第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

1、2022年5月15日星期日1微機(jī)原理課程目標(biāo)微機(jī)原理課程目標(biāo)v微機(jī)原理是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)與微機(jī)原理是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)與匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程：匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程：微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計(jì)匯編語言程序設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)2022年5月15日星期日2微機(jī)原理課程目標(biāo)微機(jī)原理課程目標(biāo)1.在總體上建立起微機(jī)系統(tǒng)的在總體上建立起微機(jī)系統(tǒng)的整體概念整體概念；2.掌握微型機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的掌握微型機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的構(gòu)成及工作原理構(gòu)成及工作原理；3.掌握掌握Intel 8086基本基本指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)；4.掌握微型機(jī)的掌握微型

2、機(jī)的輸入輸出技術(shù)輸入輸出技術(shù)及及常用接口電路常用接口電路；5.掌握基本的掌握基本的匯編語言編程匯編語言編程方法；方法；最終目標(biāo)：最終目標(biāo)：要求學(xué)生通過課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，要求學(xué)生通過課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，初步具有微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件、軟件的開發(fā)能力。初步具有微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件、軟件的開發(fā)能力。2022年5月15日星期日3第一章第一章 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)概述概述第二章第二章 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與碼制計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與碼制第三章第三章 8086/8088 微處理器微處理器第四章第四章 8086/8088 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)第五章第五章 匯編語言程序設(shè)計(jì)匯編語言程序設(shè)計(jì)第六章第六章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器第

3、七章第七章 輸入輸出接口輸入輸出接口(包括微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例包括微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例 ) I/O接口、中斷、定時(shí)器接口、中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 并行口并行口8255A、A/D和和D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換微機(jī)原理教學(xué)內(nèi)容微機(jī)原理教學(xué)內(nèi)容2022年5月15日星期日4教材及主要參考書教材及主要參考書1.教材教材:微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 馮博琴等主編，清華大學(xué)出版社，馮博琴等主編，清華大學(xué)出版社，2007.082.參考書參考書:微機(jī)原理及接口技術(shù)微機(jī)原理及接口技術(shù) 李順增等主編，機(jī)械工業(yè)出版社，李順增等主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2006.01 3.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書：實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書： 微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書微機(jī)原

4、理與接口實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書陳夠喜編，陳夠喜編，20062022年5月15日星期日5課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法課程特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法 1.綜合性強(qiáng)：綜合性強(qiáng)：涉及電子電路、計(jì)算機(jī)原理、程涉及電子電路、計(jì)算機(jī)原理、程 序設(shè)計(jì)等課程內(nèi)容。序設(shè)計(jì)等課程內(nèi)容。2.實(shí)踐性強(qiáng)：實(shí)踐性強(qiáng)：軟硬件結(jié)合，需重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。軟硬件結(jié)合，需重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。3.理解性強(qiáng)：理解性強(qiáng)：需靈活學(xué)習(xí)、應(yīng)用。不能死記硬需靈活學(xué)習(xí)、應(yīng)用。不能死記硬 背、臨時(shí)突擊。背、臨時(shí)突擊。4.聯(lián)系實(shí)際：聯(lián)系實(shí)際：注意平時(shí)學(xué)習(xí)，不斷積累知識(shí)。注意平時(shí)學(xué)習(xí)，不斷積累知識(shí)。2022年5月15日星期日6課程教學(xué)和考核情況課程教學(xué)和考核情況1.教教 學(xué)：學(xué)：54學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 2.

5、實(shí)實(shí) 驗(yàn)：驗(yàn)：10學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3.學(xué)學(xué) 分：分： 4 學(xué)分學(xué)分4.考考 試：試：平時(shí)作業(yè)平時(shí)作業(yè) 10%；實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn) 10% 期末考試期末考試 80%任課教師：任課教師：尹建平尹建平 聯(lián)系電話：聯(lián)系電話YJP123NUC.EDU.CN2022年5月15日星期日7CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 譯碼譯碼時(shí)鐘時(shí)鐘控制電路控制電路并并行行接接口口串串行行接接口口鍵鍵盤盤接接口口 顯示器接口顯示器接口DMA打印機(jī)打印機(jī) 鼠標(biāo)鼠標(biāo) 顯示器顯示器 鍵盤鍵盤磁盤驅(qū)動(dòng)器磁盤驅(qū)動(dòng)器主板主板2022年5月15日星期日8傳感器傳感器A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 CPU 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器并行接口并行接口打印機(jī)打印機(jī)鍵鍵

6、盤盤 顯顯 示示一個(gè)典型的應(yīng)用系統(tǒng)第一章第一章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)10第第1章章 微型機(jī)系統(tǒng)概述微型機(jī)系統(tǒng)概述主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：n1.1 微型計(jì)算機(jī)概述微型計(jì)算機(jī)概述n1.2 微型計(jì)算機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)n1.3 微型計(jì)算機(jī)的工作原理微型計(jì)算機(jī)的工作原理n1.4 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用學(xué)時(shí)分配：學(xué)時(shí)分配：n2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第一節(jié)第一節(jié)微型計(jì)算機(jī)概述微型計(jì)算機(jī)概述mov ax,12hcall displayJmp 1234h/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理

