【文档说明】(第1讲)第1章-微型计算机系统课件.ppt，共(56)页，2.856 MB，由小橙橙上传

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微机原理及应用张仁彦电话：86057526-605Email：zryzryzry@163.com公共Email：skxdwj@163.com(密码：20070509)办公室：J11-328(创新实验室)考核方法考试：开卷考试成绩：平时（作业+考勤）+试卷20%+80%自动

化二专成绩=试卷成绩内容理论12周，48个学时教材钱晓捷.微型计算机原理及应用.第1版.北京:清华大学出版社.2006实验（独立设课）7个实验微机——微型计算机PC，PersonalComputerPC两个关

键微处理器特德.霍夫操作系统DOS操作系统加里·基尔代尔PC业的最大赢家：微软和英特尔——英特尔——微软微机、微处理器、操作系统三者关系？人和公司比尔·盖茨保罗·艾伦加里·基尔代尔特德.霍

夫微处理器CentralProcessingUnit（CPU)特德.霍夫与微处理器世界上首枚微处理器芯片Intel4004，英特尔，1971年集成了两千个晶体管4位45条指令处理能力接近于世界上第一台计算机（1946年ENIA）做计算器（受日本ETI计算器公

司的委托）“二战”以来最有影响的科学家之一ENIAC—ElectronicNumericalIntegrator采用Intel4004的计算器ETI计算器公司的目标计算器芯片特德.霍夫的目标通用计算机芯片400

4芯片的广告"宣告集成电子产品新纪元——装在一块芯片上的可编制程序的计算机！"计算器=4004+程序存储器+数据存储器+移位寄存器+键盘+数码管特德.霍夫的设想——微型、通用、计算机芯片加大芯片集成度，功能随之增强复杂的输入输出信号输入信号集成电路的指令输出信号送出数据控制其它

芯片和装置特德.霍夫设计的基础1936年《可计算数学》计算机的抽象定义通用计算机设想存在任何计算机都无法解决的问题1946年计算机组成运算器、控制器、存储器、输入和输出设备计算机工作原理存储程序的工作原理图灵“人工智能之父”冯·诺依曼“电子计算机之父”存储程序计算机

硬件结构运算器输出设备控制器输入设备存储器指令流控制命令数据流微处理器：微机的运算和控制核心MPU（MicroProcessingUnit或Microprocessor），也称CPU（CentralProcessingUnit)计算机存储程序的工作原理把

程序本身当作数据来对待同样的方式储存执行程序前程序和数据→内存储器在执行程序时CPU根据当前程序指针的内容取出指令执行指令后再取出下一条指令并执行如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行不断地取指令执行指令保存结果微处理器的基本性能指标字长数据宽度微

处理器每个时间单位处理的二进制数据位数例如：一次进行运算、传输的位数字长越长，计算能力越高，速度越快时钟频率微处理器的基本时间单位微处理器的处理速度，主频越高，运算速度越快集成度表明微处

理器的生产工艺水平常用芯片上集成的晶体管数量来表达通用微处理器4位微处理器1971年，Intel4004，第一个微处理器8位微处理器M6800、Z80和Intel8080/8085Apple公司苹果机16位微处理器In

tel8086/808816位个人计算机（PC：PersonalComputer）32位微处理器80386，80486，Pentium～Pentium432位PC机，APPLE公司的Macintosh机64位微处理器专用微处理器MC

U：常用于控制领域单片机（SingleChipMicrocomputer）微控制器（MicroController）嵌入式控制器（Embedded）生产商：英特尔（Intel）、爱特梅尔（Atml）等DSP：专注于数字信号的高速处理数字信号处理器（DigitalSignalPr

ocessor）生产商：美国德州仪器公司（TI）计算机巨型机微型机通用微机单片机小型机微型计算机的结构——应用角度微型计算机的系统组成控制总线CB数据总线DB地址总线ABI/O设备I/O接口系统总线BUS微处理器存储器微处理器中央处理

器CPU：微机的运算和控制中心包含控制器运算器（整数运算器）寄存器（高速存储单元）高性能CPU内部还有浮点处理单元甚至多媒体数据运算单元存储管理单元、代码保护机制Cache……存储器存储器（Memory）：存放程序和数据的部件

主板上的主存储器（主存、内存）半导体存储器芯片组成（RAM部分断电后信息丢失）相对造价高、速度快、但容量小以外设形式出现的辅助存储器（辅存或外存）磁盘、光盘存储器等构成相对造价低、容量大、信息可长期保存，但速度慢高性能微机的存储系统主存

储器、辅助存储器微处理器内部的寄存器（Register）高速缓冲存储器（Cache）计算机运行时，CPU从哪里取指令和数据？内存OR外存√内存和外存的差别内存集成芯片，价格高容量小断电，信息大部分丢失CPU可以直接访问存放当前正在使用或经常使用的程序和数据

外存价格低容量大断电，信息不丢失CPU不能直接访问存放暂时不用的程序和数据CPU要用外存中的信息必须先将信息传送到内存中随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)(a)可以被CPU随机地读和写

，又称为读写存储器(b)用来暂时存储用户输入的数据与程序只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)(a)只能被CPU随机读取，而不能由CPU任意写入(b)存储微机系统管理程序BIOS等(芯片制造时写入)内存分类I/O接口和I/O设备I/O设备（Peripheral）I（Inp

ut）设备：键盘、鼠标O（Output）设备：显示器、打印机I/O接口（Interface）功能：信号变换、数据缓冲、联络控制安装位置与主板一体：较简单的I/O接口电路插在主板上：较复杂的I/O接口电路制成独立的电路板（接口卡Card）：人机交互：外设和主机间的桥梁为什么需要

