第一章 微机基本组成与工作原理
微机原理及应用讲稿
2.微型计算机的分类
从不同角度可对微型机做不同的分类，这里 给出几种分类方法： （1）按微型机的组成，可分为位片机、单片机、 单板机及多板机等 （2）按处理器的字长，可分为4位、8位、16位、 32位及64位等 （3）按应用领域不同，可分为工控微机、商用 微机、家用微机等
第二节 8086/8088的内部寄存器
1.内部寄存器 在8086/8088微处理器中具有14个16位 可供编程人员访问的寄存器。 这14个16位寄存器按用途可分为数据寄 存器、段寄存器、指针寄存器、变址寄存 器、控制寄存器。
AH BH CH DH SP BP SI DI IP PSWH CS DS SS ES
VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SSO(HIGH) MN/MX RD HLDA(RQ/GT0) HLDA(RQ/GT1) WR(LOCK) IO/M(S2) DT/R(S1) DEN(S0) ALE(QS0) INTA(QS1) TEST READY REST
1983年，Intel推出了80286，内外数据总线 16位，地址线24位，可寻址16MB内存，主 频可达20MHz。 1985年， Intel推出了80386，内外数据总线 32位，地址线32位，可寻址4GB内存，带 Cache。 1989年， Intel推出了80486，内外数据总线 32位，集成了浮点运算器，主频可达 50MHz。
第二节 Intel 80X86系列微处理器
1978年，Intel推出了16位微处理器8086 8086的数据总线16位，地址总线20位， 主频可达8MHz。 一年后，Intel推出了准16位微处理器8088 8088与8086基本相同，只是8088的外部数据总 线为8位。主要是为兼容8位的外围接口芯片。 由8088构成的IBM PC曾风靡全球。
第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)
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
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。
第1章微机简介
CPU组成： Pentium 4 CPU由半导体硅芯片、转接基板、有机底板、针脚、 电容、导热材料、散热金属壳等部件组成。
Northwood核心 的Pentium 4 CPU由5500万个 硅晶体管组成， 核心尺寸为 12×12×1mm， CPU内部线宽为 0.13um，线路 之间采用铜线连 接，核心内部共 有6层线路。 Nhomakorabea讨论
1 讨论“OEM”生产方式的优点和缺点。 2 讨论苹果微机成功与失败的经验。 3 讨论嵌入式系统对微机今后发展的影响。 4 是什么原因造成了“微机”这一概念非常含糊? 5 讨论“哈佛结构”的特点。 6 讨论微机技术在今后5年内的重点发展方向。 7 微机中为什么需要时钟频率信号。 8 讨论微机控制中心结构在维修工作中的应用。
微机的类型
按微机应用范围分类： 对于X86系列微机，如果从应用范围分类，可以分为：台式微 机、笔记本微机、PC服务器、平板微机、工业控制微机等。
工业控制PC
微机基本组成
微机中的频率 · 时钟信号由一系列脉冲信号构成，脉冲信号是一个按一定电 压 幅度，一定时间间隔连续发出的电平信号，它周期性的在0和1 之间变化 。 · 时钟周期是微机操作的最小时间单位，微机绝大部分操作都 以 时钟周期为基准。微机将时钟的边沿作为执行指令的基准，时 钟频率越高，边沿数越多，微机工作速度越快。 · 晶振为主板上的元件提供 原始的时钟频率信号，然 后这些脉冲信号被输入到 时钟频率发生器芯片，由 钟频率发生器输出微机需 要的各种工作频率。
1971年11月，英特尔公司的特德· 霍夫（Ted Hoff）设计出世界 上第一个微处理器芯片4004。 4004 CPU用8位指令处理4位数据，指令和数据存储是分开的， 分别有4096个4位宽的指令存储单元和1KB 4位宽的数据存储单 元，最大寻址范围是640字节。4004 CPU有46条指令，工作时 钟为108KHz。核心大小为3×4mm，有2250个晶体管，晶体管 的线宽为10um，每秒运算6万次，市场售价200美元左右。
