微型计算机的系统结构与工作原理(程启明)

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第3章 微型计算机硬件组成及工作原理2011

第3章 微型计算机硬件组成及工作原理2011
微型计算机硬件组 成及工作原理
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汇报人:
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 02 微型计算机概述 03 微型计算机硬件组成 04 微型计算机工作原理 05 微型计算机的软件系统
06 微型计算机的性能指标
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第一章
图像处理软件:如Photoshop、GIMP 等,用于图像编辑、修饰、合成等操作。
社交软件:如微信、QQ、Facebook等, 用于在线聊天、社交分享等社交活动。
媒体播放软件:如Windows Media Player、VLC Media Player等,用于 播放音频、视频文件。
游戏软件:各种游戏软件,如《王者荣 耀》、《英雄联盟》等,用于娱乐和休 闲。
微型计算机的选购与使用
第七章
选购注意事项
确定需求:明确使用目的和预算 了解硬件配置:CPU、内存、硬盘等关键部件 考虑兼容性:确保所选硬件与操作系统和其他设备兼容 品牌信誉:选择知名品牌和正规渠道购买 售后服务:了解保修期和售后服务内容
使用注意事项
软件要求:确保操作系统、 驱动程序等软件安装正确, 避免出现兼容性问题
以防意外丢失
维护与保养
定期清理灰尘 保持适宜温度 避免过度震动 定期备份数据
感谢您的观看
汇报人:
发展趋势:随着计算机技术的不断发展, 操作系统也在不断更新和升级,未来将 更加注重安全性、稳定性和智能化。
应用软件
办公软件:如Microsoft Office、 Office等,用于文字处理、表格制作、 幻灯片制作等日常办公任务。
浏览器软件:如Chrome、Firefox、 Edge等,用于上网浏览网页、下载文件 等网络活动。

微型计算机的工作原理和组成

微型计算机的工作原理和组成
应用软件可以包括办公软件、图像处 理软件、游戏软件等,它们通过调用 系统软件提供的服务来执行任务,提 高计算机的使用效率。
软件开发与维护
01
软件开发是指根据用户需求设计 和实现应用软件的过程,包括需 求分析、设计、编码、测试等阶 段。
02
软件维护是指在软件发布后,为 了纠正错误、改进性能或其他目 的所做的修改和管理。
加强国际合作与交流,共同应对微型计算机面临的挑战和问题,促进全球计算机技 术的进步。
THANKS
工作原理
2
微型计算机如何处理信息、执行任务的基本过程。
组成
微型计算机的各个组成部分及其功能。
目的和目标
目的
深入了解微型计算机的工作原理 和组成,以便更好地使用和维护 。
目标
掌握微型计算机的基本概念、工 作原理和组成,为进一步学习计 算机科学和技术打下基础。
02
微型计算机的工作原理
计算机的基本工作原理
微型计算机的工作原理和组成
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目 录
• 引言 • 微型计算机的工作原理 • 微型计算机的组成 • 微型计算机的软件系统 • 微型计算机的性能指标与发展趋
势 • 结论
01 引言
主题简介
1 3
微型计算机
一种体积小、价格低、功能强大的计算机,广泛应用于家庭 、办公室、学校等场合。
详细描述
存储器是微型计算机中用于存储程序和数据的部件。根据存储介质和访问速度的不同,存储器可以分为内存储器 和外存储器。内存储器包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM),而外存储器则包括硬盘、光盘、 U盘等。
输入输出设备
总结词
输入输出设备用于输入数据、命令和输出结果。

微型计算机工作原理

微型计算机工作原理

2.储存节拍(T1=1)
PROM中由PC送来的地址码所 指定的存储单元中的内容送到 IR,同时IR立即将其高4位送 至控制部件。 此时应有: ER=1 PROM准备放出数据 LI=1 IR准备接收数据
CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0
先要有一个操作码表
存储器分配
将源程序翻译成目的程序
源程序 指 LDA ADD 令 ADD ADD 区 SUB OUT HLT (R6) 数 据 区 1610→0 2010→0 2410→0 2810→0 3210→0 R9 RA RB RC RD 目的程序 →0000 →0 0 0 1 →0 0 0 1 →0 0 0 1 →0 0 1 0 →1 1 1 0 →1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 存储单元 1 0 0 1 0 0 0 0 (R0) 1 0 1 0 0 0 0 1 (R1) 1 0 1 1 0 0 1 0 (R2) 1 1 0 0 0 0 1 1 (R3) 1 1 0 1 0 1 0 0 (R4) × × × × 0 1 0 1 (R5) ×× × × 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 (R9) (RA) (RB) (RC) (RD)
中断方式,设晶振频率为12MHz。
编程:下周四上课时由各班学习委员收集统一交
6. 累加器A
存放ALU运算的中间结果 从总线接收数据受LA控制 往总线发送数据受EA控制 往ALU送数据不受EA控制
7. 算术逻辑器件ALU

