微机原理及接口技术

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1、微机原理与接口技术主编肖洪兵副主编李冰马银花参编何秋生许春媚朱娟花北京大学出版社第1章微型计算机基础主要内容：1.1计算机的发展概况1.2微型计算机概述1.3计算机中信息的表示1.1计算机的发展概况1.1.1发展史自1946年第一代电子计算机研制成功后，计算机的发展经历了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机几代：电子计算机按体积、性能、价格分类：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机（70年）、单片机（82年）它们在体系结构和基本原理上无本质上的区别，常用的微型机采用了集成度相当

2、高的器件，功能日益完善，体积大大缩小，得到广泛应用。一、微型机的特点：微型机采用LSI、VLSI，具如下优点体积小、重量轻、价格便宜可靠性高、结构灵活应用广泛（科学计算、信息处理、计算机控制、智能仪器、计算机通信、家用电器）二、微处理器的发展情况：微处理器（CPU）为微型机的核心部件第一代微处理器（1971）代表机型：Intel4004Intel8008工艺：PMOS工艺字长：4位、8位集成度：2000晶体管/芯片时钟频率：小于1MHZ平均指令执行时间：10~15微秒第二代微处理器（1973）代表机型：In

3、tel8080、8085MotorolaMC6800ZilogZ80字长：8位工艺：NMOS工艺集成度：9000晶体管/芯片时钟频率：1~4MHZ平均指令执行时间：1~2微秒第三代微处理器（1978）代表机型：Intel8086、80286MotorolaMC68000、68010ZilogZ8000字长：16位工艺：HMOS工艺集成度：2万~10万晶体管/芯片时钟频率：4~25MHZ平均指令执行时间：0.5微秒第四代微处理器（1983以后）代表机型：Intel80386、80486Motorola6804

4、0ZilogZ80000字长：32位工艺：CHMOS工艺集成度：15万~120万晶体管/芯片时钟频率：16~60MHZ平均指令执行时间：小于0.1微秒第五代微处理器（1993）代表机型：Pentium586PentiumProP6Pentium系列产品字长：64位工艺：CMOS工艺集成度：310~750万晶体管/芯片时钟频率：60~450MHZ平均指令执行时间：小于0.1微秒目前：奔腾4代CPU运算频率：2000MHZ/秒以上1.1.2发展趋势微处理器在以下几方面发展很快：提高芯片集成度提高功能和速度增加外

5、围电路的功能和种类微型机发展趋势：高性能、高价格超级微机取代价格昂贵的中、小型机性能较低、价格低廉的单片机，功能专一，应用广泛1.1.3计算机的分类按照其功能大小，计算机可分为：微型计算机：微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。例如，面向个人或家庭使用的计算机（简称PC机）。小型计算机：结构简单、成本较低、易维护和使用。其规模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要。中型计算机：最大的特点是具有较好的性能价格比。介于小型机和大型机之间，能够解决较复杂的数学计算和数

6、据处理。巨型计算机：也称为超级计算机。具有极高的性能和极大的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域如航天和军事领域。1.2.1微处理器（CPU）集成在LSI、VLSI集成电路芯片上的中央处理单元，是微型机中运算和控制的核心部件微处理器组成：算术逻辑部件算术运算（ALU）逻辑运算专门处理各种数据信息1.2微型计算机概述累加器存放操作数、地址、运算结果，也是CPU与外设之间数据传送的中间站通用寄存器组存放操作数、地址、运算结果控制逻辑部件从内存取指、译码，发控制信息和时序协调CPU内部和外部的工作内部总线CPU内部

7、各部件之间的公共通道注：CPU只有配上存储器、外部输入/输出接口构成一台微型计算机才能工作CPU的功能：完成算术、逻辑运算保存少量数据对指令译码、完成规定的操作能和外设及内存之间交换数据提供控制信号和时序响应中断请求1.2.2微型计算机CPU存储器输入/出接口外围设备I/O总线地址总线控制总线数据总线控制微型计算机的组成微型计算机的组成：CPU存储器外部输入/输出接口电路（I/O接口）系统总线1.2.3微型计算机系统地址总线I/O总线CPU存储器输入/出接口外围设备控制总线数据总线控制微型计算机系统微型计算

8、机系统组成：硬件：微型计算机+外设软件：系统软件操作系统实用程序：各种计算机语言程序、调试程序、汇编程序、编译程序等1.3.1计算机中的数计算机中的数据是以二进制的形式进行存储和运算的，微型计算机也不例外。当然计算机中不仅要处理无符号数，还要处理带符号数和带小数点的数。（1）机器数为表示带符号数，通常规定数的最高位为符号位。符号位通常用“0”表示正数，用“1”表示负数。如在8位机中，+12表示为00001100B