微机原理及接口技术(1))

1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术主讲人主讲人 杨钢杨钢国家教委提出计算机基础教学分三个层次如图所示：国家教委提出计算机基础教学分三个层次如图所示：计算机应用计算机技术基础计算机文化基础 计算机基础教学三层次结构计算机基础教学三层次结构课程背景课程背景其中：其中：第一层次：计算机文化基础第一层次：计算机文化基础学习计算机基本知识，及基本技能。学习计算机基本知识，及基本技能。第二层次：计算机技术基础第二层次：计算机技术基础 学习计算机硬件、软件的工作原理学习计算机硬件、软件的工作原理与相关知识。与相关知识。第三层次：计算机应用基础第三层次：计算机应用基础学习计算机信息管理基础和多媒体。学习计算

2、机信息管理基础和多媒体。本课程属于第二层次中本课程属于第二层次中“计算机技术基础计算机技术基础”课程课程课程背景课程背景本课程地位本课程地位( (作用作用) )和任务和任务 本课程是一门实践性非常强的计算机及相关专业本课程是一门实践性非常强的计算机及相关专业的专业基础课程，是掌握微机硬件技术的入门课程之的专业基础课程，是掌握微机硬件技术的入门课程之一。本课程的开设，旨在培养学生有关微机应用系统一。本课程的开设，旨在培养学生有关微机应用系统设计的思维能力、实际动手能力，以及独立分析问题设计的思维能力、实际动手能力，以及独立分析问题和解决问题的能力等。和解决问题的能力等。 通过该课程的学习，要求学

3、生认识微机系统的基通过该课程的学习，要求学生认识微机系统的基本工作原理和组成，掌握常用接口电路设计技术及基本工作原理和组成，掌握常用接口电路设计技术及基本应用程序设计方法，认识微机接口技术在工程中的本应用程序设计方法，认识微机接口技术在工程中的实际应用，了解微机及其接口技术的最新发展，从而实际应用，了解微机及其接口技术的最新发展，从而达到能独立从事微机应用系统开发的最终目的。达到能独立从事微机应用系统开发的最终目的。讲课内容讲课内容: : 微处理器芯片、指令系统、接口微处理器芯片、指令系统、接口技术技术课程学时课程学时: : 共共5656学时学时, ,其中其中: : 讲课讲课3636学时，学时

4、，实验实验2020学时学时(10(10次）次） 考核办法考核办法采取平时、实验和期末考试综合评定成绩采取平时、实验和期末考试综合评定成绩平时成绩不低于总成绩的平时成绩不低于总成绩的10%实验成绩不低于总成绩的实验成绩不低于总成绩的20%复习并掌握先修课的有关内容课堂：听讲与理解、适当笔记课后：认真读书、完成作业实验：充分准备、勇于实践学习方法很重要学习方法很重要教材：教材： 微机计算机技术及应用微机计算机技术及应用 （第三版）（第三版）20032003 戴梅萼戴梅萼 史嘉权史嘉权 编著编著 清华大学出版社出版清华大学出版社出版参考书：参考书： 微型计算机技术微型计算机技术 孙德文编著孙德文编著

5、 高等教育出版社出版高等教育出版社出版 微机原理与接口技术微机原理与接口技术 邵鸿余邵鸿余 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 实验指导书实验指导书: : 微机原理及接口技术实验教程微机原理及接口技术实验教程 陈春华陈春华 夏利主编夏利主编 东北大学出版社东北大学出版社 教材、参考书教材、参考书第一章第一章 微型计算机概述微型计算机概述1-1关于微型计算机的简单介绍1-2微型计算机系统组成1-1-1 1-1-1 什么是微机？什么是微机？微机就是微机就是PCPC机吗？机吗？ PCPC机只是微机中的一种，是我们最熟机只是微机中的一种，是我们最熟悉、最典悉、最典型的微机产品型的微机产品 微

