第1章微型計算機系統(tǒng)概述

02二月20231微機原理課程目標微機原理是學習和掌握微機硬件知識與匯編語言程序設(shè)計的入門課程：微型計算機的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計微型計算機接口技術(shù)02二月20232微機原理課程目標1.在總體上建立起微機系統(tǒng)的整體概念；

2.掌握微型機硬件系統(tǒng)各部分的構(gòu)成及工作原理；

3.掌握Intel8086基本指令系統(tǒng)；

4.掌握微型機的輸入輸出技術(shù)及常用接口電路；

5.掌握基本的匯編語言編程方法；

最終目標：要求學生通過課堂教學和實驗訓練后，初步具有微機應(yīng)用系統(tǒng)硬件、軟件的開發(fā)能力。02二月20233第一章

微型計算機概述第二章計算機中的數(shù)制與碼制第三章

8086/8088微處理器第四章

8086/8088指令系統(tǒng)第五章匯編語言程序設(shè)計第六章半導體存儲器第七章輸入輸出接口(包括微機應(yīng)用系統(tǒng)舉例

)

I/O接口、中斷、定時器/計數(shù)器并行口8255A、A/D和D/A轉(zhuǎn)換微機原理教學內(nèi)容02二月20234教材及主要參考書1.教材:《微機原理與接口技術(shù)》

馮博琴等主編，清華大學出版社，2007.08

2.參考書:《微機原理及接口技術(shù)》

李順增等主編，機械工業(yè)出版社，2006.01

3.實驗指導書：

《微機原理與接口實驗指導書》陳夠喜編，200602二月20235課程特點與學習方法

1.綜合性強：涉及電子電路、計算機原理、程序設(shè)計等課程內(nèi)容。2.實踐性強：軟硬件結(jié)合，需重視實驗環(huán)節(jié)。3.理解性強：需靈活學習、應(yīng)用。不能死記硬背、臨時突擊。4.聯(lián)系實際：注意平時學習，不斷積累知識。02二月20236課程教學和考核情況1.教學：54學時

2.實驗：10學時

3.學分：

4學分

4.考試：平時作業(yè)10%；實驗10%

期末考試80%

任課教師：尹建平

聯(lián)系電話/p>

YJP123@NUC.EDU.CN02二月20237CPU存儲器

譯碼時鐘控制電路并行接口串行接口鍵盤接口顯示器接口DMA打印機

鼠標

顯示器

鍵盤磁盤驅(qū)動器主板02二月20238傳感器A/D轉(zhuǎn)換器CPU存儲器并行接口打印機鍵盤顯示一個典型的應(yīng)用系統(tǒng)第一章微型計算機系統(tǒng)概述02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》10第1章微型機系統(tǒng)概述主要內(nèi)容：1.1微型計算機概述1.2微型計算機的組成和結(jié)構(gòu)1.3微型計算機的工作原理1.4微型計算機的應(yīng)用學時分配：2學時第一節(jié)

微型計算機概述movax,12hcalldisplayJmp1234h02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》121.1微型計算機概述1.1.1微型計算機的發(fā)展1.1.2微型計算機系統(tǒng)的三個層次1.1.3微型計算機的常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》13計算機技術(shù)是20世紀發(fā)展最為迅速、普及程度最高、應(yīng)用最為廣泛的科學技術(shù)之一。經(jīng)過六十多年的發(fā)展，計算機已滲透到國民經(jīng)濟和社會生活的各個領(lǐng)域，極大地改變著人們的工作方式和生活方式，并成為推動社會發(fā)展的巨大生產(chǎn)力。1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》14Intel4004和采用4004的計算器02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》15Apple微型計算機Apple-IApple-II02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》16IBMPC系列機8088CPUIBMPC機IBMPC/AT機IBMPC/XT機02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》17英特爾微處理器芯片80386PentiumPentium402二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》18世界上第一臺現(xiàn)代意義的電子計算機是1946年美國賓夕法尼亞大學設(shè)計制造的“ENIAC”。占地150平方米重量30噸功耗150千瓦

