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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 μP 或 MP (Microprocessor) = CPU (中央处理单元) 微型计算机 —— 简称微机 μC 或 MC (Microcomputer) 微型计算机系统 —— 简称微机系统 μCS 或 MCS (Microcomputer system) 微处理器，微型计算机和微机系统 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 Memory)，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 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 ALU: 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 控制器对存储器的访问 （读/写数据） 读数据 总线 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 Processing 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 摩尔定律（Moore’s 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 单片机简介 单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(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 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 * * 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 CPU 运算器 控制器 地址 内容 0 1 2 3 M-3 M-2 M-1 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 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(Memory 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 I