微機第01章(概述)

1、主講人：主講人： 陳濤陳濤2課程介紹課程介紹CPU：8088/8086 典型機型典型機型：IBM-PC系列機系列機內容：內容： 微型計算機的系統(tǒng)構成微型計算機的系統(tǒng)構成 8088 微處理器及指令系統(tǒng)微處理器及指令系統(tǒng) 匯編語言程序設計匯編語言程序設計 半導體存儲器及其接口半導體存儲器及其接口 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） 面向外設的接口芯片及其應用面向外設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 微型計算機系統(tǒng)概述微型計算機系統(tǒng)概述 4

2、4第第2 2章章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) 6 6第第3 3章章 匯編語言程序設計匯編語言程序設計 8 8第第4 4章章 微處理器外部特性微處理器外部特性 8 8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第第6 6章章 基本輸入輸出接口基本輸入輸出接口 6 6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 8第第8 8章章 定時計數(shù)控制器定時計數(shù)控制器 4 4第第9 9章章 DMADMA控制接器控制接器 6 6第第1010章章 并行接口并行接口 1010第第1111章章 串行通信接口串行通信接口 6 6第第1313章章 DOSDOS結構分析結構分析

3、6 6章節(jié)目錄章節(jié)目錄（續(xù)）（續(xù)） 計劃學時計劃學時5學習并掌握先修課的有關內容學習并掌握先修課的有關內容課堂課堂：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%+ +平時成績平時成績30%30%學習學習要求要求學習方法建議學習方法建議第第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81.1 微型計算機的發(fā)展和應用n1946年，世界上出現(xiàn)

4、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)生了第四代，產(chǎn)生了微型計算機微型計算機n1971年，年，Intel公司設計了世界上第一公司設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91.1.1 微型計算機的發(fā)展n第第1代代：4位和低檔位和低檔8位微機位微機I4004I4040I8008n第第2代代：中高檔：中高檔8位微機位微機M6800、 I8080、Z80、I8085 Apple

5、-II 微機、微機、MCS-48、MCS-51系列系列n第第3代代：16位微機位微機 M68000、Z8000I8086/ 8088 80286， IBM PC系列機系列機101.1.1 微型計算機的發(fā)展（續(xù)）n第第4代代：32位微機位微機nI80386 80486 Pentium Pentium II Pentium III Pentium 4n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11n1978年年 8086 /8088 2.9萬萬 （3萬）萬）n1982年年 80286 13.5萬萬n1985年年 80386 32萬萬n1990年年 80

6、486 120萬萬n1993年年 Pentium 320萬萬n1996年年 Pentium Pro 550萬萬n1997年年2月月 Pentium II 750萬，萬，300MHzn1999年年 Pentium III n2000年年(4季度季度) Pentium IV 4200萬，萬，1.4GHz(0.18um工藝工藝)n其他新型技術，如激光計算機。其他新型技術，如激光計算機。n從計算機結構及信息理論方面，從計算機結構及信息理論方面，“非馮結構非馮結構”（神經(jīng)網(wǎng)絡（神經(jīng)網(wǎng)絡仿人腦仿人腦的思維和記憶模型的思維和記憶模型），更便于處理某些智能型問題。），更便于處理某些智能型問題。1.1.1 微型

7、計算機的發(fā)展（續(xù)）121.1.2 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

8、如：常用的例如：常用的MCS-51、MCS-96131.2 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 內存儲器內存儲器 總線總線輸入輸出輸入輸出接口電路接口電路外部設備外部設備 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)14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設備設備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1.微處理器子系統(tǒng)微處理器子系統(tǒng)2.存儲器存儲器3.I/O設備

9、和設備和I/O接口接口4.系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線15n微處理器具有運算和控制功能，是整個微型計算機的核心，也稱中央處理微處理器具有運算和控制功能，是整個微型計算機的核心，也稱中央處理器器CPU（Central Processing Unit）。由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成，。由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成，具有控制器和運算器功能。具有控制器和運算器功能。n注意，微處理器并不是一臺完整的計算機注意，微處理器并不是一臺完整的計算機n微處理器的主要功能部件微處理器的主要功能部件（1）算術邏輯部件（算術邏輯部件（ALU）：用來進行算術和邏輯運算。：用來進行算術和邏輯運算。 例如，例如，SUB AL，5；

