微机总线及接口技术的发展
微机原理与接口技术课件PPT
汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点,适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂,容易出错, 且可移植性较差,需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言,它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
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串行接口的数据传输速率比并行 接口慢,但只需要一根数据线, 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
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中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件,它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求,例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备, 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式, 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备,因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术,可以实现语音识 别和图像处理等功能,提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
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智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制,实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术,可以实现电视和音响 设备的智能控制,提供更加便捷和智能的娱乐体 验。
chap6微机原理与接口技术第六章——I、O接口和总线
第六章I/O接口和总线本章介绍1.I/O接口I/O接口的功能简单的输入输出接口芯片I/O端口及其寻址方式CPU与外设间的数据传送方式 PC机的I/O地址分配2.总线IBM PC总线AT总线或ISA总线6-1、I/O接口一.I/O接口的功能1.采用I/O接口的必要性计算机和外设之间的信息交换带来一些问题:速度不匹配信号电平不匹配信号格式不匹配时序不匹配因此I/O设备不能直接与CPU的系统总线相连,必须在CPU与外设之间设置专门的接口电路来解决这些问题。
可编程输入输出接口芯片随着大规模集成电路技术的发展,出现了许多通用的可编程接口芯片,可用它们来方便地构成接口电路。
后面几章将介绍常见的可编程I/O接口芯片的原理、编程方法及与CPU的连接方法。
可编程中断控制器8259A可编程计数器/定时器8253可编程外围接口芯片8255A串行通信和可编程接口芯片8253AA/D和D/A转换芯片。
本章介绍最常用的简单I/O接口芯片,主要有缓冲器(Buffer)和锁存器(Latch)。
二、简单的输入输出接口芯片1.缓冲器74LS244和74LS245连接在总线上的缓冲器都具有三态输出能力。
在CPU或I/O接口电路需要输入输出数据时,在它的使能控制端EN(或G)作用一个低电平脉冲,使它的内部的各缓冲单元接通,即处在输出0或1的透明状态。
数据被送上总线。
当使能脉冲撤除后,它处于高阻态。
这时,各缓冲单元像一个断开的开关,等于将它所连接的电路从总线脱开。
74LS244和74LS245就是最常用的数据缓冲器。
除缓冲作用外,它们还能提高总线的驱动能力。
8个三态缓冲单元,分成两组,分别由门控信号为低电平时,数据传送;高电平时,输出高阻态。
单向缓冲器,只能从端。
OE 2.锁存器74LS3731. I/O端口1.数据端口(Data Port)用来存放CPU与外设之间交换的数据,长度一般为1-2个字节,主要起缓冲作用。
2.状态端口(Status Port)用来指示外设的当前状态。
微型计算机原理与接口技术(第4版)___题解及实验指导
微型计算机原理与接口技术(第4版)___题解及实验指导这份大纲旨在为《微型计算机原理与接口技术(第4版)吴宁题解及实验指导》给出一个概览,请参考以下内容。
概述介绍微型计算机原理与接口技术的基本概念引言微型计算机的发展和应用阐述微型计算机系统的组成和层次结构计算机硬件描述计算机硬件的基本组成包括中央处理器、存储器和输入输出设备讨论硬件的功能和特点计算机软件介绍计算机软件的概念和分类强调操作系统的作用和功能讨论软件的开发和应用微型计算机接口研究计算机与外部设备之间的连接和通信介绍接口的原理和技术分析接口的设计和实现实验指导实验准备介绍进行实验所需的基本准备工作包括实验器材、软件环境和实验原理的研究实验内容提供各章节相关实验的具体内容和步骤引导学生逐步完成实验任务强调实验中的关键点和注意事项实验总结总结每个实验的目的和结果分析实验过程中遇到的问题和解决方法提供实验的评价和改进建议通过这份《微型计算机原理与接口技术(第4版)吴宁题解及实验指导》大纲,学生可以了解该教材的内容和结构,对于研究和实验有一个整体的认识和预期。
