最新微机接口第一章电脑概述PPT课件.ppt

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1、微机接口第一章电脑概述微机接口第一章电脑概述第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理第一章 概论第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理第一章第一章 微型计算机的

2、系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理2.微型计算机的应用领域微型计算机的应用领域科学计算科学计算过程控制过程控制信息处理信息处理人工智能人工智能网络通信网络通信计算机辅助技术计算机辅助技术第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理三、微型计算机的分类三、微型计算机的分类1.按处理器同时处理数据的位数或字长分：按处理器同时处理数据的位数或字长分：4位机位机、8位机、位机、16位机、位机、32位机、位机、64位机位机2.按结构类型分：按结构类型分：单片微型机、单片微型机、单板微型机单板微型机微型计算机微型计算机第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理

3、微型计算机的系统结构与工作原理3.按用途分：按用途分：(1)个人计算机个人计算机(PC机机)(2)工作站服务器工作站服务器(3)网络计算机网络计算机(简称简称NC)2.按体积大小分：按体积大小分：(1)台式机台式机(又称桌上型又称桌上型)(2)便便携携式式(又又称称可可移移动动微微机机、笔笔记记本本型型、膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理四、微型计算机的主要性能指标四、微型计算机的主要性能指标通通常常所所说说的的计计算算机机运运算算速速度度(平平均均运运算算速速度度)，是是指指每每秒秒钟钟所所

4、能能执执行行的的指指令令条条数数，一一般般用用“百百万条指令秒万条指令秒”(MIPS)来描述。来描述。1.运算速度运算速度2.字长字长第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理存存储储器器分分为为内内存存储储器器和和外外存存储储器器两两类类。内内存存储储器器也也简简称称内内存存或或主主存存，是是CPU可可以以赶赶接接访访问问的的存存储储器器，内内存存大大小小反反映映了了计计算算机机即即时时存存储储信信息息的的能能力力；外外存存储储器器通通常常是是指指硬硬盘盘(包包括括内内置硬盘和移动硬盘置硬盘和移动硬盘)。3.存储器的容量存储器的容量以以上上只只是是一一些些主主

5、要要性性能能指指标标，还还须须综综合合考考虑其他因素。虑其他因素。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理 1.2 1.2 计算机的基础结构和工作原理计算机的基础结构和工作原理 现现代代计计算算机机结结构构仍仍然然是是在在冯冯诺诺依依曼曼提提出出的的计计算算机机逻逻辑辑结结构构和和存存储储程程序序概概念念基基础础上上建建立起来的。立起来的。一、计算机的基本结构一、计算机的基本结构第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理输入设备输入设备运算器运算器输出设备输出设备存储器存储器控制器控制器冯冯诺依曼计算机的基本结构诺依曼计算机的基

6、本结构第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理1.一系列基本操作命令一系列基本操作命令程序程序二、计算机的工作原理二、计算机的工作原理2.“机器指令机器指令“的概念的概念3.计计算算机机的的存存储储程程序序控控制制方方式式的的工工作作原原理理：一一是能存储程序，二是能自动执行程序。是能存储程序，二是能自动执行程序。这这一一原原理理决决定定了了人人们们使使用用计计算算机机的的主主要方式要方式编写程序和执行程序。编写程序和执行程序。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理 1.3 1.3 微型计算机系统结构微型计算机系统结构微型计

7、算机系统包括微型计算机系统包括硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统。硬硬件件系系统统：构构成成计计算算机机的的实实体体。它它包包括括微微处处理理器器、存存储储器器、I/O接接口口、系系统统总总线线、外部设备和电源。外部设备和电源。软软件件系系统统：在在计计算算机机上上运运行行的的各各种种程程序序。它它包包括系统软件和应用软件。括系统软件和应用软件。一、微型计算机的系统与系统的层次结构一、微型计算机的系统与系统的层次结构第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理硬件系统：硬件系统：硬件硬件硬件硬件微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机(单片、单板单片、单板单片、

