微型计算机概述(1).ppt

1,微机原理与接口技术,Principles of Microcomputers and Interface Techniques,广东工贸职业技术学院 计算机系伍昌莉,2,微机原理与接口技术是计算机相关专业的一门重要专业基础课。该课程以INTEL8086 CPU为核心介绍微型计算机的基本工作原理、汇编语言、接口技术与接口芯片、常用外部设备。通过对8086CPU、指令系统及汇编语言；数据传输方式；中断系统、串、并行通信与接口；定时/记数器及DMA控制器；A/D及D/A转换器等内容的学习。使同学们建立起微机系统的整体概念，具备一定的使用汇编语言编程能力，提高微机应用及开发水平，并为今后进一步学习奠定基础。,课程说明,3,总目录,第一章 微型计算机概述 第二章 计算机中的信息表示 第三章 微型计算机的CPU系统 第四章 微型计算机存储器系统 第五章 汇编语言基础 第六章 汇编语言程序设计 第七章 数据传送方式 第八章 总线与接口技术 第九章 接口芯片 第十章 常用外部设备,4,第一章 微型计算机概述,1.1 计算机的发展 1.2 微型计算机组成与配置 1.3 多媒体计算机系统,5,主要内容,计算机的发展历程 计算机的分类 微型计算机的发展 微型计算机系统组成 微型计算机的配置及性能指标 微型计算机的应用 多媒体计算机系统,6,1.1 计算机的发展,1.1.1 电子计算机的发展 世界上第一台电子数值积分计算机ENIAC诞生于1946年，美国宾夕法尼亚大学。 发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代计算机 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel4004，产生了微型计算机，开创了一个全新的计算机时代。,7,通常按照计算机所用的逻辑元件（电子器件）来划分计算机的时代：,8,1.1.2 电子计算机的分类,一般按计算机的规模和运行速度进行分类 1.微型机：即PC机。体积小、价格低、功能全、操作方便； 2.小型机：结构简单、规模较小、操作简单； 3.大型机：运算速度在100万几千万次/秒； 4.巨型机：运算速度快，每秒可达1亿次以上； 5.工作站：易于联网、有大量内存、配置大屏幕显示器和较强的网络通信功能； 6.服务器：可供网络用户共享的高性能计算机，具有大容量存储设备及外部设备，运行速度快。资源可供网络用户共享。,9,1.1.3 微型计算机的发展,通常按微处理器的字长划分微型计算机的发展阶段： 第1代：4位和低档8位微机 400440408008 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 第3代：16位微机 8086808880286，IBM PC系列机 第4代：32位微机 8038680486PentiumPentium II Pentium III Pentium 4 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 第5代：64位微机 Itanium 、64位RISC微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站,10,第一代,4位和低档8位机,Intel 4004 8008,第二代,中高档8位机,Intel 8080/8085 Z80、MC6800,第三代,16位机,Intel 8086/8088 80286 Z8000、MC68000,第四代,32位机,Intel 80386、80486 MC68020,（1971-1973）,（1974-1977）,（1978-1981）,（1981-1992）,（1993-1995）,特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。,第四代,32位机,Intel Pentium AMD K5,第四代,32位机,Pentium PRO AMD K6 K7 Athlon,（1996-2004）,（2004-）,微处理器 发展历史,第五代,64位机,AMD K8 Athlon64/FX AMD K8 Athlon64 X2 Intel Prescott Pentium Intel Pentium D,11,Intel 4004,Intel 8008,Intel 8086,Intel 80286,Intel 80386,Intel 80486,CPU图片,12,CPU图片,Pentium,Pentium MMX,Pentium Pro,Pentium ,Pentium ,Pentium ,13,AMD K7 Athlon,AMD K7 Athlon,AMD K7 Athlon XP,14,1.1.4 计算机系统组成,15,1.1.5 计算机的工作过程,输入：操作人员通过输入设备将程序和数据送入存储器。 