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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,微型計算機(jī)原理及其應(yīng)用,第一章：概述,合肥工業(yè)大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院,1,第一章：概述,微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)的應(yīng)用概況,2,第一章：概述,微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)的應(yīng)用概況,3,第一章：概述,微機(jī)原理的課程

2、內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的,微機(jī)原理課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,是一門研究微型計算機(jī)的基本工作原理以及微型計算機(jī)接口技術(shù)（如中斷控制接口、定時,/,計數(shù)控制接口、,DMA,控制接口、并行,/,串行通信接口、模擬接口等）的課程。,馮,諾依曼體系結(jié)構(gòu),能把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計算機(jī)中。（輸入）,必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力。（存儲）,能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。（運(yùn)算）,能夠根據(jù)需要控制程序走向，并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。（控制）,能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。（輸出）,簡單地講，微型計算機(jī)系統(tǒng)的工作過程是,取指令,(,代碼,),分析指令,(,譯碼,

3、),執(zhí)行指令,的不斷循環(huán)的過程。,4,第一章：概述,微機(jī)原理的課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的,計算機(jī)的五大基本組成部件,運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入,/,輸出設(shè)備（接口）,微機(jī)原理課程學(xué)習(xí)目的,通過該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)能,掌握微型計算機(jī)系統(tǒng)的硬件基本知識及應(yīng)用實驗技能，具有一定的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)分析能力，并且也為后繼課程的學(xué)習(xí)，打下微型機(jī)系統(tǒng)硬件方面的基礎(chǔ)知識。,5,第一章：概述,微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)的應(yīng)用概況,6,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,計算機(jī)的發(fā)展,電子管計算機(jī),晶體管計算機(jī),集成電路計算機(jī),大規(guī)模集成電路計算機(jī)

4、,人工智能計算機(jī)（尚在研制）,1946,年第一代電子計算機(jī)（,ENIAC,）在美國研制成功。使用了,18800,個電子管，重,30,噸，占地,150,平方米，耗電,150,千瓦，每秒完成,5000,次加法運(yùn)算。,7,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,計算機(jī)的發(fā)展,1958,年第二代晶體管計算機(jī)推出，用晶體管代替了電子管，大大降低了計算機(jī)的成本和體積，運(yùn)算速度成百倍提高。,8,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,計算機(jī)的發(fā)展,1965,年中小規(guī)模集成電路為主體的計算機(jī)問世，使計算機(jī)的體積進(jìn)一步縮小，配上各類操作系統(tǒng)，計算機(jī)性能極大提高。,9,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,計算機(jī)的發(fā)展,1

5、970,年大規(guī)模集成電路（,LSI,）研制成功，計算機(jī)發(fā)展到第四代，微型計算機(jī)是第四代計算機(jī)的典型代表。,1971,年在美國硅谷第一塊通用微處理器,Intel4004,誕生，從而開創(chuàng)了微型計算機(jī)的新時代。,10,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,計算機(jī)的發(fā)展,計算機(jī)發(fā)展的四個方向：巨、微、網(wǎng)、智,11,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,微處理器的發(fā)展,1971.11，Intel公司第一枚微處理器芯片4004，4位機(jī)，它總共集成了2200個晶體管。,1972年4月，Intel公司宣布另一種型號的微處理器8008研制成功。8位機(jī)。,1975年1月，Motorola公司宣布推出它的8位微處理器6

6、800。,1979年，Intel公司推出了Intel 8086/8088微處理器。,1983年，Intel公司推出了Intel 80286微處理器，它是完全16位微處理器。,1985年，Intel公司推出了Intel 80386微處理器。,1989年，Intel公司推出了Intel 80486微處理器。,1993年3月，Intel公司推出了名為Pentium（經(jīng)典奔騰）的微處理。,1995年11月Intel公司又推出了Pentium Pro（高能奔騰）。,1997年1月，Intel公司又推出了Pentium MMX（多能奔騰）。,1997年5月，Intel公司推出了Pentium（奔騰二代）,

