微型计算机概述

微机原理与接口技术课件PPT

汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、可维护性等优点，适用于编写操作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错，且可移植性较差，需要针对不同的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的编程语言，它使用更接近自然语言的语法和语义。
实验提供参考。
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串行接口的数据传输速率比并行接口慢，但只需要一根数据线，因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一种重要组件，它负责管理计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件设备的中断请求，例如键盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备，因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式，它通过单个数据线逐位传输数据。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调制解调器等低速设备，因为这些设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识别和图像处理等功能，提高办公自动化水平。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体验。

微机原理及接口技术第一章概述

三、微型计算机的分类
按处理器同时处理数据的位数或字长分：
8位机
按其结构分：
16位机
32位机
64位机
PC机、
单片微型机、单板微型机
1.2
微型计算机组成
现代计算机结构仍然是在冯· 诺依曼提出的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建立起来的。
一、微型计算机的硬件结构
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。
地址总线 (AB)
只读存储器 ROM 随机存储器 RAM
I/O接口
I/O设备数据总线 (DB) 控制总线 (CB)
CPU
1. 微处理器
整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也称CPU。它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组及控制部件。
ALU ：算术运算、逻辑运算
寄存器：存放操作数、中间结果、地址、标志等信息控制部件：整个机器控制中心，包括程序计数器IP、指令寄存器IR、指令译码器ID、控制信息产生电路。
外部设备

I/O接口电路
存储器 RAM ROM 总线
控制部件
算术逻辑部件
寄存器组
MPU
2. 存储器微机的存储器分为：主存和辅存主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。(CPU内部cache，主板上的内存, 造价高，速度快，存储容量小) 辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的数据，(主机箱内或主机箱外，造价低，容量大，可长期保存，但速度慢)
办公自动化
信息高速公路
仪器仪表
将传感器与计算机集成于同一芯片上，智能
传感器不仅具有信号检
测、转换功能，同时还具有记忆、存储、解析、统计、处理及自诊断、自校准、自适应等功能。

微型计算机硬件组成

微型计算机系统也由硬件和软件两大部分组成3.1 微型计算机3.1.1 微型计算机概述1)微型计算机与大、中、小型计算机的区别在于微型计算机的CPU采用了大规模和超大规模集成电路技术。

2)通常将微型计算机的CPU芯片称作微处理器（Micro ProcessingUnit，MPU），微型计算机的发展是与微处理器的发展同步的。

3)摩根定律：计算机的CPU性能每18个月，集成度将翻一番，速度将提高一倍，而其价格将降低一半。

4)微型计算机的发展方向：➢高速化➢超小型化➢多媒体化➢网络化➢隐形化3.1.2 微型计算机分类1)按组成结构分类根据微型计算机的CPU、内存、I/O接口和系统总线组成部件所在的位置可分为：①单片机：组成部分集成在一个超大规模芯片上，具有体积小、功耗低、控制能力强、扩展灵活、微型化和使用方便等有点，广泛用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。

②单板机：各组成部分装配在一块印刷电路板上，单板机结构简单、价格低廉、性能较好，常用于过程控制或作为仪器仪表的控制部件。

由于单板机易于使用、便于学习，所以普遍将其作为学习微型计算机院里的实验机型。

③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)按用途分类微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。

3)微型计算机的主要性能指标①CPU指标：主要包括CPU字长、时钟频率②运算速度：平均运算速度，即每秒钟所能执行的指令条数。

③内存容量：反映了内存储器的存储数据的能力。

存储容量越大，其处理数据的范围就越广，并且运算速度一般也越快。

3.2微型计算机硬件系统现流行的微型计算机，他们的基本结构都是由显示器、键盘、主机构成。

台式计算机的主机安装在主机箱内：系统主板（主机板/母板）、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示器适配器（图形加速卡/显示卡）等。

3.2.1 主板1)主板架构➢系统主板是微型计算机中最大的集成电路板，是微型计算机中各种设备的连接载体。

微机

第一章概论本章内容1.微型计算机的应用2.微型计算机的发展史3.微型计算机的组成4.微型计算机的特点学习目的1.掌握微型计算机的概念和基本结构2.了解微型计算机的产生和发展过程3.把握微型计算机的发展方向1.1 微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，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。

一、微型计算机的应用领域二、微型计算机的发展Intel 8086,8088Intel 80386,80486PIII三、微型计算机的分类按处理器同时处理数据的位数或字长分：8位机 16位机 32位机 64位机按其结构分：PC机、单片微型机、单板微形机1.2 微型计算机组成现代计算机结构仍然是在冯·诺依曼提出的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建立起来的。

一、微型计算机的硬件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。

1. 微处理器整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也称CPU。

它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组及控制部件。

ALU ：算术运算、逻辑运算寄存器：存放操作数、中间结果、地址、标志等信息控制部件：整个机器控制中心，包括程序计数器IP、指令寄存器IR、指令译码器ID、控制信息产生电路。

外部设备微机的存储器分为：主存和辅存主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。

(CPU内部cache，主板上的内存, 造价高，速度快，存储容量小)辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的数据，(主机箱内或主机箱外，造价低，容量大，可长期保存，但速度慢)3. 输入设备微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、数字化仪、图像扫描仪、数码相机等。

4. 输出设备微型计算机常用的输出设备有CRT显示器、打印机和绘图仪等。

注意：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地连到系统总线，需要有一个接口电路充当它们和CPU间的桥梁，通过该电路完成信号的变换、数据的缓冲、与CPU联络等工作。

