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第1章 微型计算机系统概述

第1章  微型计算机系统概述

【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了,然而微 型计算机在1971年才问世,它具有众多优点,其应用更 加广泛。微型计算机(见图1-1)具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点,其 应用深入到社会生活中的各个领域,并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算,而且还可以进行逻 辑运算,同时还具有推理判断的能力。因此,人们又称 它为电脑。现在,科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展,人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX (System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等)、Windows系列(现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等)等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器(CPU)的一些基本概念介绍 如下: 中央处理器(CPU)是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片,这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器(CPU)配上一定容量的 存储器(或内存)、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上,并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数(A/D)和 数模(D/A)转换器。

第1章 微型计算机简介

第1章  微型计算机简介

1.2.3 微型计算机的结构形式

1.台式个人微机 最初的个人微机都是台式的,至今这仍是它的主 要形式。如图1-18所示。


2.便携式个人微机 便携式个人微机又称笔记本电脑,如图1-19 所示。

2002年11月,微软在全球推出Tablet PC(平 板计算机)后,其他厂商也纷纷推出自己 的Tablet PC。图1-20所示是几款Tablet PC。




4.比尔· 盖茨与微软公司 1955年10月28日,比尔· 盖茨(Bill Gates)出 生于美国华盛顿州的西雅图。 1975年,比尔· 盖茨只是一个不到19岁的大 学生,他主动与罗伯茨联系,与保罗· 艾伦 一起用了几周的时间,设计出了用于“牛 郎星”的BASIC解释程序。 1975年7月成立了微软(Microsoft)公司, 简称MS,专门从事微机软件的开发。
1.3 微型计算机系统的组成

微机系统的组成,通常是先分成硬件和软 件两大部分,然后再根据每一部分功能进 一步划分,如图1-21所示。
1.3.1 微型计算机的硬件系统

构仍然是按照冯· 诺依曼(John Von Neumann)提出的“存储程序方式”原理设计的, 故称为冯· 诺依曼计算机。其基本思想是,计算机 至少应具备以下5种部件才能完成用户所需的基本 功能。 输入设备。 存储器。 运算器。 输出设备。 控制器。

1987年,推出MacⅡ机,其CPU采用摩托罗拉的32 位MC68020,CPU速度为16MHz,运算速度达到 2MIPS(百万条指令每秒)。它的新型总线结构 使其总线速度可与工作站相媲美,而10倍于当时 的PC/AT机(16位的286微机)。Mac II机如图1-3 所示。

第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)

第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)
32位微处理器(80386,80486) (Pentium,P2,P3,P4 )
1、3 微处理器、微型计算机微型计算机系统
算术逻辑部件 累加器、寄存器 控制部件 内部总线 存储器(ROM、RAM) 输入输出接口 系统总线 外围设备 系统软件 微 处 理 器
微 型 计 算 机
微 型 计 算 机 系 统
1、4 微型计算机的应用
1、科学计算和科学研究
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出 的数学问题(数值计算)。 2、信息处理 (数据处理) 主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字 信息进行加工。 3、工业过程控制
用微型计算机实现工业生产控制。
4、计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教(CAI)、计算 机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算 机辅助测试(CAT)、计算机集成制造(CIMS)等系 统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行 为及其规律的一门学科,包括智能机器人,模拟人的 思维过程,计算机学习等等。其主要任务是建立智能 信息处理理论,进而设计可以展现某些近似于人类智 能行为的计算系统。
1、3、3 微型计算机系统的组成 一个微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。硬件和 软件的结合,才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统是一个为执行程序建立物质基础的物理 装置,称为硬件或裸机。
计算机软件系统指为运行、管理、应用、维护计算机所 编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同,软件分为系统软件和应用软件两大类。
1、3、1 微处理器
微处理器(CPU)由运算器和控制器组成。
• 必须具备功能: *可以进行算术和逻辑运算 *可保存少量的数据 *能对指令进行译码并执行 *能和存储器及外设交换数据 *能提供系统所需的定时和控制 *可以相应其它部件发来的中断请求