運算速度每秒5000次1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》191.1.1微型計算機的發(fā)展電子計算機的發(fā)展：電子管計算機（1946-1956）晶體管計算機（1957-1964）中小規(guī)模集成電路計算機（1965-1970）超大規(guī)模集成電路計算機（1971-今）電子計算機按其性能分類：大中型計算機/巨型計算機（MainframeComputer）小型計算機（Minicomputer）微型計算機（Microcomputer）單片計算機（Single-ChipMicrocomputer）微型計算機的核心：微處理器(中央處理器CPU)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》20Intel微處理器的發(fā)展簡況代發(fā)表年份字長(bits)型號線寬(m)晶體管數(shù)(萬個)時鐘頻率(MHz)速度(MIPS)一197119724840048008500.20.3<10.05二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.9134.77-108-20<11-2四198519893280386804861-227.512012-3325-666-1220-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200六1995199619971999200132P/ProP/MMXPIIPIIIP4P4E5.25-.13.18-.130.095504507508503K-5.5K12.5133-200166-233233-450450-12001300-32003200-4000>300七200464Itanium

0.08CPU:2.5KCache:30K800(20條指令/CLOCK)>300002二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》21微型計算機的發(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18個月就會翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍

------摩爾定律(Moore'sLaw)GordonE.Moore，Intel公司的創(chuàng)始人之一1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》221.第一代微處理器

Intel4004、Intel4040—4位微處理器Intel8008—低檔8位微處理器1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》231971年～1977年是微處理器發(fā)展的早期階段:字長為4位或8位，集成度約為3000～10000晶體管/片，微處理器的主頻為0.1～5MHz。1971年：Intel4004，是世界上第一片單片微處理器：4位微處理器，尋址空間為4096個半字節(jié),指令系統(tǒng)包括45條指令。Intel40041.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》241972年：Intel8008，是世界上第一片8位微處理器。8008采用了10m生產(chǎn)工藝，集成度為3500個晶體管，工作頻率為200KHz。Intel80081.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》252.第二代微處理器

Intel8080、MC6800、6501、6502—8位微處理器Intel8085、Z80、MC6809—高檔8位微處理器指令比較完善，有了中斷與DMA匯編、BASIC，F(xiàn)ORTRAN、PL/M后期配備CP/M操作系統(tǒng)1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》261974年：Intel8080采用了6m生產(chǎn)工藝，集成度為6000個晶體管，主頻為2MHz。1976年：Intel8085——Intel公司生產(chǎn)的最后一種8位通用微處理器，8085的工作頻率提高到5MHz，指令系統(tǒng)的指令數(shù)上升到246條。Intel80851.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》27Intel8086

、Z8000、MC68000—16位

-8086數(shù)據(jù)總線16位、地址總線20位Intel8088—準16位

-外部數(shù)據(jù)總線8位，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線16位-IBMPC、IBMPC/XT1.1.1微型計算機的發(fā)展3.第三代微處理器

02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》281978年—Intel8086采用了3m工藝，集成了29,000個晶體管，工作頻率為4.77MHz。它的寄存器和數(shù)據(jù)總線均為16位，地址總線為20位，從而使尋址空間達1MB。同時，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有很大的改進，采用了流水線結(jié)構(gòu)，并設(shè)置了6字節(jié)的指令預(yù)取隊列。1.1.1微型計算機的發(fā)展Intel808602二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》291979年—Intel8088除了它的數(shù)據(jù)總線為8位以外，其余均與8086相同。8088采用8位數(shù)據(jù)總線是為了利用當時現(xiàn)有的8位設(shè)備控制芯片。由于8088內(nèi)部支持16位運算，而與I/O之間傳輸為8位，故8088稱為準16位微處理器。1.1.1微型計算機的發(fā)展Intel808802二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》301981年8月，IBM公司推出以8088為CPU的世界上第一臺16位微型計算機IBM5150PersonalComputer，即著名的IMBPC。4.77MHzIntel8088CPU16KB~256KBRAM,40KBROM5.25“floppydrive,PC-DOS1.0(MS-DOS)$3000base

price$6000fullyexpanded1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》31Intel80286、MC68010—高檔16位數(shù)據(jù)總線16位，地址總線24位IBMPC/AT實地址模式、虛地址保護模式虛地址模式可尋址16MB物理地址和1GB的虛擬地址空間1.1.1微型計算機的發(fā)展3.第三代微處理器

