微机原理与接口技术(西电)_第1章

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1、普通高等院校计算机类专业系列教材微机原理与接口技术PrinciplesofComputersandInterfaceTechniques龚尚福朱宇西安电子科技大学出版社目录第1章微型计算机基础第2章微处理器结构第3章指令系统和寻址方式第4章汇编语言程序设计第5章微处理器总线时序和系统总线第6章主存储器第7章输入和输出技术第8章中断技术第9章定时/计数接口电路第10章并行和串行接口电路第11章开关量与模拟量接口技术第12章微机应用系统设计与实现第1章微型计算机基础1.1微型计算机概述1.2微型计算机系统1.3计算机中的数制及其转换1.4计算机

2、中数与字符的编码习题11.1微型计算机概述1.1.1计算机的发展20世纪40年代，无线电技术和无线电工业的发展为电子计算机的研制准备了物质基础，1943年～1946年，美国宾夕法尼亚大学研制的ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，电子数字积分器和计算机)是世界上第一台电子计算机。当时，第二次世界大战正在进行，为了完成新武器在弹道问题中许多复杂的计算，在美国陆军部的资助下开展了这项研究工作，ENIAC计算机于1945年年底完成，1946年2月正式交付使用。因为ENIAC计算机是最早问世的

3、一台电子数字计算机，所以人们认为它是现代计算机的始祖。ENIAC计算机共用18000多个电子管，1500个继电器，重达30吨，占地170平方米，耗电140kW，每秒钟能进行5000次加法计算，领导研制的是宾夕法尼亚大学的莫克利(J.W.Mauchly)和埃克特(J.P.Eckert)。该计算机存在两个主要缺点，一是存储容量太小，只能存20个字长为10位的十进制数；二是用线路连接的方法来编排程序，因此每次解题都要依靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。在研制ENIAC计算机的同时，冯·诺依曼(VonNeumann)与莫尔小组合作研制了

4、EDVAC计算机，该计算机采用了存储程序方案，其后开发的计算机都采用这种方式，称为冯·诺依曼计算机。冯·诺依曼计算机具有如下基本特点：(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。(2)采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器中运算，即由指令组成的程序是可以修改的。(3)数据以二进制码表示。(4)指令由操作码和地址码组成。(5)指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器(即程序计数器PC)指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，也可按运算结果或外界条件而改变。(6)机器以运

5、算器为中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。冯·诺依曼计算机开辟了“存储程序自动控制”现代计算机的先河，目前的计算机基本是基于冯·诺依曼计算机的模型和原理研制的。根据电子计算机所采用的逻辑器件的发展，一般把电子计算机的发展分成四个阶段，习惯上称为四代，相邻两代计算机之间在时间上有一定的重叠。第一代：电子管计算机时代(从1946年第一台计算机研制成功到20世纪50年代后期)。这一时期的计算机采用电子管作为基本器件。在这一时期，主要为军事与国防尖端技术的需要而研制计算机，其研究成果逐步扩展到民用，并转为工业产品，形成了计算机工业

6、。第二代：晶体管计算机时代(从20世纪50年代中期到60年代后期)。这一时期计算机的主要器件逐步由电子管改为晶体管，因而缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性，而且价格不断下降。后来又采用了磁心存储器，使速度得到进一步提高。不仅使计算机在军事与尖端技术上的应用范围进一步扩大，而且在气象、工程设计、数据处理以及其他科学研究等领域内也应用起来。在这一时期开始重视计算机产品的继承性，形成了适应一定应用范围的计算机“族”，这是系列化思想的萌芽，从而缩短了新机器的研制周期，降低了生产成本，实现了程序兼容，方便了新机器的使用。第三代：集成电路计算机

7、时代(从20世纪60年代中期到70年代前期)。这一时期的计算机采用集成电路作为基本器件，因此功耗、体积、价格等进一步下降，而速度及可靠性相应地提高，使计算机的应用范围进一步扩大。正是由于集成电路成本的迅速下降，产生了成本低而功能不是太强的小型计算机供应市场，占领了许多数据处理的应用领域。第四代：大规模集成电路计算机时代。20世纪70年代初，半导体存储器问世，迅速取代了磁芯存储器，并不断向大容量、高速度发展。此后，存储器芯片集成度大体上每三年翻两番(1971年每片1Kb，到1984年达到每片256Kb，1992年16Mb动态随机存储器芯片上市

8、)，这就是著名的摩尔定律，从1971年内含2300个晶体管的Intel4004芯片问世，到1999年包含了750万个晶体管的PentiumⅡ处理器，都证实了摩尔定律的正确性。后来