《微型计算机技术》学习辅导.ppt

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微型计算机技术学习辅导刘刘明明华中师范大学计算机科学系华中师范大学计算机科学系11教学目的教学目的随着微型计算机在各行各业中应用的不断扩随着微型计算机在各行各业中应用的不断扩大，包括单片机在内的微型计算机的应用已随处大，包括单片机在内的微型计算机的应用已随处可见，理工科学生有必要了解掌握该领域的理论可见，理工科学生有必要了解掌握该领域的理论知识及专业技术知识及专业技术,微型计算机技术微型计算机技术是计算机是计算机科学与技术专业重要的专业课程。

本课程系统地科学与技术专业重要的专业课程。

本课程系统地介绍微型计算机系统的基本组织结构及基本工作介绍微型计算机系统的基本组织结构及基本工作原理，微型计算机接口原理及应用技术。

重点阐原理，微型计算机接口原理及应用技术。

重点阐述微处理器与外界连接技术，包括硬件接口电路述微处理器与外界连接技术，包括硬件接口电路的设计和相关应用软件的设计。

的设计和相关应用软件的设计。

222教学要求教学要求本本课程要求学生理解和掌握微型程要求学生理解和掌握微型计算算机的基本概念、基本理机的基本概念、基本理论和基本方法，通和基本方法，通过本本课程的学程的学习，使学生了解微型，使学生了解微型计算机算机系系统的特点、工作原理和的特点、工作原理和组织结构，掌握构，掌握微型微型计算机接口技算机接口技术的基本原理和方法，的基本原理和方法，具有分析和具有分析和设计接口的能力，接口的能力，为开开发和和应用微型用微型计算机系算机系统打下良好的理打下良好的理论和和实践践基基础。

322具体要求具体要求11微型微型计算机系算机系统的的组织结构及工作构及工作原理：

原理：

微微处理器芯片、微型理器芯片、微型计算机、微型算机、微型计算机系算机系统的基本的基本组织结构和基本工作构和基本工作原理；原理；422具体要求具体要求22微型微型计算机接口原理及算机接口原理及应用技用技术：

接口的基本概念；定接口的基本概念；定时计数器、并行接数器、并行接口、串行接口、中断控制器、口、串行接口、中断控制器、DMADMA控制器、控制器、A/DA/D和和D/AD/A转换器接口等接口器接口等接口电路的工作原路的工作原理、硬件理、硬件设计及及软件件驱动程序的程序的编程方法；程方法；I/OI/O端口地址端口地址译码电路路设计。

522具体要求具体要求33微型微型计算机技算机技术现状与状与发展展趋势：

嵌入式系嵌入式系统、软硬件硬件协同同设计（Software/HardwareCo-Design）、）、系系统芯片（芯片（SystemonChip，SOC）、具有知具有知识产权的内核的内核（IntellectualPropertyCore,IP核核）等技等技术622与其它课程的关系与其它课程的关系计计算算机机组组成成原原理理、计计算算机机系系统统结结构构和和微微型型计计算算机机技技术术是是计计算算机机科科学学与与技技术术专专业业的核心课程。

的核心课程。

但但三三门门课课程程内内容容陈陈旧旧且且彼彼此此交交叉叉重重复复，为为此此1997年年教教育育部部邀邀请请国国内内资资深深教教授授、参参照照国国外外同同类类权权威威教教材材，组组织织确确定定该该系系列列教教材的内容划分和所属重点。

材的内容划分和所属重点。

722各课程的重点各课程的重点计计算算机机系系统统结结构构：

重重点点论论述述计计算算机机系系统统的的各各种种基基本本结结构构、设设计计技技术术和和性性能能定定量量分分析析方方法；法；计计算算机机组组成成原原理理：

侧侧重重讨讨论论计计算算机机基基本本部部件件的的构构成成和和组组成成方方式式，基基本本运运算算的的操操作作原原理理和单元的设计思想、操作方式及其实现；和单元的设计思想、操作方式及其实现；微微型型计计算算机机技技术术：

