微型计机算概述.ppt
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1、微型计算机原理微型计算机原理与接口技术与接口技术(第三版第三版)中国铁道出版社中国铁道出版社杨立杨立 邓振杰邓振杰 荆淑霞制作荆淑霞制作 21 21世纪高校计算机世纪高校计算机应用技术系列规划教材应用技术系列规划教材10计本计本1群号:群号:19983466310计本计本2群号:群号:1895962701微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介课程简介微型计算机原理与接口技术是学习微型计算机基本知识和应用技能的重要课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用;学会运用指令系统和汇编语言进行程序设计;熟悉各种典型的接口芯片和接口技术及其具体应用,为后继计算机课程的学习及工程
2、实际应用打好基础。课程性质及教学目的22.课程教学安排总学时:8090学时;其中实验:2030学时考试形式:笔试+实践操作 3.教材特点该教材体现出注重面向应用型人才的专业技能和实用技术的培养特点,融合了微型计算机的硬件和软件知识,树立了微型计算机体系结构的基本概念。微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介课程简介3 通过各种类型的接口及其应用的学习,培养学生运用微型计算机进行相关开发和设计的能力,为后继计算机课程的学习及应用打下坚实的基础。教材内容层次清晰、脉络分明;阐述问题由浅入深、循序渐进;各章知识重点突出、通俗易懂,为高等院校计算机应用技术类专业的学生学习该课程切实起到
3、积极的推动作用。微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介课程简介4 3.教材的主要模块对微型计算机基础知识和典型微处理器的介绍;以典型指令讲解指令系统和寻址方式;介绍汇编语言程序的基本结构和典型的顺序、分支、循环、子程序设计;介绍目前常用的各种微机总线及其接口技术;介绍半导体存储器及其接口技术;介绍基本输入/输出接口技术;讲解可编程DMA控制器8237A及其应用;微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介课程简介5以8259A中断控制器介绍中断控制接口技术;介绍8237A可编程DMA控制器;讨论可编程并行接口芯片8255A及其应用;讨论串行通信与可编程串行输入/输
4、出接口芯片8251及其应用;讨论可编程定时器/计数器接口芯片8253及其应用;介绍常用的键盘、鼠标、CRT、打印机、扫描仪等人机交互设备及其接口;介绍D/A及A/D转换器的有关知识及其应用。微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介课程简介6 本章主要教学内容本章主要教学内容 微处理器的产生和发展、微处理器系统微处理器的产生和发展、微处理器系统 微型计算机的特点、分类及性能指标微型计算机的特点、分类及性能指标 微型计算机系统的基本结构和系统组成微型计算机系统的基本结构和系统组成 计算机中常用数制及其转换计算机中常用数制及其转换 无符号数和带符号数的表示方法无符号数和带符号数的表示
5、方法 ASCII码、码、BCD码、汉字编码的概念和应用码、汉字编码的概念和应用 第第1章章微型计算机概述微型计算机概述 7本章教学目的及要求本章教学目的及要求 熟悉微处理器的产生和发展,掌握微型计算熟悉微处理器的产生和发展,掌握微型计算机的分类、性能指标;机的分类、性能指标;掌握计算机的基本结构及工作原理;掌握计算机的基本结构及工作原理;掌握计算机中常用的数制及其转换、带符号掌握计算机中常用的数制及其转换、带符号数的表示、字符编码和汉字编码的基本知识数的表示、字符编码和汉字编码的基本知识。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述 8 1946年2月,世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国宾夕
6、法尼亚大学研制成功。从此,计算机的发展随其主要电子部件的演变经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路等时代。经过50多年的发展,计算机技术突飞猛进,特别是微型计算机的出现更为计算机的广泛应用开拓了广阔的前景。其存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等都有很大的突破,同时推出了各种系统软件和应用软件,使得其功能不断增强。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述1-1 微型计算机的发展与应用微型计算机的发展与应用91-1-1 微处理器的产生和发展 微处理器诞生于20世纪70年代初,将传统计算机的运算器和控制器等部件集成在一块大规模集成电路芯片上作为中央处理部件,简称为
7、微处理器(Microprocessor)。微型计算机是以微处理器为核心,配上存储器、接口电路等芯片构成。微型计算机以其体积小、重量轻、价格低廉、可靠性高、结构灵活、适应性强和应用面广等一系列优点,占领了世界计算机市场并得到广泛的应用,成为现代社会中不可缺少的重要工具。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述10 按照微型计算机的CPU字长和功能划分,它经历了以下6代的演变。第一代:4位和8位低档微处理器第二代:8位中高档微处理器第三代:16位微处理器第四代:32位微处理器第五代:超级32位Pentium微处理器第六代:新一代64位微处理器Merced第第1章章微型计算机概述微型计算机概述11 未
8、来计算机的发展趋势:(1)朝着微型计算机和巨型计算机两级方向发展。前者反映了计算机的应用普及程度,后者则代表了计算机科学的发展水平。(2)开发和研究的热点是多媒体计算机。研究的关键技术是处理视频和音频数据的压缩、解压缩、多媒体数据的通信,以及各种接口的实现方案等。(3)未来计算机发展的总趋势是智能化计算机。它突出人工智能方法和技术的应用,具有在某种程度上模仿人的推理、联想、学习等思维功能,并具有声音识别和图像识别等能力。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述121-1-2 微型计算机的分类 1.按照CPU的字长来分类 可分为4位、8位、16位、32位、64位等微型计算机。2.按照微型计算机的利
9、用形态来分类 可分为单片微型计算机、单板微型计算机、位片式微型计算机、微型计算机系统等。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述13 1-1-3 微型计算机的特点与性能指标 1.微型计算机的特点(1)功能强(2)可靠性高(3)价格低(4)适应性强(5)体积小、重量轻(6)维护方便第第1章章微型计算机概述微型计算机概述14 2.微型计算机的性能指标(1)位(Bit):在计算机中是指一个二进制位,由“0”和“1”两种状态构成,若干个二进制位的组合可以表示出计算机中的各种信息。(2)字长:是指微处理器内部寄存器、运算器、内部数据总线等部件之间传输数据的宽度或位数,它是微处理器数据处理能力的重要指标。字
