第一章微型计算机系统概述课件.pptx

1、计算机的应用领域计算机的应用领域得益于各种科学技术的发展，人类已进入一个全新的计算机与消费品和工业品紧得益于各种科学技术的发展，人类已进入一个全新的计算机与消费品和工业品紧密融合的信息时代。嵌入式技术让一切变成可能。密融合的信息时代。嵌入式技术让一切变成可能。“什么是计算机？什么是计算机？”、“什么是什么是PC机？机？”计算机：是用来计算的仪器，尤指可进行高速数学或计算机：是用来计算的仪器，尤指可进行高速数学或逻辑运算或汇编、存储、整理或处理信息的可编程的逻辑运算或汇编、存储、整理或处理信息的可编程的电子机器。电子机器。PC机（机（Personal Computer）：是指面向个人用户）：是指

2、面向个人用户而设计的没有个性的通用计算机，是计算机中的一种。而设计的没有个性的通用计算机，是计算机中的一种。“计算机计算机”与与“PC机机”1.1 微机技术概述微机技术概述3计算机是计算机是20世纪人类最伟大的科技成就之一世纪人类最伟大的科技成就之一 第一阶段（第一阶段（19711972）:4位和低档位和低档8位微机位微机 采用采用Intel公司的公司的4004微处理器芯片微处理器芯片 代表性机器是代表性机器是MCS微机微机第二阶段（第二阶段（19731977）:中高档中高档8位微机位微机 MPU采用采用Intel8080和和8085、Motorola公司的公司的MC6800、Zilog公司的

3、公司的Z80等微处理器芯片的微机等微处理器芯片的微机 第三阶段（第三阶段（19781984）:16位微机位微机 微处理器以微处理器以Intel8086/8088、Z8000和和 MC68000为代表构成的微机为代表构成的微机 微处理器微处理器MPUMPU的诞生得以构建出微型计算机的诞生得以构建出微型计算机第四阶段（第四阶段（19851989）：）：32位微机位微机 微处理器以微处理器以i386、i486为代表构成的微机为代表构成的微机 性能得以改善和提高性能得以改善和提高 浮点运算单元浮点运算单元FPU（相当于（相当于80387）集成到）集成到i486处理器芯片处理器芯片 第五阶段（第五阶段（

4、19931999）：）：32位微机位微机 微处理器以微处理器以i386、i486为代表构成的微机为代表构成的微机 性能得以改善和提高，性能得以改善和提高，浮点运算单元浮点运算单元FPU （相当于（相当于80387）集成到）集成到i486处理器芯片处理器芯片 第六阶段（第六阶段（2000今天）：今天）：21世纪是世纪是64位微机时代位微机时代 微处理器微处理器在这个阶段，在这个阶段，AMD、Intel、HP、IBM等等 各大计算机业内公司研制成功字长各大计算机业内公司研制成功字长64位的微处理器芯片位的微处理器芯片 采用采用0.180.25m技术工艺制作，工作频率达技术工艺制作，工作频率达1GH

5、z以上以上 采用采用20级分支预测级分支预测/恢复的超级管道技术恢复的超级管道技术，具备乱序执行等从大型计算机下移的技术具备乱序执行等从大型计算机下移的技术 4通用性：通用性：具有一般计算机的属性，软硬件通用操作容易普及广具有一般计算机的属性，软硬件通用操作容易普及广方便性：方便性：模块化设备、成熟的编程手段、傻瓜式软件模块化设备、成熟的编程手段、傻瓜式软件功能性：功能性：大型计算机的特制普及机型，软件丰富大型计算机的特制普及机型，软件丰富可靠性：可靠性：采用大规模集成电路，简约化集成采用大规模集成电路，简约化集成价格低：价格低：普及，芯片批量大、集成度高普及，芯片批量大、集成度高轻便性：轻便

