微機原理及接口技術(shù)第章

1、1 河南工業(yè)大學河南工業(yè)大學 微機原理課程組微機原理課程組2課程介紹課程介紹CPU：8088/8086 典型機型典型機型：IBM-PC系列機系列機內(nèi)容：內(nèi)容： 微型計算機的系統(tǒng)構(gòu)成微型計算機的系統(tǒng)構(gòu)成 8088 微處理器及指令系統(tǒng)微處理器及指令系統(tǒng) 匯編語言程序設(shè)計匯編語言程序設(shè)計 半導體存儲器及其半導體存儲器及其 接口接口 I/O接口芯片接口芯片 面向系統(tǒng)的接口芯片及其應用面向系統(tǒng)的接口芯片及其應用 8253（定時定時）/8259（中斷中斷）/8237（DMA） 面向外設(shè)的接口芯片及其應用面向外設(shè)的接口芯片及其應用8255（并行口并行口）/8250 （串行口串行口）3第第1 1章章 微型計算

2、機系統(tǒng)概述微型計算機系統(tǒng)概述 3.5+/3第第2 2章章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) 0.5/6 6第第3 3章章 匯編語言程序設(shè)計匯編語言程序設(shè)計 1010第第4 4章章 微處理器外部特性微處理器外部特性 6/6第第5 5章章 半導體存儲器及其接口半導體存儲器及其接口 6/6 6第第6 6章章 基本輸入輸出接口基本輸入輸出接口 6/6 6課程內(nèi)容課程內(nèi)容章節(jié)目錄章節(jié)目錄 計劃學時計劃學時4第第7 7章章 中斷控制器中斷控制器 8/7 7第第8 8章章 定時計數(shù)控制器定時計數(shù)控制器 4/4 4第第9 9章章 DMADMA控制接器控制接器 6/5 5第第1010章章 并行接口并行接口 12/1010第第1

3、111章章 串行通信接口串行通信接口 6/6 6第第1212章章 模擬接口模擬接口 6課程內(nèi)容課程內(nèi)容章節(jié)目錄章節(jié)目錄（續(xù)）（續(xù)） 計劃學時計劃學時5鄭州大學鄭州大學計算機組成原理計算機組成原理匯編語言匯編語言微機原理及接口技術(shù)微機原理及接口技術(shù)計算機體系結(jié)構(gòu)計算機體系結(jié)構(gòu)指定選修課指定選修課以技術(shù)為主以技術(shù)為主面向應用面向應用軟硬件相結(jié)合軟硬件相結(jié)合課程特點課程特點本課程的地位和銜接關(guān)系本課程的地位和銜接關(guān)系本次操作本次操作數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路和模擬電路微機原理及應用微機原理及應用指定選修課指定選修課面向測控應用面向測控應用接口技術(shù)為主接口技術(shù)為主軟、硬件結(jié)合軟、硬件結(jié)合6提供硬件基礎(chǔ)

4、提供硬件基礎(chǔ)計算機組成原理計算機組成原理掌握計算機單元電路的功能掌握計算機單元電路的功能匯編語言程序設(shè)計匯編語言程序設(shè)計先修先修課程課程先修課程先修課程7習并掌握先修課的有關(guān)內(nèi)容習并掌握先修課的有關(guān)內(nèi)容課堂課堂：聽講與理解、適當筆記聽講與理解、適當筆記課后課后：認真看書、消化記憶、完成作業(yè)認真看書、消化記憶、完成作業(yè)實驗實驗：充分準備、細心實驗充分準備、細心實驗成績成績：期末考試成績期末考試成績70%70%+ +期中考試成績期中考試成績 20%20%+ +平時成績平時成績10%10%學習學習要求要求學習方法建議學習方法建議89第第1 1章章 微型計算機系統(tǒng)概述微型計算機系統(tǒng)概述教學重點教學重點

5、n 微型計算機的系統(tǒng)組成微型計算機的系統(tǒng)組成n IBM PC系列機的主機板系列機的主機板101.1 微型計算機的發(fā)展和應用n1946年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計算機計算機ENIAC （電子數(shù)據(jù)積分器）（電子數(shù)據(jù)積分器）n發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)生了微型計算機第四代，產(chǎn)生了微型計算機n1971年，年，Intel公司設(shè)計了世界上第一公司設(shè)計了世界上第一個微處理器芯片個微處理器芯片Intel4004 ，開創(chuàng)了一，開創(chuàng)了一個全新的計算機時代個全新的計算機時代111.1.1 微型計算機的發(fā)展n第第1代代：4位和低檔位

6、和低檔8位微機位微機400440408008n第第2代代：中高檔：中高檔8位微機位微機Z80、I8085、M6800， Apple-II 微機微機n第第3代代：16位微機位微機8086/ 8088 80286， IBM PC系列機系列機121.1.1 微型計算機的發(fā)展（續(xù)）n第第4代代：32位微機位微機n80386 80486 Pentium Pentium II Pentium III Pentium 4n32位位PC機、機、Macintosh機、機、PS/2機機n第第5代代：64位微機位微機Titanium 、64位位RISC微處理器芯片微處理器芯片服務器、工作站服務器、工作站131.1.

