第一章 微處理器技術(shù)基礎(chǔ)

1、信息工程學(xué)院計算機(jī)結(jié)構(gòu)教研室信息工程學(xué)院計算機(jī)結(jié)構(gòu)教研室l第一章第一章 微處理器技術(shù)基礎(chǔ) 1.1 微處理器的發(fā)展簡史 1.2 微處理器有關(guān)的技術(shù)名詞 1.3 計算機(jī)編碼及總線的概念 1.4 8086/8088微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第二章第二章 8086基本指令基本指令系系統(tǒng)統(tǒng)第三章第三章 MASM匯編語言匯編語言第四章第四章 匯編語言程序設(shè)計匯編語言程序設(shè)計 第七章第七章 微型計算機(jī)的輸入與輸出微型計算機(jī)的輸入與輸出第八章第八章 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器第九章第九章 中斷控制器及中斷控制器及DMA控制器控制器第十章第十章 定時器、并行及串行接口定時器、并行及串行接口 1.1.1 概述1.1.2 微

2、處理器的發(fā)展過程1.1.3 微處理器的發(fā)展趨勢 1.1 1.1 微處理器的發(fā)展簡史微處理器的發(fā)展簡史1.2 1.2 微處理器有關(guān)的技術(shù)名詞微處理器有關(guān)的技術(shù)名詞1.2.1 高速緩沖存儲器Cache1.2.2 復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機(jī)CISC和精簡指令系統(tǒng) 計算機(jī)RISC第一章第一章 微處理器技術(shù)基礎(chǔ)微處理器技術(shù)基礎(chǔ)1.3 1.3 計計算機(jī)編碼及總線的概念1.3.1 帶符號數(shù)的表示方法1.3.2 計算機(jī)中常用編碼1.3.3 微型計算機(jī)系統(tǒng)的三總線1.4 1.4 8086/8088微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.4.1 8086的基本結(jié)構(gòu)1.4.2 8086的內(nèi)部寄存器功能第一章第一章 微處理器技術(shù)基礎(chǔ)微處理器技術(shù)

3、基礎(chǔ)1.1.1 概述 一、了解： 現(xiàn)代計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，是建立在美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮馮. .諾依曼諾依曼計算機(jī)模型的基礎(chǔ)上，并繼續(xù)沿用他提出的程序程序存儲存儲和二進(jìn)制二進(jìn)制的設(shè)計思想。二、計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)有： 1、微處理器（CPU） 2、存儲器（ROM、RAM） 3、輸入/輸出設(shè)備（Input、Output）微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設(shè)備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)l微處理器微處理器 微處理器（微處理器（CPU）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯片內(nèi)集成有控制器、運(yùn)算器和寄存器等相關(guān)部件，完

4、成對片內(nèi)集成有控制器、運(yùn)算器和寄存器等相關(guān)部件，完成對計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。l存儲器存儲器 功能：存放程序和數(shù)據(jù)。功能：存放程序和數(shù)據(jù)。存儲器存儲器內(nèi)存（主存）內(nèi)存（主存）外存（輔存）外存（輔存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM軟盤軟盤硬盤硬盤光盤光盤lI/O設(shè)備和設(shè)備和I/O接口接口 I/O設(shè)備：設(shè)備：微機(jī)配備的輸入微機(jī)配備的輸入/輸出設(shè)備（外設(shè)）。輸出設(shè)備（外設(shè)）。 標(biāo)準(zhǔn)輸入標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出設(shè)備（控制臺）：鍵盤和顯示器（輸出設(shè)備（控制臺）：鍵盤和顯示器（CRT）。）。I/O設(shè)備設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備鍵

5、盤鍵盤鼠標(biāo)鼠標(biāo)掃描儀、數(shù)碼相機(jī)掃描儀、數(shù)碼相機(jī)顯示器顯示器打印機(jī)打印機(jī)繪圖儀繪圖儀I/O接口：接口：連接外設(shè)備和系統(tǒng)總線，完成信號轉(zhuǎn)換、連接外設(shè)備和系統(tǒng)總線，完成信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與數(shù)據(jù)緩沖、與CPU進(jìn)行信號聯(lián)絡(luò)等工作。進(jìn)行信號聯(lián)絡(luò)等工作。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。聲卡：完成聲音的輸入聲卡：完成聲音的輸入/輸出。輸出。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。鍵盤接口、打印機(jī)接口等。鍵盤接口、打印機(jī)接口等。RS232接口：串行數(shù)據(jù)接口。接口：串行數(shù)據(jù)接口。USB接口：通用串行接口。接口：通用串行接口。l系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線：從

6、處理器引出的若干信號線，從處理器引出的若干信號線，CPU通過它們與存通過它們與存儲器或儲器或I/O設(shè)備進(jìn)行信息交換。系統(tǒng)總線分為：設(shè)備進(jìn)行信息交換。系統(tǒng)總線分為：（A）地址總線：）地址總線：傳遞地址信息的總線，即傳遞地址信息的總線，即AB。CPU在地址在地址總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口的地址，該總線端口的地址，該總線為為單向總線單向總線。內(nèi)存容量的計算：內(nèi)存容量的計算：16條地址線可訪問條地址線可訪問 216 = 64 KB。 20條地址線可訪問條地址線可訪問 220 = 1 MB。 1K = 1024B 1M = 1024 KB 1G = 1024

