单片机第1章_概述

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1、微机原理,2018/10/28,第一章 概述,2,微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码,第一章 概述,2018/10/28,第一章 概述,3,微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码,第一章 概述,2018/10/28,第一章 概述,4,世界上第1台计算机?,名称：ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) 诞生时间：1946年2月15日 诞生地：美国宾夕法尼亚大学 目的：用于第2次世界大战后期的弹道计算,1.1 微型

2、计算机的发展及应用,2018/10/28,第一章 概述,5,ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100KHz,但能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算。 与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响 。,2018/10/28,第一章 概述,6,第二代（1955-1965）晶体管计算机,第三代（1965-1975）集成电路计算机,第四代 (1975年至今) 大规模集成电路计算机,第一代（1945-1955）电子管计算机,按照硬件组成及年代的不同，计算机可分：,2018/10/28,第一章 概述,7,计算机的发展方向：,第五代：

3、非冯诺依曼计算机 第六代：神经计算机生物计算机光计算机,2018/10/28,第一章 概述,8,按规模、性能及价格的不同，计算机分为：巨型机大型机中型机小型机微型机,2018/10/28,第一章 概述,9,微型计算机的诞生,微型计算机诞生于20世纪70年代 主要特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU）。 新的微处理器新一代微型计算机。,2018/10/28,第一章 概述,10,以微处理器为标记，微型计算机 的划分,年代 CPU(微处理器) 19711973 Intel 4004 / 8008 19731977 Intel 808

4、0 19781985 Intel 8086 / 8088 / 80286 19852002 Intel 80386 / 80486Pentium 586Pentium Pentium Pentium 2002-至今 Itanium,1971年 第1台微型计算机诞生,老式电脑 IBM-PC （第一台个 人计算机）,2018/10/28,第一章 概述,11,第一代：4位机发展和8位机萌芽阶段,时 间：1971-1973年 代表产品：Intel 4004和MCS-4微型机Intel 8008和MCS-8微型机 字 长：4位或8位 特 点：指令系统比较简单，运算功能较差，价 格低廉 应 用：面向家电、

5、计算器和二次仪表,2018/10/28,第一章 概述,12,第二代：8位机发展阶段,时 间：1973-1977年 代表产品：Intel 8080/8085、MC 6800、Z800等 字 长：8位 特 点：指令系统比较完善，运算速度提高一个数量级。寻址能力有所增强 应 用：面向家电、智能仪表、工业控制,2018/10/28,第一章 概述,13,MCS-51系列单片机,2018/10/28,第一章 概述,14,第三代：16位机发展阶段,时 间：1978-1985年 代表产品：Intel 8086/8088、80186、80286MC 68000、Z 8000 字 长：16位 特 点：指令系统丰富

6、，采用多级中断，多种寻 址方式、配有强大的系统软件 应 用：工业控制,2018/10/28,第一章 概述,15,第四代：32位机发展阶段,时 间：1985-2002 代表产品：Intel 80386、80486、Pentium系列 字 长：32位 特 点：内存容量已达1MB以上，硬盘技术不断提高，发展了32位的总线结构，可执行多任务、多用户操作。 应 用：办公自动化、网络环境,2018/10/28,第一章 概述,16,第五代：64位机发展阶段,时 间：2002-至今 代表产品：Intel Itanium（安腾） 字 长：64位 特 点：外部数据线64位，32位以上地址总线，增加了虚拟现实等多媒

7、体能力和通信 上的应用。 应 用：办公自动化、网络服务器,2018/10/28,第一章 概述,17,微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码,第一章 概述,2018/10/28,第一章 概述,18,定 义：微型化的中央处理器，是由一片或几片大规模集成电路芯片组成的中央处理部件，简称CPU（Central Processing Unit ）。 基本组成：算术逻辑部件；累加器和通用寄存器组；程序计数器、指令寄存器和指令译码器；时序和控制部件等。,2.1 微处理器（Microprocessor）,2018/10/28,第一章 概述,19,CPU

8、结构图,2018/10/28,第一章 概述,20,2.2 微型计算机（Microcomputer）,定 义：微型计算机是以微处理器为核心，配以存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成的。 当CPU、存储器、输入/输出接口电路集成在单片芯片，或组装在一块或多块电路板上，称单片机或单板机或多板机。,2018/10/28,第一章 概述,21,微型计算机的分类：,PC机嵌入式微型机,单片机：CPU、存储器、I/O接口等集成在一块芯片上,单板机：CPU、存储器、I/O接口等集成在一块电路板上,多板机：CPU、存储器、I/O接口等集成在多块电路板上,2018/10/28,第一章 概述,22,微型计算机的组

9、成图如下：,典型的微型计算机硬件结构图,2018/10/28,第一章 概述,23,数据总线（DB）传送数据，双向，CPU的位数和外部数据总线的位数一致。 地址总线（AB）传送CPU发出的地址信息，单向，线数目决定了CPU的可寻址范围。例如：2根地址线，可寻址22=4个字节单元；16根地址线，可寻址216=64K字节单元； 控制总线（CB）传送使微机协调工作的定时、控制信号，双向。,2018/10/28,第一章 概述,24,2.3 微型计算机系统 (Microcomputer System) ,微型计算机系统的定义以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备（如打印机、显示器、键盘，刻录机等）。,

10、2018/10/28,第一章 概述,25,微处理器、微型计算机和微型计算机系统的关系（P5）,2018/10/28,第一章 概述,26,2.4 微型计算机系统的主要技术指标,（1）字长（位、字节）P18,字:计算机内部进行数据传递的基本单位。 字长:一个字包含的二进制位数，指CPU一次传送二进制数据的位数。 通常CPU的数据总线的位数与计算机的字长是一致的。,2018/10/28,第一章 概述,27,（2）运算速度,运算速度是以每秒钟能执行多少条指令来表示的，用来衡量计算机运算的快慢程度。 以MIPS（Million Instruction Per Second，每秒百万条指令）为单位。,20

11、18/10/28,第一章 概述,28,（3）主频,主频指计算机工作时CPU的时钟频率，单位为MHz，是计算机工作的时间基准，用于协调整机的操作。 主频的高低在很大程度上决定了计算机的运算速度。,2018/10/28,第一章 概述,29,（4）存储容量,存储容量是衡量计算机系统中存储能力的一个指标，包括内存容量和外存容量。,（5）指令系统（Instruction Sets),（6）外部设备的配置,（7）软件的配置,2018/10/28,第一章 概述,30,微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码,第一章 概述,2018/10/28,第一章

12、概述,31,举例： 计算5+2=？,程序如下：MOV A，#05H ；把数05H送入累加器A中ADD A，#02H ；累加器中的数和02H相加HALT ；暂停二进制码：74H ；MOV A，#05H 的操作码05H ；MOV A， #05H 的操作数0C6H ； ADD A，#02H 的操作码02H ； ADD A，#02H 的操作数76H ；HALT的操作码,2018/10/28,第一章 概述,32,PC,AR,ALU,A,B,DR,IR,ID,PLA,00H,00 74H,01 05H,02 C6H,03 02H,04 76H,（取第一条指令操作示意图）,AB,DB,01H,2018/10

13、/28,第一章 概述,33,PC,AR,ALU,B,A,DR,IR,ID,PLA,01H,00 3EH,01 05H,02 C6H,03 02H,04 76H,（执行第一条指令操作示意图）,AB,DB,02H,2018/10/28,第一章 概述,34,微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码,第一章 概述,2018/10/28,第一章 概述,35,与一位十六进制数对应的二进制数和十进制数,2018/10/28,第一章 概述,36,1、机器数与真值,（1）计算机中数是用二进制数来表示的。 （2）数的符号在计算机中也是用二进制数表示的。“”用

14、“0”表示， “”用“1”表示。例：有两个数：,真值,机器数,N1=1101001 N2=1101001,在计算机中的表示形式：,N1：01101001 N2：11101001,4.1 计算机中的数,2018/10/28,第一章 概述,37,2、带符号数、无符号数,（1）带符号数 表示方法：用0表示正数，用1表示负数，所表示的数称为带符号数。 例如： 22 22,符 号 位,数值部分,符 号 位,数值部分,2018/10/28,第一章 概述,38,（2）无符号数 表示方法：把全部有效位都用来表示数的大小，即没有符号位，这种方法表示的数，叫无符号数。 例如： 22 150,8位全部用来表示数值大

15、小,8位全部用来表示数值大小,2018/10/28,第一章 概述,39,3、原码、反码及补码,计算机带符号数有三种表示方法： （1）原码 （2）反码 （3）补码,2018/10/28,第一章 概述,40,（1）原码,定义：一个数的原码就是该数的机器数。 正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1）则：X原码= 0X6X5X4X3X2X1X0 负数 X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1）则：X原= 1X6X5X4X3X2X1X0,2018/10/28,第一章 概述,41,（2）反码,定义：正数的反码就等于原码；负数的反码就是原码除符号位外，各位取反。正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1）反码 X反码= 0X6X5X4X3X2X1X0,