器數(shù)據(jù)流控制流輸入輸出（I/O）設(shè)備和（I/O）接口I/O設(shè)備是支持?jǐn)?shù)據(jù)、程序進(jìn)出微機(jī)的重要硬件部件。I/O設(shè)備和CPU之間可能存在邏輯時(shí)序不一致數(shù)據(jù)類型不一致工作速度不一致因此CPU和I/O設(shè)備之間需要一個(gè)I/O接口電路來(lái)做橋梁，這種電路又稱“I/O適配器”。38第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件微機(jī)接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

39第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件微機(jī)接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

在數(shù)字計(jì)算機(jī)的環(huán)境下，模擬量無(wú)法直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，也無(wú)法直接為計(jì)算機(jī)所識(shí)別和處理。需經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的電信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量形式傳輸。所謂數(shù)字接口是指以二進(jìn)制形式表示的信息所用的接口技術(shù)。40第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件微機(jī)接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

外設(shè)的數(shù)字信息若以并行方式傳送，其與CPU的接口處理比較方便，稱之為并行接口。若外設(shè)以串行方式傳輸數(shù)據(jù)，在信息進(jìn)入系統(tǒng)總線之前必須進(jìn)行形式上的變換，即將串行信息變換為并行信息，這種接口稱為串行接口。41第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的硬件微機(jī)接口就是微處理器(CPU)與外部設(shè)備連接的中間部件(電路)，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的電子系統(tǒng)。接口的分類數(shù)字接口與模擬接口串行接口與并行接口高速接口與低速接口

如果傳輸速度比CPU讀寫速度快，稱為高速，反之則稱為中速或低速傳輸。42第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成——微機(jī)的軟件微機(jī)的軟件包括為了運(yùn)行、管理和維護(hù)微機(jī)而編制的各種程序的總和。系統(tǒng)軟件用來(lái)對(duì)構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的各部分硬件，如CPU、內(nèi)存、各種外設(shè)進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)，使它們有條不紊、高效率地工作。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應(yīng)用軟件。系統(tǒng)應(yīng)用軟件有匯編和編譯軟件、調(diào)試軟件、文字處理和服務(wù)性軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件等。應(yīng)用軟件指用戶為解決各種問(wèn)題而編寫的軟件。43第1章微機(jī)系統(tǒng)概述