02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》3280286（1982年-1984年）采用1.5m工藝，集成了134,000個晶體管，工作頻率為6MHz。80286的數(shù)據(jù)總線仍然為16位，但是地址總線增加到24位，使存儲器尋址空間達到16MB。80年代中期到90年代初，80286一直是微型計算機的主流CPU。在這一時期，還誕生了世界上最早的芯片組（chipsets）。1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》331985年IBM公司推出以80286為CPU的微型計算機IBMPC/AT，并制定了一個新的開放系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)，這就是的工業(yè)標準結(jié)構(gòu)（ISA）。該結(jié)構(gòu)提供了一個16位、高性能的I/O擴展總線。1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》34Intel80386—32位微處理器

-數(shù)據(jù)總線32位，地址總線32位

-實地址模式、虛地址保護模式、虛擬8086模式

-虛地址模式可尋址4GB(232)物理地址和64TB(246)的虛擬地址空間Intel80486—32位微處理器

-80386+80387+8KB的Cache-部分采用RISC技術(shù)、突發(fā)總線技術(shù)

-使用時鐘倍頻技術(shù)1.1.1微型計算機的發(fā)展4.第四代微處理器

02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》3580386（1985年-1988年）第一個實用的32位微處理器，采用了1.5m工藝，集成了275,000個晶體管，工作頻率達到16MHz。80386的內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)總線和地址總線都是32位的。通過32位的地址總線，80386的可尋址空間達到4GB。這時由32位微處理器組成的微型計算機已經(jīng)達到超級小型機的水平。1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》3680486（1989年-1992年）采用1m工藝，集成了120萬個晶體管，工作頻率為25MHz。80486微處理器由三個部件組成：一個80386體系結(jié)構(gòu)的主處理器，一個與80387相兼容的數(shù)學協(xié)處理器和一個8KB容量的高速緩沖存儲器。80486把80386的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了修改，大約有一半的指令在一個時鐘周期內(nèi)完成，而不是原來的兩個，這樣80486的處理速度一般比80386快2到3倍。1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》37Pentium（奔騰）—32位微處理器

-5級超標量結(jié)構(gòu)、分支預(yù)測技術(shù)

-64條數(shù)據(jù)線、32條地址線

-常用指令硬件化，使用微程序設(shè)計

PentiumMMX（多能奔騰）—32位

-增加了57條MMX指令

-采用了SIMD技術(shù)

1.1.1微型計算機的發(fā)展5.第五代微處理器

02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》386.第六代微處理器(P6核心結(jié)構(gòu))PentiumPro（高能奔騰）—32位

-64條數(shù)據(jù)線、36條地址線

-實現(xiàn)了動態(tài)執(zhí)行技術(shù)(亂序執(zhí)行)PentiumII（奔騰2）—32位微處理器

-是PentiumPro+MMX

-雙獨立總線結(jié)構(gòu)PentiumIII（奔騰3）—32位微處理器

-增加了70條SSE指令

-首次內(nèi)置序列號1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》397.第六代之后的微處理器Itanium(安騰)—64位微處理器

-采用EPIC技術(shù)、RISC技術(shù)和CISC技術(shù)

-具有顯示并行功能

-具有斷定執(zhí)行功能

-具有數(shù)據(jù)預(yù)裝的功能

-采用三級高速緩存

1.1.1微型計算機的發(fā)展02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》40微處理器(Microprocessor)

微型計算機(Microcomputer)微型計算機系統(tǒng)(Microcomputer

System)1.1.2微型計算機系統(tǒng)的三個層次02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》41微處理器嚴格講，微處理器≠CPUCPU由算術(shù)邏輯部件(ALU)和控制部件(CU)兩大主要部分組成，實現(xiàn)運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，還包含一組寄存器(Registers)以及高速緩沖存儲器(Cache)等特殊的存儲器。將這些部件集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中，這個器件被稱為微處理器。1.1.2微型計算機系統(tǒng)的三個層次02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》42微型計算機以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的只讀存儲器（ROM）、讀寫存儲器（RAM）、輸入／輸出接口電路及系統(tǒng)總線等所組成的計算機，稱為微型計算機。將CPU、存儲器、I/O接口等集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片(硅片)上，稱為單片微型計算機，簡稱單片機(使用專用開發(fā)裝置可以對它進行在線開發(fā)，如智能儀器儀表等)1.1.2微型計算機系統(tǒng)的三個層次02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》43微型計算機系統(tǒng)以微型計算機為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備以及控制微型計算機工作的軟件，就構(gòu)成了完整的微型計算機系統(tǒng)。微型計算機如果不配有軟件，通常稱為裸機；軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。1.1.2微型計算機系統(tǒng)的三個層次02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》44微處理器存儲器I/O接口總線

硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)微型計算機(主機)外設(shè)運算器控制器寄存器鍵盤、鼠標顯示器軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)打印機、掃描儀系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.1.2微型計算機系統(tǒng)的三個層次02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》45bit（位，比特）1個二進制位Byte（字節(jié)）8個二進制位KB，MB，GB，TBWord（字）2個或多個字節(jié)在編程時1WORD=2Byte(16bit)1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》461.位和字節(jié)位（bit）是計算機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0或1的一個二進制數(shù)值位。位作為單位時記作b字節(jié)（byte）由8個位二進制位組成，通常用作計算存儲容量的單位。字節(jié)作為單位時記作B1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》47bit（位，比特）1個二進制位1Kb=1024bit=210bit1Mb=10241024bit=220bit1Gb=230bit=1024Mb1Tb=240bit=1024Gb1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標如某動態(tài)RAM芯片的容量為256Mb02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》48Byte（字節(jié)）8個二進制位KB，MB，GB，TBB是byte的縮寫，1Byte=8bitK是kelo的縮寫，1KB=1024B=210BM是mega的縮寫，1MB=1024KB=210KB=220BG是giga的縮寫，1GB=1024MB=210MB=230BT是tera的縮寫，1TB=1024GB=210GB=240B1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標如計算機的內(nèi)存為256MB，硬盤的容量為60GB02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》492.字長(Word)字長是微處理器一次可以直接處理的二進制數(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。微處理器的字長有4位、8位、16位和32位等等。8088稱為準16位微處理器，而80386SX稱為準32位微處理器。1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》501.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標4位8位16位32位半字節(jié)字節(jié)字雙字03034707078F8F1017181F02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》513.主頻主頻也叫做時鐘頻率，用來表示微處理器的運行速度，主頻越高表明微處理器運行越快，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同，從80486DX2開始，主頻=外部總線頻率倍頻系數(shù)1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》524.微處理器的生產(chǎn)工藝指在硅材料上生產(chǎn)微處理器時內(nèi)部各元器件間連接線的寬度，一般以m為單位，數(shù)值越小，生產(chǎn)工藝越先進，微處理器的功耗和發(fā)熱量越小。目前主流微處理器的生產(chǎn)工藝已經(jīng)達到0.13m1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》535.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。最早Intel4004的集成度為2250個晶體管，PentiumIII的集成度已經(jīng)達到950萬個晶體管以上，集成度提高了3000多倍。1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》546.MIPSMIPS是MillionsofInstructionPerSecond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。由于執(zhí)行不同類型的指令所需時間長度不同，所以MIPS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)計平均值。1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》556.MIPS主頻為25MHz的80486其性能大約是20MIPS，主頻為400MHz的PentiumII的性能為832MIPS1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》567.iCOMP指數(shù)iCOMP=IntelComparativeMicroprocessorPerformanceiCOMP指數(shù)是一種簡單的數(shù)字化指數(shù)，用以對IntelCPU的相對性能做出直觀的比較。iCOMP指數(shù)的計算方法是根據(jù)9個實際應(yīng)用測試的得分并融以權(quán)重，以486SX-25為基準(即486SX-25的iCOMP指數(shù)為100)所計算出的數(shù)值。1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》577.iCOMP指數(shù)iCOMP指數(shù)包含的測試有整數(shù)數(shù)學計算、浮點數(shù)學計算、圖形處理以及視頻處理等，這些指標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iCOMP指數(shù)說明了微處理器在微型計算機中應(yīng)用的綜合性能。iCOMPIndex2.0以Pentium120為基準(指數(shù)100)iCOMPIndex3.0以PentiumII350為基準(指數(shù)1000)1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》58iCOMP指數(shù)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》598.通信速率單位

波特率（baudrate）

在串行通信時數(shù)據(jù)信號狀態(tài)每秒鐘變化的次數(shù)101100000001.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》60

位速率或比特率（bitpersecond，b/s）

在串行通信時每秒鐘傳送的數(shù)據(jù)的位數(shù)10110000000

每秒字符（characterpersecond，cps）

在并行或串行通信時每秒鐘傳送數(shù)據(jù)字符的個數(shù)1.1.3微型計算機常用術(shù)語和指標8.通信速率單位第二節(jié)