第2章微型计算机的组成及应用

2. 微型计算机分类
按主机、I/0接口和系统总线组成部件所在位置划分为：
① 单片机：组成部件集成在一个超大规模芯片上，用于控制仪器仪表等。、
② 单板机：各组成部件装配在一块电路板上，常用于实验控制。
③ 多板机：各组成部件装配在多块电路板上，如台式微型计算机、便携式PC机。
2.1.2 微型计算机系统的配件
2.4.2 CMOS
“小随机存储器”，靠电池供电。用于保存系统当前配置，如系统日期和时间、硬盘格式和容量、内存容量等。这些信息既是系统启动时必读信息，也是更新硬件时要修改的信息。
2.4.3 高速缓存Cache
为了解决CPU与内存之间速度不匹配的问题，引入高速缓存技术。高速缓存介于内存和CPU之间，是高速存取信息的芯片。它存取速度比内存快，但容量不大，主要用于存放当前使用最多的程序段和数据块，并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和数据。
AGP（Accelerated Graphics Port）扩展槽：专门用于图形显示卡，是在PCI总线基础上发展起来的，主要针对图形显示方面进行了优化。AGP插槽通常是棕色，随着显卡速度的提高， AGP接口已经不能满足显卡传输数据速度的要求，目前AGP 显卡已经逐渐被PCI Express接口显卡所取代。
2.4 微型机系统存储器
内存是微机重要配置之一，内存容量及性能是影响微机性能的重要因素。在Pentium Ⅲ系列微型计算机中，内存条以使用168 Pin SDRAM(同步动态随机存取存储器 )型为主，目前在 Pentium 4系列微型计算机中，多数采用DDR内存条。
图2.3.1 微型计算机内存储器（条）
为方便识别主板上的各种接口，PC99技术规格规范了主板设计要求，提出主板各接口必须采用颜色识别标识。

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)。
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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

第三章微型计算机系统

只读存储器（Read Only Memory ）简称ROM，一般不能写入，即机器掉电，这些数据也不会丢失。用于存放重复使用固定不变的程序，典型的如ROM BIOS，用于存放计算机启动所需指令。另外，PROM为一次可编程ROM，EPRO M为可擦除可编程ROM。新型的FROM 为电可擦除可编程ROM。
声卡

投影机
实物投影机
外存储器

功能和特点：
外存储器用来存放需要永久保存的或相对来说暂时不用的各种数据和程序。外存储器不能被CPU直接访问，必须通过专门设备将存储在外存中的信息先调入内存中才能为CPU 所利用。外存存取速度慢，但存储容量大，价格低廉，而且大部分可以移动，便于不同计算机之间进行信息交流。
内存一般采用半导体存储单元，包括随即
存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM ）和闪存和CMOS。
常见的几种内存条

随机存取存储器（Random Access Memory）简称RA M，信息既可以读取，也可以写入，当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。负责临时存放CPU处理的数据和处理这些数据的程序。 RAM可以分为动态RAM（DRAM）和静态RAM （SRAM），两者区别在于DRAM采用电容上的电荷有无来表示1和0，所以需要定期刷新，而S RAM采用触发器的开关表示1和0，无需刷新，速度比DRAM快。

常用输出设备：
微型计算机中常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、投影机等。
显示器
显示器由监视器和显示控制适配器（显示卡）组成。显示器可以分为单色显示器和彩色显示器两种。有CRT显示器和液晶显示器主要性能指标为分辨率。目前常用显示器分辩率为 800 × 600、1024 × 768等。

第1章微型计算机控制系统概述

PIO：并行I/O接口
接口电路
SIO：串行I/O接口中断控制器
DMA
的
操作设备：由显示器、键盘、指示灯等组成
组
成
系统软件：OS、编译诊断程序、监控程序
软件应用软件：针对过程编写的控制、管理程序
包括输入、控制、输出及显示打印程序
第一章微型计算机控制系统概述
1.2 微型计算机控制系统的组成
4、检测元件及执行机构
在微机控制系统中，为了对生产过程进行控制，首先必须对各种数据，如温度、压力、流量、液位、成分等进行采集。为此，必须通过检测元件，即传感器，把非电量参数转换成电量。此外，为了控制生产过程，还必须有执行机构。它们的作用就是控制各参数的流入量。
5、通用外部设备
主要为了扩大主机的功能而设置的，是实现微机和外界交换信息的功能的设备。常规外部设备可分为输入设备，输出设备和存储设备，并根据控制系统的规模和要求来配置。
第一章微型计算机控制系统概述
1.1 微型计算机控制系统的结构原理
给定信号
微型计算机微处理器
D\A转换器
执行机构
被控参数被控对象
A\D转换器
1、控制过程图1.3 计算机控制系统基本框图
从本质上看，微型计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下四点：（1）实时数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测，并且将采样结果输入计算机；（2）实时决策：对输入的实时给定值与被控量的数值进行处理后，按照预先规定的控制规律进行运算，则称为实时决策，或简称决策；
（3）保护重要数据的后备存贮体
Watchdog和掉电保护功能均要有能保存重要数据的存贮体支持，后备存贮体容量不大，在系统掉电时数据不会丢失，故常采用 NOVRAM，EEPROM或常有后备电池的SRAM，为了保证可靠、安全，系统存贮器工作期间，后备存贮体应处于上锁状态。