微型計(jì)算機(jī)概述PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 微型計(jì)算機(jī)概述微型計(jì)算機(jī)概述 n微型計(jì)算機(jī)概述微型計(jì)算機(jī)概述 n微處理器結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu) n指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) n匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) n微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) uI/O接口與總線技術(shù)接口與總線技術(shù) u中斷技術(shù)中斷技術(shù) u常用接口芯片常用接口芯片 第1頁(yè)/共36頁(yè) 1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展及其特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展及其特點(diǎn) 1.2 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) 1.3 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)和應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)和應(yīng)用 第2頁(yè)/共36頁(yè) 世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義上的電子計(jì)算機(jī)是世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義上的電子計(jì)算機(jī)是1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的年美國(guó)賓夕法尼

2、亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的ENIAC。 u 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 電子管計(jì)算機(jī)電子管計(jì)算機(jī) 晶體管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī) 中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 第3頁(yè)/共36頁(yè) 1. 1. 第一代（第一代（1971-19731971-1973年）：年）： 4 4位或位或8 8位微處理器和微型計(jì)算機(jī)位微處理器和微型計(jì)算機(jī) 4004、4040 8008 第4頁(yè)/共36頁(yè) 第5頁(yè)/共36頁(yè) 第6頁(yè)/共36頁(yè) 第7頁(yè)/共36頁(yè) 第8頁(yè)/共36頁(yè) 第9頁(yè)/共36頁(yè) 8038680386 8048680486 奔騰奔騰 奔騰奔騰II 奔騰奔騰4 8028

3、680286 80868086 奔騰奔騰III 酷睿酷睿2 40044004 不是我不明白， 這世界變化太快。 扎扎實(shí)實(shí)掌握知識(shí)， 以不變應(yīng)萬(wàn)變！ 安騰安騰 第10頁(yè)/共36頁(yè) 微型計(jì)算機(jī)采用了集成度很高的部件，因此具有以下特點(diǎn)：微型計(jì)算機(jī)采用了集成度很高的部件，因此具有以下特點(diǎn)： n 體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低 n 性能價(jià)格比高性能價(jià)格比高 n 可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活，對(duì)使用環(huán)境要求低可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活，對(duì)使用環(huán)境要求低 n 適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用面廣適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用面廣 第11頁(yè)/共36頁(yè) u 按按CPUCPU字長(zhǎng)分類：字長(zhǎng)分類：4 4位位、8 8位、位、16 16 位、位、3232位

4、、位、6464位機(jī)位機(jī) u 按組裝形式分類：按組裝形式分類：微型計(jì)算機(jī)、單板機(jī)、單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)、單板機(jī)、單片機(jī) u 按用途分類：按用途分類： 個(gè)人機(jī)（個(gè)人機(jī)（PCPC機(jī)）；工作站機(jī)）；工作站/ /服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)機(jī)（服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)機(jī)（NCNC） u 按結(jié)構(gòu)形式分類：按結(jié)構(gòu)形式分類：臺(tái)式機(jī)、便攜機(jī)、平板電腦臺(tái)式機(jī)、便攜機(jī)、平板電腦 第12頁(yè)/共36頁(yè) 第13頁(yè)/共36頁(yè) 1.2.1 組成組成 第14頁(yè)/共36頁(yè) 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) 1946年年，美籍匈牙利著名的數(shù)學(xué)家馮，美籍匈牙利著名的數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出具有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)的諾依曼提出具有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)的EDVAC計(jì)算機(jī)方案，它明確指出

5、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)方案，它明確指出計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入、輸出設(shè)備運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入、輸出設(shè)備五部分組成。五部分組成。 第15頁(yè)/共36頁(yè) u 由由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入、輸出設(shè)備運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入、輸出設(shè)備五部分組成。五部分組成。 u 數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼不加區(qū)別的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，存放數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼不加區(qū)別的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，存放 位置由地址碼確定，地址碼也是二進(jìn)制形式。位置由地址碼確定，地址碼也是二進(jìn)制形式。 u 控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令（程序）工作，并由一個(gè)控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令（程序）工作，并由一個(gè) 程序計(jì)數(shù)器（

6、程序計(jì)數(shù)器（PCPC）控制指令的執(zhí)行。）控制指令的執(zhí)行。 第16頁(yè)/共36頁(yè) 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) 第17頁(yè)/共36頁(yè) u 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程，程序是由指令序列組成，因此，執(zhí)行程序的過(guò)程，就是執(zhí)行指令序列的過(guò)程，即逐條從存儲(chǔ)器中取出指令并完成指令所指定的操作。微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程，程序是由指令序列組成，因此，執(zhí)行程序的過(guò)程，就是執(zhí)行指令序列的過(guò)程，即逐條從存儲(chǔ)器中取出指令并完成指令所指定的操作。 u由于執(zhí)行每一條指令都包括由于執(zhí)行每一條指令都包括取指令、譯碼、執(zhí)行取指令、譯碼、執(zhí)行三個(gè)基本步驟，所以，微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是，也就是不斷取指令、譯碼、執(zhí)

7、行的過(guò)程。三個(gè)基本步驟，所以，微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是，也就是不斷取指令、譯碼、執(zhí)行的過(guò)程。 第18頁(yè)/共36頁(yè) u 微處理器微處理器( (cpu) ) 微型計(jì)算機(jī)核心部件，是一個(gè)大規(guī)模集成電路微型計(jì)算機(jī)核心部件，是一個(gè)大規(guī)模集成電路 芯片，其上集成了芯片，其上集成了運(yùn)算器運(yùn)算器、控制器控制器、寄存器組寄存器組 和和內(nèi)部總線內(nèi)部總線等部件等部件 。 它的性能決定了整個(gè)微型機(jī)的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)它的性能決定了整個(gè)微型機(jī)的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。 第19頁(yè)/共36頁(yè) u 存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器（用于存放程序與數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件）用于存放程序與數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件） p 內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存簡(jiǎn)稱內(nèi)存)是計(jì)算機(jī)的記憶部件

8、是計(jì)算機(jī)的記憶部件.分為隨機(jī)存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器(ROM)兩大類。兩大類。 p RAM分為靜態(tài)存儲(chǔ)器分為靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM,在在PC機(jī)中機(jī)中,前者用作高速緩存前者用作高速緩存,后者用作內(nèi)存條。后者用作內(nèi)存條。 p 另一種是只讀存儲(chǔ)器另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM(Read Only Memory), CPU只能從只能從ROM中讀出預(yù)先寫入的信息，存儲(chǔ)器均按字節(jié)編址。中讀出預(yù)先寫入的信息，存儲(chǔ)器均按字節(jié)編址。 第20頁(yè)/共36頁(yè) u I/O接口與接口與I/O設(shè)備：設(shè)備： I/O設(shè)備是微型計(jì)算機(jī)與外界聯(lián)系的設(shè)備；微型計(jì)設(shè)備是微型計(jì)算機(jī)與外

9、界聯(lián)系的設(shè)備；微型計(jì) 算機(jī)與算機(jī)與I/O設(shè)備間的連接與信息交換要通過(guò)設(shè)備間的連接與信息交換要通過(guò)I/O接口。接口。 u 系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線： 總線是一組信號(hào)線的集合；系統(tǒng)總線包括地址總線（總線是一組信號(hào)線的集合；系統(tǒng)總線包括地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（）和控制總線（CB）三部分。）三部分。 第21頁(yè)/共36頁(yè) 第22頁(yè)/共36頁(yè) 第23頁(yè)/共36頁(yè) 第24頁(yè)/共36頁(yè) 運(yùn)算器運(yùn)算器 控制器控制器 寄存器組寄存器組 主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器 總線總線 輸入輸出接口電路輸入輸出接口電路 外部設(shè)備外部設(shè)備 軟件軟件 微處理器微處理器 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)

10、算機(jī)系統(tǒng) 第25頁(yè)/共36頁(yè) 第26頁(yè)/共36頁(yè) 1.3.1 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) （1 1）運(yùn)算速度）運(yùn)算速度 u 是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用“百萬(wàn)條指令秒百萬(wàn)條指令秒”來(lái)描述。取決于時(shí)鐘頻率和體系構(gòu)來(lái)描述。取決于時(shí)鐘頻率和體系構(gòu).(MIPS，Millions of Instructions Per Second) u 一般采用主頻（時(shí)鐘頻率）表示處理器運(yùn)行速度，主頻越高表明處理器運(yùn)行速度越快。一般采用主頻（時(shí)鐘頻率）表示處理器運(yùn)行速度，主頻越高表明處理器運(yùn)行速度越快。 第27頁(yè)/共36頁(yè) u 位（位（bit）是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)