微機的組成和結(jié)構(gòu)movax,12hcalldisplayJmp1234h02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》621.2微型計算機的組成和結(jié)構(gòu)1.2.1微型計算機的組成1.2.2微型計算機的結(jié)構(gòu)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》63微處理器存儲器I/O接口總線

硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)微型計算機(主機)外設(shè)運算器控制器寄存器鍵盤、鼠標顯示器軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)打印機、掃描儀系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.2.1微型計算機的組成02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》641.2.1微型計算機的組成02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》65存儲器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口地址總線AB輸出設(shè)備CPU數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB:AddressBus，DB:DataBus，CB:ControlBus1.2.2微型計算機的結(jié)構(gòu)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》661.微機計算機的硬件系統(tǒng)微處理器（CPU）

系統(tǒng)的核心存儲器

記憶設(shè)備，內(nèi)存/外存I/O接口

與外設(shè)進行信息交換的“橋梁”總線

信息的傳輸設(shè)備（CPU總線、系統(tǒng)總線）02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》67微機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖CPU北橋南橋RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行/并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端總線/CPU總線接口卡外設(shè)總線擴展槽02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》68微型計算機的運算和指揮控制中心。典型構(gòu)成：運算器(ALU)、控制器(CU)、Registers(寄存器組)CPU指標：字長和主頻CPU字長（位數(shù)）：有4位、8位、16位、32位、64位等，是指一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。CPU主頻：(時鐘頻率)表示微處理器的運行速度，主頻越高表明微處理器運行越快，單位MHz1)微處理器(CPU)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》69主機系統(tǒng)中的存儲器又稱內(nèi)存或主存，是微型計算機的存儲和記憶部件；微型機的內(nèi)存均由半導體材料制成，故也稱半導體存儲器。用途：存放當前執(zhí)行的程序和要操作的數(shù)據(jù)信息內(nèi)存：ROM、RAM特點：隨機存取，速度快，容量小外存：磁盤、光盤、半導體盤、…特點：順序存取/塊存取，速度慢，容量大2)存儲器02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》70存儲空間的分配圖擴展RAM≈15MB基本ROM64KB擴展ROM128KB顯示RAM128KB系統(tǒng)RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H100000HFFFFFFH常規(guī)內(nèi)存1MB擴展內(nèi)存15MB存儲器存儲空間的分配常規(guī)內(nèi)存：1MB基本RAM區(qū)：640KB保留RAM區(qū)：128KB擴展ROM區(qū)：128KB基本ROM區(qū)：128KB擴展內(nèi)存：用作RAM區(qū)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》71有關(guān)內(nèi)存儲器的幾個概念內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存容量內(nèi)存操作內(nèi)存分類02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》72內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存包含有很多存儲單元，每個單元存放8bit。為區(qū)分不同的內(nèi)存單元，計算機對每個單元進行編號。內(nèi)存單元的編號就稱為內(nèi)存單元的地址。1011011038F04H內(nèi)存單元地址內(nèi)存單元內(nèi)容......76543210學號學生房號房客02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》73內(nèi)存容量內(nèi)存單元的個數(shù)，以字節(jié)為單位。注意：內(nèi)存空間與內(nèi)存容量的區(qū)別內(nèi)存容量：某微機配置2條128MB的SDRAM內(nèi)存條，其內(nèi)存容量為256MB。

內(nèi)存空間：又稱為存儲空間、尋址范圍，是指微機的尋址能力，與CPU的地址總線寬度有關(guān)。

02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》74內(nèi)存操作讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，單元中原內(nèi)容不改變；寫：CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原內(nèi)容被覆蓋；02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》75內(nèi)存的分類隨機存取存儲器（RAM）可讀可寫易失性，掉電后數(shù)據(jù)丟失，用來臨時存放程序和數(shù)據(jù)只讀存儲器（ROM）工作時只能讀非易失性，永久或半永久性存放信息02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》76是CPU與外部設(shè)備間的橋梁。CPUI/O接口外設(shè)3)I/O接口02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》77CPU插座芯片組內(nèi)存插槽高速緩存（Cache）CMOS－存放硬件系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)BIOSPOST,SysInit,Setup,系統(tǒng)服務(wù)總線擴展槽串/并行接口┇主板結(jié)構(gòu)3)I/O接口02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》78

系統(tǒng)板

000－01F020－03F040－05F060－07F080－09F0A0－0BF0C0－0DF0E0－0FFDMA控制器1中斷控制器1定時計數(shù)器并行接口電路DMA頁面寄存器中斷控制器2DMA控制器2協(xié)處理器