7、及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)121.1 微型計(jì)算機(jī)概述微型計(jì)算機(jī)概述n1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展n1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次n1.1.3微型計(jì)算機(jī)的常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)的常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)13 計(jì)算機(jī)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最為迅速、普世紀(jì)發(fā)展最為迅速、普及程度最高、應(yīng)用及程度最高、應(yīng)用最為廣泛最為廣泛的科學(xué)技術(shù)之一。的科學(xué)技術(shù)之一。 經(jīng)過六十多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已滲透到經(jīng)過六十多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已滲透到國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，極大地改變國民經(jīng)

8、濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，極大地改變著人們的著人們的工作方式工作方式和和生活方式生活方式，并成為推動(dòng)社，并成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的巨大生產(chǎn)力。會(huì)發(fā)展的巨大生產(chǎn)力。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)14Intel4004和采用和采用4004的計(jì)算器的計(jì)算器/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)15Apple微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)Apple-IApple-II/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)16IBM PC系列機(jī)系

9、列機(jī)8088CPUIBM PC機(jī)機(jī)IBM PC/AT機(jī)機(jī)IBM PC/XT機(jī)機(jī)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)17英特爾微處理器芯片英特爾微處理器芯片80386PentiumPentium 4/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)18世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義的電子計(jì)算機(jī)是的電子計(jì)算機(jī)是1946年年美國賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)美國賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的計(jì)制造的“ENIAC”。n占地占地150平方米平方米n重量重量30噸噸n功耗功耗150千瓦千瓦 n運(yùn)算速度每秒運(yùn)算速度每秒5000次次1

10、.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)191.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展n電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展：電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展：n電子管計(jì)算機(jī)（電子管計(jì)算機(jī)（1946-1956）n晶體管計(jì)算機(jī)（晶體管計(jì)算機(jī)（1957-1964）n中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965-1970）n超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971-今）今）n電子計(jì)算機(jī)按其性能分類：電子計(jì)算機(jī)按其性能分類：n大中型計(jì)算機(jī)大中型計(jì)算機(jī)/巨型計(jì)算機(jī)（巨型計(jì)算機(jī)（Mainframe Computer）n小型計(jì)算機(jī)

11、（小型計(jì)算機(jī)（Minicomputer）n微型計(jì)算機(jī)（微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）n單片單片計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)（Single-Chip Microcomputer）n微型計(jì)算機(jī)的核心：微處理器微型計(jì)算機(jī)的核心：微處理器(中央處理器中央處理器CPU)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)20Intel微處理器的發(fā)展簡況微處理器的發(fā)展簡況代代發(fā)表發(fā)表年份年份字長字長(bits)(bits)型號(hào)型號(hào)線寬線寬( ( m)m)晶體管數(shù)晶體管數(shù)( (萬個(gè)萬個(gè)) )時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率(MHz)(MHz)速度速度(MIPS)(MIPS)一一19711971

12、197219724 48 8400440048008800850500.3110.050.05二二197419748 88080808020200.50.52-42-40.50.5三三197819781982198216168086/80888086/808880286802862-32-32.92.913134.77-104.77-108-208-201300300七七200420046464ItaniumItanium 0.080.08CPU:2.5KCPU:2.5KCache:30KCache:30K800(20800(20條指條指令令/CLOCK)/CLOCK)300

13、03000/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)21微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展來表征的微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展來表征的微處理器的集成度每隔微處理器的集成度每隔18個(gè)月就會(huì)翻一番，芯片的性能個(gè)月就會(huì)翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍也隨之提高一倍 -摩爾定律摩爾定律(Moores Law )Gordon E. Moore，Intel公司的創(chuàng)始人之一公司的創(chuàng)始人之一1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)221. 第一代微處理器第一代微處理器 In

14、tel4004、Intel4040 4位微處理器位微處理器Intel8008 低檔低檔8位微處理器位微處理器1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)231971年年1977年是微處理器發(fā)展的早期年是微處理器發(fā)展的早期階段階段:字長為字長為4位或位或8位，集成度約為位，集成度約為300010000晶體管晶體管/片，微處理器的主頻片，微處理器的主頻為為0.15MHz。1971年：年：Intel 4004，是世界上第，是世界上第一片單片微處理器：一片單片微處理器：4位微處理器，位微處理器，尋址空間為尋址空間為40

15、96個(gè)半字節(jié)個(gè)半字節(jié), 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)包括包括45條指令。條指令。Intel 40041.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)241972年：年：Intel 8008，是世界上第一片，是世界上第一片8位微處理器位微處理器。8008采用了采用了10 m生產(chǎn)工藝，集成度為生產(chǎn)工藝，集成度為3500個(gè)晶體個(gè)晶體管，工作頻率為管，工作頻率為200KHz。Intel 80081.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)252. 第二