10、长(二进制数的位数)应该是字节的整数倍,如16位、32位、64位等,字长越长,精度越高,主存容量也越大。(3)字节(Byte):这是计算机中通用的基本存储和处理单元,它由8个二进制位组成。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述15(4)字:这是计算机内部进行数据处理的常用单位。16位二进制为一个字,即由两个字节组成一个字。如果是32位的微型计算机则由4个字节组成一个双字。(5)主频:也称时钟频率,单位为MHz(兆赫),它决定了微型计算机的处理速度。Pentium系列微型计算机的主频可达到上千兆赫。(6)主存容量:指主存储器中RAM和ROM的总和,是衡量微型计算机处理数据能力的一个重要指标。第第
11、1章章微型计算机概述微型计算机概述16(7)可靠性:指计算机在规定的时间和工作条件下正常工作不发生故障的概率。故障率越低说明可靠性越高。(8)兼容性:指计算机的硬件和软件可用于其他多种系统的性能。主要体现在数据处理、I/O接口、指令系统等的可兼容性。(9)性能价格比:是衡量计算机产品优劣的综合性指标,包括计算机的硬软件性能与售价的关系,通常希望以最小的成本获取最大的效益。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述171-1-4 微型计算机的应用1.数值计算 是指用计算机来解决科学研究和工程技术中复杂的数学及数值计算问题。2.办公自动化 是计算机、通信与自动化技术相结合的产物,也是当前最为广泛的一类
12、应用。3.数据库应用 数据库是在计算机存储设备中按照某种关联方式存放的一批数据。借助数据库管理系统DBMS可对其中的数据实施控制、管理和使用。4.多媒体技术 是一种交互式地综合处理各种不同感觉媒体(如语言、音乐、文字、数值、图画、活动图像)的信息处理技术。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述185.过程控制 是指用传感器在现场采集受控对象的数据,通过比较器求出与设定数据的偏差,由计算机按控制模型进行计算,产生相应的控制信号,驱动伺服装置对受控对象进行控制和调整。6.计算机辅助处理 主要包括:计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS、计算机仿真(Simulatio
13、n)等。7.网络与信息化 是利用通信设备和线路等与不同的计算机系统互连起来,并在网络软件支持下实现资源共享和传递信息的系统。8.人工智能 包括专家系统和机器人等的应用。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述19 微型计算机系统包括硬件和软件两大部分。硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机实体,其基本功能是接受计算机程序,并在程序控制下完成信息输入、处理和结果输出等任务。软件系统是指为计算机运行服务的全部技术资料和各种程序,以保证计算机硬件的功能得以充分发挥。1-2-1 微型计算机硬件的基本结构 通用微型计算机的硬件系统由微处理器、内存储器、外存储器、总线、接口电路、输入/输出设备等部件组
14、成。如图1-1所示。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述1-2 微型计算机的硬件结构及系统组成微型计算机的硬件结构及系统组成20图 1-1 通用微型计算机系统结构 21 1.微处理器 也称为中央处理器CPU(Control Processing Unit),是微型计算机的核心部件,它是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片,负责对计算机系统的各个部件进行统一的协调和控制。(1)运算器(Arithmetic Logic Unit,ALU):又称为算术逻辑单元,是计算机中加工和处理各种数据的部件,主要完成算术运算和逻辑运算。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述
15、22(2)控制器(Contral Unit):是计算机工作的指挥与控制中心,它能自动地从内存储器中取出指令并将指令转换成控制信号,指挥各部件协同工作。(3)寄存器组:是用来暂存数据和指令等信息的逻辑部件,包括通用寄存器和专用寄存器。由于寄存器的访问速度要比存储器快,所以主要起到数据准备、调度和缓冲的作用。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述23 2.主存储器 是微型计算机中存储程序、原始数据、中间结果和最终结果等各种信息的部件。(1)随机存储器RAM(Random Access Memory):用于存放当前参与运行的程序和数据。其特点是信息可读可写,存取方便,但信息不能长期保留,断电会丢失。
16、关机前要将RAM 中的程序和数据转存到外存储器上。(2)只读存储器ROM(Read Only Memory):用于存放各种固定的程序和数据,由生产厂家将开机检测、系统初始化、引导程序、监控程序等固化在其中。它的特点是:信息固定不变,只能读出不能重写,关机后原存储的信息不会丢失。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述243.系统总线 是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。各个部件直接用系统总线相连,信号通过总线相互传送。根据传送内容的不同,可以分成以下3种:(1)数据总线DB(Data Bus):用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据。数据总线一般为双向总线,总
17、线的宽度等于计算机的字长。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述25 (2)地址总线AB(Address Bus):用于CPU访问主存储器和外部设备时,传送相关的地址信号。在计算机中,存储器、输入设备、输出设备等都有各自的地址,地址总线的宽度决定CPU的寻址能力。(3)控制总线CB(Control Bus):用于传送CPU对主存储器和外部设备的控制信号。控制总线是控制器发送控制信号的通道,控制信号通过控制总线通往各个设备,使这些设备完成指定的操作。第第1章章微型计算机概述微型计算机概述264.输入输出接口电路 也称为I/O(Input/Output)电路,是微型计算机外部设备交换信息的桥梁。(
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