1.1微機(jī)的發(fā)展1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.4微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)44第1章微機(jī)系統(tǒng)概述從硬件的角度看，微型計(jì)算機(jī)由如下幾個(gè)基本部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡(jiǎn)稱接口)及系統(tǒng)總線。1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)45第1章微機(jī)系統(tǒng)概述從硬件的角度看，微型計(jì)算機(jī)由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡(jiǎn)稱接口)及系統(tǒng)總線。CPU和機(jī)器內(nèi)部各部件的聯(lián)系，以及和微型機(jī)外部設(shè)備信息的傳遞都要通過(guò)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。在微型機(jī)中通常使用的總線有數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，稱為系統(tǒng)三總線。1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)46從硬件的角度看，微型計(jì)算機(jī)由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡(jiǎn)稱接口)及系統(tǒng)總線。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)地址總線AB（addressbus）是由微處理器輸出的一組地址線，用來(lái)指定微處理器所訪問(wèn)的存儲(chǔ)器和外部設(shè)備的地址。地址總線的條數(shù)決定了CPU所能直接訪問(wèn)的地址空間。如地址總線為20位時(shí)，可訪問(wèn)的地址范圍為220個(gè)，即為00000H到FFFFFH。地址總線采用三態(tài)輸出方式。47從硬件的角度看，微型計(jì)算機(jī)由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡(jiǎn)稱接口)及系統(tǒng)總線。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線DB（databus）是微處理器與外界傳遞數(shù)據(jù)的信號(hào)線。它的條數(shù)實(shí)際上就決定了微處理器與外部傳送數(shù)據(jù)通道的寬度，這個(gè)數(shù)值也稱作微處理器的字長(zhǎng)。數(shù)據(jù)總線可以雙向傳遞數(shù)據(jù)信號(hào)，是一組雙向、三態(tài)總線。48從硬件的角度看，微型計(jì)算機(jī)由如下幾部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)、輸入輸出接口(簡(jiǎn)稱接口)及系統(tǒng)總線。第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)控制總線CB（controlbus）是用來(lái)使微處理器的工作與外部電路的工作同步。它們分別傳送控制信息、時(shí)序信息和狀態(tài)信息。其中有的為高電平有效，有的為低電平有效，有的為輸出信號(hào)，有的為輸入信號(hào)。通過(guò)這些聯(lián)絡(luò)線CPU可以向其他部件發(fā)出一系列的命令信號(hào)，其他部件也可以將工作狀態(tài)、請(qǐng)求信號(hào)送給CPU。49第1章微機(jī)系統(tǒng)概述PC/XT機(jī)是采用8088微處理器構(gòu)造的第一代通用微機(jī)。PC總線是微機(jī)最早的總線數(shù)據(jù)總線寬度8位地址總線寬度20位1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)50第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1、系統(tǒng)支持芯片8087協(xié)處理器可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253/8254DMA控制8237可編程中斷控制器8259串行通信控制器8250可編程并行接口8255總線控制器8288時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生與驅(qū)動(dòng)器82841.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)51第1章微機(jī)系統(tǒng)概述2、ROMPC/XT的ROM容量為64KB早期的機(jī)器在F6000H~FDFFFH中固化了32KB的BASIC解釋程序FE000H~FFFFFH中固化了基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）。BIOS是一組管理程序，包括上電自檢、系統(tǒng)引導(dǎo)、日歷時(shí)鐘、基本I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等。1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)52第1章微機(jī)系統(tǒng)概述3、RAM（主存）PC/XT系統(tǒng)板上的存儲(chǔ)器芯片共4列，每列9片組成帶奇偶檢驗(yàn)的64KB內(nèi)存。4列構(gòu)成256KB的主存空間。后來(lái)的一些主板上插接了640KB內(nèi)存。1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)53第1章微機(jī)系統(tǒng)概述4、I/O接口電路在系統(tǒng)板上還有IBMPC和IBMPC/XT的音頻盒式磁帶機(jī)、鍵盤和揚(yáng)聲器的接口電路。1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)54第1章微機(jī)系統(tǒng)概述5、I/O擴(kuò)展槽PC/XT有8個(gè)62芯的I/O擴(kuò)展槽，可以插接各種接口擴(kuò)展卡，如顯示卡、硬盤卡等。1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——PC/XT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)55第1章微機(jī)系統(tǒng)概述80386/80486微機(jī)系統(tǒng)不同之處：80486集成了數(shù)學(xué)協(xié)處理器，而80386沒有相同之處：采用ISA總線具有高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）采用一組多功能芯片代替原來(lái)的單功能接口控制芯片1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——80386/80486微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)56第1章微機(jī)系統(tǒng)概述80386/80486微機(jī)均采用單列式存儲(chǔ)器組件SIMM封裝的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。