單片微型計算機原理及接口技術(shù)

1、1/58單片微型計算機原理單片微型計算機原理及接口技術(shù)及接口技術(shù)2/58 課程特點 內(nèi)容多內(nèi)容多 需要加強理解需要加強理解 更重要的是需要加強實踐動手能力的更重要的是需要加強實踐動手能力的培養(yǎng)培養(yǎng)3/58 學(xué)習(xí)方法 注重理解，加強軟件、硬件實驗鍛煉注重理解，加強軟件、硬件實驗鍛煉 充分利用網(wǎng)絡(luò)，提高自學(xué)能力充分利用網(wǎng)絡(luò)，提高自學(xué)能力 相互交流，共同提高相互交流，共同提高4/58 課程主要內(nèi)容 本課程主要內(nèi)容：本課程主要內(nèi)容： 微型計算機基礎(chǔ)知識微型計算機基礎(chǔ)知識 計算機系統(tǒng)的組成及工作原理計算機系統(tǒng)的組成及工作原理 指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計 C C語言程序設(shè)計及仿真

2、調(diào)試語言程序設(shè)計及仿真調(diào)試 中斷中斷 定時計數(shù)器與可編程計數(shù)器陣列定時計數(shù)器與可編程計數(shù)器陣列 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信 模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器 人機交互接口人機交互接口 復(fù)位時鐘和省電方式控制復(fù)位時鐘和省電方式控制5/58第一章第一章 微型計算機概述微型計算機概述本章學(xué)習(xí)目標本章學(xué)習(xí)目標 了解微型計算機發(fā)展概況了解微型計算機發(fā)展概況 了解微型計算機的應(yīng)用了解微型計算機的應(yīng)用6/581 微型計算機發(fā)展概況一、微型處理器和微型計算機一、微型處理器和微型計算機1 1、第一臺通用數(shù)字電子計算機、第一臺通用數(shù)字電子計算機ENIAC ENIAC 占地面積占地面積170平方米平方米重達重達3

3、0噸噸耗電量耗電量150千瓦千瓦造價造價48萬美元萬美元使用使用18000多個電子管多個電子管70000多個電阻多個電阻10000多個電容多個電容1500多個繼電器多個繼電器6000多個開關(guān)多個開關(guān)圖圖1-1 第一臺電子計算機第一臺電子計算機7/582、微型機的發(fā)展、微型機的發(fā)展取決于微處理器取決于微處理器l1971年，美國年，美國Intel公司生產(chǎn)出第一片微處公司生產(chǎn)出第一片微處理器理器4004。l1976年，相繼推出了高檔微處理器，如：年，相繼推出了高檔微處理器，如：Intel公司的公司的8085、Zilog公司的公司的Z80等。等。 8/58l1978年，推出了性能與中檔年，推出了性能與

4、中檔16位小型機相位小型機相當?shù)奈⑻幚砥?，代表性產(chǎn)品是當?shù)奈⑻幚砥?，代表性產(chǎn)品是Intel 8086。 地址線：地址線：20位位 時鐘頻率：時鐘頻率：48MHz。 l進入進入21世紀，不斷推出新型的計算機，在世紀，不斷推出新型的計算機，在速度、性能、價格等諸方面不斷適應(yīng)各種速度、性能、價格等諸方面不斷適應(yīng)各種人群的使用。到人群的使用。到2009年，奔騰雙核機的主年，奔騰雙核機的主頻已經(jīng)達到頻已經(jīng)達到2.6GHz以上。以上。 9/58l 新一代計算機：新一代計算機： 采用人工智能技術(shù)及新型軟件，硬件采用新的采用人工智能技術(shù)及新型軟件，硬件采用新的體系結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)集成電路，分為問題解決與推理機、體系