6、机的覆盖范围微机的覆盖范围 任何电子产品，只要包含了任何电子产品，只要包含了CPUCPU、存储器及、存储器及I/OI/O，且价格不高，都可以看作是微机且价格不高，都可以看作是微机 典型例子典型例子 电子词典、电视机、洗衣机、手机、电子词典、电视机、洗衣机、手机、mp3mp3 关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍1-1-2 1-1-2 微型计算机的特点微型计算机的特点体积小、重量轻价格低廉可靠性高、结构灵活应用面广 科学计算，数据处理，事务管理，教学培训科学计算，数据处理，事务管理，教学培训计算辅助设计和制造，家庭娱乐，网络通信计算辅助设计和制造，家庭娱乐，网络通信关于微型计算机的简

7、单介绍关于微型计算机的简单介绍 微处理器、微机和微机系统微处理器、微机和微机系统 u微处理器：微处理器：一般亦指一般亦指CPU CPU 严格地讲，微处理器严格地讲，微处理器 CPU CPU CPUCPU：ALU+ALU+控制部件控制部件 微处理器：微处理器：CPU+CPU+寄存器组寄存器组 u微机：微机：微处理器微处理器+ +存储器存储器+ +输入输入/ /输出接口输出接口+ +总线总线u微机系统：微机系统：微机微机+ +外围设备外围设备+ +软件软件1-1-3 1-1-3 微计算机系统的层次微计算机系统的层次关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍关于微型计算

8、机的简单介绍1-1-4 1-1-4 微机简史微机简史微机简史微机简史(1)前传前传巴贝奇分析机巴贝奇分析机 采用了三个具有现代意义的装置：采用了三个具有现代意义的装置： 保存数据的寄存器（齿轮式装置）；保存数据的寄存器（齿轮式装置）； 从寄存器取出数据进行运算的装置，并且机器的从寄存器取出数据进行运算的装置，并且机器的乘法以累次加法来实现；乘法以累次加法来实现； 控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置。果的装置。 1939年，阿塔纳索夫提出年，阿塔纳索夫提出计算机三原则：计算机三原则： 采用二进制进行运算；采用二进制进行运算； 采用电子技术

9、来实现控制和运算；采用电子技术来实现控制和运算； 采用把计算功能和存储功能相分离的结构。采用把计算功能和存储功能相分离的结构。1939年，阿塔纳索夫还设计并试制数字电子计算机的样机年，阿塔纳索夫还设计并试制数字电子计算机的样机“ABC机机”，但未能完工。，但未能完工。微机简史微机简史微机简史微机简史1940年，美国科学家维纳阐述了自己对现代计算机的五点设计原则数字式而不是模拟式；以电子元件构成并尽量减少机械装置；采用二进制而不是十进制；内部存放计算表；内部存储数据。微机简史微机简史冯冯诺依曼诺依曼 计算机体系计算机体系1. 电子计算机应该以二进制为运算基础，电子计算机应该以二进制为运算基础，2

10、. 是电子计算机应采用是电子计算机应采用“存储程序存储程序”方式工作，方式工作，3. 整个计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控整个计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。制器、存储器、输入装置和输出装置。 输入设备输入设备输出设备输出设备控制器控制器运算器运算器存储器存储器微机简史微机简史埃克特为埃克特为ENIAC换电子管换电子管 ENIAC1946：ENIAC永载史册永载史册(2)第一代计算机第一代计算机微机简史微机简史 长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，它使用18000个电子管，700

11、00个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关，耗电量150千瓦，。 每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。 (而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算)，还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。这样的速度在当时已经是人类智慧的最高水平。 1959-1964：晶体管造就第二代计算机：晶体管造就第二代计算机肖克莱（左）、巴丁（中）肖克莱（左）、巴丁（中）、布拉顿（右）于、布拉顿（右）于1956年共年共同获得诺贝尔物理学奖。同获得诺贝尔物理学奖。微机简史微机简史第二代计算机第二代计算机TRADIC 1