本章介绍微型计算机原理与接口技术的基本概念和背景。
首先,讲解了计算机系统的组成和发展历程,帮助读者了解计算机系统的基本结构和演化过程。
其次,介绍了微型计算机的特点和分类。
通过本章的研究,读者能够建立起对微型计算机原理与接口技术的整体认识和理解。
本章将深入探讨微型计算机的结构和各个功能部件的作用。
首先,介绍了微型计算机的总线结构和数据流动方式,帮助读者了解信息在计算机系统中的传输过程。
然后,讨论了微型计算机的存储器层次结构和主要存储器的特点。
随后,讲解了微型计算机的中央处理器(CPU)的功能和内部结构。
最后,介绍了微型计算机的输入输出系统,包括输入设备和输出设备的种类和原理。
通过本章的研究,读者能够全面了解微型计算机的内部结构和各个功能部件的作用。
本章重点介绍微型计算机的编程技术,包括指令系统和汇编语言编程。
微型计算机发展史
微型计算机发展史微处理器(Microprocessor),简称µP或MP,是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的中央处理机部件,即CPU(Certal Processing Unit)。
微处理器本身并不等于微型计算机,它仅仅是微型计算机中央处理器,有时为了区别大、中、小型中央处理器(CPU)与微处理器,把前者称为CPU,后者称为MPU(Microprocessing Unit)。
微型计算机(Microcomputer),简称µC或MC,是指以微处理器为核心,配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机(简称微型机,又称微型电脑)。
有的微型计算机把CPU、存储器和输入/输出接口电路都集成在单片芯片上,称之为单片微型计算机,也叫单片机。
微型计算机系统(Microcomputer System),简称µCS或MCS,是指以微型计算机为中心,以相应的外围设备、电源、辅助电路(统称硬件)以及控制微型计算机工作的系统软件所构成的计算机系统。
20世纪70年代,微处理器和微型计算机的生产和发展,一方面是由于军事工业、空间技术、电子技术和工业自动化技术的迅速发展,日益要求生产体积小、可靠性高和功耗低的计算机,这种社会的直接需要是促进微处理器和微型计算机产生和发展的强大动力;另一方面是由于大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展,1970年已经可以生产1KB的存储器和通用异步收发器(UART)等大规模集成电路产品并且计算机的设计日益完善,总线结构、模块结构、堆栈结构、微处理器结构、有效的中断系统及灵活的寻址方式等功能越来越强,这为研制微处理器和微型计算机打下了坚实的物质基础和技术基础。
因而,自从1971年微处理器和微型计算机问世以来,它就得到了异乎寻常的发展,大约每隔2~4年就更新换代一次。
至今,经历了三代演变,并进入第四代。
微型计算机的换代,通常是按其CPU字长和功能来划分的。
微机原理及接口技术
2. 什么是机器码?什么是真值?解:把符号数值化的数码称为机器数或机器码,原来的数值叫做机器数的真值。
3. 8位和16位二进制数的原码 、补码和反码可表示的数的范围分别是多少? 解:原码(-127~+127)、(-32767~+32767)补码 (-128~+127)、(-32768~+32767) 反码(-127~+127)、(-32767~+32767)4.一般来说,其内部基本结构大都由 算数逻辑单元、控制单元、寄存器阵列、总线和总线缓冲器 四个部分组成。
高性能微处理器内部还有指令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和存储器管理部件等。
二 1.总线接口单元BIU (Bus Interface Unit )包括段寄存器、指令指针寄存器、20位地址加法寄存器和先入先出的指令队列、总线控制逻辑。
负责与存储器、I/O 设备传送数据,即BIU 管理在存储器中获取程序和数据的实际处理过程。
20位地址加法器将16位段地址和16位偏移量相加,产生20位物理地址。
总线控制逻辑产生总线控制信号对存贮器和I/O 端口进行控制。
IP 指针由BIU 自动修改,平时IP 内存储下条要取指令的偏移地址;遇到跳转指令后,8086将IP 压栈,并调整其内容为下条要执行指令地址。
2.执行单元EU (Execution Unit )包括ALU 、状态标志寄存器、通用寄存器、暂存器、队列控制逻辑与时序控制逻辑等。
负责指令的执行。
将指令译码并利用内部的ALU 和寄存器对其进行所需的处理。
3.EU 和BIU 的动作管理—流水线技术原则控制器运算器 寄存器输入/输出接口存储器 CPU主机外部设备应用软件系统软件微型机软件微型机系统 微型机硬件(1)每当8086的指令队列中有2个空字节且EU 未向BIU 申请读写存储器操作时,BIU 就会自动把指令取到指令队列中。
(2)每当EU 要执行一条指令时,它会先从BIU 的指令队列前部取出指令代码,然后执行指令。
微型计算机的总线技术原理分析
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(6)USB传输线能够提供100mA的电流,而带电源的USB Hub使得每个接口可以提供500 mA的电流。
(7)USB V1.1规范提供全速12Mbps的模式和低速1.5Mbps 的模式,USB V2.0规范提供高达480Mbps的数据传输速 率,可以适应各种不同类型的外设。
