微机原理第1章

存储的内容不同 BIOS中始终固定保存微机正常运行所必须的 基 本 输 入 输 出 程 序 （ BIOS setup program ） 、 系 统 信 息 设 置 （ system setup）、开机上电自检程序（POST）和系 统启动自举程序（system boot program）。 CMOS中存储着被固化工具程序BIOS修改过 的系统的硬件配置和用户对某些参数的设定 值。
2 主板类型

由于主板在系统中的特殊地位，因此它的种类是和 CP U密切相关的。一般来说，现在市场上的主板类 型主要有下面几类。一种是Pentium级主板，它的 特点是采用Socket7的插座，可以供Intel Pentium、 Pentium MMX 和 与 之 管 脚 兼 容 的 Cyrix MII 、 AMDK5／K6／K6一2／K6—III等 CPU使用。所有 种类的Socket7结构的CPU是否支持，主要由芯片组、 BIOS版本等决定。
1999年1月，Intel推出奔腾III处理器 ，其身份代码可通过Internet读取。
2000年英特尔发布了Pentium 4处理器。用户使用基于 Pentium 4处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片 ，透过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像 通讯，实时3D渲染，快速进行MP3编码解码运算，在连 接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个 人电脑处理器产品，仍然在继续销售中。
3 主板的结构
中央处理单元 CPU 主存 MEMORY
存储 子系统
接口卡 输入输出 子系统 总线插槽
主板
3 主板结构
根据主板不同结构和种类，主板上的部件的 种类有所区别。但是主要部件都是一样的。 具体来说，主板上的部件有： （1）CPU插座 （2）内存插槽 （3）板卡扩展槽 板卡扩展槽是用来接插各种板
微机原理及应用
主讲人
温淑焕
一、《微机原理》课程的发展
在70年代后期，我国在部分高校中的自 动化专业开始设置计算机原理课程。其 内容主要是针对国产小型机如：DJS－ 130，DJS－154来讲授微机原理。随着微 机技术的应用与发展，大量新技术的引 入《微机原理》课程在高校自动化专业 中陆续开设，且教学地位很快得到了加 强和重视。原先的教材大都以Z80单板机 （8位CPU）为教学模型机。
1.1.2 微型计算机的应用

计算机应用通常分成如下各个领域

科学计算，数据处理，实时控制 计算机辅助设计，人工智能，…… 体积小、价格低 工作可靠、使用方便、通用性强……

由于微型计算机具有如下特点


所以，可以分为两个主要应用方向
1.1.2 微型计算机的应用

将 CPU 以 及 其 他 主 要 部 件 （ 如 用于数值计算、数据处理及信息管理方向 ROM、RAM、I/O接口）都集成在 通用微机，例如：PC微机 一个微处理器芯片中 功能越强越好、使用越方便越好 例如：常用的MCS-51、MCS-96
目前，自动化专业的微机原理的教材、实验基 本上采用以8086/8088CPU为模型机，这些教材 从教学深度和内容上也都有了较大的变更和扩 充。8086/8088系统与286、386、486、586系 统基本兼容，选用8086/8088系统能与目前应 用最普及的计算机相应，以8086/8088CPU为模 型机的微机教材和实验机型仍将在自动化专业 起主导作用。

卡的，如显卡、声音卡、Modem卡以及网卡等等。 板卡插槽目前尚在使用的有PCI、ISA和AGP这几种。
主板：总线
主板：接口
4、BIOS与CMOS


BIOS：通常指用于修改CMOS内容 的工具程序，这个程序固化在主板 上的ROM中。它也包括如下程序： 基本输入输出程序，系统信息设置， 开机上电自检程序和系统自举程序。 CMOS：用以存储BIOS设定内容的 一颗IC元件。
II

第5代：64位微机
Itanium、64位RISC微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站
Intel 486（1988）
Pentium（586）
Intel于1993年3月推出奔腾（Pentium）处理器
Pentium MMX，支持多媒体技术的 奔腾
Pentium MMX是英特尔在Pentium内核基础上改进，最大的 特点是增加了57条MMX指令。这些指令专门用来处理音视频 相关的计算，目的是提高CPU处理多媒体数据的效率。
微处理器主要特点
摩尔定律
摩尔预言，晶体管的密度每过18个月就会翻一番，这就是 著名的摩尔定律。这 个 趋 势 一 直 延 续 至 今 。 在 26 年 的 时 间 里 ， 芯 片 上 的 晶 体 管 数 量 增 加 了 3200 多 倍 ， 从 1971 年 推 出 的 第 一 款 4004 的 2300 个 增 加 到 奔 腾® II 处 理 器 的 750 万 个 。
（2）主流产品介绍
昆腾(Quantum)：火球七代(Fireball EX)，火 球八代(Fireball CR)，火球九代(Fireball Plus KA), 火球九代是目前最好的超高速硬盘之一， 值得购买。 希捷：新产品之一是金牌Medalist ST38420a， 如果追求性价比，是不错的选择。缺点是发 热量大。
二、本书的内容：


此书重点介绍微机工作原理，落脚点在 于微机应用，不懂工作原理就不可能应 用。 此书基本原理的篇章有：指令系统（第 三章），CPU的时序（第五章），主存储 器（第六章）。
应用篇章：第七章的输入输出，第十 章、第十一章的接口技术。 其中接口技术的内容又有： 并行接口（第十章）、串行接口（第 十一章）、定时和计数（第九章）、 ADC/DAC（第十二章）。
微型计算机的系统组成
微型计算机系统
微处理器
微型计算机
区别
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 输入输出 接口电路 外部设备 软件 总线
1 微处理器的几个概念（了解）
主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU内数字脉 冲信号震荡的速度。CPU的主频＝外频×倍频系数。CPU 的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的 •外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。CPU的外频决定 着整块主板的运行速度。
技术参数 芯片型号
Nvidia TNT2
Nvidia TNT2LC
Voodoo III 2000
Voodo oIII 3000 2X 16MB 166 MHZ 350 MHZ 166M HZ 128bit
•前端总线(FSB)频率实质上表示了CPU和外界数据传输的 速度。数据交换速度＝（FSB×数据带宽）/8。 •外频与前端总线(FSB)频率的区别：前端总线的速度指的是 数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。 也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一 千万次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数 据传输量是100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。
1.1.1 微型计算机的发展