12、. 美国贝尔实验室于美国贝尔实验室于1954年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机TRADIC。2. 装有装有800只晶体管，仅只晶体管，仅100瓦功率，占地也只有瓦功率，占地也只有3立方英尺。立方英尺。3. 相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算机普遍增加了浮点运算，相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算机普遍增加了浮点运算，计算能力实现了一次飞跃。计算能力实现了一次飞跃。 微机简史微机简史微机简史微机简史IBM 7090 晶体管电脑 第二代电子计算机的典型代表第二代电子计算机的典型代表 1964-1970：集成电路使第三代计算机脱胎换骨：集

13、成电路使第三代计算机脱胎换骨 1958年，美国物理学家基年，美国物理学家基尔比和诺伊斯同时发明集尔比和诺伊斯同时发明集成电路。成电路。 1969年，法庭判决基尔比年，法庭判决基尔比(左左)和诺伊斯（右）为集成电路的和诺伊斯（右）为集成电路的共同发明人共同发明人 ，他们都因此成为，他们都因此成为微电子学创始人并获得巴伦坦微电子学创始人并获得巴伦坦奖章。奖章。 微机简史微机简史微机简史微机简史IBM S/360 S/360极强的通用性适用于各方面的用户，它具有极强的通用性适用于各方面的用户，它具有“360度度”全方位的特点，并因此得名。开发全方位的特点，并因此得名。开发S/360被称为被称为“世纪

14、豪世纪豪赌赌”，IBM为此投入了为此投入了50亿美元的研发费用，远远超过制亿美元的研发费用，远远超过制造原子弹的造原子弹的“曼哈顿计划曼哈顿计划”的的20亿美元。亿美元。微机简史微机简史1970：第四代计算机：第四代计算机 从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机，它们都采用大规模和超大规模集成电路。随着技术的进展，计算机开始分化成通用大型机、巨型机、小型机和微型机。 格鲁夫、诺依斯和摩尔格鲁夫、诺依斯和摩尔Intel公司成立于公司成立于1968年，年， Intel这个字是这个字是由由“集成集成/电子电子(Integrated Electronics)两个英文单词组合成的，象征新公司将

15、两个英文单词组合成的，象征新公司将在集成电路市场上飞黄腾达在集成电路市场上飞黄腾达 1971：微处理器时代的开端：微处理器时代的开端1971年年1月，月，Intel公司的霍公司的霍夫研制成功世界上第一块夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国理器，霍夫被英国经济经济学家学家杂志列为杂志列为“二战以二战以来最有影响力的来最有影响力的7位科学家位科学家”之一。之一。 微机简史微机简史4004的样子很像小虫子4004的集成

16、度只有的集成度只有2300个晶体管，功能其实比较弱，且计算个晶体管，功能其实比较弱，且计算速度较慢，以致只能用在速度较慢，以致只能用在Busicom计算器上，更不用说进行计算器上，更不用说进行复杂的数学计算了。不过比起第一台电子计算机复杂的数学计算了。不过比起第一台电子计算机ENIAC来说来说，它已经轻巧太多太多了。而且最大的历史意义是，它是第，它已经轻巧太多太多了。而且最大的历史意义是，它是第一个通用型处理器一个通用型处理器 微机简史微机简史1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。 微机简史微机简史1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080

17、主频主频2MHz的的8080芯片运算速度比芯片运算速度比8008快快10倍，可存取倍，可存取64KB存存储器，使用了基于储器，使用了基于6微米技术的微米技术的6000个晶体管，处理速度为个晶体管，处理速度为0.64MIPS。 微机简史微机简史80861978年年6月，月，Intel推出推出4.77MHz的的8086微处理器，标志着第三微处理器，标志着第三代微处理器问世。它采用代微处理器问世。它采用16位寄存器、位寄存器、16位数据总线和位数据总线和29000个个3微米技术的晶体管，售价微米技术的晶体管，售价360美元。美元。 微机简史微机简史8088：IBM PC的御用之选 1979年，年，I