nCH1 基础知识(1)已读
2. 存储器M 存储器=内存+外存——存储数据和程序。 内存和CPU直接相连, 存放当前要运行的程序和数据。
特点是存取速度快, 基本上可与CPU处理速度相匹配, 但价
格较贵, 能存储的信息量较小。 外存（也称辅存）, 保存暂时不用但又需长期保留的程 序和数据。外存的存取速度相对较慢, 但价格较便宜, 可保 存的信息量大。
存放在外存的程序必须调入内存才能进行。
3、输入/输出接口（I/O接口） 输入/输出（I/O）接口由大规模集成电路组成的I/O器 件构成。 连接主机和相应的I/O设备（如: 键盘、 鼠标、显示器、 打印机等）, 使得这些设备和主机之间传送的数据、信息 在形式上和速度上都能匹配。不同的I/O设备必须配置与其 相适应的I/O接口。
5
运 算 器
程 序 计 数 器
累加 器A
1 2 3
地 址 寄 存 器
外部AB
程序存 储器
据 缓 数 器
数据存 储器
内部DB 数
外部DB
寄存器区 指令 寄存 器译 码
4பைடு நூலகம்
外部CB
CPU部分
• 增加MOV A,#9分析: • 0000H 74H 09H MOV A,#9 • 0002H 78H 20H MOV R0,#20H • 0004H 26H ADD A,@R0 (1)00H->PC取指:分析74H执行取立即数 (2)01H->PC取指令(数据)执行存入A • 02H->PC取指:分析78H执行取立即数 • 03H->PC取指令(数据)执行存入R0 • 04H->PC取指:分析26H执行加法
第一章 基础知识(12-01)
要点:
微机基本组成
微机单片化
微机原理与接口技术总复习
微机原理与接⼝技术总复习微机原理与接⼝技术总复习第⼀部分：填空题第⼀章微机的基本知识1.1基本知识结构微机的构成（包括硬件：主机+外设；软件：操作系统+编译程序+汇编程序+诊断程序+数据库等）微机的⼯作原理和⼯作过程①⼯作原理（冯.诺依曼原理）②⼯作过程（取指令、分析指令、执⾏指令）③控制器的两个主要功能了解微机的主要技术指标数的原码、反码、补码的表⽰⽅法及补码的运算⼆、⼋、⼗、⼗六进制数的表⽰及其相互转换ASCII码、BCD码的表⽰⽅法及其运算、修正原则⽆符号数与符号数的运算及其对标志位的影响1.2相关习题1.对于⼆进制数0110 1001B，⽤⼗进制数表⽰时为：105D；⽤⼗六进制数表⽰时为：69H。
BCD2.设机器字长为8位，最⾼位是符号位。
则⼗进制数–11所对应的原码为：10001011B。
3.已知某数的原码是10110110B，则其反码是11001001B ；补码是11001010B 。
4.⼀个8位⼆进制数⽤补码⽅式表⽰的有符号数的范围是-128~+127 。
第⼆章微处理器与系统结构2.1基本知识结构掌握8086CPU的内部结构与主要引脚信号功能1、内部结构（BIU与EU）组成与功能2、主要引脚信号AD0~AD15, A16/S3~A19/S6,（地址锁存的必要性）BHE, NMI, INTR, INTA, HOLD, HLDA, RESET,READY, ALE, DEN，LOCK，RD，WR，M/IO。
熟悉8086 CPU 内部寄存器阵列了解8086最⼤组态与最⼩组态的区别熟悉存储器物理地址的⽣成及存储器组织20位地址如何⽣成；存储器是如何组织的，字节、字、字符串在内存中是如何存放的。
熟悉CPU中的标志寄存器及堆栈6个状态标志+3个控制标志；堆栈定义、堆栈组成及操作，为什么要设置堆栈？熟悉系统的输⼊/输出结构和基本总线周期（会画读、写周期基本时序图）2.2相关习题1.8086 CPU从功能上分为EU 和BIU 两部分。
微机原理与接口技术教案
微机原理与接口技术教案第一章：微机概述1.1 教学目标了解微机的概念、发展历程和分类。
理解微机系统的基本组成和工作原理。
掌握微机的主要性能指标。
1.2 教学内容微机的概念和发展历程。
微机的分类和特点。
微机系统的基本组成。
微机的工作原理。
微机的主要性能指标。
1.3 教学方法采用讲授法，介绍微机的基本概念和发展历程。
通过案例分析，使学生理解微机的分类和特点。
利用图形和示意图，讲解微机系统的基本组成。