第1章微型计算机控制系统概述

第1章微型计算机控制系统概述

PIO:并行I/O接口
接口电路
SIO:串行I/O接口 中断控制器
DMA

操作设备:由显示器、键盘、指示灯等组成


系统软件:OS、编译诊断程序、监控程序
软件 应用软件:针对过程编写的控制、管理程序
包括输入、控制、输出及显示打印程序
第一章 微型计算机控制系统概述
1.2 微型计算机控制系统的组成
4、检测元件及执行机构
在微机控制系统中,为了对生产过程进行控制,首先必须对各种数据,如 温度、压力、流量、液位、成分等进行采集。为此,必须通过检测元件,即 传感器,把非电量参数转换成电量。此外,为了控制生产过程,还必须有执 行机构。它们的作用就是控制各参数的流入量。
5、通用外部设备
主要为了扩大主机的功能而设置的,是实现微机和外界交换信息的功能的设备。 常规外部设备可分为输入设备,输出设备和存储设备,并根据控制系统的规 模和要求来配置。
第一章 微型计算机控制系统概述
1.1 微型计算机控制系统的结构原理
给定信号
微型计算机 微处理器
D\A转换器
执行机构
被控参数 被控对象
A\D转换器
1、控制过程 图1.3 计算机控制系统基本框图
从本质上看,微型计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下四 点: (1)实时数据采集:对被控参数的瞬时值进行检测,并且将采样 结果输入计算机; (2)实时决策:对输入的实时给定值与被控量的数值进行处理后, 按照预先规定的控制规律进行运算,则称为实时决策,或简称决策;
(3)保护重要数据的后备存贮体
Watchdog和掉电保护功能均要有能保存重要数据的存贮体支持, 后备存贮体容量不大,在系统掉电时数据不会丢失,故常采用 NOVRAM,EEPROM或常有后备电池的SRAM,为了保证可靠、安 全,系统存贮器工作期间,后备存贮体应处于上锁状态。

微机系统组成及工作原理

微机系统组成及工作原理

VS
输出设备
是计算机硬件系统的终端设备,用于接收 计算机数据的输出显示、打印、声音、控 制外围设备操作等。也是把各种计算结果 数据或信息以数字、字符、图像、声音等 形式表现出来。常见的输出设备有显示器 、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音 输出系统、磁记录设备等。
总线与接口
总线
是各种功能部件之间传送信息的公共通信干 线,它是由导线组成的传输线束, 按照计 算机所传输的信息种类,计算机的总线可以 划分为数据总线、地址总线和控制总线,分 别用来传输数据、数据地址和控制信号。总 线是一种内部结构,它是cpu、内存、输入、 输出设备传递信息的公用通道,主机的各个 部件通过总线相连接,外部设备通过相应的 接口电路再与总线相连接,从而形成了计算 机硬件系统。
微机系统组成及工作原理
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目 录
• 微机系统概述 • 微机硬件组成 • 微机软件组成 • 微机工作原理 • 典型微机系统举例分析 • 总结回顾与拓展延伸
目 录
• 微机系统概述 • 微机硬件组成 • 微机软件组成 • 微机工作原理 • 典型微机系统举例分析 • 总结回顾与拓展延伸
设备驱动程序
连接和控制系统硬件设备的软件,如显卡驱动 、打印机驱动等。
数据库管理系统
存储、管理和检索数据的软件,如MySQL、 Oracle等。
系统软件
操作系统
管理硬件资源,提供程序运行环境,如 Windows、Linux等。
设备驱动程序
连接和控制系统硬件设备的软件,如显卡驱动 、打印机驱动等。
数据库管理系统
开发工具
辅助程序员进行软件开发和调试 的工具,如集成开发环境(IDE)、
编译器、调试器等。
版本控制工具