第一章微型计算机系统概述

第一章微型计算机系统概述
2. 字长
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器,内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力;
以上只是一些主要性能指标,还须综合考虑其他因素。
一、 二,八,十,十六进制数
十进制数的两个主要特点:
1. 有十个不同的数字符号:0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地,任意一个十进制数N都可以表示为:
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数:数制所使用的数码的个数
*权:数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中,10称为十进制数的基数,i表示数的某一位,10i 称该位 的权,Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示,则对于二进制,R=2, Ki为0或1, 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分:
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度),是指每秒 钟所能执行的指令条数,一般用“百万条指令/秒”(MIPS) 来描述。

微型计算机系统概述

微型计算机系统概述

I/O接口的概念将在第7章介绍,常用接口芯片在第9、第10以及第11章介绍。
6、输入输出接口、鼠标等
微型计算机系统的工作原理
1、指令、指令系统和程序 指令: 指令是指示计算机执行某种操作的命令,它由一串二进制代码组成。 一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。
操作码
操 作 数
指明该指令要完成的操作的类型或性质,如取数、加法、减法或逻辑乘等。
汇编语言:
2、机器语言、汇编语言和高级语言
高级程序设计语言接近人类自然语言的语法习惯,易被用户掌握和使用。
高级语言程序“看不见”机器的硬件结构,不能用于编写直接访问机器硬件资源的系统软件或设备控制软件。为此,一些高级语言提供了与汇编语言之间的调用接口。用汇编语言编写的程序,可作为高级语言的一个外部过程或函数,利用堆栈来传递参数或参数的地址。
用机器语言编写的程序是计算机惟一能够直接识别并执行的程序,而用其他语言编写的程序必须经过翻译才能变换成机器语言程序,所以,机器语言程序被称为目标程序。
机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言;
机器语言:
一条机器指令控制计算机完成一个基本操作;
计算机能够直接识别的数据是由二进制数0和1组成的代码;
ROM BIOS
硬 盘
RAM
② 执行自举程序
⑥执行 引导 程序







CPU
① 执行加电自检程序
⑤ 装入引导程序
⑦ 装入操作系统
CMOS







⑧运行 操作 系统
显示初始界面
DOS
DOS(Disk Operating System)是磁盘操作系统的简称,MS-DOS则是最普遍使用的PC兼容DOS。 MS-DOS采用模块结构,它由五部分组成: ROM中的BIOS模块 IO.SYS模块 MSDOS.SYS模块 模块 引导程序。

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。

微型计算机系统(全)

微型计算机系统(全)

第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章:计 算 机 基 础 知 识
2.2.4 微机总线
1.按层次结构分类 (1)内部总线 内部总线是微机内部各芯片与CPU之间的连线,用于芯片一级的 互连。 (2)系统总线 系统总线是微机中各插件板与主板之间的连线,用于插件板一级 的互连。 ① PCI总线 (3)外部总线 外部总线是微机与外部设备之间的连线。 ② AGP总线
第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章:计 算 机 基 础 知 识
2.3.3 输出设备
1 显示器:显示器由监视器和显示适配卡组成,是 最常用的输出设备。 2 打印机:打印机也是计算机中最常用的输出设备。 按输出方式可分为击打式和非击打式,击打式以针 式打印机为主要代表,非击打式以激光打印机和喷 墨打印机为主流。
高级语言 源程序 编译
机器语言 目标程序 运行
执行 结果
高级语言 源程序 解释并执行
执行 结果
编译过程示意图
解释过程示意图
第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章:计 算 机 基 础 知 识
2.应用程序 应用程序是用各种高级语言编写出来的具有 特定功能的程序,例如:Word、NetAnt、金山解 霸等。应用程序是面向用户的最高层程序。 (1)文字处理软件 (2)信息管理软件 (3)辅助设计软件 (4)实施控制软件
第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章:计 算 机 基 础 知 识
2.按功能分类
(1)数据总线(Data Bus,DB) 数据总线用于传递数据信息。 (2)地址总线(Address Bus,AB) 地址总线用于传送CPU发出的地址信息,如要访问的内存 地址、外部设备地址等。 (3)控制总线(Control Bus,CB) 控制总线是用来传送控制信号、命令信号和定时信号的, 这些信号是由CPU发出的,因此是单向的。