通过实验演示，让学生掌握微机的工作原理。
利用表格和图表，介绍微机的主要性能指标。
1.4 教学资源教材：微机原理与接口技术。
课件：微机原理与接口技术教案PPT。
实验设备：微机实验箱。
1.5 教学评估课堂问答：检查学生对微机概念和发展历程的理解。
课后作业：要求学生绘制微机系统的基本组成示意图。
实验报告：评估学生在实验中对微机工作原理的掌握情况。
第二章：微处理器2.1 教学目标了解微处理器的概念、发展和结构。
理解微处理器的工作原理和性能指标。
掌握微处理器的编程和指令系统。
2.2 教学内容微处理器的概念和发展。
微处理器的结构和组成。
微处理器的工作原理。
微处理器的性能指标。
微处理器的编程和指令系统。
2.3 教学方法采用讲授法，介绍微处理器的概念和发展。
通过实物展示，使学生理解微处理器的结构。
利用仿真软件，讲解微处理器的工作原理。
通过编程实例，让学生掌握微处理器的编程和指令系统。
2.4 教学资源教材：微机原理与接口技术。
课件：微机原理与接口技术教案PPT。
实验设备：微机实验箱。
仿真软件：汇编语言编程工具。
2.5 教学评估课堂问答：检查学生对微处理器概念和发展的理解。
课后作业：要求学生编写简单的汇编语言程序。
实验报告：评估学生在实验中对微处理器工作原理的掌握情况。
第三章：存储器3.1 教学目标了解存储器的概念、分类和性能。
理解存储器的工作原理和扩展方式。
掌握存储器的接口技术和应用。
3.2 教学内容存储器的概念和分类。
存储器的工作原理。
微型计算机概述
第一章微型计算机概述回顾计算机系统的基础知识，包括计算机系统的组成(包括硬件与软件)、结构、发展历程、分类及其功能实质。
本讲重点微处理器及微机系统的发展历程，微机系统与一般意义上的计算机系统的联系与差别，强调微型计算机系统是具有独特结构的计算机系统，由此决定了微机系统所具有的功能及其特点。
【讲授内容】1.1 微机发展概述计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。
1946年，世界上出现了第一台由电子管构成的，能够按照人们事先的安排，快速完成所要求计算任务的ENIAC电子计算机，计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。
一般来说，电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。
微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。
主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。
所不同的是由于采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将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。
微处理器是微机系统的核心部分，自70年代初出现第一片微处理器芯片以来，微处理器的性能和集成度几乎每两年翻一番，其发展速度大大超过了前几代计算机。
微机系统及相关技术的发展，主要涉及到以下几个方面：CPU、主频、缓存、新技术。
一、微机的发展微机系统的核心部件为CPU，因此我们主要以CPU的发展、演变过程为线索，来介绍微机系统的发展过程，主要以Intel公司的CPU为主线。
第一代：4位及低档8位微处理器✧1971年，Intel公司推出第一片4位微处理器Intel4004，以其为核心组成了一台高级袖珍计算机。
微型计算机原理
微型计算机原理第一章微型计算机系统导论微型计算机是指以微处理器为核心，配上存储器、输入/输出接口电路等所组成的计算机（主机）。
微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥计算机工作的系统软件所构成的系统（图见P4）。
冯·诺依曼体系：·以二进制形式表示指令和数据·程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速的从存储器中取出指令加以执行。
·由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统。