8位ISA总线是一种开放式的结构总线,在总线母板上有8个系 统插槽,用于I/O设备和PC机的连接。由于8位ISA总线具有价格 低、可靠性好、使用灵活等特点,并且对插板兼容性好。
8位ISA总线引脚信号总共有62条。通过一个31脚分为A、B两 面的连接插槽来实现,其中,A面为元件面,B面为焊接面。符 合ISA总线标准的接插件可以方便的插入,以便对微型计算机 系统进行功能扩展。
16位ISA总线的前62引脚的信号分布及其功能与8位ISA总线基 本相同,仅有两处作了改动。
16位ISA总线中新增加的36引脚插槽信号扩展了8位数据线、7 位地址线、存储器和I/O设备的读写控制线、中断和DMA控制线 、电源和地线等。
新插槽中的引脚信号分为C(元件面)和D(焊接面)两列。
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4.3 局部总线
4.3.1 VESA总线
VESA(Video Electronics Standards Association 视频电 子标准协会)总线是一种32位接口的局部总线,通 常称为VL总线。
由于EISA总线工作频率是8MHz,而VESA局部总线工 作频率可以达到33MHz。因此,需要高速数据传输 的系统可以采用VESA局部总线。它通常用于视频和 磁盘到基于80486的PC机的接口。
PCI V2.0版本支持32/64位数据总线,总线时钟为25~ 33MHz,数据传输率达132~264MB/s。1995年推出的PCI V2.1版本支持64位数据总线,总线速度为66MHz,最大 数据传输率达528MB/s。这个速度是最初的IBM PC总线的 100倍,是最快的ISA总线的40倍。PCI总线的优良性能使 它成为当前Pentium系列芯片的最佳选择,现在所有 Pentium主板都使用了PCI V2.1和更新版的PCI总线。
微机原理及接口技术第一章概述
三、微型计算机的分类
按处理器同时处理数据的位数或字长分:
8位机
按其结构分:
16位机
32位机
64位机
PC机、
单片微型机、 单板微型机
1.2
微型计算机组成
现代计算机结构仍然是在冯· 诺依曼提出 的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建 立起来的。
一、微型计算机的硬件结构
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输 出接口构成,它们之间由系统总线连接。
地址总线 (AB)
只读存储器 ROM 随机存储器 RAM
I/O接口
I/O设备 数据总线 (DB) 控制总线 (CB)
CPU
1. 微处理器
整个微机的核心是微处理器(up, MPU),也 称CPU。它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组 及控制部件。
ALU : 算术运算、逻辑运算
寄 存 器:存放操作数、中间结果、地址、标 志等信息 控制部件:整个机器控制中心,包括程序计 数器IP、指令寄存器IR、指令译 码器ID、控制信息产生电路。
外部设备
I/O接口电路
存储器 RAM ROM 总线
控制部件
算术逻辑部件
寄存器组
MPU
2. 存储器 微机的存储器分为:主存和辅存 主存(内存):用于存放当前正在运行的程序和正 待处理数据。(CPU内部cache,主 板上的内存, 造价高,速度快,存 储容量小) 辅存(外存):存放暂不运行的程序和输入处理的 数据,(主机箱内或主机箱外,造 价低,容量大,可长期保存,但 速度慢)
办公自动化
信息高速公路
仪器仪表
将传感器与计算机集 成于同一芯片上,智能
传感器不仅具有信号检
测、转换功能,同时还 具有记忆、存储、解析、 统计、处理及自诊断、 自校准、自适应等功能。
微机原理及接口技术
微机原理及接口技术一、前言随着信息时代的到来,计算机技术的不断发展,微机技术已经得到了广泛的应用和发展。
微机原理及接口技术作为微机技术的重要基础,对于了解微机的结构和工作原理,以及实现微机与外部设备的通信具有十分重要的意义。
本文将围绕着微机的结构、工作原理以及微机与外部设备的接口技术进行详细的介绍和分析。
二、微机的结构微机是由中央处理器(CPU)、内存(MEM)、输入/输出(I/O)接口电路、总线(BUS)等部分组成的。
CPU是微机的核心部分,它能对数据进行处理、控制微机的运作;内存是储存数据和指令的地方,CPU可以直接对内存进行读取和写入操作;I/O接口电路是微机与外部设备之间进行数据交换的桥梁;总线则是将CPU、内存和I/O接口电路连接在一起,并传递数据和控制信息。
三、微机的工作原理微机的工作过程主要由指令执行和数据存取两个部分组成。
当CPU需要执行下一条指令时,会从内存中读取这条指令,然后进行解析并执行相应的操作。
当CPU需要访问数据时,会从内存中读取数据,并将数据写入内存中。
而CPU与输入/输出设备之间的通信也是通过I/O接口电路完成的。
CPU可以根据需要对内存进行读写操作,这是因为内存与CPU的速度非常接近,对内存的操作是非常快速的。
而CPU与外设之间通过I/O接口电路进行通信,则是因为I/O接口电路需要实现对不同类型的设备接口进行适配,对设备的操作速度也受到限制。
四、微机的接口技术为了实现微机与外部设备的通信,需要通过不同的接口技术来实现对不同类型设备的连接。
常用的接口技术有串行接口(Serial Interface)、并行接口(Parallel Interface)、通用串行总线(USB)、蓝牙接口(Bluetooth Interface)等。