16、代微處理器第二代微處理器 Intel8080、MC6800、6501、6502 8位微處位微處理器理器Intel8085、Z80、MC6809 高檔高檔8位微處理器位微處理器指令比較完善，有了中斷與指令比較完善，有了中斷與DMA匯編、匯編、BASIC，F(xiàn)ORTRAN、PL/M 后期配備后期配備CP/M操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)261974年：年：Intel 8080采用了采用了6 m生產(chǎn)工藝，集成度為生產(chǎn)工藝，集成度為6000個(gè)晶體管，主頻為個(gè)晶體管，主頻為2MHz。1976

17、年：年：Intel 8085Intel公司生產(chǎn)的最后一種公司生產(chǎn)的最后一種8位通位通用微處理器，用微處理器，8085的工作頻率提高到的工作頻率提高到5MHz，指令系統(tǒng)的，指令系統(tǒng)的指令數(shù)上升到指令數(shù)上升到246條條。Intel 80851.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)27Intel8086 、Z8000、MC68000 16位位 - 8086數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線16位、地址總線位、地址總線20位位Intel8088 準(zhǔn)準(zhǔn)16位位 - 外部數(shù)據(jù)總線外部數(shù)據(jù)總線8位，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線位，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線16位位-

18、IBM PC、IBM PC/XT1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展3. 第三代微處理器第三代微處理器 /1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)281978年年Intel8086采用了采用了3 m工藝，集成了工藝，集成了29,000個(gè)晶體管，工作頻率為個(gè)晶體管，工作頻率為4.77 MHz。它的寄存器和數(shù)據(jù)總線均為。它的寄存器和數(shù)據(jù)總線均為16位，地址總線為位，地址總線為20位，從而使尋址空間達(dá)位，從而使尋址空間達(dá)1MB。同時(shí)，。同時(shí)，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有很大的改進(jìn)，采用了流水線結(jié)構(gòu)，并設(shè)置了很大的改進(jìn)，采用了流水線結(jié)構(gòu)，并設(shè)置了

19、6字節(jié)的指令預(yù)字節(jié)的指令預(yù)取隊(duì)列。取隊(duì)列。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展Intel 8086/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)291979年年Intel8088除了它的數(shù)據(jù)總線為除了它的數(shù)據(jù)總線為8位以外，其余均與位以外，其余均與8086相同。相同。8088采用采用8位數(shù)據(jù)總線是位數(shù)據(jù)總線是為了利用當(dāng)時(shí)現(xiàn)有的為了利用當(dāng)時(shí)現(xiàn)有的8位設(shè)備控制芯位設(shè)備控制芯片片。由于。由于8088內(nèi)部支持內(nèi)部支持16位運(yùn)算，而與位運(yùn)算，而與I/O之間傳輸為之間傳輸為8位，故位，故8088稱為準(zhǔn)稱為準(zhǔn)16位微處理器。位微處理器。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

20、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展Intel 8088/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)301981年年8月，月，IBM公司推出以公司推出以8088為為CPU的世界上第一的世界上第一臺(tái)臺(tái)16位微型計(jì)算機(jī)位微型計(jì)算機(jī)IBM 5150 Personal Computer，即著，即著名的名的IMB PC。u 4.77 MHz Intel 8088 CPUu 16KB256KB RAM,u 40KB ROMu 5.25 “ floppy drive,u PC-DOS 1.0 (MS-DOS) u $3000 base priceu $6000 fully expand

21、ed1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)31Intel80286、MC68010 高檔高檔16位位u數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線16位，地址總線位，地址總線24位位uIBM PC/ATu實(shí)地址模式、虛地址保護(hù)模式實(shí)地址模式、虛地址保護(hù)模式u虛地址模式可尋址虛地址模式可尋址16MB物理地址和物理地址和1GB的虛的虛擬地址空間擬地址空間1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展3. 第三代微處理器第三代微處理器 /1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)3280286（198

22、2年年-1984年）年）采用采用1.5 m工藝，集成了工藝，集成了134,000個(gè)晶體管，工作頻率個(gè)晶體管，工作頻率為為6MHz。80286的數(shù)據(jù)總線仍然為的數(shù)據(jù)總線仍然為16位，但是地址總位，但是地址總線增加到線增加到24位，使存儲(chǔ)器尋址空間達(dá)到位，使存儲(chǔ)器尋址空間達(dá)到16MB。80年代中期到年代中期到90年代初，年代初，80286一直是微型計(jì)算機(jī)的一直是微型計(jì)算機(jī)的主流主流CPU。在這一時(shí)期，還。在這一時(shí)期，還誕生了世界上最早的芯片組誕生了世界上最早的芯片組（chipsets）。）。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大

23、學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)331985年年IBM公司推出以公司推出以80286為為CPU的微型計(jì)算機(jī)的微型計(jì)算機(jī)IBM PC/AT，并制定了一個(gè)新的開放系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)，這就，并制定了一個(gè)新的開放系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)，這就是的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)（是的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)（ISA）。該結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)）。該結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)16位、位、高性能的高性能的I/O擴(kuò)展總線。擴(kuò)展總線。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)34Intel80386 32位微處理器位微處理器 - 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線32位，地址總線位，地址總線32位位 - 實(shí)地址模式、虛地址

