微型计算机系统概述ppt课件
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微机原理课件第2章 微型计算机基础
6
微型计算机的概念结构
地址总线 AB
C P
存
I/O
输
储
接
入
器
口
设
备
I/O 接 口
输 出 设 备
I/O 接 口UΒιβλιοθήκη 数据总线 DB控制总线 CB
AB: Address Bus DB: Data Bus CB: Control Bus
7
主机硬件系统之一：CPU
CPU是计算机的控制中心，提供运算、判断能力 构成：ALU、CU、Registers
汇编语言程序 对应的机器指令 对应的操作
------------------ --------------------- -----------------------------------------------
MOV AL, 5CH 10110000 中
16
程序的执行过程
程序
指令1 指令2 指令3 指令4
……
指令n
操作码 操作数
执行
取指令 指令译码 取操作数 执行指令
存结果
指令周期
1、CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？—操作系统 2、CPU如何按程序控制流执行指令？—程序计数器 3、CPU如何知道从哪里取操作数？—地址、寻址方式
17
例：计算 5CH+8EH
内存单 元地址
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
... 0 1 0 1 1 0 0 0
38F04H 1 0 1 1 0 1 1 0
内存单 元内容
*内存单元有时 又称为地址单元
...
10
存储器相关概念2：内存容量
即内存单元的个数，以字节为单位。 注意：内存空间与内存容量的区别。
微型计算机的概念结构
地址总线 AB
C P
存
I/O
输
储
接
入
器
口
设
备
I/O 接 口
输 出 设 备
I/O 接 口UΒιβλιοθήκη 数据总线 DB控制总线 CB
AB: Address Bus DB: Data Bus CB: Control Bus
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主机硬件系统之一：CPU
CPU是计算机的控制中心，提供运算、判断能力 构成：ALU、CU、Registers
汇编语言程序 对应的机器指令 对应的操作
------------------ --------------------- -----------------------------------------------
MOV AL, 5CH 10110000 中
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程序的执行过程
程序
指令1 指令2 指令3 指令4
……
指令n
操作码 操作数
执行
取指令 指令译码 取操作数 执行指令
存结果
指令周期
1、CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？—操作系统 2、CPU如何按程序控制流执行指令？—程序计数器 3、CPU如何知道从哪里取操作数？—地址、寻址方式
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例：计算 5CH+8EH
内存单 元地址
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
... 0 1 0 1 1 0 0 0
38F04H 1 0 1 1 0 1 1 0
内存单 元内容
*内存单元有时 又称为地址单元
...
10
存储器相关概念2：内存容量
即内存单元的个数，以字节为单位。 注意：内存空间与内存容量的区别。
第1章 微型计算机系统概述
【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。
第一章微型计算机概述2009
二、微型计算机的发展 微型计算机的发展 第 一 章 微 型 计 算 机 概 述
第二阶段（1974－1977） 第二阶段（1974－1977） 8位微处理器。 位微处理器。 典型的微处理器有Intel8080/8085、Zilog公司 典型的微处理器有Intel8080/8085、Zilog公司 Intel8080/8085 Z80及Motorola公司的6800。 公司的6800 的Z80及Motorola公司的6800。微处理器具有较完 整的指令系统和较强的功能；存储器容量达64KB， 整的指令系统和较强的功能；存储器容量达64KB， 64KB 配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备， 配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构 成了独立的台式计算机。 成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统和高 级语言。 级语言。
第 一 章 微 型 计 算 机 概 述
二、CPU的内部结构 的内部结构
1、算术逻辑部件
可以进行算术和逻辑运算。 可以进行算术和逻辑运算。
2、累加器和通用寄存器组
可保存少量数据，能和存储器、外设交换数据。 可保存少量数据，能和存储器、外设交换数据。
3、控制器
指令寄存器： 指令寄存器：存储指令 译码器：对指令进行译码、分析， 译码器：对指令进行译码、分析，并产生控制信号 时序和控制电路： 时序和控制电路：提供整个系统所需要的定时和控制 中断机构：处理异常、 中断机构：处理异常、响应其他部件发来的中断请求
二、微型计算机的发展 微型计算机的发展 第 一 章 微 型 计 算 机 概 述
微型计算机的换代，通常是按CPU字长和功能来划分 来划分。 微型计算机的换代，通常是按CPU字长和功能来划分。 CPU字长 第一阶段（1971－1973） 第一阶段（1971－1973） 4位或低档 位微处理器。 位或低档8位微处理器 位或低档 位微处理器。 典型的微型机以Intel4004和Intel4040为基础。 典型的微型机以Intel4004和Intel4040为基础。 Intel4004 为基础 工作速度很慢;微处理器的指令系统不完整； 工作速度很慢;微处理器的指令系统不完整；存储 器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统， 器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只 有汇编语言。主要用于工业仪表、 有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算 器中。 器中。
第2章微型计算机硬件系统-PPT精选文档
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第2章 微型计算机硬件系统
第一代：8086和8088
时间
1978～1981年
1978年-- 8086
16位微处理器 寄存器和数据总线均为16位 地址总线为20位 设置了6字节的指令预取队列
1979年– 8088
外部数据总线为8位 设置了4字节的指令预取队列。
芯片组产品：
Intel芯片(如865、915、945、955、975系列等） VIA（威盛，中国台湾） nVIDIA（美国） ATI（加拿大） AMD（美国）
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第2章 微型计算机硬件系统
2.1 微型计算机的主要性能指标
基本字长
指参与运算的数的基本长度，用二进制数位的长度来衡量
决定着寄存器、加法器、数据总线等部件的位数，直接影响着硬件 的代价
主存容量
以字节为单位来计算
1B=8bit
1KB=1024B
1MB=1024KB 1GB=1024MB
运算速度
用每秒能执行的指令条数来表示
单位—MIPS (Million Instructions Per Second, 每 秒百万条指令)
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内存储器(简称内存或主存) 存取速度快 成本高、容量相对较小
