微機(jī)原理專升本課件

1、第一章 概論1.微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用2.微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展史3.微型計(jì)算機(jī)的組成4.微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.掌握微型計(jì)算機(jī)的概念和基本結(jié)構(gòu)2.了解微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展過程3.把握微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向 1.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述微型計(jì)算機(jī)是指以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件的微處理器為核心，配以存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線所制造出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算過程控制數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)輔助功能電子商務(wù)人工智能辦公自動(dòng)化信息高速公路儀器儀表智能家電二、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展分 代第一代年份字長芯片的集成度軟件典型的芯片197119724/8位12002000個(gè)管/片機(jī)器語言、簡單匯編語言

2、Intel 4004Intel 8008第二代197319778位匯編程序高級語言、(FORTRAN PL/M等BASIC操作系統(tǒng)第三代1978198016位匯編語言高級語言操作系統(tǒng)第四代PentiumPII PIII PIV1981199264位第五代1993以后32位50009000個(gè)管/片2000070000個(gè)管/片已達(dá)到10萬100萬個(gè)管/片Intel 8080,8085MC 6800Z-80Intel 8086,8088MC 68000Z-8000Intel 80386,80486 MC 68020操作系統(tǒng)高級語言軟件硬化操作系統(tǒng)高級語言軟件硬化超過300萬個(gè)管/片三、微型計(jì)算機(jī)的分

3、類按處理器同時(shí)處理數(shù)據(jù)的位數(shù)或字長分：8位機(jī) 16位機(jī) 32位機(jī) 64位機(jī)按其結(jié)構(gòu)分：PC機(jī)、單片微型機(jī)、單板微型機(jī) 1.2 微型計(jì)算機(jī)組成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)仍然是在馮諾依曼提出的計(jì)算機(jī)邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)程序概念基礎(chǔ)上建立起來的。一、微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)由微處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口構(gòu)成，它們之間由系統(tǒng)總線連接。只讀存儲(chǔ)器ROM隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMI/O接口I/O設(shè)備地址總線(AB)數(shù)據(jù)總線(DB)控制總線(CB)CPU1. 微處理器整個(gè)微機(jī)的核心是微處理器(up, MPU)，也稱CPU。它包含算術(shù)邏輯部件ALU、寄存器組及控制部件。ALU ： 算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算寄 存 器：存放操作數(shù)、中間

4、結(jié)果、地址、標(biāo)志等信息控制部件：整個(gè)機(jī)器控制中心，包括程序計(jì)數(shù)器IP、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、控制信息產(chǎn)生電路。總線控制部件算術(shù)邏輯部件寄存器組MPUI/O接口電路ROMRAM外部設(shè)備存儲(chǔ)器2. 存儲(chǔ)器微機(jī)的存儲(chǔ)器分為：主存和輔存主存(內(nèi)存)：用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序和正待處理數(shù)據(jù)。(CPU內(nèi)部cache，主板上的內(nèi)存, 造價(jià)高，速度快，存儲(chǔ)容量小) 輔存(外存)：存放暫不運(yùn)行的程序和輸入處理的數(shù)據(jù)，(主機(jī)箱內(nèi)或主機(jī)箱外，造價(jià)低，容量大，可長期保存，但速度慢)3. 輸入設(shè)備微型計(jì)算機(jī)常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、圖像掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等。4. 輸出設(shè)備微型計(jì)算機(jī)常用的輸出設(shè)備有

5、CRT顯示器、打印機(jī)和繪圖儀等。注意：由于各種外設(shè)的工作速度、驅(qū)動(dòng)方式差別很大，無法與CPU直接匹配，所以不可能把它們簡單地連到系統(tǒng)總線，需要有一個(gè)接口電路充當(dāng)它們和CPU間的橋梁，通過該電路完成信號的變換、數(shù)據(jù)的緩沖、與CPU聯(lián)絡(luò)等工作。在微機(jī)系統(tǒng)中，較復(fù)雜的I/O接口電路一般都做在電路板上，這種電路板又稱為“卡(Card)”，由卡的一側(cè) 引出連接外界的插座，另一側(cè) 做成插入端，只要將它們插入總線槽(I/O通道)就連到了系統(tǒng)總線。5. 系統(tǒng)總線所謂“總線”，是指傳遞信息的一組公用導(dǎo)線。系統(tǒng)總線(System Bus)是指從處理器子系統(tǒng)引出的若干信號線，CPU通過它們與存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備進(jìn)行信

6、息交換。系統(tǒng)總線一般分為三組：數(shù)據(jù)總線：DB(Data Bus)地址總線：AB(Address Bus)控制總線：CB(Control Bus)地址總線(Address Bus)：傳送地址信息、CPU在AB總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口地址、該總線為單向，地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內(nèi)存單元范圍。舉例數(shù)據(jù)總線(Data Bus)：傳送數(shù)據(jù)信息的總線。在CPU進(jìn)行讀操作時(shí)，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過DB總線送往CPU；在CPU進(jìn)行寫操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過DB總線送往內(nèi)存或外設(shè)，所以該總線為雙向總線?？刂瓶偩€(Control Bus)：傳送控制信息的總線。其中，有些信號線將CPU的

7、控制信號和狀態(tài)信號送往外設(shè)，外設(shè)請求或聯(lián)絡(luò)信號送往CPU，個(gè)別信號線兼有以上兩種情況。所以在討論控制總線的傳送方向時(shí)要具體到某一個(gè)信號，它們可能是輸出、輸入或者雙向的。系統(tǒng)總線使用特點(diǎn)：(1) 在某一時(shí)刻，只能由一個(gè)總線主控設(shè)備控制系統(tǒng)總線，其他總線主控設(shè)備必須放棄對總線的控制。(2) 在連接系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備中，某一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送者向總線發(fā)送信號，但可以有多個(gè)設(shè)備從總線同時(shí)獲得信號。 1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)：構(gòu)成計(jì)算機(jī)的實(shí)體。它包括微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口、系統(tǒng)總線、外部設(shè)備和電源。軟件系統(tǒng)：在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的各種程序。它包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用

