概论 微机接口课件.ppt

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1、第1章概论主编:马争副主编:汪亚南作者:石建国,师向群,孟庆元电子制作:孟庆元,李佃宝本章重点：微计算机的基本结构和工作原理微处理器、微计算机、微计算机系统的基本概念微计算机系统的组成单片微型计算机本章难点：微处理器、微计算机、微计算机系统的定义及区别微计算机系统的组成及典型实例嵌入式系统的组成1.1微计算机的基本组成和工作原理1.1.1微计算机的基本组成微型机将运算器和控制器集成在一块芯片上，该芯片被称为微处理器MPU（MicroProcessingUnit），也就是我们习惯说的CPU（CentralProcessingUnit），是计算机结构的核心部分。计算机的基本结构框图（

2、1）运算器：是计算机对各种数据进行运算，对各种信息进行加工、处理的部件，因此，它是数据运算、加工和处理的中心。（2）存储器：是计算机存放各种数据、信息和执行程序的部件。存储器又分主存储器（又称内存）和辅助存储器（又称外存）。（3）输入设备：它给计算机输入各种原始信息，包括数据、文字、声音、图像和程序，并将它们转换成计算机能识别的二进制代码存入存储器中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪，手写板及数码相机等。（4）输出设备：它将计算机中各种数据运算的结果，各种信息加工、处理的结果以人们可识别的信息形式输出。常用的输出设备有显示器、打印机等。输入、输出设备是人机交互的设备，统称为外部

3、设备，简称外设。（5）控制器：是计算机对以上各部件进行控制、指挥，以实现计算机运行过程自动化的部件。因此，它是计算机发布操作命令的控制中心和指挥系统。1.1.2微计算机的工作原理由上一节中图可见，计算机有两类信息在流动。一类是数据，用双线表示，包括原始数据、中间结果、最终结果及程序的指令信息；另一类是控制命令，用单线表示。不管是数据还是控制命令，它们都是用“0”和“1”表示的二进制信息。现在，以21×12－117÷13这一简单的算术运算为例，展示一下计算机的工作过程。第一步：由输入设备将事先编制好的解题步骤（即程序）和原始数据（21，12，117和13）输入到存储器指定编号的地方

4、（或称单元）存放起来。并在存储器中划出存放中间结果和最终结果的单元。第二步：启动计算机从第一条指令开始执行程序。这包括下列操作：（1）把数据21从存储器中取到运算器（取数）；（2）把数据12从存储器中取到运算器，进行21×12运算，并得到252（乘法）；（3）将252送到存储器中暂时存放（存数）；（4）把117从存储器中取到运算器（取数）；（5）把13从存储器中取到运算器，并进行117÷13运算，得到中间结果9（除法）；（6）将中间结果9送到存储器中暂时存放（存数）；（7）将两个中间结果先后取入运算器进行252－9运算，得到最终结果243（减法）；（8）将243存入存储器中保存（

5、存数）。第三步：将最终结果243直接由运算器（或存储器）经输出设备输出。第四步：停机。1.2微处理器、微计算机、微计算机系统1.2.1微处理器（Microprocessor）微处理器就是把中央处理器CPU的复杂电路，包括运算器和控制器做在一片或几片大规模集成电路的半导体芯片上。把这种微缩的CPU大规模集成电路LSI（LargeScaleIntegration）称为微处理器（Microprocessor），简称MP、μP或CPU。其职能是执行算术、逻辑运算和控制整个计算机自动地、协调地完成操作。微处理器的发展过程：第一代微处理器：1971年由Intel公司研制的4004微处理器(4

6、位)和低档的8008微处理器(8位)。其指令系统简单、速度慢，并且运算能力差。第二代微处理器：1973年，Intel8080、MC6800微处理器。指令系统比较完善，特别是在后期开始配备了CP/M操作系统。第三代微处理器：1978年，16位的Intel8086，后来又研制出了Intel8088及80286。第四代微处理器：1985年，32位的80386，它具有32位数据线和32位地址线。第五代微处理器：1993年，推出了全新一代的Pentium（奔腾，P5）微处理器。第六代微处理器：1995年，Intel推出32位微处理器P6，即Pentiumpro(高能奔腾)。第七代微处理器：

7、2000年，Intel推出非P6核心结构全新的32位微处理器Pntium4。第八代微处理器：2006年，Intel处理器全面转向基于PentiumM而非Pentium4的新一代架构。1.2.2微计算机（Microcomputer）所谓微计算机就是以微处理器为核心，配上大规模集成电路的RAM，只读ROM，I/O接口以及相应的辅助电路而构成的微型化的计算机主机装置，简称MC或μC。这些大规模集成电路芯片被组装在一块印制板上，即微计算机主板。1.2.3微处理器系统（Microproce