微型计算机第一章课件资料.ppt

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1、计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电信学院西南民族大学电信学院授授课课教教师：杜师：杜诚诚联系方式：联系方式：13076035417Email：duch_3/7/2023西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院教教材材微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术杜诚杜诚西南交通大学西南交通大学出版社出版社2002年年参参考考书书微型计算机技术及应用微型计算机技术及应用微型计算机技术及应用微型计算机技术及应用从从从从1616

2、位到位到位到位到3232位第二版戴梅萼位第二版戴梅萼位第二版戴梅萼位第二版戴梅萼等清华大学出版社等清华大学出版社等清华大学出版社等清华大学出版社19961996年年年年从从从从80868086到到到到PentiumIIIPentiumIII微型计算机及接口技术马维华微型计算机及接口技术马维华微型计算机及接口技术马维华微型计算机及接口技术马维华等科学出版社等科学出版社等科学出版社等科学出版社20002000年年年年微型计算机系统原理及应用第三版上册周明德清华大学微型计算机系统原理及应用第三版上册周明德清华大学微型计算机系统原理及应用第三版上册周明德清华大学微型计算机系统原理及应用第三版上册周明德

3、清华大学出版社出版社出版社出版社19981998年年年年3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院1.1.课程性质及教学目的课程性质及教学目的课程性质及教学目的课程性质及教学目的 微型计算机原理微型计算机原理微型计算机原理微型计算机原理是工科计算机及其相关专是工科计算机及其相关专是工科计算机及其相关专是工科计算机及其相关专业的一门重要的专业技术基础课程。业的一门重要的专业技术基础课程。业的一门重要的专业技术基础课程。业的一门重要的专业技术基础课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成

4、及本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立起计算机体系结构的基本概念；为后继的软、起计算机体系结构的基本概念；为后继的软、起计算机体系结构的基本概念；为后继的软、起计算机体系结构的基本概念；为后继的软、硬件课程做好铺垫。硬件课程做好铺垫。硬件课程做好铺垫。硬件课程做好铺垫。课程简介及要求课程简介及要求3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电

5、气信息工程学院2.课程教学安排课程教学安排教学参考学时：教学参考学时：60学时学时考试形式：笔试考试形式：笔试3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院第一章第一章概概述述3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院19461946年年年年2 2月月月月，美国宾夕法尼亚大学美国宾夕法尼亚大学美国宾夕法尼亚大学美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第诞生了世界上第诞生了世界上第诞生了世界上第一台电子数字计算机：一台电子数字计算机：一台电子数字计算机：一台电子数字计算机

6、：“埃尼阿克埃尼阿克埃尼阿克埃尼阿克”（ENIACENIAC，即即即即ElectronicNumericalIntegratorandCalculatorElectronicNumericalIntegratorandCalculator，电子数字积分计算机）电子数字积分计算机）电子数字积分计算机）电子数字积分计算机）。重量。重量。重量。重量3030吨，占地吨，占地吨，占地吨，占地176176平方平方平方平方米，每小时耗电米，每小时耗电米，每小时耗电米，每小时耗电150150千瓦，价值约千瓦，价值约千瓦，价值约千瓦，价值约4040万美元。万美元。万美元。万美元。采用采用采用采用18000180

7、00只电子管，只电子管，只电子管，只电子管，7000070000个电阻，个电阻，个电阻，个电阻，1000010000支电容，支电容，支电容，支电容，研制时间近三年，运算速度为每秒研制时间近三年，运算速度为每秒研制时间近三年，运算速度为每秒研制时间近三年，运算速度为每秒50005000次加减法运算。次加减法运算。次加减法运算。次加减法运算。ENIACENIAC的不足：的不足：的不足：的不足：运算速度慢、存储容量小、全部运算速度慢、存储容量小、全部运算速度慢、存储容量小、全部运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差指令

8、没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构输输出出设设备备输输入入设设备备输输入入接接口口输输出出接接口口存储器存储器 微型计算机微型计算机运算器运算器控制器控制器 微处理器微处理器3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院