8、軟件。一、硬件系統(tǒng)硬件微型計(jì)算機(jī)(單片、單板)電源外圍設(shè)備微處理器存儲(chǔ)器I/O接口系統(tǒng)總線算術(shù)邏輯單元控制器寄存器ROMRAMROMEPROME2PROMSRAMDRAM并行接口串行接口輔助接口數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線外部設(shè)備I/O接口模擬量I/O接口開關(guān)量接口鍵盤、顯示器、打印機(jī)外存儲(chǔ)器軟、硬磁盤光盤A/DD/A二、軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng) Dos, Windows, UNIX, LINUX語言處理程序 Turbo C數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) FoxPro、Oracle軟件分類系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件文字處理軟件 Wps、Word表格處理軟件 Excel輔助設(shè)計(jì)軟件 Auto CAD用戶編制的實(shí)際程序1.4 微型計(jì)算機(jī)系

9、特點(diǎn)一、特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)除具有一般電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的快速、精確和通用等許多優(yōu)點(diǎn)外，還具有獨(dú)自的特點(diǎn)：(1) 能獲得最佳性能價(jià)格比(2) 積木式，適應(yīng)性強(qiáng)(3) 可靠性高(4) 微型計(jì)算機(jī)是硬件和軟件相結(jié)合的產(chǎn)物二、發(fā)展方向(1) 高性能、多功能。(2) 價(jià)格低廉、功能專一。PC(Personal Computer)機(jī)：是面向個(gè)人單獨(dú)使用的一類微機(jī)。當(dāng)今的微機(jī)的許多指標(biāo)，如存儲(chǔ)容量、運(yùn)行速度等已經(jīng)趕上或超過了以前的小型機(jī)，可以滿足各種不同的應(yīng)用場合。是一種用于控制的微處理器芯片，其組成實(shí)際是由微型計(jì)算機(jī)的CPU、部分存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口等部件集成在一塊芯片上。換句話說，一個(gè)單片機(jī)幾乎就是一個(gè)專用的

10、計(jì)算機(jī)，只要配上少量的外部電路和設(shè)備就可以構(gòu)成具體的應(yīng)用系統(tǒng)。單片微型機(jī)(單片機(jī))：常用于家用電器、智能化儀表、工業(yè)測量。單板微型機(jī)(單板機(jī))：把微處器芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和小鍵盤、數(shù)碼顯示器等必要的輸入/輸出設(shè)備裝配在一塊印刷電路板上就構(gòu)成了單板微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。常用于過程控制。馮諾依曼思想：存儲(chǔ)程序原理用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；程序與數(shù)據(jù)事先存儲(chǔ)在內(nèi)存儲(chǔ)器中；運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入與輸出設(shè)備組成硬件系統(tǒng)，它是計(jì)算機(jī)連續(xù)工作的基礎(chǔ)。表示存儲(chǔ)器容量的最小單位為bit(二進(jìn)制位)，表示存儲(chǔ)器容量的基本單位為Byte(字節(jié))。通常：一個(gè)單元為一個(gè)字節(jié)，字節(jié)可用B(即Byte的縮寫)表

11、示，且1Byte=8bit。存儲(chǔ)器的容量用“K”表示，1K即為1024個(gè)單元。大容量單位為KB、MB、GB、TB。1KB=1024B 1MB=1024KB1GB=1024MB 1TB=1024GBe.g. 地址總線16位，內(nèi)存容量為216個(gè)單元，即64KB。地址總線20位，內(nèi)存容量為220個(gè)單元，即1MB。 ROM: (Read Only Memory)只讀存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)微機(jī)系統(tǒng)管理程序BIOS等(芯片制造時(shí)寫入)。只能讀出，不能寫入。內(nèi)存儲(chǔ)器 RAM: (Random Access Memory)隨機(jī)存儲(chǔ)器，用來暫時(shí)存儲(chǔ)用戶輸入的數(shù)據(jù)與程序?？呻S機(jī)地讀出與寫入。外存儲(chǔ)器 軟磁盤與軟磁盤驅(qū)動(dòng)

12、器 硬盤與硬盤驅(qū)動(dòng)器 光盤與光盤驅(qū)動(dòng)器科學(xué)計(jì)算用于科學(xué)與工程領(lǐng)域。如：的計(jì)算、中長期天氣預(yù)報(bào)及導(dǎo)彈發(fā)射中的計(jì)算等。過程控制如對工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的過程控制，即對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；控制飛機(jī)飛行姿態(tài)、地形回避及導(dǎo)彈攔截等。數(shù)據(jù)處理對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、傳遞、分類、檢測、排序、計(jì)算、打印報(bào)表、輸出圖像等加工處理。如：企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)、電子商務(wù)處理系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAM計(jì)算機(jī)輔助制造CAT計(jì)算機(jī)輔助測試CAI計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) CAX(x=D、M、T、I 、 ) CMI 計(jì)算機(jī)管理教學(xué)電子商務(wù)電子商務(wù)源于英文ELECTRONIC COMMERCE簡寫EC，顧名思義包含兩個(gè)方面：一是電子方式，二是商貿(mào)活動(dòng)，電子商務(wù)指的是利用簡單、快捷、低成本的電子通訊方式、買賣雙方不謀面地進(jìn)行商貿(mào)活動(dòng)。電子商務(wù)的真正發(fā)展是建立在I