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第一讲 微型计算机构成 * 微型计算机系统原理及应用 主讲人: 何 群 燕山大学电气工程学院 二○一○年八月三十一日 Institute of Electrical Engineering 2 目的是通过学习使学生对计算机的工作原理有较深入的了解，对计算机的逻辑组成、工作方法、与外界的接口技术以及直接依赖于计算机逻辑和硬件结构的机器码、汇编语言编程方法有系统全面的了解，使学生受到微机方面的较严格的基本功训练，培养良好的程序设计风格和严密的逻辑思维能力，为今后继续学习相关知识打下良好的基础。 课程开设目的 Institute of Electrical Engineering 3 课程的任务 Institute of Electrical Engineering 课程的任务是以8088/8086CPU为硬件依托，学习微机汇编语言的基本概念、原理和程序设计的常用方法与技术，系统学习了解计算机硬件组成原理，主要的典型的硬件接口电路、控制电路的工作原理与特性，学习用计算机解决问题的全过程，建立微机系统的整体概念，使学生具有软硬件开发的初步能力，也要对计算机核心硬件的发展有比较清楚的认识。 4 课时安排及参考 Institute of Electrical Engineering 课时安排：共64学时，其中授课56学时，上机实验8学时。 课程的主要参考书： 潘 峰 《微型计算机原理与汇编的语言》 电子工业出版社 杨素行 《微型计算机系统原理及应用》 清华大学出版社 刘乐善 《微型计算机接口技术原理及应用》 华中理工大学出版社 5 计算机的发展 Institute of Electrical Engineering 现代计算机系统 发展经历了四次更新换代 电子管、继电器存储 晶体管、 集成电路 大规模和超大规模集成电路 磁介质存储 从器件发展而言： 从语言及应用方面而言: 由汇编到高级语言从单用户到多用户，到并行处理的语言、编译，操作系统，直到如今计算机网络、异构系统处理等等 6 计算机的发展 Institute of Electrical Engineering 电子管计算机 (1946—1956) 晶体管计算机 (1957—1964) 集成电路计算机 (1965—1970) 超大规模集成 电路计算机 (1971—至今) 用机器语言、汇编语言编写程序 用于军事和国防尖端技术 开始使用高级语言 开始用于工程技术、数据处理和 其它科学领域 采用微程序、流水线等技术， 提高运行速度 出现操作系统、诊断程序等软件 采用半导体存储器 采用图形界面操作系统 器件速度更快, 软件、外设更加丰富 7 微型计算机的发展阶段 Institute of Electrical Engineering 第一阶段（1971—1973）：典型的微型机以Intel 4004和Intel 4040为基础。微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。 8 微型计算机的发展阶段 Institute of Electrical Engineering 第二阶段（1974-1977）：以8位微处理器为基础，典型的微处理器有Intel 8080/8085、Zilog公司的Z80及Motorola公司的6800。微处理器采用高密度MOS（HMOS）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。 9 微型计算机的发展阶段 Institute of Electrical Engineering 第三阶段（1978-1981）：以16位和准32位微处理器为基础，如Intel公司的8086、Motorola的68000和Zilog的Z8000。微处理器采用短沟道高性能NMOS工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护。 10 微型计算机的发展阶段 Institute of Electrical Engineering 第四阶段（20世纪80年代）：80年代初，IBM公司推出开放式的IBM PC，这是微型机发展史上的一个重要里程碑。IBM PC采用Inte