第一章概述（精品）

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,左旭坤（）,*,第一章：概述,微型计算机的发展概况,微型计算机系统的基本组成和基本原理,微型计算机的应用概况,1,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,微型计算机系统的基本组成和各部件功能,微型计算机的应用概况,2,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,计算机的发展,电子管计算机,晶体管计算机,集成电路计算机,大规模集成电路计算机,人工智能计算机（尚在研制）,1946,年第一代电子计算机（,ENIAC,）,1958,年第二代晶体管计算机推出,3,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,计算机的发展,1965,年中小规模集成电路为主体的计算机问世，使计算机的体积进一步缩小，配上各类操作系统，计算机性能极大提高。,4,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,计算机的发展,1970,年大规模集成电路（,LSI,）研制成功，计算机发展到第四代，微型计算机是第四代计算机的典型代表。,1971,年在美国硅谷第一块通用微处理器,Intel4004,诞生，从而开创了微型计算机的新时代。,5,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,计算机的发展,计算机发展的四个方向：巨、微、网、智,6,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,微处理器的发展,Intel 4004,Intel 8008,Motorola 6800,Intel 8086,Intel 80286,Intel 80386,Intel 80486,Intel,Pentium,Intel,Pentium,II,Intel,Pentium,I,II,Intel,Pentium,I,V,7,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,摩尔定律,歌登,.,摩尔（,Gordon Moore,）是,Intel,公司奠基者之一，他在,1964,年提出一个摩尔定率，摩尔定律说,每,18,个月半导体集成电路里面晶体管的个数会翻一倍，也就是集成度提升一倍，每隔,18,个月其性能会提升一倍。,这个非常著名的摩尔定率，从,1964,年提出以来（尽管当时计算机集成电路芯片还没有出现），到,1971,年,Intel,公司首次做出第一块,CPU 4004,芯片，再到现在，发展了大概三十多年。可以发现，,CPU,一直是遵循摩尔定理在发展的，后来到,1995,年歌登,摩尔对摩尔定理稍微修改了一下，原来是每一年半（,18,个月）后来改成两年，也就是说每两年芯片的集成度会提升一倍，特性提升一倍，但价格不变。,8,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,微型计算机系统的基本组成和基本原理,微型计算机的应用概况,9,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,微型计算机的构成,显示器（输出设备）,主机箱,鼠标（输入设备）,键盘（输入设备）,10,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,微型计算机的构成,主机箱,电源,光驱,硬盘,内存,CPU,扩展卡,11,左旭坤（）,存,储,器,I/O,接,口,输,入,设,备,I/O,接,口,数据总线,DB,控制总线,CB,地址总线,AB,输,出,设,备,CPU,微机的硬件由,CPU,、,存储器,、,输入,/,输出设备,构成；,输入,/,输出设备通过,输入,/,输出接口,与系统相连；,(,输入,/,输出接口简称,I/O,接口,),各部件通过,总线,连接。,构成部件,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和,基本原理,12,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,（,1,）微处理器,CPU,微处理器（微处理机）：由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器，一般也称CPU（Center,Process Unit,）。其内部通常包括算术逻辑部件，累加器和通用寄存器组，程序计数器，时序和控制逻辑部件，内部总线等等。,计算机的核心部件，用来实现指令的自动装入和自动执行，实现计算机本身的自动化。,13,左旭坤（）,DS,ES,SS,CS,IP,数据暂存器,执 行 部 件,控 制 电 路,指令译码器,总线,接口,控制,电路,AX,BX,CX,DX,AH,BH,CH,DH,SI,DI,BP,SP,AL,BL,CL,DL,寄存器组,BIU,AB,DB,CB,地,址,加,法,器,指,令,队,列,PSW,标志寄存器,EU,运,算,器,DS,ES,SS,CS,IP,数据暂存器,执 行 部 件,控 制 电 路,指令译码器,总线,接口,控制,电路,AX,BX,CX,DX,AH,BH,CH,DH,SI,DI,BP,SP,AL,BL,CL,DL,寄存器组,AB,DB,CB,地,址,加,法,器,指,令,队,列,PSW,标志寄存器,运,算,器,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,14,左旭坤（）,(2),内存,是存储程序和数据的部件，由地址译码器、内存单元等构成。,n,根,C,P,U,地址线,AB,数据线,DB,控制线,CB,地,址,译,码,器,11001100,00110011,10101010,11110000,10001000,地址,00.0000,地址,00.0001,地址,00.0010,地址,00.0011,地址,111111,内存结构示意图,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,15,左旭坤（）,(3),外设和输入,/,输出接口（,I/O,接口）,外设的电信号、运行速度与,CPU,不匹配，,不能与,CPU,直接相连，必须通过,I/O,接口与,CPU,相连。,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,CPU,通过对,I/O,接口进行读,/,写操作，实现对外设的控制。