7、1999年2月，Intel公司推出了Pentium（奔騰三代）,2000年11月，Intel公司推出了Pentium4（奔騰四代）。,2001年5月，Intel公司推出了64位微處理器Itanium。,12,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,微處理器的發(fā)展,Intel 4004,Intel 8008,Motorola 6800,Intel 8086,Intel 80286,Intel 80386,Intel 80486,Intel,Pentium,Intel,Pentium,II,Intel,Pentium,I,II,Intel,Pentium,I,V,13,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概

8、況,第一代,1971,年,1973,年,第二代,1974,年,1977,年,第三代,1978,年,1980,年,第四代,1980,年以后,典型的微處理器芯片,Intel 4004,Intel 4040,Intel 8008,Intel 8080,M6800,Z-80,Intel 8086/8088,M68000,Intel 80X86,M68020,Z-80000,字長（位）,4/8,8,16,16/32,集成度（晶體管數(shù),/,芯片）,1000,2000,5000,9000,20000,70000,100000,時鐘頻率（,MHZ,）,0.5,0.8,1,4,5,10,10,數(shù)據(jù)總線寬度（位）

9、,4/8,8,16,16/32,地址總線寬度（位）,4,8,8,20,24,24,32,存儲容量,16KB,實存,64KB,實存,1MB,實存,4GB,實存和,64GB,虛存,指令執(zhí)行時間（,s,）,10,15,1,2,1,0.125,軟件水平,機(jī)器語言,匯編語言,匯編語言,高級語言,操作系統(tǒng),匯編語言,高級語言,操作系統(tǒng),匯編語言,高級語言,部分軟件硬化,14,第一章：概述,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,摩爾定律,歌登,.,摩爾（,Gordon Moore,）是,Intel,公司奠基者之一，他在,1964,年提出一個摩爾定率，摩爾定律說,每,18,個月半導(dǎo)體集成電路里面晶體管的個數(shù)會翻一倍，也就是集

10、成度提升一倍，每隔,18,個月其性能會提升一倍。,這個非常著名的摩爾定率，從,1964,年提出以來（盡管當(dāng)時計算機(jī)集成電路芯片還沒有出現(xiàn)），到,1971,年,Intel,公司首次做出第一塊,CPU 4004,芯片，再到現(xiàn)在，發(fā)展了大概三十多年?？梢园l(fā)現(xiàn)，,CPU,一直是遵循摩爾定理在發(fā)展的，后來到,1995,年歌登,摩爾對摩爾定理稍微修改了一下，原來是每一年半（,18,個月）后來改成兩年，也就是說每兩年芯片的集成度會提升一倍，特性提升一倍，但價格不變。,對,Intel,而言，,IA-64,是其下,個,1015,年的架構(gòu)。新的,IA-64,將使,Intel,擺脫,x86,架構(gòu)的限制，從而設(shè)計出超

11、越所有現(xiàn)有,RISC CPU,和,x86CPU,的新型處理器。,IA-64,處理器，具有,64,位尋址能力和,64,位寬的寄存器，所以被稱為,64,位,CPU,。,15,第一章：概述,微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)的應(yīng)用概況,16,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成,顯示器（輸出設(shè)備）,主機(jī)箱,鼠標(biāo)（輸入設(shè)備）,鍵盤（輸入設(shè)備）,17,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成,主機(jī)箱,電源,光驅(qū),硬盤,內(nèi)存,CPU,主板,擴(kuò)展卡,18,第一章：概述,微型計

12、算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微處理器及其組成,微處理器（微處理機(jī)）：由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器，一般也稱CPU（Center,Process Unit,）。其內(nèi)部通常包括算術(shù)邏輯部件，累加器和通用寄存器組，程序計數(shù)器，時序和控制邏輯部件，內(nèi)部總線等等。,19,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,各種,CPU,20,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)及其組成,微型計算機(jī)：是指由CPU、存儲器、輸入輸出接口電路和系統(tǒng)總線構(gòu)成的裸機(jī)。,內(nèi)部存貯器，按照讀寫方式的不同，分為ROM和RAM兩種類型；,輸入,/,輸出接口電路是外圍設(shè)備與微型計