24、保護(hù)模式、虛擬實(shí)地址模式、虛地址保護(hù)模式、虛擬8086模式模式 - 虛地址模式可尋址虛地址模式可尋址4GB(232)物理地址和物理地址和64TB(246)的虛的虛擬地址空間擬地址空間Intel80486 32位微處理器位微處理器 - 80386+80387+8KB的的Cache - 部分采用部分采用RISC技術(shù)、突發(fā)總線技術(shù)技術(shù)、突發(fā)總線技術(shù) - 使用時(shí)鐘倍頻技術(shù)使用時(shí)鐘倍頻技術(shù)1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展4. 第四代微處理器第四代微處理器 /1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)3580386（1985年年-1988年）年）第一個(gè)實(shí)

25、用的第一個(gè)實(shí)用的32位微處理器，采位微處理器，采用了用了1.5 m工藝，集成了工藝，集成了275,000個(gè)晶體管，工作頻率達(dá)到個(gè)晶體管，工作頻率達(dá)到16MHz。80386的的內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)總線和地址總線內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)總線和地址總線都是都是32位的。通過位的。通過32位的地址總線，位的地址總線，80386的可尋址空間達(dá)到的可尋址空間達(dá)到4GB。這時(shí)由。這時(shí)由32位微處理器組成的微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到超位微處理器組成的微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到超級(jí)小型機(jī)的水平。級(jí)小型機(jī)的水平。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)3

26、680486（1989年年-1992年）年）采用采用1 m工藝，集成了工藝，集成了120萬個(gè)萬個(gè)晶體管，晶體管，工作頻率為工作頻率為25MHz。80486微處理器由三個(gè)部件微處理器由三個(gè)部件組成：一個(gè)組成：一個(gè)80386體系結(jié)構(gòu)的主處理器，一個(gè)與體系結(jié)構(gòu)的主處理器，一個(gè)與80387相兼相兼容的數(shù)學(xué)協(xié)處理器和一個(gè)容的數(shù)學(xué)協(xié)處理器和一個(gè)8KB容量的高速緩沖存儲(chǔ)器。容量的高速緩沖存儲(chǔ)器。80486把把80386的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了修改，大約有一半的指令在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了修改，大約有一半的指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，而不是原來的兩個(gè)，這樣一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，而不是原來的兩個(gè)，這樣80486的處的處理速度一般比理

27、速度一般比80386快快2到到3倍。倍。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)37Pentium（奔騰）（奔騰） 32位微處理器位微處理器 - 5級(jí)超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、分支預(yù)測技術(shù)級(jí)超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、分支預(yù)測技術(shù) - 64條數(shù)據(jù)線、條數(shù)據(jù)線、32條地址線條地址線 - 常用指令硬件化，使用微程序設(shè)計(jì)常用指令硬件化，使用微程序設(shè)計(jì) Pentium MMX（多能奔騰）（多能奔騰） 32位位 - 增加了增加了57條條MMX指令指令 - 采用了采用了SIMD技術(shù)技術(shù) 1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展5. 第五代微處理器

28、第五代微處理器 /1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)386. 第六代微處理器第六代微處理器 (P6核心結(jié)構(gòu)核心結(jié)構(gòu))Pentium Pro（高能奔騰）（高能奔騰） 32位位- 64條數(shù)據(jù)線、條數(shù)據(jù)線、36條地址線條地址線- 實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)(亂序執(zhí)行亂序執(zhí)行) Pentium II（奔騰（奔騰2） 32位微處理器位微處理器- 是是Pentium Pro + MMX - 雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu)雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu)Pentium III（奔騰（奔騰3） 32位微處理器位微處理器- 增加了增加了70條條SSE指令指令- 首次內(nèi)置序列號(hào)首次內(nèi)置序

29、列號(hào) 1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)397. 第六代之后的微處理器第六代之后的微處理器 Itanium(安騰安騰) 64位微處理器位微處理器- 采用采用EPIC技術(shù)、技術(shù)、RISC技術(shù)和技術(shù)和CISC技術(shù)技術(shù) - 具有顯示并行功能具有顯示并行功能 - 具有斷定執(zhí)行功能具有斷定執(zhí)行功能 - 具有數(shù)據(jù)預(yù)裝的功能具有數(shù)據(jù)預(yù)裝的功能 - 采用三級(jí)高速緩存采用三級(jí)高速緩存 1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)40 微

30、處理器微處理器( (Microprocessor) ) 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)( (Microcomputer) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)( (Microcomputer System)1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)41微處理器微處理器嚴(yán)格講，微處理器嚴(yán)格講，微處理器 CPUCPU由算術(shù)邏輯部件由算術(shù)邏輯部件(ALU)和控制部件和控制部件(CU)兩大主要部分組成，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能和控制功能兩大主要部分組成，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能和控制功能微處理器除算術(shù)邏輯部件和控制部件以外，微處理器除算術(shù)邏輯