微型计算机系统概述

微型计算机系统概述

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1.1 计算机的发展与应用 人类第一台数字电子计算机:1946 年,美国宾夕法尼亚大学研 制出。取名为:ENIAC(Electronic numerical integrator and calculator)。 由著名数学家:冯· 诺依曼,推出了新的计算机系统结构,提出采 用二进制、存储程序及在程序控制下执行的理念 。 第一代:1946年-1957年。 器件:电子管,磁芯和磁鼓存储器。
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系统软件中还有语言处理程序,计算机语言是使用者与计算 机之间进行交流的工具;人们将要计算机来完成的事件编写成程序输 入给计算机;计算机通过执行用户的程序来完成用户的工作。其中广 泛使用的语言有 C 语言、VB、VC、Java 等,机器只能运行机器语 言。 返回本章目录
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1.3 PC 机系列体系结构 1.3.1 基于 8088 PC 总线的微机结构 8088 微处理机,作为第一代机的 CPU,通过地址总线、数据总线和控制总线对整 个机器进行调试和控制,其体系结构,如图 1.3 。 1. 8088 处理器:采用 4.77M 的工作频率,该频率通过 8284 对14.31818MHz 的晶 体振荡 3 分频而得到的;每个时钟周期 210nm。 2. 8087 协处理器:8088 在最大模式下可配接 8087协处理器用来进行浮点运算,使 浮点运算速度提高 100 倍。 3. 存储器:64K 的 ROM 早期存放 32K 的 Basic 解释程序,另 32K 固化 BIOS,包 括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本的 I/O 设备的驱动程序 4. RAM 内存:IBM PC/XT 的主板上可接插 640K 的内存。 5. 8253/8254 可编程定时计数器:该片提供 3 个通道。通道 0 每 55ms 向 CPU 发一个时钟中断信号,通过计数,用来计算时 钟的时间;通道1 用于 DRAM 的刷新;通道2 输出方波到扬声器。

微型计算机的基础知识

微型计算机的基础知识
分。 2.存储容量 是指存储器所能记忆信息的总量。 常用字节(Byte)表示。
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1.1 微型计算机系统概述
(1)位(bit) 二进制数的一位,简写b
(2)字节(Byte) 8位二进制数组成一个字节,简写B
(3)还有千字节(KB),兆字节(MB),千兆字节(GB)等。
换算关系如下:
1B=8b 1GB=1024MB
例如:X86指令集、MMX(多媒体扩展指令集)、SSE(数 据流单指令扩展指令集)、SSE2、SSE3、SEE4(SSE4.1和 SSE4.2)等。
3、程序:
设计者为解决某一问题而设计的一系列指令集合。
计算机程序可分为:
机器语言程序、汇编语言编程辑p序pt 和高级语言程序。
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1.3 微型计算机基本工作原理
1.2 计算机硬件基本结构
3、存储器:
存储器分为内存储器(主存)和外存储器(辅存)。内存储器简称内 存或主存,它的存储容量一般较小,与CPU直接相连,存取速度快,主要 用于暂时存放当前执行的程序和相关数据;外存储器称为外存或辅存, 作为内存的辅助存储器,它的存储容量大,但存取速度远比内存慢,主 要用于存放需长期保存的程序和数据。
取指令——分析指令——执行指令
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1.3 微型计算机基本工作原理
6、计算机系统
主机 硬件
中央处理器 内存储器 外存储器
运算器 控制器
外设
输入设备
微型计算机系统
系统软件
输出设备
操作系统 服务软件 编译或解释系统
软件
信息管理软件
辅助设计软件
应用软件
文字处理软件
图形软件
各种程序包
如图:一个编完辑整pp的t 计算机系统

