微型计算机技术及应用 王 健 主讲 授课学时：40学时 大连理工大学计算机系

与我联系 姓 名：王健 单 位：电信学院计算机系 办公室：电信学院B0811 电 话：84706009-2811 姓 名：王健 单 位：电信学院计算机系 办公室：电信学院B0811 电 话：84706009-2811 E-mail: wangjian@dlut.edu.cn 教学资源网址: http://gstone.dlut.edu.cn/wjjs

课程目标 建立微型计算机系统的整体概念，培养微机应用系统软硬件开发的综合能力。 微型计算机的基本结构与工作原理 汇编语言程序设计 微型计算机接口技术

参考书 戴梅萼，史嘉权，微型计算机技术及应用（第4版）清华大学出版社 Barry B.Brey（美），金惠华等译，Intel微处理器（原书第7版） ，机械工业出版社 李继灿，微型计算机技术及应用，清华大学出版社

教学内容 第1章 微型计算机概述 第2章 16位和32位微处理器 第3章 Pentium的指令系统（复习和自学） 第1章 微型计算机概述 第2章 16位和32位微处理器 第3章 Pentium的指令系统（复习和自学） 第4章 微型计算机存储器系统 第5章 微机与外设的数据传输 第6章 串并行通信和接口技术 第7章 中断及中断控制器 第8章 计数器/定时器 第9章 微机中的常用总线

第 1 章 微型计算机概述 1.1 微型计算机的特点和发展 1.2 微型计算机的分类 1.3 微型计算机系统的三个层次 第 1 章 微型计算机概述 1.1 微型计算机的特点和发展 1.2 微型计算机的分类 1.3 微型计算机系统的三个层次 1.4 微型计算机的应用

1.1 微型计算机的特点和发展 1.1.1 微型计算机的特点 体积小、重量轻 价格低廉 可靠性高、结构灵活 应用面广

1.1.2 微型计算机的发展 1.微处理器的发展 （1）INTEL微处理器的发展（见表） Pentium 4的主要技术特性 于2000年6月面世，第一代主频为1.4GHz~2GHz,第二代主频为1.6GHz~3.06GHz, 目前超过3GHz 采用超线程技术 3条超标量流水线，20级流水线深度 高效的乱序执行功能 新型片上跟踪缓存，能存储x86指令解码后的微操作指令 采用64位4倍数据速率（QDR）前端总线FSB，外频X4倍频方式实现CPU和内存的配合。 SSE2指令扩展，处理128位SIMD的整数和双精度浮点

Intel台式机微处理器的发展年表 代 发表 年份 字长 型号 线宽 (m) 晶体管数 (万个) 时钟频率 (MHz) 速度 (MIPS) (bits) 型号 线宽 (m) 晶体管数 (万个) 时钟频率 (MHz) 速度 (MIPS) 一 1971 1972 4 8 4004/4040 8008 50 0.2 0.3 <1 0.05 二 1974 8080 20 0.5 2-4 三 1978 1982 16 8086/8088 80286 2-3 2.9 13.4 4.77-10 8-16 1-2 四 1985 1989 32 80386 80486 27.5 120 16-33 25-66 6-12 20-40 五 1993 Pentium 0.6-0.8 330 60-200 100-200 六 1995 1996 1997 1999 2000 P/Pro P/MMX PII PIII P4 0.6 0.35 .25-.13 .18-.13 550 450 750 850 4200 133-200 166-233 233-450 450-1200 1300-3400 >300 七 2002 ？ 64 Itanium 0.13 CPU:2.5K Cache:30K 800(20条指令/时钟周期) >3000

（2）从单处理器向多处理器发展 80486一个定点处理器，一个浮点处理器； Pentium二个定点处理器，一个浮点处理器； Pentium Pro四个定点处理器，二个浮点处理器，支持多CPU; Pentium II片内内集成了二级Cache。 英特尔® 酷睿™ 2 双核处理器包含 2.91 亿个晶体管。

（3）指令系统由复杂指令系统向精简指令系统发展 复杂指令系统（CISC） 精简指令系统（RISC） MIPS R2000/R3000 Motorola 88000 INTEL 80860 Intel486以上计算机支持精简指令 （4）嵌入式处理器（单片机）应用前景广阔 主要应用在工业系统或家用电器等专用场合。 INTEL MSC-48,51,96单片机 Rabbit2000 ARM嵌入式处理器 DSP数字信号处理器