31、部件和控制部件以外，還包含還包含一組寄存器一組寄存器(Registers)以及以及高速緩沖存高速緩沖存儲(chǔ)器儲(chǔ)器(Cache)等等特殊的存儲(chǔ)器。將這些部件集特殊的存儲(chǔ)器。將這些部件集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中，這個(gè)器件被稱為微處理器。封裝之中，這個(gè)器件被稱為微處理器。1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)42微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的只讀存儲(chǔ)器（制作的只讀

32、存儲(chǔ)器（ROM）、讀寫存儲(chǔ)器（）、讀寫存儲(chǔ)器（RAM）、輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線等）、輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線等所組成的計(jì)算機(jī)，稱為所組成的計(jì)算機(jī)，稱為微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)。將將CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/O接口等集成在一片超接口等集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片大規(guī)模集成電路芯片(硅片硅片)上，稱為單片微型上，稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)單片機(jī)(使用專用開發(fā)裝置可以使用專用開發(fā)裝置可以對(duì)它進(jìn)行在線開發(fā)，如智能儀器儀表等對(duì)它進(jìn)行在線開發(fā)，如智能儀器儀表等)1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大

33、學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)43微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備以及控制微型計(jì)算機(jī)工作的軟件，就設(shè)備以及控制微型計(jì)算機(jī)工作的軟件，就構(gòu)成了完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。構(gòu)成了完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)如果不配有軟件，通常稱為微型計(jì)算機(jī)如果不配有軟件，通常稱為裸機(jī)；裸機(jī)；軟件分為軟件分為系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和和應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件兩大類。兩大類。1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)44微處理器微處理器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/OI/O接口接口總線總線

34、 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微微 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系系 統(tǒng)統(tǒng)微微 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)( (主機(jī)主機(jī)) )外外 設(shè)設(shè)運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器寄存器寄存器鍵盤、鼠標(biāo)鍵盤、鼠標(biāo)顯示器顯示器軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū) 打印機(jī)、掃描儀打印機(jī)、掃描儀系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)45nbit（位，比特）（位，比特）n1個(gè)二進(jìn)制位個(gè)二進(jìn)制位nByte（字節(jié)）（字節(jié)）n8個(gè)二進(jìn)制位個(gè)二進(jìn)制位nKB，MB，GB，TBnWord（字）（字）n2個(gè)或多個(gè)字節(jié)個(gè)或

35、多個(gè)字節(jié)n在編程時(shí)在編程時(shí) 1 WORD = 2 Byte(16bit)1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)461.位和字節(jié)位和字節(jié)位（位（bit）是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為0或或1的一的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時(shí)記作個(gè)二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時(shí)記作b字節(jié)（字節(jié)（byte）由由8個(gè)位二進(jìn)制位組成，通常個(gè)位二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。字節(jié)作為單位時(shí)用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。字節(jié)作為單位

36、時(shí)記作記作B1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)47nbit（位，比特）（位，比特）n1個(gè)二進(jìn)制位個(gè)二進(jìn)制位1 Kb = 1024bit = 210 bit1 Mb = 1024 1024 bit = 220 bit1 Gb = 230 bit = 1024 Mb1 Tb = 240 bit = 1024 Gb1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)如某動(dòng)態(tài)如某動(dòng)態(tài)RAM芯芯片的容量為片的容量為256Mb/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大

37、學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)48Byte（字節(jié)）（字節(jié)）n8個(gè)二進(jìn)制位個(gè)二進(jìn)制位nKB，MB，GB，TBB是是byte的縮寫，的縮寫， 1Byte= 8 bitK是是kelo的縮寫，的縮寫， 1KB=1024B=210 BM是是mega的縮寫，的縮寫，1MB=1024KB=210KB=220BG是是giga的縮寫，的縮寫， 1GB=1024MB=210MB=230BT是是tera的縮寫，的縮寫， 1TB=1024GB=210GB=240B1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)如計(jì)算機(jī)的內(nèi)存如計(jì)算機(jī)的內(nèi)存為為256MB，硬，硬盤的容量為盤的容量為60GB/1092022年5月15日星

38、期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)492.字長字長(Word)字長是微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制字長是微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，它通常取決于微處理器內(nèi)部通數(shù)碼的位數(shù)，它通常取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。微處理用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。微處理器的字長有器的字長有4位、位、8位、位、16位和位和32位位等等。等等。8088稱為準(zhǔn)稱為準(zhǔn)16位微處理器，而位微處理器，而80386SX稱為稱為準(zhǔn)準(zhǔn)32位微處理器。位微處理器。1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及

39、接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)501.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)4位位8位位16位位32位位半字節(jié)半字節(jié)字節(jié)字節(jié)字字雙字雙字03034707078F8F1017181F/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)513.主頻主頻主頻也叫做時(shí)鐘頻率，用來表示微處理器主頻也叫做時(shí)鐘頻率，用來表示微處理器的運(yùn)行速度，主頻越高表明微處理器運(yùn)行的運(yùn)行速度，主頻越高表明微處理器運(yùn)行越快，主頻的單位是越快，主頻的單位是MHz。早期微處理器的主頻與外部總線的頻率相早期微處理器的主頻與外部總線的頻率相同，從同，從80486DX2開始，開始

