微机原理与接口技术.ppt

微机原理与接口技术课程目标教材及实验指导书第1章微型计算机基础概论第一章微型计算机系统概述1.1微型计算机系统
1.1.1微型计算机的发展
1．第一台电子计算机
1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子数字计算机：“埃尼阿克”（ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，电子数字积分计算机）。
重量30吨，占地170平方米，每小时耗电150千瓦，价值约40万美元。采用18000只电子管，70000个电阻，10000支电容，研制时间近三年，运算速度为每秒5000次加减法运算。
ENIAC的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差。2．冯·诺依曼结构计算机
1946年6月，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（JoheVonNeumman）提出了“存储程序”的计算机设计方案。
其特点是：
采用二进制数形式表示数据和计算机指令。
指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。
由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。
工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。
按照这一原理设计的计算机称为冯·诺依曼型计算机。
冯·诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。冯·诺依曼计算机结构冯·诺依曼计算机结构3．按逻辑部件化分的计算机发展阶段
按电子部件的演变经历了四代：
（1）第一代（1946年-1958年）：电子管计算机
特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。
（2）第二代（1959年-1964年）：晶体管计算机
特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，运算速度可达每秒百万次。
（3）第三代（1965年-1970年）：中小规模集成电路计算机
特点：存储容量1-4兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。（4）第四代（1971年-）：大规模和超大规模集成电路计算机
大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储器的集成度越来越高。Intel公司推出了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。
4．按计算机应用划分的计算机发展阶段
（1）超、大、中、小型计算机阶段（1946年-1980年）
采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理。
（2）微型计算机阶段（1981年-1990年）
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。
（3）计算机网络阶段（1991年至今）
计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。
5微型计算机的发展
1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶体管，每秒可进行6万次运算，成本约为200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。
微机概念：以大规模、超大规模构成的微处理器作为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总路线所制造出的计算机。
划分阶段的标志：以字长和微处理器型号。
第一代6微型计算机的应用
1、科学计算和科学研究
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。
2、数据处理（信息处理）
主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字信息进行加工。
3、工业控制
用单板微型计算机实现DDC级控制，用卫星计算机实现SCC级监督管理控制，用高档微型计算机实现SCC或低层MIS管理已屡见不鲜。4、计算机辅助系统
计算机辅助系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系统。
5、人工智能
人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。1.1.2微型计算机的工作过程冯•诺依曼机的特点：冯•诺依曼计算机体系结构2.微型计算机的工作过程
在进行计算前，应做如下工作：
（1）、用助记符号指令（汇编语言）编写程序（源程序）；
（2）、用汇编软件（汇编程序）将源程序汇编成计算机能识别的机器语言程序；
（3）、将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放。1）、取指令阶段的执行过程：（设程序从00H开始存放）
（1）、将程序计数器（PC或IP）的内容