18、ntel推出推出4.77MHz的准的准16位微处理器位微处理器8088。它在内部以。它在内部以16位运行，但支持位运行，但支持8位数据总线，采用现有的位数据总线，采用现有的8位设备控制芯片，位设备控制芯片，包含包含29000个个3微米技术的晶体管，可访问微米技术的晶体管，可访问1MB内存地址，速度为内存地址，速度为0.33MIPS。 微机简史微机简史第一台IBM PC 早在早在1980年年7月，一个负责月，一个负责“跳跳棋计划棋计划”的的13人小组秘密来到人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心，开始开发后来研究发展中心，开始开发后来被称为被称为IBM PC

19、的产品。一年后的产品。一年后的的8月月12日，日，IBM公司在纽约宣公司在纽约宣布第一台布第一台IBM PC诞生诞生 第一台第一台IBM PC采用了主频为采用了主频为4.77MHz的的Intel 8088，操作系统，操作系统是是Microsoft提供的提供的MS-DOS。IBM将其命名为将其命名为“个人电脑（个人电脑（Personal Computer）”，不久，不久“个人电脑个人电脑”的缩写的缩写“PC”成成为所有个人电脑的代名词。为所有个人电脑的代名词。 微机简史微机简史PC之父之父 IBM微电脑技术总设计师微电脑技术总设计师埃斯特利奇（埃斯特利奇（Don Estridge）负责整个跳棋）

20、负责整个跳棋计划的执行，他的天才和计划的执行，他的天才和辛勤工作直接导致了辛勤工作直接导致了IBM PC的成功，并被后人尊的成功，并被后人尊称为称为“PC之父之父”。不幸。不幸的是，的是，4年后年后“PC之父之父”因乘坐的班机遭台风袭击因乘坐的班机遭台风袭击而英年早逝，没能够亲眼而英年早逝，没能够亲眼目睹他所开创的巨大辉煌目睹他所开创的巨大辉煌。 微机简史微机简史Intel 80286 1983年年,Intel推出推出6MHz的的Intel 80286微处理器，微处理器，采用采用16位数据总线。它提供了位数据总线。它提供了保护模式保护模式操作功能操作功能，最初的批发价为，最初的批发价为360美

21、元。美元。 微机简史微机简史80386进入了32位机的时代 1985年年10月，月，Intel推出推出16MHz 80386DX微处理器微处理器 微机简史微机简史Intel 486（1989） 微机简史微机简史Pentium（586）Intel于于1993年年3月推出奔腾（月推出奔腾（Pentium）处理器）处理器 微机简史微机简史Pentium Pro，面向工作站的处，面向工作站的处理器理器 （1995） 1995年年11月月1日，日，Intel推出推出Pentium Pro微处理器，采用了微处理器，采用了一种新的总线接口一种新的总线接口Socket 8。新的处理器对多媒体功能提供。新的处理

22、器对多媒体功能提供了很好的支持。了很好的支持。 微机简史微机简史Pentium MMX，支持多媒体技术的奔腾（1996）Pentium MMX是英特尔在是英特尔在Pentium内核基础上改进，最大的内核基础上改进，最大的特点是增加了特点是增加了57条条MMX指令。这些指令专门用来处理音视频指令。这些指令专门用来处理音视频相关的计算，目的是提高相关的计算，目的是提高CPU处理多媒体数据的效率。处理多媒体数据的效率。 微机简史微机简史Pentium II，芯片封装有着巨大的改变（1997） Pentium II首次引入了首次引入了S.E.C封装封装(Single Edge Contact)技术，将