9、西南民族大学电气信息工程学院冯冯冯冯 诺依曼体系结构诺依曼体系结构诺依曼体系结构诺依曼体系结构VonNeumann&程序和数据计算机中用二进程序和数据计算机中用二进制数表示；制数表示；&计算机的工作过程是由存储计算机的工作过程是由存储程序控制的；程序控制的；&计算机由计算机由运算器、控制器、运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备存储器、输入设备、输出设备所组成；所组成；2.计算机的发展3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院桌上型：台式电脑桌上型：台式电脑便携型：笔记本、掌上电脑等便携型：笔记本、掌上电脑等3/7/20

10、23计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院主板主板主板主板ISA插插槽槽PCI插槽插槽AGP插插槽槽北桥北桥芯片组芯片组南桥南桥芯片组芯片组内存插槽内存插槽CPU插槽插槽IDE接口接口软驱接口软驱接口并口连接器并口连接器串口连接器串口连接器ROMBIOS鼠标键盘鼠标键盘USB接口接口主板主板电源电源插座插座3/7/2

11、023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院采用采用875芯片组的主板芯片组的主板Socket478插槽 AGP插槽插槽PCI总线总线插槽插槽北桥芯片北桥芯片南南桥桥芯芯片片 DDR内存插槽内存插槽鼠标、鼠标、键盘键盘USB3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院CPUCPU8088CPU8088CPU3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院CPUCPU3/7/2023计算机原理与接口技术计算机

12、原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院蓝宝石蓝宝石蓝宝石蓝宝石 X1950PROX1950PRO显卡显卡显卡显卡3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院金士顿金士顿金士顿金士顿 512MBDDR400512MBDDR4003/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院希捷希捷希捷希捷 160GB/160GB/酷鱼酷鱼酷鱼酷鱼3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息

13、工程学院外设及输入输出接口外设及输入输出接口3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院根据电子元器件不同分类根据电子元器件不同分类第一代(1946年至1958年)电子管，几千次/秒，处理信息的位数位第二代(1958年至1964年)晶体管，几十万次/秒，处理信息的位数位第三代(1964年至1972年)小规模集成电路，几百万次/秒，处理信息的位数16位第四代(1972年代中期以后)大规模、超大规模集电路，上亿次/秒，处理信息的位数32位3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大

14、学电气信息工程学院3.计算机的发展趋势1)多极化：微型化和巨型化。2)网络化：如银行系统、商业系统、交通运输系统等。3)多媒体化：文本、图形、声音、图象等信息的载体4)智能化：具有人的某些智能处理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。智能化研究领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。5)嵌入化：在汽车电脑、智能电话等移动环境以及INTERNETTV、SET-TOPBOX等家庭环境中的应用。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院1.1.21.1.2 微型计算机主要性能指标微

15、型计算机主要性能指标微型计算机主要性能指标微型计算机主要性能指标微处理器的微处理器的微处理器的微处理器的性能指标性能指标性能指标性能指标基本上确定了由其基本上确定了由其基本上确定了由其基本上确定了由其组成的微组成的微组成的微组成的微机的功能机的功能机的功能机的功能。描述微处理器的性能，通常用到下面的。描述微处理器的性能，通常用到下面的。描述微处理器的性能，通常用到下面的。描述微处理器的性能，通常用到下面的一些概念。一些概念。一些概念。一些概念。1、CPU类型类型CPU类型是指微机系统所采用的类型是指微机系统所采用的CPU芯片型号，芯片型号，它决定了微机系统的档次。它决定了微机系统的档次。3/7

16、/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院各类微处理器的字长不同，例如有四位的、八位的、各类微处理器的字长不同，例如有四位的、八位的、各类微处理器的字长不同，例如有四位的、八位的、各类微处理器的字长不同，例如有四位的、八位的、十六位的、三十二位的等。十六位的、三十二位的等。十六位的、三十二位的等。十六位的、三十二位的等。字长长、位数多的机器处理的精度和速度都更高，字长长、位数多的机器处理的精度和速度都更高，字长长、位数多的机器处理的精度和速度都更高，字长长、位数多的机器处理的精度和速度都更高，因此，字长是微处理器最重要的指标之一。

17、因此，字长是微处理器最重要的指标之一。因此，字长是微处理器最重要的指标之一。因此，字长是微处理器最重要的指标之一。2 2、字长、字长、字长、字长 微处理器的字长是指它在微处理器的字长是指它在微处理器的字长是指它在微处理器的字长是指它在交换、加工和存放信息交换、加工和存放信息交换、加工和存放信息交换、加工和存放信息时时时时，其信息位的最基本的长度，其信息位的最基本的长度，其信息位的最基本的长度，其信息位的最基本的长度，它决定一次传送它决定一次传送它决定一次传送它决定一次传送的二进制的位数的二进制的位数的二进制的位数的二进制的位数。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大

