第一章微型計算機系統(tǒng)概述課件

計算機的應(yīng)用領(lǐng)域得益于各種科學技術(shù)的發(fā)展，人類已進入一個全新的計算機與消費品和工業(yè)品緊密融合的信息時代。嵌入式技術(shù)讓一切變成可能。計算機的應(yīng)用領(lǐng)域得益于各種科學技術(shù)的發(fā)展，人類已進入一個全新1“什么是計算機？”、“什么是PC機？”計算機：是用來計算的儀器，尤指可進行高速數(shù)學或邏輯運算或匯編、存儲、整理或處理信息的可編程的電子機器。

PC機（PersonalComputer）：是指面向個人用戶而設(shè)計的沒有個性的通用計算機，是計算機中的一種。“計算機”與“PC機”“什么是計算機？”、“什么是PC機？”“計算機”與“PC機”21.1微機技術(shù)概述3計算機是20世紀人類最偉大的科技成就之一

第一階段（1971~1972）:4位和低檔8位微機采用Intel公司的4004微處理器芯片代表性機器是MCS微機第二階段（1973~1977）:中高檔8位微機

MPU采用Intel8080和8085、Motorola公司的MC6800、

Zilog公司的Z80等微處理器芯片的微機

第三階段（1978~1984）:16位微機微處理器以Intel8086/8088、Z8000和

MC68000為代表構(gòu)成的微機微處理器MPU的誕生得以構(gòu)建出微型計算機1.1微機技術(shù)概述3計算機是20世紀人類最偉大的科技成就之3第四階段（1985~1989）：32位微機微處理器以i386、i486為代表構(gòu)成的微機性能得以改善和提高浮點運算單元FPU（相當于80387）集成到i486處理器芯片

第五階段（1993~1999）：32位微機微處理器以i386、i486為代表構(gòu)成的微機性能得以改善和提高，浮點運算單元FPU（相當于80387）集成到i486處理器芯片

第六階段（2000~今天）：21世紀是64位微機時代微處理器在這個階段，AMD、Intel、HP、IBM等各大計算機業(yè)內(nèi)公司研制成功字長64位的微處理器芯片采用0.18~0.25μm技術(shù)工藝制作，工作頻率達1GHz以上采用20級分支預(yù)測/恢復(fù)的超級管道技術(shù)，具備亂序執(zhí)行等從大型計算機下移的技術(shù)

1.14第四階段（1985~1989）：32位微機第五階段（199341.1通用性：具有一般計算機的屬性，軟硬件通用操作容易普及廣方便性：模塊化設(shè)備、成熟的編程手段、傻瓜式軟件功能性：大型計算機的特制普及機型，軟件豐富微機的基本特性可靠性：采用大規(guī)模集成電路，簡約化集成價格低：普及，芯片批量大、集成度高輕便性：集成和封裝，體積、功耗、重量……51.1通用性：具有一般計算機的屬性，軟硬件通用操作容易普及廣51.1主頻：MPU數(shù)字電路的工作時鐘頻率，MHz、GHz字長：MPU內(nèi)一次可以處理的二進制位數(shù)，處理能力、精度存儲容量：內(nèi)存存儲二進制信息的數(shù)量，單位Byte、Word

通常表示：KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB…微機的基本術(shù)語系統(tǒng)總線：微機各模塊連接通道，ISA、EISA、VESA、PCI…外圍設(shè)備：與用戶交互的I/O設(shè)備，鍵盤、鼠標、顯示器……多核、RISC、流水、虛擬存儲、軟件…61.1主頻：MPU數(shù)字電路的工作時鐘頻率，MHz、GHz61.1計算機界的人物、組織與學術(shù) 自行閱讀教材 查閱相關(guān)資料71.1計算機界的人物、組織與學術(shù) 自行閱讀教材771.2微機系統(tǒng)的構(gòu)成8一、微機的硬件系統(tǒng)圖1-1計算機基本結(jié)構(gòu)1.2微機系統(tǒng)的構(gòu)成8一、微機的硬件系統(tǒng)81.2圖1-2微機基本構(gòu)成91.2圖1-2微機基本構(gòu)成99二、微機系統(tǒng)1.2圖1-3微機系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成10二、微機系統(tǒng)1.2圖1-3微機系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成10101.3微機的分類與應(yīng)用11一、微機的分類1.按微處理器的位數(shù)微處理器位數(shù)

4位機、8位機、16位機、32位機和64位機等

2.按微機的用途專用機和通用機

PC機、單片機、嵌入式計算機1.3微機的分類與應(yīng)用11一、微機的分類1.按微處理器111.33.按微機檔次檔次劃分依據(jù)微機核心部件，即微處理器芯片型號如：8086/88機、286機、386機、486機、Pentium機系等

4.按微機組裝形式按組裝情況可分為單片機、單板機、個人機等

121.33.按微機檔次檔次劃分依據(jù)微機核心部件，即微處理器12二、微機的應(yīng)用1.