微机系统组成及工作原理

微机系统组成及工作原理
(1) 存放当前要执行的指令在存储器ROM中的 起始地址(16位)。 (2) 处理器每取出一条指令的一个字节,PC自 动+1。 (3)当遇到转移指令或子程序时,PC内容
就被指定的地址取代,实现程序转移。
指令寄存器IR:存放从ROM中读出 的指令操作码。 指令译码器ID:是分析指令操作的部 件。
定时和控制逻辑电路:
ROM-只读存储器
– 通过特别手段将信息写入其中,并能长期保存的 存储器,但在正常工作时只能读出不能写入。用 来存放固定的程序以及各种表格数据。
RAM分类
RAM按照存储信息的方式,又可分为静态和 动态两种: 静态RAM(SRAM):只要有电源加于 RAM,数据就能长期保存。 动态RAM(DRAM):写入的信息只能 保持几毫秒时间,必须定时重写(刷新)。 电路复杂,价格便宜。
算术运算:加、减、乘、除 逻辑运算:与、或、非 移位操作 暂存原始数据、 中间结果及运 算结果 暂存器 TMP 寄存器 (Register)
中心部件 — 算术逻辑单元 ALU
存放第一操 作数和操作 运算结果
累加器 A ALU
保存运算结果 的条件标志 标志寄存器
控制器:分析和执行指令的部件,指挥中枢 。解释输入计算机中的命令并发出响应的控 制信号的机构。在它的控制下执行命令、原 始数据的输入、机器内部的信息处理、处理 结果的输出、外设与主机的信息交换,以及 对异常情况和特殊情况的处理等操作。 PC的功能:
存储容量单位:
位 bit :0 或 1 字节Byte :8 bit 为一个字节 字Word :计算机数据线的宽度为一个字,16、32或64位
存储容量:存储容量 = 单元数 位数
RAM-随机存取存储器,可读写

微机的组成与基本工作原理课件

微机的组成与基本工作原理课件

定的工作环境。
扩展卡
扩展卡定义
扩展卡是用于扩展微机功能的插卡,如显卡、声卡、网卡等。
扩展卡种类
扩展卡有多种类型,如PCI、PCI-E、AGP、ISA等。
扩展卡功能
扩展卡能够增强微机的特定功能,如图像处理、声音处理、网络 通信等。
电源与机箱
电源定义
电源是为微机提供电力的设备,它负责将交流电转换为直流电供 给微机使用。
人工智能技术与微机的结合
人工智能技术与微机的结合可以实现更加智能化、自 动化的应用和服务。例如,通过机器学习算法对用户 数据进行挖掘和分析,可以实现个性化推荐、智能客 服等功能;通过深度学习算法对图像进行处理和分析 ,可以实现智能图像识别等功能。这些应用和服务可 以提高用户体验和满意度,同时也可以为企业提供更 高效、更智能的解决方案。
内存储器
01
02
03
在处理或即将处理的数 据。
读写速度
内存储器的读写速度比硬 盘等外部存储设备要快得 多。
容量
内存储器的容量通常以兆 字节(MB)或千兆字节 (GB)来衡量。
输入输出设备
输入设备
输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等, 用于向计算机输入数据或指令。
CPU的工作流程
CPU从存储器中取出指令并译码,然后根据指令所要求的内容进行运算,并将 运算结果暂存器中,最后把暂存器中的结果送回存储器中,以便以后使用。
03
微机的硬件系统
总线
总线定义
总线是微机系统中各部件之间进行数据传输的公共通道。
总线分类
根据传输速度,总线可分为高速和低速总线;根据连接部件,总线 可分为内部和外部总线。
数据库管理系统是用 于创建、管理和维护 数据库的软件。

微机系统组成及其工作原理

微机系统组成及其工作原理

1.2 微机系统的硬件结构
一、三总线结构及分类
2.三类总线 三类总线 数据总线( 数据总线(DataBus,DB) , ) 地址总线(AddressBus,AB) 地址总线( , ) 控制总线( 控制总线(ControlBus,CB) , )
1.2 微机系统的硬件结构
一、三总线结构及分类
3.几种典型的总线结构 几种典型的总线结构 单总线结构 双总线结构 多层总线结构
1.4 微机基本工作原理
一、微机的基本组成电路
3.总线结构 总线结构 总线实现
如果将各个寄存器的L门和 门按次序排成一列 如果将各个寄存器的 门和E门按次序排成一列,则可称其为控制字 门和 门按次序排成一列, CON: CON: CON=LAEALBEBLCECLDED 为了避免信息在公共总线W中乱窜 必须规定在某一时钟节拍(CLK 中乱窜, 为了避免信息在公共总线 中乱窜,必须规定在某一时钟节拍 为正半周),只有一个寄存器L门为高电位 和另一寄存器的E门为高 门为高电位, 为正半周 ,只有一个寄存器 门为高电位,和另一寄存器的 门为高 电位。其余各门则必须为低电位。这样, 门为高电位的寄存器的数 电位。其余各门则必须为低电位。这样,E门为高电位的寄存器的数 据就可以流入到L门为高电位的寄存器中去 门为高电位的寄存器中去。 据就可以流入到 门为高电位的寄存器中去。 控制字中哪些位为高电平,哪些位为低电平, 控制字中哪些位为高电平,哪些位为低电平,将由控制器发出并送 到各个寄存器上去。 到各个寄存器上去。
1.4 微机基本工作原理
一、微机的基本组成电路
3.总线结构 总线结构 总线实现 设有A,B,C和D 4个寄存器,它们都有 门和 门,其 个寄存器, 门和E门 设有 , , 和 个寄存器 它们都有L门和 符号分别附以A, , 和 的下标 它们的数据位数, 的下标。 符号分别附以 ,B,C和D的下标。它们的数据位数,设 有4位,这样只要有 条数据线即可沟通它们之间的信息 位 这样只要有4条数据线即可沟通它们之间的信息 来往。 来往。

微型计算机系统的组成(正式稿)

微型计算机系统的组成(正式稿)

应用领域及重要性
应用领域
微型计算机系统广泛应用于工业控制、仪器仪表、医疗设备、智能家居、物联 网等领域,成为现代社会不可或缺的一部分。
重要性
微型计算机系统作为计算机技术的重要分支,对于推动科技进步和社会发展具 有重要意义。它不仅提高了工作效率和生活质量,还促进了信息化和智能化的 发展。
02 硬件组成部分
大数据时代的挑战与机遇
大数据时代的到来使得微型计算机系统需要处理的数据类型和来源更加多样化。面对海量数据的处理 和分析需求,微型计算机系统需要不断提高性能、降低成本并优化能耗。同时,大数据也为微型计算 机系统的发展提供了更多的应用场景和商业机会。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
中央处理器(CPU)
控制器
指挥计算机各部件自动、协调一 致地工作。
运算器
对数据进行算术运算和逻辑运算。
寄存器组
提供数据缓冲,保存操作数和操作 结果。
存储器(内存与外存)
内存储器
直接与CPU相连,存放当前运行 的程序和数据。
外存储器
长期保存信息的设备,如硬盘、 U盘等。
输入/输出设备(I/O设备)
输入设备
将外部信息转换为计算机能识别的二 进制代码,如键盘、鼠标等。
输出设备
将计算机处理后的结果转换为人们能 接受的形式,如显示器、打印机等。
总线与接口
总线
连接计算机各部件的一簇公共信号线,用于在部件之间传输数据。
接口
连接计算机与外部设备的桥梁,实现计算机与外部设备之间的信息交换。
03 软件组成部分
缓存技术
通过缓存频繁访问的数据来减 少响应时间并提高吞吐量。
可靠性、可用性和可维护性考虑

微机原理 第一章 微机系统组成及工作原理

微机原理 第一章 微机系统组成及工作原理
[X]反=
0X1X2…Xn-1=X
(X≥0) (X≤0)
(2) 反码 (3) 补码
1X1X2…Xn-1=(2n -1)-│X│
n位反码表示数值的范围: -(2n-1 - 1)~+(2n-1 - 1)
数0的反码也有两种形式:
[+0]反=000…0(全0)
反码还原为真值的方法:
[-0]反=111…1(全1)
原码的定义: 原码表示简单、直观,与真值间转换方便,但 原码的最高位表示符号,数值位用二进制 用它作加减运算不方便,且0有两种表示方法。 绝对值表示。 (1) 原码 设机器数位长为n,则数X的原码定义为:
(2) 反码 (3) 补码
[X]原=
X=0X1X2…Xn-1(X≥0)
2n-1 +│X│=1X1X2…Xn-1(X≤0)
浮点数一般由4个字段组成,一般格式如下:
阶符Jf 阶码J 数符Sf 尾数(也叫有效数)S
阶码部分
尾数部分
其中:阶码一般用补码定点整数表示,尾数一般用 补码或原码定点小数表示。 为保证不损失有效数字,一般对尾数进行规格化处 理,即保证尾数的最高位是1,实际大小通过阶码来进行 调整。
n位补码表示数值的范围: -2n-1~ +(2n-1-1) 数0的补码只有一个: [+0]补=[-0]补=000…0(全0) 补码还原为真值的方法: 补码→原码→真值,而[X]原=[[X]补]补
1.3.1计算机中数的表示方法
1-29
结论: (1) 原码 (2) 反码 (3) 补码
①原码、反码、补码的最高位都是表示符号位。 符号位为0时,表示真值为正数,其余位都为 真值。符号位为1时,表示真值为负数,其余 位除原码外不再是真值。 ②对于正数,三种编码都一样;对于负数,三种 编码互不相同。所以原码、反码、补码本质 上是用来解决负数在机器中表示的三种不同 的编码方法。

解微型计算机工作原理和工作过程

解微型计算机工作原理和工作过程

解微型计算机工作原理和工作过程全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:微型计算机是一种集成了CPU、内存、输入输出设备等部件的计算机系统,体积小、功耗低、性能高。

其工作原理和工作过程是微处理器通过接收来自输入设备的指令和数据,经过运算处理后,将结果输出到输出设备上。

本文将详细介绍微型计算机的工作原理和工作过程。

一、微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理主要由硬件和软件两部分构成。

硬件部分包括主板、CPU、内存、显卡、硬盘、输入输出设备等组件,这些组件通过总线相连,实现信息的传递和处理;软件部分包括操作系统、应用程序等,用于控制硬件的工作、管理资源、处理数据等。

微型计算机的工作原理是通过CPU来实现的。

CPU是微型计算机的核心部件,负责执行各种指令,进行运算处理。

CPU通过总线与主板上其他硬件设备连接,能够读取数据、存储数据、进行算术逻辑运算等操作。

当用户操作计算机时,输入设备会将指令和数据传输给CPU,CPU经过运算处理后,将结果输出到输出设备上,用户就能看到相应的反馈了。

二、微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程主要包括输入、处理、输出三个阶段。

在输入阶段,用户通过键盘、鼠标等输入设备输入指令和数据;在处理阶段,CPU接收并解析输入数据,执行相应的操作,进行计算处理;在输出阶段,CPU将处理结果输出到显示器、打印机等输出设备上,用户可以看到相应的结果。

微型计算机的工作过程是一个循环往复的过程,用户不断输入数据和指令,CPU不断进行处理和计算,输出结果。

通过这种方式,用户可以实现各种计算、操作、应用等功能。

第二篇示例:微型计算机是一种小型但功能强大的计算机系统,被广泛应用于日常生活和工作中。

它是现代信息社会中不可或缺的一部分,其工作原理和工作过程值得我们深入了解和探讨。

微型计算机的工作原理主要涉及到计算机的硬件和软件两个方面。

硬件部分包括主机、CPU、内存、硬盘、光盘驱动器、显卡、声卡等各种组件,软件部分则包括操作系统、应用程序、驱动程序等。

第2章微型计算机系统的组成及工作原理

第2章微型计算机系统的组成及工作原理

指令地址
SS SP或BP
堆栈地址
DS BX、DI、SI、8位/16位数据 数据地址
DS 串指令的SI
串源地址
ES 串指令的DI
串目标地址
2.3.5 存储器逻辑地址和物理地址的形成
1. 存储器逻辑地址 段基址:16位的段寄存器指定 偏移地址:多种组合方式,由寻址方式决定 2. 存储器物理地址的形成 (1)存储器物理地址的计算——举例说明
1. 管理模式不同 对存储器的管理模式与微处理器的工作模式有关 ——实模式下的分段;保护模式下的分段/分页 2. 虚拟存储器的概念 虚存、为什么要采用虚存、如何实现虚存
2.5.6 ISA总线的定义与应用
2. ISA总线的信号线定义 ——98芯插槽,包括地址线、数据线、控制线、时钟和电源线 (1)地址线:SA019和LA1723 (2)数据线:SD015 (3)控制线:AEN、BALE、IOR 和 IOW、SMEMR 和 SMEMW MEMR 和 MEMW 、MEM CS16和 I/OCS16 、SBHE IRQ37和IRQ912 、IRQ1415 、 DRQ03和DRQ 57 DACK 0 DACK 3 、 DACK 5 DACK 7 、T/CDMA、MASTER RESET DRV、I/O CHCK 、I/O CHRDY、OWS 、其他信号(时 钟、电源、地线)
制、分页管理及多任务机制
2.2.7 现代微处理器的新技术
1. 高速缓冲存储技术Cache 2. 流水线技术Pipeline 3. 精简指令技术RISC
CISC(Complex Instruction Set Computer) RISC(Reduce Instruction Set Computer) 4. 多核技术Multi-Core ➢ 多片多处理器结构Multi-Processing ——一个微机系统中使用一组独立(并行)的处理器芯片,各处 理器芯片共享内存及总线,又称对称多处理结构SMP ➢ 单芯片多处理器CMP(Chip Multi-Processing) ——将多个拥有相同功能的处理器整合到一个芯片内,各处理 器并行执行不同的进程

第一章_2 微机简介(结构和工作原理)

第一章_2 微机简介(结构和工作原理)
集成度越高,功耗越小。现已达 集成度越高,功耗越小。现已达0.13 µm。 。 MMX:(MultiMedia Extensions,多媒体扩展指令) ,多媒体扩展指令) 第一代SIMD指令集,可以增强浮点和多媒体运算的速 指令集, 第一代 指令集 度。
SSE:(Streaming SIMD Extensions,单一指令多数据流 , 扩展) 第二代SIMD指令集,有70条指令。 指令集, 条指令。 扩展 第二代 指令集 条指令
•技术俗语
缓存(Cache) :存储 存储CPU经常使用的数据、指令的高 经常使用的数据、 缓存( 经常使用的数据
速存贮器。可分一级缓存和二级缓存。 速存贮器。可分一级缓存和二级缓存。
一级缓存(L1):集成在 集成在CPU内部,CPU处理数据过程 内部, 一级缓存( 内部 处理数据过程
中数据和指令的暂时保存,与CPU同频。486的8K到当 同频。 中数据和指令的暂时保存, 同频 的 到当 今的32K 今的
93年 Intel Pentium 年 集成度都已超过100万管子/片,主振频率达 200MHz。 万管子/ 集成度都已超过 万管子 。
PC机的主流芯片Intel 80X86系列 95年,Pentium Pro(高能奔腾)集成度达550万/片,同片 L2Cache256KB。 97年, Pentium MMX(多能奔腾、简称 MMX)。
3、 微型计算机(Microcomputer) 以微处理器为核心 , 配以内 以微处理器为核心, 微型计算机 ( 存、输入输出(I/O)接口和相应的外围设备(如打印机、显 输入输出( / ) 接口和相应的外围设备( 如打印机、 示器、磁盘机和磁带机等) 示器、磁盘机和磁带机等)而构成的裸机。
4、微型计算机系统(Microcomputer System)微型计算机配以 微型计算机系统( 系统软件和应用软件而构成的系统。 系统软件和应用软件而构成的系统。

