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1、1第一章：概述第一章：概述1. 微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的2. 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況3. 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能4. 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概況第1頁(yè)/共29頁(yè)2第一章：概述第一章：概述微機(jī)原理的課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的微機(jī)原理的課程內(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(mén)研究微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理以及微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)（如中斷控制接口、定時(shí)/計(jì)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)1. 能把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中。 （輸入）2. 必須具有長(zhǎng)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(chǔ)）3. 能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)

2、傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。 （運(yùn)算）4. 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）5. 能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶(hù)。（輸出） 簡(jiǎn)單地講，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程是取指令(代碼)分析指令(譯碼)執(zhí)行指令的不斷循環(huán)的過(guò)程。第2頁(yè)/共29頁(yè)3第一章：概述第一章：概述微機(jī)原理的課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的微機(jī)原理的課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的 計(jì)算機(jī)的五大基本組成部件 運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)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(guò)該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)能掌握微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件基本知識(shí)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)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

3、件方面的基礎(chǔ)知識(shí)。第3頁(yè)/共29頁(yè)4第一章：概述第一章：概述1. 微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的2. 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況3. 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能4. 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概況第4頁(yè)/共29頁(yè)5第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 電子管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)人工智能計(jì)算機(jī)（尚在研制）1946年第一代電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）在美國(guó)研制成功。使用了18800個(gè)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。第5頁(yè)/共29頁(yè)6第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)

4、展概況 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1958年第二代晶體管計(jì)算機(jī)推出，用晶體管代替了電子管，大大降低了計(jì)算機(jī)的成本和體積，運(yùn)算速度成百倍提高。第6頁(yè)/共29頁(yè)7第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1965年中小規(guī)模集成電路為主體的計(jì)算機(jī)問(wèn)世，使計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步縮小，配上各類(lèi)操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)性能極大提高。第7頁(yè)/共29頁(yè)8第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1970年大規(guī)模集成電路（LSI）研制成功，計(jì)算機(jī)發(fā)展到第四代，微型計(jì)算機(jī)是第四代計(jì)算機(jī)的典型代表。1971年在美國(guó)硅谷第一塊通用微處理器Intel4004誕生，從而開(kāi)創(chuàng)了

5、微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。第8頁(yè)/共29頁(yè)9第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)方向：巨、微、網(wǎng)、智第9頁(yè)/共29頁(yè)10第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)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(gè)晶體管。1972年4月，Intel公司宣布另一種型號(hào)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6800。 1979年，Intel公司推出了Intel 8086/8088微處理器。 1983年，Intel

6、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） 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Pent

7、ium4（奔騰四代）。2001年5月，Intel公司推出了64位微處理器Itanium。 第10頁(yè)/共29頁(yè)11第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 微處理器的發(fā)展Intel 4004Intel 8008Motorola 6800Intel 8086Intel 80286Intel 80386Intel 80486Intel PentiumIntel Pentium IIIntel Pentium IIIIntel Pentium IV第11頁(yè)/共29頁(yè)12第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況第一代1971年1973年第二代1974年19

8、77年第三代1978年1980年第四代1980年以后典型的微處理器芯片Intel4004Intel4040Intel8008Intel8080M6800Z-80Intel8086/8088M68000Intel80X86M68020Z-80000字長(zhǎng)（位）4/881616/32集成度（晶體管數(shù)/芯片）10002000500090002000070000100000時(shí)鐘頻率（MHZ）0.50.81451010數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度（位）4/881616/32地址總線(xiàn)寬度（位）48820242432存儲(chǔ)容量16KB實(shí)存64KB實(shí)存1MB實(shí)存4GB實(shí)存和64GB虛存指令執(zhí)行時(shí)間（s）10151210.125軟