5、結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)集成電路，分為問題解決與推理機、知識數(shù)據(jù)庫管理機、智能接口計算機等。具有以下知識數(shù)據(jù)庫管理機、智能接口計算機等。具有以下特點：特點： 在在CPU上集成存儲管理部件上集成存儲管理部件 采用指令和數(shù)據(jù)高速緩存采用指令和數(shù)據(jù)高速緩存 采用流水線結(jié)構(gòu)以提高系統(tǒng)的并行性采用流水線結(jié)構(gòu)以提高系統(tǒng)的并行性 采用大量的寄存器組成寄存器堆以提高處理速度采用大量的寄存器組成寄存器堆以提高處理速度 具有完善的協(xié)處理器接口，提高數(shù)據(jù)處理能力具有完善的協(xié)處理器接口，提高數(shù)據(jù)處理能力 在系統(tǒng)設(shè)計上引入兼容性，實現(xiàn)高、低檔微機間的兼容。在系統(tǒng)設(shè)計上引入兼容性，實現(xiàn)高、低檔微機間的兼容。10/58二、微型計算機的基

6、本構(gòu)成二、微型計算機的基本構(gòu)成 典型的微型計算機的基本結(jié)構(gòu)包括：典型的微型計算機的基本結(jié)構(gòu)包括： l微處理器（微處理器（CPUCPU）l存儲器存儲器l輸入輸入/ /輸出接口（輸出接口（I/OI/O接口）接口）l外部設(shè)備外部設(shè)備l系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線11/58存存儲儲器器I I/ /O O 接接口口地地址址總總線線A AB B數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線D DB B控控制制總總線線C CB BC CP PU U運算器ALU控制器輸輸出出設(shè)設(shè)備備輸輸入入設(shè)設(shè)備備圖圖1-2 微型計算機的基本結(jié)構(gòu)微型計算機的基本結(jié)構(gòu)12/581 1、系統(tǒng)總線、系統(tǒng)總線 定義：連接多個功能部件的一組公共定義：連接多個功能部件的一組公共

7、信號線。各功能部件之間通過總線傳輸信信號線。各功能部件之間通過總線傳輸信息。息。 系統(tǒng)總線分為系統(tǒng)總線分為 地址總線地址總線ABAB（Address BusAddress Bus） 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DBDB（Data BusData Bus） 控制總線控制總線CBCB（Control BusControl Bus） - -典型的三總線結(jié)構(gòu)典型的三總線結(jié)構(gòu) 13/58 地址總線地址總線AB AB 單向單向 輸出輸出CPUCPU的地址信號的地址信號 輸出將要訪問的內(nèi)存單元或輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口的地址端口的地址 地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存儲器的范圍地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存

8、儲器的范圍 例，例，Intel 8086 CPU共有共有20條地址線，分別用條地址線，分別用A19A0表示，其中表示，其中A0為最低位。為最低位。 20位地址線可以確定位地址線可以確定220=10241024個不同的個不同的地址（稱為地址（稱為1MB內(nèi)存單元）。內(nèi)存單元）。 20位地址用位地址用16進制數(shù)表示時，范圍為：進制數(shù)表示時，范圍為：00000HFFFFFH。14/58 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB 雙向雙向 數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)在CPU與存儲器與存儲器（或（或I/O接口）間的傳送接口）間的傳送 CPU讀操作時，外部數(shù)據(jù)讀操作時，外部數(shù)據(jù) CPU寫操作時，寫操作時，CPU數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)線的多少決定了一次

9、能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)數(shù)據(jù)線的多少決定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù) CPU通過不同的地址與存儲器（或通過不同的地址與存儲器（或I/O接口）進接口）進行數(shù)據(jù)傳輸行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 CPU 外部外部15/58 控制總線控制總線CB 雙向雙向 CPU對存儲器、對存儲器、I/O接接口進行控制和聯(lián)絡(luò)?？谶M行控制和聯(lián)絡(luò)。 輸出控制信號：輸出控制信號：CPU發(fā)給存儲器或發(fā)給存儲器或I/O接口的控接口的控制信號。如，微處理器的讀信號制信號。如，微處理器的讀信號RD、寫信號、寫信號WR等。等。 輸入控制信號：輸入控制信號：CPU通過接口接受的外設(shè)發(fā)來通過接口接受的外設(shè)發(fā)來的信號。如，外部中斷請求

