上課：第一章微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)

1、微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李李 靜靜微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程微機(jī)原理及接口技術(shù)微機(jī)原理及接口技術(shù)-先修課程先修課程數(shù)字邏輯數(shù)字邏輯l提供硬件基礎(chǔ)計算機(jī)組成原理計算機(jī)組成原理l確立計算機(jī)部件功能l掌握計算機(jī)工作原理高級語言程序設(shè)計高級語言程序設(shè)計l熟悉DOS環(huán)境程序設(shè)計的方法l掌握基本程序設(shè)計思想微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程 及及 課程介紹典型機(jī)型：典型機(jī)型：IBM PCIBM PC系列機(jī)系列機(jī)基本系統(tǒng)：基本系統(tǒng)：8086CPU8086CPU和半導(dǎo)體存儲器和半導(dǎo)體存儲器I/OI/O接口電路及與外設(shè)的連接接口電路及與外設(shè)的連接硬件接口電

2、路原理硬件接口電路原理軟件接口編程方法軟件接口編程方法微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程微機(jī)原理及接口技術(shù)微機(jī)原理及接口技術(shù)-課程介紹課程介紹微機(jī)原理微機(jī)原理： IBM PCIBM PC系列機(jī)系列機(jī) 8086 8086匯編語言程序設(shè)計匯編語言程序設(shè)計接口接口：半導(dǎo)體存儲器及其接口半導(dǎo)體存儲器及其接口I/OI/O接口電路及其與外設(shè)連接接口電路及其與外設(shè)連接硬件接口電路原理硬件接口電路原理軟件接口編程方法軟件接口編程方法技術(shù)技術(shù)：微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程微機(jī)原理及接口技術(shù)微機(jī)原理及接口技術(shù)-課程特點課程特點專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課硬件系列課程之一l計算機(jī)組成原理l微機(jī)原理及接口技術(shù)l計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)指

3、指定選修課l以技術(shù)為主l面向應(yīng)用l軟硬件相結(jié)合區(qū)別區(qū)別微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程硬件系列課程硬件系列課程計算機(jī)組成原理側(cè)重討論計算機(jī)基本部件的構(gòu)成和組成方式，基本運算的操作原理和單元的設(shè)計思想、操作方式及其實現(xiàn)方法和電路原理側(cè)重內(nèi)部各單元的工作原理和實現(xiàn)方法（芯片內(nèi)）微機(jī)原理及接口技術(shù)突出應(yīng)用，詳細(xì)講述微處理器芯片的指令系統(tǒng)及編程、CPU外部特性、微機(jī)主板，與通用外設(shè)的接口電路及應(yīng)用編程技術(shù)側(cè)重各模塊外部的連接和應(yīng)用技術(shù)（芯片外）計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)重點論述計算機(jī)系統(tǒng)的各種基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計技術(shù)和性能定量分析方法側(cè)重整個系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)（芯片組合）返回返回微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程學(xué)習(xí)資源要利用學(xué)習(xí)資源要

4、利用l錢曉捷之微服網(wǎng)錢曉捷之微服網(wǎng)http:/ 陳濤，微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)，陳濤，微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.1uBarry B.Brey著著 陳誼等譯，陳誼等譯，Intel系列微處理器結(jié)構(gòu)、編程和接口技術(shù)大全系列微處理器結(jié)構(gòu)、編程和接口技術(shù)大全80X86、Pentium和和Pentium Pro，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.1學(xué)習(xí)資源微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程微機(jī)原理及接口技術(shù)微機(jī)原理及接口技術(shù)-網(wǎng)站資源網(wǎng)站資源l錢曉捷之微服網(wǎng)錢曉捷之微服網(wǎng)http:/ of Assembly Language Program

5、ming微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程微機(jī)原理及接口技術(shù)微機(jī)原理及接口技術(shù)-參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)u錢曉捷錢曉捷 陳濤，微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)，陳濤，微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.1u錢曉捷，匯編語言程序設(shè)計（第錢曉捷，匯編語言程序設(shè)計（第2版），版），北京：電子工業(yè)出版社，北京：電子工業(yè)出版社，2003.6u揚季文等，揚季文等，80X86匯編語言程序設(shè)計教程，匯編語言程序設(shè)計教程，北京：清華大學(xué)出版社，北京：清華大學(xué)出版社，1998.6u戴梅萼，微型計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，戴梅萼，微型計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，北京：