13、算機(jī)之間的連接電路，在兩者之間進(jìn)行信息交換的過程中，起暫存、緩沖、類型變換及時序匹配的作用；,總線是,CPU,與其它各功能部件之間進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ǖ溃此鶄魉托畔⒌牟煌愋?，總線可以分為數(shù)據(jù)總線,DB,、地址總線,AB,和控制總線,CB,三種類型。,21,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,各種存儲設(shè)備,22,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,各種接口卡,23,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,主板,24,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,主板,主板是機(jī)箱中最大的一塊集成電路板，在它上面集成有,CPU,插座、內(nèi)存插座、擴(kuò)展卡

14、插座、輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng)、電源接口等。主板是一個母體，其他的部件或直接插接在主板上，或通過電纜電線連接在主機(jī)板上。,總線：,是連接多個功能部件或多個裝置的一組公共信號線，接在系統(tǒng)中的不同位置。按所傳送信息的不同類型，總線可以分為數(shù)據(jù)總線,DB(Data Bus),、地址總線,AB(Address Bus),和控制總線,CB(Control Bus),三種類型，通常稱微型計算機(jī)采用三總線結(jié)構(gòu)。,地址總線,(AB),：,是用來傳送地址信息的信號線。地址總線的位數(shù)決定了,CPU,可以直接尋址的內(nèi)存空間的大小。地址總是從,CPU,發(fā)出的，所以地址總線是單向的三態(tài)總線。單向指信息只能沿一個方向傳送，

15、三態(tài)指除了輸出高、低電平狀態(tài)外，還可以處于高阻抗?fàn)顟B(tài)（浮空狀態(tài)）。,數(shù)據(jù)總線,(DB),：,數(shù)據(jù)總線是,CPU,用來傳送數(shù)據(jù)信息的信號線。數(shù)據(jù)總線是雙向三態(tài)總線，即數(shù)據(jù)既可以從,CPU,送到其它部件，也可以從其它部件傳送給,CPU,，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)和處理器的位數(shù)相對應(yīng)。,控制總線,(CB),：,控制總線是用來傳送控制信號的一組總線。這組信號線比較復(fù)雜，由它來實現(xiàn),CPU,對外部功能部件（包括存儲器和,I/O,接口）的控制及接收外部傳送給,CPU,的狀態(tài)信號，不同的微處理器采用不同的控制信號?？刂瓶偩€有的為單向，有的為雙向或三態(tài)，有的為非三態(tài)，取決于具體的信號線。,25,第一章：概述,微型計算機(jī)

16、系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)系統(tǒng)及其組成,微型計算機(jī)系統(tǒng)：是指以微型計算機(jī)為主體，再配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路和所需要的軟件而構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)。,常用的外圍設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、鍵盤等；系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、編譯、編輯、匯編軟件等。,微處理器、微型計算機(jī)和微型計算機(jī)系統(tǒng)三者關(guān)系,26,第一章：概述,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成,單片機(jī)及其組成,單片機(jī)：是指將CPU、內(nèi)存儲器、I/O接口電路等功能部件集成在一塊芯片上的計算機(jī)。,單板機(jī)及其組成,單板機(jī)：是指將CPU、內(nèi)存儲器和I/O接口電路，加上相應(yīng)的外設(shè)以及監(jiān)控程序等安裝在一塊電路板上所構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)。,注意,微型計算機(jī)、微型計算機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)和單板機(jī)都是以微處理器為基礎(chǔ)，加上相應(yīng)的硬件和軟件組裝而成的。要注意，單純的微處理器不是計算機(jī)，單純的微型計算機(jī)也不是完整的計算機(jī)系統(tǒng)，它們都不能獨立地工作，只有微型計算機(jī)系統(tǒng)才是完整的計算機(jī)系統(tǒng)，才有實用意義。,27,第一章：概述,微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的,微型計算機(jī)的發(fā)展概況,微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能,微型計算機(jī)的應(yīng)用概況,28,第一章：概述,微型計算機(jī)的應(yīng)