18、学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院 一个一个一个一个1616位的数，对八位微处理器，需进行二次传位的数，对八位微处理器，需进行二次传位的数，对八位微处理器，需进行二次传位的数，对八位微处理器，需进行二次传送处理，而对十六位的微处理器则需一次，送处理，而对十六位的微处理器则需一次，送处理，而对十六位的微处理器则需一次，送处理，而对十六位的微处理器则需一次，这就是字长长的机器在处理速度上带来的优越性。这就是字长长的机器在处理速度上带来的优越性。这就是字长长的机器在处理速度上带来的优越性。这就是字长长的机器在处理速度上带来的优越性。字长由微处理器对外数据通路的数据总线的条数字长由微处理器

19、对外数据通路的数据总线的条数字长由微处理器对外数据通路的数据总线的条数字长由微处理器对外数据通路的数据总线的条数决定。决定。决定。决定。同时字长又同时字长又同时字长又同时字长又确定了微处理器的内部结构确定了微处理器的内部结构确定了微处理器的内部结构确定了微处理器的内部结构，现代的现代的现代的现代的CPUCPU为了为了为了为了提高内部运算能力提高内部运算能力提高内部运算能力提高内部运算能力，加宽了，加宽了，加宽了，加宽了内部内部内部内部数据通道的宽度数据通道的宽度数据通道的宽度数据通道的宽度，使得，使得，使得，使得内部字长和对外数据总线内部字长和对外数据总线内部字长和对外数据总线内部字长和对外数

20、据总线宽度不一致。宽度不一致。宽度不一致。宽度不一致。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院3.3.时钟频率和机器周期时钟频率和机器周期时钟频率和机器周期时钟频率和机器周期称为称为称为称为1616位的微处理器，位的微处理器，位的微处理器，位的微处理器，是指数据总线条数和内部是指数据总线条数和内部是指数据总线条数和内部是指数据总线条数和内部结构均为结构均为结构均为结构均为1616位，位，位，位，而对外数据总线只有而对外数据总线只有而对外数据总线只有而对外数据总线只有8 8条的条的条的条的1616位位位位内部结构又称为准内部

21、结构又称为准内部结构又称为准内部结构又称为准1616位机。位机。位机。位机。时钟频率又称主频，它是指时钟频率又称主频，它是指时钟频率又称主频，它是指时钟频率又称主频，它是指CPUCPU内部晶振的频率，内部晶振的频率，内部晶振的频率，内部晶振的频率，常用单位为兆（常用单位为兆（常用单位为兆（常用单位为兆（MHzMHz），它反映了），它反映了），它反映了），它反映了CPUCPU的基本工作的基本工作的基本工作的基本工作节拍。一个机器周期由若干个时钟周期组成，在机节拍。一个机器周期由若干个时钟周期组成，在机节拍。一个机器周期由若干个时钟周期组成，在机节拍。一个机器周期由若干个时钟周期组成，在机器语言中

22、，使用执行一条指令所需要的机器周期数器语言中，使用执行一条指令所需要的机器周期数器语言中，使用执行一条指令所需要的机器周期数器语言中，使用执行一条指令所需要的机器周期数来说明指令执行的速度。来说明指令执行的速度。来说明指令执行的速度。来说明指令执行的速度。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院4 4、运算速度、运算速度、运算速度、运算速度处处处处理理理理器器器器完完完完成成成成一一一一件件件件具具具具体体体体任任任任务务务务所所所所需需需需的的的的指指指指令令令令叫叫叫叫做做做做程程程程序序序序。执执执执行行行行程程程程

23、序序序序所所所所花花花花的的的的时时时时间间间间就就就就是是是是完完完完成成成成该该该该任任任任务务务务的的的的时时时时间间间间指指指指标标标标。时时时时间间间间愈愈愈愈短短短短机机机机器器器器速速速速度度度度愈愈愈愈高高高高。为为为为了了了了衡衡衡衡量量量量微微微微处处处处理理理理器器器器的的的的速速速速度度度度，选选选选用用用用实实实实现现现现同同同同一一一一操操操操作作作作的的的的指指指指令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的加加加加法法法法指指指指令令令令作作作作为为为为基基基基本本本本指指指指令令令令，它它它它的的的的运运运运行行行行时时时时间间间间就就就就作作作作是是是是基基基基