,I/O,端口,1,I/O,端口,2,I/O,端口,3,地址,译码,数据,缓冲,控制,电路,外,设,AB,DB,CB,C,P,U,16,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,各种接口卡,17,左旭坤（）,(4),总线,总线是连接多个功能部件的一组公共信号线，微机中各,功能部件之间的,信息,是通过总线传输。,总线,BUS,存,储,器,I/O,接,口,输,入,设,备,I/O,接,口,输,出,设,备,CPU,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,18,左旭坤（）,按信息的作用不同，总线分为三类：,地址总线,、,数据总线,、,控制总线,通常称微型计算机采用,三总线结构,。,存,储,器,I/O,接,口,输,入,设,备,I/O,接,口,数据总线,DB,控制总线,CB,地址总线,AB,输,出,设,备,CPU,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,19,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成,和基本原理,地址总线,AB(Address,Bus),：,是用来传送地址信息的信号线。,地址总线的位数决定了,CPU,可以直接寻址的内存空间的大小,。地址总是从,CPU,发出的，所以地址总线是,单向的三态总线,。,单向指信息只能沿一个方向传送,，,三态指除了输出高、低电平状态外，还可以处于高阻抗状态（浮空状态）,。,数据总线,DB(Data,Bus),：,数据总线是,CPU,用来传送数据信息的信号线。数据总线是,双向三态总线,，即数据既可以从,CPU,送到其它部件，也可以从其它部件传送给,CPU,，,数据总线的位数和处理器的位数相对应,。,控制总线,CB(Control,Bus),：,控制总线是用来传送控制信号的一组总线。这组信号线比较复杂，由它来实现,CPU,对外部功能部件（包括存储器和,I/O,接口）的控制及接收外设传送给,CPU,的状态信号，不同的微处理器采用不同的控制信号。控制总线有的为,单向,，有的为,双向,或三态，有的为非三态，取决于具体的信号线。,CPU,发出的读,/,写指令,外设向,CPU,发出的中断申请信号,20,左旭坤（）,微机的工作过程（,冯,诺依曼体系结构）,能把需要的程序和数据送至计算机中。,（输入）,必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。,（存储）,能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。,（运算）,能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。,（控制）,能够按照要求将处理结果输出给用户。,（输出）,简单地讲，微型计算机系统的工作过程是：,取指令,(,代码,),分析指令,(,译码,),执行指令,的不断循环的过程。,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,21,左旭坤（）,取指令阶段,（,CPU,读内存操作）：,地址经地址寄存器 地址总线 地址译码器,选中指令所在的内存单元,CPU,发出内存读控制信号,指令从内存 数据总线 数据暂存器 指令寄存器,指令译码器对指令进行译码,由,IP,给出指令在内存的地址,标 志,寄存器,地址总线,AB,程序,数据,数据总线,DB,控制总线,CB,地,址,译,码,器,、,指令,1,指令,2,指令,3,指令,4,、,、,数据,1,数据,2,数据,3,、,指令寄存器,数据暂存器,控制电路,指令译码器,地,址,寄存,器,指 令,指 针,寄存器,R1,R2,R3,R4,寄存器组,运,算,器,IP,分析指令阶段,（译码）：,22,左旭坤（）,执行指令阶段：,经译码后的指令，由控制电路发出控制信号去执行。,CPU,总线 内存,标 志,寄存器,地址总线,AB,程序,数据,数据总线,DB,控制总线,CB,地,址,译,码,器,、,指令,1,指令,2,指令,3,指令,4,、,、,数据,1,数据,2,数据,3,、,指令寄存器,数据暂存器,控制电路,指令译码器,地,址,寄存,器,指 令,指 针,寄存器,R1,R2,R3,R4,寄存器组,运,算,器,IP,23,左旭坤（）,当一条指令取走后，指令指针寄存器会被修改成下一条要执行指令的地址，这样，当一条指令执行后，又进入取指令阶段，如此不断的重复。,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,24,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,微型计算机系统及其组成,微型计算机系统：是指以微型计算机为主体，再配以相应的外围设备、电源、辅助电路和所需要的软件而构成的计算机系统。,常用的外围设备有显示器、打印机、键盘等；系统软件一般包括操作系统、编译、编辑、汇编软件等。,微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者关系,25,左旭坤（）,单片机及其组成,单片机：是指将CPU、内存储器、I/O接口电路等功能部件集成在一块芯片上的计算机。,单板机及其组成,单板机：是指将CPU、内存储器和I/O接口电路，加上相应的外设以及监控程序等安装在一块电路板上所构成的计算机系统。,注,意,微型计算机、微型计算机系统、单片机,和,单板机都是以微处理器为基础，加上相应的硬件和软件组装而成的。要注意，单纯的微处理器不是计算机，单纯的微型计算机也不是完整的计算机系统，它们都不能独立地工作，只有微型计算机系统才是完整的计算机系统，才有实用意义。,第一章：概述,微型计算机系统的基本组成和基本原理,26,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的发展概况,微型计算机系统的基本组成和基本原理,微型计算机的应用概况,27,左旭坤（）,第一章：概述,微型计算机的应用概况,科学计算：,科学研究和工程计术计算领域，是计算机应用最早的领域，也是应用得较广泛的领域。,实时控制：,计算机在工业测量和控制方面的应用已十分成熟和广泛，应用于工业、农业、科学技术、国防以至我们日常生活等各个领域。,信息处理：,信息处理又称为数据处理，是指计算机用于处理生产、经济活动、社会和科学研究中获得的大量信息。计算机发展初期，仅仅用于数值计算。后来应用范围逐渐发展到非数值计算领域，可用来处理文字、表格、图象、声音等各类问题。,计算