这些功能？系统总线总线（Bus）：传递信息的一组公用导线、信息通道系统总线（SystemBus）地址总线（AddressBus,AB）输出（单向）：主存单元或I/O端口的地址信息数据总线（DATABus,DB）读（Read）：操

作数据输入CPU写（Write）：操作数据输出到外界（主存或外设）控制总线（ControlBus,CB）输出：有些控制信号或状态信号输入：有些请求或联络信号输入、输出AB与CPU寻址范围的关系处理器总线，CPU引脚AB个数m，能访问的存储单元或I/O端口个数：2m存

储单元按字节（Byte，B）划分即，每个存储单元能存1个字节数据CPU可访问(寻址)的存储器(内存/主存)容量：2mB例：m=15，则可访问存储器容量为：(215或5K)B215或5K1KB＝210B＝1024B1MB＝

220B＝1024KB1GB＝230B＝1024MB存储容量数据表达I/O端口的地址“微型计算机”的基本组成主板主板CPU插槽内存条插槽AGP插槽ATA接口（光驱、硬盘接口）PCI插槽(声卡、网卡、电视卡等)“微型计算机系统”的基

本组成微型计算机微处理器运算器、控制器、寄存器组、内部总线内存储器、输入输出接口电路、系统总线外围设备软件系统软件应用软件微型计算机如果不配有软件称为裸机外部设备软件微型计算机系统微处理器、微型计算机、微型计算机

的系统内存储器系统总线输入输出接口电路微型计算机运算器控制器寄存器组内部总线微处理器操作系统OperatingSystem(OS)加里·基尔代尔——“DOS之父”最早创造了磁盘操作系统（DOS-DiskOperationSystem）最早为A盘、B盘和C盘（CD

-ROM）编写了驱动程序图形用户界面（GUI）的先驱之一开发了DrLogo计算机语言首创了世界上第一个实用的软件APIBasic程序的发明者提出Bios概念基本输入输出系统加里·基尔代尔微软的Wind

ows操作系统第一代：Windows1.0第二代：Windows2.0第三代：Windows3.0/3.1第四代：Windows95/98/98SE/ME第五代：Windows2000/XP第六代：WindowsVista第七代：Windows7

其他操作系统UnixLinuxMacOSX……“微型计算机系统”的基本组成CPU和PC的发展8位时代：Apple-II机，中华学习机16位时代：IBMPC系列机1981年，IBMPC机：Int

el8088，DOS1982年，IBMPC/XT（ExpandedTechnology）1984年，IBMPC/AT（AdvancedTechnology）IBMPC/XT/AT机的兼容微机32位时代：32位PC机IA-32或其兼容微处理器Wind

ows或Linux64位时代：……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Apple-II第3代：16位微机

8086→8088→802868086DB：16位AB：20位主存容量：1MB时钟频率：5MHz（IBMPC使用4.77MHz）存储器管理方式实方式（RealMode）准16位微处理器8088外部数据总线：8位IBMPC和PC/XT机使用Int

el8088CPUIBMPC机IBMPC/XT机80286DB：16位AB：24位主存容量：16MB存储器管理方式实方式（RealMode）与8086工作方式一样保护方式（ProtectedMode）提供存储管理、保护机制和多任

务管理的硬件支持IBMPC/AT机使用Intel80286CPUIBMPC/AT机IBMPC/AT主板结构IBMPC/ATIBMAT结构PC工业标准IndustryStandardArchitecture，I

SA系统总线ISA总线第4代：32位微机80386→80486→Pentium→PentiumII→PentiumIII→Pentium432位PC机、Macintosh机、PS/2机8038

6486PentiumPentium48038632位结构DB：32位AB：32位可寻址主存：4GB存储器管理方式兼容286虚拟8086方式（Virtual8086Mode）保护方式下的8086工作方式系统管理方式（SystemManageme

ntMode）低功耗节能状态英特尔32位结构：IA-32（IntelArchitecture-32）80X86系列微处理器标准IA-32微处理器：80386，80486，Pentium系列8048680486＝80386＋8

0387＋8KBCache浮点处理单元FPU8086/8088：808780286：8028780386：80387高速缓冲存储器Cache复杂指令集计算机（CIS）融合精简指令集计算机（RIS）指令流水线(pipeline)指令执

行划分成多个步骤在多个部件中独立地进行多条指令可以在不同的执行阶段同时进行指令执行方式串行工作方式并行工作方式（指令流水线）取指令1译码1取数据1执行1存储结果1取指令2译码2执行2时间取指令1取指令2取数据1取指令3存储结果1取指令4执行2译码2执行1译码132位PC微型机结构主

板CPU插槽内存条插槽AGP插槽ATA接口（光驱、硬盘接口）PCI插槽(声卡、网卡、电视卡等)DOS使用DOS及其启动方法目录和路径内部命令cd、dir、copy、help、cls、exit外部命令可执行：*.COM、*.EXE批处理：

*.bat汇编语言和汇编程序汇编语言（AssemblyLanguage）用助记符表示指令操作码和操作数本质上是机器语言优势：可以直接、有效地控制计算机硬件，容易产生运行速度快、指令序列短小的高效率目标程

序劣势：与处理器密切有关，需熟悉硬件和细节，编程繁琐，调试、维护、移植困难汇编程序（Assembler）将源程序转换为机器代码MASM6.15软件包小结80x86系列微处理器的发展微型计算机组成结构计算机工作原理存储程序的工作原理

概念微处理器、微型计算机、微型计算机系统三总线：DB、AB、CB作业阅读第1章熟悉DOS操作系统（有条件）作书后作业题（不收）