总线：是指计算机中各功能部件间传送信息的公共通道（单）地址总线AB：在对存储器或I/O端口进行访问时，传送有CPU提供的要访问的存储单位或I/O端口的地址信息。
（双）数据总线DB：从存储器取指令或读写指令对I/O端口进行读写操作时，指令码或或数据信息通过数据总线送往CPU或由CPU送出。
（单）控制总线CB：各种控制或状态信息通过控制总线由CPU送往有关部件，或者从有关部件送往CPU。
微处理器是微型计算机的核心，它是将计算机中的运算器和控制器集成在一块硅片上制成的集成电路芯片，也称为中央处理单元（CPU）。
微处理器由运算器ALU、控制器CU、内部寄存器R三部分组成。
1、运算器：又称算术逻辑单元，用来进行算术或逻辑运算以及移位循环等操作。
参加运算的两个操作数一个来自累加器A，另一个来自内部数据总线，可以是数据缓冲寄存器DR中的内容，也可以是寄存器阵列RA中某个寄存器的内容。
2、控制器：又称控制单元，是全机的指挥中心。
它负责把指令逐条从存储器中取出，经译码分析后向全机发出取数、执行、存数等控制命令，以保证正确完成程序所要求的功能。
控制器包括：a、指令寄存器IR：用来存放从存储器取出的将要执行的指令码。
当执行一条指令时，先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中，然后再传送到指令寄存器IR中。
b、指令译码器ID：用来对指令寄存器IR中的指令操作码字段进行译码。
第一章微型计算机基础知识
CPU
内容
读写控制
…
1023 10100111
（3）存储器的分类 ROM：只读存储器。 工作时从ROM中读出信息，不能随意改写。 断电后信息不会丢失。ROM常用作程序存储器， 存放已调试好的固定程序和常数。 RAM：随机读写存储器。 能方便读出和改写信息，但失电后信息将不 复存在。 RAM 常用作数据存储器，暂存各种现 场数据、运算结果和正在调试的程序。
指令代码3
… 指令代码n
2、存储器
位 b (bit)：一个二进制位，信息最小单位 字节 B (Byte)：8位为一个字节
字长 W (Word Length)：一个字包含的二 进制位数
（1）存储器结构
存储器功能：存放程序和数据等信息 存储内容：程序或数据的二进制代码 存储地址：存储器每个单元的位置编 号 存储器容量：指存储单元的多少，如 存储器容量为1KB = 1024×8位 1KB存储器 地址 存储内容 0 1 10011010 01101011
微处理器
微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组 成的中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处 理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控 制电路以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、 执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操 作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和 外围电路芯片组成微型计算机。
第1章 微型计算机基础知识
1.1计算机中的数和数制
一、计算机中的数制 表示:最简单,可靠；运算规则最简单。 （一）二进制数 特点：1．具有两个不同的数字符号，即0和1。 2．逢二进位。 例如： 111．11 （二）十六进制数 特点： 1．具有16个数字符号，采用0～9和A～F。 2．逢16进位 小数点左边的权是16的正次幂 小数点右边的权是16的负次幂
微型计算机原理范文
微型计算机原理范文一、硬件原理1.数据传输：微型计算机通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据的传输。
数据总线用于传输数据信息，地址总线用于传输存储器或外设的地址，控制总线用于传输控制信号。
2.运算：中央处理器是微型计算机的核心组件，主要负责数据的处理和运算。
它由算术逻辑单元（ALU）和控制单元组成。
ALU用于进行算术和逻辑运算，控制单元用于控制指令的执行顺序。