11、據(jù)是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù) 單元。在計(jì)算機(jī)中，它的取值只能是單元。在計(jì)算機(jī)中，它的取值只能是0 0和和1 1。 u 字節(jié)（字節(jié)（Byte）由由8 8個(gè)二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。個(gè)二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。 （2 2）位、字節(jié)、字長(zhǎng)）位、字節(jié)、字長(zhǎng) 1KB1024B2 B 1MB1024K2 B 1GB1024M2 B 1TB1024G2 B 1.3.1 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 10 40 20 30 第28頁(yè)/共36頁(yè) u 字長(zhǎng)是微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，它通常取決于微處理器內(nèi)部字長(zhǎng)是微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，它通常取

12、決于微處理器內(nèi)部通用寄存器通用寄存器的位數(shù)和的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線的寬度。的寬度。 u 微處理器的字長(zhǎng)有微處理器的字長(zhǎng)有4 4位、位、8 8位、位、1616位和位和3232位等等，如，位等等，如，Intel 80888088是準(zhǔn)是準(zhǔn)1616位，位，Intel 80386 80386是是3232位。位。 n 字長(zhǎng)字長(zhǎng) 1.3.1 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 第29頁(yè)/共36頁(yè) u 主存容量是主存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息的總量，它反映了微型計(jì)算機(jī)處理信息時(shí)，容納數(shù)據(jù)量的能力。主存容量是主存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息的總量，它反映了微型計(jì)算機(jī)處理信息時(shí)，容納數(shù)據(jù)量的能力。 u 最大內(nèi)存容量受最大內(nèi)存容

13、量受CPU所支持的物理地址空間范圍的限制。所支持的物理地址空間范圍的限制。 （3 3）主存容量）主存容量 1.3.1 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 第30頁(yè)/共36頁(yè) u 系統(tǒng)總線是連接微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各功能部件的公共數(shù)據(jù)通道。系統(tǒng)總線所支持的數(shù)據(jù)系統(tǒng)總線是連接微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各功能部件的公共數(shù)據(jù)通道。系統(tǒng)總線所支持的數(shù)據(jù)傳送位數(shù)傳送位數(shù)越大，總線工作越大，總線工作時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率越高，微型計(jì)算機(jī)的越高，微型計(jì)算機(jī)的性能性能就越強(qiáng)。就越強(qiáng)。 （4 4）系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 1.3.1主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 第31頁(yè)/共36頁(yè) u 計(jì)算機(jī)外部信息的輸入、存儲(chǔ)，處理信息的輸出都必須由外部設(shè)備完成，微型計(jì)算機(jī)

14、系統(tǒng)一般都配置了顯示器、打印機(jī)、鍵盤、掃描儀等外部設(shè)備計(jì)算機(jī)外部信息的輸入、存儲(chǔ)，處理信息的輸出都必須由外部設(shè)備完成，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般都配置了顯示器、打印機(jī)、鍵盤、掃描儀等外部設(shè)備。 （5 5）外部設(shè)備配置外部設(shè)備配置 1.3.1主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 第32頁(yè)/共36頁(yè) u 系統(tǒng)軟件也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的組成部分。微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)僅是一個(gè)裸機(jī)，它本身并不能運(yùn)行。若要運(yùn)行，必須有基本的系統(tǒng)軟件支持。系統(tǒng)軟件也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的組成部分。微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)僅是一個(gè)裸機(jī)，它本身并不能運(yùn)行。若要運(yùn)行，必須有基本的系統(tǒng)軟件支持。 （6 6）系統(tǒng)軟件配置系統(tǒng)軟件配置 1.3.1 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 第33頁(yè)/共36頁(yè) 1.3.2. 微型機(jī)的應(yīng)用微型機(jī)的應(yīng)用 n 科學(xué)計(jì)算與信息處理科學(xué)計(jì)算與信息處理 n 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用 n 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化 n 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 n 人工智能人工智能 第34頁(yè)/共36頁(yè) 微型機(jī)應(yīng)用的兩個(gè)方向微型機(jī)應(yīng)用的兩個(gè)方向 u 用于數(shù)值