单片机原理及应用设计 教学课件 作者 白林峰李国厚 主编 孔晓红 副主编 第1章 单片机概述.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第1章 单片机概述 单片机属于计算机的一个分支。在深入学习单片机之前，这里首先简单介绍一下计算机系统的一些基本知识，以便在此基础上建立起单片机的概念，为更好地学习和使用单片机奠定基础。 单片机 第1章 单片机概述 化学工业出版社 * 尚辅网 主编 白林峰 尚辅网 计算机的发展概况 随着生产的发展和社会的进步，人类使用的计算工具经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。计算工具先后经过了算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机和现代的电子计算机等阶段。 一、现代计算机的发展历史 现代的计算机是在杰出的美籍匈裔数学家冯·诺依曼（John Von Neumann）提出的现代计算机的理论基础上发展起来的。 尚辅网 随着相关技术的迅速发展，计算机技术也取得了令人瞩目的更新换代，主要经历了以下几个发展阶段。 第一代是电子管计算机（1946～1957）。第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，不同的机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度较慢，另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。 第二代是晶体管计算机（1957～1964）。第二代计算机体积小，速度快，功耗低，性能更稳定。1948年，晶体管的发明代替了体积较大的电子管，电子设备的体积不断减小。1956年，晶体管开始在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生 尚辅网 第三代是集成电路计算机（1964～1972）。1958年，德州仪器公司（Texas Instruments，TI）的工程师Jack Kilby成功地将3种电子元件结合到一片小小的硅片上，发明了集成电路（Integrated Circuit，IC）。后来更多的元件集成到单一的半导体芯片上，计算机变得更小，功耗更低，速度更快，可靠性更高。这一时期的发展还包括使用了操作系统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行多个不同的程序。 第四代是大规模集成电路计算机（1972～现在）。大规模集成电路可以在一个芯片上集成很多元件。到了20世纪80年代，超大规模集成电路在芯片上集成了几十万个元件，后来的超大规模集成电路将数字扩充到百万级，可以在硬币大小的芯片上容纳数量众多的元件，当前的集成度达到千万级，使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。 尚辅网 自第一台计算机问世以来，计算机技术飞速发展，计算机的性能和器件都发生了非常大的变化。计算机有不同的分类方法，通常根据所用逻辑元件的不同，计算机的发展大致分为4个阶段，各阶段特征见表1-1。 尚辅网 二、计算机的发展方向 计算机的发展之初是作为计算工具出现的，由于计算机的优越性能，目前已应用于国防、工业、教育、农业及日常生活等各个领域。根据应用功能的不同，计算机向以下几个方向发展。 1.大型化和巨型化 巨型机的运算速度快，存储量大，适用于高速、计算量大的场合，但体积大，价格较高，不能在日常生活中普及，只在少数专业领域中使用。 2.微型化 微型计算机是第四代计算机发展的产物，又称PC机或微机。这种计算机不仅体积小，重量轻，而且价格便宜，普及得非常快，成为日常生活中的重要工具。 尚辅网 20世纪70年代以后，由于大规模集成电路的发展，出现了中央处理器（Central Processing Unit，CPU），也称为微处理器（Microprocessor）或微处理单元（Micro Processing Unit，MPU），以微处理器为特征的微型计算机诞生了，其显著特点是微处理器由一片大规模集成电路组成，标志着计算机的发展和应用达到一个新阶段，大大扩展了计算机的应用领域。微型机的发展十分迅速，微处理器的性能和集成度几乎每两年翻一番，产品更新换代很快，这种换代主要以微处理器的字长作为标志，如表1-2所示。 尚辅网 尚辅网 在微处理器的基础上，加上存储器、输入/输出电路、总线接口、外围设备等，就构成了微型计算机，也就是最常见的微机系统。 3.网络化、智能化 计算机网络广泛应用于办公自动化、企业管理与生产自动化、军事、教育、医疗卫生等各个领域，以共享计算机网络中的博大的软硬件资源。采用人工智能技术开发的各种专家系统，大大发挥了各个领域专家的经验智慧。 计算机的特点和应用 尚辅网 一、计算机的特点 1.运算速度快 由于电子技术