第一章计算机基础知识

1、v第一章第一章 计算机的基础知识计算机的基础知识 （计算机包括（计算机包括 单片机的发展，总单片机的发展，总线知识，编码等）。线知识，编码等）。v第二章第二章 重点介绍重点介绍8086处理器的内部结，引脚功能和相关的读处理器的内部结，引脚功能和相关的读写时序。写时序。v第三章第三章 8086的指令系统的指令系统 包括寻址方式介绍，相关的指令。包括寻址方式介绍，相关的指令。v第四章第四章 8086汇编语言设计介绍汇编语言设计介绍v第五章第五章 存贮器存贮器 包括存储器的分类，和包括存储器的分类，和CPU的连接和扩展。的连接和扩展。v第六章第六章 I/0接口和总线接口和总线 介绍介绍I/O接口的作

2、用和功能，并简单介接口的作用和功能，并简单介绍一些常用的接口芯片。绍一些常用的接口芯片。v第七章第七章 8086处理器的中断系统处理器的中断系统 ，包括中断的概念，中断的处，包括中断的概念，中断的处理过程，中断的实现。理过程，中断的实现。v第八章第八章 可编程计数器可编程计数器/定时器定时器 8253、8254 包括包括8253的工作原的工作原理，如何初始化。理，如何初始化。学习要求：学习要求：1.本课程是专业必修考查课，其重要性不言而喻，本课程是专业必修考查课，其重要性不言而喻，对于找工作也是大有好处的对于找工作也是大有好处的,多看书，掌握其基本多看书，掌握其基本概念概念.2.软硬结合，硬件

3、是基础，软件是灵魂。两手都要软硬结合，硬件是基础，软件是灵魂。两手都要硬硬.3.实践操作实践操作,本课程实践性特别强本课程实践性特别强,如果只是看书如果只是看书,恐怕恐怕一辈子也掌握不了其精华一辈子也掌握不了其精华.我们在讲课的过程中穿我们在讲课的过程中穿插一些单片机的知识，同时如果有条件的话插一些单片机的知识，同时如果有条件的话,可以可以自己动手制作一些小产品自己动手制作一些小产品.主要内容主要内容1.1.11.1.1计算机发展的回顾与展望计算机发展的回顾与展望 。 第一代第一代4位和低档位和低档8位机位机Intel 4004第二代第二代中高档中高档8位机位机8080/8085、Z80、MC

4、6800第三代第三代16位机位机Intel 8086、Z8000、MC6800第四代第四代32位机位机80386、80486第五代第五代64位机位机Intel Pentium特点：特点：1、速度越来越快。、速度越来越快。2、容量越来越大。、容量越来越大。3、功能越来越强。、功能越来越强。 1974 Intel8080、MC6800 Intel8080 ：Intel真正意义上的微处理器 诞生以8080为CPU的全球第一台PC机Altair。 1976 Intel8085 1978 8086/8088 6 6、6464位处理器位处理器ItaniumOpteronAthlon 644 4新一代计算机

5、新一代计算机神经网络计算机神经网络计算机 日本：神经网络声音识别系统，能够识别日本：神经网络声音识别系统，能够识别出任何人的声音，正确率达出任何人的声音，正确率达99.8。纽约、迈阿密、伦敦的机场用神经电脑来检查爆炸物，每小时可查600700件行李，检出率为95，误差率为2。 1.1.2 1.1.2 单片机技术的发展单片机技术的发展 v第一阶段(19741976)初始阶段。以4位单片机为主，功能比较简单。如1974年美国Fairchild公司生产的第一台单片机F8，采用双片形式，功能简单。 v第二阶段(19761978)探索阶段。单芯片形式，低档8位单片机。如1976年美国Intel公司生产的

6、MCS-48系列单片机，这是第一台完全的8位单片机。MCS-48的推出是在工控领域的探索，此后，各种8位单片机纷纷应运而生。v第三阶段(19781982)完善阶段。提高电路的集成度，增加8位单片机的功能。如Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的高档8位单片机系列MCS-51。v第四阶段(19821990) 巩固和发展阶段。巩固发展8位单片机、推出16位单片机、向微控制器发展，强化了智能控制器的特征 。 如将ADC、DAC、PWM、WDT、DMA集成到单片机 。MP430单片机v第五阶段(1990至今) 全面发展阶段。适合不同领域要求的单片机，如各种高速、大存储容量、强运算能力的8 位/

7、16位/32位通用型单片机，还有用于单一领域的廉价的专用型单片机。 v我们说单片机的发展也是和通用我们说单片机的发展也是和通用CPUCPU的发展相辅相成的的发展相辅相成的 一些基本概念一些基本概念微处理器微处理器:计算机系统核心部件计算机系统核心部件(CPU),并不是一台完整的计算机并不是一台完整的计算机单片机单片机:将将CPU和其他接口电路集成于一个芯片之中和其他接口电路集成于一个芯片之中,使其具有计算机的基使其具有计算机的基本功能本功能.嵌入式系统嵌入式系统:广义的讲广义的讲,凡是不用于通用目的的可编程计算机设备凡是不用于通用目的的可编程计算机设备,如个人如个人PC就是用于通用目的的系统就