24、本本本本指指指指令令令令执执执执行行行行时时时时间间间间，基基基基本本本本指指指指令令令令执执执执行行行行时时时时间间间间由由由由时时时时钟钟钟钟周周周周期期期期及及及及所所所所用用用用时时时时钟钟钟钟周周周周期期期期数数数数决决决决定定定定。单单单单位位位位有有有有MIPSMIPS（每每每每秒秒秒秒百百百百万万万万条条条条指指指指令令令令）、MFLOPSMFLOPS（秒百万条浮点指令）（秒百万条浮点指令）（秒百万条浮点指令）（秒百万条浮点指令）3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院为了衡量微处理器的速度，将选用实现同一

25、操作为了衡量微处理器的速度，将选用实现同一操作为了衡量微处理器的速度，将选用实现同一操作为了衡量微处理器的速度，将选用实现同一操作的的的的指令寄存器加法指令作为基本指令，它的执行指令寄存器加法指令作为基本指令，它的执行指令寄存器加法指令作为基本指令，它的执行指令寄存器加法指令作为基本指令，它的执行时间就作为时间就作为时间就作为时间就作为基本指令执行时间基本指令执行时间基本指令执行时间基本指令执行时间，基本指令执行时，基本指令执行时，基本指令执行时，基本指令执行时间由间由间由间由时钟周期及所用时钟周期数决定时钟周期及所用时钟周期数决定时钟周期及所用时钟周期数决定时钟周期及所用时钟周期数决定。基本

26、指令执行时间愈短，表示微处理器工作速度愈高。基本指令执行时间愈短，表示微处理器工作速度愈高。基本指令执行时间愈短，表示微处理器工作速度愈高。基本指令执行时间愈短，表示微处理器工作速度愈高。现代现代现代现代CPUCPU的运算速度以的运算速度以的运算速度以的运算速度以主频主频主频主频的大小衡量。的大小衡量。的大小衡量。的大小衡量。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院5.存取速度存取速度是指存储器完成一次读取或写存操作所需是指存储器完成一次读取或写存操作所需的时间，称为存储器的存取时间或访问时的时间，称为存储器的存取时间或访

27、问时间。而连续启动两次写操作所需间隔的最间。而连续启动两次写操作所需间隔的最短时间，称为存储周期。短时间，称为存储周期。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院6 6、访存空间、访存空间、访存空间、访存空间访存空间是指由该微处理器构成的系统所能访问访存空间是指由该微处理器构成的系统所能访问访存空间是指由该微处理器构成的系统所能访问访存空间是指由该微处理器构成的系统所能访问(Access)(Access)的的的的存储单元数存储单元数存储单元数存储单元数。此单元数是由传送地址信。此单元数是由传送地址信。此单元数是由传送地址信。

28、此单元数是由传送地址信息的息的息的息的地址总线的条数决定地址总线的条数决定地址总线的条数决定地址总线的条数决定的。的。的。的。八位微处理器有八位微处理器有八位微处理器有八位微处理器有1616条地址总线条地址总线条地址总线条地址总线所能编出的地址码有所能编出的地址码有所能编出的地址码有所能编出的地址码有2 21616=65536=65536种，种，种，种，即由它区分的即由它区分的即由它区分的即由它区分的存储空间就有存储空间就有存储空间就有存储空间就有6553665536个单元。个单元。个单元。个单元。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学

29、电气信息工程学院计算机中常称计算机中常称计算机中常称计算机中常称10241024为为为为1K1K，因此把，因此把，因此把，因此把6553665536简称为简称为简称为简称为64K64K单元；单元；单元；单元；十六位微处理器有十六位微处理器有十六位微处理器有十六位微处理器有2020条地址线。条地址线。条地址线。条地址线。访存空间为：访存空间为：访存空间为：访存空间为：2 22020=10485761024K=10485761024K，比之八位机大，比之八位机大，比之八位机大，比之八位机大1616倍。倍。倍。倍。计算机中常用计算机中常用计算机中常用计算机中常用字节，页面，字节，页面，字节，页面，字