其中,USB接口已经成为目前最为普遍的接口技术之一。
串行接口技术和并行接口技术是早期应用比较广泛的接口技术,它们的主要区别在于对数据的传输方式不同。
《微机原理与接口技术》(第三版)
《微机原理与接口技术》(第三版)简介《微机原理与接口技术》是一本介绍微机原理以及接口技术的教材。
本书主要内容包括微机系统、计算机的组成与结构、内部总线结构、存储器系统、微机的中央处理器、系统总线与接口技术等。
本书旨在帮助读者全面了解微机原理和接口技术,为读者提供深入学习和研究微机原理与接口技术的基础知识。
第一章微机系统1.1 微机系统的概念和组成在本章中,我们将介绍微机系统的概念和组成。
微机系统由中央处理器(CPU)、存储器(Memory)和输入输出(I/O)设备组成。
我们将详细介绍每个组件的功能和作用,以及它们之间的关系和通信方式。
1.2 微机系统的发展历程本节将回顾微机系统的发展历程。
我们将从早期的微处理器发展到如今的微机系统,探讨微机系统在不同时期的发展和应用。
1.3 微机系统的分类微机系统可以根据不同的分类标准进行分类。
在本节中,我们将介绍微机系统的几种常见分类方式,并讨论各种分类方式的优缺点。
第二章计算机的组成与结构2.1 计算机的基本组成本章将介绍计算机的基本组成。
计算机由硬件和软件两部分组成,硬件包括中央处理器、存储器和输入输出设备,软件包括操作系统和应用软件。
2.2 计算机的结构计算机的结构是指计算机系统中各个组成部分之间的关系和交互方式。
在本节中,我们将介绍计算机的结构,并详细讨论计算机中各个组成部分之间的关系和通信方式。
第三章内部总线结构3.1 内部总线的概念和作用内部总线是计算机中各个组件之间进行数据传输的通道。
本章将介绍内部总线的概念和作用,并详细探讨内部总线在计算机系统中的重要性和应用。
3.2 内部总线的分类内部总线可以根据不同的分类标准进行分类。
在本节中,我们将介绍内部总线的几种常见分类方式,并讨论各种分类方式的优缺点。
3.3 内部总线的设计本节将介绍内部总线的设计原理和方法。
我们将讨论内部总线的带宽、传输速率、传输方式等设计参数,并详细介绍内部总线的设计流程和方法。
简述微机接口的原理及应用
简述微机接口的原理及应用1. 简介微机接口是指将微型计算机与外部设备进行连接和通信的一种技术手段。
通过微机接口,微型计算机可以与各种外部设备进行信息交换和数据传输,实现数据的输入、输出和控制。
微机接口在各个领域的应用非常广泛,涉及到了工业自动化、仪器仪表、通信、医疗等多个领域。
2. 微机接口的原理微机接口的原理主要涉及到了以下几个方面:2.1 接口标准微机接口的使用需要遵循一定的接口标准。
常见的接口标准有串行接口(如RS-232、RS-485)、并行接口(如IEEE 1284)、通用串行总线(USB)、以太网接口(Ethernet)等。
不同的接口标准有着不同的物理连接方式和数据传输协议,根据具体的应用需求选择适合的接口标准。
2.2 接口电路微机接口的实现需要设计相应的接口电路。
接口电路负责将微机的信号转换成外部设备所需的信号,并将外部设备的反馈信号转换成微机可处理的信号。
接口电路一般包括电平转换电路、信号缓冲电路、数据解码电路等。
2.3 接口协议微机接口的数据传输需要遵循一定的接口协议。
接口协议规定了数据传输的格式、时序和命令。
常见的接口协议有UART、SPI、I2C等。
不同的接口协议适用于不同的数据传输场景,根据具体的应用需求选择适合的接口协议。
3. 微机接口的应用微机接口在各个领域都有着广泛的应用,下面分别介绍几个常见的应用场景。
3.1 工业自动化在工业自动化领域,微机接口常用于与各种工业设备进行通信和控制。
比如,PLC(可编程逻辑控制器)常通过微机接口与上位机进行通信,实现对设备状态的监测和控制。
此外,传感器、执行器等设备也常通过微机接口与微型计算机连接,实现数据的采集和控制。
3.2 仪器仪表微机接口在仪器仪表领域有着广泛的应用。
比如,科学实验仪器常通过微机接口与电脑连接,实现数据的采集、处理和控制。
医疗设备中的血压计、心电图仪等设备也常通过微机接口与计算机连接,实现数据的传输和分析。
3.3 通信通信设备中的调制解调器、路由器等设备常通过微机接口与计算机连接,实现数据的传输和网络连接。
微机原理与接口技术教案
微机原理与接口技术教案教学目标:1.了解微机原理的基本概念和发展历程;2.掌握微机系统的组成和工作原理;3.了解接口技术的基本概念和应用;4.掌握常见接口技术的原理和实现方法;5.能够进行常见接口技术的设计和调试。
教学内容:1.微机原理1.1微机概述1.1.1微机的定义和分类1.1.2微机的发展历程1.2微型计算机的组成1.2.1中央处理器1.2.2存储器1.2.3输入输出设备1.2.4总线1.2.5系统总体框图1.3微处理器及其工作原理1.3.1微处理器的基本概念1.3.2微处理器的功能和分类1.3.3微处理器的工作原理1.4存储器及其工作原理1.4.1存储器的分类1.4.2存储器的工作原理1.5输入输出设备及其工作原理1.5.1输入设备的分类和工作原理1.5.2输出设备的分类和工作原理2.接口技术2.1接口技术概述2.1.1接口技术的定义和意义2.1.2接口技术的发展历程2.2常见接口技术2.2.1并行接口技术2.2.2串行接口技术2.2.3通信接口技术2.3接口技术设计与调试2.3.1接口设计的基本原则2.3.2接口设计的步骤2.3.3接口调试的方法教学方法:1.理论讲授:介绍微机原理和接口技术的相关内容,引导学生了解基本概念和原理。
2.实例分析:选取实际应用案例,分析其中所用到的微机原理和接口技术的设计,加深学生的理解。