8、是用于通用目的的系统,因而不是嵌入式因而不是嵌入式,而一些电话系统就是采用个人而一些电话系统就是采用个人计算机技术而建立的嵌入式计算机系统计算机技术而建立的嵌入式计算机系统,狭义的讲狭义的讲,嵌入式系统是指以应用嵌入式系统是指以应用为核心为核心,以计算机技术为基础以计算机技术为基础,软硬件可以剪裁软硬件可以剪裁,适用于应用系统对功能适用于应用系统对功能,可靠可靠性性,成本成本,体积和功耗严格要求的专用计算机系统体积和功耗严格要求的专用计算机系统.单片计算机单片计算机:将中央处理器将中央处理器,随机存贮器随机存贮器,只读存贮器只读存贮器,中断系统中断系统,定时器定时器/计数计数器以及器以及I/O

9、接口电路等主要部件集成在一片芯片之上接口电路等主要部件集成在一片芯片之上.通用单片机通用单片机:是一个基本芯片是一个基本芯片,内部资源丰富内部资源丰富,性能全面且通用性强性能全面且通用性强.覆盖多种覆盖多种应用需求。应用需求。专用单片机专用单片机:针对某一种产品针对某一种产品,或某一种控制应用而专门设计的或某一种控制应用而专门设计的.v超线程超线程(Hyper-threading Technology)技术就是技术就是通过采用特殊的硬件指令，可以把两个逻辑内通过采用特殊的硬件指令，可以把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，在单处理器中实现线核模拟成两个物理芯片，在单处理器中实现线程级的并行计算，同

10、时在相应的软硬件的支持程级的并行计算，同时在相应的软硬件的支持下大幅度的提高运行效能，从而实现在单处理下大幅度的提高运行效能，从而实现在单处理器上模拟双处理器的效能。其实，从实质上说，器上模拟双处理器的效能。其实，从实质上说，超线程是一种可以将超线程是一种可以将CPU内部暂时闲置处理资内部暂时闲置处理资源充分源充分“调动调动” 起来的技术。起来的技术。 v 双核心处理器双核心处理器:所谓双核心处理器，简单地说就是在一块所谓双核心处理器，简单地说就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。双核心并不是一个新概念，

11、而只是器核心连接起来。双核心并不是一个新概念，而只是CMP(Chip Multi Processors ，单芯片多处理器，单芯片多处理器) 中最基本、中最基本、最简单、最容易实现的一种类型。最简单、最容易实现的一种类型。 换言之双核心处理器就是基于单个半导体的一个处理器换言之双核心处理器就是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心。这样就将两个物理处理上拥有两个一样功能的处理器核心。这样就将两个物理处理器核心整合入一个核中，在任务繁重时，两个核心能相互配器核心整合入一个核中，在任务繁重时，两个核心能相互配合，让合，让CPU发挥最大效力。两个能互补的核心运行起来性能发挥最大效力。

12、两个能互补的核心运行起来性能是非常不错的，例如使用是非常不错的，例如使用 Intel奔腾奔腾D双核处理器就相当于你双核处理器就相当于你有了两台采用奔腾有了两台采用奔腾4的主机。的主机。 如果说超线程是用软件来模拟出双核的效果，那么现在如果说超线程是用软件来模拟出双核的效果，那么现在所说的双核心就是真正意义上的两个核心。他弥补了超线程所说的双核心就是真正意义上的两个核心。他弥补了超线程适用系统比较少的缺点，可以广泛用于适用系统比较少的缺点，可以广泛用于windows操作系统的多操作系统的多个版本个版本;他还有效的解决了双核运算中出现的缓存分离与数据他还有效的解决了双核运算中出现的缓存分离与数据冲

13、突错误问题。冲突错误问题。 v双双CPU: 前面所说的双核心是在一个处理器里拥有前面所说的双核心是在一个处理器里拥有两个处理器核心，核心是两个，但是其他两个处理器核心，核心是两个，但是其他硬件还都是两个核心在共同拥有，而双硬件还都是两个核心在共同拥有，而双CPU则是真正意义上的双核心，不光是处则是真正意义上的双核心，不光是处理器核心是两个，其他例如缓存等硬件配理器核心是两个，其他例如缓存等硬件配置也都是双份的。置也都是双份的。 v三者运行性能比较三者运行性能比较: CPU运行性能最关键的就是运行速度，那么究竟这三者在运行速度方面运行性能最关键的就是运行速度，那么究竟这三者在运行速度方面表现如何

14、呢表现如何呢?我们依然通过比喻的方法来区分。我们依然通过比喻的方法来区分。 假设假设CPU是一个运输卡车，货物就是我们要计算的信息，是一个运输卡车，货物就是我们要计算的信息，CPU运算就运算就类似于卡车运输货物。同一时间运送的货物越多，说明类似于卡车运输货物。同一时间运送的货物越多，说明CPU运算能力越强。运算能力越强。 单单CPU系统系统-相当于一辆卡车在一条车道上跑。由于车少，所以运输能相当于一辆卡车在一条车道上跑。由于车少，所以运输能力有限。以往力有限。以往CPU生产厂商都是在不断的提高卡车的载重即主频来提高他的生产厂商都是在不断的提高卡车的载重即主频来提高他的运输能力。运输能力。 双双

