第1章微型計算機概述

會計學1第1章微型計算機概述第1頁/共34頁第2頁/共34頁ISA插槽PCI插槽AGP插槽北橋芯片組南橋芯片組內存插槽IDE接口軟驅接口并口連接器串口連接器ROMBIOS鼠標鍵盤USB接口主板電源插座計算機的結構如何？計算機中的指令是如何執(zhí)行的？第3頁/共34頁教材：《微機原理與接口技術》南京大學出版社課程性質：專業(yè)基礎課學時：64學時理論課程+16學時實驗課程+1周課程設計課程特點：偏重硬件、軟硬結合先修課程：數(shù)字電路、模擬電路學習目標：從理論上和實踐上掌握微型計算機的基本組成、原理、接口技術，建立微型計算機應用系統(tǒng)的概念，具有微型計算機應用系統(tǒng)的初步開發(fā)能力。微機原理與應用第4頁/共34頁參考教材：《微型計算機技術》田艾平、王力生、卜艷平編著清華大學出版社第5頁/共34頁參考習題集：《微機原理與接口技術習題與解析》溫陽東、鮑遠慧編著清華大學出版社第6頁/共34頁微機原理與接口技術課程內容：第1章微型計算機概述第2章計算機內部數(shù)據(jù)的表示方法第3章微型計算機總線系統(tǒng)第4章Intel80x86系列微處理器第5章8086/8088指令系統(tǒng)第6章匯編語言程序設計第7章微型計算機存儲器第8章微型計算機輸入/輸出接口技術第9章微型計算機中斷技術第10章微型計算機并行接口技術第11章可編程定時/計數(shù)器第12章微型計算機串行接口技術第13章模擬輸入輸出技術第7頁/共34頁第1章微型計算機概述1.1計算機的基本結構和工作原理1.2微型計算機系統(tǒng)1.3微型計算機的發(fā)展歷程與應用1.4微型計算機的基本特點與主要性能指標第8頁/共34頁1.1計算機的基本結構和工作原理1.1.1計算機的基本結構1.1.2計算機的基本工作原理第9頁/共34頁1.1.1計算機的基本結構1945年6月，美籍匈牙利科學家馮?諾依曼提出了在數(shù)字計算機內部的存儲器中存放程序的概念，這是所有現(xiàn)代電子計算機的范式，被稱為“馮?諾依曼結構”。按這一結構建造的電腦稱為存儲程序計算機，又稱為通用計算機。

馮?諾依曼結構計算機的主要特點包括：計算機由運算器、存儲器、控制器和輸入/輸出五個部件組成。存儲器以二進制形式存儲指令和數(shù)據(jù)。存儲程序工作方式：存儲器一維線性編址，按址存取，指令從存儲器逐條取出，串行執(zhí)行。第10頁/共34頁馮·諾依曼計算機的基本結構第11頁/共34頁1.1.2計算機的基本工作原理程序，是指完成某項任務的計算機指令序列。當要完成該項任務時，通過輸入設備將指令序列和原始數(shù)據(jù)輸入到計算機的內存儲器中。計算機從內存中取出第一條指令，控制器按照指令的要求，從內存儲器中取出數(shù)據(jù)進行指定的操作，然后再按地址把結果送到內存中去。接下來，再自動取出下一條指令，在控制器的指揮下完成規(guī)定操作。依此進行下去，直至全部指令執(zhí)行完畢。由此可見，計算機的工作方式取決于它的兩個基本能力：一是能存儲程序，二是能自動執(zhí)行程序。計算機是利用內存儲器來存放所要執(zhí)行的程序的，而控制器則依次從內存中取出程序的每條指令，加以分析和執(zhí)行，直到完成全部指令序列為止。這就是計算機的存儲程序控制方式的工作原理。這一原理最初是由美籍匈牙利數(shù)學家馮?諾依曼于1945年提出來的，故稱為馮?諾依曼原理。第12頁/共34頁1.2微型計算機系統(tǒng)

微型計算機系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)一樣，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。

