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1、概述,硬件系统,数制与编码,计算机的工作基础,多媒体技术,安全与道德,软件系统,计算机基础知识,什么是计算机,.1计算机概述,电子管、晶体管、集成电路、 大规模集成电路和超大规模集成电路,发展特点：,发展：,一、计算机的发展 第一台计算机：1946年2月世界上第一台数字式电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer,电子数字积分计算机）在美国宾夕法尼亚大学诞生。这台计算机主要用于解决第二次世界大战时军事上弹道的高速计算问题，它可以进行每秒5000次加法运算，使用了18000个电子管，占地170平方米，重达30吨，耗电140千瓦，
2、造价达49万美元。它的问世，开辟了提高运算速度的新途径，也标志着计算机时代的到来。,早期计算机的输入设备十分落后，没有现在的键盘和鼠标，最早的计算机有两层楼那么高。人们只能通过扳动计算机庞大的面板上无数的开关来向计算机输入信息，而计算机把这些信息处理之后，输出设备也相当简陋，就是计算机面板上无数的信号灯。那时的计算机根本无法处理像现在这样各种各样的信息，它实际上只能进行数字运算。,但在当时，就算是这种计算机也是极为先进的了，因为它把人们从繁重的手工计算中解脱出来，而且极大地提高了计算速度。,二、微型计算机的发展第一台微型计算机：Intel4004,4位，1969年由Intel公司的M.E.Ho
3、ff设计。计算机发展趋势：巨型化、微型化、网络化和智能化。,计算机的分类,处理器 CPU系列：英特尔 酷睿i5 3代系列 CPU型号：Intel 酷睿i5 3350P CPU频率：3100MHz 总线规格：DMI 5 GT/s 三级缓存：6MB 核心代号：Ivy Bridge 核心/线程数：四核心/八线程 制程工艺：22nm,存储设备 内存容量：8GB 内存类型：DDR3 内存插槽：2个DiMM插槽 最大内存容量：8GB 硬盘容量：1TB 硬盘描述：7200转 光驱类型：DVD刻录机 光驱描述：吸入式光驱, 家用一体电脑,计算机的应用,科学计算 事物处理 过程控制 人工智能 计算机辅助工程(C
4、AD/CAM/CAI) 电子设计自动化(EDA) 娱乐休闲,计算机的特点,运算速度快,精确度高,具有记忆和逻辑判断能力,计算机内部自动化操作,计算机系统的组成,计算机系统,主 机,外部设备,微机硬件,主机箱,立式机箱,卧式机箱内部构造,电源,直流稳压电源：向主板、软盘驱动器、硬盘驱 动器或光盘驱动器等提供电源(位于机箱内)不间断电源： 用于交流稳压以及停电保护(如：UPS),微机主板示例,打印机,显示器,软 盘,硬 盘,鼠标,键盘,输入设备,输出设备,外存储器,1.7.1 冯 诺伊曼结构早起的计算机主要以运算器为中心,此外,还有控制器、存储器以及输入输出设备。所有的输入、输出活动都必须经过运算
5、器。,计算机结构（一）,改进：,以存储器为中心的计算机系统结构,计算机结构（二）,控 制 部 件,微型计算机系统,系统总线,微处理器,累加器 寄存器,算术逻辑部件,内存储器,输入/输出接口,外围 设备,系 统 软 件,计算机硬件,什么是计算机硬件 能够看的到、摸的着的设备； 冯诺依曼型计算机的基本结构 存储程序和二进制 计算机具有输入/出，计算，存储，判断及内部控制等功能。 计算机的基本结构 存储器、运算器、控制器、输入、输出5大部件组成的。,第一章 微机接口与通信技术概述,本章重点： IO接口及接口功能 IO端口及编址方式端口译码电路 分析设计接口电路的基本方法了解本课程主要内容重点和学习方