23、高速缓存与处理器整合在一块技术，将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。板上。微机简史微机简史 1999年年1月，月，Intel推出奔腾推出奔腾III处理器处理器，其身份代码可通过，其身份代码可通过Internet读取。读取。 Pentium III ，增加SSE指令（1999）微机简史微机简史 2000年英特尔发布了年英特尔发布了Pentium 4处理器。用户使用基于处理器。用户使用基于Pentium 4处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像通讯，过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像通讯

24、，实时实时3D渲染，快速进行渲染，快速进行MP3编码解码运算，在连接因特网时编码解码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个人电脑处理器运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个人电脑处理器产品，仍然在继续销售中。产品，仍然在继续销售中。微机简史微机简史 6464位机位机u20002000年底推出年底推出P7P7（IantiumIantium）：安腾）：安腾 u20012001年底推出年底推出MckinleyMckinley：安腾：安腾2 2 u主要应用：面向工作站和服务器主要应用：面向工作站和服务器微机简史微机简史 发展趋势：更宽、更快、更强发展趋势：更宽、更快、更强 u更

25、宽更宽：字长字长 u更快更快：时钟时钟 40044004：100KHz 100KHz 80808080：2 MHz 2 MHz 80868086：4.77 MHz 4.77 MHz 8028680286：20 MHz 20 MHz 8038680386：50 MHz 50 MHz 8048680486：100 MHz 100 MHz PentiumPentium：200 MHz 200 MHz Pentium 2Pentium 2：500 MHz 500 MHz Pentium 3Pentium 3：1.5 GHz 1.5 GHz Pentium 4Pentium 4：5 GHz 5 GHz

26、预计预计1010年内，达到年内，达到30 GHz30 GHz微机简史微机简史u更强：更强：集成度，集成度，ICIC芯片内晶体管的数量芯片内晶体管的数量 40044004：2500 2500 80808080：90009000 80868086：2.92.9万万 8028680286：2727万万 8038680386：120120万万 8048680486：330330万万 PentiumPentium：450450万万 P2P2：750750万万 P3P3：28002800万万 P4P4：1.251.25亿亿 预计预计1010年内，达到年内，达到2020亿亿微机简史微机简史1-1-5 微型计

27、算机的分类微型计算机的分类1) 按构成分类按构成分类2) 按按CPU的字长分类的字长分类3) 按主机装置分类按主机装置分类关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍1) 按构成分类按构成分类单片机、单板机、多板机单片机、单板机、多板机 单片机单片机关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍l 将将CPU、内存、内存、I/O接口电路全部集成一块芯片上，接口电路全部集成一块芯片上， 构成具备基本功能的计算机，称单片机。构成具备基本功能的计算机，称单片机。l 特点：超小型、高可靠性、价廉特点：超小型、高可靠性、价廉l 应用：智能仪表、工业实时控制、家用电器等应用：智能仪表、工业实时控制、

28、家用电器等l 产品：产品：Intel 的的8051、8096/8098系列系列 Motorola 的的6801、6805系列系列 Hitachi (日立日立) 的的 H8S、SH系列系列 计算机应用通常分成如下各个领域 科学计算，数据处理，实时控制 计算机辅助设计，人工智能， 由于微型计算机具有如下特点 体积小、价格低 工作可靠、使用方便、通用性强 所以，可以分为两个主要应用方向 用于数值计算、数据处理及信息管理方向 通用微机，例如：PC微机 功能越强越好、使用越方便越好 用于过程控制及智能化仪器仪表方向 专用微机，例如：单片机、工控机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小 单板机单

29、板机l将将CPU、内存、内存、I/O接口及其它辅接口及其它辅 助电路助电路 全部装在一块印刷电路板上，组成单板机。全部装在一块印刷电路板上，组成单板机。l 特点：结构简单、价廉特点：结构简单、价廉l 应用：过程控制、数据处理应用：过程控制、数据处理l 产品：产品：TP-801 以以Z80CPU为核心的单板机为核心的单板机 80年代各院校年代各院校“微机原理微机原理”的实验机的实验机关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍 多板机多板机l 把把CPU、内存、内存、I/O接口芯片装在多块电路板上，接口芯片装在多块电路板上， 各印刷板插在主机板的总线插槽上，各印刷板插在主机板的总线插槽上，

