微型计算机系统导论.ppt

1.1 概述 1.2 微型计算机系统组成 1.3 微型计算机的工作过程 第1章 微型计算机基础 电子管计算机 (19461954) 晶体管计算机 (19551965) 集成电路计算机 (19651974) 超（巨）大规模 集成电路计算机 (1975至今) l 用机器语言、汇编语言编写程序 l 用于军事和国防尖端技术 l 开始使用高级语言编写程序 l 开始用于工程技术、数据处理和 其它科学领域 l 采用微程序等技术，提高运行速度 l 出现操作系统、诊断程序等软件 l 采用半导体存储器 l 采用图形界面操作系统 l 器件速度更快, 软件、外设更加丰富 主 要 特 点 一、计算机的发展概况 1. 根据使用的基本电子器件，计算机经历了四个阶段： 1.1 概述 世界上第一台现代意义的电子计算机是1946年美国宾夕法 尼亚大学设计制造的”ENIAC”(埃尼阿克)，是为解决复杂的弹 道计算而研制的。占地167m2、重量几千吨、功耗几十千瓦、指 令不足10条、运算速度为0.005MIPS(Millions of Instruction Per Second) 2计算机的两个方向发展： l 研制高速度、强功能的巨型机和大型机 适应军事和尖端科学的需要。 目前，功能最强大的巨型计算机是NEC的“地球模拟器” ，它的5120个处理器每秒钟可运算41万亿次。这台机器位于日 本的横滨，专门用于气象、海洋学和地震研究。 l 研制价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域和占领更广大的市场。 微型计算机是第四代计算机的典型代表。他的出现是划时代 的进步，它为计算机的发展和普及开辟了一条崭新的途径。由于 微型计算机性价比在各种机型中占有领先地位，并且小巧灵活， 所以它的发展速度大大超过了前几代计算机。 二、微型计算机概述 1.基本概念： CPU（Central Processing Unit)：运算器和控制器合成为中央处 理单元。随着半导体集成电路技术的发展，可以把整个CPU集成在一 个硅芯片上，就称为微处理器（Microprocessor)。 微型计算机（Microcomputer） ：以大规模、超大规模集成电路 为主要部件，以集成了计算机主要部件控制器和运算器的微处理 器为核心所构造出的计算机，主要由CPU、存储器、输入设备和输出 设备4个基本部分组成。 微型计算机系统：微型计算机硬件配上电源等辅助设备及软件就 构成能够独立工作的微型计算机系统(Microcomputer System)。MCS 单片机：将CPU以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O接口）都 集成在一个芯片中的微型计算机。国际上常称为微控制器。 （Single Chip Micro Computer)SCMC (Micro Controller Unit)MCU 代发表 年份 字长 (bits) 型号 （CPU） 晶体管数 (万个) 时钟频 率 (MHz) 速度 (MIPS) 一1971 1973 4 低档8 Intel4004 Intel8008 0.2 0.3 300 800 2000 2、微型计算机发展（CPU的发展） 3、微型计算机特点 功能强大、运算速度快、计算精度高、具有记忆 和逻辑判断能力 可靠性高、使用环境要求低 性价比高 结构简单灵活、系统设计方便、适应性强 体积小、重量轻、耗电省 维护方便 运算器 用于加减乘除等算术运功算和与或非异或等 逻辑运算。 控制器 寄存器组 内部总线 连接微处理器的各个部件 一、微处理器 也称CPU,是微型计算机的核心，具有运算能力和控制 功能。 指令寄存器IR 保存指令 指令译码器ID 指令译码 控制电路 执行指令 通用寄存器组 暂存参与运算的操作数、 中间结果、最终结果， 专用寄存器组 以及程序运行中的某些状态 CPU 1.2 微型计算机系统组成 系统软件 应用软件 微 处 理 器 CPU 存储器 I/O接口 总线 AB DB CB 硬 件 软 件 微 型 计算机 系 统 微 型 计算机 (主机) 外 设 操作系统 编译、解释程序 监控程序 基本输入输出管理 RAM ROM 运算器 寄存器组 控制器 SRAM DRAM MROM PROM EPROM EEPROM Flash Memory 键盘、鼠标、扫描仪 显示器、打印机 软驱、硬盘、光驱 电源设备、机箱 二、微型计算机系统组成 三、总线 n总线是指传递信息的一组公用导线; n总线是传送信息的公共通道，分单向总线和双向总线; n微机系统采用总线结构连接系统功能部件，易于扩展，便于构成多 机系统; n总线信号可分成三组 n地址总线AB： 传送地址信息 n数据总线DB ：传送数据信息 n控制总线CB ：传送控制信息 微处理器内总线 芯片内部的总线，其结构和器件本身有关； 单机内总线 外部总线 微机和其它设备或控制对象之间进行通信的总线 局部总线 系统总线 CPU与外围芯片之间的连接 内部系统板与各插件板之间的连接 n按连接