2. 微型计算机系统的发展 （1）多种形式 台式机 笔记本 台式机 笔记本 工作站 工作站 平板电脑 掌上电脑 掌上电脑 平板电脑

（2）开放的硬件结构 ISA，VESA，PCI，AGP，USB等总线连接 DIY装机：主板，CPU，芯片组，内存，硬盘，光驱，显示卡，显示器，机箱，键盘，鼠标，声卡，音箱等。

（3）丰富的软件支持 操作系统：Windows 9x/2000/XP，OS/2，Unix，Linux 开发语言： ASM，C，C++，VB，VC++，Delphi，JAVA 应用软件：Office，金山词霸，财务软件，CAD/CAM 计算机网络：广域网，局域网(LAN)，无线局域网(WLAN)，蓝牙(Bluetooth)，Internet 多媒体技术：媒体播放器，Realone

1.2 微型计算机的分类 字长： 按字长分类： CPU一次能处理的数据宽度，与ALU的位数和内部数据线的宽度有关。 1位机 4位机 8位机 16位机 32位机 64位机

1.3 微型计算机系统的三个层次 微处理器 微型计算机 微型计算机系统 Microprocessor Microcomputer 外围设备 系统软件 系统总线 输入/输出接口 存储器（ROM、RAM） 处 理 器 算术逻辑部件 累加器、寄存器 控制部件 内部总线 微处理器 Microprocessor 微型计算机 Microcomputer 微型计算机系统 Microcomputer System

微型计算机系统的层次结构 运算器 控制器 微处理器 寄存器 存储器 I/O接口 总线 硬件系统 键盘、鼠标 显示器 微 型 软驱、硬盘、光驱 软件系统 微 型 计算机 系 统 外 设 运算器 控制器 寄存器 键盘、鼠标 显示器 软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪 系统软件 应用软件

1.3.1 微处理器 1. CPU （Central Processing Unit） 主要由控制器和运算器组成，是计算机的核心。 微处理器（Microprocessor），即微型计算机中的CPU，将运算器和控制器等部件集成在一个芯片上，是微型计算机的核心。 微处理器主要包括：运算器、控制器和寄存器。 实现运算功能和控制功能

2.CPU一般应具备的功能 可以进行算术运算和逻辑运算； 可以保存少量数据； 能对指令进行译码并执行规定的动作； 能和存储器、外设交换数据； 提供整个系统所需要的定时和控制； 可以响应其他部件发来的中断和DMA请求。

3. CPU的组成 算术逻辑部件（ALU） 累加器和通用寄存器 程序计数器（指令指针） 指令寄存器和译码器 时序和控制部件 移位寄存器 标志寄存器等

1.3.2 微型计算机 微型计算机（Microcomputer）：以微处理器为核心，配上存储器(RAM、ROM)、输入/输出(I/O)接口电路及系统总线等部件，就构成了微型计算机。 微处 理器 CPU 存储器 输入输出 接口电路 地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB

1.3.3 微型计算机系统 1.微型计算机系统（Microcomputer System） 以微型计算机为核心，配上外部设备、电源和软件系统等，能独立工作的完整计算机系统。 微型计算机 系统软件 操作系统 实用程序：编辑程序、汇编编译程序、调试程序 外部设备 输入设备 输出设备 外存设备

2. 微机系统典型硬件结构 ROM RAM I/O接口 外设 CPU 总 线 控 制 逻 辑 CPU部分 数据总线DB 地址总线AB 控制总线CB 地址总线AB 数据总线DB CPU 总 线 控 制 逻 辑 CPU部分

3.IBM-PC硬件结构框图（系统板部件框图） 总线控制逻辑 8237 DMA控制器 RAM ROM 8087协处理器 8284A时钟发生器 8088 微处理器 8259A中断控制器 8253/4计数器/定时器 8255A 并行接口 系统配置开关 扬声器接口 键盘接口 62 芯 总 线 键盘 8288总线控制器 地址 锁存器 数据 收发器

1.4 微型计算机的应用 科学计算 信息处理和事务管理 过程控制 仪器、仪表控制 家用电器和民用产品

作业1（1-2班必做） 1.1 微处理器内部主要由哪几部分组成？简述各部分的功能。 1.2 微型计算机主要由哪几部分组成？简述各部分的功能。 1.1 微处理器内部主要由哪几部分组成？简述各部分的功能。 1.2 微型计算机主要由哪几部分组成？简述各部分的功能。 1.3 微型计算机系统主要由哪几部分组成？简述各部分的功能。 1.4 查阅相关资料，综述微处理器的发展动态和主要技术特点， 更新设计讲义中“Intel台式机微处理器的发展年表”。