30、通过系统总线连接起来，构成多板机。通过系统总线连接起来，构成多板机。l 特点：见前面微型计算机的特点特点：见前面微型计算机的特点l 产品：产品：IBM PC/XT/AT、486机、机、Pentium机等机等 90年代以来各院校年代以来各院校“微机原理微机原理”和计算机硬和计算机硬件件 的实验机的实验机关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍2) 按按CPU的字长分类的字长分类CPU的性能可以用两个主要参数来描述：的性能可以用两个主要参数来描述：速度：速度：用用CPU的工作频率表示，单位的工作频率表示，单位MHzCPU内部寄存器宽度：寄存器的位数内部寄存器宽度：寄存器的位数宽度：宽度：

31、外部数据总线宽度：数据线的根数外部数据总线宽度：数据线的根数 地址总线宽度：地址线的根数地址总线宽度：地址线的根数l 按按CPU 的字长，微机可分为：的字长，微机可分为： 4位机位机、8位机位机、16位机位机、32位机、位机、64位机位机CPU内部的寄存器宽度可用内部的寄存器宽度可用字长字长描述描述关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍3) 3) 按主机装置分类按主机装置分类桌上型：台式电脑桌上型：台式电脑便携型：笔记本、掌上电脑等便携型：笔记本、掌上电脑等关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍1-2 微型计算机系统组成微型计算机系统组成存存储储器器I/O接接口口输输入入设

32、设备备I/O接接口口数据总线数据总线 DB控制总线控制总线 CB地址总线地址总线 AB输输出出设设备备CPU输入设备运算器控制器输入信息输出设备输出信息读出读出外存储器写入内存储器写入取出指令取出指令数据信息控制信息微型计算机微型计算机CPU+内存内存+I/O接口接口外围设备外围设备中央处理器中央处理器 CPU微型计算机系统组成微型计算机系统组成1-2-1 硬件部分硬件部分 微处理器：微处理器：CPU CPU u功能：功能：取指令、分析指令、执行指令取指令、分析指令、执行指令 u组成：组成： ALUALU：算术逻辑运算单元：算术逻辑运算单元 控制部件控制部件：控制核心：控制核心 寄存器组寄存器

33、组：一种特殊的存储器件，其存储二：一种特殊的存储器件，其存储二进制数的位数通常与字长一致进制数的位数通常与字长一致 内部数据通路内部数据通路：其宽度通常与字长一致：其宽度通常与字长一致 u主要参数：主要参数：字长、速度字长、速度微型计算机系统组成微型计算机系统组成外频外频是是CPU的的基准频率基准频率，单位也是，单位也是MHz。CPU的外频决定的外频决定着整块主板的运行速度。着整块主板的运行速度。前端总线前端总线(FSB)频率频率实质上表示了实质上表示了CPU和外界数据传输的速度。和外界数据传输的速度。数据交换速度（数据交换速度（FSB数据带宽）数据带宽）/8。微处理器的几个重要概念微处理器的

34、几个重要概念主频主频也叫也叫时钟频率时钟频率，单位是，单位是MHz，用来表示，用来表示CPU内数字脉冲内数字脉冲信号震荡的速度。信号震荡的速度。CPU的主频外频的主频外频倍频系数。倍频系数。CPU的主的主频与频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的实际的运算能力是没有直接关系的 外频与前端总线外频与前端总线(FSB)频率的区别：频率的区别：前端总线的速度指的是数前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也与主板之间同步运行的速度。也就是说，就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次；而次

