微型计算机硬件技术基础.ppt

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1、微型计算机微型计算机硬件技术基础计算机教学实验中心计算机教学实验中心2003年年9月月1课程目标n在总整体上建立起微机系统的整体概念；在总整体上建立起微机系统的整体概念；n掌握微型机硬件系统各部分的构成及工作原掌握微型机硬件系统各部分的构成及工作原理；理；n掌握掌握Intel 8086基本指令系统，并了解基本指令系统，并了解80X86部分主要扩展指令；部分主要扩展指令；n掌握微型机的输入输出技术及常用接口电路掌握微型机的输入输出技术及常用接口电路2教材及主要参考书教材：教材：n微型计算机硬件技术基础微型计算机硬件技术基础 冯博琴主编，高等教育出版社，冯博琴主编，高等教育出版社，2003.8参考

2、书：参考书：n微机原理与接口技术微机原理与接口技术 冯博琴主编，清华大学出版社，冯博琴主编，清华大学出版社，2002.2实验指导书：实验指导书：微机原理与接口实验指导书，交大，轻印微机原理与接口实验指导书，交大，轻印3考核方式n平时作业平时作业10%n实实 验验 10%n期末考试期末考试 80%4第1章 微型机系统概述主要内容：主要内容：n计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构n硬件系统的逻辑构成和物理构成硬件系统的逻辑构成和物理构成n软件系统软件系统n微型机的一般工作过程微型机的一般工作过程5一、概 述n微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况n计算机系统计算机系统n计算机系统的应用计算机

3、系统的应用6计算机的发展概况n电子计算机的发展：n电子管计算机（1946-1956）n晶体管计算机（1957-1964）n中小规模集成电路计算机（1965-1970）n超大规模集成电路计算机（1971-今）n电子计算机按其性能分类：n大中型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer）n小型计算机（Minicomputer）n微型计算机（微型计算机（Microcomputer）n单片计算机（Single-Chip Microcomputer）n微型计算机的核心：微处理器(中央处理器CPU)nIntel CPU的发展见下页表7Intel微处理器的发展简况代代发表发表年份年份字长字长(

4、bits)(bits)型号型号线宽线宽(m)m)晶体管数晶体管数(万个万个)时钟频率时钟频率(MHz)(MHz)速度速度(MIPS)(MIPS)一一19711971197219724 48 8400440048008800850500.20.20.30.3110.050.05二二197419748 88080808020200.50.52-42-40.50.5三三197819781982198216168086/80888086/808880286802862-32-32.92.913134.77-104.77-108-208-201300300七七20022002？6464ItaniumIt

5、anium？0.080.08CPU:2.5KCPU:2.5KCache:30KCache:30K800(20800(20条指条指令令/CLOCK)/CLOCK)300030008微型计算机系统的组成微处理器微处理器存储器I/O接口总线 硬件系统软件系统微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机(主主机机)外 设ALU寄存器控制器键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪系统软件应用软件9微型计算机系统的层次结构从系统结构的观点从程序员的观点10计算机的应用n科学计算科学计算n天气预报、石油勘探、。n数据处理数据处理n统计、管理、银行、。n计算机控制（自动控制）计算机控制（自动

6、控制）n工业控制、遥控遥测、机器人、。n人工智能人工智能n思维、行为、推理、。n计算机辅助系统计算机辅助系统-设计设计/制造制造/教学教学/11二、主机的硬件系统n微处理器微处理器 系统的核心系统的核心n存储器存储器 记忆设备，内存记忆设备，内存/外存外存n总线总线 信息的传输设备（信息的传输设备（CPU总线、系统总线）总线、系统总线）nI/O接口接口 与外设进行信息交换的与外设进行信息交换的“桥梁桥梁”12微型计算机的概念结构微型计算机的概念结构存储器I/O接口输入设备I/O接口地址总线地址总线 AB AB输出设备CPU数据总线数据总线 DB DB控制总线控制总线 CB CBI/O接口AB:

7、Address Bus，DB:Data Bus，CB:Control Bus13微机硬件系统组成框图CPU北桥南桥RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行/并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端总线/CPU总线接口卡外设总线扩展槽14主机板nCPU插座插座n芯片组芯片组n内存插槽内存插槽n高速缓存（高速缓存（Cache）nCMOS存放硬件系统参数存放硬件系统参数n系统系统BIOSnPOST,SysInit,Setup,系统服务n总线扩展槽总线扩展槽n串串/并行接口并行接口 主板结构主板结构15Intel 845GE16三、软件系统系统软件系统软件应用

8、软件应用软件操作系统操作系统系统应用软件系统应用软件存储器管理进程管理设备管理文件管理用户界面GUI网络软件编译系统系统维护程序工具软件系统增强软件办公数据库图形图像游戏娱乐。17四、冯诺依曼计算机结构n以运算器为核心、以以运算器为核心、以存储程序原理存储程序原理为基础为基础指令指令驱动驱动指令流控制命令数据流18五、程序的执行过程程序指令1指令2指令3指令4指令n 取指令指令译码取操作数执行指令存结果指令周期操作码 操作数执行19指令执行过程取指令取指令指令指令译码译码取操取操作数作数执行执行指令指令存结果存结果问题：1。CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？操作系统2。CPU如何按程序

9、控制流执行指令？程序计数器3。CPU如何知道从哪里取操作数？地址、寻址方式20指令执行过程(取指/译码/执行)地址寄存器AR累加器A加法器加法器数据寄存器DR指令寄存器IR指令译码器ID时序逻辑电路时序控制信号（控制命令）1011 00000000 01010000 01000000 10001111 0100内部总线存储器01234程序计数器PC地址MOV A,5ADD A,8HLT地址总线+1地址译码器读写控制电路输出地址输出地址1011 0000锁存指令锁存指令锁存数据锁存数据置初值置初值输出指输出指令地址令地址锁存地址锁存地址读写命令读写命令指令译码指令译码锁存输出21微机启动的过程（DOS）打开电源CPU从固定地址处执行一条跳转指令系统自检POST中断初始化初始化BIOS数据区从磁盘装入引导程序检查操作系统文件加载设备驱动程序并初始化设备加载DOS内核加载用户界面BIOSOS22六、常用术语nBit（位，比特）（位，比特）n1个二进制位nByte（字节）（字节）n8个二进制位nKB，MB，GB，TBnWord（字）（字）n2个或多个字节23结束语掌握：掌握：n微机系统的组成微机系统的组成n主板主要器件的功能主板主要器件的功能n冯冯诺依曼计算机的特点诺依曼计算机的特点n计算机的一般工作过程计算机的一般工作过程24作业：n1.3n1.6n1.7n1.8n1.1325