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1、微型计算机技术,引 言,一、微机原理课程在计算机类专业结构中的地位 微机原理课程在计算机类学生专业结构中的地位可以从硬件和软件两个方面说明。硬件方面：大、中、小、微型计算机都是基于冯诺伊曼模型，要了解计算机组成的硬件原理和技术。计算机应用于智能控制，是对传统电子技术的一场革命。无论从研究和应用的角度出发,上述领域都有着广阔的空间。这些领域都离不开计算机硬件技术，从这个意义上看，微型计算机技术课程也至关重要。,软件方面：要从内核层次上掌握软件技术必须懂得微型计算机原理和汇编语言，不懂汇编语言算不上软件技术人员。高级语言是傻瓜语言，低级语言是专家语言 微机原理中涉及的有关中断的概念、堆栈的概念、存
2、储结构的概念等对软件技术都至关重要，微机原理的相关知识能在专业课程的学习中提升你的领悟能力。,二、怎样学好微机原理,1、注意学习策略 抓住实质性的概念，搞清基本原理。例如：CPU的逻辑结构、时序问题、总线的概念、中断的概念、堆栈的概念、存储结构、寻址方式等一定要认真搞清楚。非实质性的、记忆性的内容暂时可以作为资料性的内容备查。教学拟采取逐步加速的方法：开始阶段详细一些，搞清基本概念，然后逐渐加快速度。,2、强化应用意识，应用意识能激发人的学习欲望。结合已经学习过的数字电路、模拟电路知识，软硬件结合，综合应用，用计算机技术搞一些控制设计。要加强自信心。可使用Proteus仿真关注新技术、新器件，
3、善于查资料。好的器件（多为IC形式提供）不仅是电路的集成，同时也是知识的集成（只要掌握芯片的外特性即可）。掌握新技术、应用新器件才能设计出高性价比的具有竞争力的产品。,3、不怕困难，学习要创新学习过程中遭遇的困难未必是坏事。加强应用 对于有进取心的人，成功与挫折都有积极意义。,微型计算机技术是计算机专业的一门重要的专业基础课。祝同学们在这门课程的学习中，收获多多！,微型计算机概述,教学建议，本章重点为:CPU功能和内部模块微型计算机的基本结构数据总线。地址总线控制总线。,一、微型计算机的特点和发展 数字式电子计算机产生于1946年，到目前为止，技术上经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规
4、模集成电路、超大规模集成电路等几代的发展进步。电子计算机分类：电子计算机通常按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类。从系统结构和基本工作原理上说他们都是冯.诺伊曼结构，微型机和其他几类计算机并没有本质上的区别，所不同的是微型机广泛采用了集成度相当高的器件和部件。,二、微型机的分类,通常的作法是把微处理器的字长作为微型机的分类标准。4位微处理器 8位微处理器 16位微处理器 32位微处理器 64位微处理器,按规模分类：单片机、个人计算机、笔记本电脑、掌上电脑等,微处理器、微型计算机和微型计算机系统的关系：,三、微处理器、微型计算机和微型计算机系统,算术逻辑单元（）累加器
5、、寄存器组执行部件内部总线,存储器（ROM、RAM）I/O接口系统总线,微处理器（MPU）,外围设备系统软件,微型计算机,微型计算机系统,1 微处理器,微处理器的基本概念：计算机的核心是中央处理器，英文缩写是CPU（Central Processing Unit）将中央处理器集成在一片大规模集成电路上制成的器件叫微处理器，英文缩写是MPU（Microprocessing Unit），微处理器是微型计算机的核心。MPU通常也写成CPU。,CPU的功能,可以进行算术和逻辑运算 可保存少量数据；能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器、外设交换数据；提供整个系统所需要的定时和控制；可以响应其他部
6、件发来的中断请求。,CPU的内部结构：,算术逻辑部件（ALU）；累加器和通用寄存器组；程序计数器(指令指针)、指令寄存器和指令译码器；时序和控制部件。,微处理器、微型计算机和微型计算机系统,2 微型计算机,1、微型计算机由CPU、存储器、输入输出接口电路和系统总线构成。CPU如同微型计算机的神经中枢，它的性能决定了整个微型机的各项关键指标。存储器包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。输入输出接口电路是用来使外部设备和微型机相连的。总线为CPU和其他部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。,2、微型计算机的基本结构框图,3、微型计算机的总线结构,数据总线（DB）数据总线用来传输
