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1、微型计算机概述,微处理器、微型计算机 、微型计算机系统,基本概念,微处理器 核心 P 或 MP (Microprocessor) = CPU (中央处理单元) 微型计算机 简称微机 C 或 MC (Microcomputer) 微型计算机系统 简称微机系统 CS 或 MCS (Microcomputer system),微处理器，微型计算机和微机系统,微处理器 CPU,内存储器,输入输出接口电路,外部设备,运算器 寄存器组 控制器 内部总线 总线接口 缓存器,系统总线,软件,微型计算机,微机系统,微机硬件的组成,存储器,主存和辅存 主存： 随机存储器(RAM: Random Access Me
2、mory)，掉电信息消失 只读存储器(ROM: Read Only Memory) ，掉电信息不消失 存储内容以字或字节为单位，存储单元地址唯一,存储单元多少决定于系统的地址总线数目 n条地址总线 2n个存储单元,输入输出设备,输入设备：将外界的信息转化为机内的表示方式并传送到计算机内部 键盘/鼠标/扫描仪/数码相机/ 输出设备：将计算机内的数据和程序转换成人们所需要的形式并传送到计算机外部 显示器/打印机/绘图仪/ 设备号（设备地址）：系统为每个输入输出设备分配的一个无符号整数,运算器,进行算术运算 加，减，乘，除 逻辑运算 AND,OR,XOR,EQUAL, 核心部件： 算术逻辑单元 AL
3、U: Arithmetic Logic Unit 专用寄存器，通用寄存器，标志寄存器,控制器,取指令，分析并执行指令,指令寄存器IR,控制电路,指令译码器 ID,程序计数器PC,存储器抵制寄存器MAR,存储器数据寄存器MDR,内 部 总 线,控制 信号,存 储 器,IR (Instruction Register),指令寄存器 IR：存放正在执行 或即将执行的指令,PC (Program Counter),程序计数器 PC：存放下一条 指令的存储单元地址，具 有自动增量计数功能,MAR(Memory Address Register),存储器地址寄存器 MAR：缓存 存储单元的地址,MDR(M
4、emory Data Register),存储器数据寄存器 MDR：缓存 对存储单元读/写的数据,指令译码器 ID,指令译码器 ID (Instruction Decoder)：对IR中指令 进行译码，确定IR中存放 的是哪一条指令,控制器对存储器的访问 （读/写数据）,读数据,控制器,存储器,运算器,输出设备,DB,控制器,存储器,运算器,输入设备,DB,写数据,总线,总线Bus 计算机内传送信息的公共通道 地址总线 Address Bus (AB) ：传送存储单元或I/O端口的地址信息，单向，宽度决定CPU的寻址空间 8086 20根AB 寻址空间220=1MB Pentium IV 36
5、根AB 寻址空间236=64GB 数据总线 Data Bus (DB) ：在CPU和存储器或I/O端口之间传送数据信息或指令码，双向 控制总线 Control Bus (CB) ：在CPU和各部件之间传送控制或状态信息，每根CB传送方向固定 “公共” 允许多个部件间同时从总线上接收数据 不允许两个或两个以上部件同时向总线传送数据,微机软件,运行，管理，维护程序，硬件功能的应用 系统软件 操作系统 控制接口/系统管理/监控程序/资源管理/任务调度 应用软件 软件开发工具包 最终用户软件 消费娱乐/网络/通信/CAD/CAI/管理,微处理器（CPU）,计算机的核心部分 Central Proces
6、sing Unite (CPU) 由很多晶体管组合而成的集成电路 可编程的，能进行算术逻辑运算 同存储器及I/O外设一起工作,Intel 4004, 1971 2,300 transistors,Intel 8085, 1976 6,450 transistors,Pentium Pro 5,500,000 transistors,摩尔定律（Moores Law）,每英尺安装在低制造成本的集成电路(微芯片)上的微型元器件的数量 18个月加倍一次 Dr. Gordon Moore (Intel创始人之一）,微处理器基本结构,算术逻辑运算部件（Arithmetic and Logic Unit）
7、主要用来完成数据的算术和逻辑运算。 算术运算： 加、减、比较、加1、减1 逻辑运算： 与、或、异或、取反、取补,累加器（Accumulator） 特殊的寄存器 送入ALU进行运算的两个操作数的一个一般存放在累加器之中。 另一个操作数可以来自寄存器组中的某一个寄存器，或从储存器取来的数据。 运算的结果送回到累加器中。,标志寄存器（Flag Register） 存放ALU运算结果的各种特征值。 如ALU运行算术和逻辑运算时可能会产生进位，溢出，为零，符号变化，1的个数是奇或偶等.这些特征就存放在FR中。不同型号的CPU的标志的数目及具体规定都不同。,寄存器组 通用寄存器组 用来暂存参加运算的数据、
8、中间结果或者地址 专用寄存器组 每一种寄存器都有专门的用途,程序计数器（Program Counter） 存放下一条将要执行的指令地址。 程序中的指令是按照顺序存放在存储器中的某个连续区域。 每条指令都有自己的地址，CPU根据PC中的指令地址从存储器中取出将要执行的指令。CPU取出指令后，PC自动加1,从而指向下一条将要执行的指令地址。,指令寄存器（Instruction Register） 用来存放当前正在执行的指令代码 指令译码器（Instruction Decoder） 用来对指令代码进行分析、译码，根据指令译码的结果，输出相应的控制信号。,单片机简介,单片机即单片机微型计算机，是将计算
9、机主机(CPU、内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。,单片机开发系统有单片单板机和仿真器。实现单片机应用系统的硬、软件开发。,单片机为工业测控而设计，又称微控制器。具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。 主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系统。,单片机的特点,储存器有片内和片外储存器之分 片内和片外储存器的访问方式是有区别的 单片机内的ROM的RAM严格分工 程序储存器ROM，数据储存器RAM 单片机有很强的位处理功能 单片机的引脚出线一般都是多功能的 分时复用 系列齐全，功能扩展性强 单片机把微型计算机的各
10、个部分集成在一块芯片上，大大缩短了系统内信号传送距离，提高系统的可靠性和运行速度。,单片机发展概况,1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列 1978- 高档8位单片机 Intel MCS-51系列： -51子系列：8031/8051/8751 -52子系列：8032/8052/8752 低功耗型80C31高性能型80C252廉价型89C2051/1051,1983- 16位单片机 Intel MCS-96 系列 8098/8096、80C198/80C196 32位单片机 80960,单片机的供应状态,单片机的供应状态决定于片内ROM的配置状态 片内ROM状态 片内带有掩膜ROM，大批量产品 片内EPROM状态 片内有可供用户改写的ROM，MCS-51系列中的8751 片内无ROM状态 使用时，需外部配置EPROM，MCS-51系列中的8031 一次性可编程ROM 可供用户写入一次 片内FLASH储存器配置,