6、法。,内存,CPU,通信接口,键盘 光笔 扫描仪,图11 微机系统组成框图,终端 调制 解调器,A/DC 与D/AC 开关量 入与出,点阵打印 CRT显示 液晶显示,硬盘 软盘 磁带 光盘,输入接口,输出接口,过程控制 接口,外存接口,数据线,地址线,控制线,1.1 接口与接口技术,微型计算机系统,一个典型的微机系统由微处理器(CPU)存储器（RAM和ROMO）IO接口电路和系统总线四部分组成，如图11所示。图11 微机系统组成框图由图可知：一个性能优良的微机系统为了与外界广泛地交换信息，必须配接各种外设。 外设必须通过接口与主机相连，而不能直接连接到系统总线（AB，CB，DB）上。,为什要在
7、CPU与外设间设置接口电路呢？,原因如下： 主机与外设工作速度不匹配 信号类型，电压，数据格式不匹配 时序不匹配 为减少外设对CPU的依赖，以便外设按自身规律发展。,2 微机与外设相连要解决两个问题,物理连接实现：通过I0接口电路 （接口） 逻辑连接 实现：通过接口控制程序 驱动程序 （通信）,接口与接口技术,1. 接口（Interface） 是CPU与外设（被控对象）间的连接电路，是CPU与外界交换信息的中转站，CPU与外界的来往信息都要通过接口来中转。 2. 接口技术 是采用硬件与软件相结合的方法，研究CPU如何与外设进行最佳耦合与匹配，以实现双方高效，可靠地交换信息的一门技术。 3. 重
8、要性,1.2 接口的功能，组成及其与系统的连接,CPU与外设间的接口信号,通常，CPU与外设间需要传送三类信息：数据信息 包括:（1）数字量 （2）模拟量 （3）开关量状态信息 用来反映外设（被控对象）当前工作状态的 量，是外设通过接口传送到CPU的。例如：输入设备常用“READY“信号表示输入数据是否准备就绪输出设备常用“BUSY“信号表示输出设备是否空闲。表示：在接口中设置一个状态寄存器（SR），外设通过将SR中某一位置0或置1来表示外设状态。 控制信息 是CPU通过接口发给外设的，用以控制外设执行某一操作的命令信息，如RD，WR，STB，RESET等。,接口的功能,从解决CPU与外设间矛
9、盾的观点出发，I0接口电路应具有下列功能：1数据的缓冲与寄存功能 （解决二者间速度不匹配的矛盾）2接收并执行CPU命令的功能3信号转换功能（信号电平，逻辑极性，时序及数据格式的匹配）4设备选择功能5中断管理功能6可编程功能,图12 接口与系统的连接,总线 驱动,CPU,DB,AB,CB,数据信号,接口电路,状态信号,控制信号,接外设一侧,接CPU一侧,地址 译码逻辑 控制,状态 寄存器,控制 寄存器,数据 寄存器,外设,三IO接口的基本组成,根据接口要完成的功能，以及它要面对CPU和外设两个方面，接口电路应由以下四部分组成。 1数据缓冲器（DR，可读写） 2状态寄存器（SR，只读） 3控制寄存
10、器（CR，只写）存放CPU发出的控制字。 4内部定时与控制逻辑。,四 接口与系统的连接,接口的基本结构及其与系统的连接如 图12 所示。 在结构上可将接口分为两部分：与CPU连接的部分（标准逻辑部分）与外设相连的部分（非标准逻辑部分）,13 接口的分类,一按通用性分专用接口 通用接口 二按可编程性分 不可编程接口接口的功能是固定的，不能仅通过编程就可改变其功能，所以也称固定接口。可编程接口接口的功能和工作方式仅通过编程即可改变，而不必修改硬件。三按数据传送方式分并行接口 接口与外设间数据以字节（字）为单位在多根传输线上同时传送的接口。 串行接口 接口与外设间数据只能在一根传输线上一位一位地顺序传送的接口。四按输入输出信号类型分数字接口 摸似接口,