科學計算1.3最早的應(yīng)用領(lǐng)域：計算強度大、計算復(fù)雜的數(shù)值計算

2.信息處理微機普及后發(fā)展起來的在管理、辦公等領(lǐng)域的應(yīng)用信息的采集、傳輸、加工處理、利用等具有數(shù)據(jù)量大、計算簡單等特點如修改、刪除、查詢、統(tǒng)計等3.自動控制系統(tǒng)智能裝置：對數(shù)據(jù)進行實時的采集、傳輸、檢測、處理和判斷、調(diào)節(jié)等。如工業(yè)、汽車、家電…13二、微機的應(yīng)用1.科學計算1.3最早的應(yīng)用領(lǐng)域：計算強度131.34.輔助系統(tǒng)計算機輔助實現(xiàn)設(shè)計、制造、生產(chǎn)、教育等

如：CAD、CAM、CAPP、CAT、CIMS、CAE、CASE、CAI等

5.網(wǎng)絡(luò)與通訊系統(tǒng)Internet與通訊設(shè)備6.人工智能當前最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域之一計算機智能：思維、推理、學習、聯(lián)想和決策等如：機器人、專家系統(tǒng)、智能識別、智能處理等7.其他141.34.輔助系統(tǒng)計算機輔助實現(xiàn)設(shè)計、制造、生產(chǎn)、教育等141.4計算機中數(shù)和字符的表示1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換進位計數(shù)制是一種計數(shù)方法，十進制數(shù)是人們最熟悉、最常用的，計算機中采用二進制數(shù)，為了表示方便，我們有時使用十六進制數(shù)或八進制數(shù)1.4計算機中數(shù)和字符的表示1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之151.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（3E9F.A8）16或3E9F.A8H逢十六進一，借一當十六0123456789ABCDEF16十六進制（1234.56）10或1234.56D逢十進一，借一當十012345678910十進制（4527.06）8或4527.06Q逢八進一，借一當八012345678八進制（1010.01）2或1010.01B逢二進一，借一當二012二進制表示方法示例進位規(guī)則有效數(shù)碼基數(shù)計數(shù)制1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（3E9F.A8）1616二進制數(shù)十進制數(shù)：各位二進制數(shù)碼乘以對應(yīng)位的權(quán)之和十六進制數(shù)十進制數(shù)：各位十六進制數(shù)碼乘以對應(yīng)位的權(quán)之和1、2、例如：=1×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2D=6.25D=5×161+11×160+12×16-1D=91.75D110.01B5B.CH1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

二進制數(shù)十進制數(shù)：各位二進制數(shù)碼乘以對應(yīng)位的權(quán)之和十171.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)二進制數(shù)：（整數(shù)部分）除2取余，直至商為0十進制數(shù)二進制數(shù)：（小數(shù)部分）乘2取整，直至積為0，或達到精度要求例如：6.25D=110.01B6/2商3

余03/2商1

余11/2商0

余10.25×2積0.5整數(shù)部分為00.5×2積1.0

整數(shù)部分為10.0

3、1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)二進制數(shù)：（181.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)十六進制數(shù)：（整數(shù)部分）除16取余，直至商為0十進制數(shù)十六進制數(shù)：（小數(shù)部分）乘16取整，直至積為0，或達到精度要求例如：91.75D=5B.CH91/16商5

余11即B5/16商0

余50.75×16積12.0

整數(shù)部分為C0.0

4、1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)十六進制數(shù)：19二進制數(shù)十六進制數(shù)：一位十六進制數(shù)唯一對應(yīng)4位二進制數(shù)例如：=0110.0100B5

B.CH110.01B=6.4H=0101

1011.1100B=1011011.11B5、1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)十六進制數(shù)：一位十六進制數(shù)唯一對應(yīng)4位二進制201、原碼最高位為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)，其余各位表示數(shù)值的絕對值大小以機器字長為8位為例：

[+1]原=00000001B=01H

[+127]原=01111111B=7FH

[+0]原=00000000B=00H

[-1]原=10000001B=81H

[-127]原=11111111B=FFH

[-0]原=10000000B=80H1.4.2計算機中數(shù)值信息的表示1、原碼最高位為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)，其余各212、反碼最高位為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)，正數(shù)的反碼與原碼的表示相同，負數(shù)的反碼為其原碼除符號位之外的其余各位按位取反以機器字長為8位為例：