取指令：CPU从存储器中取出指令。 分析指令：CPU分析和识别指令。 执行指令：CPU根据指令进行操作。 输出结果：将结果通过输出设备输出。,16,1.2 微型计算机的组成与配置,微型计算机属于冯.诺依曼结构的计算机，其硬件系统包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件。但运算器和控制器不再是两个独立的部件，它们集成在一块微处理器上，称为中央处理器（CPU）。 微型计算机硬件系统由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备及系统总线组成。,17,1.2.1 微型计算机硬件系统,18,1、微处理器,功能：控制中心、提供运算、判断能力 构成：ALU、CU、Registers 例：Intel 8088/8086、PIII、P4、Celeron AMD K7（Athlon、Duron） CPU的位数：4位、8位、16位、32位、64位 是指一次能处理的数据的位数,19,2、存储器,功能：存放程序和数据（各类信息数据、文字、图像、） 内存：ROM、RAM、CACHE 特点：随机存取，速度快，容量小 外存：硬盘、光盘、等 特点：顺序存取/块存取，速度慢，容量大,20,3、输入/输出设备,通过I/O接口与CPU连接。 I/O接口是CPU与外部设备间交换信息的桥梁,CPU,I/O 接口,输入/输出,21,4、总线（BUS）,连接多个功能部件的一组公共信号线 地址总线AB：用来传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。地址线的根数决定了CPU的寻址范围。 CPU的寻址范围 = 2n， n-地址线根数 数据总线DB：在CPU与存储器、I/O接口之间数据传送的公共通路。数据总线的条数决定CPU一次最多可以传送的数据宽度。 控制总线CB：用来传送各种控制信号,22,存 储 器,I/O 接 口,输 入 设 备,I/O 接 口,地址总线 AB,输 出 设 备,C P U,数据总线 DB,控制总线 CB,I/O 接 口,AB: Address Bus DB: Data Bus CB: Control Bus,23,（外）存储器,（内）存储器,中央处理器（CPU）,输入 设备,输出 设备,数据流 地址 控制流,运算器,控制器,24,1.2.2 微型计算机主要组装部件,主机系统板 电源和机箱 显示器和键盘 磁盘驱动器 光盘驱动器 各种适配卡,25,主板,26,外围设备连接口,27,1.2.3 微型计算机性能指标,字长：是指CPU一次能够同时处理的二进制数据的位数（即CPU对外引出的数据线的根数）。它影响计算机的计算精度、功能和速度。 主存容量：以字节(Byte)为单位。 1B=8bit 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 存取周期：完成引出读或写信息操作所需的时间称为读写时间，两次读/写操作之间的时间间隔称为存取周期,28,运算速度：用每秒钟能执行的指令数来表示。单位一般用MIPS(百万条指令/秒) 主频：是指计算机的时钟频率。单位：MHz。它影响计算机的运算速度。如Pentium IV/2400是指主频2400MHz。 可靠性：是指在一定时间内，计算机系统能正常运转的概率。即系统能正常工作的平均时间。 可用性：指计算机的使用效率。 可维护性：指计算机的维护效率，即从故障发生到故障修复所需的时间。,29,1.2.4 微型计算机的应用,科学计算：如人造卫星、运转火箭的轨道设计，导弹发射的飞行轨迹设计等。 信息处理：如文字处理、图形图像处理和声音信号处理等。 自动控制：利用计算机对生产过程进行控制。 计算机辅助工程应用：如CAD、CAM、CAI 计算机网络通信：使众多计算机可以方便地进行信息交换和相互通信。,30,1.3 多媒体计算机系统,1.3.1 多媒体基础 多媒体是把文本、图形、图像、动画、音频及视频等多种信息综合在一起而形成的一个有机整体。 1.3.2 多媒体计算机系统 多媒体计算机系统是把音频、视频等媒体与计算机系统融合起来，并由计算机系统对各种媒体进行数字化处理的综合系统。,31,1.多媒体计算机硬件系统 多媒体计算机(MPC)由PC机、多媒体设备、多媒体辅助设备组成。 主要部件： PC机 声音卡 CD-ROM驱动器 视频卡,32,2.计算机多媒体辅助设备 1)输入设备 常用的MPC输入设备有：扫描仪、光笔、条形码识别设备、数码照相机和触摸屏等。 2)