3.实验演示:通过搭建实验环境,演示不同接口技术的设计和调试过程,锻炼学生的实际操作能力。
教学评估:1.课堂小测:每节课结束前进行课堂小测,检查学生对所学知识的掌握情况。
2.实验报告:学生在进行实验时完成实验报告,对实验结果和操作过程进行总结。
3.期末考试:通过期末考试,检验学生对微机原理和接口技术的综合理解和应用能力。
教学资源:1.课本:《微机原理》、《接口技术》等相关教材。
2.多媒体教学资料:PPT、视频等辅助教学资源。
3.实验室设备:微机、通信接口设备、示波器等。
教学进度安排:单位:周第1周:微机原理概述-微机的定义和分类-微机的发展历程第2周:微型计算机的组成-中央处理器-存储器第3周:微型计算机的组成(续)-输入输出设备-总线-系统总体框图第4周:微处理器及其工作原理-微处理器的基本概念-微处理器的功能和分类-微处理器的工作原理第5周:存储器及其工作原理-存储器的分类-存储器的工作原理第6周:输入输出设备及其工作原理-输入设备的分类和工作原理-输出设备的分类和工作原理第7周:接口技术概述-接口技术的定义和意义-接口技术的发展历程第8周:并行接口技术-并行接口技术的原理和实现-并行接口技术的设计和调试第9周:串行接口技术-串行接口技术的原理和实现-串行接口技术的设计和调试第10周:通信接口技术-通信接口技术的原理和实现-通信接口技术的设计和调试第11周:接口设计与调试-接口设计的基本原则-接口设计的步骤第12周:复习和总结-对微机原理和接口技术进行复习和总结第13周:期末考试。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术一、微机原理1.1. 微机的概念与发展微机是现代计算机的一种,通常包括中央处理器、存储器、输入/输出设备等部分,以及操作系统、应用软件等方面。
它是一种小型化的,具有高度自主、灵活性和可扩展性的计算机设备。
微机的发展源于计算机科学技术,始于19世纪60年代,经历了五十多年的演化发展,逐渐成为现代计算机的一个主要系列之一。
1.2. 微机的工作原理微机是一个高速度的计算机设备,它包括硬件和软件两个方面。
从硬件上看,微机包括中央处理器、内存、输入/输出设备等;软件方面主要包括操作系统和各种软件、程序。
微机的工作原理就是这两个方面的协同作用,首先通过输入设备将数据输入微机中,并与处理器和存储器进行交互,由操作系统控制各种资源,最后通过输出设备将结果反馈给使用者。
1.3. 微机的组成微机由中央处理器、存储器、输入/输出设备和操作系统等部分组成。
具体包括:中央处理器:是微型计算机最重要的组成部分,主要负责控制计算机运行、处理各种运算、指令执行等。
存储器:微机中的存储器由各种存储器构成,丰富的存储器可保证微计算机运行数据的高速存取、临时数据缓冲、预测等结果处理。
输入/输出设备:微机的输入设备主要包括键盘、鼠标等,输出设备主要包括显示器、打印机等。
操作系统:微机所使用的操作系统主要有Windows、Linux等,不同操作系统的功能、应用、兼容性也存在差别。
1.4. 微机的分类与应用微机根据不同的功能和应用可以分为不同的类别,如个人计算机(PC)、工作站、小型机、超级计算机等。
在应用方面,微机主要应用于办公、生产、控制、娱乐、医疗等广泛领域,其使用普及也是世界各地的各种行业、企业和机构。
二、接口技术2.1. 接口的定义与分类接口是指连接两个或多个系统、设备、技术等的一种机制,可以使它们之间进行数据传输和控制交互等。
接口按照数据传输的方向分为输入、输出或双向接口;按照数据传输的方式分为并行接口、串行接口等多种类型;按照物理连接方式,则分为USB、RS232、SCSI、IDE等种类。
现代微型计算机总线技术的发展
现代微型计算机总线技术的发展闫长青吴石增摘要:对现代微型计算机的总线技术进行了概述,并对随微型计算机不断发展所采用的几种典型的总线进行了介绍,重点介绍了新近应用较多的PCI和AGP总线。
同时对各种总线的性能进行了综合对比。
关键词:总线技术PC/XT总线ISA总线PCI总线AGP总线EISA总线近十几年来,微型计算机有了迅猛的发展,引发了新的技术革命,甚至引起了人们生活方式的巨大变革。
微型计算机之所以有如此大的能力,与计算机结构技术的不断革新、发展是密切相关的。
而总线技术正是计算机结构技术中一个十分重要的组成部分。
采用总线技术,是现代计算机技术发展的必然。
由于总线技术的应用,简化了系统设计,便于组织各模块的专业化生产,也便于产品的升级换代,同时也能得到众多计算机厂商的支持。
在一般的微型计算机系统中,往往具有不同层次的总线结构,以386微机系统为例,它就支持以下4种总线:(1)CPU总线:具有32位地址线(CAB)和32位数据线(CDB),它用来连接CPU和外围芯片。
(2)存储总线:具有32位地址线(MAB)和36位数据线(MDB,包括4位奇偶校验位),用来连接存储控制器和DRAM。
(3)系统总线:也称I/O通道总线,用来与扩充槽上的各扩充板卡相连。
系统总线有多种标准,其数据地址线不同,以适用于不同的应用系统。
(4)外部总线:具有24位地址线(XAB)和8位数据线(XDB),用来与主机板上的I/O控制器和键盘控制器相连接。
在以上几种总线中,CPU总线、存储总线、外部总线在系统板上,不同的计算机系统采用的芯片组不同。
所以这些总线均不完全相同,也没有互换性问题。
而系统总线则不同,它是与I/O扩展插槽相连接的。
I/O插槽中可以插入各种扩充板卡,作为各种外设的适配器与外设连接。
因此要求系统必须有统一的标准,以便按照这些标准来设计各类适配卡。