10、信號的信號。如，外部中斷請求信號INTR、非屏蔽、非屏蔽中斷請求輸入信號中斷請求輸入信號NMI等。等。 控制信號間相互獨立，表示方法采用能表明含控制信號間相互獨立，表示方法采用能表明含義的縮寫英文字母符號。按照一般慣例，若符義的縮寫英文字母符號。按照一般慣例，若符號上有一橫線，則表示該信號為低電平有效，號上有一橫線，則表示該信號為低電平有效，否則為高電平有效。否則為高電平有效。 16/58注意：注意： 在連接系統(tǒng)總線的設(shè)備中，某時刻只能在連接系統(tǒng)總線的設(shè)備中，某時刻只能有一個發(fā)送者向總線發(fā)送信號；但可以有多有一個發(fā)送者向總線發(fā)送信號；但可以有多個設(shè)備從總線上同時獲取信號。個設(shè)備從總線上同時獲取

11、信號。17/582、微處理器、微處理器 簡稱簡稱MP(Micro Processor)，也稱，也稱P，是微型機的核心部件。通常稱為中央處理單是微型機的核心部件。通常稱為中央處理單元元CPU(Central Processing Unit)，包括：，包括：l運算器運算器ALU(Arithmetic Logic Unit)l控制器控制器CU(Control Unit)l寄存器陣列寄存器陣列R(Registers)l內(nèi)部總線等電路內(nèi)部總線等電路 -集成在一片硅片上集成在一片硅片上18/583、存儲器、存儲器 分為分為程序存儲器程序存儲器和和數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器兩類。兩類。 程序包括系統(tǒng)程序和用戶程序

12、。程序存儲程序包括系統(tǒng)程序和用戶程序。程序存儲器主要是硬盤；數(shù)據(jù)存儲器器主要是硬盤；數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)存條。內(nèi)存條。4、I/O接口接口 主要用于主要用于CPU和外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。和外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。 并行口并行口 串行口串行口 USB口等口等19/585 5、關(guān)于微機需要區(qū)別的概念、關(guān)于微機需要區(qū)別的概念 （1 1）微處理器即）微處理器即CPUCPU 計算機的核心部件計算機的核心部件 將運算器、控制器集成在一片芯片上。其功能如下：將運算器、控制器集成在一片芯片上。其功能如下： 對指令譯碼并執(zhí)行規(guī)定動作；對指令譯碼并執(zhí)行規(guī)定動作； 能與存儲器及外設(shè)交換數(shù)據(jù)；能與存儲器及外設(shè)交換數(shù)據(jù)； 可響應(yīng)其

13、它部件的中斷請求；可響應(yīng)其它部件的中斷請求； 提供系統(tǒng)所需的定時和控制。提供系統(tǒng)所需的定時和控制。 （2 2）微型計算機）微型計算機 在在CPUCPU的基礎(chǔ)上配置存儲器、的基礎(chǔ)上配置存儲器、I/OI/O接口電路、系統(tǒng)總線。接口電路、系統(tǒng)總線。 （3 3）微型計算機系統(tǒng)）微型計算機系統(tǒng) 以微機為主體，配置系統(tǒng)軟件和外設(shè)。軟件部分包括系以微機為主體，配置系統(tǒng)軟件和外設(shè)。軟件部分包括系統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)）和應(yīng)用軟件（如字處理軟件）。統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)）和應(yīng)用軟件（如字處理軟件）。20/58運算器運算器 控制器控制器 寄存器陣列寄存器陣列 存儲器存儲器 總線總線 輸入輸出輸入輸出 接口電路接口電路外部

14、設(shè)備外部設(shè)備 軟件軟件微處理器微處理器微型計算機微型計算機微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)區(qū)別區(qū)別3個概念個概念圖圖1-3 微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)關(guān)系圖微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)關(guān)系圖21/58三、單片微型計算機簡介三、單片微型計算機簡介 計算機的核心部分：計算機的核心部分：l中央處理器中央處理器CPUCPUl存儲器存儲器l通用通用I/OI/O接口接口l典型外設(shè)典型外設(shè) -集成在一塊芯片上的計算機集成在一塊芯片上的計算機22/58 1、單片機的基本定義 在一塊芯片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM/ROM等）、定時/計數(shù)器以及多種輸入/輸出（I/O）接口的比較完