I/O

通

道1F0－1F8200－207278－27F2F8－2FF378－37F380－38F3A0－3AF3B0－3BF3D0－3DF3F0－3F73F8－3FF硬盤適配器游戲接口并行打印機接口LPT2串行通信接口COM2并行打印機接口LPT1SDLC通信接口BSC通信接口單色顯示/打印機適配器彩色圖形適配器CGA軟盤適配器串行通信接口COM180x86訪問外設(shè)時，只使用低16位A0～A15，尋址64K個8位I/O端口PC機僅使用低10位A0～A9，尋址1024個8位I/O端口I/O接口空間的分配02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》79接口的作用提供驅(qū)動外設(shè)的電壓或電流；匹配計算機與外設(shè)之間的信號電平、速度、信號類型、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)提供的運行狀態(tài)信息；DMA控制和中斷控制。02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》80連接多個功能部件的一組公共信號線地址總線AB：用來傳送CPU輸出的地址信號，確定被訪問的存儲單元、I/O端口。地址線的根數(shù)決定了CPU的尋址范圍。

CPU的尋址范圍=2n，

n-地址線根數(shù)數(shù)據(jù)總線DB：在CPU與存儲器、I/O接口之間數(shù)據(jù)傳送的公共通路。數(shù)據(jù)總線的條數(shù)決定CPU一次最多可以傳送的數(shù)據(jù)寬度?？刂瓶偩€CB：用來傳送各種控制信號4)總線BUS02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》81系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用軟件存儲器管理進程管理設(shè)備管理文件管理用戶界面GUI網(wǎng)絡(luò)軟件編譯系統(tǒng)系統(tǒng)維護程序工具軟件系統(tǒng)增強軟件辦公數(shù)據(jù)庫圖形圖像游戲娛樂。。。2.微機計算機的軟件系統(tǒng)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》82軟件：為運行、管理和維護計算機系統(tǒng)或為實現(xiàn)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。2.微機計算機的軟件系統(tǒng)匯編語言源程序匯編目標程序匯編程序02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》83操作系統(tǒng)

MS-DOS匯編程序

MASM和LINK文本編輯程序

EDIT.COM調(diào)試程序

DEBUG.EXE為什么采用匯編語言？2.微機計算機的軟件系統(tǒng)02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》84平板電腦和智能手機1.安卓(Android)操作系統(tǒng)

Android是一種以Linux為基礎(chǔ)的開放源碼操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設(shè)備。市場占有率為58%。

Android操作系統(tǒng)最初由AndyRubin開發(fā)，最初主要支持手機。2005年由Google公司收購注資，并組建開放手機聯(lián)盟開發(fā)改良，逐漸擴展到平板電腦及其他領(lǐng)域上。2007年推出android1.0。2011--4.0該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成，號稱是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件。02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》852.微機計算機的軟件系統(tǒng)2.蘋果iOS操作系統(tǒng)

蘋果iOS是由蘋果公司開發(fā)的手持設(shè)備操作系統(tǒng)。蘋果公司最早于2007年1月9日的Macworld大會上公布這個系統(tǒng)，最初是設(shè)計給iPhone使用的，后來陸續(xù)套用到iPodtouch、iPad以及AppleTV等蘋果產(chǎn)品上。iOS與蘋果的MacOSX操作系統(tǒng)一樣，它也是以Darwin為基礎(chǔ)的，因此同樣屬于類Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)。市場占有率為30%。iOS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分四個層次：核心操作系統(tǒng)，服務(wù)層，媒體層，Cocoa觸摸框架層。最新版的iOS系統(tǒng)（iOS5）中，系統(tǒng)操作占用約774.4MB的內(nèi)存空間。02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》862.微機計算機的軟件系統(tǒng)3.

Symbian系統(tǒng)Symbian系統(tǒng)是塞班公司為手機而設(shè)計的操作系統(tǒng)。2008年12月2日，塞班公司被諾基亞收購。2011年，諾基亞稱Symbian只對企業(yè)開源，塞班開源變成只是種口號。由于對新興技術(shù)支持欠佳，塞班占智能手機的市場份額日益萎縮。2011年6月22日，諾基亞將塞班項目承包給埃森哲，埃森哲將提供對塞班系統(tǒng)支持服務(wù)到2016年。2011年12月21日，諾基亞官方宣布放棄塞班（Symbian）系統(tǒng)品牌，下一版本操作系統(tǒng)將更名為諾基亞Belle。市場占有率23%。02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》872.微機計算機的軟件系統(tǒng)4.