7、2 微型計算機的應用n用于數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理及信息管理方向用于數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理及信息管理方向n通用微機，例如：通用微機，例如：PC微機微機n功能、速度、使用方便、人機對話手段功能、速度、使用方便、人機對話手段n用于過程控制及智能化儀器儀表方向用于過程控制及智能化儀器儀表方向n專用微機，例如：專用微機，例如：單片機單片機、工控機、工控機n可靠性高、實時性強可靠性高、實時性強n程序相對簡單、處理數(shù)據(jù)量小程序相對簡單、處理數(shù)據(jù)量小 將將CPU以及其他主要部件（如以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O接口）都集成在接口）都集成在一個微處理器芯片中一個微處理器芯片中例如：常用的例如：常用的MCS-

8、51、MCS-96141.2 微型計算機的系統(tǒng)組成運算器運算器 控制器控制器寄存器組寄存器組 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器 總線總線輸入輸出輸入輸出接口電路接口電路外部設(shè)備外部設(shè)備 軟件軟件微處理器微處理器微型計算機微型計算機微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)15圖圖1.1 1.1 微型計算機的系統(tǒng)組成微型計算機的系統(tǒng)組成控制總線控制總線CB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB地址總線地址總線AB系系統(tǒng)統(tǒng)總總線線形形成成處處理理器器子子系系統(tǒng)統(tǒng)I/O設(shè)備設(shè)備I/O接口接口存儲器存儲器系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線BUS1.2.1 微型計算機的硬件組成n微處理器子系統(tǒng)微處理器子系統(tǒng)n存儲器存儲器nI/O設(shè)備和設(shè)備和I/O接口接口16系統(tǒng)總線n

9、總線是指傳遞信息的一組公用導線總線是指傳遞信息的一組公用導線n總線是傳送信息的公共通道總線是傳送信息的公共通道n微機系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)功能部件微機系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)功能部件n總線信號可分成三組總線信號可分成三組n地址總線地址總線 ABn數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DBn控制總線控制總線 CB：傳送控制信息：傳送控制信息(每根每根)17總線信號n地址總線地址總線 ABn輸出將要訪問的內(nèi)存單元或輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口的地址端口的地址n地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存儲器的范圍地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存儲器的范圍n數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DBnCPU讀操作時，外部數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往讀

10、操作時，外部數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPU nCPU寫操作時，寫操作時，CPU數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往外部數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往外部n數(shù)據(jù)線的多少決定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)數(shù)據(jù)線的多少決定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)n控制總線控制總線 CBn協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部件的操作，包括以下信號：協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部件的操作，包括以下信號： 控制信息（輸出）、請求（輸入）、狀態(tài)聯(lián)絡(luò)（輸入控制信息（輸出）、請求（輸入）、狀態(tài)聯(lián)絡(luò)（輸入/出）出）n控制總線決定了系統(tǒng)總線的特點，例如功能、適應性等控制總線決定了系統(tǒng)總線的特點，例如功能、適應性等181.2.2 微型計算機的軟件系統(tǒng) 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) MS-DOS 匯編程序匯編程序 MA

11、SM和和LINK 文本編輯程序文本編輯程序 EDIT.COM 調(diào)試程序調(diào)試程序 DEBUG.EXE191.3 IBM PC系列機系統(tǒng)16位位IBM PC系列機是系列機是32位微機的基礎(chǔ)位微機的基礎(chǔ)8088CPUIBM PC機機IBM PC/AT機機IBM PC/XT機機201.3.1 硬件基本組成32位位PC機機 與與 16位位PC機機 的基本部件相同的基本部件相同218088微微處處理理器器8087協(xié)協(xié)處處理理器器8288總線控制器總線控制器I/O通通道道8259中斷控制中斷控制器器隨機存儲器隨機存儲器RAM只讀存儲器只讀存儲器ROM8253定時控制器定時控制器8237DMA控制器控制器82

12、55并行接口并行接口控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線地址鎖存器地址鎖存器數(shù)據(jù)收發(fā)器數(shù)據(jù)收發(fā)器揚聲器揚聲器接口接口8284時鐘發(fā)生器時鐘發(fā)生器鍵盤鍵盤接口接口系統(tǒng)系統(tǒng)配置配置開關(guān)開關(guān)1.3.2 主機板組成n微處理器子系統(tǒng)微處理器子系統(tǒng)n8088：16位內(nèi)部結(jié)構(gòu)、位內(nèi)部結(jié)構(gòu)、8位數(shù)據(jù)總線、位數(shù)據(jù)總線、n20位地址總線、位地址總線、4.77MHz主頻主頻n存儲器存儲器nROM-BIOS、主體為、主體為RAMnI/O接口控制電路接口控制電路n8259A、8253、8237A、8255、8250等等nI/O通道通道62線的線的IBM PC總線總線22圖圖1.5 1.5 存儲空間的分配存儲