6、清華大學(xué)出版社，北京：清華大學(xué)出版社，1991u揚素行，微型計算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用，揚素行，微型計算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用，北京：清華大學(xué)出版社，北京：清華大學(xué)出版社，1995uBarry B.Brey著著 陳誼等譯，陳誼等譯，Intel系列微處理器結(jié)構(gòu)、編程和接口技術(shù)大全系列微處理器結(jié)構(gòu)、編程和接口技術(shù)大全80X86、Pentium和和Pentium Pro，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.1微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程第第1章：微型計算機(jī)系統(tǒng)概述章：微型計算機(jī)系統(tǒng)概述教學(xué)重點l 微型計算機(jī)的系統(tǒng)組成微型計算機(jī)的系統(tǒng)組成l IBM PC系列機(jī)的主機(jī)板系列機(jī)的主機(jī)板微機(jī)原理與接口技

7、術(shù)精品課程第第1章：章：1.1 微型計算機(jī)的發(fā)展應(yīng)微型計算機(jī)的發(fā)展應(yīng)用用l1946年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計算機(jī)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)據(jù)和計算器）（電子數(shù)據(jù)和計算器）l發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)生了四代，產(chǎn)生了微型計算機(jī)微型計算機(jī)l1971年，年，Intel公司設(shè)計了世界上第一個微公司設(shè)計了世界上第一個微處理器芯片處理器芯片Intel4004，開創(chuàng)了一個全新的，開創(chuàng)了一個全新的計算機(jī)時代計算機(jī)時代以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件要部件,以集成了計算機(jī)主要部件以集成了計算

8、機(jī)主要部件控控制器和運算器的微處理器為核心所構(gòu)造制器和運算器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計算機(jī)系統(tǒng)出的計算機(jī)系統(tǒng)微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程第第1章：章：1.1.1 微型計算機(jī)的發(fā)展微型計算機(jī)的發(fā)展l第第1代代：4位和低檔位和低檔8位微機(jī)位微機(jī)400440408008l第第2代代：中高檔：中高檔8位微機(jī)位微機(jī)Z80、I8085、M6800，Apple-II微機(jī)l第第3代代：16位微機(jī)位微機(jī)8086808680286，IBM PC系列機(jī)l第第4代代：32位微機(jī)位微機(jī)8038680486PentiumPentium II / III / 432位PC機(jī)、Macintosh機(jī)、PS/2機(jī)l第第5代代：6

9、4位微機(jī)位微機(jī)Itanium、64位RISC微處理器芯片微機(jī)服務(wù)器、工程工作站、圖形工作站微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程返回返回世界上第一臺計算機(jī)世界上第一臺計算機(jī)ENIAC微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程Apple微型計算機(jī)微型計算機(jī)Apple-IApple-II返回返回微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程Intel4004和采用和采用4004的計算的計算器器返回返回微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程IBM PC系列機(jī)系列機(jī)8086CPUIBM PC機(jī)機(jī)IBM PC/AT機(jī)機(jī)IBM PC/XT機(jī)機(jī)返回返回微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程英特爾微處理器芯片英特爾微處理器芯片80386PentiumPentium 4返回返回微機(jī)

10、原理與接口技術(shù)精品課程什么是微型計算機(jī)什么是微型計算機(jī)l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(jī)主要部件以集成了計算機(jī)主要部件控制器和運控制器和運算器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計算機(jī)算器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)l微處理器（微處理器（Microprocessor）l微型計算機(jī)（微型計算機(jī)（Microcomputer）返回返回微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程l計算機(jī)應(yīng)用通常分成如下各個領(lǐng)域計算機(jī)應(yīng)用通常分成如下各個領(lǐng)域科學(xué)計算，數(shù)據(jù)處理，實時控制計算機(jī)輔助設(shè)計，人工智能，l由于微型計算機(jī)具有如下特點由于微型計算機(jī)具有如下特點體積小、價格低

11、工作可靠、使用方便、通用性強(qiáng)l所以，可以分為兩個主要應(yīng)用方向所以，可以分為兩個主要應(yīng)用方向第第1章：章：1.1.2 微型計算機(jī)的應(yīng)用微型計算機(jī)的應(yīng)用微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程1.1.2 微型計算機(jī)的應(yīng)用微型計算機(jī)的應(yīng)用l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通用微機(jī)，例如：PC微機(jī)功能越強(qiáng)越好、使用越方便越好l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?qū)Ｓ梦C(jī)，例如：單片機(jī)、工控機(jī)可靠性高、實時性強(qiáng)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

