1、微型计算机原理 及应用,(38学时),专业技术基础课 硬件系列课程之一 计算机组成原理 微机原理及应用 计算机体系结构 考试课 以技术为主 面向应用 软硬件相结合,课程 特点,区别,先修课程 数字逻辑 提供硬件基础 计算机组成原理 确立计算机部件功能 掌握计算机工作原理 汇编语言程序设计 建立必备软件基础 掌握指令系统、程序格式,先修 课程,学习方法很重要 复习并掌握先修课的有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩考试成绩平时成绩,学习 方法,绪论,教学重点,1. 了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机系统；,2. 明确微机两个应用方向
2、、区别通用微机（PC机）和控制专用微机（单片机）；,绪论,微机原理课程的内容、学习目的 微型计算机的发展概况 微型计算机系统的基本组成和各部件功能 微型计算机的应用概况,绪论,微机原理课程的内容、学习目的 微型计算机的发展概况 微型计算机系统的基本组成和各部件功能 微型计算机的应用概况,微机 原理 及 应用,课程 介绍,典型机型：IBM PC系列机,基本系统：8086/8088CPU和半导体存储器,I/O接口电路及与外设的连接,硬件接口电路原理 软件接口编程方法,微机原理课程学习目的,通过该课程的学习，应能掌握微型计算机系统的硬件基本知识及应用实验技能，具有一定的微机应用系统的系统分析能力，并
3、且也为后继课程的学习，打下微型机系统硬件方面的基础知识。,绪论,微机原理课程的内容、学习目的 微型计算机的发展概况 微型计算机系统的基本组成和各部件功能 微型计算机的应用概况,1.计算机的发展,电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机人工智能计算机（尚在研制）,(1)(1946-1958)1946年第一代电子计算机（ ENIAC ）在美国研制成功。使用了18800个电子管，重30吨，占地150平方米，耗电150千瓦，每秒完成5000次加法运算。,(2)1958-19641958年第二代晶体管计算机推出，用晶体管代替了电子管，大大降低了计算机的成本和体积，运算速度成百倍提高。,
4、(3)1964-19711965年中小规模集成电路为主体的计算机问世，使计算机的体积进一步缩小，配上各类操作系统，计算机性能极大提高。,(4)1971-至今1971年在美国硅谷第一块通用微处理器Intel4004诞生，从而开创了微型计算机的新时代。,计算机发展的四个方向：巨、微、网、智,2. 微型计算机的发展,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,2. 微型计算机的发展（续）,第4代：32位微机 8038680486PentiumPe
5、ntium 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,微处理器发展过程,歌登.摩尔（Gordon Moore）是Intel公司奠基者之一，他在1964年提出一个摩尔定率，摩尔定律说每18个月半导体集成电路里面晶体管的个数会翻一倍，也就是集成度提升一倍，每隔18个月其性能会提升一倍。这个非常著名的摩尔定率，从1964年提出以来（尽管当时计算机集成电路芯片还没有出现），到1971年Intel公司首次做出第一块CPU 4004芯片，再到现在，发展
6、了大概三十多年。可以发现，CPU一直是遵循摩尔定理在发展的，后来到1995年歌登摩尔对摩尔定理稍微修改了一下，原来是每一年半（18个月）后来改成两年，也就是说每两年芯片的集成度会提升一倍，特性提升一倍，但价格不变。,摩尔定律,绪论,微机原理课程的内容、学习目的 微型计算机的发展概况 微型计算机系统的基本组成和各部件功能 微型计算机的应用概况,显示器（输出设备）,主机箱,鼠标（输入设备）,键盘（输入设备）,1.微型计算机系统的硬件构成,微型计算机系统：是指以微型计算机为主体，再配以相应的外围设备、电源、辅助电路和所需要的软件而构成的计算机系统。常用的外围设备有显示器、打印机、键盘等；系统软件一般
7、包括操作系统、编译、编辑、汇编软件等。注意:微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者关系,微型计算机系统从全局到局部分为三个层次：1.微型计算机系统2.微型计算机3.微处理器,区别,2. 微型计算机的软件系统,为什么采用汇编语言？,3.微型计算机系统主要性能指标,字长字长是CPU内部一次能并行处理二进制数码的位数，字长取决于CPU内部寄存器、运算器和数据总线的位数。字长越长，一个字所能表示数据的精度就越高，处理速度也加快,CPU的时钟频率也称CPU的主频。CPU是按照严格的时序进行工作的，产生时序的脉冲源是CPU的时钟脉冲，CPU的时钟频率越高，CPU的工作节律加快，计算机系统的速度越快,CP