9、件水平機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言操作系統(tǒng)匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言操作系統(tǒng)匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言部分軟件硬化第12頁(yè)/共29頁(yè)13第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)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(gè)摩爾定率，摩爾定律說(shuō)每18個(gè)月半導(dǎo)體集成電路里面晶體管的個(gè)數(shù)會(huì)翻一倍，也就是集成度提升一倍，每隔18個(gè)月其性能會(huì)提升一倍。這個(gè)非常著名的摩爾定率，從1964年提出以來(lái)（盡管當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)集成電路芯片還沒(méi)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

10、一直是遵循摩爾定理在發(fā)展的，后來(lái)到1995年歌登摩爾對(duì)摩爾定理稍微修改了一下，原來(lái)是每一年半（18個(gè)月）后來(lái)改成兩年，也就是說(shuō)每?jī)赡晷酒募啥葧?huì)提升一倍，特性提升一倍，但價(jià)格不變。 對(duì)Intel而言，IA-64是其下個(gè)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(jì)出超越所有現(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(chēng)為64位CPU。 第13頁(yè)/共29頁(yè)14第一章：概述第一章：概述1. 微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的2. 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況3. 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能4. 微型計(jì)算機(jī)

11、的應(yīng)用概況第14頁(yè)/共29頁(yè)15第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成第15頁(yè)/共29頁(yè)16第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成主機(jī)箱第16頁(yè)/共29頁(yè)17第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)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(chēng)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

12、器組，程序計(jì)數(shù)器，時(shí)序和控制邏輯部件，內(nèi)部總線(xiàn)等等。第17頁(yè)/共29頁(yè)18第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能 各種CPU第18頁(yè)/共29頁(yè)19第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)及其組成微型計(jì)算機(jī)：是指由CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路和系統(tǒng)總線(xiàn)構(gòu)成的裸機(jī)。內(nèi)部存貯器，按照讀寫(xiě)方式的不同，分為ROM和RAM兩種類(lèi)型；輸入/輸出接口電路是外圍設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)之間的連接電路，在兩者之間進(jìn)行信息交換的過(guò)程中，起暫存、緩沖、類(lèi)型變換及時(shí)序匹配的作用；總線(xiàn)是CPU與其它各功

13、能部件之間進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ǖ?，按所傳送信息的不同?lèi)型，總線(xiàn)可以分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB、地址總線(xiàn)AB和控制總線(xiàn)CB三種類(lèi)型。第19頁(yè)/共29頁(yè)20第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能 各種存儲(chǔ)設(shè)備第20頁(yè)/共29頁(yè)21第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能 各種接口卡第21頁(yè)/共29頁(yè)22第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能 主板第22頁(yè)/共29頁(yè)23第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

14、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)展卡插座、輸入輸出系統(tǒng)、總線(xiàn)系統(tǒng)、電源接口等。主板是一個(gè)母體，其他的部件或直接插接在主板上，或通過(guò)電纜電線(xiàn)連接在主機(jī)板上。總線(xiàn)：是連接多個(gè)功能部件或多個(gè)裝置的一組公共信號(hào)線(xiàn)，接在系統(tǒng)中的不同位置。按所傳送信息的不同類(lèi)型，總線(xiàn)可以分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB(Data Bus)、地址總線(xiàn)AB(Address Bus)和控制總線(xiàn)CB(Control Bus)三種類(lèi)型，通常稱(chēng)微型計(jì)算機(jī)采用三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。地址總線(xiàn)(AB) ：是用來(lái)傳送地址信息的信號(hào)線(xiàn)。地址總線(xiàn)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CP

