片微型计算机概述

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1、第一章单片微型计算机概述1.1计算机发展概述1.1.1计算机的问世及其经典结构自1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一台电子数字计算机以来,计算机的发展大致经历了五代的变化:n1946年2月15日,第一台电子数字计算机问世,这标志着计算机时代的到来。计算器(CALCULATOR)ENIAC(“埃尼阿克”)如图1.1所示ENIAC是第一代电子管计算机,图1.1ENIAC(“埃尼阿克”)时钟频率仅有100KHz,能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算,体积庞大,成本很高,可靠性较低,与现代的计算机相比,有许多不足,但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元,对人类的生产和生活方式产生了巨大

2、的影响冯.诺伊曼结构的基本内容:①用二进制形式表示数据和指令。②存储程序控制:程序和数据预先存入存储器中。③计算机系统的5大基本部件:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。1964年匈牙利籍数学家冯·诺依曼在计算机方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月,他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想,进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一经典的计算机结构。图1.2冯.诺伊曼结构n1958年开始的第二代晶体管计算机,运算速度提高到几万次至几十万次,可靠性提高,体积缩小,成本降低,工业控制机开始得到应用,磁芯作主存储器,磁盘作外存储器,开始使用高级语言编

3、程。n1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机,使用半导体存储器,出现多终端计算机和计算机网络,可靠性进一步提高,体积进一步缩小,成本进一步下降,运算速度提高到几十万次至几百万次。在此期间,形成机种多样化,生产系列化,使用系统化,小型计算机开始出现。n1971年开始的第四代大规模集成电路计算机。出现了微型计算机、单片微型计算机,外部设备多样化,可靠性更进一步提高,体积更进一步缩小,成本更进一步降低,速度提高到每秒几百万次至几千万次。n1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机,运算速度提高到每秒几亿次至上百亿次,由一片巨大规模集成电路实现的单片机开始出现。n第六代神经计算机:电子计算机

4、将类似人脑的智慧和灵活性。电子计算机的发展已经进入了第六代,这种发展可能仅仅是刚起步,前途没有止境。计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架1.1.1微型计算机的应用形态从应用形态上,微型计算机可以分成三种:1.系统机(多板机)将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板(即微机主板)。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内,再配上系统软件,就构成了一台完整的微型计算机系统(简称系统机)。工业PC机也属于多板机。2.单板机将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备(小键盘、LED显示器)等装配在一块印

5、刷电路板上,再配上监控程序(固化在ROM中),就构成了一台单板微型计算机(简称单板机)。如图所示图单板机示意图3.单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、定时/计数器以及I/O接口电路等计算机主要功能部件,从而构成了单芯片微型计算机,即单片机,如图所示。图单片机芯片实物图(从左至右:8031、8051、8751)系统机(桌面应用)属于通用计算机,主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。单板机(嵌入式应用)属于专用计算机,主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。单片机体积小、价格低、可靠性高,其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具

6、有独特的优势。1.1.1单片机发展过程及产品1.发展过程单片机技术发展过程可分为三个主要阶段:u单芯片微机形成阶段1976年,Intel公司推出了MCS-48系列单片机,其内含8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。存储器容量较小,寻址范围小(不大于4K),无串行接口,指令系统功能不强。u单芯片微机形成阶段1980年,Intel公司推出了MCS-51系列单片机,其内含8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K,并有控制功能较强的布尔处理器。其结构体系完善,性能已大大提高,面向控

7、制的特点进一步突出。现在,MCS-51已成为公认的单片机经典机种。u微控制器化阶段1982年,Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成:16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。其片内面向测控系统外围电路增强,使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微

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