将对微型计算机的发展与应用课件

将对微型计算机的发展与应用、系统的组成以及工作过程进行简要的介绍，目的是使大家在系统地学习本书之前对微型机有一个总体的概念第1章微型计算机系统概述学习目的将对微型计§1．1．1微型计算机的发展第1章微型计算机系统概述

☞微型计算机把以大规模、超大规模为主要部件的微处理器作为核心，配以存储器、输入／输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。§1．1．1微型计算机的发展第1章微型计算机系统概述§1．1．1微型计算机的发展第1章微型计算机系统概述☞以字长和典型的微处理器芯片各阶段标志第一代(1971—1973)是4位和低档8位微机。代表产品是美国Intel公司的4004微处理器及由它组成的MCS微型计算机。第二代(1974—1978)是中高档8位微机，以Intel8080／8085、Motorola公司的Mc6800及美国Zilog公司的Z80等为CPU的微型机为典型代表。第三代(1978—1981)是16位微机，如以8086，Z8000和MC68000为CPU的微型机。第四代(1981—1992)是32位微机，典型的CPU产品有80386和MC68000。之后Intel公司又推出80486微处理器。第五代(1993年以后)是64位微机。1993年3月Intel公司推出了当前最先进的微处理器芯片64位的Pentium，该芯片采用了新的体系结构，其性能大大高于Intel系列的其他微处理器。§1．1．1微型计算机的发展第1章微型计算机系统概述☞§1．1．2微型计算机的应用第1章微型计算机系统概述

☞主要用于以下两个方向：1．数值计算、数据处理及信息管理2．过程控制及智能化仪表§1．1．2微型计算机的应用第1章微型计算机系统概述§1．1．3微型计算机的分类第1章微型计算机系统概述

☞按照其应用对象可分为:PC机、单片微型计算机和单板微型计算机。

§1．1．3微型计算机的分类第1章微型计算机系统概述§1．1．3微型计算机的分类第1章微型计算机系统概述

☞单片微型计算机单片微型计算机称为单片机，是指一种用于控制的微处理器芯片。其组成实际是把微型计算机的CPU、部分存储器和输入／输出接口等部件集成在一块芯片上§1．1．3微型计算机的分类第1章微型计算机系统概述§1．1．3微型计算机的分类第1章微型计算机系统概述

☞单板微型计算机把微处理器芯片、存储器芯片、I／O接口芯片、小键盘、数码显示器等必要的输入／输出设备装配在一块印刷电路板上构成了单板微型计算机系统§1．1．3微型计算机的分类第1章微型计算机系统概述§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述

☞中央处理器中央处理器(CPU)是计算机中最重要的组成部分(微处理器)，它主要由运算器和控制器两大部分组成。§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述

☞运算器

运算器是计算机中加工和处理数据的功能部件.主要包括两个功能：一是对数据的加工处理，主要包括算术运算和逻辑运算功能，这些功能是通过运算器内部的算术逻辑单元(ALU)来完成；二是暂时存放参与运算的数据和某些中间结果，通常是通过与ALU相连的寄存器组来实现的。

§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述

☞运算器

寄存器I寄存器ⅡALUALU结构示意图§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述

☞控制器:控制器是计算机内“指挥”与控制整台计算机各个功能部件协同动作、自动执行计算机程序的功能部件，它要给出控制整台机器各功能部件正常运行所需要的全部信号。§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述

☞控制器组成:由程序计数器(IP)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)和时序信号产生(微控制存储器)部件组成。§1．2中央处理器组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞微型计算机组成结构

微型计算机由微处理器、存储器、输入／输出接口构成，它们之间由系统总线连接起来，如图所示:§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞微处理器

整个微机的核心是微处理器，它是采用大规模集成电路技术做成的芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储元件寄存器。微处理器负责对系统的各个部件进行统一协调和控制§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞存储器

存储器(memory)就是存放程序和数据的部件存储器分为:主存、辅存

主存位于主机内的主板上，CPU可以通过总线直接对其中的数据进行存取，因而也被称为“内存”。

辅存主要用来存放暂不运行的程序和暂不处理的数据。§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞I／O设备I／O设备是指微机上配备的输入／输出设备，也称外部设备和外围设备(简称外设)，其功能是为微机提供具体的输入输出手段常用是指键盘和显示器，此外，还可配备鼠标器、打印机、绘图仪、扫描仪等I／O设备。§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞I／O接口

由于各种外设的工作速度、驱动方式差别很大，无法与CPU直接匹配，所以不可能把它们简单连接到系统总线，而需要有一个接口电路来充当它们和CPU间的桥梁，通过该电路来完成信号的变换、数据的缓冲、与CPU联络等工作。在微机系统中，较复杂的I／O接口电路一般都做在一块独立的电路板上§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞系统总线所谓“总线”，是指传递信息的一组公用导线。作用：系统总线(systembus)是指从处理器引出的若干信号线，CPU通过他们与存储器和I／O设备进行信息交换。§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞系统总线的分类：(1)地址总线，即AB(AddressBus)(2)数据总线，即DB(DataBus)(3)控制总线，即CB(controlbus)§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞地址总线：传送地址信息的总线称为地址总线。CPU在地址总线上输出将要访问的内存单元或I／O端口的地址，该总线为单向总线。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存单元的范围。地址总线的位数内存容量（寻址范围）