硬件是組成計算機系統(tǒng)的各個物理部件的總稱，它是計算機系統(tǒng)快速、可靠、自動工作的物質基礎。

軟件是計算機系統(tǒng)中各類程序、有關文件以及所需數(shù)據(jù)的總稱。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大部分組成。

系統(tǒng)軟件是指管理、控制和維護計算機系統(tǒng)資源的程序集合，這些資源包括硬件資源和軟件資源，并為用戶提供一個友好的操作界面和工作平臺。

應用軟件是指為了解決某些具體問題而編制的程序。它包括商品化的通用軟件和專用軟件，也包括用戶自己編制的各種應用程序。第13頁/共34頁1.2.1微型計算機硬件系統(tǒng)的基本組成

微型計算機硬件系統(tǒng)包括微處理器、存儲器、輸入/輸出接口與輸入/輸出設備，各部件通過系統(tǒng)總線進行數(shù)據(jù)傳送。第14頁/共34頁一、微處理器

微處理器（MicroProcessorUnit，簡稱MPU），也稱為中央處理器（CentralProcessingUnit，簡稱CPU），由控制器、運算器和寄存器組三個主要部分組成，它是計算機的核心部件。控制器：控制器是計算機的指揮中心,它的作用是從存儲器中取出指令,然后分析指令,發(fā)出由該指令規(guī)定的一系列操作命令,完成該指令所要求的操作。運算器：運算器又稱算術邏輯單元(ArithmeticandLogicalUnit,ALU),是用二進制進行算術運算和邏輯運算的部件。寄存器組：寄存器組是CPU內部的若干個存儲單元，用來存放參加運算的二進制數(shù)據(jù)以及保存運算結果。第15頁/共34頁Intel的某些微處理器采用296引腳的引腳柵格陣列（PGA）陶瓷封裝技術運算器：CPU的核心，算術邏輯運算部件控制器：指揮、協(xié)調各部件工作寄存器組：暫存數(shù)據(jù)微處理器第16頁/共34頁二、存儲器

計算機的存儲器由內存儲器（簡稱內存）和外存儲器（簡稱外存）兩部分組成。這里講的存儲器是指內存儲器，它用來存放計算機的指令和數(shù)據(jù)。存儲器以存儲單元為單位線性編址,CPU按地址讀/寫存儲單元中的內容,通常一個存儲單元可存放8位二進制數(shù)(即一個字節(jié))。CPU只能直接訪問內存。

第17頁/共34頁常見存儲器：第18頁/共34頁三、輸入/輸出接口與輸入/輸出設備

輸入/輸出設備(簡稱I/O設備)是微機與外界聯(lián)系的設備，也為外設。計算機通過外設獲得各種外界信息,并且通過外設輸出運算處理結果。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀、攝像機等，常用的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀等。微機與I/O設備必須通過輸入/輸出接口(I/O接口)將二者連接起來，I/O接口實質上是將外設連接到總線上的一組邏輯電路的總稱。

第19頁/共34頁常見輸入輸出設備：第20頁/共34頁四、系統(tǒng)總線

總線(bus)是一組信號線的集合,是在計算機系統(tǒng)各部件之間傳輸?shù)刂?、?shù)據(jù)和控制信息的公共通路。在CPU、存儲器、I/O接口之間傳輸信息的總線稱為“系統(tǒng)總線”。系統(tǒng)總線包括以下三部分。地址總線AB：它是單向總線,用于傳送CPU發(fā)出的地址信息，以指明與CPU交換信息的內存單元或I/O設備。數(shù)據(jù)總線DB：它是雙向的,用于CPU與內存或外設之間進行數(shù)據(jù)交換時傳輸數(shù)據(jù)信息?？刂瓶偩€CB：控制總線用于傳送控制信號、時序信號和狀態(tài)信號等。CPU向內存或外設發(fā)出的控制信息、內存或外設向CPU發(fā)出的狀態(tài)信息均可通過它來傳送。作為整體而言,CB是雙向的,而對CB中的每一根線來說,它是單向的。第21頁/共34頁微處理器、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)系統(tǒng)軟件：DOS、Windows95/98/2000應用軟件：WPS、Word、Photoshop微處理器CPU

