1、微機原理及接口技術主講人 張慧敏微機 原理 及 接口 技術課程介紹典型機型：IBM PC系列機基本系統(tǒng)：8088CPU和半導體存儲器I/O接口電路及與外設的連接硬件接口電路原理軟件接口編程方法專業(yè)技術基礎課硬件系列課程之一計算機組成原理微機原理及接口技術計算機體系結構指定選修課以技術為主面向應用軟硬件相結合課程特點區(qū)別先修課程數(shù)字邏輯提供硬件基礎計算機組成原理確立計算機部件功能掌握計算機工作原理匯編語言程序設計建立必備軟件基礎掌握指令系統(tǒng)、程序格式先修課程學習方法很重要復習并掌握先修課的有關內容課堂：聽講與理解、適當筆記課后：認真讀書、完成作業(yè)實驗：充分準備、勇于實踐總成績考試成績 實驗成績平

2、時成績學習方法第 1 章第1章 微型計算機系統(tǒng)概述教學重點 微型計算機的系統(tǒng)組成 IBM PC系列機的主機板1.1.1 微型計算機的發(fā)展第1代：4位和低檔8位微機400440408008第2代：中高檔8位微機Z80、I8085、M6800，Apple-II微機第3代：16位微機8086808880286，IBM PC系列機1.1.1 微型計算機的發(fā)展（續(xù)）第4代：32位微機8038680486PentiumPentium II Pentium III Pentium 432位PC機、Macintosh機、PS/2機第5代：64位微機Itanium、64位RISC微處理器芯片微機服務器、工程工作

3、站、圖形工作站1.1.1 微型計算機的發(fā)展（續(xù)）摩爾定律 1965年，作為Intel創(chuàng)始人之一的摩爾在準備一個有關計算機存儲器發(fā)展趨勢的報告時，通過繪制數(shù)據(jù)圖表發(fā)現(xiàn)了這樣一個事實，即新的集成電路芯片其集成密度每18-24個月就會翻一番。1.1.2 微型計算機的應用用于數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理及信息管理方向通用微機，例如：PC微機功能越強越好、使用越方便越好用于過程控制及嵌入應用方向專用微機，例如：工控機、單片機、數(shù)字信號處理器可靠性高、實時性強程序相對簡單、處理數(shù)據(jù)量小1.2 微型計算機的系統(tǒng)組成 從系統(tǒng)組成的觀點來看，一個微型計算機系統(tǒng)應該包括硬件、軟件兩大部分。所謂硬件，指的是構成計算機的“硬”

4、設備；所謂軟件，一般是指能在計算機上運行的程序，廣義的軟件還應包括由計算機管理的數(shù)據(jù)以及有關的文檔資料。 在本節(jié)中，我們將簡單剖析微型計算機的硬件系統(tǒng)構成，并強調其結構上的特點；對軟件系統(tǒng)，主要強調系統(tǒng)軟件中的操作系統(tǒng)，因為在日常應用中，大多數(shù)操作都要在操作系統(tǒng)提供的平臺上進行。圖1.1 微型計算機的系統(tǒng)組成控制總線CB數(shù)據(jù)總線DB地址總線AB系統(tǒng)總線形成處理器子系統(tǒng)I/O設備I/O接口存儲器系統(tǒng)總線BUS1.2.1 微型計算機的硬件組成微處理器子系統(tǒng)存儲器I/O設備和I/O接口系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線總線是指傳遞信息的一組公用導線總線是傳送信息的公共通道微機系統(tǒng)采用總線結構連接系統(tǒng)功能部件總線信號可

5、分成三組地址總線AB：傳送地址信息數(shù)據(jù)總線DB ：傳送數(shù)據(jù)信息控制總線CB ：傳送控制信息總線信號地址總線AB輸出將要訪問的內存單元或I/O端口的地址地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存儲器的范圍數(shù)據(jù)總線DBCPU讀操作時，外部數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPU CPU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)線的多少決定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)控制總線CB協(xié)調系統(tǒng)中各部件的操作，有輸出控制、輸入狀態(tài)等信號控制總線決定了系統(tǒng)總線的特點，例如功能、適應性等舉例舉例特點1.2.2 微型計算機的軟件系統(tǒng) 操作系統(tǒng) MS-DOS 匯編程序 MASM和LINK 文本編輯程序 EDIT.COM 調試程序 DEBUG