10、AND AL，F(xiàn)EH；ADD AL，10；OR AL，01H；（2）累加器：累加器：運算前存放操作數(shù)，運算后存放運算結果。輸入運算前存放操作數(shù)，運算后存放運算結果。輸入/輸出指令也輸出指令也通過累加器來完成。通過累加器來完成。 例如：例如：IN AL，50H； OUT 51H，AL； （3）程序計數(shù)器（程序計數(shù)器（Program Counter-PC），也稱指令計數(shù)器，也稱指令計數(shù)器（Instruction Counter），由它指出下一條要執(zhí)行指令所在存儲單元的，由它指出下一條要執(zhí)行指令所在存儲單元的地址，具有加地址，具有加1計數(shù)的功能。計數(shù)的功能。 （4）指令寄存器指令寄存器：用來存放從存

11、儲器中取出的指令碼。：用來存放從存儲器中取出的指令碼。 （5）指令譯碼器指令譯碼器：對指令碼進行譯碼，確定指令的操作（如加、減、移位：對指令碼進行譯碼，確定指令的操作（如加、減、移位等）。等）。 （6）時序和控制部件時序和控制部件 微處理器（Microprocessor）16系統(tǒng)總線n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)采用總線結構連接系統(tǒng)功能部件微機系統(tǒng)采用總線結構連接系統(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

12、控制信息(每根每根) 總線是計算機的部件與部件之間傳輸信息的公共通路，它總線是計算機的部件與部件之間傳輸信息的公共通路，它能分時地發(fā)送和接收各部件的信息?？偩€不僅僅是一組傳輸能分時地發(fā)送和接收各部件的信息?？偩€不僅僅是一組傳輸線，它還包括與數(shù)據(jù)傳輸有關的控制邏輯。所以，在一個計線，它還包括與數(shù)據(jù)傳輸有關的控制邏輯。所以，在一個計算機系統(tǒng)中，總線應被看成一個獨立的部件。算機系統(tǒng)中，總線應被看成一個獨立的部件。17總線信號n地址總線地址總線 ABn輸出將要訪問的內存單元或輸出將要訪問的內存單元或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

13、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)調系統(tǒng)中各部件的操作，包括以下信號：協(xié)調系統(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（輸入控制信息（輸出）、請求（輸入）、狀態(tài)聯(lián)絡（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

14、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 MASM和和LINK 文本編輯程序文本編輯程序 EDIT.COM 調試程序調試程序 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位微機的基礎位微機的基礎8088CPUIBM 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RO

15、M8253定時控制器定時控制器8237DMA控制器控制器8255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)配置配置開關開關1.3.2 主機板組成1.微處理器子系統(tǒng)微處理器子系統(tǒng)8088：16位內部結構、位內部結構、8位數(shù)據(jù)總線、位數(shù)據(jù)總線、20位地址總線、位地址總線、4.77MHz主頻主頻2.存儲器存儲器ROM-BIOS、主體為、主體為RAM3.I/O接口控制電路接口控制電路8259A、8253、8237A、8255、8250等等4.I/O通道通道62線的線的I

16、BM PC總線總線22圖圖1.5 1.5 存儲空間的分配存儲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)RAM640KB00000HA0000HC0000HE0000HF0000H10000HFE000HFFFFFH常規(guī)內存常規(guī)內存1MB擴展內存擴展內存15MB1.3.3 存儲空間的分配常規(guī)內存：常規(guī)內存：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擴展內存：用作擴展內

17、存：用作RAM區(qū)區(qū)23 系系統(tǒng)統(tǒng)板板 00001F02003F04005F06007F08009F0A00BF0C00DF0E00FFDMA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LPT1SD

18、LC通信接口通信接口BSC通信接口通信接口單色顯示單色顯示/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訪問外設時，只使用低訪問外設時，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24什么是微型計算機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造出的計算機系統(tǒng)器的微處理器為核心所構造出的計算機系統(tǒng)n微處理器（微處理器（Microprocessor）n微型計算機（微型計算機（Microcomputer）n 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章章 教學要求教學要求n熟悉熟悉PC系