微机原理第1章 微型计算机简介

微机原理第1章  微型计算机简介

1.1.2 微机系统的主要性能指标
微型计算机的主要性能指标有以下一些内容: 字长 字长以二进制位为单位,是CPU能够同时处理的二进制数据的位数, 它直接关系到计算机的计算精度、功能和运算能力。微机字长一般都 是以2的幂次为单位,如4位、8位、16位、32位和64位等。 运算速度 计算机的运算速度(平均运算速度)是指每秒钟所能执行的指令条数, 一般用百万条指令/秒(MIPS)来描述。因为微机执行不同类型指令 所需时间是不同的,通常用各类指令的平均执行时间和相应指令的运 行比例综合计算,作为衡量微机运行速度的标准。目前微机的运行速 度已达数万MIPS。 时钟频率(主频) 时钟频率是指CPU在单位时间(秒)内发出的脉冲数。通常,时钟频 率以兆赫(MHz)或吉赫(GHz)为单位。一般的时钟频率越高,其 运算速度就越快。
2、微型计算机的外部设备 微型计算机的外部设备包括外存储器、输入设备和输出设备等,如图 1.3所示。
外存储器 硬盘 软盘 光盘 键盘 鼠标 扫描仪、数码相机等 显示器 打印机
外部 设备
输入设备
输出设备
图 1.3 微型计算机的外部设备 图 1.4 微型计算机的外部设备
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
输入设备 输入设备是计算机外部设备之一,是向计算机输送数据的设备。其功 能是将计算机程序、文本、图形、图像、声音以及现场采集的各种数 据转换为计算机能处理的数据形式并输送到计算机。常见的输入设备 有键盘和鼠标等。 输出设备 输出设备是将计算机中的数据信息传送到外部媒介,并转化成某种人 们所认识的表示形式。在微型计算机中,最常用的输出设备有显示器 和打印机。
地址总线 数据总线 控制总线

计算机维修与维护试题及参考答案

计算机维修与维护试题及参考答案

计算机维修与维护网试题第一章微型计算机系统概述一、名词解释1、扩展插槽:2、CMOS:3、ROM:4、主机板:二、填空1、目前微型机外形常见有如下几种式样:()、( )和( )。

2、主存储器分为:()和( ).3、RAM分为: ( )和( ).4、目前,CACHE有两种类型:()与()。

5、目前,微机中常用的总线(扩展插槽)有四种: ( )、( )、( )和( )。

6、常用的驱动器接口类型有如下三种: ()、()、()。

7、显示器大致可分为:()、()、()、()和()等几种类型。

8、打印机的种类很多,从印字原理上讲可分为()和()。

其中击打式打印机主要以针式打印机为主,而()、()、()、()等打印机都是非击打式打印机。

9、扫描仪可分为()、()、()和()。

三、判断题1、软盘驱动器是驱动和读写软磁盘的设备。

()2、目前常见的ROM只有PROM和EPROM。

()3、lDE接口又称为AT BUS接口,该接口是当前硬盘驱动器特别采用的一种接口。

()4、打印机的主要技术指标有打印速度、印字质量、打印噪声和打印机寿命等。

()5、点阵式打印机虽然有许多种,但基本结构差不多是相同的,主要可分为两大部分:机械部分和电路部分。

()6、激光打印机和喷墨打印机是目前市场上最主要的两种非击打式打印机。

()四、简答题1、系统总线有哪几种标准?它们各自有哪些特点?2、软磁盘保护套的作用?3、硬盘驱动器的工作过程?4、扫描仪的主要技术指标?5、画出ISA总线标准的微机结构图?结合结构图来说明产生“瓶颈”的原因?第二章微型计算机系统硬件的配置与组装一、名词解释1、刷新速率:2、点距:3、显示器分辨率:二、填空1、对于微机的选购一般有两种方法: ()和( )。

2、就当前市场上的微机而言有两类:( )和( )。

3、主板按所配用的微处理器来分类,可分为:( )、( )、( )和( )主板等类型。

4、主板按尺寸大小与机械结构来分,可分为两种:( )与( )。

第一章1 微型计算机系统概述

第一章1  微型计算机系统概述

16位微机芯片

MACintosh机
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第3代:各公司推出一批16位微机芯片


著名的微机有:IBM PC系列机,包括PC、 PC/XT和PC/AT三个具体型号,Apple公司推 出的MACintosh 机(CPU为M68000),用于 出版印刷领域 PC机可能包含的三层含义:


泛指面向个人应用的微型计算机 泛指采用X86指令体系的16/32位微型计算机,以区 别于Apple公司的MAC机 IBM开发的包括IBM PC/XT /AT等三款机型的PC系 列机
22
IBM PC系列机的发展轨迹


IBM PC机
Intel在其8086微处理器基础上推出其简化版本8088,IBM 在1981年用8088做CPU,开发了最早的IBM PC机 微软给IBM PC机编制DOS磁盘操作系统



IBM PC/XT(Expanded Technology)
1982,IBM扩充了IBM PC的内存,发展为IBM PC/XT (Expanded Technology),IBM PC机采用了技术开放策 略,其他公司可围绕他研制配套产品
晶体管:固体半导体器件,可以用于放大、开关、稳压、信号调制和许多其他功能
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CDC1604 IBM-7094


The IBM 7094 computer in the Columbia University Computer Center machine room some time between 1964 and 1968, operator John Szallasi at the console. The IBM 709x series are the 36-bit machines on which LISP was developed; its 18-bit halfwords were perfect for CARs and CDRs. This is the machine that inspired DEC's first 36-bit machine, the PDP-6, which was followed by the PDP-10 and DEC-20.

