1、微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC微机原理及接口技术（唐英杰）微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC课程基本内容 微型计算机概述 8086微处理器 8086的寻址方式和指令系统 汇编程序设计 半导体存储器 微型计算机和外设的数据传输 串并行通信和接口设计 中断控制器、DMA控制器和计数器/定时器 模/数、数/模转换 键盘和LED显示接口技术 打印机接口技术 总线技术微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGCn课程基本要求 掌握微机系统中主要器件的工作原理和基本概念，能够使用汇编语言编写程序 n教学参考资料微型计算机技术及应用习题与实验题集，清华大学出版
2、社微型计算机原理与接口技术，科学版，邵鸿余微型机软件硬件开发指南戴梅萼：清华大学出版社n考核标准 70%考试成绩+20%实验成绩+10%作业成绩微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGCv 数制 基础知识预习二进制、十进制、十六进制 v微型计算机的基本组成二进制的加减法 二进制和十进制之间的转换 二进制和十六进制之间的转换 十进制和十六进制之间的转换 冯诺依曼体系结构 微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC第一节 微型计算机的发展历史 CPU(Central processing Unit)，又称“微处理器(Micro
3、processor)”，是现代计算机的核心部件。对于PC而言，CPU的规格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。微型计算机的诞生：1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国经济学家杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。同年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器），售价为200美元。4004含有2300个晶体管，主频108KHz，功能相当有限，而且
4、速度还很慢，但它却是划时代的产品，从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU的历史发展历程一定意义上也就是Intel公司x86系列CPU的发展历程。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处
5、理速度为0.64MIPS。摩尔定律摩尔定律摩尔预言，晶体管的密度每过18个月就会翻一番，这就是著名的摩尔定律。1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。Paul Allen和Bill Gates在三周内为Altair开发出BASIC语言微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1976年，Zilog公司于推出Z80微处理器 1976年，Intel公司于推出8085 1976年，Motorola公司于推出6502微处理器 1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs开发出微型计算机
6、Apple I，4月1日愚人节这天，两个Steve成立了Apple计算机公司。两个Steve在Jobs的车库里制造出了一个传奇故事 同年Apple II问世，Apple II是第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为1300美元。Apple II及其系列改进机型风靡一时，这使Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。1978年Apple股票上市，3周内市值达到17.9亿美元，超过福特汽车。1981年Apple进入财富500强，叛逆青年Jobs成为时代周刊的封面人物。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微处理器，标志着第三代
7、微处理器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管，售价360美元。1979年6月，Intel推出Intel推出4.77MHz的准16位微处理器8088，同年9月，Motorola推出M68000 16位微处理器，它因采用了68000个晶体管而得名。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1980年10月，Microsoft和IBM联姻。IBM在秘密进行代号为“跳棋计划”的开发项目（第一台IBM PC）过程中，向Microsoft提出采购一套操作系统。Paul Allen抓住机会与Seattle Computer Products的Tim Patte
8、rson签约，向其支付了不到10万美元，获得了其DOS操作系统的版权并进行了一些修改，从而做成了与IBM的大买卖。1981年8月12日，PC横空出世 第一台IBM PC采用了主频为4.77MHz的Intel 8088，操作系统是Microsoft提供的MS-DOS。IBM将其命名为“个人电脑（Personal Computer）”，不久“个人电脑”的缩写“PC”成为所有个人电脑的代名词。IBM在曼哈顿中心区沃尔夫饭店底层的礼堂召开新闻发布会，来的人不到100个。埃斯特利奇（Don Estridge）极为紧张地上台了，因为他非常担心PC会出故障演砸了。他简要地介绍了机器功能并快速地做了一点演示，
9、随后回答了一些问题。“谢天谢地，一切顺利，”埃斯特利奇长吁一口气。第二天的报纸对此作了简单报道。IBM正如人们预想的那样跨进了PC业，没有人过于惊奇和兴奋。因为要等一段时间，人们才真正明白PC时代开始了。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1981年11月，为了应对IBM 的挑战，Apple匆匆推出尚不成熟的Apple III，但因质量问题遭到失败。1982年2月，Compaq公司成立，并在极短的时间内获得了令人瞩目的商业成功。11月，Compaq推出了其PC兼容机Compaq Portable PC。几年之内，全世界冒出了数百家生产IBM PC兼容机的公司。1982年Int
10、el推出了划时代的最新产品80286芯片，该芯片比8086和8088都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是16位结构，但是在CPU的内部含有13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。从80286开始，CPU的工作方式也演变出两种来：实模式和保护模式。售价360美圆 1983年1月3日出版的时代周刊破天荒地将PC列为“年度风云人物”，时代周刊写道：“有时候，在一年中最有影响力的不是一个人而是一个过程，而且整个社会都普遍认定，这一过程将改变所有其它的进程。因此，时代周刊将PC选定为1982年的年度人物。”微机原理与
11、接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1983年1月19日，Apple推出Lisa电脑，这是第一种使用图形用户界面（GUI）的个人电脑，它还第一次采用了鼠标器。Lisa的售价高达10000美元，结果总共售出不足2万台。Apple股票直线下滑，Apple在和IBM的较量中开始走下坡路。IBM在1983年3月8日发布了PC的改进型IBM PC/XT，凭借XT，IBM市场占有率超过76%，一举把Apple挤下微型电脑霸主的宝座。它带有一个容量为10MB的硬盘，这是硬盘第一次成为PC的标准配置。XT预装了DOS 2.0系统，支持“文件”的概念并以“目录树”存储文件。8月，Philips和Sony