15、U發(fā)出的，所以地址總線(xiàn)是單向的三態(tài)總線(xiàn)。單向指信息只能沿一個(gè)方向傳送，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(xiàn)(DB)：數(shù)據(jù)總線(xiàn)是CPU用來(lái)傳送數(shù)據(jù)信息的信號(hào)線(xiàn)。數(shù)據(jù)總線(xiàn)是雙向三態(tài)總線(xiàn)，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(xiàn)的位數(shù)和處理器的位數(shù)相對(duì)應(yīng)。控制總線(xiàn)(CB)：控制總線(xiàn)是用來(lái)傳送控制信號(hào)的一組總線(xiàn)。這組信號(hào)線(xiàn)比較復(fù)雜，由它來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)外部功能部件（包括存儲(chǔ)器和I/O接口）的控制及接收外部傳送給CPU的狀態(tài)信號(hào)，不同的微處理器采用不同的控制信號(hào)?？刂瓶偩€(xiàn)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(hào)線(xiàn)。第

16、23頁(yè)/共29頁(yè)24第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：是指以微型計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。常用的外圍設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、鍵盤(pán)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(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者關(guān)系第24頁(yè)/共29頁(yè)25第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成微型計(jì)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(chǔ)器、I/O接口電路等功能部件集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī)。 單板機(jī)及其組成單板機(jī)：

17、是指將CPU、內(nèi)存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。注意微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)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(jì)算機(jī)，單純的微型計(jì)算機(jī)也不是完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它們都不能獨(dú)立地工作，只有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才是完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，才有實(shí)用意義。第25頁(yè)/共29頁(yè)26第一章：概述第一章：概述1. 微機(jī)原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的2. 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況3. 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和各部件功能4. 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概況第26頁(yè)/共29頁(yè)27第一章：概述第一章：概述微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概況微型

18、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概況科學(xué)計(jì)算：科學(xué)研究和工程計(jì)術(shù)計(jì)算領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早的領(lǐng)域，也是應(yīng)用得較廣泛的領(lǐng)域。實(shí)時(shí)控制：計(jì)算機(jī)在工業(yè)測(cè)量和控制方面的應(yīng)用已十分成熟和廣泛，應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防以至我們?nèi)粘Ｉ畹雀鱾€(gè)領(lǐng)域。信息處理：信息處理又稱(chēng)為數(shù)據(jù)處理，是指計(jì)算機(jī)用于處理生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、社會(huì)和科學(xué)研究中獲得的大量信息。計(jì)算機(jī)發(fā)展初期，僅僅用于數(shù)值計(jì)算。后來(lái)應(yīng)用范圍逐漸發(fā)展到非數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域，可用來(lái)處理文字、表格、圖象、聲音等各類(lèi)問(wèn)題。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)：計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包含計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)等。辦公自動(dòng)化：辦公自動(dòng)化

19、系統(tǒng)，它是以支持辦公自動(dòng)化為目的的一個(gè)信息系統(tǒng)，如日程管理、電子郵政、電子會(huì)議、文檔管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，并能輔助管理和決策。家用電器：目前不僅使用各種類(lèi)型的個(gè)人計(jì)算機(jī)，而且將單片機(jī)廣泛應(yīng)用于微波爐、磁帶錄音機(jī)、自動(dòng)洗滌機(jī)、煤氣用定時(shí)器,家用空調(diào)設(shè)備控制器、電子式縫紉機(jī)、電子玩具、游戲機(jī)等。人工智能：人工智能的研究課題是多種多樣的,諸如計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)證明、景物分析、模擬人的思維過(guò)程、機(jī)器人等等。第27頁(yè)/共29頁(yè)28第一章：概述第一章：概述本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)1.微處理器、微型計(jì)算機(jī)，要求達(dá)到“識(shí)記”層次。 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義。 微處理器的發(fā)展特點(diǎn)。 單片機(jī)和單板機(jī)的組成和特點(diǎn)。 個(gè)人計(jì)算機(jī)的組成和特點(diǎn)。 2.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。 微處理器結(jié)構(gòu)，要求達(dá)到“識(shí)記”層次。 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，要求達(dá)到“領(lǐng)會(huì)”層次。 用三類(lèi)總線(xiàn)構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)，要求達(dá)到“識(shí)記”層次。第28頁(yè)/共29頁(yè)29感謝您的觀看！第29頁(yè)/共29頁(yè)