第一章微型计算机控制系统概述

第一章微型计算机控制系统概述

DSP 处理器的长处
向量运算、
指针线性寻址等
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
4、嵌入式片上系统 ( System On Chip ) • 随着 EDI 的推广和 VLSI 设计的普及化,及半
导体工艺的迅速发展,在一个硅片上实现一个 更为复杂的系统的时代已来临,这就是
System On Chip ( SOC )。
• TI 公司亦将其 TMS320C2XXX 系列 DSP 作为 MCU 进行推广。
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
3、嵌入式 DSP 处理器
( Embedded Digital Signal Processor, EDSP )
(1)DSP处理器的特点 DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计: 使其适合于执行 DSP 算法,编译效率较高,指令执行速度也 较高。
• 具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点, 特别适合于要求实时和多任务的体系。
微机控制技术
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器特点:
(1)对实时多任务有很强的支持能力。能完成多任务并且有较 短的中断响应时间,从而使内部的代码和实时内核的执行时间 减少到最低限度。
(2)具有很强的存储区保护功能。 由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件 模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保 护功能,同时也有利于软件诊断。
理器。 如:Intel 的 MCS-296
Infineon ( Siemens ) 的 TriCore。
1.2.4 嵌入式系统
(3)推动嵌入式 DSP 处理器发展的因素:
嵌入式系统的智能化。
如:各种带有智能逻辑的消费类产品
生物信息识别终端

单片机原理与应用技术第一章微型计算机系统基本知识

单片机原理与应用技术第一章微型计算机系统基本知识
指令系统
指令系统是单片机软件系统的核心,它规定了单片机能够执行的指令集合。指 令系统包括算术指令、逻辑指令、控制指令等,每种指令都有特定的功能和操 作码。
汇编语言
汇编语言是一种低级语言,与硬件直接相关,易于理解和编写。在单片机编程 中,汇编语言通常用于编写底层驱动程序和优化性能要求高的程序。
单片机的高级语言与编程
智能热量表
单片机可以实现热量表的自动读数和远程抄表功能。
单片机在其他领域的应用
医疗设备
单片机可以用于医疗设备 的控制和监测,如监护仪、 呼吸机等。
交通工具
单片机可以用于车辆的控 制系统和安全监测系统, 如汽车电子、轨道交通等。
物流行业
单片机可以用于物流设备 的控制和监测,如智能仓 储、智能物流等。
02
单片机的基本知识
单片机的定义与特点
总结词:概述
详细描述:单片机是一种集成电路芯片,它集成了中央处理器、存储器、输入输 出接口等计算机主要部件的功能,具有体积小、功耗低、可靠性高、价格便宜等 特点。
单片机的分类与选型
总结词
分类与选型
详细描述
根据不同的分类标准,单片机可以分为多种类型。按位数可分为4位、8位、16位和32位单片机;按结构可分为 CISC和RISC单片机;按指令集可分为冯诺依曼和哈弗结构单片机。在选型时,需要根据实际需求和应用场景选 择合适的单片机,考虑其性能、功能、成本等因素。
单片机的存储器
程序存储器
用于存储程序代码,如ROM、 EPROM、Flash等。
数据存储器
用于存储程序执行过程中的数 据,如RAM。
特殊功能寄存器
用于控制单片机各部分的工作 状态和参数设置。
存储器组织
根据不同需求,单片机内部存储 器可以分为不同的区域,如程序 存储器、数据存储器、堆栈等。