6、.EXE為什么采用匯編語言？1.3 IBM PC系列機系統(tǒng)16位IBM PC系列機是32位微機的基礎8088CPUIBM PC機IBM PC/AT機IBM PC/XT機1.3.1 硬件基本組成16位和32位PC機的基本部件相同圖1.5 存儲空間的分配擴展RAM15MB基本ROM64KB擴展ROM128KB顯示RAM128KB系統(tǒng)RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H100000HFFFFFFH常規(guī)內存1MB擴展內存15MB1.3.3 存儲空間的分配常規(guī)內存：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

7、展內存：用作RAM區(qū)系統(tǒng)板00001F02003F04005F06007F08009F0A00BF0C00DF0E00FFDMA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1F01F820020727827F2F82FF37837F38038F3A03AF3B03BF3D03DF3F03F73F83FF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COM11.3.4 I/O空間的分配80 x86訪問外設時，只

8、使用低16位A0A15，尋址64K個8位I/O端口PC機僅使用低10位A0A9，尋址1024個8位I/O端口第1章教學要求（續(xù)）4. 熟悉PC系列機的主機板、存儲空間分配和I/O空間分配；5. 了解微處理器基本結構、8088/8086的內部功能結構；6. 復習匯編語言源程序格式。習題1（第 23 頁） 1.2 1.4 1.5 1.8第 2 章內部數(shù)據(jù)總線控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線暫存器累加器ALU標志寄存器指令寄存指令譯碼時序和控制邏輯通 用寄存器組地 址寄存器組地址總線控制數(shù)據(jù)總線控制2.1.1 微處理器的基本結構算術邏輯單元（運算器）寄存器組指令處理單元（控制器）2.1.2 8088/808

9、6的功能結構8088的內部結構從功能分成兩個單元總線接口單元BIU管理8088與系統(tǒng)總線的接口，負責CPU對存儲器和外設進行訪問執(zhí)行單元EU負責指令的譯碼、執(zhí)行和數(shù)據(jù)的運算兩個單元相互獨立，分別完成各自操作兩個單元可以并行執(zhí)行，實現(xiàn)指令取指和執(zhí)行的流水線操作硬件系列課程計算機組成原理側重討論計算機基本部件的構成和組成方式，基本運算的操作原理和單元的設計思想、操作方式及其實現(xiàn)方法和電路原理側重內部各單元的工作原理和實現(xiàn)方法（芯片內）微機原理及接口技術突出應用，詳細講述微處理器芯片的指令系統(tǒng)及編程、CPU外部特性、微機主板，與通用外設的接口電路及應用編程技術側重各模塊外部的連接和應用技術（芯片外）

10、計算機體系結構重點論述計算機系統(tǒng)的各種基本結構、設計技術和性能定量分析方法側重整個系統(tǒng)的設計技術（芯片組合）返回世界上第一臺計算機ENIAC返回什么是微型計算機以大規(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)微處理器（Microprocessor）微型計算機（Microcomputer）返回Intel4004和采用4004的計算器返回Apple微型計算機Apple-IApple-II返回IBM PC系列機8088CPUIBM PC機IBM PC/AT機IBM PC/XT機返回英特爾微處理器芯片80386PentiumPentium

11、4返回明確3個概念的區(qū)別微處理器（Microprocessor）一個大規(guī)模集成電路芯片內含控制器、運算器和寄存器等微機中的核心芯片微型計算機（Microcomputer）通常指微型計算機的硬件系統(tǒng)還有一般的說法：微機、微型機微型計算機系統(tǒng)（Microcomputer system）指由硬件和軟件共同組成的完整的計算機系統(tǒng)返回Intel 80 x86CPU的地址線條數(shù)Intel80 x86地址條數(shù)存儲容量8086201MB8088201MB802862416MB80386324GBPentium4返回Intel 80 x86CPU的數(shù)據(jù)線條數(shù)Intel 80 x86數(shù)據(jù)位數(shù)80861680888802861680386Pentium 432返回系統(tǒng)總線的使用特點除了CPU外，還有DMA控制器和協(xié)處理器都具有控制系統(tǒng)總線的能力。它們被稱為“總線主控設備”在某一個時刻，只能由一個總線主控設備來控制系統(tǒng)總線在連接系統(tǒng)總線的各個設備中，某一個時刻只能有一個發(fā)送者向總線發(fā)送信