6、性：集成和封装，体积、功耗、重量集成和封装，体积、功耗、重量 5主主 频：频：MPU数字电路的工作时钟频率，数字电路的工作时钟频率，MHz、GHz 字字 长：长：MPU内一次可以处理的二进制位数，处理能力、精度内一次可以处理的二进制位数，处理能力、精度存储容量：存储容量：内存存储二进制信息的数量，单位内存存储二进制信息的数量，单位Byte、Word 通常表示：通常表示：KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB 系统总线：系统总线：微机各模块连接通道，微机各模块连接通道，ISA、EISA、VESA、PCI外围设备：外围设备：与用户交互的与用户交互的I/O设备，键盘、鼠标、显示器设备，键盘、鼠标、

7、显示器 多核、多核、RISC、流水、虚拟存储、软件、流水、虚拟存储、软件 671.2 微机系统的构成微机系统的构成8一、微机的硬件系统一、微机的硬件系统图图1-1 计算机基本结构计算机基本结构图图1-2 微机基本构成微机基本构成9二、微机系统二、微机系统图图1-3 微机系统的软硬件构成微机系统的软硬件构成101.3 微机的分类与应用微机的分类与应用11一、微机的分类一、微机的分类1.按微处理器的位数按微处理器的位数 微处理器位数微处理器位数 4位机、位机、8位机、位机、16位机、位机、32位机和位机和64位机等位机等 2.按微机的用途按微机的用途 专用机和通用机专用机和通用机 PC机、单片机、

8、嵌入式计算机机、单片机、嵌入式计算机3.按微机档次按微机档次 档次划分依据微机核心部件，即微处理器芯片型号档次划分依据微机核心部件，即微处理器芯片型号 如：如：8086/88机、机、286机、机、386机、机、486机、机、Pentium机系等机系等 4.按微机组装形式按微机组装形式 按组装情况可分为单片机、单板机、个人机等按组装情况可分为单片机、单板机、个人机等 12二、微机的应用二、微机的应用1.科学计算科学计算 最早的应用领域：计算强度大、计算复杂的数值计算最早的应用领域：计算强度大、计算复杂的数值计算 2.信息处理信息处理微机普及后发展起来的在管理、办公等领域的应用微机普及后发展起来的

9、在管理、办公等领域的应用信息的采集、传输、加工处理、利用等信息的采集、传输、加工处理、利用等 具有数据量大、计算简单等特点具有数据量大、计算简单等特点如修改、删除、查询、统计如修改、删除、查询、统计 等等3.自动控制系统自动控制系统智能装置：对数据进行实时的采集、传输、检测、处理智能装置：对数据进行实时的采集、传输、检测、处理 和判断、调节等。如工业、汽车、家电和判断、调节等。如工业、汽车、家电134.辅助系统辅助系统计算机辅助实现设计、制造、生产、教育等计算机辅助实现设计、制造、生产、教育等 如：如：CAD、CAM、CAPP、CAT、CIMS、CAE、CASE、CAI等等 5.网络与通讯系统

10、网络与通讯系统Internet 与通讯设备与通讯设备6.人工智能人工智能当前最活跃的应用领域之一当前最活跃的应用领域之一计算机智能：思维、推理、学习、联想和决策等计算机智能：思维、推理、学习、联想和决策等如：机器人、专家系统、智能识别、智能处理等如：机器人、专家系统、智能识别、智能处理等7.其他其他14进位计数制是一种计数方法，进位计数制是一种计数方法，十进制十进制数是人们最熟悉、最常用的，数是人们最熟悉、最常用的，计算机中采用计算机中采用二进制二进制数，为了表示数，为了表示方便，我们有时使用方便，我们有时使用十六进制十六进制数或数或八进制八进制数数（3E9F.A83E9F.A8）1616或或

11、3E9F.A8H3E9F.A8H逢十六进一，借一当十六逢十六进一，借一当十六0123456789A0123456789ABCDEFBCDEF1616十六进制十六进制（1234.561234.56）1010或或1234.56D1234.56D逢十进一，借一当十逢十进一，借一当十0123456789012345678910十进制十进制（4527.064527.06）8 8或或4527.06Q4527.06Q逢八进一，借一当八逢八进一，借一当八01234567012345678八进制八进制（1010.011010.01）2 2或或1010.01B1010.01B逢二进一，借一当二逢二进一，借一当二0

