微型计算机原理与接口技术第二版-刘彦文等-第1章

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1、微型计算机原理与接口技术（第2版）刘彦文张向东谭峰高爽刘彤编著高等院校信息技术规划教材本课件的配套教材《微型计算机原理与接口技术（第2版）》刘彦文　张向东　谭峰　高爽　刘彤　编著清华大学出版社2013/01ISBN978-7-302-30271-1第1章微型计算机概论教学提示：微处理器芯片和微型计算机已经广泛地应用于我们日常生活的方方面面，本章简要地介绍了微处理器和微型计算机方面的一些基本概念，包括它们的定义、发展过程、分类、组成及性能指标。教学目标：通过本章的学习，应该熟知微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义；了解微处理器的发展和微型计算机的分类；了解单片

2、机和单板机的组成；熟知微型计算机结构、三总线结构和微处理器内部结构，为后续章节的学习打下良好的基础。1.1概述人们通常按照计算机的功能、体积和价格将它们分为微型机、小型机、中型机、大型机和巨型机。微型机的产生与发展是与大规模集成电路的发展分不开的。大规模集成电路和超大规模集成电路的应用，使得微型机的体积小、重量轻、价格也相对低廉，性价比不断提高，因此获得了广泛的应用。但从基本工作原理和系统结构上讲，微型机和小型机、中型机、大型机没有本质上的区别。1.1.1什么是微型计算机最早的电子计算机电路主要由电子管组成，被称为第一代计算机。那时电子计算机的一台主机，就要占用几

3、个房间。第二代计算机是晶体管计算机，主机也有衣柜大小。集成电路的诞生，不仅使计算机的体积大大缩小，而且计算速度和功能也大大增强。如果将使用中小规模集成电路的计算机归为第三代，那么第四代就是基于大规模和超大规模集成电路的计算机。在微处理器刚刚起步的20世纪70年代，人们将以微处理器为核心构成的计算机称作微型计算机。随着科学技术的发展与进步，微处理器被广泛地应用在不同种类的计算机中。目前，严格界定什么是微型计算机变得有些困难。但不约而同的是，大家把以微处理器为核心，配有存储器、输入/输出接口电路、外部设备，以及系统总线组成的计算机称为微型计算机。1.1.2微处理器、微

4、型计算机、微型计算机系统1、微处理器微处理器是微型计算机进行控制和运算的中心，通常也直接用CPU(中央处理单元)表示微处理器。如图1.1所示，微处理器主要由三部分组成：(1)算术逻辑单元ALU。ALU用来进行算术运算和逻辑运算。(2)控制部件。控制部件用来产生带有时序的控制信号，按指令规定的操作有序地执行。(3)寄存器。寄存器用于存放指令、操作数和中间结果以及地址信息等。这三部分通过微处理器的内部总线相连。内部总线与ALU之间的A、B表示暂存器，暂存送ALU进行运算的数据。图1.1微处理器框图2、微型计算机微型计算机是微型计算机系统的主体，通常也把微型计算机简称为

5、微型机或微机。微型计算机由4部分组成，如图1.2所示。(1)微处理器。微处理器是微型计算机执行指令、进行控制和运算的核心部件。(2)主存储器。主存储器是存储信息的部件，用来存储当前正在使用的程序和数据。(3)I/O接口。微型计算机和外部设备之间的联系和数据传输是通过I/O接口实现的。如显示器的接口、外存储器的接口等。(4)总线。总线是连接微处理器和其他部件的通路。总线分为地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)，分别用于传输地址、数据和控制信息。图1.2微型计算机组成3.微型计算机系统微型计算机系统可以分为硬件系统和软件系统，如图1.3所示。硬件系统是

6、由微型计算机和电源、辅助电路及外部设备组成。常见的外部设备有键盘、鼠标、显示器、硬盘驱动器、打印机等。软件系统包括系统软件、编译程序、数据库、管理软件和各种应用程序。系统软件用于有效地管理计算机系统的各种资源，合理地组织计算机的工作流程，并为用户提供友好的人机接口。操作系统是最常见的系统软件。微型计算机系统只有在硬件系统与软件系统相互配合下才能正常而有效地运行。图1.3微型计算机系统框图1.2Intel公司微处理器技术发展　　简介及微型计算机分类1.2.1Intel公司微处理器技术发展简介1971年Intel公司推出了史上第一款集成电路微处理器，型号为Intel

7、4004，能够实现4位并行运算。Intel公司第一个通用的8位微处理器芯片8080诞生于1974年，1977年推出了8080的更新版本8085。8085和其他接口器件在很长时间内被广泛地应用在计算机控制系统和仪器仪表中，并且至今仍在使用。从1978年到2007年，Intel公司接连不断地推出了众多的微处理器芯片。(1)8086(包括8088)和80286都是16位的微处理器，80386、80486、Pentium都是32位的微处理器。尽管Pentium、PentiumPro和PentiumII/III芯片的外部数据总线已经是64位，但芯片内部ALU和通用寄存器还是

8、32位，仍