微型计算机原理与接口技术（第二版）第1章 微型计算机基础.pptx

微型计算机原理与接口技术（第二版）第1章 微型计算机基础1.1 微型计算机概述1.2 微型计算机系统的组成1.3 计算机中数和字符的表示1.4 二进制运算习题与思考学习目标1.1 微型计算机概述1.1.1 微型计算机的产生与发展1.1.2 微型计算机的特点1.1.3 微型计算机的分类1.1.4 微型计算机系统的主要性能指标1.1.5 微型计算机的应用1．计算机的诞生1946年第一台电子数字计算机（ENIAC）于美国宾夕法尼亚大学诞生：18800多个电子管1500多个继电器占地面积170平方米重约30余吨耗电150千瓦每秒钟完成5000次加法或400次乘法运算ENIAC的诞生，标识着计算机时代的到来。1.1.1 微型计算机的产生与发展1.1.1 微型计算机的产生与发展1．计算机的诞生计算机逻辑元件经历了电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路、甚大规模集成电路多个时代。计算机的运算速度、存储容量、体积、重量、功耗、成本、功能、可靠性、软件功能不断完善，性能价格比越来越高。电子管晶体管集成电路超大规模集成电路显示器机箱键盘鼠标1.1.1 微型计算机的产生与发展2．微型计算机的产生与发展1971年第一个微处理器诞生，标志着微型计算机时代的开始。微型计算机以微处理器为标志，主要表现在微处理器的字长、主频、结构和功能等方面。1.1.1 微型计算机的产生与发展2．微型计算机的产生与发展时代起止年份典型微处理器主频4位和8位低档微处理器1971~1973Intel 4004 80081 MHz8位中高档微处理器1974~1977Intel 8080 80852~5 MHz16位微处理器1978~1984Intel 8086/8088 802865~25 MHz32位微处理器1985~1992Intel 80386 8048612~100 MHz奔腾系列微处理器（32/64位）1993~2005Pentium（Ⅱ、Ⅲ、4、M）60 MHz~3.8GHz酷睿系列微处理器（64位） 2006~今Core 2 Duo、Core（i7、i5、i3）1~3.6GHz多核心技术1.1.2 微型计算机的特点1．体积小、重量轻、功耗低2．功能强3．可靠性高4．价格低廉5．结构灵活、适应性强6．使用方便、维护容易1.1.3 微型计算机的分类1．按字长分类2．按用途分类4位机8位机16位机32位机64位机专用机通用机1.1.3 微型计算机的分类3．按结构形式分类一体电脑台式电脑笔记本电脑 平板电脑掌上电脑1.1.4 微型计算机系统的主要性能指标1．字长2．主频3．内存容量4．运算速度5．外设配置6．软件配置7．性能价格比1.1.5 微型计算机的应用1．科学计算2．数据处理3．过程控制4．计算机辅助5．网络通信6．办公自动化7．仪器仪表及家电控制计算机辅助设计（CAD）计算机辅助制造（CAM）计算机辅助测试（CAT）计算机辅助教学（CAI）1.2 微型计算机系统的组成1.2.1 冯·诺依曼体系结构1.2.2 微型计算机的硬件系统1.2.3 微型计算机的软件系统1.2.4 微处理器、微型计算机及微型计算机系统1.2.1 冯·诺依曼体系结构　美籍匈牙利科学家冯·诺依曼又提出了“存储程序”思想：把程序预先存放在存储器中，运行程序时，按照程序中指令的逻辑顺序，把指令从存储器取到中央处理器逐条执行，自动完成程序所描述的处理工作，随后设计出第一台“存储程序”计算机EDVAC。其核心部分是中央处理器（CPU），计算机所有功能均集中于其中，这种结构被称为“冯·诺依曼体系结构”，被人们普遍接受并延续至今。1.2.1 冯·诺依曼体系结构计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。计算机内部采用二进制编码表示指令和数据。存储程序的思想：把程序预先存放于计算机的存储器中，运行时按程序顺序逐条执行。输入设备输出设备存储器程序、数据计算结果运算器控制器数据流CPU控制流1.2.2 微型计算机的硬件系统微型计算机硬件系统是指构成微型计算机系统的所有实体部件的集合，由微处理器、内存储器、输入/输出接口、外部设备等部件组成，通过系统总线各部件连接并通信。外部设备1外部设备nCPU……RAMROMI/O接口1I/O接口n…… AB DB CB1.2.2 微型计算机的硬件系统1．微处理器2．内存储器3．外部设备4．输入/输出接口5．系统总线是微型计算机的核心部件，由控制器、运算器、寄存器组和内部总线组成。主要负责指令的执行，根据具体指令的要求，完成算术运算和逻辑运算，控制微型计算机其他各部件协调工作。计算机存储器系统用于存储计算机工作所需的程序和数据，包括内存储器和外存储器。内存被用来存放计算机工作时必须的程序和数