本文以下讨论的微机总线即指PC及其兼容机的系统总线或称I/O总线。
下面将对微机总线发展过程中的几种典型总线技术进行逐一介绍,重点是新近采用的PCI及AGP总线技术。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术引言微机原理与接口技术是计算机科学与技术专业的一门核心课程,也是了解计算机硬件原理以及设备与外部世界的接口的基础。
本文将介绍微机原理与接口技术的基本概念、原理与应用,并探讨其在计算机科学领域的重要性。
一、微机原理微机原理是指对微型计算机的组成结构和工作原理进行研究的学科。
微机原理研究的内容包括微型计算机的硬件组成、数据传输方式及控制方式、指令系统、中央处理器、存储器、输入输出设备等。
了解微机原理对于掌握计算机的工作原理以及进行系统级的调试和优化非常关键。
微型计算机由中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、存储器(Memory)、输入设备(Input Device)、输出设备(Output Device)等几个基本部分组成。
中央处理器是计算机的核心,负责执行计算机程序的指令,控制计算机的运行;存储器用于存储程序和数据;输入设备用于将外部信息输入到计算机中;输出设备则是将计算机处理的结果输出给外界。
二、接口技术接口技术是将计算机系统与外围设备、网络或其他系统进行连接和通信的技术。
计算机与外界设备的接口技术包括串行通信接口、并行通信接口、USB接口、网络接口等。
接口技术的发展与进步可以提高计算机的扩展性和连接性,实现计算机与外界的无缝衔接。
2.1 串行通信接口串行通信接口是一种利用串行方式进行数据传输的接口技术。
串行通信接口由发送端和接收端组成,通过使用不同的协议和信号电平进行数据的传输。
串行通信接口的优点是可以通过串行线路同时传输多个数据位,适用于长距离传输。
常见的串行通信接口有RS-232、RS-485等。
2.2 并行通信接口并行通信接口是一种利用并行方式进行数据传输的接口技术。
并行通信接口将数据分成多个位同时传输,速度较快。
常见的并行通信接口有并行打印口(LPT口)、并行接口总线(Parallel Interface Bus,简称PIB)等。
2.3 USB接口USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口是一种用于连接计算机与外部设备的通信接口标准。
计算机总线技术概括
计算机总线技术概括部门: xxx时间: xxx整理范文,仅供参考,可下载自行编辑计算机总线技术总结前言从1946年人类第一台计算机的产生,到今天个人微型计算机的普及,人类的计算机技术已经发展了六十年。
影响人类计算机技术发展的因素是多方面的,例如计算机结构的发展,计算机核心处理器的发展,计算机总线技术的发展,以及与计算机相连的各种外设的发展等等。
本文的主要内容是介绍计算机总线技术的发展,在第一部分将会简单介绍一下计算机结构技术,然后再重点介绍计算机总线技术。
b5E2RGbCAP一,计算机结构发展的介绍:1,冯·诺依曼计算机结构:冯·诺依曼计算机结构是根据冯·诺依曼提出的程序存储原理设计的,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起存储的结构。
程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同。
但是,这种指令和数据共享同一总线的结构,使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈,影响了数据处理速度的提高。
冯·诺依曼计算机结构如下图所示,目前很多处理器仍然使用冯·诺依曼结构,如英特尔公司的8086,英特尔公司的其他中央处理器、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器等。
p1EanqFDPw冯·诺依曼结构示意图2,哈佛计算机结构:为了改变冯诺依曼计算机结构的取指令与数据的读写要从同一存储空间经由一条总线传输,进而影响计算机的性能这一不足。
人们又提出了哈佛计算机结构,哈佛机构是将程序和数据存储在两个相互独立的存储器中,这样在一个机器周期就允许同时获得指令字<来自程序存储器)和操作数<来自数据存储器)从而提高了执行速度,是数据的吞吐量提高了一倍。
又由于程序和数据存储两个相互独立的存储空间,因此取指和执行能够重叠,中央处理器从程序存储空间读取指令内容,解码之后得到数据地址,再到数据存储空间读取相应的数据,并进行下一步的操作<通常是执行),程序存储空间和数据存储空间分开,采用不同的总线,可以使程序和数据具有不同的总线宽度,从而提供交大的存储器带宽,是数据传输效率更高,尤其提高了数字信号处理的效率。
微型计算机组装与维护
1993年3月Intel公司推出Pentium CPU。
2019年Intel公司Pentium MMX(Mult-Media-Extension,多 媒体扩展)微处理器推出,这是第一款使用MMX指令集的CPU, 0.35微米制造工艺。同期AMD公司和Cyrix公司分别推出K5和6X86 微处理器 。
AMD公司于2019年10月推出的CPU,正式名称是Athlon XP。
2. Duron CPU AMD的Duron系列CPU是AMD面向低端市场的产品。Duron系列CPU基本
是同期的Athlon XP的简化版本。 3. Sempron CPU