3.存储：主存储器用于存储数据和程序。
它的存取速度较快，但容量较小。
微型计算机还可以连接辅助存储器，如硬盘、光盘和闪存，用于存储大量的数据和程序。
4.控制：微型计算机通过控制单元来控制指令的执行。
控制单元根据指令寄存器中的指令来产生相应的控制信号，实现指令的取指、译码、执行和访存等过程。
5.外围设备：微型计算机可以连接各种外围设备，如显示器、打印机、键盘、鼠标、扫描仪等。
它们通过输入输出端口与计算机系统进行通信。
二、软件原理1.系统软件：系统软件包括操作系统和语言处理程序等。
操作系统是微型计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供给应用软件的环境。
语言处理程序用于将高级语言转换为计算机可以执行的机器语言。
2.应用软件：应用软件包括各种办公软件、设计软件、娱乐软件等。
它们是根据用户需求来开发的，用于解决特定的实际问题。
三、微型计算机的工作原理1.初始化：当微型计算机通电时，控制单元首先从BIOS（基本输入输出系统）中读取并执行一段特定的程序，进行系统的初始化。
2.取指：控制单元从主存储器中按照程序计数器指定的地址读取指令，存放在指令寄存器中。
3.译码：控制单元对指令进行译码，确定指令的执行类型和操作对象。
4.执行：根据指令的类型和操作对象，控制单元产生相应的控制信号，使算术逻辑单元和主存储器执行相应的操作。
5.存取数据：微型计算机通过数据总线和地址总线将数据和地址传输到相应的部件，实现对数据的存取。
6.结果输出：微型计算机将运算结果通过数据总线和输出接口传输到相应的外围设备，如显示器或打印机。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 微机的发展历程1.2 微机的组成与工作原理1.3 微机系统的性能指标1.4 微机在我国的应用与发展第二章：微处理器2.1 微处理器的结构与工作原理2.2 微处理器的性能评价2.3 常见微处理器简介2.4 微处理器的编程与应用第三章：存储器3.1 存储器的分类与性能3.2 随机存储器（RAM）3.3 只读存储器（ROM）3.4 存储器扩展与接口技术第四章：输入/输出接口技术4.1 I/O接口的基本概念4.2 I/O接口的编址方式4.3 常见I/O接口芯片介绍4.4 I/O接口的程序设计第五章：中断与DMA控制5.1 中断的概念与原理5.2 中断处理程序的编写5.3 DMA控制原理与实现5.4 中断与DMA在微机系统中的应用第六章：串行通信接口6.1 串行通信的基本概念6.2 串行通信的接口标准6.3 串行通信接口电路设计6.4 串行通信在微机系统中的应用第七章：并行通信接口7.1 并行通信的基本概念7.2 并行通信的接口标准7.3 并行通信接口电路设计7.4 并行通信在微机系统中的应用第八章：总线技术8.1 总线的概念与分类8.2 总线标准与协议8.3 总线接口电路设计8.4 总线在微机系统中的应用第九章：模拟接口技术9.1 模拟接口的基本概念9.2 模拟接口的电路设计9.3 模拟接口的信号转换技术9.4 模拟接口在微机系统中的应用第十章：微机系统的可靠性设计与维护10.1 微机系统的可靠性概述10.2 微机系统的可靠性设计10.3 微机系统的维护与故障诊断10.4 提高微机系统可靠性的措施重点和难点解析重点环节一：微机的发展历程与微机系统的性能指标解析：了解微机的发展历程对于理解微机原理与接口技术具有重要意义。
掌握微机系统的性能指标有助于评估和选择合适的微机系统。
重点环节二：微处理器的结构与工作原理解析：微处理器是微机系统的核心部件，理解其结构与工作原理对于深入学习微机原理与接口技术至关重要。
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
第一章微型计算机基础知识
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识§1-11-1.1微型计算机微型计算机的组成微型计算机是大规模集成电路发展的产物，自1971年微型计算机问世以来，经过近30年的发展，它的应用范围之广，已达到了惊人的地步。
计算机除在科学计算领域中大显身手外，还在大到航天技术、人造地球卫星，小到家用电器等控制领域中大显神威，可以讲，计算机在现代社会中已是无孔不入。
而在不同领域和不同场合使用的计算机，其组成的形式和外观差异是很大的，如人们通常所见的微型计算机，由主机箱、键盘和显示器等组成，有的还配有打印机等。
也有一些计算机系统的组成与上述组成差别较大，如微电脑控制的家用洗衣机上的计算机，与洗衣机组成一体，没有通常所见的主机箱、键盘和显示器等，但在洗衣机上有塑料薄膜按键用于操作和选择工作状态，用发光二极管的亮灭来指示洗衣机的工作状态，这也是一种形式的计算机系统。
但是，不管计算机系统的形式和外观如何变化，计算机的基本组成结构还是有一定的模式，可以分为五大部分，如图1-1所示，其中最关键的一大部分就是运算器和控制器，它们组成中央处理单元CPU，从广义的角度来讲，只要具有中央处理单元CPU，其他部分不论如何组合，都可认为这就构成了计算机。
1．运算器运算器是计算机对各种代码信息进行处理的主要部件，这好比是人的大脑。
运算器对各种二进制数据进行运算、逻辑判别最后得出结果。
运算器由算术逻辑单元、寄存器、加法器以及一些控制电路等组成。
1-1 总线BUS 输入设备输出设备运算器存储器输入指令输出指令操作指令存取指令控制器图1-1 微型计算机的组成第一章微型计算机基础知识2．控制器控制器是计算机的总指挥部，由控制器发出控制指令，实现计算机各部分之间的有机联系，使计算机各部分能协调一致地工作。
控制器如同马路上的交通警察，控制器由时序电路和一些逻辑电路构成。
3．存储器计算机的存储器分为内存储器和外存储器二部分。
存储器是用于存放计算机程序、计算机参数设置、原始数据、中间结果或最终结果的部件。
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前言“微机组成与工作原理” 就是电气信息类本科生教学得主要学科基础课之一,就是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业得一门重要得专业基础课,也就是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业得一门专业基础课。
本课程紧密结合电气信息类得专业特点,围绕微型计算机原理与应用主题,以Intelx86CPU为主线,系统介绍微型计算机得基本知识、基本组成、体系结构与工作模式,从而使学生能较清楚得了解微机得结构与工作流程,建立起系统得概念。
在此基础上,课程详细介绍了微机中得常用接口电路原理与应用技术,并对现代微机系统中涉及得总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机得体系结构与主要技术作了简要分析。
课程通过课堂教学与一定量得实验教学相结合,使学生建立起“程序存储与程序控制”得牢固概念,培养学生进行微机扩展得应用能力与独立分析问题、解决问题得能力。
通过系统得实践教学锻炼,使学生具有一定得软硬件开发能力,为未来得工作与后继课程得学习打下基础。
通过本课程得学习,使学生了解微型计算机系统得特点、工作原理与组织结构,建立起“程序存储与程序控制”得牢固概念,掌握微型计算机接口技术得基本原理与方法,培养学生进行微机扩展得应用能力与独立分析问题、解决问题得能力。
通过系统得实践教学锻炼,使学生具有一定得软硬件开发能力,为开发与应用微型计算机系统打下良好得理论与实践基础。
第一章微机基本组成与工作原理1.1 微型计算机概况微型计算机属于第四代电子计算机产品,即大规模及超大规模集成电路计算机,就是继承电路技术不断发展,芯片集成度不断提高得产物。
我们知道,主机按体积、性能与价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机与微型机五类,从其工作原理上来讲,微型机与其它几类计算机并没有本质上得差别。
所不同得就是由于微机采用了集成度较高得器件,使得其在结构上具有独特得特点,即将组成计算机硬件系统得两大核心部分—运算器与控制器,集成在一片集成电路芯片上,构成了整个微机系统得核心,称为中央处理器CPU,或者微处理器MPU。
在微处理器得基础上,可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。
微处理器即CPU,就是微型机得主要核心部件,由运算器与控制器集成而成,构成微机得运算中心与控制中心。