12、片中一個微處理器芯片中例如：常用的例如：常用的MCS-51、MCS-96微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程第第 1 章章 微型計算機(jī)概述微型計算機(jī)概述 重點：微處理器、微型計算機(jī)、微型計重點：微處理器、微型計算機(jī)、微型計 算機(jī)系統(tǒng)算機(jī)系統(tǒng)難點：總線難點：總線 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程計算機(jī)的組成（計算機(jī)的組成（*） 由五大部分組成，即運算器、控制器、存由五大部分組成，即運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程運算器：能夠完成算術(shù)運算、邏輯運算和比較運算器：能夠完成算術(shù)運算、邏輯運算和比較等運算的部件；等運算的部件；輸入設(shè)備：將原始數(shù)據(jù)（包括程序）

13、輸入到存輸入設(shè)備：將原始數(shù)據(jù)（包括程序）輸入到存儲器的部件；儲器的部件；輸出設(shè)備：將中間結(jié)果或最后結(jié)果輸出的部件；輸出設(shè)備：將中間結(jié)果或最后結(jié)果輸出的部件；存儲器：用來記錄、存放原始數(shù)據(jù)（包括程存儲器：用來記錄、存放原始數(shù)據(jù)（包括程序）、中間結(jié)果和運算結(jié)果的部件；序）、中間結(jié)果和運算結(jié)果的部件；控制器：用來協(xié)調(diào)各部件工作的，發(fā)出控制命控制器：用來協(xié)調(diào)各部件工作的，發(fā)出控制命令的部件。令的部件。以存儲器為中心以存儲器為中心馮馮.諾依曼諾依曼微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程第一節(jié)第一節(jié) 微處理器、微型計算機(jī)微處理器、微型計算機(jī) 和微型計算機(jī)系統(tǒng)和微型計算機(jī)系統(tǒng) 一、相關(guān)定義一、相關(guān)定義1、微處理器、微處

14、理器 指采用大規(guī)模集成技術(shù)，集成在一片指采用大規(guī)模集成技術(shù)，集成在一片芯片上的包括運算器和控制器的中央處理芯片上的包括運算器和控制器的中央處理器。器。 即：即：CPU 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程內(nèi)部結(jié)構(gòu)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)：微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程A：算邏部件：算邏部件 作用：處理各種數(shù)據(jù)信息作用：處理各種數(shù)據(jù)信息B：累加器和通用寄存器組：累加器和通用寄存器組 作用：保存參加運算的數(shù)據(jù)及運算中作用：保存參加運算的數(shù)據(jù)及運算中 間結(jié)果，也存放地址。間結(jié)果，也存放地址。 累加器也是寄存器，但特殊，許多指累加器也是寄存器，但特殊，許多指令執(zhí)行過程以其為中心。（令執(zhí)行過程以其為中心。（*）C：程序計數(shù)器，指令

15、寄存器和譯碼器（：程序計數(shù)器，指令寄存器和譯碼器（*）微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程Cpu功能：功能：可以進(jìn)行算術(shù)和邏輯運算；可以進(jìn)行算術(shù)和邏輯運算；可保存少量數(shù)據(jù)；可保存少量數(shù)據(jù)；能對指令進(jìn)行譯碼并執(zhí)行規(guī)定的動作；能對指令進(jìn)行譯碼并執(zhí)行規(guī)定的動作；能和存儲器、外設(shè)交換數(shù)據(jù)；能和存儲器、外設(shè)交換數(shù)據(jù)；提供整個系統(tǒng)所需要的定時和控制；提供整個系統(tǒng)所需要的定時和控制；可以響應(yīng)其他部件發(fā)來的中斷請求?？梢皂憫?yīng)其他部件發(fā)來的中斷請求。微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程2、微型計算機(jī)、微型計算機(jī)概念：以微處理器為核心，配上大規(guī)模集成概念：以微處理器為核心，配上大規(guī)模集成電路的隨機(jī)存取存儲器電路的隨機(jī)存取存儲器RAM

16、、只讀存儲器、只讀存儲器ROM、I/O接口電路和相應(yīng)的輔助電路而接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的微型化的計算機(jī)裝置，是具有完整構(gòu)成的微型化的計算機(jī)裝置，是具有完整運行功能的計算機(jī)運行功能的計算機(jī) 。微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程 采用總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中各功能部件之采用總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中各功能部件之間的相互關(guān)系變?yōu)楦鱾€部件間的相互關(guān)系變?yōu)楦鱾€部件面向總線的單面向總線的單一關(guān)系一關(guān)系。一個部件。一個部件只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)，就，就可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中，可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中，擴(kuò)展系統(tǒng)功能。擴(kuò)展系統(tǒng)功能。DB: 雙向；雙向； 位數(shù)（寬度）位數(shù)（寬度）=微處理器位數(shù)微處理