AMD公司于2019年7月推出了Sempron CPU。目前AMD共推出了Socket 462、 Socket 754 和Socket 939三种接口的Sempron CPU。 4. Athlon 64系列CPU
三. VIA(威盛) CPU
2019年6月,台湾威盛电子分别从美商国家半导体(NS)以及 IDT公司买下了Cyrix与Centaur(从IDT)微处理器设计团队,正式 跨入了个人计算机运算核心─CPU的研发领域。
2.1.6 CPU的选用和安装
一、CPU的选用 CPU是计算机的核心部件,一些人常用CPU的型号来标
AMD公司2019年9月推出的Athlon 64 CPU是第一种支持64位计算的 X86处理器,它“向下兼容”32位计算 。
Athlon 64使用的接口有以下几种: Socket 754。
Socket 939。
Athlon 64 CPU具有以下新的特性: ① X86-64技术 ② HzHyper Transport总线 ③ 集成的内存控制器 ④ “Cool'n'Quiet”节能技术 ⑤ 硬件病毒防护技术 5.AMD双核心处理器Athlon 64 X2 AMD在2019年6月份推出了双核心桌面处理器Athlon 64 X2。
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微机总线及接口技术的发展C机从诞生以来就采用了总线结构方式和标准接口技术。
先进的总线及接口技术,对于解决系统瓶颈和提高整个微机系统的性能,有着十分重要的影响,因此在PC机二十多年的发展过程中,总线结构及接口技术在不断地发展变化。
总线结构的类型这里所说的总线主要是指系统总线。
PC机的系统总线又可分为ISA、EISA、MCA、VESA、PCI、AGP等多种标准。
一、ISA/EISA/MCA/VESA总线ISA(Industry Standard Architecture)是IBM公司为286/AT电脑制定的总线工业标准,也称为AT标准。
ISA总线的影响力非常大,直到现在仍存在大量ISA设备,最新的主板也还为它保留了一席之地。
MCA (Micro Channel Architecture)是IBM公司专为PS/2系统开发的微通道总线结构。
由于要求使用许可证,违背了PC发展开放的潮流,因此还未有效推广即告失败。
EISA(Extended Industry Standard Architecture),是EISA集团(由Compaq、HP、AST 等组成)专为32位CPU设计的总线扩展工业标准,向下兼容ISA,当年在高档台式机上得到一定应用。
VESA(Video Electronics Standards Association),是VESA组织(由IBM、Compaq等发起,有120多家公司参加)按Local Bus(局部总线)标准设计的一种开放性总线,但成本较高,只是适用于486的一种过渡标准,目前已经淘汰。
二、PCI总线90年代后,随着图形处理技术和多媒体技术的广泛应用,在以Windows为代表的图形用户接口(GUI)进入PC机之后,要求PC具有高速的图形及I/O运算处理能力,这对总线的速度提出了挑战。
原有的ISA、EISA总线已远远不能适应要求,成为整个系统的主要瓶颈。
1991年下半年,Intel公司首先提出了PCI(Peripheral Component Interconnect)的概念,并联合IBM、Compaq、AST、HP、等100多家公司成立了PCI集团。
PCI是一种先进的局部总线,已成为局部总线的新标准,是目前应用最广泛的总线结构。
PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线,从结构上看,PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线,需要时具体由一个桥接电路,实现对这一层的智能设备取得总线控制权,以加速数据传输管理。
三、AGP总线虽然现在PC机的图形处理能力越来越强,但要完成细致的大型3D图形描绘,PCI 总线结构的性能仍然有限。
为了让PC的3D应用能力能同图形工作站相比,Intel公司开发了AGP(Accelerated Graphics Port)标准,主要目的就是要大幅提高高档PC机的图形尤其D图形的处理能力。
严格说来,AGP不能称为总线,因为它是点对点连接,即连接控制芯片和AGP显示卡。
AGP在主内存与显示卡之间提供了一条直接的通道,使得3D图形数据越过PCI总线,直接送入显示子系统。
这样就能突破由于PCI总线形成的系统瓶颈,从而达到高性能3D图形的描绘功能。
PCI及AGP插槽外观见图1。
标准接口的类型在微机系统中采用标准接口技术,其目的是为了便于模块结构设计,可以得到更多厂商的广泛支持,便于“生产”与之兼容的外部设备和软件。
不同类型的外设需要不同的接口,不同的接口是不通用的。
以前在8086/286机器上存在过的ST506和ESDI等接口标准都已经淘汰,目前在微机中使用最广泛的接口是:IDE、EIDE、SCSI、USB和IEEE 1394五种。
一、IDE/EIDE接口IDE的原文是Integrated Device Electronics,即集成设备电子部件。
它是由Compaq开发并由Western Digital公司生产的控制器接口。
IDE采用了40线的单组电缆连接。
由于把控制器集成到驱动器之中,适配卡已变得十分简单,现在的微机系统中已不再使用适配卡,而把适配电路集成到系统主板上,并留有专门的IDE连接器插口。
IDE由于具有多种优点,且成本低廉,在个人微机系统中得到了广泛的应用。
