《微型计算机原理与接口技术》教案1

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1、第1章基础知识1.1概述1946年，世界上第一台计算机ENIAC在美国问世以来，计算机技术的发展日新月异，在五十多年的历史中，先后经历了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机，到大规模、超大规模集成电路计算机这样四代的更替。目前已有了第五代“非冯·诺依曼”计算机和第六代“神经”计算机的研制计划。所谓“非冯·诺依曼”计算机，是将现有的计算机系统结构进行改革，把电脑仿真为人脑的结构。每个人的脑体只有900克左右，但它能存储和处理及其大量的信息，并具有分析和综合的能力，这就是人的智能。计算机研究有一个分支，叫人工智能，就是所谓第五代的人工智能计算机。生物大脑神经网络可看成一个大规模并行处理

2、的、紧密耦合的、能自行重组的计算机网络。神经网络使人能有效地组织和处理信息，对神经网络研究，并从大脑工作的模型中抽取计算机设计的模型，这就是所谓第六代的神经网络计算机。计算机按其性能、价格、体积、规模不同可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。其中微型计算机诞生于20世纪70年代。由于其体积小、价格低，在各行各业的得到了广泛的应用。微型计算机的发展历史是和大规模集成电路的发展密不可分的。1963年、1964年研制出了小规模集成电路SSI（SmallScaleIntegration）。到60年代后期，在一个几平方毫米大的硅片上，已可集成数千个晶体管，这就出现了大规模集成电

3、路LSI（LargeScaleIntegration）,为微型计算机的核心部件微处理器的生产打下了基础。现代最新型的集成电路已可在单个芯片上集成上千万个晶体管，线宽小于0.13μm，工作频率已超过2GHz。到目前为止，微型计算机的核心部件微处理器（说明）的发展过程大致可分为六代（参见P.4表1-1）：1.第一代4位或低档8位微处理器（说明“位”的概念）其发展大约从1971年到1973年。1971年美国Intel公司研制成功世界上第一个微处理器Intel4004，并于次年推出低档8位微处理器Intel8008。第一代微处理器指令系统较简单，运算能力较弱，速度也较慢，执行一条指令需10～20

4、μS，即0.05MIPS（millioninstructionpersecond）,软件主要用机器语言（说明）和汇编语言（说明），它主要用于计算器及各种家用电器上。2.第二代高档8位微处理器1973年至1978年，各公司相继推出了第二代高档8位微处理器。1973年，美国Intel公司率先推出了Intel8080，这是一个划时代的产品，它是第一个真正实用于微型计算机的微处理器。它的存储器寻址空间（说明）增加到64K字节，并扩充了指令集，指令执行速度达0.5MIPS。软件方面，除使用汇编语言外，还可使用BASIC、FORTRAN等高级语言，后期产品，如以8085A、Z80及MC6502等CP

5、U为核心的具有磁盘和各种外设的微型计算机，还可用简单的操作系统，如CP/M（ControlProgram/Monitor）。这个时期推出的微处理器除Intel公司的产品（8080、8085）外，还有Zilog公司的Z80133及Motorola公司的M6800等。3.第三代16位微处理器1977年前后，超大规模集成电路（VLSI）研制成功，在一块芯片上可集成上万个晶体管，为研制16位微机创造了条件。1978年，Intel公司率先推出8086，为与原8位机兼容，又同时推出了准16位的微处理器8088。它的内部结构是16位，但外部数据总线是8位，其指令系统与8086完全兼容。以8088芯片为

6、核心的IBMPC及PC/XT等准16位微型计算机很快占领了市场。在此同时，Zilog及Motorola公司也相继推出了同一级别的产品Z8000及MC68000等。16位微处理器比8位微处理器集成度提高了一个数量级，功能大大增强。主要表现在以下各个方面：△数据总线的位数由8位增加到16位，大幅度提高数据处理能力（举例说明）。△地址总线由16位增加到20位，扩大了寻址范围。△时钟频率达5～40MHz,基本指令执行时间约0.15μS。系统运算速度大大提高，同时内部结构也作了改进。采用“流水线”结构（简单说明），处理速度明显加快。另外内部通用寄存器增多，减少对存储器访问（说明），且大多数通用寄存

7、器都可作累加器使用。△扩充了指令系统，指令功能大大加强，寻址方式（说明）也较为丰富。由于指令系统指令数量多，复杂程度高，故这类计算机称为复杂指令系统计算机CISC（ComplexInstructionSetComputer）.△可处理多种数据类型。如二进制位、压缩BCD码、非压缩BCD码、字节、字、双字、字串等（说明）。△中断（说明）功能增强。△具有构成多微处理器系统能力。△配有较强的系统软件。1982年，Intel公司又推出16位