35、；而100MHz前端总线指的是每秒钟前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输可接受的数据传输量是量是100MHz64bit8Byte/bit=800MB/s。微型计算机系统组成微型计算机系统组成IORQRESET数据总线缓冲器/锁存器D15D0双向数据总线标志寄存器指令寄存器寄存器选择锁存器算术逻辑单元ALU十进制调整多路转换开关通用寄存器阵列堆栈指针SP(16)指令指针IP(16)加1/减1地址锁存器地址缓冲器A19A0地址总线累加器（16位）暂寄存器（16位） 指令译码器定时与控制中断请求写读I/O请求存储器请求等待时钟INTWRRDMREQWAIT内部数据总线微处理器典型微处理器典型结

36、构结构 存储器：存储器： u功能：存放程序与数据功能：存放程序与数据 u分类：分类： 三级存储体系：三级存储体系：内存、外存、缓存内存、外存、缓存CacheCache RAMRAM与与ROMROM：分别存放数据和程序分别存放数据和程序 虚拟存储器：虚拟存储器：通常由硬盘构成通常由硬盘构成 u组织形式：组织形式： 存储单元：存储单元：以字节为单位以字节为单位 单元地址：单元地址：一组二进制数一组二进制数 地址宽度与单元数量的关系：地址宽度与单元数量的关系：2 2n nu 主要参数主要参数 容量容量 速度速度微型计算机系统组成微型计算机系统组成微型计算机系统组成微型计算机系统组成各种存储设备各种存

37、储设备 I/OI/O： u几个容易混淆的概念：几个容易混淆的概念： I/OI/O设备：设备：具体实现功能的外设，如显示器具体实现功能的外设，如显示器 I/OI/O接口：接口：CPUCPU与外设之间的缓冲电路，如显卡与外设之间的缓冲电路，如显卡 I/OI/O端口：端口：接口电路中的一些寄存器接口电路中的一些寄存器 u为什么要使用为什么要使用I/OI/O接口？接口？ 因为外设与因为外设与CPUCPU存在速度、信息种类、格式以及存在速度、信息种类、格式以及信号电平高低上的差异信号电平高低上的差异 u端口地址：端口地址：与存储单元地址本质相同与存储单元地址本质相同 u端口种类：由端口种类：由CPUCP

38、U与外设之间传送信息的类型决定与外设之间传送信息的类型决定 三类端口：三类端口：数据数据端口、端口、控制控制端口、端口、状态状态端口端口 u端口宽度：由外设传输数据的能力决定端口宽度：由外设传输数据的能力决定微型计算机系统组成微型计算机系统组成各种接口卡l 按信号的作用，总线分为三类：按信号的作用，总线分为三类： 地址总线、数据总线、控制总线地址总线、数据总线、控制总线 存存储储器器I/O接接口口输输入入设设备备I/O接接口口数据总线数据总线 DB控制总线控制总线 CB地址总线地址总线 AB输输出出设设备备CPU总线：总线：BUSBUS，就是计算机各部件之间传送信息的，就是计算机各部件之间传送

39、信息的公共通道公共通道微型计算机系统组成微型计算机系统组成地址总线地址总线 AB ( Address Bus) ：单向单向用来传送用来传送CPU输出的地址信号，输出的地址信号，确定被访问的存储单元、确定被访问的存储单元、I/O端口。端口。存存储储器器I/O接接口口输输入入设设备备I/O接接口口数据总线数据总线 DB控制总线控制总线 CB地址总线地址总线 AB输输出出设设备备CPU微型计算机系统组成微型计算机系统组成地址总线的条数地址总线的条数 决定决定CPU的寻址能力的寻址能力。10根根 210 1024 1K 20根根 220 1024K 1M32根根 232 22 230 4G36根根 236 26 230 64G微型计算机系统组成微型计算机系统组成数据总线数据总线 DB ( Data Bus )：双向双向 用来在用来在CPU与存储器、与存储器、I/O接口之间进行数接口之间进行数据传送。据传送。存存储储器器I/O接接口口输输入入设设备备I/O接接口口数据总线数据总线 DB控制总线控制总线 CB地址总线地址总线 AB输输出出设设备备C