突突出出应应用用，详详细细讲讲述述微微处处理理器器芯芯片片、计计算算机机主主板板、接接口口技技术术和和应应用用编程方法。

编程方法。

822教材与教学参考书教材与教学参考书教教材：

材：

微微型型计计算算机机技技术术，孙孙德德文文，高高等等教教育育出出版版社社，2001.12001.1。

参考书：

参考书：

11微微型型计计算算机机接接口口技技术术及及其其应应用用，刘刘乐乐善善等，华中科技大学出版社，等，华中科技大学出版社，2000.12000.1。

22微型微型计算机原理及算机原理及应用用，周明德，清，周明德，清华大学出版社。

大学出版社。

2000.22000.2。

9第一章微型计算机概论本章本章重点与难点重点与难点内容内容本章主要介绍有关微型计算机系统的基本本章主要介绍有关微型计算机系统的基本概念，包括概念，包括微处理器、微型计算机和微型计算微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义，机系统的定义，微型计算机的发展概况，微型微型计算机的发展概况，微型计算机的特点和应用，以及计算机的特点和应用，以及微型计算机的分类，微型计算机的分类，并在此基础上从三个层面上引出微机系统总线并在此基础上从三个层面上引出微机系统总线结构的概念。

重点了解微型计算机系统各组成结构的概念。

重点了解微型计算机系统各组成部件的功能和相互关系，理解微型计算机系统部件的功能和相互关系，理解微型计算机系统的总线结构的特点，以及对于微处理器、微型的总线结构的特点，以及对于微处理器、微型计算机和微型计算机系统，如何采用总线结构计算机和微型计算机系统，如何采用总线结构框架连接各部分组件而构成一个整体。

框架连接各部分组件而构成一个整体。

111关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍首先介绍微处理器、微型计算机首先介绍微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义以及三者和微型计算机系统的定义以及三者之间的关系。

对于微处理器的发展之间的关系。

对于微处理器的发展概况，应结合微电子学的发展来了概况，应结合微电子学的发展来了解微处理器芯片技术，以及所遵循解微处理器芯片技术，以及所遵循的摩尔定律，即芯片的容量每的摩尔定律，即芯片的容量每18-2418-24个月增加一倍。

个月增加一倍。

12术语术语运算器运算器微处理器微处理器控制器控制器寄存器寄存器微型计算机微型计算机内存储器内存储器硬件硬件输入输入/输出接口输出接口输入输入/输出设备及外存储器输出设备及外存储器微型计算机系统微型计算机系统电源、面板、机架等电源、面板、机架等软件软件系统软件系统软件应用软件应用软件13微型计算机系统基本构成微型计算机系统基本构成14微处理器微处理器n中央处理器（中央处理器（CPU）n运算器运算器n完成算术完成算术/逻辑运算逻辑运算n控制器控制器n操作控制操作控制n寄存器组寄存器组n存放参加运算的数据、中间结果、地址等存放参加运算的数据、中间结果、地址等15微型计算机的发展微型计算机的发展n摩尔定律摩尔定律n第第N代微处理器代微处理器16摩尔定律摩尔定律n芯片的容量每芯片的容量每18-24个月增加一倍个月增加一倍17微处理器的发展微处理器的发展n4004（2300/50m）/8008n8080/8085、8086/8088n80286/80386/80486nPentium/PentiumPro/PentiumnPentium/Pentium（4200万万/0.13m）n集成电路技术的发展是基础集成电路技术的发展是基础n高性能、低能耗、高速度、低成本高性能、低能耗、高速度、低成本18Intel400419Intel808820IntelPentium21IntelPentium22主频为主频为3.2G的的Intel处理器处理器处理器核心：

处理器核心：

Prescott和和Northwood231关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍微型计算机系统的发展经历了微型计算机系统的发展经历了四个阶段：

电子管计算机四个阶段：

电子管计算机（1946）（1946）、晶体管计算机晶体管计算机（1958）（1958）、集成电路计、集成电路计算机算机（1965）（1965）、大规模集成电路计算、大规模集成电路计算机机（1970）（1970）。