15、整的數(shù)字處理系統(tǒng)。 23/58內(nèi)部總線CPU單片機工作支撐模塊數(shù)據(jù)存儲器程序存儲器定時/計數(shù)器模塊串行通訊接口A/D轉(zhuǎn)換模塊D/A轉(zhuǎn)換模塊其他I/O模塊其他模塊圖圖1-4 一個典型的單片機的組成框圖一個典型的單片機的組成框圖24/582、單片機名稱的來源、單片機名稱的來源 早 期 的 英 文 名 稱 是早 期 的 英 文 名 稱 是 S i n g l e - c h i p Microcomputer，即單片微型計算機，簡稱，即單片微型計算機，簡稱單片機。單片機。 后來稱之為后來稱之為微控制器微控制器（Microcontroller），），這也是目前比較正規(guī)的名稱。這也是目前比較正規(guī)的名稱。

16、 我國學(xué)者或技術(shù)人員一般使用我國學(xué)者或技術(shù)人員一般使用“單片機單片機”一一詞。詞。25/583、單片機的發(fā)展過程、單片機的發(fā)展過程 單片機的問世單片機的問世1975年美國年美國TEXAS公司公司推出推出4位單片機。位單片機。 1976年，年，Intel公司推出公司推出MCS-48系列系列8位單位單片機，其代表型號是片機，其代表型號是8048。 特點特點：8位字長，片內(nèi)位字長，片內(nèi)ROM為為1K字節(jié)，片字節(jié)，片內(nèi)內(nèi)RAM 為為64字節(jié)，字節(jié)，27根根I/O口線，口線，1個個8位位定時定時/計數(shù)器，兩個中斷源。計數(shù)器，兩個中斷源。26/58 1980年以后，年以后，Intel公司推出公司推出MCS

17、-51系列單系列單片機，其代表型號是片機，其代表型號是8051。 特點特點：8位字長，片內(nèi)位字長，片內(nèi)ROM為為4K字節(jié)，片字節(jié)，片內(nèi)內(nèi)RAM為為128字節(jié)，字節(jié)，32根根I/O口線，口線，2個個16位位定時定時/計數(shù)器，計數(shù)器，5個中斷源。個中斷源。27/58 目前，微型計算機正朝兩個方向發(fā)展目前，微型計算機正朝兩個方向發(fā)展 高性能多功能的方向發(fā)展高性能多功能的方向發(fā)展 以個人計算機以個人計算機PC(Persnal Computer)為標志，為標志，具有強大的操作系統(tǒng)，并且支持多種軟件運行。具有強大的操作系統(tǒng)，并且支持多種軟件運行。 價格低廉價格低廉片上系統(tǒng)片上系統(tǒng)(System On Ch

18、ip，SOC)的方向發(fā)展的方向發(fā)展 將將CPU、存儲器、接口電路、內(nèi)部總線等部、存儲器、接口電路、內(nèi)部總線等部件全部集成在同一個芯片上的單片微機又稱為件全部集成在同一個芯片上的單片微機又稱為微控制器微控制器（Microcontrolor），），也稱為單片機。也稱為單片機。 28/584 4、單片機的產(chǎn)品、單片機的產(chǎn)品 80518051內(nèi)核單片機內(nèi)核單片機 非非80518051內(nèi)核單片機內(nèi)核單片機29/58 8051內(nèi)核單片機內(nèi)核單片機 生產(chǎn)生產(chǎn)8051內(nèi)核單片機的公司及典型產(chǎn)品有：內(nèi)核單片機的公司及典型產(chǎn)品有： 宏晶科技有限公司的宏晶科技有限公司的STC系列系列 Atmel公司的公司的AT89

19、系列系列 NXP半導(dǎo)體公司（原半導(dǎo)體公司（原PHILIPS半導(dǎo)體公司，半導(dǎo)體公司，2007年更名為年更名為NXP半導(dǎo)體公司）的半導(dǎo)體公司）的8051內(nèi)核內(nèi)核單片機單片機 ST公司的增強型公司的增強型8051內(nèi)核單片機等內(nèi)核單片機等30/58 非非8051內(nèi)核單片機內(nèi)核單片機 Freescale公司公司 (2004年從年從Motorola公司分離出來的半導(dǎo)體公司公司分離出來的半導(dǎo)體公司)的的MC68系列單片機、系列單片機、MC9S08系列單片機系列單片機(8位位單片機單片機)、MC9S12系列單片機系列單片機(16位單片機位單片機)以以及及32位單片機位單片機 Microchip公司的公司的PI