8、单板单片、单板)电源电源电源电源外围设备外围设备外围设备外围设备微处理器微处理器存储器存储器I/O接口接口系统总线系统总线算术逻辑单元算术逻辑单元控制器控制器寄存器寄存器ROMRAMROMEPROME2PROMSRAMDRAM并行接口并行接口串行接口串行接口辅助接口辅助接口数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线外部设备外部设备I/O接口接口模拟量模拟量I/O接口接口开关量接口开关量接口键盘、显示器、打印机键盘、显示器、打印机外存储器外存储器软、硬磁盘软、硬磁盘光盘光盘A/DD/A第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理操作系统操作系统 Dos,Win

9、dows,UNIX,LINUX语言处理程序语言处理程序 Turbo C 数据库系统数据库系统 FoxPro、Oracle软件分类软件分类软件分类软件分类系统软件系统软件系统软件系统软件应用软件应用软件应用软件应用软件文字处理软件文字处理软件 Wps、Word表格处理软件表格处理软件 Excel辅助设计软件辅助设计软件 Auto CAD用户编制的实际程序用户编制的实际程序软件系统：软件系统：第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理 微微型型计计算算机机系系统统组组小小到到大大可可分分为为微微处处理理器器、微微型型计计算算机机、微微型型计计算算机机系系统统三三个个

10、层层次次结结构构，如图所示如图所示运算器控制器寄存器RAMROMI/O端口I/O端口微型计算机系统微型计算机微处理器电源系统软件系统I/O设备I/O设备第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理简介：简介：1.微处理器微处理器(也称微处理机，也称微处理机，Microprocessor)2.微型计算机微型计算机(Microcomputer)3.微型计算机系统微型计算机系统(Microcomputer System)第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理二、微型计算机的硬件结构二、微型计算机的硬件结构 微微型型计计算算机机由由微微

11、处处理理器器、存存储储器器、输输入入/输输出接口构成，它们之间由系统总线连接。出接口构成，它们之间由系统总线连接。ROMCPURAMI/O接口外部设备电源时钟脉冲电路ABDBCB第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理1.1.微处理器微处理器微处理器微处理器 整整个个微微机机的的核核心心是是微微处处理理器器(up,MPU)，也也称称CPU。它它包包含含算算术术逻逻辑辑部部件件ALU、寄寄存存器器组组及控制部件。及控制部件。ALU ：算术运算、逻辑运算算术运算、逻辑运算寄寄 存存 器器：存存放放操操作作数数、中中间间结结果果、地地址址、标标志等信息志等信息控控制

12、制部部件件：整整个个机机器器控控制制中中心心，包包括括程程序序计计数数器器IP、指指令令寄寄存存器器IR、指指令令译译码器码器ID、控制信息产生电路。、控制信息产生电路。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理总线控制部件算术逻辑部件寄存器组MPUI/O接口电路ROMRAM外部设备存储器第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理2.2.存储器存储器存储器存储器微机的存储器分为：微机的存储器分为：主存和辅存主存和辅存主主存存(内内存存)：用用于于存存放放当当前前正正在在运运行行的的程程序序和和正正待待处处理理数数据据。(CPU内内

13、部部cache，主主板板上上的的内内存存,造造价价高高，速速度度快快，存存储容量小储容量小)辅辅存存(外外存存)：存存放放暂暂不不运运行行的的程程序序和和输输入入处处理理的的数数据据，(主主机机箱箱内内或或主主机机箱箱外外，造造价价低低，容容量量大大，可可长长期期保保存存，但但速度慢速度慢)第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理3.3.输入设备输入设备输入设备输入设备微微型型计计算算机机常常用用的的输输入入设设备备有有键键盘盘、鼠鼠标标、数字化仪、图像扫描仪、数码相机等。数字化仪、图像扫描仪、数码相机等。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机