40、，主頻主頻=外部總線頻外部總線頻率率 倍頻系數(shù)倍頻系數(shù)1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)524.微處理器的生產(chǎn)工藝微處理器的生產(chǎn)工藝指在硅材料上生產(chǎn)微處理器時(shí)內(nèi)部各元器件指在硅材料上生產(chǎn)微處理器時(shí)內(nèi)部各元器件間連接線的寬度，一般以間連接線的寬度，一般以 m為單位，數(shù)值越為單位，數(shù)值越小，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，微處理器的功耗和發(fā)小，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，微處理器的功耗和發(fā)熱量越小。熱量越小。目前主流微處理器的生產(chǎn)工藝已經(jīng)達(dá)到目前主流微處理器的生產(chǎn)工藝已經(jīng)達(dá)到0.13 m1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和

41、指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)535.微處理器的集成度微處理器的集成度指微處理器芯片上集成的晶體管的密度。指微處理器芯片上集成的晶體管的密度。最早最早Intel 4004的集成度為的集成度為2250個(gè)晶體管，個(gè)晶體管，Pentium III的集成度已經(jīng)達(dá)到的集成度已經(jīng)達(dá)到950萬個(gè)晶體萬個(gè)晶體管以上，集成度提高了管以上，集成度提高了3000多倍。多倍。1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)546.MIPSM

42、IPS是是Millions of Instruction Per Second的縮寫，用來表示微處理器的性能，意思是的縮寫，用來表示微處理器的性能，意思是每秒鐘能執(zhí)行多少百萬條指令。每秒鐘能執(zhí)行多少百萬條指令。由于執(zhí)行不同類型的指令所需時(shí)間長度不由于執(zhí)行不同類型的指令所需時(shí)間長度不同，所以同，所以MIPS通常是根據(jù)不同指令出現(xiàn)的通常是根據(jù)不同指令出現(xiàn)的頻度乘上不同的系數(shù)求得的統(tǒng)計(jì)平均值。頻度乘上不同的系數(shù)求得的統(tǒng)計(jì)平均值。1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)556.MIPS主頻為主頻為2

43、5MHz的的80486其性能大約是其性能大約是20MIPS，主頻為主頻為400MHz的的Pentium II的性能為的性能為832 MIPS1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)567.iCOMP指數(shù)指數(shù)iCOMP=Intel Comparative Microprocessor PerformanceiCOMP指數(shù)是一種簡單的指數(shù)是一種簡單的數(shù)字化指數(shù)數(shù)字化指數(shù)，用以對(duì)，用以對(duì)Intel CPU的相對(duì)性能做出直觀的比較。的相對(duì)性能做出直觀的比較。iCOMP指數(shù)的計(jì)算方法是根據(jù)指數(shù)的計(jì)算方

44、法是根據(jù)9個(gè)實(shí)際應(yīng)用測試的得分個(gè)實(shí)際應(yīng)用測試的得分并融以權(quán)重，以并融以權(quán)重，以486SX-25為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)(即即486SX-25的的iCOMP指數(shù)為指數(shù)為100)所計(jì)算出的數(shù)值。所計(jì)算出的數(shù)值。1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)577.iCOMP指數(shù)指數(shù) iCOMP指數(shù)包含的測試有指數(shù)包含的測試有整數(shù)數(shù)學(xué)計(jì)算整數(shù)數(shù)學(xué)計(jì)算、浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)學(xué)計(jì)算學(xué)計(jì)算、圖形處理以及視頻處理圖形處理以及視頻處理等，這些指標(biāo)的重等，這些指標(biāo)的重要性與它們在應(yīng)用軟件中出現(xiàn)的頻度有關(guān)，所以要性與它們在應(yīng)用軟件中出現(xiàn)

45、的頻度有關(guān)，所以iCOMP指數(shù)說明了指數(shù)說明了微處理器在微型計(jì)算機(jī)中應(yīng)用的微處理器在微型計(jì)算機(jī)中應(yīng)用的綜合性能綜合性能。iCOMP Index 2.0以以Pentium 120為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)(指數(shù)指數(shù)100) iCOMPIndex 3.0以以Pentium II 350為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)(指數(shù)指數(shù)1000)1.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)58iCOMP指數(shù)指數(shù)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)598.通信速率單位通信速率單位波特率（波特率（

46、baud rate） 在串行通信時(shí)數(shù)據(jù)在串行通信時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)信號(hào)狀態(tài)每秒鐘變化的每秒鐘變化的次數(shù)次數(shù)101100000001.1.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)60 位速率或比特率（位速率或比特率（bit per second，b/s） 在串行通信時(shí)每秒鐘傳送的數(shù)據(jù)的在串行通信時(shí)每秒鐘傳送的數(shù)據(jù)的位數(shù)位數(shù)10110000000 每秒字符（每秒字符（character per second，cps） 在并行或串行通信時(shí)每秒鐘傳送數(shù)據(jù)在并行或串行通信時(shí)每秒鐘傳送數(shù)據(jù)字符的個(gè)數(shù)字符的個(gè)數(shù)1.1