20、C系列單片機系列單片機 Ti公司的公司的MSP430系列系列16位單片機位單片機31/585、單片機的特點、單片機的特點 集成度高集成度高 體積小體積小 功耗低功耗低 可靠性高可靠性高 使用靈活方便使用靈活方便 控制功能強控制功能強 編程保密化編程保密化 價格低廉等。價格低廉等。32/586、單片機的應(yīng)用、單片機的應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)控制工業(yè)生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)采集和處理數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備控制設(shè)備控制智能化儀器儀表智能化儀器儀表日常生活等。日常生活等。33/587、單片機的選擇、單片機的選擇 當前，出現(xiàn)了當前，出現(xiàn)了16位、位、32位的單片機。單位的單片機。單片機在集成度、運算速度、接口性能等方面片機在集成度

21、、運算速度、接口性能等方面都在不斷創(chuàng)新。但是，到目前為止，在工業(yè)都在不斷創(chuàng)新。但是，到目前為止，在工業(yè)控制、測量檢測、儀器儀表等方面，控制、測量檢測、儀器儀表等方面， 8位單片機仍然是主流單片機位單片機仍然是主流單片機34/58 教學(xué)機型的演變：教學(xué)機型的演變： 上世紀上世紀80年代年代Z80 上世紀上世紀90年代中期年代中期Intel 8086 近年來，近年來，PC機作為通用機型，其底層結(jié)構(gòu)的控制機作為通用機型，其底層結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)的設(shè)計、匯編語言的編程等優(yōu)勢逐漸讓位于系統(tǒng)的設(shè)計、匯編語言的編程等優(yōu)勢逐漸讓位于單片機；單片機； 單片機的技術(shù)和性能不斷提高，開發(fā)手段、控制單片機的技術(shù)和性能不斷

22、提高，開發(fā)手段、控制功能等功能不斷完善，單片機更適于面向控制對功能等功能不斷完善，單片機更適于面向控制對象的設(shè)計和編程，從單片機入手學(xué)習(xí)微型計算機象的設(shè)計和編程，從單片機入手學(xué)習(xí)微型計算機原理，正在逐步成為學(xué)習(xí)計算機原理的更好途徑。原理，正在逐步成為學(xué)習(xí)計算機原理的更好途徑。35/58四、微型計算機的軟件系統(tǒng)裸機只有計算機硬件構(gòu)成的計算機沒有系統(tǒng)程序的支持，裸機是無法工作的。 36/58 PC機的運行過程機的運行過程 開機進入系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)程序，包括開機存儲開機進入系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)程序，包括開機存儲器自檢、接口自檢、外設(shè)自檢等等。器自檢、接口自檢、外設(shè)自檢等等。 接受用戶通過鍵盤或者鼠標發(fā)出的命

23、令，進一接受用戶通過鍵盤或者鼠標發(fā)出的命令，進一步執(zhí)行用戶要執(zhí)行的程序。步執(zhí)行用戶要執(zhí)行的程序。 系統(tǒng)程序就把要執(zhí)行的程序從硬盤里面找到，系統(tǒng)程序就把要執(zhí)行的程序從硬盤里面找到，放進內(nèi)存，然后運行用戶的程序。放進內(nèi)存，然后運行用戶的程序。 關(guān)閉用戶程序時，系統(tǒng)程序會將內(nèi)存中的信息關(guān)閉用戶程序時，系統(tǒng)程序會將內(nèi)存中的信息重新寫回到硬盤中保存。重新寫回到硬盤中保存。37/58 單片機運行程序的過程單片機運行程序的過程 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，可以有操作系統(tǒng)（此時在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，可以有操作系統(tǒng)（此時一般稱之為嵌入式操作系統(tǒng)）的支持，也可以一般稱之為嵌入式操作系統(tǒng)）的支持，也可以沒有操作系統(tǒng)的支持。沒