微型计算机的组成及基本工作原理资料共26页文档

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微型计算机组成及基本工作原理资 料
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵, 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法, 总体上 来说, 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日,便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持,法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例,它们 迅速累 聚,进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律,事物有规律,这是不 容忽视 的。— —爱献 生
31、只有永远躺在泥坑里的人,才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍,就是一下子不要学很多。——洛克
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1.1 微机概述 1.2 微机系统的结构和工作原理 1.3 微机系统的工作过程 1.4 PC系列微机的体系结构 1.5 微机的数制与编码 习题与思考题
本章要点
本章从微机系统的总体框架入手,帮助学生建立起微机系 统的概念,并通过掌握数据格式间的转换,为后继学习奠定基 础。
本章的重点是微处理器、微机、微机系统的定义和及相互 关系,以及原码、补码、反码的计算。
本章的难点在于对微机系统结构的理解和数据格式的转换。
1.1 微 机 概 述
1.1.1 计算机的发展
1946年,第一台计算机在美国诞生。60多年来,根据计算 机采用的逻辑元件来分,计算机经历了电子管、晶体管、中 小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路计算机这5个阶 段,如图1-1所示。
图1-1 计算机采用的逻辑元件
Intel Intanium、Pentium D、Pentium EE、
1.1.3 微机的特点和应用范围
一、微机的特点
由于微机是采用LSI和VLSI组成的,因此它除了具有一般计算 机的运算速度快、计算精度高、记忆功能和逻辑判断力强、自动工 作等特点外,还有其独特的优点。
(1)体积小、重量轻、功耗低。 (2)可靠性高、对使用环境要求低。 (3)结构简单、设计灵活、适应性强。 (4)性能价格比高。
字长与微处理器数据总线DB宽度不是同一个概念。如8088的字长16位,但 DB宽度仅8位;而Pentium系列的字长32位,但DB宽度64位。
二、按结构类型分类
(1)单片机 又称微控制器或嵌入式控制器,它将CPU、存储器、定时器/计 数器、中断控制,I/O接口等集成在一片芯片上。如MCS-51系列单片机8031、 8051、8751等。
微处理器(或称微处理机)是指由一片或几片大规模集成电 路组成的、具有运算器和控制器功能的中央处理器(CPU)。以 微处理器为核心的微机是计算机的第4代产品。
按CPU字长位数和功能来划分,以时间来排序微处理器的发展 过程分为8个阶段。
(1)第1代(1971~1973年)4位和8位低档微处理器和微机时 代。典型CPU产品为Intel 4004/8008。
以微处理器MPU(Micro Processing Unit)为核心,配上大容量 的半导体存储器及功能强大的可编程接口芯片,连上外部设备及电 源所组成的计算机,称作微型计算机,简称微型机或微机。
微机在系统结构和基本工作原理上,与其他计算机(巨、大、 中小型的计算机)并无本质差别,主要差别在于微机采用了集成 度相当高的器件和部件,它的核心部分是微处理器。
Pentium IV
Intel Itanium
AMD公司的产品
第一代
4位和低档8位机
(1971-1973)主要应用于各种袖珍计算器、家 电、交通灯控制等简单控制领域
Intel
4004/8008 第二代 中高档8位机
(1973-1978)广泛用于数据处理、 工业控制智能仪器仪表及家电等各
8080/8085、Z80、MC6800
主讲教师: 程启明 老师 2013.2
课程内容(可根据不同课时选择讲课内容)
内容简介、前言
第1章 微机系统的基础知识 第2章 微处理器 第3章 存储器 第4章 指令系统 第5章 汇编语言程序设计 第6章 I/O接口技术与DMA 技术 第7章 中断技术 第8章 并行接口8255与人机接口技术 第9章 串行通信接口技术 第10章 定时/计数技术 第11章 模拟接口技术 第12章 MCS-51单片机原理及程序设计基础 第13章 MCS-51单片机的接口 第14章 计算机硬件系统的设计及开发实例 附录、参考文献
二、微机的应用范围
(1)科学计算。 (2)信息处理。 (3)计算机辅助技术。 (4)过程控制。 (5)人工智能。 (6)网络通信。 (7)计算机仿真
1.1.4 微机的分类
微机的分类方法有多种,主要有:
一、按字长分类
字长是指计算机一次可处理二进制数的最大位数,它是微机的一个重要参数。 微机按字长可分为:4、8、16、32和64位机。
用程序等。
(10)可靠性、可用性和可维护性。
此外,还有一些评价计算机的综合指标,例如,系统的兼容性、完整
性和安全性以及性能价格比。