微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成,就是属于微机得硬件组成,必须配置上软件,才能发挥作用。
微型计算机系统由硬件与软件构成,硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成。
软件由系统软件与应用软件构成。
硬件就是基础,软件就是灵魂,计算机得功能只有在硬件基础上通过软件才能发挥。
微处理器、微型计算机、微型计算机系统得组成及相互关系见图1-1。
图 1-1 微处理器、微型计算机、微型计算机系统构成图1、1、2 微型计算机得分类按照组装形式与系统规模,可以把微型计算机划分为单片机、单板机与个人计算机。
1、单片机将CPU、部分存储器、部分I/O接口集成在一个芯片上,就构成单片机,见图1-2。
单片机图1-2 单片机组成结构图2、单板机将CPU、存储器、I/O接口及部分I/O设备安装在一个印刷线路上,就构成了单板机。
单板机主要用在过程控制中。
单板机组成结构见图1-2。
图1-2 单板机组成结构图3、个人计算机PC个人计算机PC:在主板上连接CPU、存储器、I/O接口,再配置上外设而成。
PC个人计算机一词源自于1978年IBM得第一部桌上型计算机型号PC,在此之前有Apple II得个人用计算机。
个人计算机能独立运行、完成特定功能。
今天,个人计算机一词则泛指所有得个人计算机、如桌上型计算机、笔记型计算机、或就是兼容于IBM系统得个人计算机等。
PC机与苹果机同属于微型计算机 ,但苹果机只就是独家生产,而IBM公司却将其产品得各个模块组件得标准予以公布,从而其她公司可以根据这些接口标准生产具备兼容性得计算机,简称兼容机。
单片机、单板机、个人计算机同属于微型计算机,其差别不过就是配置多少而已,其内部结构都基本相同,要了解微机得基本构成及功能,可以通过微型计算机得结构组成、原理组成、概念组成三个方面来学习。
1、2 微型计算机得结构组成典型得微机硬件系统包括主机、输入设备、输出设备、存储设备与功能卡(显卡、声卡、网卡、视屏卡等)。
整个硬件系统采用总线结构,总线主要位于主板上,各部分之间通过总线连接,构成一个有机整体。
1.主板主板就是一块印刷电路板,安装在微机机箱内。
主板主要由CPU插座、内存条插槽、总线扩展槽、电源转换器件、芯片组、外设接口等组成。
如图1-3所示,在主板上可以安装CPU、内存条、声卡、网卡、显示卡、硬盘、软驱与光驱等硬件设备。
主板得作用就是通过系统总线插槽与各种外设接口,将微机中得各部件紧密地联系在一起,就是中央处理器(即CPU)与其她部件连接得桥梁。
主板就是属于微机得总线,就是传输信息得高速公路,为了实现微机与其它非外设得连接,主板设置有并行接口、串行接口、USB接口、键盘鼠标接口,如果就是集成主板,则还有RJ45LAN网线接口,喇叭、话筒连接接口,显示器连接接口。
见图1-4。
USB接口,可以串接一组低速设备到一个统一得USB接口上,支持功能传递,而其通信功能不会受到丝毫影响。
USB接口本身就可以提供电力来源,因此外设可以没有外接电源线。
USB接口支持即插即用功能,用户可以完全摆脱添加或去除外设时总要重新开机得麻烦。
图1-3 主板组成图1-4 主板接口 2.微处理器CPUPS2键盘、鼠标接口并行接口串行接口四个USB 接口RJ45LAN接口PCI 插槽AGP 插槽 硬盘或光驱得连接外设接口CPU 插座内存插槽 芯片组CPU即中央处理单元,也称微处理器,就是整个微机系统得核心部件,CPU由运算器与控制器组成。
运算器主要完成各种算术运算与逻辑运算,控制器不具有运算功能,它就是微机运行得指挥中心,它按照程序指令得要求,有序地向各个部件发出控制信号,使微机有条不紊地运行。
CPU品质得高低直接决定了一个计算机系统得档次。
衡量CPU品质得一个重要指标就是主频,主频标志着计算机得处理速度,以兆赫兹(MHz)为单位,主频越高,CPU得处理速度越快。
3.显卡显示卡又称图形加速卡,其主要作用就是控制计算机图形输出,它工作在CPU与显示器之间,就是CPU与显示器之间得接口电路,就是微机主机与显示器连接得桥梁,显示器只有在显示卡及其驱动程序得支持下,才能显示出色彩艳丽得画面。
显示器得显示方式就是由显示卡来控制得。