24、有操作系統(tǒng)的支持。 無論有沒有操作系統(tǒng)，用戶所編寫的應(yīng)用程序無論有沒有操作系統(tǒng)，用戶所編寫的應(yīng)用程序經(jīng)過編譯后都保存在程序存儲器中經(jīng)過編譯后都保存在程序存儲器中(一般都保存一般都保存在單片機內(nèi)部集成的在單片機內(nèi)部集成的FLASH存儲器中存儲器中)，執(zhí)行，執(zhí)行時，由單片機內(nèi)部的控制器控制程序的執(zhí)行。時，由單片機內(nèi)部的控制器控制程序的執(zhí)行。38/58 對于普通的個人計算機來講，用戶的開發(fā)對于普通的個人計算機來講，用戶的開發(fā)任務(wù)主要集中在程序設(shè)計方面，硬件設(shè)計任務(wù)主要集中在程序設(shè)計方面，硬件設(shè)計較少。開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)時，一般采用可視化較少。開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)時，一般采用可視化的集成開發(fā)環(huán)境，常見的有的集成開發(fā)

25、環(huán)境，常見的有Visual C+，Eclipse，NetBeans，PowerBuilder等。等。39/58 在開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的過程中，往往需要對硬在開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的過程中，往往需要對硬件和軟件進行反復(fù)多次的調(diào)試。調(diào)試時，使用集件和軟件進行反復(fù)多次的調(diào)試。調(diào)試時，使用集成開發(fā)環(huán)境對用戶系統(tǒng)進行仿真運行，根據(jù)系統(tǒng)成開發(fā)環(huán)境對用戶系統(tǒng)進行仿真運行，根據(jù)系統(tǒng)的仿真運行狀態(tài)對電路進行硬件和軟件的修改調(diào)的仿真運行狀態(tài)對電路進行硬件和軟件的修改調(diào)試，直到滿足用戶要求為止。試，直到滿足用戶要求為止。 對硬件電路來說，某些硬件電路的設(shè)計缺陷可以在仿對硬件電路來說，某些硬件電路的設(shè)計缺陷可以在仿真調(diào)試

26、中發(fā)現(xiàn)并改正真調(diào)試中發(fā)現(xiàn)并改正; 對軟件來說，可以進行某些程序模塊的編寫和調(diào)試。對軟件來說，可以進行某些程序模塊的編寫和調(diào)試。特別是可以對那些與硬件關(guān)系不大的程序模塊進行模特別是可以對那些與硬件關(guān)系不大的程序模塊進行模擬調(diào)試，這對系統(tǒng)的開發(fā)帶來了很大的方便，可以加擬調(diào)試，這對系統(tǒng)的開發(fā)帶來了很大的方便，可以加快項目的開發(fā)過程，如數(shù)據(jù)運算、邏輯關(guān)系測試等?？祉椖康拈_發(fā)過程，如數(shù)據(jù)運算、邏輯關(guān)系測試等。40/58 目前，許多集成開發(fā)環(huán)境具有模擬調(diào)試功能，目前，許多集成開發(fā)環(huán)境具有模擬調(diào)試功能，如：著名的如：著名的Keil uVision集成環(huán)境、飛思卡爾集成環(huán)境、飛思卡爾公司的公司的CodeWar

27、rior、IAR Systems公司的公司的IAR集成開發(fā)環(huán)境。集成開發(fā)環(huán)境。41/58設(shè)計人員在進行程序設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個方面：設(shè)計人員在進行程序設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個方面： （1 1）模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計）模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，將軟件分成若干個相根據(jù)系統(tǒng)功能要求，將軟件分成若干個相對獨立的模塊，實現(xiàn)各功能程序的模塊化、對獨立的模塊，實現(xiàn)各功能程序的模塊化、子程序化。子程序化。42/58（2 2）建立正確的數(shù)學(xué)模型）建立正確的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系這是關(guān)系到系統(tǒng)這是關(guān)系到系統(tǒng)性能好壞