14、的系统结构与工作原理4.4.输出设备输出设备输出设备输出设备微微型型计计算算机机常常用用的的输输出出设设备备有有CRT显显示器、打印机和绘图仪等。示器、打印机和绘图仪等。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理注注注注意意意意：由由于于各各种种外外设设的的工工作作速速度度、驱驱动动方方式式差差别别很很大大，无无法法与与CPU直直接接匹匹配配，所所以以不不可可能能把把它它们们简简单单地地连连到到系系统统总总线线，需需要要有有一一个个接接口口电电路路充充当当它它们们和和CPU间间的的桥桥梁梁，通通过过该该电电路路完完成成信信号号的的变变换换、数数据据的的缓缓冲冲、

15、与与CPU联联络络等等工工作作。在在微微机机系系统统中中，较较复复杂杂的的I/O接接口口电电路路一一般般都都做做在在电电路路板板上上，这这种种电电路路板板又又称称为为“卡卡(Card)”，由由卡卡的的一一侧侧 引引出出连连接接外外界界的的插插座座，另另一一侧侧 做做成成插插入入端端，只只要要将将它它们们插插入入总总线线槽槽(I/O通通道道)就就连连到了系统总线。到了系统总线。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理5.5.系统总线系统总线系统总线系统总线 所所谓谓“总总线线”，是是指指传传递递信信息息的的一一组组公公用用导导线线。系系统统总总线线(System

16、 Bus)是是指指从从处处理理器器子子系系统统引引出出的的若若干干信信号号线线，CPU通通过过它它们们与与存存储储器器和和I/O设备进行信息交换。系统总线一般分为三组：设备进行信息交换。系统总线一般分为三组：数据总线：数据总线：DB(Data Bus)地址总线：地址总线：AB(Address Bus)控制总线：控制总线：CB(Control Bus)第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理地址总线地址总线(Address Bus)：传传送送地地址址信信息息、CPU在在AB总总线线上上输输出出将将要要访访问问的的内内存存单单元元或或I/O端端口口地地址址、该该总

17、总线线为为单单向向，地地址址总总线线的的位位数数决决定定了了CPU可可以以直直接接寻址的内存单元范围。寻址的内存单元范围。举例第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理数据总线数据总线(Data Bus)：传传送送数数据据信信息息的的总总线线。在在CPU进进行行读读操操作作时时，内内存存或或外外设设的的数数据据通通过过DB总总线线送送往往CPU；在在CPU进进行行写写操操作作时时，CPU数数据据通通过过DB总总线线送送往往内内存存或或外外设设，所所以以该该总总线线为为双双向向总线。总线。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理控

18、制总线控制总线(Control Bus)：传传送送控控制制信信息息的的总总线线。其其中中，有有些些信信号号线线将将CPU的的控控制制信信号号和和状状态态信信号号送送往往外外设设，外外设设请请求求或或联联络络信信号号送送往往CPU，个个别别信信号号线线兼兼有有以以上上两两种种情情况况。所所以以在在讨讨论论控控制制总总线线的的传传送送方方向向时时要要具具体体到到某某一一个个信信号号，它它们们可可能能是输出、输入或者双向的。是输出、输入或者双向的。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理系统总线使用特点：系统总线使用特点：(1)在在某某一一时时刻刻，只只能能由由一一

19、个个总总线线主主控控设设备备控控制制系系统统总总线线，其其他他总总线线主主控控设设备备必必须须放放弃对总线的控制。弃对总线的控制。(2)在在连连接接系系统统的的各各个个设设备备中中，某某一一时时刻刻只只能能有有一一个个发发送送者者向向总总线线发发送送信信号号，但但可可以以有多个设备从总线同时获得信号。有多个设备从总线同时获得信号。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理 1.4 1.4 微型计算机的基本数据类型微型计算机的基本数据类型 内存单元的地址和内容简介：内存单元的地址和内容简介：内内存存由由许许多多存存储储单单元元组组成成，每每个个内内存存单单元元可可