8、U的时钟频率,主存也称内存，主存的容量以字节（Byte）为单元，简写为B，字节数量的大小，由CPU能发出地址线位数多少来确定CPU只能访问内存，所有存放在外存中的程序与数据必须调入内存后才能被CPU执行与处理，主存容量越大，则从外存调入内存所占用时间越少，CPU处理数据的效率就越高。并且内存容量越大，存放信息量越多，便于执行复杂的程序,主存储器容量,微型计算机一般配有硬、软盘驱动器，分别可以驱动硬盘和软盘。还配有光盘驱动器可驱动光盘，USB接口可以外接U盘，这些外存储器中，硬盘容量最大，决定了微机能存放系统软件和应用软件的多少，当前高档微机一般配接上百G的硬盘,外存储器容量,要求微机配接外设种
9、类齐全，配接方便灵活，而且扩展能力强。势必要求微机主板上硬件接口功能齐全，软件驱动程序功能要强,外设的配置与扩展能力,单片机：是指将CPU、内存储器、I/O接口电路等功能部件集成在一块芯片上的计算机。单板机：是指将CPU、内存储器和I/O接口电路，加上相应的外设以及监控程序等安装在一块电路板上所构成的计算机系统。,4.单片机及其组成,认识单片机,单片机作品实物展示,16*16LED点阵屏 结构原理 （LED点阵技术及动态扫描技术） 产品应用 （电视墙、广告牌）,注意微型计算机、微型计算机系统、单片机和单板机都是以微处理器为基础，加上相应的硬件和软件组装而成的。要注意，单纯的微处理器不是计算机，
10、单纯的微型计算机也不是完整的计算机系统，它们都不能独立地工作，只有微型计算机系统才是完整的计算机系统，才有实用意义。,绪论,微机原理课程的内容、学习目的 微型计算机的发展概况 微型计算机系统的基本组成和各部件功能 微型计算机的应用概况,计算机应用通常分成如下各个领域 科学计算，数据处理，实时控制 计算机辅助设计，人工智能， 由于微型计算机具有如下特点 体积小、价格低 工作可靠、使用方便、通用性强 所以，可以分为两个主要应用方向,用于数值计算、数据处理及信息管理方向 通用微机，例如：PC微机 功能越强越好、使用越方便越好用于过程控制及嵌入应用方向 专用微机，例如：工控机、单片机、数字信号处理器
11、可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小,硬件系列课程,计算机组成原理 侧重讨论计算机基本部件的构成和组成方式，基本运算的操作原理和单元的设计思想、操作方式及其实现方法和电路原理 侧重内部各单元的工作原理和实现方法（芯片内） 微机原理及应用 突出应用，详细讲述微处理器芯片的指令系统及编程、CPU外部特性、微机主板，与通用外设的接口电路及应用编程技术 侧重各模块外部的连接和应用技术（芯片外） 计算机体系结构 重点论述计算机系统的各种基本结构、设计技术和性能定量分析方法 侧重整个系统的设计技术（芯片组合）,返回,世界上第一台计算机ENIAC,返回,什么是微型计算机,以大规模、超大规模集成电路
12、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系统 微处理器（Microprocessor） 微型计算机（Microcomputer）,返回,Intel4004和采用4004的计算器,返回,Apple微型计算机,Apple-I,Apple-II,返回,IBM PC系列机,8088CPU,IBM PC机,IBM PC/AT机,IBM PC/XT机,返回,英特尔微处理器芯片,80386,Pentium,Pentium 4,返回,明确3个概念的区别,微处理器（Microprocessor） 一个大规模集成电路芯片 内含控制器、运算器和寄存器等 微机中的核心芯片 微型
13、计算机（Microcomputer） 通常指微型计算机的硬件系统 还有一般的说法：微机、微型机 微型计算机系统（Microcomputer system） 指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统,返回,Intel 80x86CPU的地址线条数,Intel80x86 地址条数 存储容量 8086 20 1MB 8088 20 1MB 80286 24 16MB 80386 32 4GB Pentium4,返回,Intel 80x86CPU的数据线条数,Intel 80x86 数据位数 8086 16 8088 8 80286 16 80386Pentium 4 32,返回,系统总线的使用特点,除了CPU外，还有DMA控制器和协处理器都具有控制系统总线的能力。它们被称为“总线主控设备” 在某一个时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线 在连接系统总线的各个设备中，某一个时刻只能有一个发送者向总线发送信号；但可以有多个设备从总线上同时获得信号,返回,微型计算机系统的构成主机箱,电源,光驱,硬盘,内存,CPU,主板,扩展卡,中央处理器：一般也称CPU（Center Process Unit）。其内部通常包括算术逻辑部件，累加器和通用寄存器组，程序计数器，时序和控制逻辑部件，内部总线等等。,主板,各种存储设备,各种接口卡,