[+1]反=00000001B=01H

[+127]反=01111111B=7FH

[+0]反=00000000B=00H

[-1]反=10000001B=11111110B=FEH

[-127]反=11111111B=10000000B=80H

[-0]反=10000000B=11111111B=FFH2、反碼最高位為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)，正數(shù)的22３、補碼正數(shù)的補碼與原碼的表示相同，負數(shù)的補碼為其原碼除符號位之外的各位按位取反后再加1以機器字長為8位為例：

[+1]補=00000001B=01H

[+127]補=01111111B=7FH

[+0]補=00000000B=00H

[-1]補=10000001B+1=11111110B+1=FFH

[-127]補=11111111B+1=10000000B+1=81H

[-0]補=10000000B+1=11111111B+1=00H３、補碼正數(shù)的補碼與原碼的表示相同，負數(shù)的補碼為其原碼23計算機的應(yīng)用領(lǐng)域得益于各種科學技術(shù)的發(fā)展，人類已進入一個全新的計算機與消費品和工業(yè)品緊密融合的信息時代。嵌入式技術(shù)讓一切變成可能。計算機的應(yīng)用領(lǐng)域得益于各種科學技術(shù)的發(fā)展，人類已進入一個全新24“什么是計算機？”、“什么是PC機？”計算機：是用來計算的儀器，尤指可進行高速數(shù)學或邏輯運算或匯編、存儲、整理或處理信息的可編程的電子機器。

PC機（PersonalComputer）：是指面向個人用戶而設(shè)計的沒有個性的通用計算機，是計算機中的一種。“計算機”與“PC機”“什么是計算機？”、“什么是PC機？”“計算機”與“PC機”251.1微機技術(shù)概述26計算機是20世紀人類最偉大的科技成就之一

第一階段（1971~1972）:4位和低檔8位微機采用Intel公司的4004微處理器芯片代表性機器是MCS微機第二階段（1973~1977）:中高檔8位微機

MPU采用Intel8080和8085、Motorola公司的MC6800、

Zilog公司的Z80等微處理器芯片的微機

第三階段（1978~1984）:16位微機微處理器以Intel8086/8088、Z8000和

MC68000為代表構(gòu)成的微機微處理器MPU的誕生得以構(gòu)建出微型計算機1.1微機技術(shù)概述3計算機是20世紀人類最偉大的科技成就之26第四階段（1985~1989）：32位微機微處理器以i386、i486為代表構(gòu)成的微機性能得以改善和提高浮點運算單元FPU（相當于80387）集成到i486處理器芯片

第五階段（1993~1999）：32位微機微處理器以i386、i486為代表構(gòu)成的微機性能得以改善和提高，浮點運算單元FPU（相當于80387）集成到i486處理器芯片

第六階段（2000~今天）：21世紀是64位微機時代微處理器在這個階段，AMD、Intel、HP、IBM等各大計算機業(yè)內(nèi)公司研制成功字長64位的微處理器芯片采用0.18~0.25μm技術(shù)工藝制作，工作頻率達1GHz以上采用20級分支預(yù)測/恢復(fù)的超級管道技術(shù)，具備亂序執(zhí)行等從大型計算機下移的技術(shù)

1.127第四階段（1985~1989）：32位微機第五階段（1993271.1通用性：具有一般計算機的屬性，軟硬件通用操作容易普及廣方便性：模塊化設(shè)備、成熟的編程手段、傻瓜式軟件功能性：大型計算機的特制普及機型，軟件豐富微機的基本特性可靠性：采用大規(guī)模集成電路，簡約化集成價格低：普及，芯片批量大、集成度高輕便性：集成和封裝，體積、功耗、重量……281.1通用性：具有一般計算機的屬性，軟硬件通用操作容易普及廣281.1主頻：MPU數(shù)字電路的工作時鐘頻率，MHz、GHz字長：MPU內(nèi)一次可以處理的二進制位數(shù)，處理能力、精度存儲容量：內(nèi)存存儲二進制信息的數(shù)量，單位Byte、Word

通常表示：KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB…微機的基本術(shù)語系統(tǒng)總線：微機各模塊連接通道，ISA、EISA、VESA、PCI…外圍設(shè)備：與用戶交互的I/O設(shè)備，鍵盤、鼠標、顯示器……多核、RISC、流水、虛擬存儲、軟件…291.1主頻：MPU數(shù)字電路的工作時鐘頻率，MHz、GHz291.1計算機界的人物、組織與學術(shù) 自行閱讀教材 查閱相關(guān)資料301.1計算機界的人物、組織與學術(shù) 自行閱讀教材7301.2微機系統(tǒng)的構(gòu)成31一、微機的硬件系統(tǒng)圖1-1計算機基本結(jié)構(gòu)1.2微機系統(tǒng)的構(gòu)成8一、微機的硬件系統(tǒng)311.2圖1-2微機基本構(gòu)成321.2圖1-2微機基本構(gòu)成932二、微機系統(tǒng)1.2圖1-3微機系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成33二、微機系統(tǒng)1.2圖1-3微機系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成10331.3微機的分類與應(yīng)用34一、微機的分類1.按微處理器的位數(shù)微處理器位數(shù)