12、开发出第一个CD-ROM 11月，Microsoft正式发布Microsoft Windows，但并不成功。同年，ARPANET构建完成，这个军用网络是后来因特网的前身 微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1985年1月，Apple推出Macintosh电脑（简称为Mac）。Macintosh的速度超过了IBM PC，并创造了多项第一：第一个大众性的图形用户平台，第一台具备多媒体功能的计算机。1984年8月，IBM推出更先进的IBM PC/AT，支持多任务、多用户，增加了网络能力，可联网1000 台PC。至此，IBM彻底确立了在微机领域的霸主地位。同年，年仅18岁的Dell中
13、途辍学创立Dell公司，开创了计算机产品的直销模式。1984年11月1日，中国科学院计算所新技术发展公司成立，也就是日后的联想集团。1985年10月，Intel推出16MHz 80386DX微处理器 1985年6月，中国第一台自行研制的微机长城0520研制成功 微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1986年5月，IBM发布第一台“膝上”电脑PC Convertible，这是第一台可独立依靠电池驱动而无须电源线的便携电脑，重5.5kg。1986年9月，Compaq比IBM更早推出它的基于16MHz Intel 80386的个人电脑Compaq Deskpro PC 1987年4
14、月，IBM推出基于386的IBM Personal System/2（PS/2）个人电脑系列。11月，IBM PC销量超过100万台。10月，Microsoft推出Windows的第一种主要应用程序：Microsoft Excel电子制表软件。1989年4月，Intel推出25MHz 486微处理器。Compaq由于持有大量386订单而对采用Intel 486犹豫不决，Dell趁机推出了自己的486整机，并通过直销模式在兼容机市场后来居上。1991年，25岁的Michael Dell成为财富全美500家大企业中最年轻的总裁。1995年，Dell进入全球个人电脑5强行列。1989年11月14日，
15、联想计算机集团公司成立。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1990年5月22日，Microsoft推出Windows 3.0并开始发货，标志着采用图形用户界面（GUI）的操作系统开始了真正的普及。同年，AMD公司推出了与Intel CPU芯片兼容的AMD386，抢占Intel 386DX/40 CPU的市场，Intel开始受到挑战。6月，Linus Torvalds开发出Linux，他后来成为自由软件的象征人物之一。Intel于1993年3月推出奔腾（Pentium）处理器 5月，Microsoft正式推出Windows NT，开始介入网络操作系统平台。但美国司法部在这一年
16、开始了对Microsoft的反托拉斯调查。1995年8月24日，Microsoft才正式发布Windows 95 Windows 95比以前任何一个版本的Windows都成功得多，Microsoft从此垄断了90%以上的PC操作系统。1995年11月1日，Microsoft才正式发布Windows 95 Windows 95比以前任何一个版本的Windows都成功得多，Microsoft从此垄断了90%以上的PC操作系统。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 95年11月1日，Intel推出Pentium Pro微处理器，采用了一种新的总线接口Socket 8。新的处理器对多媒
17、体功能提供了很好的支持。12月6日，联想PC跃居中国国内市场份额第一位 1997年4月2日，AMD公司抢在了Intel 发布Pentium II之前发布了AMD K6处理器 5月，IBM研制的“深蓝”计算机以2胜1负3平战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫 Compaq于1998年1月宣布以96亿美元的价格收购DEC。Microsoft于1998年6月25日发布了Windows 98，并在9月以2611亿美元的市值成为世界上身价最高的公司，超过了通用电气公司。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 1999年1月，Intel推出奔腾III处理器，其身份代码可通过Internet读取。I
18、ntel的主要对手之一AMD加紧跟进的步伐，于同年8月发布Athlon处理器 1999年，英特尔发布了Celeron（赛扬）处理器 2000年3月，AMD发布了1GHz Athlon处理器2000年11月，Intel发布 Pentium 4。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 2004年12月,中国联想公司宣布收购IBM个人电脑业务 现在微型计算机业界主要存在几个方面的争斗：CPU：英特尔（Intel）与超微（AMD）双雄争霸，威盛（VIA）、全美达（Transmeta）也介入其中 整机：联想、HP、DELL等相互竞争 操作系统：微软和LINUX的竞争微机原理与接口技术 电子
19、信息工程电子信息工程BIGC第二节 微型计算机的特点体积小，重量轻价格低 可靠性高，结构灵活 应用面广 功能强，性能优越 微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC 按机器组成，分为:1.位片式2.单片式3.多片式 按制造工艺，分为:1.MOS(metal oxide semiconductor)型2.双极型 第三节 微型计算机的分类 按微处理器的字长，分为：1.4位微处理器2.8位微处理器3.16位微处理器4.32位微处理器5.位片式处理器 微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC第四节 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者的关
20、系微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC一、微处理器CPU功能：可以进行算术和逻辑运算 可保存较少量数据 能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器、外设交换数据 提供整个系统所需要的定时和控制 可以响应其他部件发来的中断请求CPU在内部结构上包含下面这些部分：算术逻辑部件；累加器和通用寄存器组；程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；时序和控制部件。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC二、微型计算机微型计算机由CPU、存储器、输入输出接口电路和系统总线构成。CPU总线包含三种不同功能的总线：1.数据总线DB(data bus)：传输数据2.地址总线AB(address bus)：传送地址信息 3.控制总线CB(control bus)：传输控制信号微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC三、微型计算机系统以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就成了微型计算机系统。微机原理与接口技术 电子信息工程电子信息工程BIGC第五节 微型计算机的应用科学计算 信息处理 过程控制 仪器、仪表控制 家用电器和民用产品控制 习题与思考1计算机系统的根本功能是什么？完成相应功能的实质是什么？2试述微型计算机系统与一般计算机系统的联系和差别。3微型计算机系统有哪些特点？具有这些特点的根本原因是什么？