28、的重要因素。性能好壞的重要因素。43/58（3 3）繪制程序流程圖）繪制程序流程圖 繪制程序流程圖是程序設(shè)計的一個重要繪制程序流程圖是程序設(shè)計的一個重要組成部分，而且是決定成敗的關(guān)鍵部分。組成部分，而且是決定成敗的關(guān)鍵部分。 流程圖的優(yōu)勢：流程圖的優(yōu)勢：從某種意義上講，恰當從某種意義上講，恰當?shù)某绦蛄鞒虉D將有助于程序的編寫和優(yōu)化，的程序流程圖將有助于程序的編寫和優(yōu)化，縮短程序的調(diào)試過程?？s短程序的調(diào)試過程。44/58（4）合理分配系統(tǒng)資源）合理分配系統(tǒng)資源 包括包括ROM、RAM、定時、定時/計數(shù)器、中斷源計數(shù)器、中斷源等。資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張詳細的資等。資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張詳細的資源

29、分配表，以方便編程時查閱。源分配表，以方便編程時查閱。（5）注釋）注釋 在程序的適當位置寫上功能注釋，提高程在程序的適當位置寫上功能注釋，提高程序的可讀性。序的可讀性。45/58（6）抗干擾設(shè)計）抗干擾設(shè)計 加強軟件抗干擾設(shè)計，這是提高計算機應(yīng)加強軟件抗干擾設(shè)計，這是提高計算機應(yīng)用系統(tǒng)可靠性的有力措施。用系統(tǒng)可靠性的有力措施。 通過編輯軟件編輯出的源程序，必須用編通過編輯軟件編輯出的源程序，必須用編譯程序匯編后生成目標代碼。譯程序匯編后生成目標代碼。46/582 微型計算機的應(yīng)用1、科學(xué)計算通用微型計算機的重要應(yīng)用之一 。例如，美國Seguent公司最早用30個Intel 80386構(gòu)成Sym

30、metry計算機，速度為120MIPS（Million Instructions Per Second），達到IBM 3090系列中最高檔大型機的性能，價格卻不到后者的十分之一。 47/58 1996年，由美國能源部（年，由美國能源部（Department of Energy，DOE）發(fā)起和支持、由）發(fā)起和支持、由Intel建成建成的的Option Red系統(tǒng)，用系統(tǒng)，用9216個微處理器使個微處理器使系統(tǒng)每秒浮點運算峰值速度達到系統(tǒng)每秒浮點運算峰值速度達到1.8Tflop/s（每秒（每秒1.8萬億次運算），成為世界上第一萬億次運算），成為世界上第一臺萬億次計算機。臺萬億次計算機。 1998年

31、，同樣得到年，同樣得到DOE支持的由支持的由IBM建成建成的的Blue Pacific內(nèi)含內(nèi)含5856個微處理器，峰值個微處理器，峰值速度達到速度達到3.888Tflop/s。48/582000年，在年，在DOE支持下，支持下，IBM又建成內(nèi)含又建成內(nèi)含8192個微處理器的個微處理器的Option White,其系統(tǒng)峰值其系統(tǒng)峰值達到達到12.3Tflop/s。 這些系統(tǒng)盡管是由微處理器架構(gòu)而成的，這些系統(tǒng)盡管是由微處理器架構(gòu)而成的，但是無論是從規(guī)模還是功能上，都成了超級但是無論是從規(guī)模還是功能上，都成了超級計算機。計算機。49/582、信息處理、信息處理 由于由于Internet的蓬勃發(fā)展，使世界進入了的蓬勃發(fā)展，使世界進入了嶄新的信息時代，對大量信息包括多媒體信嶄新的信息時代，對大量信息包括多媒體信息的處理是信息時代的必然要求。連接在息的處理是信息時代的必然要求。連接在Internet上的微型計算機配上相應(yīng)的軟件以后，上的微型計算機配上相應(yīng)的軟件以后，就可以很靈活地對各種信息進行檢索、傳輸、就可以很靈活地對各種信息進行檢索、傳輸、分類、加工、存儲和打印。分類、加工、存儲和打印。50/583、過程控制、過程控制 過程控制是微型計算機應(yīng)用最多、也是過程控制是微型計算機