47、.3微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用術(shù)語和指標(biāo)8.通信速率單位通信速率單位第二節(jié)第二節(jié)微機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)微機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)mov ax,12hcall displayJmp 1234h/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)621.2 微型計(jì)算機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)n1.2.1微型計(jì)算機(jī)的組成微型計(jì)算機(jī)的組成n1.2.2微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)63微處理器微處理器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/OI/O接口接口總線總線 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微微

48、 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系系 統(tǒng)統(tǒng)微微 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)( (主機(jī)主機(jī)) )外外 設(shè)設(shè)運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器寄存器寄存器鍵盤、鼠標(biāo)鍵盤、鼠標(biāo)顯示器顯示器軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū) 打印機(jī)、掃描儀打印機(jī)、掃描儀系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件1.2.1 微型計(jì)算機(jī)的組成微型計(jì)算機(jī)的組成/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)641.2.1 微型計(jì)算機(jī)的組成微型計(jì)算機(jī)的組成/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)65存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器I/OI/O接接口口輸輸入入設(shè)設(shè)備備I/OI/O接接口口地址總線地址總線 AB

49、AB輸輸出出設(shè)設(shè)備備CPU數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DBDB控制總線控制總線 CBCBI/OI/O接接口口AB: Address Bus，DB: Data Bus，CB: Control Bus1.2.2 微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)661.微機(jī)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)微機(jī)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)n微處理器（微處理器（CPU） 系統(tǒng)的核心系統(tǒng)的核心n存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 記憶設(shè)備，內(nèi)存記憶設(shè)備，內(nèi)存/外存外存nI/O接口接口 與外設(shè)進(jìn)行信息交換的與外設(shè)進(jìn)行信息交換的“橋梁橋梁”n總線總線 信息的傳輸設(shè)備（信息的傳輸設(shè)備（CPU總線、系統(tǒng)

50、總線）總線、系統(tǒng)總線）/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)67微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖CPU北橋北橋南橋南橋RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行串行/并行接口并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端總線前端總線/CPU總線總線接口卡接口卡外設(shè)外設(shè)總線擴(kuò)展槽總線擴(kuò)展槽/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)68n微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和指揮控制中心。微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和指揮控制中心。n典型構(gòu)成：典型構(gòu)成：運(yùn)算器運(yùn)算器(ALU)、控制器、控制器(CU

51、)、Registers(寄存器組寄存器組)nCPU指標(biāo)：指標(biāo)：字長和主頻字長和主頻nCPU字長字長（位數(shù)）：有（位數(shù)）：有4位、位、 8位、位、 16位、位、 32位、位、64位等，是指一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。位等，是指一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。nCPU主頻主頻：(時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率)表示微處理器的運(yùn)行速度，表示微處理器的運(yùn)行速度，主頻越高表明微處理器運(yùn)行越快，單位主頻越高表明微處理器運(yùn)行越快，單位MHz1)微處理器微處理器(CPU)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)69n主機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器又稱主機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存內(nèi)存或或主存主存，是微型計(jì)

52、，是微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和記憶部件；微型機(jī)的內(nèi)存均由半導(dǎo)算機(jī)的存儲(chǔ)和記憶部件；微型機(jī)的內(nèi)存均由半導(dǎo)體材料制成，故也稱體材料制成，故也稱半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。n用途：用途：存放當(dāng)前執(zhí)行的程序和要操作的數(shù)據(jù)信息存放當(dāng)前執(zhí)行的程序和要操作的數(shù)據(jù)信息n內(nèi)存：內(nèi)存：ROM、RAMn特點(diǎn)：隨機(jī)存取，速度快，容量小特點(diǎn)：隨機(jī)存取，速度快，容量小n外存：磁盤、光盤、半導(dǎo)體盤、外存：磁盤、光盤、半導(dǎo)體盤、n特點(diǎn)：順序存取特點(diǎn)：順序存取/塊存取，速度慢，容量大塊存取，速度慢，容量大2)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)70存儲(chǔ)空間的分配圖存儲(chǔ)空間的分

53、配圖擴(kuò)展擴(kuò)展RAM15MB基本基本ROM64KB擴(kuò)展擴(kuò)展ROM128KB顯示顯示RAM128KB系統(tǒng)系統(tǒng)RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H100000HFFFFFFH常規(guī)內(nèi)存常規(guī)內(nèi)存1MB擴(kuò)展內(nèi)存擴(kuò)展內(nèi)存15MB存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間的分配存儲(chǔ)器存儲(chǔ)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(kuò)展擴(kuò)展ROM區(qū)：區(qū)：128KBn基本基本ROM區(qū)：區(qū)：128KB擴(kuò)展內(nèi)存：用作擴(kuò)展內(nèi)存：用作RAM區(qū)區(qū)/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)71有關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)器的幾個(gè)概