17、器位數(shù) 傳輸指令代碼、狀態(tài)量、數(shù)據(jù)傳輸指令代碼、狀態(tài)量、數(shù)據(jù)AB：單向；：單向； 位數(shù)決定位數(shù)決定CPU可直接尋址的內(nèi)可直接尋址的內(nèi) 存范圍存范圍CB： 雙向雙向微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程3、微型計算機(jī)系統(tǒng)、微型計算機(jī)系統(tǒng)概念：以微型計算機(jī)為主體，配上系統(tǒng)軟件概念：以微型計算機(jī)為主體，配上系統(tǒng)軟件和相應(yīng)的外部設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器、和相應(yīng)的外部設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器、磁盤機(jī)和磁帶機(jī)等）及其他專用電路、電磁盤機(jī)和磁帶機(jī)等）及其他專用電路、電源、面板、機(jī)架之后，就成了微型計算機(jī)源、面板、機(jī)架之后，就成了微型計算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng) 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程二、二、微處理器、微型計算機(jī)和微型計算機(jī)系微處理器

18、、微型計算機(jī)和微型計算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系統(tǒng)的關(guān)系 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程第二節(jié)第二節(jié) 微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng) 的總線結(jié)構(gòu)的總線結(jié)構(gòu) 總線：總線：計算機(jī)傳遞信息的一組通信線計算機(jī)傳遞信息的一組通信線1、單總線：單總線：一組總線；一組總線；雙總線：雙總線：兩組總線；兩組總線；三總?cè)偩€：線：三組總線三組總線2、單向總線；雙向總線單向總線；雙向總線3、微處理器內(nèi)部總線：微處理器內(nèi)部總線：連接內(nèi)部寄存器組、累加連接內(nèi)部寄存器組、累加器、算邏單元和控制部件器、算邏單元和控制部件 單機(jī)內(nèi)總線：單機(jī)內(nèi)總線：計算機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)板與插件板之間計算機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)板與插件板之間進(jìn)行通信的總線進(jìn)行通信的總線 外總線：外總

19、線：（多機(jī)之間）微型計算機(jī)和其他設(shè)備（多機(jī)之間）微型計算機(jī)和其他設(shè)備或控制對象之間進(jìn)行通信的總線或控制對象之間進(jìn)行通信的總線微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程 微處理器的典型結(jié)構(gòu)微處理器的典型結(jié)構(gòu) 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程微型計算機(jī)結(jié)構(gòu)圖微型計算機(jī)結(jié)構(gòu)圖 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程用三類總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)用三類總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng) 微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程第三節(jié)第三節(jié) 微型計算機(jī)的微型計算機(jī)的 發(fā)展和分類發(fā)展和分類 一、計算機(jī)演變過程（一、計算機(jī)演變過程（*）1、軟件概念（、軟件概念（*） 指令、指令系統(tǒng)、程序、源程序、目的指令、指令系統(tǒng)、程序、源程序、目的程序、機(jī)器語言、匯編語言、匯編語言源程序、

20、機(jī)器語言、匯編語言、匯編語言源程序、匯編程序、高級語言、操作系統(tǒng)程序、匯編程序、高級語言、操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：應(yīng)用語言應(yīng)用語言高級語言高級語言匯編語言匯編語言機(jī)機(jī)器語言器語言O(shè)S微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程2、硬件的概念（、硬件的概念（*） 堆棧技術(shù)；中斷技術(shù)；直接存儲器存取堆棧技術(shù)；中斷技術(shù)；直接存儲器存取方式（方式（DMA技術(shù)）；多寄存器結(jié)構(gòu)；流水技術(shù)）；多寄存器結(jié)構(gòu)；流水線技術(shù)；線技術(shù)；cache；虛擬存儲器；多處理器；虛擬存儲器；多處理器系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程二、微型計算機(jī)的特點和發(fā)展二、微型計算機(jī)的特點和發(fā)展產(chǎn)生的前提：產(chǎn)生的前提：1、軍事、空間及自動化技術(shù)、軍事、空間及自動化技術(shù)的發(fā)展，需要體積小、功耗低、可靠性高的發(fā)展，需要體積小、功耗低、可靠性高的計算機(jī)。的計算機(jī)。2、大規(guī)模集成電路技術(shù)的不、大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展為微機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。斷發(fā)展為微機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。特點（特點（*）：）：1、體積小，重量輕、體積小，重量輕 2、價格低廉、價格低廉 3、可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活、可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活 4、應(yīng)用面廣、應(yīng)用面廣微機(jī)原理與接口技術(shù)精品課程發(fā)展的五