存儲器(RAM,ROM)I/O接口總線硬件軟件微型計算機系統(tǒng)微型計算機(主機)外設ALU寄存器控制部件鍵盤、鼠標顯示器軟驅、硬盤、光驅打印機、掃描儀第22頁/共34頁1.2.2IBMPC/XT機硬件系統(tǒng)第23頁/共34頁1.3微型計算機的發(fā)展歷程與應用1.3.1微型計算機的發(fā)展歷程1.3.2微型計算機的應用第24頁/共34頁1.3.1微型計算機的發(fā)展歷程IBMPC第一臺電子計算機ENIAC第25頁/共34頁計算機發(fā)展簡史電子管計算機(1946—1956)晶體管計算機(1957—1964) 集成電路計算機(1965—1970)

超大規(guī)模集成電路計算機(1971—至今)

用機器語言、匯編語言編寫程用于軍事和國防尖端技術 開始使用高級語言開始用于工程技術、數(shù)據(jù)處理和其它科學領域采用微程序、流水線等技術，提高運行速度出現(xiàn)操作系統(tǒng)、診斷程序等軟件采用半導體存儲器采用圖形界面操作系統(tǒng)器件速度更快,軟件、外設更加豐富主要特點第26頁/共34頁微型計算機概述：微型計算機誕生：20世紀70年代微型計算機的核心是：微處理器(CPU+寄存器組)每出現(xiàn)一個新的微處理器，就會產生新一代的微型計算機。第一代：4位機發(fā)展和8位機萌芽階段時間：1971~1973年代表產品：Intel4004和MCS-4微型機字長：4位或8位特點：指令系統(tǒng)比較簡單，運算功能較差，價格低廉應用：面向家電、計算機器和二次儀表微型計算機的發(fā)展分為五代：第二代：8位機的發(fā)展階段時間：1973~1977年代表產品：Intel8080/8085、MC6800、Z80、R6502處理器字長：8位特點：指令系統(tǒng)比較完善，運算速度提高一個數(shù)量級，尋址增強。應用：面向家電、智能儀表、工業(yè)控制。第27頁/共34頁微型計算機概述：第三代：16位機發(fā)展階段時間：1978~1985年代表產品：Intel8086/8088、80186、80286、MC6800、Z8000字長：16位特點：指令系統(tǒng)豐富，采用多級中斷、多種尋址方式，段式存儲結構，配有強大的系統(tǒng)軟件。應用：工業(yè)控制第四代：32位機發(fā)展階段時間：1985~1992年代表產品：Intel80386、80486字長：32位特點：內存容量達1MB以上，硬盤技術不斷提高，發(fā)展了32位的總線結構，各種品牌機涌上市場，如COMPAQ、DELL等可執(zhí)行多任務、多用戶操作。應用：辦公自動化、網(wǎng)絡環(huán)境第28頁/共34頁微型計算機概述：第五代：64位機主生及發(fā)展階段時間：1992~至今代表產品：IntelPentium、Itanium字長：64位特點：外部數(shù)據(jù)線64位字長，32位以上地址總線，增加了虛擬現(xiàn)實等多媒體能力和通信上的應用。應用：辦公自動化、網(wǎng)絡服務器。第29頁/共34頁1.3.2微型計算機的應用

微型計算機的應用已滲透到社會的各行各業(yè)，其主要應用領域如下：科學計算(或數(shù)值計算)

數(shù)據(jù)處理(或信息處理)

輔助技術(或計算機輔助設計與制造)

計算機輔助設計CAD

計算機輔助制造CAM

計算機輔助教學CAI

過程控制(或實時控制)

人工智能(或智能模擬)

網(wǎng)絡應用第30頁/共34頁1.4微型計算機的基本特點與主要性能指標1.4.1微型計算機的基本特點1.4.2微型計算機的主要性能指標第31頁/共34頁1.4.1微型計算機的基本特點體積小、重量輕、功耗低可靠性高、對使用環(huán)境要求低結構簡單、設計靈活、適應性強性能價格比高第32頁/共34頁1.4.2微型計算機的主要性能指標

字長:在同樣的運算速度下直接影響計算精度運算速度