54、念有關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)器的幾個(gè)概念n內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容n內(nèi)存容量內(nèi)存容量n內(nèi)存操作內(nèi)存操作n內(nèi)存分類內(nèi)存分類/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)72內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容n內(nèi)存包含有很多存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元存放內(nèi)存包含有很多存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元存放8bit。為區(qū)分不同的內(nèi)存單元，計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行為區(qū)分不同的內(nèi)存單元，計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行編號(hào)。內(nèi)存單元的編號(hào)就稱為編號(hào)。內(nèi)存單元的編號(hào)就稱為內(nèi)存單元的地址內(nèi)存單元的地址。1 0 1 1 0 1 1 038F04H內(nèi)存單內(nèi)存單元地址元地址內(nèi)存單內(nèi)存單元內(nèi)容元內(nèi)容.7 6

55、5 4 3 2 1 0/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)73內(nèi)存容量內(nèi)存容量n內(nèi)存單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為單位。內(nèi)存單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為單位。n注意：注意：內(nèi)存空間內(nèi)存空間與與內(nèi)存容量內(nèi)存容量的區(qū)別的區(qū)別 內(nèi)存容量：某微機(jī)配置內(nèi)存容量：某微機(jī)配置2條條128MB的的SDRAM內(nèi)存內(nèi)存 條，其內(nèi)存容量為條，其內(nèi)存容量為256MB。 內(nèi)存空間：又稱為存儲(chǔ)空間、尋址范圍，是指微內(nèi)存空間：又稱為存儲(chǔ)空間、尋址范圍，是指微 機(jī)的機(jī)的尋址能力尋址能力，與，與CPU的的地址總線地址總線寬寬 度有關(guān)。度有關(guān)。 /1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及

56、接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)74內(nèi)存操作內(nèi)存操作n讀：讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，單元中單元中原原內(nèi)容不改變；內(nèi)容不改變；n寫：寫：CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原將信息放入內(nèi)存單元，單元中原內(nèi)容被覆蓋；內(nèi)容被覆蓋；/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)75內(nèi)存的分類內(nèi)存的分類n隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）n可讀可寫可讀可寫n易失性，掉電后數(shù)據(jù)丟失，用來臨時(shí)存放易失性，掉電后數(shù)據(jù)丟失，用來臨時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)n只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）n工作時(shí)只能讀工作時(shí)只能讀n非易失性，永久或半永久性存

57、放信息非易失性，永久或半永久性存放信息/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)76n是是CPU與外部設(shè)備間的橋梁。與外部設(shè)備間的橋梁。CPUI/O接口接口外設(shè)外設(shè)3)I/O接口接口/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)77nCPU插座插座n芯片組芯片組n內(nèi)存插槽內(nèi)存插槽n高速緩存（高速緩存（Cache）nCMOS存放硬件系統(tǒng)參數(shù)存放硬件系統(tǒng)參數(shù)n系統(tǒng)系統(tǒng)BIOSnPOST, SysInit, Setup, 系統(tǒng)服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)n總線擴(kuò)展槽總線擴(kuò)展槽n串串/ /并行接口并行接口 主板結(jié)構(gòu)主板結(jié)構(gòu)3)I/O接

58、口接口/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)78 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(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)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(jī)接口并行打印機(jī)接口LPT

59、2串行通信接口串行通信接口COM2并行打印機(jī)接口并行打印機(jī)接口LPT1SDLC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(jī)適配器打印機(jī)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COM1n80 x86訪問外設(shè)時(shí)，只使用低訪問外設(shè)時(shí)，只使用低16位位A0A15，尋址，尋址64K個(gè)個(gè)8位位I/O端口端口nPC機(jī)僅使用低機(jī)僅使用低10位位A0A9，尋址，尋址1024個(gè)個(gè)8位位I/O端口端口I/O接口空間的分配接口空間的分配/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)79接口的作用接口的作用提供驅(qū)動(dòng)外設(shè)

60、的電壓或電流；提供驅(qū)動(dòng)外設(shè)的電壓或電流；匹配計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的信號(hào)電平、速度、信匹配計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的信號(hào)電平、速度、信號(hào)類型、數(shù)據(jù)格式等；號(hào)類型、數(shù)據(jù)格式等；緩存發(fā)給外設(shè)的數(shù)據(jù)、控制命令和外設(shè)提供的緩存發(fā)給外設(shè)的數(shù)據(jù)、控制命令和外設(shè)提供的運(yùn)行狀態(tài)信息；運(yùn)行狀態(tài)信息；DMA控制和中斷控制控制和中斷控制。/1092022年5月15日星期日中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)中北大學(xué)微機(jī)原理及接口技術(shù)80連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線n地址總線地址總線AB：用來傳送用來傳送CPU輸出的地址信號(hào)，輸出的地址信號(hào)，確定被訪問的存儲(chǔ)單元、確定被訪問的存儲(chǔ)單元、I/O端口。端口。地