WindowsMobile系統(tǒng)WindowsMobile是微軟針對移動產(chǎn)品而開發(fā)的手機操作系統(tǒng)，而在WindowsMobile6.5的發(fā)布同時，微軟宣布以后的WindowsMobile產(chǎn)品將改名為WindowsPhone，以改變現(xiàn)在落后的形象。WindowsMobile捆綁了一系列針對移動設(shè)備而開發(fā)的應(yīng)用軟件，該操作系統(tǒng)的設(shè)計初衷是盡量接近于桌面版本的Windows。新繼任者WindowsPhone7出現(xiàn)后，WindowsMobile系列正式退出手機系統(tǒng)市場。2011年9月27日，發(fā)布WindowsPhone系列的重大更新：WindowsPhone7.5（芒果）。第三節(jié)

微機的工作原理movax,12hcalldisplayJmp1234h02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》891.3微型計算機的工作原理主要內(nèi)容：1.3.1馮諾依曼存儲程序工作原理1.3.2微型計算機的工作過程02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》90以運算器為核心、以存儲程序原理為基礎(chǔ)運算器輸出設(shè)備控制器輸入設(shè)備存儲器指令驅(qū)動指令流控制命令數(shù)據(jù)流1.3.1馮諾依曼存儲程序工作原理02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》91存儲程序計算機稱為馮?諾依曼型計算機數(shù)據(jù)和程序均以二進制代碼的形式不加區(qū)別地存放在存儲器中，存放位置由地址指定，地址碼也是二進制形式；程序由多條有邏輯關(guān)系的指令組成；指令的長度不等（一般為1～4字節(jié)）。1.3.1馮諾依曼存儲程序工作原理02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》92程序預(yù)先存放在計算機的存儲器中，計算機按程序的流程自動地連續(xù)取出指令并執(zhí)行之。為實現(xiàn)自動連續(xù)地執(zhí)行程序，控制器設(shè)置一程序計數(shù)器PC，它可根據(jù)指令的長度自動增量（總是指向下一條指令）。只要給出程序中第一條指令的地址，控制器就可依據(jù)存儲程序中的指令順序周而復始地取指令、譯碼、執(zhí)行，直到完成全部指令操作為止，即控制器通過指令流的串行驅(qū)動實現(xiàn)程序控制。1.3.1馮諾依曼存儲程序工作原理02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》93程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令譯碼取操作數(shù)執(zhí)行指令存結(jié)果指令周期操作碼操作數(shù)執(zhí)行1.3.2微型計算機的工作過程02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》94微型計算機的工作過程就是執(zhí)行程序的過程，而程序由指令序列組成，因此，執(zhí)行程序的過程，就是執(zhí)行指令序列的過程，即逐條地從存儲器中取出指令并完成指令所指定的操作。由于執(zhí)行每一條指令，都包括取指、譯碼和執(zhí)行三個基本步驟，所以，微型計算機的工作過程，也就是不斷地取指令、譯碼和執(zhí)行的過程，直到遇到停機指令時才結(jié)束機器的運行。1.3.2微型計算機的工作過程02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》95取指令；PC增量，指向下條指令停機?譯碼并執(zhí)行結(jié)束YN1.3.2微型計算機的工作過程執(zhí)行指令的三個基本步驟：

取指、譯碼和執(zhí)行02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》96指令執(zhí)行過程取指令指令譯碼取操作數(shù)執(zhí)行指令存結(jié)果問題：1.CPU如何知道從哪里取出程序的第一條指令？——操作系統(tǒng)2.CPU如何按程序控制流執(zhí)行指令？——程序計數(shù)器3.CPU如何知道從哪里取操作數(shù)？——地址、尋址方式02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》97例：計算5+8匯編語言程序?qū)?yīng)的機器指令對應(yīng)的操作-------------------------------------------------------MOVAL,5 10110000；將立即數(shù)1傳送到累加寄存器AL中

00000101； ADDAL,8 00000100；計算兩個數(shù)的和，結(jié)果存放到AL中

00001000； HLT

11110100；停機02二月2023中北大學《微機原理及接口技術(shù)》98指令執(zhí)