微机原理与接口技术第01章

微机原理与接口技术李宝平 计算机学院通信工程系 libaoping @http://www.77cn.com.cn

微型计算机概述

1.1 微型计算机的诞生1946年2月14日 世界上第一台计算机诞生 第二次世界大战期间，应美国军方要求宾州大学莫奇来 (Mauchly)博士和他的学生爱克特(Eckert)设计以真 空管取代继电器的“电子化”电脑 ENIAC —— (Electronic Numerical Integrator and Calculator) 电子数字积分器与计算器， 目的是用来计算炮弹弹道。 18000个电子管，1500个继电器，100000个电容，7000 个电阻，170平方米，运算速度5万次/秒

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电子管

微型计算机概述

微型计算机概述

第二代晶体管计算机 (1957-1964)1948年，晶体管发明代替了体积庞大电子管，电子 设备的体积不断减小。1956年，晶体管在计算机中使用， 晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二 代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。1960 年，出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门 的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管， 还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、 操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的 适应性，可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现 了更高级的COBOL和FORTRAN等语言，使计算机编程 更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和 整个软件产业由此诞生。

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第三代集成电路计算机 (1964-1972)1958年德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路 (IC),将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。更多的 元件集成到单一的半导体芯片上，计算机变得更小，功 耗更低，速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作 系统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运 行许多不同的程序。

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第四代大规模集成电路计算机 (1972-现在)大规模集成电路 (LSI) 可以在一个芯片上容纳几百个 元件。到了 80 年代，超大规模集成电路 (VLSI) 在芯片 上容纳了几十万个元件，后来的 (ULSI) 将数字扩充到百 万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使 得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断 增强。 70 年代中期，计算机制造商开始将计算机带给普 通消费者，这时的小型机带有友好界面的软件包，供非 专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程 序。 1981 年， IBM 推出个人计算机 (PC) 用于家庭、办 公室和学校。 80 年代个人计算机的竞争使得价格不断下 跌，微机的拥有量不断增加，计算机继续缩小体积。与 IBM PC 竞争的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出， Macintosh 提供了

友好的图形界面，用户可以用鼠标方便 地操作。

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下一代计算机非：“冯诺伊曼”时代 神经计算机 光计算机 生物计算机

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1.2 计算机组成框图

John Von Nouma 1903-1957

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微型计算机系统的基本组成⑴计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备 等五大部分组成。 ⑵存储器不但能存放数据，也能存放程序。 ⑶编好的程序，事先存入存储器中，在指令计数器控制 下，自动高速运行(执行程序)。

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3.微型计算机的物理结构前端总线/CPU总线

CPU外设 Cache

CRT

AGP

北桥RAM

接口卡

PCI KBD,Mouse 串行/并行接口 HDD/CDROM(IDE) FDD USB ISA

南桥

BIOS

总线扩展槽

微型计算机的物理结构

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INTEL 845GE

微型计算机概述

主板的主要硬件构成CPU插座 芯片组(南北桥/HUB) 内存插槽 高速缓存(现已集成到CPU内部) 系统BIOS,硬件控制 CMOS,存放硬件配置参数 总线扩展槽，PCI、ISA 串行、并行接口 软/硬盘、光驱插座

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芯片组CPU的外围控制芯片，通常为2片 两种架构：南北桥、HUB(加速中心)南北桥 北桥——提供CPU/主存/高速缓存的连接、AGP接口、PCI桥接 南桥——提供USB、IDE(FDD/HDD)、串/并口及ISA桥接等 例如：Intel 440BX、VIA694(KT133)+686B、SiS 645等 HUB GMCH——AGP接口、存储器通道 ICH——PCI桥接、IDE控制器、USB、串/并口 FWH——系统BIOS、显示BIOS、随机数发生器 例如：Intel 810、Intel 815、Intel845等

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微型计算机的软件系统

计算机软件系统(简称软件)包括计算机运行所 需各种程序、数据、文件、手册和有关资料。