微型计算机系统往两个方向发微型计算机系统往两个方向发展，一是越来越大：

小展，一是越来越大：

小中中大大巨，二是越来越小：

微型计算机。

巨，二是越来越小：

微型计算机。

24电子计算机的发展电子计算机的发展n电子管计算机电子管计算机（1946）n晶体管计算机晶体管计算机（1958）n集成电路计算机集成电路计算机（1965）n大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机（1970）n越来越大越来越大:

小小中中大大巨型机巨型机n越来越小越来越小:

微型计算机微型计算机（PC、单片机、单板机单片机、单板机）n.25电子计算机的发展电子计算机的发展ENIACn第一台电子计算机第一台电子计算机（通用可编程序）（通用可编程序）n18800电子管电子管n30吨吨n150平方米平方米n150kwn5000次次/秒秒26电子计算机的发展电子计算机的发展ENIAC27电子计算机的发展电子计算机的发展ENIAC28电子计算机的发展电子计算机的发展ENIAC291关于微型计算机的简单介绍关于微型计算机的简单介绍在学习微型计算机系统基本构在学习微型计算机系统基本构成之后，按照组装形式和系统规模，成之后，按照组装形式和系统规模，可以把微型计算机划分为单片机、可以把微型计算机划分为单片机、单板机和个人计算机。

其中单片机单板机和个人计算机。

其中单片机是将是将CPUCPU、部分存储器、部分部分存储器、部分I/OI/O接接口集成在一个芯片上，单板机是将口集成在一个芯片上，单板机是将CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O接口及部分接口及部分I/OI/O设设备安装在一个印刷线路板上。

备安装在一个印刷线路板上。

30单片机单片机n将将CPU、部分存储器、部分部分存储器、部分I/O接口集成接口集成在一个芯片上在一个芯片上31单板机单板机n将将CPU、存储器、存储器、I/O接口及部分接口及部分I/O设设备安装在一个印刷线路板上备安装在一个印刷线路板上32研华工控主板：

研华工控主板：

SOM-2353CPU:

NSGeodeGX1-300芯片组芯片组:

NSCS5530A内存内存:

在板64MBSDRAMVGA:

支持VGA和VESA,最大可达1280x1024和1024x768LCD接口接口:

18位LCD信号输出网口网口:

10/100MbpsAudio:

AC97尺寸尺寸:

68mmx100mm功耗功耗5V1.6A33EmbeddedSolutionOS为WinCE，并可支持ROM、LCD、触摸屏、COM等所有硬件的功能1个COM，1个CFC（64M/128M）、1个USB、1个键盘、1个鼠标接口、1个PCMCIA接口、一个Audio、一个LCD在在SOM-2353的基础上，开发一底板的基础上，开发一底板:

342微型计算机系统的总线结构微型计算机系统的总线结构分别在微处理器、微型计分别在微处理器、微型计算机和微型计算机系统三个层算机和微型计算机系统三个层面上介绍微处理器的典型结构、面上介绍微处理器的典型结构、微型计算机的基本结构，以及微型计算机的基本结构，以及用元件级总线、板卡总线和通用元件级总线、板卡总线和通信总线构成微机系统。

信总线构成微机系统。

35三个层面上的典型结构三个层面上的典型结构36总线总线n在计算机中，各个部件之间传送信息的在计算机中，各个部件之间传送信息的公共连线称为公共连线称为总线总线。

n内部总线内部总线n元件级总线元件级总线n板卡总线板卡总线/局部总线局部总线37地址总线（地址总线（AddressBus）nCPU用来向存储器或用来向存储器或I/O端口传送地址端口传送地址n单向（单向（CPU发出）发出）n位数位数（n）决定了决定了CPU可直接寻址的内存容可直接寻址的内存容量量（2n）38数据总线（数据总线（DataBus）nCPU与存储器及外设交换数据的通路与存储器及外设交换数据的通路n双向、双向、三态三态n位数与微处理器的位数相同位数与微处理器的位数相同39控