微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)：第一章微型計(jì)算機(jī)概述

1、 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院1微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2課程的地位和作用 本課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)必修的主干課程，是學(xué)習(xí)新型高檔微機(jī)，進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展，微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)在硬件方面的技術(shù)與理論基礎(chǔ)。作為一門硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程, 既為你講述8086CPU內(nèi)部功能和原理，又展示X86系列最新CPU的特點(diǎn)；接口技術(shù)的內(nèi)容既注意基本原理的闡述，更強(qiáng)調(diào)分析設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐應(yīng)用。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院3課程的目的和任務(wù)了解微型計(jì)算機(jī)各組成部分的相互關(guān)系和與外界的接口技術(shù)；分析微型計(jì)算機(jī)和外設(shè)的各種數(shù)據(jù)傳輸方式；掌握微處理器、I/O接口芯片的結(jié)構(gòu)、功能、時(shí)序和使用方法；應(yīng)用微型機(jī)的串、并行通

2、信和各關(guān)鍵接口部件的技術(shù)；掌握微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成方法，牢固建立整機(jī)的概念，達(dá)到具有學(xué)習(xí)新型微機(jī)技術(shù)的能力。能夠獨(dú)立進(jìn)行一般微機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試的能力。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院4課時(shí)安排 課堂講授 40 學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn):16 學(xué)時(shí)時(shí)間安排: 14 周 星期一 7、8節(jié) 116周 星期三 1、2節(jié) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院5教學(xué)內(nèi)容：微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展、特點(diǎn)和應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）16位和32位微處理器（7學(xué)時(shí)）微型計(jì)算機(jī)和外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸和總線（4學(xué)時(shí)）微型計(jì)算機(jī)中斷系統(tǒng)（7學(xué)時(shí)）可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253及其應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）串行通信和可編程串行接口芯片8251（4

3、學(xué)時(shí)） DMA控制器（4學(xué)時(shí)）數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換（2學(xué)時(shí)） 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院6重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：各種接口芯片的連接方法、工作方式、控制字的設(shè)定以及應(yīng)用難點(diǎn)：綜合應(yīng)用設(shè)計(jì) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院7教材：微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第三版） 吳秀清，周荷琴編著 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)錢曉捷編著 機(jī)械工業(yè)出版社微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用（第四版） 戴梅萼等 編著 清華大學(xué)出版社參考書： 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院8第一章 微型計(jì)算機(jī)概述 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院99INTEL 4004INTEL 8008字長(zhǎng): 48位集成度: 12千只/片時(shí)鐘:0.51MHZD-BUS: 4/8位A-

4、BUS:4/8位INTEL 8080Z80,MC6800字長(zhǎng): 8位集成度: 59千只/片時(shí)鐘:24MHZD-BUS: 8位A-BUS:16位執(zhí)行時(shí)間:12 SINTEL 8086/80286Z8000,MC68000字長(zhǎng): 16位集成度: 27萬(wàn)只/片時(shí)鐘:48MHZD-BUS: 16位A-BUS:2024位執(zhí)行時(shí)間:0.5 SINTEL 80386/80486MC68020字長(zhǎng): 32位集成度: 大于15萬(wàn)120萬(wàn)只/片時(shí)鐘:大于1660MHZD-BUS: 32位A-BUS:32位執(zhí)行時(shí)間:小于0.1 S71年73年78年83年93年P(guān)entium ,Pentium Pro, Pentiu

5、m , Pentium , Pentium 4,Itanium字長(zhǎng): 32位64位集成度: 大于310萬(wàn)2.2億只/片時(shí)鐘:大于100MHZ3066MHz外部D-BUS: 64位內(nèi)部D-BUS: 32位A-BUS:36位執(zhí)行時(shí)間:小于0.02 S1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院10微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)體積小，功耗低；性能優(yōu)良，價(jià)格低廉；可靠性高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活；應(yīng)用面廣，使用環(huán)境要求低。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院111.2 微型機(jī)的分類按規(guī)模分類：?jiǎn)纹瑱C(jī)：在一個(gè)硅片上集成CPU、ROM、RAM及一些I/O接口電路。一片芯片就是一臺(tái)微型機(jī)。如：Intel 51系列， Motorola