各项指标之间也不是彼此孤立的,在实际应用时,应该把它们综合起
来考虑。
1.2 微机系统的结构和工作原理
1.2.1 微机系统的组成
微型计算机
微型计算机系统
微处理器
运算器 控制器
(程启明编写) (程启明编写) (楼俊君编写) (楼俊君编写) (楼俊君编写) (罗 静编写) (黄云峰编写) (赵永熹编写) (王 莉编写) (黄云峰编写) (甄兰兰编写) (黄云峰编写) (赵永熹编写) (赵永熹编写) (刘 刚编写) (程启明编写)
课程目标:计算机硬件技术是学习和掌握微机硬件知识和 汇编语言程序设计的入门课程:
微型计算机的基本工作原理 汇编语言软件程序设计 微型计算机硬件接口技术
目的: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。
课程难度:“教”与“学”都较难 特点:内容多、逻辑联系少、概念抽象、记忆多、
综合强(软硬结合)、入门难等。
课程情况
学时安排:48/69讲课+16实验+1周课程设计(自动化/测控专业)
(4)第4代(1985~1993年)32位微机处理器和微机时代。典 型产品为Intel 80386/80486和Motorola 68040。
(5)第5代(1993~1995年)32位P5高档微处理器和微机时代。 典型产品为Intel Pentium 586(奔腾)。
(6)第6代(1995~1999年)32位P6高档微处理器和微机时代。 典型产品为Intel Pentium Pro/ Pentium MMX/Pentium Ⅱ/Pentium Ⅲ。
(3)第3代计算机。20世纪60年代中期,集成电路问世之后,出现了 中、小规模集成电路构成的计算机。这一时期,实时系统和计算机通信 网络有了一定的发展。
(4)第4代计算机。20世纪70年代初,出现了以大规模集成电路为主 体的计算机。这一代计算机的体积进一步缩小,性能进一步提高,发展了 并行技术和多机系统,出现了精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer,RISC)。微型计算机(Microcomputer)也是在第4代计算机时 期产生的。
个领域
第三代
(1978-1983)
16位机
Intel 8086、Z8000、80286
第四代
(1984-1992)
32位机
特点:
80386、80486
第五代
(1993-1999)
1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。
32位机
Intel Pentium第六代(2000年以后) 64位机和双核
寄存器组
内存储器
输入输出输出 接口电路
总线
外部设备
软件
区别3个概念
微机系统的组成由小到大可分为微处理器、微型计算机、 微型计算机系统三个层次结构,如上图1-2所示。
(1)微处理器。微处理器(Microprocessor,简称μP或MP) 是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能 的中央处理器部件,又称为微处理机。它只是其中央处理器。有时 为区别大、中、小型中央处理器CPU(Central Processing Unit)与 微处理器,而称后者为MPU(Microprocessing Unit)。
(2)微型计算机。微型计算机(Microcomputer,简称μC或 MC)是指以微处理器为核心,配上存储器、输入/输出接口电路及 系统总线所组成的计算机。当把微处理器、存储器、输入/输出接 口电路统一组装在一块或几块电路板上或集成在单个芯片上,则分 别称之为单板、多板或单片微型计算机。
2013.2 2 冯博琴主编,微机原理与接口技术,清华大学出版社,2002.2
3 周明德主编, 微型计算机系统原理及应用(第四版), 清华大学出版社, 2003.8
答疑辅导
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第1章 微机系统的基础知识
(2)单板机 将CPU、内存储器、I/O接口组装在一块印刷电路板上的微型计 算机,如SDK-86和TP86单板机。
(3)多板机(PC机)由一块主板(包含CPU、内存储、I/O总线插槽)和多 块外部设备控制器插板组装而成的微型机。如IBM-PC微机及其兼容机。
三、按用途分类
(1)个人计算机(2)工作站/服务器。(3)网络计算机
(1)第1代计算机,即电子管时代的计算机。从20世纪40年代末到50 年代中期的计算机都采用电子管为主要元件。这一代计算机主要用于科学 计算。
(2)第2代计算机,即晶体管时代的计算机。20世纪50年代中期,晶 体管取代电子管,大大缩小了计算机的体积,降低了成本,同时将运算速 度提高了近百倍。第2代计算机不仅用于科学计算,而且开始用于数据处 理和过程控制。
Intel 4004
Intel 8008
Intel 8080
Intel 8085
Intel 8086
Intel 80286
Intel 80386
Intel 80486
Intel Pentium
Intel PentiuO
Pentium II
Pentium III
四、按体积或外形分类
(1)台式机(也称桌上型)(2)便携机(也称可移动微机)
1.1.5 微机系统的主要性能指标
(1)字长
计算机能直接处理的二进制数据的位数。
(2)运算速度 微处理器执行指令的速率,单位:百万条指令/秒(MIPS)
(3)存储容量 反映了计算机存储信息的能力。
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