第1章 微型计算机系统

第1章 微型计算机系统

2006年,推出45nm Penryn处理器。全新 45nm Penryn家族共有7名成员,包括:
双核心桌面处理器Wolfdate、 四核心桌面处理器Yorkfield、 双核心行动处理器 Penryn、 双核心Xeon DP处理器 Wolfdate DP、 四核心 Xeon DP处理器Harpertown、 双核心 Xeon MP处理器Dunnington DC 四核心Xeon MP处理器Dunnington QC。
1.1.4 第四代:16及低档32位微处理器
1978年,Intel首次推出16位处理器8086: 时钟频率4~8MHz,内部和外部数据总线都是16 位,地址总线为20位,可直接访问1MB内存单元。
1979年,Intel又推出8086的姊妹芯片8088: 4~ 8MHz,集成度达到2万~6万管/片。它与 8086不同的是外部数据总线为8位(地址线为20 位)。
1996年,Intel公司推出了Pentium Pro(高能奔腾): 两大特色,一是片内封装了与CPU同频运行的256kB或 512kB二级缓存;二是支持动态预测执行,可以打乱程 序原有指令顺序,按照优化顺序同时执行多条指令, 这两项改进使得Pentium Pro的性能又有了质的飞跃。
1997年初,Intel发布了Pentium的改进型号—— Pentium MMX(多能奔腾),将一级缓存提高到 32kB,同时增加了57条MMX(多媒体扩展)指令, 有效地增强了CPU处理音频、图像和通信等多媒 体应用的能力。
主机按体积、性能和价格分:
巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五 类。
微型机其工作原理,与其它几类计算机并 没有本质上的差别。不同的是:
采用了集成度较高的器件;
组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器 和控制器,集成在一片集成电路芯片上,显然 该芯片是整个微机系统的核心,称为中央处理 器CPU,或者微处理器MPU。
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+127
结果出错。 CS = 0, CS+1 =1, 结果溢出!
因为CS = CS+1, 则结果正确。 CS CS+1, 则结果溢出。
所以 溢出 = CS CS+1
(1)BCD码 BCD码是指用等值的4位二进制数来表示1位十进 制数,即二进制编码的十进制数
2. 十进制数 二、八、十六进制数
1) 整数转换 方法:除基数取余数,由下而上排列
N 125D
余数
2 125
1=K0
低位
2 62 2 31
2 15 27 23 21
0
0=K1
1=K2
1=K3
1=K4
1=K5
1=K6
0=K7
高位
N=125D=01111101B
2). 小数转换 方法:乘基数取整数,由上而下排列
常用于家用电 器、智能化仪表、 工业测量。
单板微型机(单板机): 把微处器芯片、存储器芯片、I/O接口芯
片和小键盘、数码显示器等必要的输入/输出 设备装配在一块印刷电路板上就构成了单板 微型计算机系统。
常用于过程控制。
3. 按用途分:
(1) 个人计算机(PC机) (2) 工作站/服务器 (3) 网络计算机(简称NC)
一、 二,八,十,十六进制数
十进制数的两个主要特点:
1. 有十个不同的数字符号:0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地,任意一个十进制数N都可以表示为:
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10i
第一章 绪论
1.1 微型计算机系统概述 1.2 计算机数据格式 1.3 微型计算机系统
1.1 微型计算机系统概述
微型计算机是指以大规模、超大规模集成 电路为主要部件的微处理器为核心,配以存储 器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出 的计算机系统。
一、微型计算机的发展概况
①微型计算机诞生:1946年第一台计算 机在美国问世以后,人们接触最多的是微型 计算机,它诞生于20世纪70年代,其发展以 微处理器的发展为主要标志。
2. 字长
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器,内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力;
以上只是一些主要性能指标,还须综合考虑其他因素。
推广:
将十进制数转换为N(二、十六、八)进 制数时,整数与小数分别按“除N取余法” 与“乘N取整法”进行转换。
而N进制数转换为十进制数均可按权展 开相加得到。
3. 二进制数 与 八、十六进制数相互转换
1) 二进制数转换为八进制数
整数部分:将二进制数从小数点开始,向左 每3位转换为一个八进制数字,不足3位的左 边补零。
CS+1 CS
+126 +5
125
此例中,Cs≠CS+ 1,产生了错误的结果,发生 了溢出。
例3.
01111111
+ 00000101
10000100
+127 +5
124
结果出错。
CS = 1, CS+1 =0, 结果溢出!
例4.
10000100
+ 11111011
1 01111111
124 5
