[工学]单片机教案.doc

讲课章节及名称 绪 论 §0.1 计算机架构 讲课艺术及方法 教 学 内 容 安 排 §0.1 计算机架构 1、数字计算机的硬件组成 五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入／输出设备。 2、冯·诺依曼体系结构： 计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。美藉匈牙利科学家冯·诺依曼结构（John von Neumann）奠定了现代计算机的基本结构 (1) 采用二进制形式表示数据和指令 (2) 采用存储程序方式 这是诺依曼思想的核心内容。如前所述，它意味着事先编制程序，事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。 这是计算机能高速自动运行的基础。 (3) 由运算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置等五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。 　　其特点是： 　　1）使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。 　　2）存储单元是定长的线性组织。 　　3）存储空间的单元是直接寻址的。 　　4）使用低级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作。 　　5）对计算进行集中的顺序控制。 　　6）计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。 　　7）采用二进制形式表示数据和指令。 　　8）在执行程序和处理数据时必须将程序和数据通道从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。 　　这就是存储程序概念的基本原理。 绪论展开的目的是为了打实计算机基础、补充计算机原理的必备前导知识点。 课程教学日志 讲课章节及名称 绪 论 §0.1 计算机架构 讲课艺术及方法 教 学 内 容 安 排 §0.1 计算机架构 3、系统总线（三总线） CPU、存储器、I/O接口电路之间用三组总线相连: 地址总线(AB： Address Bus) 数据总线(DB： Data Bus) 控制总线(CB： Control Bus) 地址总线、数据总线、控制总线通常统称为系统总线。 从传输方向上看，数据总线是双向的，即数据可以从CPU传送到其他部件，也可从其他部件传送到CPU。 地址总线是单向的，即地址只能由CPU传送到存储器或I/O端口，用以给出CPU将要访问的部件的地址。 控制总线中的信号线有的是单向的，也有的是双向的。 4、中央处理器 　　CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。CPU由控制器、运算器和寄存器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设备。计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。 5、CPU的主要技术指标 （1） CPU字长 字长：是指CPU一次最多可同时传送和处理的二进制位数，安长直接影响到计算机的功能、用途和应用范围。如Pentium是64位字长的微处理器，即数据位数是64位，而它的寻址位数是32位。 4位 8位 ：MCS-51系列 、 X86系列 I8088 16位： X86系列80286、 80386、80486 32位： ARM系列、 X86系列 奔腾 、PII、 PIII、PIV 64位： X86系列 PIV （2）时钟频率和机器周期：时钟频率又称主频，它是指CPU内部晶振的频率，常用单位为兆（MHz），它反映了CPU的基本工作节拍。一个机器周期由若干个时钟周期组成，在机器语言中，使用执行一条指令所需要的机器周期数来说明指令执行的速度。一般使用CPU类型和时钟频率来说明计算机的档次。如P VI 3.2G等。 强调总线有串行总线和并行总线，及他们的不同和串行总线是发展趋势。 课程教学日志 讲课章节及名称 绪 论 §0.1 计算机架构 讲课艺术及方法 教 学 内 容 安 排 6、存储器 纸带类介质存储（已基本淘汰）、磁带 磁盘（硬盘）存储器（外存） 半导体存储器(内存） RAM （Random Access Memory） SRAM DRAM（Dynamic RAM），动态随机存储器 ROM （Read Only Memory） ROM （Read-Only Memory） PROM（ Programmable Read-Only Memory）/[One-Time Programmable (OTP)ROM] EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory