计算机导论 5.1—微处理器.ppt

1 新编电类专业计算机基础 5 1微处理器与个人电脑的诞生 2 5 1 1微处理器的诞生与发展 目录 5 1 2个人电脑的诞生 3 微处理器的诞生与发展 微处理器诞生 芯片上的电脑诞生 4 微处理器4004 费根 霍夫 麦卓尔 1971年 intel公司应日本通信公司要求 以霍夫为首的研制组织制造了 4004 世界上第一片微处理器诞生 在3 4mm面积上集成2250个晶体管 每秒运算速度达6万次 4位处理器 4004 5 微处理器8080 1975年 霍夫小组研制出有史以来最成功的8位微处理器 8080 集成6000只晶体管 每秒执行29万条指令 6 微处理器6800 z80 1975年 摩托罗拉推出了8位微处理器 6800 6800 1976年 费根成立zilog公司 宣布研制成功8位微处理器 z80 克隆 了8080 并青出于蓝而胜于蓝 z80 7 微处理器进入中国 80年代初 z80开始被引入中国 并风靡整个中国大地 基于z80的tp801单板机 北京工业大学 tp801配套教材 清华大学周明德 基于z80的cmc 80双板机 株洲电子研究所与香港金山公司工作 8 单片机在中国的发展 进入中国市场 9 嵌入式在中国的发展 8位单片机 应用 操作系统 随着半导体技术及网络技术的发展 10 5 1 1微处理器的诞生与发展 目录 5 1 2个人电脑的诞生 11 个人电脑的诞生 1974年 爱德华 罗伯茨推出世界上第一台基于intel8080微处理器的个人电脑altair8800 爱德华 罗伯茨 12 altair8800 没有显示器 键盘 鼠标 使用拨动开关手工输入二进制编程开关向上 高电平 向下 低电平 256bram 4kb程序 没有监控程序 13 altair8800 爱德华 罗伯茨 1975年1月 比尔 盖茨和保罗 艾伦在altair8800上成功研制basic语言 比尔 盖茨 保罗 艾伦 14 5 1 1微处理器的诞生与发展 目录 5 1 2个人电脑的诞生 15 小结 16 小结 我们其实与他们一样也可以梦想也可以成功也可以创造辉煌 17 新编电类专业计算机基础 5 2计算机工作原理 18 目录 19 计算机的实现 计算机技术的实现实际上是人类思维的产物 晶体管 电子线路 20 计算机思想的故事 三国时期 赤壁之战击败曹操后 刘备暂为管理荆州地区 孙权以嫁妹让刘备来吴国完婚为名 想将其扣押 以夺回荆州之地 吴国 荆州 21 计算机思想的故事 为了刘备安全 诸葛亮派赵云带500军士随刘备前往 行前交给赵云3个锦囊 并告知内有3条指令 照指令办事 荆州 22 计算机思想的故事 吴国 孙权迫于无奈 将妹妹嫁给刘备 23 计算机思想的故事 吴国 年终已至 刘备携同孙尚香立即赶回荆州 24 计算机思想的故事 吴国 孙尚香大怒 周瑜让道 刘备逃之夭夭 得知刘备逃跑 周瑜前来拦截 25 计算机思想的故事 锦囊1 锦囊2 锦囊3 指令1 指令2 指令3 典型程序化工作方式 赵云按要求打开锦囊 执行指令 26 目录 27 计算机工作特点 锦囊1 锦囊2 锦囊3 指令1 指令2 指令3 工作特点 计算机一次只能知道和处理一条指令 计算机必须严格按照顺序执行指令 28 计算机工作要素 工作要素 程序员需能预知将要处理的所有事情 预知将发生的事 29 目录 30 cpu的结构 将上述故事与计算机cpu系统对比 视觉 听觉 嗅觉 高和低电平 0和1 有复杂的语言 理解能力 故解码能力超强 由硬件结构 译码电路 完成简单指令的解码 不确定 非常精确 按照锦囊中指令自行处理相关命令 按照程序员编写好的指令在供电下不停运作 假如像机器一样机械 31 指令的存放 按顺序预知赵云每一步需做的事情 程序存储器 32 指令的读取 译码及执行 眼睛 手 第一步 1 指令1 第n步 n 指令n 33 指令的读取 译码及执行 数据总线 地址总线 眼睛 手 data1 addr1 34 指令的读取 译码及执行 cpu处理指令步骤 35 目录 36 小鸟觅食 37 数据传送指令 data data data data data data data data 数据交换 cpu与各存储器间 cpu内部 各存储器间 使用传送指令实现 38 数据运算指令 39 控制转移指令 道路分支 马路上行驶 极少可能一条直线走到目的地 编程中 程序极少可能一直按顺序执行下去 总会发生 意外 小鸟觅食流程图 程序分支 40 新编电类专业计算机基础 5 3引脚功能与内部结构图 41 5 3 1引言 目录 5 3 2引脚功能 42 单片机的应用 生活中 单片机 无处不在 应用 43 单片机的概念 单片机到底是什么 44 单片机的概念 单片机就是将所有复杂功能部件集成到一片单独的集成电路芯片上 45 硬件的学习 本书采用 单片机 外部存储器 从原理上进行学习 46 5 3 1前言 目录 5 3 2引脚功能 47 8051单片机实物图 直插式 贴片式 48 8051单片机引脚图 电源 地 时钟 49 单片机典型振荡电路 选频网络 内部反相放大器 将示波器探头放于此 提示 可通过检测振荡电路波形得知单片机是否工作正常 50 8051单片机引脚图 rst 电源 地 时钟 复位 上电时 令单片机内部寄存器处于指定状态 使系统更可靠rst 复位引脚 高电平有效 51 单片机典型复位电路 5v r c rst 复位电路 外部电路 内部电路 10uf 10k 将示波器探头放于此 cpu复位电压 cpu复位时间 大于2个机器周期 单片机复位 提示 可通过检测rst管脚电压得知单片机是否工作正常 电压降为0 cpu正常工作 52 i input 用于采集信号 4组i o口 每组包括8根并行线 o output 用于输出地址 数据信号 8051单片机引脚图 53 8051单片机引脚图 ale prog ea psen p3 7 psen 片外程序存储器选通 低电平有效 存储器选通 54 8051 外部程序存储器 ea引脚的使用 ea 地址线 数据线 控制线 程序存储器 cpu先访问单片机内部程序存储器 内部存储器不够用时 cpu自动访问外部程序存储器 cpu不访问单片机内部程序存储器 只访问外部程序存储器 altair 8031small都是采用外部存储器 55 i input 用于采集信号 4组i o口 每组包括8根并行线 o output 用于输出地址 数据信号 8051单片机引脚图 存储器选通 ea 程序存储器访问允许信号 决定cpu最初访问的程序存储器 p3 6 wr 片外数据存储器写选通 低电平有效 p3 7 rd 片外数据存储器读选通 低电平有效 p3 7 psen 片外程序存储器选通 低电平有效 ale prog 56 目录 57 微型计算机系统框图 地址 数据 cpu将数据 指令 在存储器中的地址放到地址总线上 cpu在控制总线上发送一个读或写的信号 读操作从存储器指定位置读出数据并放在数据总线上 写操作是cpu将数据输出到数据总线上 数据 cpu通过地址 数据和控制总线连接ram rom 58 8051内部结构框图 程序计数器的内容被放到地址总线上 p0口输出8位地址信号 通过ale信号锁存 p0口作为数据总线 读取外部存储器中存放的机器指令 指令