增强型IDE (Enhanced IDE)是Western Digital为取代IDE而开发的接口标准。
在采用EIDE接口的微机系统中,EIDE接口已直接集成在主板上,因此不必再购买单独的适配卡。
与IDE相比,EIDE具有支持大容量硬盘、可连接四台EIDE设备、有更高数据传输速率(13.3MB/s以上)等几方面的特点。
为了支持大容量硬盘,EIDE支持三种硬盘工作模式:NORMAL、LBA和LARGE模式。
二、Ultra DMA33和Ultra DMA66接口在ATA-2标准推出之后,SFFC又推出了ATA-3标准。
ATA-3标准的主要特点是提高了ATA-2的安全性和可靠性。
ATA-3本身并没有定义更高的传输模式。
此外,ATA 标准本身只支持硬盘,为此SFFC将推出ATA-4标准,该标准将集成ATA-3和ATAPI 并且支持更高的传输模式。
在A TA-4标准没有正式推出之前,作为一个过渡性的标准,Quantum和Intel推出了Ultra ATA(Ultra DMA)标准。
Ultra ATA的第一个标准是Ultra DMA33(简称UDMA33),也有人把它称为ATA-3。
符合该标准的主板和硬盘早在1997年便已经投放市场,目前几乎所有的主板及硬盘都支持该标准。
Ultra ATA的第二个标准是Ultra DMA66(或者Ultra ATA-66)是由Quantum和Intel 在1998年2月份提出的最新标准。
Ultra DMA66进一步提高了数据传输率,突发数据传输率理论上可达66.6MB/s。
并且采用了新型的CRC循环冗余校验,进一步提高了数据传输的可靠性,改用80针的排线(保留了与现有的电脑兼容的40针排线,增加了40条地线),以保证在高速数据传输中降低相邻信号线间的干扰。
目前,有Intel 810、VIA Apollo Pro等芯片组提供了对Ultra DMA66硬盘的支持。
部分主板也提供了支持Ultra DMA66硬盘的接口。
而新出的大部分硬盘都支持Ultra DMA-66接口。
三、SCSI接口SCSI的原文是Small Computer System Interface,即小型计算机系统接口。
SCSI也是系统级接口(外观如图2),可与各种采用SCSI接口标准的外部设备相连,如硬盘驱动器、扫描仪、光驱、打印机和磁带驱动器等。
采用SCSI标准的这些外设本身必须配有相应的外设控制器。
SCSI接口早期只在小型机上使用,近年来也在PC机中广泛采用。
最新的Ultra3 SCSI 的Ultra160/m接口标准,进一步把数据传输率提高到160MB/s。
昆腾也在1998年11月推出了第一个支持Ultra160/m接口标准的硬盘Atlas10K和Atlas四代。
SCSI对PC来说应是一种很好的配置,它不仅是一个接口,更是一条总线。
相信随着技术的进一步发展,SCSI 也会像EIDE一样广泛应用在微机系统和外设中。
四、USB接口USB(Universal Serial Bus)接口(外观如图3)的提出是基于采用通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户、降低成本、扩展PC机连接外设的范围的目的。
目前PC中似乎每个设备都有它自己的一套连接设备。
外设接口的规格不一、有限的接口数量,已无法满足众多外设连接的迫切需要。
解决这一问题的关键是,提供设备的共享接口来解决个人计算机与周边设备的通用连接。
USB技术应用是计算机外设连接技术的重大变革。
现在USB接口标准属于中低速的界面传输,面向家庭与小型办公领域的中低速设备。
比如键盘、鼠标、游戏杆、显示器、数字音箱、数字相机以及Modem等,目的是在统一的USB接口上实现中低速外设的通用连接。
PC主机上只需要一个USB端口,其他的连接可以通过USB接口和USB集线器在桌面上完成。
USB系统由USB主机(HOST)、集线器(HUB)、连接电缆、USB外设组成。
下一代的USB接口,数据传输率将提高到120Mbps~240Mbps,并支持宽带宽数字摄像设备及新型扫描仪、打印机及存储设备。
五、IEEE 1394接口IEEE 1394是一种串行接口标准,这种接口标准允许把电脑、电脑外部设备、各种家电非常简单地连接在一起。
从IEEE 1394可以连接多种不同外设的功能特点来看,也可以称为总线,即一种连接外部设备的机外总线。
IEEE 1394的原型是运行在Apple Mac电脑上的Fire Wire(火线),由IEEE采用并且重新进行了规范。
它定义了数据的传输协定及连接系统,可用较低的成本达到较高的性能,以增强电脑与外设如硬盘、打印机、扫描仪,与消费性电子产品如数码相机、DVD播放机、视频电话等的连接能力。
由于要求相应的外部设备也具有IEEE 1394接口功能才能连接到1394总线上,所以,直到1995年第3季度Sony 推出的数码摄像机加上了IEEE 1394接口后,IEEE 1394才真正引起了广泛的注意。
六、Device BayDevice Bay是由Microsoft、Intel和Compaq公司共同开发的标准,这一技术可让所有设备协同运作,包括CD-ROM、DVD-ROM、磁带、硬盘驱动器以及各种符合IEEE 1394的设备。
由于Device Bay技术能够处理类型广泛的设备,所以它可创建一种新PC:主板将仅包括CPU,所有驱动器和设备都在外部与计算机相连,并包括所有数字家电,例如电视和电话。
尽管Device Bay的规范已于1997年制定完毕,但由于这一技术研发经费开销过高,因此很可能会搁浅。
迄今Microsoft还没有准备在未来的操作系统中,支持DeviceBay的具体计划。