7、数据。数据总线是双向的，即数据既可以从CPU送到其他部件，也可以从其他部件送到CPU。数据总线的位数(也称为宽度)是微型机的一个很重要的指标，它和微处理器的位数相对应。16位计算机的数据总线包含16条数据线。在微型机中，数据的含义是广义的。数据总线上传送的不一定是真正的数据，而可能是指令代码、状态量，有时还可能是一个控制量。,地址总线（AB）地址总线专门用来传送地址信息。地址总线是单向的，从CPU送出去到存储器或接口芯片的。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。比如，8位微型机的地址总线一般是16位，因此，最大内存容量为21664K字节；16位微型机的地址总线为20位，所以，最大内
8、存容量为220=1M字节。,控制总线(CB)控制总线用来传输控制信号，协调各部件之间的工作；控制总线是双向的；控制总线包括CPU送往存储器和输入输出接口电路的控制信号，如读信号、写信号和中断响应信号等；控制总线还包括其他部件送到CPU的信号，比如，时钟信号、中断请求信号和准备就绪信号等。,简化系统的设计，使CPU、RAM、ROM、I/O接口的设计简单化、标准化，使复杂的硬件系统变为面向总线的单一关系。方便系统的硬件扩充一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中。,4、采用总线机构的优越性,3 微型计算机系统,以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就成了微型计算机系统。
9、系统软件包括操作系统和一系列系统实用程序，比如编辑程序、汇编程序、编译程序、调试程序等。有了系统软件，才能发挥微型机系统中的硬件功能，并为用户使用计算机提供了方便手段。,操作系统具有如下功能：,CPU的运行和管理 文件管理 存储器管理 设备管理 人机界面 程序员界面,外设用来使计算机实现数据的输入输出，最通用的外设包括键盘、显示器、磁盘控制器和打印机等。,4 微型计算机的应用,1.科学计算电子计算机速度快、精度高，科学计算仍然是它的应用的一个重要方面；现在，不少微型机系统也具有较强的运算功能，特别是多个微处理器模块构成的系统，其功能往往可与大型机相匹敌，而成本价格却远比大型机低廉。,2信息处理
10、和事务管理 在短时间内完成对大量信息的处理是信息时代的必然要求。微型计算机配上数据库管理软件以后，可以很灵活地对各种信息按不同的要求进行分类、检索、转换、存储和打印。加上一些专用部件(如传感器)以后，还可以处理光、热、力、声音等物理信号。,3过程控制 过程控制是微型机应用最多、也是最有效的方面之一。现在，在制造工业和日用品生产厂家中都可见到微型机控制的自动化生产线，微型机在这些部门的应用为生产能力和产品质量的迅速提高开辟了广阔前景。,4仪器、仪表控制 在许多仪器、仪表中，已经用微处理器代替传统的机械部件或分离的电子部件，这使产品降低了价格，而可靠性和功能却得到了提高。微处理器的应用还导致了一些
11、原来没有的新仪器的诞生。在实验室里，出现了用微处理器控制的示波器逻辑分析仪，它使电子工程技术人员能够用以前不可能采用的办法同时观察许多信号的波形和相互之间的时序关系。在医学领域，出现了用微处理器作为核心控制部件的CT扫描仪和超声扫描仪，加强了对疾病的诊断手段,5家用电器和民用产品控制 由微处理器控制的电视机、洗衣机、电冰箱、空调器在现在已经是很普通的民用电器了。微处理器在人们日常生活中的应用所受到的主要限制不是技术问题，而是创造力和技巧上的问题。,6、计算机辅助技术CAD CAM CAI等,CPU的位数CPU的主频内存容量和速度硬盘容量,5 微型计算机的性能指标,本章思考题,0.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?0.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应具备哪些主要功能?0.3 累加器和其他通用寄存器相比，有何不同?0.4 微处理器的控制信号有哪两类?0.5 控制总线传输的信号大致有哪几种?0.6 微型计算机采用总线结构有什么优点?,