12、 10 12二进制二进制表示方法示例表示方法示例进位规则进位规则有效数码有效数码基数基数计数制计数制二进制数二进制数 十进制数十进制数：各位二进制数码乘以对应位的权之和各位二进制数码乘以对应位的权之和 十六进制数十六进制数十进制数十进制数：各位十六进制数码乘以对应位的权之和各位十六进制数码乘以对应位的权之和 1、2、例如：例如：=122+121+020+02-1+12-2 D=6.25 D=5161+11160+1216-1D=91.75 D110.01B5B.CH十进制数十进制数 二进制数二进制数：（：（整数部分整数部分）除除2取余，直至商为取余，直至商为 0十进制数十进制数 二进制数二进制

13、数：（：（小数部分小数部分）乘乘 2 取整，直至积为取整，直至积为 0，或达到精度要求，或达到精度要求例如：例如：6.25 D=110.01B6/2 商商3 余余03/2 商商1 余余11/2 商商 余余10.252 积积 0.5整数部分为整数部分为00.52 积积 1 整数部分为整数部分为 10.0 3、十进制数十进制数 十六进制数十六进制数：（：（整数部分整数部分）除除16取余，直至商为取余，直至商为 0十进制数十进制数 十六进制数十六进制数：（：（小数部分小数部分）乘乘 16 取整，直至积为取整，直至积为 0，或达到精度要求，或达到精度要求例如：例如：91.75 D=5B.CH91/16

14、 商商5 余余11即即B5/16 商商0 余余 5 0.7516 积积 12.整数部分为整数部分为C0.0 4、二进制数二进制数 十六进制数：十六进制数：一位十六进制数唯一对一位十六进制数唯一对应应 4 位二进制数位二进制数 例如：例如：=0110.0100B5 B.CH二二 进进 制制 数数十十 六六 进进 制制 数数0 0 0 000 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 060 1 1 171 0 0 081 0 0 191 0 1 0A1 0 1 1B1 1 0 0C1 1 0 1D1 1 1 0E1 1 1 1F110.01B=6.4

15、H=0101 1011.1100B=1011011.11B5、1、原码、原码 最高位为符号位，最高位为符号位，0 0表示正数，表示正数，1 1表示负数，其余表示负数，其余各位表示数值的绝对值大小各位表示数值的绝对值大小 以机器字长为以机器字长为8位为例：位为例：+1 原原=00000001B =01H+127原原=01111111B =7FH+0 原原 =00000000B =00H-1 原原 =10000001B =81H-127原原 =11111111B =FFH-0 原原 =10000000B =80H2、反码、反码 最高位为符号位，最高位为符号位，0 0表示正数，表示正数，1 1表示负

16、数，正数表示负数，正数的反码与原码的表示相同，负数的反码为其原码除符的反码与原码的表示相同，负数的反码为其原码除符号位之外的其余各位按位取反号位之外的其余各位按位取反 以机器字长为以机器字长为8位为例：位为例：+1 反反=00000001B =01H+127反反=01111111B =7FH+0 反反=00000000B =00H-1 反反=10000001B =11111110B =FEH-127反反=11111111B =10000000B =80H-0 反反=10000000B =11111111B =FFH、补码、补码 正数的补码与原码的表示相同，负数的补码为其正数的补码与原码的表示相同，负数的补码为其原码除符号位之外的各位按位取反后再加原码除符号位之外的各位按位取反后再加1 1以机器字长为以机器字长为8位为例：位为例：+1 补补=00000001B =01H+127补补=01111111B =7FH+0 补补=00000000B =00H-1 补补 =10000001B+1=11111110B+1 =FFH-127补补=11111111B+1 =10000000B+1 =81H-0 补补 =10000000B+1 =11111111B+1 =00H