[信息与通信]第一章 微机系统与接口技术概述201109.ppt

微型计算机原理(第一章） 第一章 微机系统与接口技术概述 1.1 微型计算机的发展和特点 1.2微型计算机的指标和分类 1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机系统的基本组成 1.4 计算机中数的表示和编码 1.5 微机系统中的接口问题 1.1 微型计算机的发展和特点 一、计算机的发展简史 1946年世界上第一台电子计算机由美国宾夕法尼亚大学研制成功。尽管它重达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦，用了18800多个电子管，每秒钟仅能做5000次加法. 这台计算机有五个基本部件：输入器、输出器、运算器、存储器和控制器，奠定了当代电子数字计算机体系结构的基础。 计算机发展经历四代 第一代计算机：电子管计算机1946年以电子管为逻辑元件 第二代计算机：晶体管计算机1954年以晶体管为逻辑元件 第三代计算机：集成电路计算机1964年以中、小规模集成电路为逻辑元件 第四代计算机：大规模集成电路计算机1970年 以超大规模集成电路为逻辑元件 第五代计算机：智能计算机（非冯.罗依曼机） 摩尔定律（Moor‘s Law） 1965年 集成电路内芯片的晶体管数目，每隔18－24个月，其集成 度就要翻一番。（特定大小的芯片内晶体管数加倍。） 四大定律主导网络时代 贝尔定律（Bell‘s Law）：性能相同的计算机价格将持续下降。 吉尔德定律（Gilder’s law）：网络的带宽每６个月翻一番。 麦特卡夫定律（Metcalfes Law）：对网络投入N,可以收到的回报是N的平方 第一代微处理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040为代表的四位微处理机。 第二代微处理机（1973年~1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微处理机 第三代微机是以16位机为代表，基本上是在第二代微机的基础上发展起来的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基础发展起来的；M68000是Motorola公司在M6800 的基础发展起来的； 第四代微处理机 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代表， 第五代微处理机的发展更加迅猛，1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM 2又被推向市场。 三、微型计算机的特点 1、体积小、重量轻、功耗低 2、价格便宜 3、可靠性高 4、功能强、使用方便 5、维护方便 1.2微型计算机的指标和分类 1.2.1 微型计算机的主要性能指标 (1)运算速度 (2)字长 ⑶ 存储容量 ⑷ 存取速度 ⑸ 系统总线 ⑹ 外部设备配置 ⑺ 可靠性、可用性、兼容性和可维护性 ⑻ 输入输出数据传输速率 ⑼ 系统软件配置 1.2.2微型计算机的分类 ⑴ 按微机的结构形式分类 (台、便) ⑵ 按微处理器的位数分类 ⑶ 按应用对象分类(单片、单板、个人) ⑷ 微型机按其应用领域分类(民、工、军) ⑸ 按微型计算机的档次分类(低、中、高) ⑹ 按使用形式分为独立使用式和嵌入式 1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机系统的组成 一、 微型计算机系统的基本结构 二、主机的硬件系统 微处理器 系统的核心 存储器 记忆设备，内存/外存 总线 信息的传输设备（CPU总线、系统总线） I/O接口 与外设进行信息交换的“桥梁” 微型计算机的概念结构 总线概念、分类、系统总线 总线是指传递信息的一组公用导线，或者说是传送信息的公共通道。 微机系统采用总线结构连接系统功能部件 总线信号按性质可分成三组 地址总线AB：传送地址信息（单向，20根,反过来，16M内存空间需要多少地址线？） 数据总线DB ：传送数据信息（双向，常与字长一样） 控制总线CB ：传送控制信息（双向，控制与请求等） 微机硬件系统组成框图 主机板 CPU插座 芯片组 内存插槽 高速缓存（Cache） CMOS－存放硬件系统参数 系统BIOS POST, SysInit, Setup, 系统服务 总线扩展槽 串/并行接口 ┇ Intel 845GE 三、软件系统 系统软件 应用软件 四、冯·诺依曼计算机结构 以运算器为核心、以存储程序原理为基础 五、程序的执行过程 指令执行过程 指令执行过程(取指/译码/执行) 微机启动的过程（DOS） 1.4 计算机中数的表示和编码 1.4.1 进位计数制 进位计数制 基数 位权 如 1234/1234D 572Q