13、空間的分配保留保留ROM64KB基本基本ROM64KB擴展擴展RAM15MB基本基本ROM64KB保留保留ROM64KB擴展擴展ROM128KB顯示顯示RAM128KB系統(tǒng)系統(tǒng)RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H0F0000H100000HFE0000HFFFFFFH常規(guī)內(nèi)存常規(guī)內(nèi)存1MB擴展內(nèi)存擴展內(nèi)存15MB1.3.3 存儲空間的分配常規(guī)內(nèi)存：常規(guī)內(nèi)存：1MBn基本基本RAM區(qū)：區(qū)：640KBn保留保留RAM區(qū)：區(qū)：128KBn擴展擴展ROM區(qū)：區(qū)：128KBn基本基本ROM區(qū)：區(qū)：64KB擴展內(nèi)存：用作擴展內(nèi)存：用作RAM區(qū)區(qū)23 系系統(tǒng)統(tǒng)板板 000

14、01F02003F04005F06007F08009F0A00BF0C00DF0E00FFDMA控制器控制器1中斷控制器中斷控制器1定時計數(shù)器定時計數(shù)器并行接口電路并行接口電路DMA頁面寄存器頁面寄存器中斷控制器中斷控制器2DMA控制器控制器2協(xié)處理器協(xié)處理器 I/O 通通 道道1F01F820020727827F2F82FF37837F38038F3A03AF3B03BF3D03DF3F03F73F83FF硬盤適配器硬盤適配器游戲接口游戲接口并行打印機接口并行打印機接口LPT2串行通信接口串行通信接口COM2并行打印機接口并行打印機接口LPT1SDLC通信接口通信接口BSC通信接口通信接口單

15、色顯示單色顯示/打印機適配器打印機適配器彩色圖形適配器彩色圖形適配器CGA軟盤適配器軟盤適配器串行通信接口串行通信接口COM11.3.4 I/O空間的分配n80 x86訪問外設(shè)時，只使用低訪問外設(shè)時，只使用低16位位A0A15，尋址，尋址64K個個8位位I/O端端口口nPC機僅使用低機僅使用低10位位A0A9，尋址，尋址1024個個8位位I/O端口端口24n 了解微機發(fā)展概況、熟悉典型微處理器了解微機發(fā)展概況、熟悉典型微處理器和微機系統(tǒng)；和微機系統(tǒng)；n 明確微機兩個應用方向、區(qū)別通用微機明確微機兩個應用方向、區(qū)別通用微機（PC機）和控制專用微機（單片機）；機）和控制專用微機（單片機）；n 了解

16、微機的硬件組成，理解總線及其應了解微機的硬件組成，理解總線及其應用特點、掌握地址、數(shù)據(jù)、控制總線的概用特點、掌握地址、數(shù)據(jù)、控制總線的概念；念；第第 1 1 章教學要求章教學要求25n熟悉熟悉PC系列機的主機板、存儲空間分系列機的主機板、存儲空間分配和配和I/O空間分配；空間分配；n了解微處理器基本結(jié)構(gòu)、了解微處理器基本結(jié)構(gòu)、8088/8086的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)。的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)。n習題習題1（第（第18頁）頁） 1.2 1.4 1.5 1.8第第1 1章教學要求章教學要求（續(xù)）（續(xù)）26世界上第一臺計算機ENIAC27什么是微型計算機n以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件，以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電

17、路為主要部件，以集成了計算機主要部件以集成了計算機主要部件控制器和運算控制器和運算器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計算機系統(tǒng)器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計算機系統(tǒng)n微處理器（微處理器（Microprocessor）n微型計算機（微型計算機（Microcomputer）28Intel4004和采用4004的計算器29Apple微型計算機Apple-IApple-II30IBM PC系列機8088CPUIBM PC機機IBM PC/AT機機IBM PC/XT機機31英特爾微處理器芯片80386PentiumPentium 43280888088的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1 2 3 4 內(nèi)部暫存器內(nèi)部暫存器 IP ES SS DS CS控制電路控制電路外部總線外部總線控制電路控制電路ALU標志寄存器標志寄存器 AH AL BH BLCH CL DH DL SP BP SI DI通用寄存器通用寄存器地址加法器地址加法器指令隊列指令隊列執(zhí)行部件執(zhí)行部件 （EU)總線接口部件總線接口部件 （BIU)16位位20位位8位位8位位段寄存器段寄存器338088指令執(zhí)行過程指令執(zhí)行過程n下面用動畫形式演示如下指令的執(zhí)行過程下面用動畫形式演示如下指令的執(zhí)行過程 1000:100 MOV AL,2000H; A0 00 20 1000:103