第1代：4位和低档8位微机
4004→4040→8008

第2代：中高档8位微机
Z80、I8085、M6800，Apple-II微机

第3代：16位微机
8086→8088→80286，IBM PC系列机
1.1.1 微型计算机的发展（续）

第4代：32位微机


80386→80486→Pentium→Pentium →Pentium III →Pentium 4 32位PC机、Macintosh机、PS/2机
课程 介绍
学习方法很重要
复习并掌握先修课的有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：复习、理解 实验：认真去做 学习 方法
第1章
第1章 微型计算机系统概述
教学重点

微型计算机的系统组成
1.1 微型计算机的发展和应用



1946年，世界上出现第一台数字式电子 计算机ENIAC（电子数据和计算器） 发展到以大规模集成电路为主要部件的 第四代，产生了微型计算机 1971年，Intel公司设计了世界上第一 个微处理器芯片Intel4004，开创了一 个全新的计算机时代
BIOS与CMOS的区别

采用的存储材料不同 BIOS采用ROM芯片虽然现在采用了可擦写只 读存储器（flash ROM），即使更新也需要用 特殊的方法，或者用紫外线照射擦写窗口，才 能修改。 CMOS本身采用低供电电压可读写的RAM，需 要不间断的电源供电，以维持其存储数据，否 则，一旦掉电数据将丢失。

显示卡

显卡是计算机的一个重要组成部分，它 负责对来自CPU的数据进行处理，然后 将其转化为模拟信号传给显示器，以达 到控制显示器上每点的颜色和亮度的目 的。现在的显卡（又称图形加速卡）更 象一个协处理器，它能够对来自CPU的 数据进行加速处理，以减轻CPU的负担。

目前的显卡按接口分为PCI和AGP两种。 PCI(Peripheral Component Interconnect) 性能良好，兼容性好，使用方便、价格 低，因而广泛应用于图形控制器（显卡） 中。AGP(Accelerated Graphics Port) 目 前有两个显著特点：一是具有3D加速功 能；二是支持视频输出。使得AGP取代 PCI成为必然。显卡已经经历四代，未来 显卡的发展方向：
在这些教材中，以清华大学出版社出版的由周 明德教授编著的《微型计算机硬件软件及其应 用》最为著名。与该课程相对应的实验也在各 高校陆续开出。其实验设备以北京工业大学 TP801单板机为主。随着16位机和32位机等高 档微机的出现。以Z80为模型机的微机原理教 材与实验成为了历史（15年），以Intel公司 的80X86为CPU的微型计算机系统是最有代表性 的主流机型。它所拥有的用户在计算机世界首 屈一指。
Pentium Pro，面向工作站的处理器
11月1日，Intel推出Pentium Pro微处理器，采用了一种 新的总线接口Socket 8。新的处理器对多媒体功能提供 了很好的支持。
Pentium II，芯片封装有着巨大的改变
Pentium II首次引入了S.E.C封装(Single Edge Contact) 技术，将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。

用于过程控制及智能化仪器仪表方向
ຫໍສະໝຸດ Baidu
专用微机，例如：单片机、工控机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小
1.1.3、发展的两大方向
提高性能 内存增大，硬盘速度变快，如现 在的理论上构造的基因型计算机。 价格降低 成本低，产品价格便宜。购买的 人多。如：Intel民意调查表明，中国有5000 万人想买微机，并且能买得起，占全世界想 买微机人数的1/3。微软的比尔.盖茨专门针 对中国制定的“维纳斯计划”，想使微软的 操作系统买的象VCD(DVD)好，VCD发展的很快， 主要是价格上的不断降低，性能不断变好。
5 硬盘的选购
(1) 选购原则 更大的单碟容量：能够实现的硬盘容量也越 大。 更快的硬盘速度：速度越快，噪音和发热量 也会大，会相应增加制造成本。对于多数用 户来说，选择主流的5400转高速硬盘已可满 足需要。



更短的平均寻道时间：寻找相应数据所 用的时间。目前主流产品平均寻道时间 多在10ms以下。 更多的数据缓冲：数据传输也相应要快。 现在缓冲容量达到2MB。 安全的防震系统和先进的数据保护技术。

三、学好此门课的意义

前继课程具有数字电子/模拟电子的知识， 同时这门课又为以后的单片机原理、PLC、 计算机控制技术奠定基础，通过此门课的 学习，可以使学生在软、硬件方面得到初 步训练，为今后进一步学习打好基础。
微机 原理 及 接口 技术
典型机型：IBM PC系列机
基本系统：8086CPU和半导体存储器 I/O接口电路及与外设的连接 硬件－－接口电路原理 软件－－接口编程方法


迈拓(Maxtor)：钻石六代、金钻二代， 后者存取速度非常快，工作稳定性好， 但整体发热量较大，噪音也不小。 西部数据：此公司的WD产品具有良好的 性能和先进的技术，是非常不错的选择。
软盘
早期使用的8英寸软盘已经淘汰，5.25英寸软 盘基本上也已经被淘汰了，现在常使用的是 3.5英寸软盘。