[+5]原 = [+5]反 = 0 000 0101B [5]原 = 1 000 0101B [5]反 = 1 111 1010B
3. 补码 正数的补码与其原码相同。 负数的补码是其反码+1,即相应正数按位求 反后在末位加1。
[5]原 = 1000 0101B [5]反 = 1111 1010B [5]补 = 1111 1011B
典型的芯片
2000个管/片 以上
9000个管/片 以上
机器语言、简单汇 编语言
汇编程序高级语言、 (FORTRAN PL/M等 BASIC 操作系统
Intel 4004 Intel 8008
Intel 8080,8085 MC 6800 Zilong Z-80
29000个管/片 以上
汇编语言 高级语言 操作系统
②微处理器的概念与发展
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯片上作为 中央处理部件,简称为微处理器
分代 第一代
第二代
第三代 第四代 第五代
年份 1971~1972
1973~1977
1978~1983 1981~1992 1993
字长 4/8位
8位
16位 32位 32位
芯片的集成度
软件
十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系 如下表所示
十进制 十六进制 二进制
0
0
0000
1
1
0001
2
2
0010
3
3
0011
4
4
0100
5
5
0101
6
6
0110
7
7
0111
8
8
1000
十进制 十六进制 二进制
9
9
1001
10
A
1010
11
B
1011
12
C
1100
13
D
1101
14
E
1110
15
F
1111
8位二进制补码表示数的范围:128 ~ +127
n位二进制补码表示数的范围:2n1 ~ +(2n1 1)
若运算结果超过了字长一定的机器所能表 示数的范围,称为溢出。此时运算结果出错。
判断溢出的方法:
• 两个同号数相加,运算结果的符号如果 与加数,被加数不同,则产生溢出,两 个异号数想减,运算结果的符号如果与 被减数符号不同,则产生溢出。
Intel 8086,8088 MC 68000 Z-8000 Intel 80286
15~50万个管/片 操作系统
Intel 80386,80486
以上
高级语言软件硬化 MC 68020
330万个管/ 片以上
操作系统 高级语言软件硬化
Pentium PII PIII PIV
第六代 1995~2001 64位 2亿个管/片
例如:将十进制数0.8125转换为二进制小数。
整个转换过程如下:
0.8125 ×2
1.625 0.625 ×2
1.25 0.25
整数部分为1, K-1=1 整数部分为1, K-2=1
高位
×2 0.50 0.50
×2 1.0
整数部分为0, K-3=0 整数部分为1, K-4=1
低位
所以转换结果为: (0.8125)10=(0.1101)2
操作系统 高级语言软件硬化
Core系列
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
二、微型计算机的特点和应用
1.微型计算机特点
微型计算机除具有一般电子数字计算机的 快速、精确和通用等许多优点外,还具有独自 的特点:
(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
2. 微型计算机的应用领域 科学计算 信息处理 计算机辅助技术
过程控制 人工智能 网络通信
三、微型计算机的分类
1. 按处理器同时处理数据的位数或字长分:
4位机、8位机、16位机、32位机、64位机
2. 按结构类型分: 单片微型机、 单板微型机 微型计算机
PC(Personal Computer)机:
4. 按体积大小分:
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度),是指每秒 钟所能执行的指令条数,一般用“百万条指令/秒”(MIPS) 来描述。
主频:也叫时钟频率,用来表示处理器的运行速度。单 位为MHz。
② 按“逢R进一”方式计数,在混合小数中,小数点右移一位相 当于乘以R,左移一位相当于除以R。

A2.3H 10161 2160 3161 162.1875
1101.001B=(1101.001)2 =1×23+1×22 + 0×21 + 1×20+0×2-1+0×2-2 + 1×2-3 =(13.125)10=13.125
是面向个人单独使 用的一类微机。当今的 微机的许多指标,如存 储容量、运行速度等已 经赶上或超过了以前的 小型机,可以满足各种 不同的应用场合。
单片微型机(单片机):
是一种用于控制的微处理器芯片,其组成 实际是由微型计算机的CPU、部分存储器和输 入/输出接口等部件集成在一块芯片上。换句话 说,一个单片机几乎就是一个专用的计算机, 只要配上少量的外部电路和设备就可以构成具 体的应用系统。
举例: (21B.04)16=(1000011011.000001)2 (72.51)8=(111010.101001)2
1.2.2 原码、反码和补码
一、机器数和真值
机器数:一个数连同其符号一起在机器 中的表示。
真 值:机器数的数值(带符号数)。
8位微机中的带符号数: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
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