6、 MC68HC05，Zilog Z8系列個(gè)人計(jì)算機(jī)：在一塊印刷電路板上集成了微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口芯片以及必要的輸入輸出設(shè)備（如小鍵盤、LED顯示器）。按處理器字長(zhǎng)分類： 4位微處理器 8位微處理器 16位微處理器 32位微處理器 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院121、 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微處理器(p)- 是指在一片或多片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器(CPU)，以及時(shí)鐘脈沖發(fā)生器及系統(tǒng)控制器。微型計(jì)算機(jī)(c)- 是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器(包括RAM和ROM)以及輸入/輸出接口電路和其它相應(yīng)的配套電路而構(gòu)成的裸機(jī)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(cs)- 是指由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外

7、部設(shè)備(打印機(jī)、顯示器、磁帶機(jī)、磁盤機(jī)等)及其專用電路、電源面板、機(jī)架以及足夠的軟件而構(gòu)成的系統(tǒng)。1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院13微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存 儲(chǔ) 器輸 入 設(shè) 備輸 出 設(shè) 備微處理器控 制 器運(yùn) 算 器系統(tǒng)軟件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線寄存器陣列 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸 入 接 口輸 出 接 口 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院14通用REG組累加器譯碼邏輯IRIP控制邏輯ALU微處理器 產(chǎn)生系統(tǒng)控制信號(hào)和時(shí)鐘 對(duì)指令進(jìn)行譯碼 保存少量數(shù)據(jù) 完成算術(shù)、邏輯運(yùn)算 完成程序流向控制 與外部交換數(shù)據(jù)指令寄存器：存放從存儲(chǔ)器中取出的指令碼

8、。累加器和通用寄存器組： 用來(lái)保存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)以及運(yùn)算的中間結(jié)果，也可用來(lái)存放地址。程序計(jì)數(shù)器：指向下一條要執(zhí)行的指令。算術(shù)邏輯運(yùn)算部件：專門用來(lái)處理各種數(shù)據(jù)信息，可進(jìn)行加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算和與、或、非、異或等邏輯運(yùn)算。微處理器： 也稱CPU，它本身具有運(yùn)算能力和控制能力，是微型計(jì)算機(jī)的核心。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院15CPU存儲(chǔ)器輸入輸出接口電路微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的心臟，它的性能決定了整個(gè)微型機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)。存儲(chǔ)器： RAM和ROM用來(lái)使外部設(shè)備和微型機(jī)相連。系統(tǒng)總線： 為CPU和其它部件之間提供數(shù)據(jù)、地址和控制信息的傳輸通道?？刂瓶偩€數(shù)據(jù)總線地址總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院1

9、6輸入輸出接口 輸入/輸出接口電路用于CPU（或存儲(chǔ)器）與外設(shè)之間進(jìn)行信息交換。 I/O接口電路實(shí)現(xiàn)不同的外設(shè)和CPU之間的工作速度、信號(hào)電平、數(shù)據(jù)格式的匹配及時(shí)序控制和中斷控制等。 微機(jī)接口技術(shù)是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，研究微處理器如何與“外部世界”進(jìn)行高效可靠的信息交換的一門技術(shù)。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院17半導(dǎo)體存儲(chǔ)器讀/寫存儲(chǔ)器 (RAM)只讀存儲(chǔ)器 (ROM)動(dòng)態(tài)(RAM)靜態(tài)(RAM)ROM: 內(nèi)容固定,適合大批量生產(chǎn)PROM: 自己寫內(nèi)容, 不可擦掉 EPROM: 自己寫內(nèi)容, 可以改寫E2PROM: 用電改寫, 在板上工作狀 態(tài),可以寫入或擦抹 掉電后,內(nèi)容破壞,易失性存儲(chǔ)器 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院18軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)編輯程序語(yǔ)言處理程序調(diào)試程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)裝配連接程序通用軟件實(shí)用軟件用戶程