微机原理与接口技术第1章 微型计算机基础概论

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1、微机原理与接口技术大家好！1课程目标掌握：微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计方法微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力2教材及实验指导书教材：《微机原理与接口技术》（第2版）.冯博琴，吴宁主编.清华大学出版社实验指导书《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第2版）.吴宁，陈文革编.清华大学出版社3第1章微型计算机基础概论主要内容：微机系统的组成、发展计算机中的常用计数制、编码及其相互间的转换无符号二进制数的算术运算和逻辑运算符号数的表示及补码运算二进制数运算中的溢出基本逻辑门及译

2、码器4第一章微型计算机系统概述本章学习目标了解微型计算机的发展、应用及其分类掌握计算机数据的表示掌握计算机的组成结构理解微型计算机的工作过程51.1微型计算机系统1.1.1微型计算机的发展1．第一台电子计算机1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子数字计算机：“埃尼阿克”（ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，电子数字积分计算机）。重量30吨，占地170平方米，每小时耗电150千瓦，价值约40万美元。采用18000只电子管，70000个电阻，100

3、00支电容，研制时间近三年，运算速度为每秒5000次加减法运算。ENIAC的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差。62．冯·诺依曼结构计算机1946年6月，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（JoheVonNeumman）提出了“存储程序”的计算机设计方案。其特点是：采用二进制数形式表示数据和计算机指令。指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。按照这一原理设计的计算

4、机称为冯·诺依曼型计算机。冯·诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。7冯·诺依曼计算机结构运算器存储器控制器输出设备输入设备原始数据和指令计算结果计算机的基本结构框图8冯·诺依曼计算机结构数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也为二进制由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成控制器是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的，并由一个程序计数器（即指令地址计数器）控制指令的执行。控制器具有判断能力，能根据指令，选择不同的动作流程微

5、处理器包括运算器和控制器。以其为核心，通过地址(AB)、数据(DB)、控制(CB)三总线连接存储器、输入/输出接口，进而连接输入设备和输出设备。93．按逻辑部件化分的计算机发展阶段按电子部件的演变经历了四代：（1）第一代（1946年-1958年）：电子管计算机特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。（2）第二代（1959年-1964年）：晶体管计算机特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，运算速度可达每秒百万次。（3）第三代（1965年-1970年）：中小规模集成电路计算机特点：存储容量1-4兆字节。运算速度每

6、秒几百万至千万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。10（4）第四代（1971年-）：大规模和超大规模集成电路计算机大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储器的集成度越来越高。Intel公司推出了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。4．按计算机应用划分的计算机发展阶段（1）超、大、中、小型计算机阶段（1946年-1980年）采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和

7、数据处理。（2）微型计算机阶段（1981年-1990年）微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。（3）计算机网络阶段（1991年至今）计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。115微型计算机的发展1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶体管，每秒可进行6万次运算，成本约为200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算机，标

8、志了世界第一台微型计算机的诞生。微机概念：以大规模、超大规模构成的微处理器作为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总路线所制造出的计算机。划分阶段的标志：以字长和微处理器型号。12第一代4位和低档8位机Intel4004第二代中高档8位机8080/8085、Z80、MC