7、MB（B）數(shù)據(jù)總線：）數(shù)據(jù)總線：傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即DB。在在CPU進(jìn)行讀操作時，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往進(jìn)行讀操作時，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPU；在在CPU進(jìn)行寫操作時，進(jìn)行寫操作時，CPU數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設(shè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設(shè);數(shù)據(jù)總線是數(shù)據(jù)總線是雙向總線雙向總線。（C）控制總線：）控制總線：傳遞控制信息的總線，即傳遞控制信息的總線，即CB?？刂瓶偩€的方向：控制總線的方向：一部分是從一部分是從CPU輸出：通過對指令的譯碼，由輸出：通過對指令的譯碼，由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，由內(nèi)部產(chǎn)生，由CPU送到存儲器、輸入送到存儲器、輸入/輸出接

8、口電路和其它部件。如時鐘信號、控輸出接口電路和其它部件。如時鐘信號、控制信號等。制信號等。另一部分是由系統(tǒng)中的部件產(chǎn)生，送往另一部分是由系統(tǒng)中的部件產(chǎn)生，送往CPU，如：中斷請求信號、，如：中斷請求信號、總線請求信號、狀態(tài)信號?？偩€請求信號、狀態(tài)信號。三三 、 微型計算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計算機(jī)系統(tǒng)的組成一個微型計算機(jī)系統(tǒng)包括一個微型計算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬。硬件和軟件的結(jié)合，才能使計算機(jī)正常工作運(yùn)行。件和軟件的結(jié)合，才能使計算機(jī)正常工作運(yùn)行。 計算機(jī)硬件系統(tǒng)計算機(jī)硬件系統(tǒng)是一個為執(zhí)行程序建立物質(zhì)基礎(chǔ)的是一個為執(zhí)行程序建立物質(zhì)基礎(chǔ)的物理裝置，稱為硬件或裸機(jī)。物理裝置，

9、稱為硬件或裸機(jī)。 計算機(jī)軟件系統(tǒng)計算機(jī)軟件系統(tǒng)指為運(yùn)行、管理、應(yīng)用、維護(hù)計算指為運(yùn)行、管理、應(yīng)用、維護(hù)計算機(jī)所編制的所有程序及文檔的總和。機(jī)所編制的所有程序及文檔的總和。依據(jù)功能的不同，軟件分為依據(jù)功能的不同，軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩兩大類。大類。 硬件微計算機(jī)外圍設(shè)備微處理器內(nèi)存儲器I/O接口電路系統(tǒng)總線外部設(shè)備過程I/O通道軟件系統(tǒng)軟件程序設(shè)計語言應(yīng)用軟件：軟件包，數(shù)據(jù)庫機(jī)器語言匯編語言高級語言監(jiān)控程序操作系統(tǒng)編輯程序解釋程序編譯程序診斷程序1.1.2 微處理器的發(fā)展過程一、第一代：19711973年，4位或低檔8位微處理器 4004（1971年）：4條數(shù)據(jù)線，字長是

10、4位 8008（1972年）：8條數(shù)據(jù)線，字長是8位二、第二代：19741978年，中高檔8位微處理器 特點： 8位字長，16位地址線(64K ) 產(chǎn)品：Intel公司的8080劃分階段的標(biāo)志：劃分階段的標(biāo)志：以字長和微處理器型號。以字長和微處理器型號。1.1 1.1 微處理器的發(fā)展簡史微處理器的發(fā)展簡史1.1.2 微處理器的發(fā)展過程三、第三代：19781982年，16位微處理器 特點： 16位字長（內(nèi)、外數(shù)據(jù)總線均為16位），20位地址線(1M ) 產(chǎn)品：產(chǎn)品：Intel公司的公司的8086特點： 外部數(shù)據(jù)總線為8位，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為16位， 20位地址線(1M )產(chǎn)品：Intel公司的808

11、8（在8086的基礎(chǔ)上推出）特點： 內(nèi)、外數(shù)據(jù)總線均為16位，24位地址線(16M )產(chǎn)品：Intel公司的802861.1 1.1 微處理器的發(fā)展簡史微處理器的發(fā)展簡史1.1.2 微處理器的發(fā)展過程四、第四代：1985年后， 32位高檔微處理器 特點： 32位數(shù)據(jù)線，32位地址線(4G ) 產(chǎn)品：Intel公司的80386和80486五、第五代：1993年后， 64位高檔微處理器 特點：外部數(shù)據(jù)總線為64位，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為32位， 32位地址線(4G ) 產(chǎn)品：Intel公司的Pentium（586），中文名“奔騰”1.1 1.1 微處理器的發(fā)展簡史微處理器的發(fā)展簡史1.1.2 微處理器的發(fā)