20、存存放放一一组组二二进进数数。在在微微机机中中规规定定每每个个内内存存单单元元可可存存放放8位位二二进进制制数数，即即一一个个内内存存单单元元存存放放一一个个字字节节的的内内容容，为为了了区区分分各各个个不不同同的的内内存存单单元元，就就给给每每个个存存储储单单元元编编上上不不同同的的号号码码，即即内内存存地地址址。CPU要要访访问问某某个个单单元元时时，先先要要通通过过地地址址总总线线送送出出该单元的地址号。该单元的地址号。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理尽尽管管存存储储器器是是按按字字节节编编址址的的，但但实实际际操操作作中中，一一个个操操作作数数

21、可可以以是是字字节节、字字、双双字字节节、十十字字节节等等各种形式。各种形式。1.字字节节：计计算算机机的的基基本本处处理理单单位位，一一个个字字节节由由8位二进制位组成位二进制位组成2.字字：通通常常微微机机的的字字长长有有8位位、16位位、32位位、64位位，故故其其字字数数据据的的存存放放所所占占内内存存单单元元的的个个数数也也不一样不一样3.双字：即双字：即2个字个字4.四字：好四字：好4个字的长度个字的长度第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理地址存放内容二进制表示十六进制表示00000H110000101100001000001HC2H18H00

22、01001000008H12H0011010000001H34H01110000FFFFFH70H内存单元的地址和内容示意图内存单元的地址和内容示意图第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理PC(Personal Computer)机：机：是是面面向向个个人人单单独独使使用用的的一一类类微微机机。当当今今的的微微机机的的许许多多指指标标，如如存存储储容容量量、运运行行速速度度等等已已经经赶赶上上或或超超过过了了以以前前的的小小型型机机，可可以以满满足足各各种种不同的应用场合。不同的应用场合。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作

23、原理是是一一种种用用于于控控制制的的微微处处理理器器芯芯片片，其其组组成成实实际际是是由由微微型型计计算算机机的的CPU、部部分分存存储储器器和和输输入入/输输出出接接口口等等部部件件集集成成在在一一块块芯芯片片上上。换换句句话话说说，一一个个单单片片机机几几乎乎就就是是一一个个专专用用的的计计算算机机，只只要要配配上上少少量量的的外外部部电电路路和和设设备备就就可可以以构构成成具具体的应用系统。体的应用系统。单片微型机单片微型机(单片机单片机)：常常用用于于家家用用电电器器、智智能能化化仪仪表表、工业测量。工业测量。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理单

24、板微型机单板微型机(单板机单板机)：把把微微处处器器芯芯片片、存存储储器器芯芯片片、I/O接接口口芯芯片片和和小小键键盘盘、数数码码显显示示器器等等必必要要的的输输入入/输输出出设设备备装装配配在在一一块块印印刷刷电电路路板板上上就就构构成成了了单单板板微微型计算机系统。型计算机系统。常用于过程控制。常用于过程控制。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理冯冯诺依曼思想：存储程序原理诺依曼思想：存储程序原理用用二进制表示数据和指令；二进制表示数据和指令；程序与数据事先存储在内存储器中；程序与数据事先存储在内存储器中；运运算算器器、存存储储器器、控控制制器器、输

25、输入入与与输输出出设设备备组组成成硬硬件件系系统统，它它是是计计算算机机连连续续工工作的基础。作的基础。1946年年，冯冯诺诺依依曼曼提提出出EDVAC计计算算方方案案，体现了五部分的计算设计思想。体现了五部分的计算设计思想。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理 表表示示存存储储器器容容量量的的最最小小单单位位为为bit(二二进进制制位位)，表表示示存存储储器器容容量量的的基基本本单单位位为为Byte(字字节节)。通通常常：一一个个单单元元为为一一个个字字节节，字字节节可可用用B(即即Byte的的缩缩写写)表表示示，且且1Byte=8bit。存存储储器器的