30、节，页面，KBKB，MBMB，GBGB，TBTB表表表表示存储量。示存储量。示存储量。示存储量。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院一、微处理器一、微处理器(Microprocessor简称简称P或或MP)原来体积很大的中央处理器原来体积很大的中央处理器CPU的复杂电路的复杂电路(包括运包括运算器和控制器做在一片或几片大规模集成电路的芯片算器和控制器做在一片或几片大规模集成电路的芯片上，把这种上，把这种微缩的

31、微缩的CPU大规模集成电路大规模集成电路称为称为微处理器微处理器或微处理机。或微处理机。其职能是其职能是执行算术、逻辑运算和控制整个计算机自执行算术、逻辑运算和控制整个计算机自动地、协调地完成操作动地、协调地完成操作。1.21.2计算机的基本结构和工作原理计算机的基本结构和工作原理计算机的基本结构和工作原理计算机的基本结构和工作原理3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院这种微缩这种微缩CPU的芯片尺寸的芯片尺寸只有十几到几十平方只有十几到几十平方毫米大小。毫米大小。Intel公司于公司于1971年首先制成了第一种微处理器

32、年首先制成了第一种微处理器4004，同年研制成由，同年研制成由4004组成的第一台微计算机。组成的第一台微计算机。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院Intel4004和采用和采用4004的计算器的计算器3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院二、微计算机二、微计算机(Microcomputer简称简称C或或MC)一块一块P片子不可能具有一台完整的计算机的功能片子不可能具有一台完整的计算机的功能它只是计算机中它只是计算机中核心的运算器和控制器核心的

33、运算器和控制器。因此，必须配上因此，必须配上其它的片子其它的片子，如随机存储器，只读如随机存储器，只读存储器，输入和输出接口电路，以及其它一些辅助存储器，输入和输出接口电路，以及其它一些辅助电路电路（如发生器、各类译码器、缓冲器等（如发生器、各类译码器、缓冲器等)，这些片，这些片子通过一定的联系围绕子通过一定的联系围绕P有机地连在一起，才能构有机地连在一起，才能构成一台微计算机，起到计算机的作用。成一台微计算机，起到计算机的作用。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院所谓，微计算机就是以所谓，微计算机就是以微处理器为核心

34、微处理器为核心，配上，配上大规模集成电路的大规模集成电路的随机存储器随机存储器RAM、只读存储、只读存储器器ROM、输入输出接口以及相应的辅助电路、输入输出接口以及相应的辅助电路而构成的微型化的计算机装置。而构成的微型化的计算机装置。三、微处理器系统三、微处理器系统(MicroprocessingSystem简称简称PS S或或MPS)微计算机有它独自的特点。它不象小型和大型计算微计算机有它独自的特点。它不象小型和大型计算机那样，完全是由计算机生产厂家组装计算机系统机那样，完全是由计算机生产厂家组装计算机系统3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西

35、南民族大学电气信息工程学院提供用户使用的。提供用户使用的。提供用户使用的。提供用户使用的。微计算机由于是由大规模集成微计算机由于是由大规模集成微计算机由于是由大规模集成微计算机由于是由大规模集成电路片子构成，用户则可以根据不同的用途。电路片子构成，用户则可以根据不同的用途。电路片子构成，用户则可以根据不同的用途。电路片子构成，用户则可以根据不同的用途。选购某种微处理器为核心和相应数量的系列大规选购某种微处理器为核心和相应数量的系列大规选购某种微处理器为核心和相应数量的系列大规选购某种微处理器为核心和相应数量的系列大规模集成电路，自行设计、装配成满足需要的特殊模集成电路，自行设计、装配成满足需要

36、的特殊模集成电路，自行设计、装配成满足需要的特殊模集成电路，自行设计、装配成满足需要的特殊微计算机装置；用户也可在选购生产厂家生产成微计算机装置；用户也可在选购生产厂家生产成微计算机装置；用户也可在选购生产厂家生产成微计算机装置；用户也可在选购生产厂家生产成一定规模的微计算机后，再自行设计特殊需要的一定规模的微计算机后，再自行设计特殊需要的一定规模的微计算机后，再自行设计特殊需要的一定规模的微计算机后，再自行设计特殊需要的部分以构成某种特殊用途的系统。部分以构成某种特殊用途的系统。部分以构成某种特殊用途的系统。部分以构成某种特殊用途的系统。我们称这种以微处理器为核心构成的某种特殊用我们称这种以