12、展過程六、第六代：高能奔騰微處理器 特點：外部數(shù)據(jù)總線為64位，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為32位， 36位地址線(64G ) 產(chǎn)品：Intel公司的Pentium（686），中文名“高能奔騰”七、第七代：多能奔騰（在Pentium 的基礎(chǔ)上增加了MMX） 特點：外部數(shù)據(jù)總線為64位，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為32位， 36位地址線(64G ) 產(chǎn)品：Intel公司的Pentium II 、 Pentium III、 Pentium 41.1.3 微型計算機(jī)的應(yīng)用1 科學(xué)計算和科學(xué)研究科學(xué)計算和科學(xué)研究 計算機(jī)主要應(yīng)用于解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的計算機(jī)主要應(yīng)用于解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題（數(shù)值計算）

13、。數(shù)學(xué)問題（數(shù)值計算）。 2 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 （信息處理）（信息處理）主要是利用計算機(jī)的速度快和精度高的特點來對數(shù)字信主要是利用計算機(jī)的速度快和精度高的特點來對數(shù)字信息進(jìn)行加工。息進(jìn)行加工。 3 工業(yè)控制工業(yè)控制 用單板微型計算機(jī)實現(xiàn)用單板微型計算機(jī)實現(xiàn)DDC級控制，用衛(wèi)星計算機(jī)實現(xiàn)級控制，用衛(wèi)星計算機(jī)實現(xiàn)SCC級監(jiān)督管理控制，用高檔微型計算機(jī)實現(xiàn)級監(jiān)督管理控制，用高檔微型計算機(jī)實現(xiàn)SCC或低或低層層MIS管理已屢見不鮮。管理已屢見不鮮。 4 4 計算機(jī)輔助系統(tǒng)計算機(jī)輔助系統(tǒng) 計算機(jī)輔助系統(tǒng)主要有計算機(jī)輔助教學(xué)（計算機(jī)輔助系統(tǒng)主要有計算機(jī)輔助教學(xué)（CAICAI）、計算機(jī)輔助）、計算機(jī)輔助設(shè)計

14、（設(shè)計（CADCAD）、計算機(jī)輔助制造（）、計算機(jī)輔助制造（CAMCAM）、計算機(jī)輔助測試（）、計算機(jī)輔助測試（CATCAT）、計算機(jī)集成制造（）、計算機(jī)集成制造（CIMSCIMS）等系統(tǒng)。）等系統(tǒng)。 5 5 人工智能人工智能 人工智能主要就是研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)人工智能主要就是研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學(xué)科，包括智能機(jī)器人，模擬人的思維過程，計算機(jī)律的一門學(xué)科，包括智能機(jī)器人，模擬人的思維過程，計算機(jī)學(xué)習(xí)等等。其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進(jìn)而設(shè)計可學(xué)習(xí)等等。其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進(jìn)而設(shè)計可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。以展現(xiàn)某

15、些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。1.1 1.1 微處理器的發(fā)展簡史微處理器的發(fā)展簡史1.1.4 計算機(jī)的發(fā)展趨勢1、朝著微型計算機(jī)和巨型計算機(jī)兩級方向發(fā)展。、朝著微型計算機(jī)和巨型計算機(jī)兩級方向發(fā)展。2、當(dāng)前開發(fā)和研究的熱點是多媒體計算機(jī)。、當(dāng)前開發(fā)和研究的熱點是多媒體計算機(jī)。3、未來計算機(jī)發(fā)展的總趨勢是智能化計算機(jī)。、未來計算機(jī)發(fā)展的總趨勢是智能化計算機(jī)。4、今后計算機(jī)應(yīng)用的主流是計算機(jī)與通信相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。、今后計算機(jī)應(yīng)用的主流是計算機(jī)與通信相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。5、非馮、非馮諾依曼型體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)是提高現(xiàn)代計算機(jī)性能的諾依曼型體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)是提高現(xiàn)代計算機(jī)性能的另一個研究焦點。另一個研究

16、焦點。 當(dāng)前微型計算機(jī)市場上，大多數(shù)微型計算機(jī)的微處理器是Intel公司推出的8086微處理器家族成員，有8086、 80186、 80286、 80386、 80486、 Pentium(80586)、 Pentium及Pentium。 可以把 8086 微處理器看作基礎(chǔ)，以后所推出的 80286 等微處理器雖然都有改進(jìn)，但都保持與 8086 兼容，即都具有 8086 的基本邏輯結(jié)構(gòu)。 總結(jié)總結(jié) 以以 8086 8086 微處理器組成的微機(jī)系統(tǒng)是微處理器組成的微機(jī)系統(tǒng)是IBM PC/XTIBM PC/XT及其兼容及其兼容機(jī)，雖然市場上已經(jīng)少見了，但從學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，它仍然可機(jī)，雖然市場上已經(jīng)少見了，但從學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，它仍然可以作為基本