第1章. 微机系统导论

1、新编16/32位微型计算机原理及应用,李继灿主编,2,教学内容,硬件：8086/8088微处理器、IBMPC系列机软件：DOS模拟环境、8086/8088指令系统和MASM汇编语言,3,教学考核,理论（5学分）平时30%，期末考试70%实验（1.5学分）考勤、作业60%，测验40%,第1章微机系统导论,5,本章内容,1.1微机系统组成1.2微机硬件系统结构1.3微处理器组成1.4存储器概述1.5微机工作工程,6,学习要求,理解微机软、硬件系统的功能及其相互之间的联系。理解微机硬件系统各组成部分功能与作用，掌握各种信息的不同流向。理解CPU对存储器的读/写操作及其区别，掌握冯.诺依曼计算机的设计

2、思想与原理。着重理解和熟练掌握程序执行的过程。,7,本章内容,1.1微机系统组成1.2微机硬件系统结构1.3微处理器组成1.4存储器概述1.5微机工作工程,8,电子计算机的发展,第一代（1946-1957）：电子管数字计算机采用电子管为逻辑部件，以超声波汞延迟线、阴极射线管、磁芯和磁鼓等为存储手段；软件上采用机器语言、后期采用汇编语言。第二代（1957-1965）：晶体管数字计算机采用晶体管为逻辑部件，用磁芯、磁盘作为内存和外存；软件上采用高级语言，并出现了早期的操作系统。,9,第三代（1965-1971）：集成电路数字计算机采用中小规模集成电路为主要部件，以磁芯作为内存，磁盘作为外存；软件上

3、广泛使用操作系统。第四代（1971-至今）：大规模集成电路数字计算机采用大规模、超大规模集成电路为主要部件，以半导体存储器和磁盘作为内、外存储器；在软件方法上产生了结构化程序设计和面向对象程序设计的思想。,10,微型计算机的发展,一般以字长和微处理芯片作为各阶段的标志。第一代（1971-1972）：主要产品是4位和低档8为微机第一个微处理器：1971年Intel公司的4004，4位的微处理器4040；1972年：8位的微处理器8008；第二代（1973-1977）：主要产品为中、高档8位微机19731977年间：Intel公司的8080/8085，Zilog公司的Z80，Motorola公司的

4、6800/6802，Rockwell公司的6502；,11,第三代（1978-1984）：主要产品为16位微机19781979年间：16位微处理器：Intel公司的8086/8088，Zilog公司的Z8000，Motorola公司的M68000；1980年以后：16位高性能微处理器：Intel80286，Motorola68010；第四代（1985-2000）：32位微机1985年以后:32位的微处理器:80386,80486,Pentium等；1995年以后：PentiumPro，PentiumMMX，Pentium，Pentium，Pentium；第五代（2000-至今）64位微处理器：

5、Intel820，Intel630，Intel506等。,12,1.1微机系统组成,13,一、三个基本概念微处理器(Microprocessor)微型计算机(Microcomputer)微型计算机系统(MicrocomputerSystem),由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。,以微处理器为核心，配上存储器、输入输出接口电路及系统总线所组成的计算机。,以微型计算机为中心,配以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件)以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统,14,微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者的关系,15,二、微型计算机系统的

6、组成,16,(一)硬件系统,冯.诺依曼型计算机的工作原理：存储程序工作原理冯诺依曼机的特点：将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，并放如存储器保存指令按其在存储器中存放的顺序执行由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行以运算器为核心，所有的执行都经过运算器,17,冯诺依曼计算机结构,运算器,存储器,控制器,输入设备,输出设备,18,微处理器:微机的计算、控制中心，用来实现算术、逻辑运算以及其他操作,并对全机进行控制。存储器:(主存或内存)用来存储可以供微处理器直接运行的程序或处理的数据。输入输出(IO):接口芯片是微处理器与外部输入/输出设备之间的接口。,19,(二)软件计算

7、机软件通常分两大类：系统软件和用户软件。,硬件系统和软件系统是相辅相成的，共同构成微型计算机系统，缺一不可。,20,本章内容,1.1微机系统组成1.2微机硬件系统结构1.3微处理器组成1.4存储器概述1.5微机工作工程,21,1.2微机硬件系统结构,微机硬件系统结构：是指按照总体布局的设计要求，将各部件构成某个系统的连接方式。一种典型的微机硬件系统结构如下，即面向系统的总线结构。,22,面向系统的总线结构,数据总线DB(DataBus)-双向传送数据信息的总线称为DB。在CPU进行读操作时，主存或外设的数据通过数据总线送往CPU；在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据总线送往主存或者外设。地

8、址总线AB(AddressBus)-单向传送地址信息的总线称为AB。CPU在AB上输出将要访问的主存单元的地址或I/O端口的地址。控制总线CB(ControlBus)-双向传送控制信息的总线称为CB。控制信号用于协调系统中各部件的操作。,23,微型计算机(主机)的基本结构“CPU+存储器+I/O接口+系统总线”。,I/O接口，是CPU与外部设备间的桥梁,CPU,I/O接口,外设,24,目前采用的总线结构可分为单总线、双总线和双重总线,单总线结构CPU对M的读/写和对I/O接口的输入/输出操作只能分时进行。双总线结构CPU可以分别在两组总线上同时与M和I/O交换信息,25,双重总线结构,有局部总

9、线与全局总线CPU通过局部总线访问局部M和局部I/O。当系统中某微处理器需要对全局M和全局I/O访问时，则必须由总线控制逻辑统一安排才能进行,26,本章内容,1.1微机系统组成1.2微机硬件系统结构1.3微处理器组成1.4存储器概述1.5微机工作工程,27,1.3微处理器组成,微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列3部分组成。,28,一、运算器算术逻辑单元ALU,用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等,二、控制器指令寄存器IR指令译码器ID可编程逻辑阵列PLA,三、内部寄存器累加器A：运算前，用来保存一个操作数；运算后，用来保存结果。数据寄存器DR：用来暂存数据或指令。程序计数器PC：存放着正

10、待取出的指令的地址。地址寄存器AR：用来存放正要取出的指令的地址或操作数的地址。标志寄存器F：用来寄存执行指令时所产生的结果或状态的标志信号。,29,本章内容,1.1微机系统组成1.2微机硬件系统结构1.3微处理器组成1.4存储器概述1.5微机工作工程,30,1.4存储器概述,一、基本概念存储器是微机的存储和记忆部件，用来存放程序和数据（包括原始数据、中间结果与最终结果）。注意几个基本概念：位、字节、字、字长。,31,位、字节、字及字长：（1）位（Bit）：指一个二进制位，它是计算机中信息储存的最小单位。（2）字节（Byte）：指相邻的将个二进制位。1B8bit；1024个字节构成一千个字节，

11、用kB表示；1024kB1MB；1024MB1GB；（3）字（Word）：再用2个字节组成一个字（Word）来标识16位数据的长度。（4）字长:表示计算机数据总线上一次能处理的信息的位数，即位长，并由此而定义是多少位的计算机,如1位机，4位机、8位机、16位机、32位机等。,32,概念：1.存储单元：8位二进制信息2.存储容量：取决于地址线的根数3.存储地址：人为地赋予每个单元一个编号4.存储内容注意区别：各存储单元的地址与该地址中存放的内容是完全不同的意思，不可以混淆。,33,二、存储器组成现假定存储器由256个单元组成，每个单元存储8位二进制信息,即字长为8位，称为2568位的读写存储器。