80386支持單條內(nèi)存條256KB或1MB，總?cè)萘?6MB。80486支持單條256KB、1MB或4MB，總?cè)萘?2MB。1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——80386/80486微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)57第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)發(fā)生了革命性的變化，最主要的表現(xiàn)是改變了主板總線結(jié)構(gòu)。為了提高微機(jī)系統(tǒng)的整體性能，規(guī)范系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各部件處理或傳輸信息的速度快慢，采用了三級(jí)總線結(jié)構(gòu)：CPU總線（HostBus）局部總線（PCI）系統(tǒng)總線（一般是ISA總線）三級(jí)總線之間由多功能橋路芯片相連，這些橋路芯片起到信號(hào)速度緩沖、電平轉(zhuǎn)換和控制協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用。按照芯片組的功能和連接方法可將現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)分為南北橋結(jié)構(gòu)和中心結(jié)構(gòu)兩種。58第1章微機(jī)系統(tǒng)概述南北橋結(jié)構(gòu)的微機(jī)北橋芯片——CPU總線-PCI橋芯片（HostBridge）南橋芯片——PCI-ISA橋芯片1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機(jī)基本結(jié)構(gòu)59第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機(jī)基本結(jié)構(gòu)北橋芯片82443BX集成CPU總線接口，支持單、雙處理器，雙處理器可以組成對(duì)稱多處理機(jī)（SMP）結(jié)構(gòu)集成主存控制器、PCI總線接口、PCI仲裁器、AGP接口，支持系統(tǒng)管理模式（SMM）和電源管理功能60第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機(jī)基本結(jié)構(gòu)南橋芯片82371EB集成PCI-ISA連接器、IDE控制器、兩個(gè)增強(qiáng)的DMA控制器、兩個(gè)8259中斷控制器、8253/8254時(shí)鐘發(fā)生器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等集成USB控制器、電源管理邏輯、支持可選的I/OAPIC等61第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)Intel南北橋芯片組440BX組成的微機(jī)基本結(jié)構(gòu)南北橋結(jié)構(gòu)的微機(jī)這個(gè)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是：將局部總線PCI直接作為高速的外圍總線連接到PCI插槽上。這一變化適應(yīng)了高速外圍設(shè)備與微處理器的連接要求。62第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)中心結(jié)構(gòu)的微機(jī)芯片組主要由3個(gè)芯片組成：存儲(chǔ)控制中心(MemoryControllerHub,MCH)I/O控制中心(I/OControllerHub,ICH)固件中心(FirmWareHub,FWH)63第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)控制中心MCH的用途：提供高速的AGP接口動(dòng)態(tài)顯示管理電源管理內(nèi)存管理與CPU總線相連，負(fù)責(zé)處理CPU與系統(tǒng)其他部件之間的數(shù)據(jù)交換在某些的類型的芯片組中，MCH內(nèi)置了圖形顯示子系統(tǒng)，既可以直接支持圖形顯示，又可以采用AGP顯示部件，這時(shí)稱其為圖形存儲(chǔ)控制中心(GMCH)64第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)I/O控制中心ICH內(nèi)置AC’97控制器提供音頻編碼調(diào)制解調(diào)器編碼接口IDE控制器提供高速磁盤接口2個(gè)或4個(gè)USB接口局域網(wǎng)絡(luò)接口和PCI插卡之間的連接通過(guò)LPCI/F和SuperI/O控制器相連接65第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)固件中心FWH包含主板BIOS和顯示BIOS一個(gè)可用于數(shù)字加密、安全認(rèn)證等領(lǐng)域的硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器66第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)中心結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：存儲(chǔ)控制中心MCH和I/O控制中心ICH之間不再用PCI總線相連，而是通過(guò)中心高速專用總線相連外圍設(shè)備不再使用ISA總線，而是采用高速的PCI總線67第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.3PC系統(tǒng)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代微機(jī)發(fā)展的特點(diǎn)微處理器性能不斷增強(qiáng)現(xiàn)代微機(jī)使用的微處理器大量引入RISC技術(shù)，如流水線、超標(biāo)量、SIMD、分支預(yù)測(cè)和亂序執(zhí)行等技術(shù)，使性能和速度得以快速增強(qiáng)和提高。微處理器支持芯片由規(guī)模小的單功能芯片組成的芯片組，發(fā)展為由大規(guī)模多功能芯片組成的芯片組早期PC采用多個(gè)單一功能接口芯片，芯片多、連線多，既影響速度，也使系統(tǒng)出錯(cuò)概率變大。主板總線結(jié)構(gòu)不斷改變系統(tǒng)總線由早期的PC總線發(fā)展到16位的ISA總線，再到EISA總線、MCA微通道總線、VL總線等，直到現(xiàn)在除兼容以前的低速設(shè)備外，還加強(qiáng)了局部總線的應(yīng)用，將高速I/O設(shè)備利用局部總線PCI直接和CPU片內(nèi)總線掛接，提高了I/O設(shè)備和CPU的并行性。保持向上兼容性盡管微處理器、支持芯片、總線接口、指令系統(tǒng)都發(fā)生了變化，但是它們依然保持很好的向上兼容。68第1章微機(jī)系統(tǒng)概述

1.1微機(jī)的發(fā)展1.2微機(jī)系統(tǒng)的組成1.3PC系列微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.4微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)69第1章微機(jī)系統(tǒng)概述1.4微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)微機(jī)系統(tǒng)的性能由它的主板與CPU、外設(shè)配置、