37、微处理器为核心构成的某种特殊用我们称这种以微处理器为核心构成的某种特殊用我们称这种以微处理器为核心构成的某种特殊用途的系统为微处理器系统途的系统为微处理器系统途的系统为微处理器系统途的系统为微处理器系统PS S。微处理器系统和微处理器系统和微处理器系统和微处理器系统和外部世界的联系更加广泛，在结构上更具有灵活性外部世界的联系更加广泛，在结构上更具有灵活性外部世界的联系更加广泛，在结构上更具有灵活性外部世界的联系更加广泛，在结构上更具有灵活性3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院算术算术逻辑逻辑部件部件内部总线内部总线累加

38、器、寄存器累加器、寄存器控制部件控制部件微微处处理理器器存储器（存储器（ROM/RAM）输入输入/输出接口输出接口系统总线系统总线微微型型计计算算机机外围设备外围设备系统软件系统软件微微型型计计算算机机系系统统3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院1.2.2微计算机系统的组成计算机的基本组成部分是：计算机的基本组成部分是：运算器、控制运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备器、存储器、输入设备和输出设备等五个等五个部分部分.系统总线是各部件之间传送信息的公共通系统总线是各部件之间传送信息的公共通道，包括道，包括地址总线

39、地址总线AB、数据总线、数据总线DB和控制和控制总线总线CB。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院 微机系统的硬件结构微机系统的硬件结构微微处处理理器器CPUCPUROMROMRAMRAMI/OI/O接口接口输出设备输出设备输入设备输入设备地址总线地址总线ABAB数据总线数据总线DBDB控制总线控制总线CBCB3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气

40、信息工程学院1.2.3冯冯诺依曼型计算机原理诺依曼型计算机原理电子计算机共同遵循的电子计算机共同遵循的电子计算机共同遵循的电子计算机共同遵循的计算机结构原理和程序存储计算机结构原理和程序存储计算机结构原理和程序存储计算机结构原理和程序存储及程序控制的原理及程序控制的原理及程序控制的原理及程序控制的原理。19451945年年年年由由由由冯冯冯冯 诺依曼诺依曼诺依曼诺依曼提出，故提出，故提出，故提出，故称为称为称为称为冯冯冯冯 诺依曼型计算机原理诺依曼型计算机原理诺依曼型计算机原理诺依曼型计算机原理。冯冯冯冯 诺依曼设计思想诺依曼设计思想诺依曼设计思想诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出最重要

41、之处在于他明确地提出最重要之处在于他明确地提出最重要之处在于他明确地提出了了了了“程序存储程序存储程序存储程序存储”的概念。他的全部设计思想，实际的概念。他的全部设计思想，实际的概念。他的全部设计思想，实际的概念。他的全部设计思想，实际上是对上是对上是对上是对“程序存储程序存储程序存储程序存储”要领的具体化。要领的具体化。要领的具体化。要领的具体化。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院根据冯诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。执行一条指令又可分为以下4个基本操作：取出指令分析指令执行指

42、令为执行下一条指令作好准备，即取出下一条指令地址。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院8086/8088微处理器微处理器:取指和执行可以重迭，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高大大减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。的利用率。重迭操作技术：重迭操作技术：一方面提高了整个执行速率，一方面提高了整个执行速率，另一方面降低了与之相配的存储器的存取速度另一方面降低了与之相配的存储器的存取速度3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程

43、学院补充：补充：微处理器的产生和发展微处理器的产生和发展以大规模集成电路工艺和计算机技术为基础的微以大规模集成电路工艺和计算机技术为基础的微处理器和微计算机的问世是计算机发展史上的新处理器和微计算机的问世是计算机发展史上的新的里程碑，的里程碑，标志着计算机步履了前三代标志着计算机步履了前三代(电子管电子管一晶体管一中小规模集成电路一晶体管一中小规模集成电路)的演变，而进入的演变，而进入第四代。第四代。微处理器和微计算机的发展速度异乎寻常，大微处理器和微计算机的发展速度异乎寻常，大约每隔约每隔24年换代一次。年换代一次。这种换代通常是按这种换代通常是按CPU字长位数和功能来划分的。字长位数和功能

