[工学]工业WJ第1章CPU.ppt

通过本课程的学习，使考生获得微型计算机系统的组成原理、汇编语言程序设计和接口技术等软硬件的基本知识和微型机应用的基本方法和基本技 能，为毕业设计和今后的工作打下一定的基础。 《微型计算机原理及接口技术》课程简介及要求 课程特点: 理论与实际联系非常紧密的课程, 课程内容更新极快。 内容多，学时少，进度快，难度大，应用广。 建议抓住教学过程中的2个环节： 上课时要主动参与、尽量掌握课内主要知识奌。 课后及时阅读相关内容，搞清疑奌并独立完成作业。 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完 成作业； 主要内容: 微型计算机系统的组成及分类 微型计算机发展概况 微型计算机的工作原理 计算机中数的表示方法 1.1 微型计算机概述 自1946年世界上第一台电子计算机问世以来，计算机的发展已经历了四代，即：电子管计算机，晶体管计算机，中小规模集成电路计算机，大规模、超大规模集成电路计算机。 但是到目前为止，计算机仍沿用1946年6月由美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（Johe Von Neumman）提出了“存储程序”的计算机设计方案。 其基本设计思想为： 机器内部以二进制形式表示指令和数据； 程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速地从存储器中取出指令并加以执行； 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成。 冯·诺依曼计算机工作原理的核心是： “存储程序”和“程序控制”。 按照这一原理设计的计算机称为冯·诺依曼型计算机。 冯·诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的础,被誉为计算机发展史上的里程碑。 冯·诺依曼计算机结构 3．I/O接口与I/O设备 I/O接口是计算机与I/O设备之间信息交换的桥梁。 I/O设备又称外围设备,简称外设，是微型计算机系统的重要组成部分. 程序、数据及现场信息要通过输入设备输入给计算机。计算机的处理结果要通过输出设备输出，以便用户使用。 一般来说，与CPU相比，外设的工作速度较低。外设处理的信息有数字量、模拟量、开关量等，而计算机只能处理数字量。 另外，外设与微型计算机工作的逻辑时序也可能不一致。 由于上述原因，计算机与外设之间的连接及信息的交换不能直接进行，而需要通过I/O接口电路来实现速度匹配和不信号转换等功能。 在微型计算机中，较复杂的I/O接口电路常制成独立的电路板，也常被称为适配器或接口卡，使用时将其插在主板上。 4．系统总线 总线（Bus）是指传递信息的一组公用导线。 这里的系统总线（System Bus）是指微机系统中，微处理器与存储器和I/O接口进行信息交换的公共通道。 根据所传输信息的内容与作用不同，总线可分为3类：地址总线、数据总线和控制总线。 地址总线（Address Bus，AB）：在该组信号线上，CPU输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址信息。地址线的多少决定了系统能够直接寻址的内存空间的大小和外设端口范围。地址总线是单向总线。 1.4 微型计算机的分类和主要技术指标 1.4.1 微型计算机分类 通常，人们习惯按微处理器的字长和微型机的组装形式两种情况对微型机进行分类。 一、按微处理器的字长分 按字长可分为4位机、8位机、16位机、32位机和64位机。 各种字长的计算机各有其特点，从应用角度说，32位机是最合适的，因为科学计算、图形图像、语言处理，CAD/CAM、AI、大流量客户/服务器应用、网络等都需要高速度计算和处理，32位机，特别是32位机中的高档机正好满足了这一应用要求。 二、按微型机的组装形式分 微型机按其组装形式和系统规模可分为：单片机、单板机和系统机（或称个人计算机）。 1、单片机 单片机（Single-Chip Computer）是指将构成一台微型机的三大功能部件（CPU、内存储器、I/O接口及时钟电路）集成在一块半导体芯片上的计算机，一个芯片就是一台完整的计算机，称为单片