26、的容容量量用用“K”表表示示，1K即即为为1024个单元。大容量单位为个单元。大容量单位为KB、MB、GB、TB。1KB=1024B 1MB=1024KB1GB=1024MB 1TB=1024GBe.g.地址总线地址总线16位，内存容量为位，内存容量为216个单元，即个单元，即64KB。地址总线地址总线20位，内存容量为位，内存容量为220个单元，即个单元，即1MB。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理 ROM:(Read Only Memory)ROM:(Read Only Memory)只只读读存存储储器器，用用来来存存储储微微机机系系统统管管理理程程

27、序序BIOS等等(芯芯片片制制造造时时写写入入)。只只能能读读出出，不不能能写入。写入。内存储器内存储器内存储器内存储器 RAM:(Random Access Memory)RAM:(Random Access Memory)随随机机存存储储器器，用用来来暂暂时时存存储储用用户户输输入入的的数数据据与程序。可随机地读出与写入。与程序。可随机地读出与写入。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理外存储器外存储器外存储器外存储器 软磁盘与软磁盘驱动器软磁盘与软磁盘驱动器软磁盘与软磁盘驱动器软磁盘与软磁盘驱动器 硬盘与硬盘驱动器硬盘与硬盘驱动器硬盘与硬盘驱动器硬盘与

28、硬盘驱动器 光盘与光盘驱动器光盘与光盘驱动器光盘与光盘驱动器光盘与光盘驱动器第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理计算机辅助系统计算机辅助系统计算机辅助系统计算机辅助系统计算机辅助系统计算机辅助系统CADCADCAD计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计CAMCAMCAM计算机辅助制造计算机辅助制造计算机辅助制造计算机辅助制造计算机辅助制造计算机辅助制造CATCATCAT计算机辅助测试计算机辅助测试计算机辅助测试计算机辅助测试计算机辅助测试计算机辅助测试CAICAICAI计算机辅助教学计算机辅助教学计算机辅助教学

29、计算机辅助教学计算机辅助教学计算机辅助教学 CAX(x=D CAX(x=D CAX(x=D、MMM、T T T、I I I、)CMI CMI CMI 计算机管理教学计算机管理教学计算机管理教学计算机管理教学计算机管理教学计算机管理教学第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理电子商务电子商务电子商务电子商务 电电电电子子子子商商商商务务务务源源源源于于于于英英英英文文文文ELECTRONIC ELECTRONIC COMMERCECOMMERCE简简简简写写写写ECEC，顾顾顾顾名名名名思思思思义义义义包包包包含含含含两两两两个个个个方方方方面面面面：一一一一是

30、是是是电电电电子子子子方方方方式式式式，二二二二是是是是商商商商贸贸贸贸活活活活动动动动，电电电电子子子子商商商商务务务务指指指指的的的的是是是是利利利利用用用用简简简简单单单单、快快快快捷捷捷捷、低低低低成成成成本本本本的的的的电电电电子通讯方式、买卖双方不谋面地进行商贸活动。子通讯方式、买卖双方不谋面地进行商贸活动。子通讯方式、买卖双方不谋面地进行商贸活动。子通讯方式、买卖双方不谋面地进行商贸活动。电电电电子子子子商商商商务务务务的的的的真真真真正正正正发发发发展展展展是是是是建建建建立立立立在在在在INTERNETINTERNET技技技技术术术术上上上上，所以也称所以也称所以也称所以也称

31、IC(INTERNET COMMERCE).IC(INTERNET COMMERCE).第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理人工智能人工智能人工智能人工智能 计计算算机机模模拟拟人人的的高高级级思思维维活活动动,进进行行逻逻辑辑判判断断与与推推理理。如如机机器器人人、专专家家系系统统、语语音音识识别系统、图形图像等模式识别系统。别系统、图形图像等模式识别系统。第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理仪器仪表仪器仪表 将将传传感感器器与与计计算算机机集集成成于于同同一一芯芯片片上上，智智能能传传感感器器不不仅仅具具有有信信号号检检测测、转转换换功功能能，同同时时还还具具有有记记忆忆、存存储储、解解析析、统统计计、处处理理及及自自诊诊断断、自自校校准准、自适应等功能。自适应等功能。