4位機、8位機、16位機、32位機和64位機等

2.按微機的用途專用機和通用機

PC機、單片機、嵌入式計算機1.3微機的分類與應(yīng)用11一、微機的分類1.按微處理器341.33.按微機檔次檔次劃分依據(jù)微機核心部件，即微處理器芯片型號如：8086/88機、286機、386機、486機、Pentium機系等

4.按微機組裝形式按組裝情況可分為單片機、單板機、個人機等

351.33.按微機檔次檔次劃分依據(jù)微機核心部件，即微處理器35二、微機的應(yīng)用1.

科學計算1.3最早的應(yīng)用領(lǐng)域：計算強度大、計算復(fù)雜的數(shù)值計算

2.信息處理微機普及后發(fā)展起來的在管理、辦公等領(lǐng)域的應(yīng)用信息的采集、傳輸、加工處理、利用等具有數(shù)據(jù)量大、計算簡單等特點如修改、刪除、查詢、統(tǒng)計等3.自動控制系統(tǒng)智能裝置：對數(shù)據(jù)進行實時的采集、傳輸、檢測、處理和判斷、調(diào)節(jié)等。如工業(yè)、汽車、家電…36二、微機的應(yīng)用1.科學計算1.3最早的應(yīng)用領(lǐng)域：計算強度361.34.輔助系統(tǒng)計算機輔助實現(xiàn)設(shè)計、制造、生產(chǎn)、教育等

如：CAD、CAM、CAPP、CAT、CIMS、CAE、CASE、CAI等

5.網(wǎng)絡(luò)與通訊系統(tǒng)Internet與通訊設(shè)備6.人工智能當前最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域之一計算機智能：思維、推理、學習、聯(lián)想和決策等如：機器人、專家系統(tǒng)、智能識別、智能處理等7.其他371.34.輔助系統(tǒng)計算機輔助實現(xiàn)設(shè)計、制造、生產(chǎn)、教育等371.4計算機中數(shù)和字符的表示1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換進位計數(shù)制是一種計數(shù)方法，十進制數(shù)是人們最熟悉、最常用的，計算機中采用二進制數(shù)，為了表示方便，我們有時使用十六進制數(shù)或八進制數(shù)1.4計算機中數(shù)和字符的表示1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之381.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（3E9F.A8）16或3E9F.A8H逢十六進一，借一當十六0123456789ABCDEF16十六進制（1234.56）10或1234.56D逢十進一，借一當十012345678910十進制（4527.06）8或4527.06Q逢八進一，借一當八012345678八進制（1010.01）2或1010.01B逢二進一，借一當二012二進制表示方法示例進位規(guī)則有效數(shù)碼基數(shù)計數(shù)制1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（3E9F.A8）1639二進制數(shù)十進制數(shù)：各位二進制數(shù)碼乘以對應(yīng)位的權(quán)之和十六進制數(shù)十進制數(shù)：各位十六進制數(shù)碼乘以對應(yīng)位的權(quán)之和1、2、例如：=1×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2D=6.25D=5×161+11×160+12×16-1D=91.75D110.01B5B.CH1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

二進制數(shù)十進制數(shù)：各位二進制數(shù)碼乘以對應(yīng)位的權(quán)之和十401.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)二進制數(shù)：（整數(shù)部分）除2取余，直至商為0十進制數(shù)二進制數(shù)：（小數(shù)部分）乘2取整，直至積為0，或達到精度要求例如：6.25D=110.01B6/2商3

余03/2商1

余11/2商0

余10.25×2積0.5整數(shù)部分為00.5×2積1.0

整數(shù)部分為10.0

3、1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)二進制數(shù)：（411.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)十六進制數(shù)：（整數(shù)部分）除16取余，直至商為0十進制數(shù)十六進制數(shù)：（小數(shù)部分）乘16取整，直至積為0，或達到精度要求例如：91.75D=5B.CH91/16商5

余11即B5/16商0

余50.75×16積12.0

整數(shù)部分為C0.0

4、1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)十六進制數(shù)：42二進制數(shù)十六進制數(shù)：一位十六進制數(shù)唯一對應(yīng)4位二進制數(shù)例如：=0110.0100B5

B.CH110.01B=6.4H=0101

1011.1100B=1011011.11B5、1.4.1進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)十六進制數(shù)