显示卡必须有显示存储器(VRAM),显存越大,显示卡所能显示得色彩越丰富,分辨率就越高显示卡从系统总线类型上可分为ISA、EISA、VESA、PCI与AGP。
4.网卡网卡也叫网络适配器,就是计算机与网络连接得接口电路。
利用网卡可以实现计算机与网络得连接与通讯。
5.声卡声卡就是多媒体微机中不可缺少得部件。
声卡提供了录制、编辑与回放数字音频以及进行MIDI音乐合成得功能,玩游戏、播放CD、VCD、DVD都需要声卡得支持。
声卡能将话筒或音响设备输入得声音数字化,存储进计算机;声卡还能将计算机处理过得数字语音还原为模拟信号声音,从喇叭输出。
6.视频卡视频卡用来处理运动图像(如25帧/秒)等视频信息,可以将摄像机送来得视频通过采样、量化、编码压缩等方式转换为数字信息,还能视频数字信息还原成声音、图像等模拟信息,通过喇叭、录像机、显示器模拟输出。
视频卡功能见示意图1-5。
存储器见第三章介绍,I/O设备见第四章介绍。
图1-5 视频卡功能示意图1.3 微型计算机得原理组成目前得各种微型计算机系统,从硬件体系结构来瞧,采用得基本上属于计算机得经典结构----冯·诺依曼结构。
其结构特点就是: ① 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成;② 指令与数据以同一形式(二进制)顺序存于存储器中,并可按地址访问;③ 指令由操作码与地址码组成,在存储器中按顺序存放。
通过控制器中设置得 程序计数器PC 提供得指令地址,控制下计算机自动执行程序。
现代计算机对冯罗伊曼机及进行了许多改进,其中最重要得就是该以运算器为中心为以存储器为中心。
图1-6 以运算器为中心得冯·诺依曼机组成框图⏹ 以运算器为中心得计算机结构中,输入得程序与数据必须通过运算器存入存储器中,存储器中得结果也必须通过运算器送到输出设备。
⏹ 以存储器为中心得计算机结构中,输入得程序与数据可以不通过运算器直接存入存储器,存储器中得结果也可以不通过运算器送到输出设备。
1、3 微型计算机得概念组成⏹ 微型计算机得概念组成得含义就是微机就是在总线上直接连接CPU 、存储器,而I/O设备由于其速度、信号等不匹配,而通过I/O 接口与总线连接,实现CPU 与I/O 设备得联系。
连接图见图1-7所示。
图1-7 微型计算机概念性结构图所谓总线,就是连接多个功能部件或多个装置得一组公共信号线。
按在系统中得不同位置,总线可以分为内部总线与外部总线。
内部总线就是CPU 内部各功能部件与寄存器之间得连线;外部总线就是连接系统得总线,即连接CPU 、存储器与I/O 接口得总线,又称为系统 总线。
微型计算机采用了总线结构后,系统中各功能部件之间得相互关系变为各个部件面向总线得单一关系。
一个部件只要符合总线标准,就可以连接到采用这种总线标准得系统中,使系统得功能可以很方便地得以发展,微型机中目前主要采用得外部总线标准有:PC —总线,ISA —总线,PCI —总线等。
连接微机个部件得总线就是由地址线、数据线、控制线组成。
①地址总线(Address Bus)地址总线就是微型计算机用来传送地址信息得信号线。
地址总线得位数决定了CPU 可以直接寻址得内存空间得大小。
因为地址总就是从CPU 发出得,所以地址总线就是单向得、三态总线。
单向指信息只能沿一个方向传送,三态指除 存储器输入设备 运算器 输出设备控制器 结 果 数 据指程序数据 计算结果了输出高、低电平状态外,还可以处于高阻抗状态(浮空状态)。
②数据总线(Data Bus)数据总线就是CPU用来传送数据信息得信号线(双向、三态)。
数据总线就是双向三态总线,即数据既可以从CPU送到其它部件,也可以从其它部件传送给CPU,数据总线得位数与处理器得位数相对应。
③控制总线(Control Bus)控制总线就是用来传送控制信号得一组总线。
这组信号线比较复杂,由它来实现CPU 对外部功能部件(包括存储器与I/O接口)得控制及接收外部传送给CPU得状态信号,不同得微处理器采用不同得控制信号。
控制总线得信号线,有得为单向,有得为双向或三态,有得为非三态,取决于具体得信号线。
1、4 微型计算机得基本工作原理微型计算机工作就是在操作系统软件控制下,由人通过键盘、鼠标等输入设备将要运行得程序、数据输入到计算机存储器,然后通过运行程序完成得。