微型计算机系统概述.ppt

第1章 微型计算机系统概述
本章要点 1.1 概述 1.2 硬件系统 1.3 微型计算机的一般工作原理 1.4算机的发展 掌握计算机系统组成 掌握计算机系统的层次结构 理解微型计算机的工作原理及指令执行过程 掌握微型计算机常用术语
本章重点与难点
重点： ➢ 微型计算机的基本组成 ➢ 微型计算机的工作原理 ➢ 微型计算机常用术语
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
Intel Intanium、Pentium D、Pentium EE、
1.3.2 存储程序工作原理
存储程序和程序控制原理的基本点就是指令驱动， 即按照任务要求事先编好程序，然后把程序和所需的 数据输入计算机存储器中保存起来。当机器启动时， 根据内部指令指针给出的程序第一条指令的地址，控 制器就可依据程序指定的逻辑顺序从存储器中一条条 周而复始地读取指令、分析指令、执行指令，直到完 成全部指令操作为止。这样就能自动连续地完成程序 所描述的全部工作，即控制器通过指令流的串行驱动 实现程序控制。
图 1-6 冯·诺依曼计算机结构示意图
1.3.1 程序和指令
所谓程序，就是为实现某项既定的任务而向计算 机发出的一组有一定顺序的基本操作命令的集合。这 些基本操作命令就称为指令。指令由操作码和操作数 两部分组成，即操作性质（如加、减、乘、除、比较 大小等）和参加操作的对象（如数据或数据存放的地 址等）。机器指令的集合称为指令系统。
➢ PC机：目前人们广泛使用的个人计算机
1.1.3 微型计算机系统的组成
1.1.4 微型计算机系统的层次结构
应用程序
高
操作系统
BIOS
硬件逻辑电路
低
1.2 硬件系统
1.2.1 中央处理器的组成 1.2.2 存储器 1.2.3 总线（Bus) 1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
ALU
数据 寄存 器1#
数据 寄存 器2#
存 储
外
器
设
图1-4 运算器的逻辑结构
1.2.1 中央处理器的组成
2.控制器 控制器具有控制和指挥计算机内各功能部件协同动
作，完成计算机程序的功能。它包括：
➢ 程序计数器（PC）：存放下一条将要执行的指令所在存储 单元的地址。
➢ 指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条指令。 ➢ 指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的
难点： ➢ 微型计算机的工作原理
返回本章首页
1.1 概述
1.1.1 计算机的发展概况 1.1.2 微型计算机的分类 1.1.3 微型计算机系统的组成 1.1.4 微型计算机系统的层次结构
返回本章首页
1.1.1 计算机的发展概况
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 管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机 时代、大规模及超大规模集成电路计算机时代，如图 1-1所示。
图1-5 微型计算机的硬件系统功能模块
1.3 微型计算机的一般工作原理
1.3.1 程序和指令 1.3.2 存储程序工作原理 1.3.3 微型计算机的工作过程
返回本章首页
1.3.1 程序和指令
冯·诺依曼提出计算机由5个部分组成，即运算器、 控制器、存储器、输人设备和输出设备；计算机内采 用二进制；计算机采用程序存储和程序控制的工作方 式，即事先把程序加载到计算机的存储器中，当机器 加电并启动后，计算机便会自动按照程序的要求进行 工作。
返回本章首页
1.2.1 中央处理器的组成
中央处理器（CPU）由运算器、控制器和寄 存器阵列组成，是整个硬件系统的核心。微型机 中将运算器、控制器和寄存器等相关部件集成在 一块芯片中，又叫微处理器，通过专门的CPU插 座安置在主板上。
1.2.1 中央处理器的组成
1.运算器
计算机中加工和处理数据的功能部件。主 要包括算术逻辑部件（ALU），用于对数据进行 加工处理，进行算术和逻辑运算。
1. 按总线的层次结构
➢ 微处理器级总线 ➢ 系统级总线 ➢ 外设总线
2．按总线传送信息的类别
➢ 地址总线 ➢ 数据总线 ➢ 控制总线
1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
主机与外部设备之间的信息交换是通过输入/输 出接口来进行的。输人/输出接口简称I/O接口，由图 1-5可以看出，接口在这里起着主机与外部设备之间 数据通信的“桥梁”的作用。
1.1.2 微型计算机的分类
微型计算机按照它的应用对象可以分为以下三类：
➢ 单片机：将微处理器、部分存储器、输入输出接口都集成在一 块集成电路芯片上，一块芯片就构成了一台计算机，它被广泛 应用于汽车、家电、工业过程控制、智能仪器仪表等领域。
➢ 单板机：将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包 括微处理器/存储器/输入输出接口，还有简单的七段发光二极 管显示器、小键盘、插座等。它适于进行生产过程的控制，也 可以直接在实验板上操作，适用于教学。
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个领域
8080/8085、Z80、MC6800
第三代
（1978-1983）
图1-1 计算机采用的逻辑元件
1.1.1 计算机的发展概况
20世纪70年代初，随着大规模集成电路的出现， 原来体积很大的中央处理器电路集成为一个只有十几 平方毫米的半导体芯片，其称为微处理器。微处理器 的出现，开创了微型计算机的新时代。微型计算机是 第四代计算机的典型代表。
微处理器是计算机的核心部件，它的性能在很大 程度上决定了微型计算机的性能。因此，微型计算机 的发展是以微处理器的发展来更新换代的。
命令信号。 ➢ 时序信号发生器：根据指令译码器（ID）产生的命令信号
产生具体的控制信号。
3.寄存器阵列 包括一组通用寄存器组和专用寄存器。
1.2.2 存储器
存储器是计算机系统中的一种记忆设备， 用来存放程序、数据、运算结果以及各种需要 保存的信息。包括：
➢内存 ➢高速缓存 ➢外存
1.2.3 总线（Bus)