直接与CPU连接，CPU(指令)可以 对内存中的指令及数据进行读、写 操作
属于挥发性存储器(volatile)，用 于临时存放正在运行的程序和数据
第2章 微型计算机硬件系统
2.3.1 存储器的结构
三级存储结构
（1）高速缓冲存储器 （2）主存储器 （3）外存储器
第2章 微型计算机硬件系统
台式PC机(立式)的主机箱
第二章 微型计算机系统
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外存：永久性存储器 外存：永久性存储器
存储器与存储系统
Copyright© 2008 renxin All rights reserved
存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构： 现代微型计算机的存储系统结构： 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构？ 为什么采用这种结构？ 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
13
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问：内存与外存是一回事吗？
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
2
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7
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问：主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思？ 又是什么意思？ 主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思 答：
精品课件-微型计算机原理及接口技术-第1章
西安电子科技大学 计算机学院
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
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Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
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1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
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IBM Blue Gene
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BlueGene/L 27
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西安电子科技大学 计算机学院
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1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
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1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
微型计算机硬件组成.ppt
计算机文化基础
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常见微机系统
平板电脑 移动计算机
计算机、电视、影 音三模式
家庭网络计算机
6
微机基本结构 显示器、键盘和主机
7
2.1.2 微型计算机的分类
1 按组成结构分类 单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上，广泛 用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。 单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上，常用 于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 。 多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上，如台 式、便携式PC 机。
2
计算机系统的组成
运算器
CPU
寄存器 控制器
硬件
主机
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器
计
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪
算 机
外部设备
输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存
系
网络设备：网卡、调制解调器等
统
操作系统：Windows、Unix、Linux
系统软件 语言处理程序：C、Pascal、VB等
使用单片机芯片构成的仿真系统。
有镜像功能的单板机
2019/12/17
计算机文化基础
9
微型计算机的发展方向
① 高速化 处理器主频
② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。
③ 多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系 统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。
④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的PDA以及各种类 型的个人计算机等正在飞速发展。
主板板载了四条DDR2内存插槽，支持 最高8GB DDR2-800内存容量和双通道 技术。另外，内存插槽的周围布满了不 少铝壳固态电容，内存的工作稳定性完 全得以保障。
微型计算机控制技术PPT课件
优点是结构简单，控制灵活和安全。 缺点是要由人工操作，开环结构，控制的实时性差，不能 控制多个对象。
主要用于生产初期实验，过程模型获取
1.2.2 直接数字控制（DDC）系统
计算机通过检测单元对过程参数进行巡回检测，并经过输入 通道将检测数据输入计算机，计算机按照一定的控制规律进行 运算，得到相应的控制信息，并通过输出通道去控制执行机构， 从而使系统的被控参数达到期望的要求
地址
译码
C
DB
数据
P
缓冲
U
CB
控制
电路
数据端口
外
状态端口
控制端口
设
(1)从编程角度看,接口内部主要包括一个或多个CPU可 以进行读/写操作的有地址的寄存器,又称为I/O端口. (2)数据端口:双向的数据端口具有锁存和三态缓冲功能. 状态端口:只读端口,包含三态缓冲器. 控制端口:只写端口,包含锁存器.
接口的必要性： 外设是用来实现人机交互的一些机电设备.外设处理信息的类
型、速度、通信方式与CPU不匹配,不能直接挂在总线上,必须 通过接口和系统相连.
CPU与外设之间交换信息的种类
通常有三类信息：
数据信息
状态信息 控制信息
数字量 模拟量 开关量
数据
CPU
状态
外部 设备
控制
接口的构成
AB
第2章 输入输出接口与过程通道
2.1 IO端口及地址译码技术 2.2 数字量输入输出接口与过程通道 2.3 模拟量输入接口与过程通道 2.4 模拟量输出接口与过程通道 2.5 硬件抗干扰技术
第2章 输入输出接口与过程通道
接口：接口是计算机与外部设备（部件与部件之间）交换信 息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 接口的含义： 狭义上：连接计算机和I/O设备的部件； 广义上：还包括接口电路的管理驱动程序； 接口技术：接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换 信息的技术。