16210=64KB

n2n

§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述

☞数据总线：传送数据信息的总线称为数据总线。在CPU进行读操作时，内存或外设的数据通过数据总线送往CPU；在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据总线送往内存或外设，所以该总线为双向总线。§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述☞数据§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述☞控制总线：传送控制信息的总线称为控制总线。微处理器的控制信号分为两类：一类是通过对指令的译码，由CPU内部产生，这些信号由CPU送到存储器、输入／输出接口电路和其他部件；另一类是微型计算机系统的其他部件产生并送到CPU的信号，如中断请求信号。§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述☞控制总线：传§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述☞系统总线使用特点是：

(1)在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线，其他总线主控设备必须放弃对总线的控制。(2)在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一个发送者向总线发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得信号。§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述☞系统总线§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述计算机采用存储程序与程序控制的工作方式，即事先把程序加载到计算机的存储器中，当给机器加电并启动后，计算机便会自动按照程序的要求进行工作。

§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述

☞计算机如何具体计算5+6＝?来说明：

必须做如下工作：用助记符号指令编写程序(汇编语言)。用汇编软件将汇编程序翻译(汇编)成计算机能识别的机器语言指令。将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放。§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述操作助记符号机器码功能n->AN+(A)->AMOVA,05HADDA,06HB0H05H04H06H05H->A06H+(A)->A停机HTLF4H停止所有操作§1．3微型计算机组成第1章微型计算机系统概述操作助记符号机§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述整个程序一共3条指令，5个字节，假设它们存放在00H开始的5个单元中。计算机执行程序是一条指令一条指令执行的。执行一条指令分两个阶段，即取指令阶段和执行指令阶段。§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述000000000000000000010203041011000000000101000001000000011011110100+1PCCCCCCALURPLAIDIRADRMABAR地址DBCC读①②④③⑤⑥⑦C取第一条指令的操作图§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述000§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述☞取指令阶段的执行过程：

①将程序计数器PC的内容(00H)送至地址寄存器AR，记为PC—>AR。②程序计数器PC的内容自动加1变为01H，为取下一条指令作准备，记为PC+1—>PC。③地址寄存器AR将00H通过地址总线送至存储器地址译码器译码，选中00号单元，记为AR—>M。④CPU发出“读”命令。⑤所选中的00号单元的内容BOH读至数据总线DB，记为(BO)一>DB。⑥经数据总线DB，将读出的BOH送至数据寄存器DR，记为DB—>DR。⑦数据寄存器DR将其内容送至指令寄存器IR，经过译码，控制逻辑发出执行该条指令的一系列信号，记为DR—>IR，IR—>ID，ID—>PLA。经过译码CPU"识别”出这个操作码就是MOVA，05H指令，于是控制器发出执行这条指令的各种控制命令C。这就完成了一条指令的取指阶段。§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述☞§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述000000010000000100010203041011000000000101000001000000011011110100+1PCCCCCALURPLAIDIRADRMABAR地址DBCC读①②④③⑤⑥C执行第一条指令的操作图C⑦§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述000§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述☞执行指令阶段的执行过程：①将程序计数器的内容01H送至地址寄存器AR，记为PC—>AR。②将程序计数器的内容自动加1变为02H，为取下一条指令作准备，记为PC+1一>PC。③即地址寄存器AR将01H通过地址总线送至存储器，并选中01H单元，记为AR一>M。④CPU发“读”命令。⑤选中的01H存储单元的内容05H送至数据总线DB上，记为(01H)一>DB。⑥通过数据总线，把读出的内容05H送至数据寄存器DR，记为DB—>DR。⑦因为经过译码已经知道读出的是立即数，并要求将它送至累加器A，故数据寄存器DR通过内部总线将05H送至累加器A，记为DR—>AL。§1．4微型计算机的工作过程第1章微型计算机系统概述☞§1．5微型计算机系统的组成第1章微型计算机系统概述§1．5微型计算机系统的组成第1章微型计算机系统概述§1．5微型计算机系统的组成第1章微型计算机系统概述☞微型计算机系统：包括硬件系统和软件系统§1．5微型计算机系统的组成第1章微型计算机系统概述☞§1．5微型计算机系统的组成第1章微型计算机系统概述☞硬件系统：一个为执行程序建立物质基础的物理装置，称为裸机或硬件。硬件一般是指在主机的基础上，配以必要的外部设备、外部存储器(如磁盘机、磁带机等)和电源设备等。§1．5微型计算机系统的组成第1章微型计算机系统概述☞§1．5微型计算机系统的组成第1