15、CPU系统系统-相当于两辆卡车在两条相交的车道上跑。每辆车大部分都相当于两辆卡车在两条相交的车道上跑。每辆车大部分都在自己的路上跑，但偶尔会相遇、停车避让。由于车多路宽，所以双在自己的路上跑，但偶尔会相遇、停车避让。由于车多路宽，所以双CPU运运输能力最强。输能力最强。 HT(超线程超线程)系统系统-相当于一辆双层卡车在一条车道上跑。由于是双层相当于一辆双层卡车在一条车道上跑。由于是双层的，所以猛地一看以为是两辆车在跑，其实只有一辆。不过因为双层涉及到的，所以猛地一看以为是两辆车在跑，其实只有一辆。不过因为双层涉及到车高以及捆绑等问题，有的时候遇到限高的桥梁，需要人为的将货物卸下，车高以及捆绑

16、等问题，有的时候遇到限高的桥梁，需要人为的将货物卸下，手工搬运。所以说手工搬运。所以说HT超线程适用的条件比较苛刻。超线程适用的条件比较苛刻。 双核心双核心CPU系统，相当于两辆卡车在一条车道上跑。虽然他运输的货物系统，相当于两辆卡车在一条车道上跑。虽然他运输的货物能力提高了，而且也不会频繁产生类似于能力提高了，而且也不会频繁产生类似于HT超线程那样的冲突，但是因为超线程那样的冲突，但是因为他们都在一条车道上跑，所以互相避让减速的频率要比双他们都在一条车道上跑，所以互相避让减速的频率要比双CPU高得多。所以高得多。所以他的运输能力要比真正的双他的运输能力要比真正的双CPU系统差。系统差。 “物

17、联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 物联网(Internet of Things)这个词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于R

18、FID技术的物联网。 返回本节 返回本节 结束放映总线的概念总线是一种数据通道，是在部件与部件之间、设备与设备之间传送信息的一组公用信号线。在主控设备(部件和设备)的控制下，将发送设备(部件和设备)发出的信息准确地传送给某个接收设备(部件和设备)。总线的特点在于其公用性，即它可同时挂接多个部件或设备。如果是某两个部件或设备之间专用的信号连线，就不能称之为总线。所以，总线是连接计算机硬件系统内部多种设备的通信线路。总线的一个很重要的特征是传输媒质由总线上的所有部件所共享，可以将计算机系统内的多种部件连接到总线上。总线上任何一个部件发出的信息，计算机系统内所有连接到总线上的部件都可以接收到；但在进

19、行信息传输时，每一次只能有一个叫做主控设备的部件可以利用总线给一个叫做从属设备的部件发送信息。通常总线是由多条通信路径或线路组成的，而每一条信号线仅能传送二进制的0 或1 信号。在一段时间里，一条信号线就能传送一串的二进制信息，将几条信号线组合在一起，这样总线就可以在同一时间并行地传输二进制信息，如一个字节信息就可以通过总线中的8 条信号线完成信息的传输。计算机系统中含有多种总线，计算机系统内各个层次之间的信息传送就是由总线来完成的。1. 物理特性物理特性物理特性指的是总线物理连接的方式。规定模块尺寸、总线插头、插座和边沿物理特性指的是总线物理连接的方式。规定模块尺寸、总线插头、插座和边沿联接

20、器等规格和位置。包括总线的条数，外引线是如何排列的等。例如，联接器等规格和位置。包括总线的条数，外引线是如何排列的等。例如，IBM PC/XT 机的总线共62 条线，分两排编号。当插件板插到槽中后，左面是B 面，外引线排列顺序是B1B31，右面是A 面，外引线排列顺序是A1A31，A 面是元件面。2. 功能特性功能特性功能特性规定每个引脚信号的名称和功能，对它们相互作用的协议进行说明。功能特性规定每个引脚信号的名称和功能，对它们相互作用的协议进行说明。从功能上，总线可分成从功能上，总线可分成3 类：地址总线、数据总线和控制总线。地址总线的宽度指明了总线能够直接访问存储器的地址范围；数据总线的宽度指明了访问一次存储器或外部设备最多能够交换数据的位数；控制总线一般包括CPU 与外界联系的各种控制命令，如输入/输出读/写信号、存储器读/写信号、外部设备与主机同步匹配信号、中断信号和DMA 控制信号等。例如，IBM PC/XT 系统总线的功能分为：地址总线20 条，编号为A0A19，可以访问1MB 的存储空间；数据总线8 条，编号D0D7，主机与存储器或I/O 设备每次只能交换一个字节的信息；XT 总线提供四种电源线，分别是5V、5V、12V、12V ，与地址一起共占用8 条外引线；剩下