44、来划分的。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院 以以以以字长和典型的微处理器芯片字长和典型的微处理器芯片字长和典型的微处理器芯片字长和典型的微处理器芯片作为微型计算机发展作为微型计算机发展作为微型计算机发展作为微型计算机发展的标志，那么微机从的标志，那么微机从的标志，那么微机从的标志，那么微机从19711971年至今已经历了六个阶段。年至今已经历了六个阶段。年至今已经历了六个阶段。年至今已经历了六个阶段。第一阶段（第一阶段（第一阶段（第一阶段（1971197319711973），），），），主要产品是主要产品是主要产品

45、是主要产品是4 4位和低档位和低档位和低档位和低档8 8位微型计算机。位微型计算机。位微型计算机。位微型计算机。19711971年年年年40044004诞生后，改进为诞生后，改进为诞生后，改进为诞生后，改进为40404040，19721972年公司研制出年公司研制出年公司研制出年公司研制出8 8位微处理器芯片位微处理器芯片位微处理器芯片位微处理器芯片80088008。80088008采用采用采用采用PMOSPMOS工艺，基本指令工艺，基本指令工艺，基本指令工艺，基本指令4848条，基本指令周条，基本指令周条，基本指令周条，基本指令周期为期为期为期为2050us2050us，时钟频，时钟频，时钟

46、频，时钟频500kHz500kHz，集成度每片约，集成度每片约，集成度每片约，集成度每片约35003500个个个个晶体管。晶体管。晶体管。晶体管。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院第二阶段（第二阶段（第二阶段（第二阶段（1974197719741977），），），），主要产品为中、高档主要产品为中、高档主要产品为中、高档主要产品为中、高档8 8位微位微位微位微机。机。机。机。中档机有中档机有中档机有中档机有IntelIntel公司的公司的公司的公司的80808080等；高档位机等；高档位机等；高档位机等；高档位机（1

47、975197719751977）有）有）有）有IntelIntel公司的公司的公司的公司的80858085等。等。等。等。以以以以80868086为例，它采用为例，它采用为例，它采用为例，它采用NMOSNMOS工艺，基本指令工艺，基本指令工艺，基本指令工艺，基本指令7070多条，多条，多条，多条，指令周期指令周期指令周期指令周期210us210us，时钟频率！，时钟频率！，时钟频率！，时钟频率！MHzMHz，能够访问，能够访问，能够访问，能够访问2 21616(64KB)(64KB)个存储单元，集成度每片约个存储单元，集成度每片约个存储单元，集成度每片约个存储单元，集成度每片约60006000

48、个晶体管。个晶体管。个晶体管。个晶体管。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院第三个阶段（第三个阶段（第三个阶段（第三个阶段（1978197819781978 1984198419841984），），），），各公司相继推出一批各公司相继推出一批各公司相继推出一批各公司相继推出一批16161616位的微处理器芯片，位的微处理器芯片，位的微处理器芯片，位的微处理器芯片，如如如如IntelIntelIntelIntel公司推出公司推出公司推出公司推出X86X86X86X86系列第一代系列第一代系列第一代系列第一代产品产品产品产

49、品8086/80888086/80888086/80888086/8088，8086808680868086采用采用采用采用HMOSHMOSHMOSHMOS工艺，其集成度达到每片约工艺，其集成度达到每片约工艺，其集成度达到每片约工艺，其集成度达到每片约2.92.92.92.9万晶体万晶体万晶体万晶体管，基本指令执行时间约管，基本指令执行时间约管，基本指令执行时间约管，基本指令执行时间约0.5us.0.5us.0.5us.0.5us.第四阶段（第四阶段（第四阶段（第四阶段（1985199219851992），），），），19851985年年年年IntelIntel公司首次推出公司首次推出公司首次

50、推出公司首次推出3232位微处理器芯片位微处理器芯片位微处理器芯片位微处理器芯片8038680386，它拥有它拥有它拥有它拥有3232位数据线和位数据线和位数据线和位数据线和3232位位位位地址线，集成度达到每片地址线，集成度达到每片地址线，集成度达到每片地址线，集成度达到每片27.527.5万晶体管，每秒钟可以万晶体管，每秒钟可以万晶体管，每秒钟可以万晶体管，每秒钟可以完成完成完成完成600600万条指令（万条指令（万条指令（万条指令（MIPsMIPs）。）。）。）。3/7/2023计算机原理与接口技术计算机原理与接口技术西南民族大学电气信息工程学院西南民族大学电气信息工程学院同期，其他一些