微型计算机概述60037.pptx

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1、课程简介课程简介 本书以Intel 8086/8088为CPU的16位微型计算机微型计算机系统系统IBM PC/XT为出发点，结合8086/8088系统来讲述微型计算机的CPU、指令系统、接口部件、存储器、外部设备和操作系统等一系列技术。第1页/共45页课程简介课程简介冯诺依曼体系结构1.能把需要的程序和数据送至计算机中。（输入）2.必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。（存储）3.能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。（运算）4.能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。（控制）5.能够按照要求将处理结果输出给用户。（输出）简单地

2、讲，微型计算机系统的工作过程是取指令(代码)分析指令(译码)执行指令的不断循环的过程。第2页/共45页课程简介课程简介第3页/共45页教学目教学目的的 微机原理与接口技术是一门非常重要的专业课，通过对本课程的学习，能使学生对微机原理及接口技术有一个较全面的了解，并能掌握一定的应用技能。学好这门课程能为学习后续课程打下良好的基础，同时也为从事自动化和计算机等方面的工作奠定一定的基础。第4页/共45页课程主要内容课程主要内容 本课程的主要内容分两大部分，即汇编语言程序设计和硬件接口电路设计。1.汇编语言程序设计 要掌握汇编语言程序设计，就必须熟练掌握以下内容：数制的表示方法及算术逻辑运算规则 微处

3、理器的一般结构和寄存器组织 存储器的分段与物理地址的形成 8086/8088 CPU的寻址方式 8086/8088 CPU的指令系统第5页/共45页 2.硬件接口电路设计 硬件接口电路设计包括存储器电路设计和输入输出（I/O）接口电路设计。要掌握其设计方法，就必须熟练掌握以下内容：8086/8088 CPU的引脚功能 系统总线结构和时序 存储器的分类及常用存储器芯片的引脚功能 输入输出的基本方法及常用接口芯片的使用方法 存储器与I/O地址的译码方法 中断的有关概念及中断的应用第6页/共45页主要章节主要章节第一章 微型计算机概述第二章 16位和32位微处理器第三章 16位和32位微处理器的指令

4、系统第四章 存储器和高速缓存技术第五章 微型计算机和外设的数据传输第六章 串并行通信和接口技术第七章 中断控制器、DMA控制器和计数器/定时器第7页/共45页成绩评定成绩评定课外作业 10实验 20试卷考核 70第8页/共45页教学要求教学要求1、上课认真听讲2、课后及时复习，实验和作业都能独立完成3、在学习中遇到问题，及时提出并相互交流第9页/共45页第第1章章 微型计算机概述微型计算机概述本章重点：微处理器、微型计算机和微型计算机系统 的差别 CPU的功能和组成部件 微型计算机的基本结构 第10页/共45页1.1 微型计算机的特点和发展u 微型计算机诞生于20世纪70年代u 微型计算机特点

5、：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富u 微型计算机的核心是微处理器（CPU）u 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的微型计算机第11页/共45页微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况计算机的发展电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机人工智能计算机（尚在研制）1946年第一代电子计算机（ENIAC）在美国研制成功。使用了18800个电子管，重30吨，占地150平方米，耗电150千瓦，每秒完成5000次加法运算。第12页/共45页计算机的发展1958年第二代晶体管计算机推出，用晶体管代替了电子管，大大降低了计算机的成本和体积，运算速度成百倍提高

6、。(从左至右：巴丁、肖克莱和布拉顿)第13页/共45页计算机的发展1965年中小规模集成电路为主体的计算机问世，使计算机的体积进一步缩小，配上各类操作系统，计算机性能极大提高。第14页/共45页计算机的发展1970年大规模集成电路（LSI）研制成功，计算机发展到第四代，微型计算机是第四代计算机的典型代表。1971年在美国硅谷第一块通用微处理器Intel4004诞生，从而开创了微型计算机的新时代。第15页/共45页微处理器发展过程第16页/共45页微处理器的发展Intel 4004Intel 8008Motorola 6800Intel 8086Intel 80286Intel 80386Int

7、el 80486Intel PentiumIntel Pentium IIIntel Pentium IIIIntel Pentium IV第17页/共45页微型计算机的发展大致分为五代 第一代：4位机发展和8位机萌芽阶段u 从1971年到1973年u 代表产品：Intel 4004和MCS-4微型机 Intel 8008和MCS-8微型机u 字长：4位或8位u 特点：指令系统比较简单，运算功能较差，价格 低廉u 应用：面向家电、计算器和二次仪表第18页/共45页微型计算机的发展大致分为五代 第二代：8位机发展阶段u 从1973年到1977年u 代表产品：Intel 8080/8085、MC6

8、800、Z 80、R 6502u 字长：8位u 特点：指令系统比较完善，运算速度提高一个数 量级，寻址能力有所增强u 应用：面向家电、智能仪表、工业控制第19页/共45页微型计算机的发展大致分为五代 第三代：16位机发展阶段u 从1978年到1985年u 代表产品：Intel 8086/8088、80186、80286，MC 68000、Z 8000u 字长：16位u 特点：指令系统丰富，采用多级中断，多种寻址 方式，段式存储结构，配有功能强大的系统软件u 应用：工业控制第20页/共45页微型计算机的发展大致分为五代 第四代：32位机发展阶段u 从1985年到1992年u 代表产品：Intel

9、 80386、80486u 字长：32位u 特点：内存容量已达1MB以上，硬盘技术不断提 高，发展了32位的总线结构，各种品牌机涌向市 场，如COMPAQ、DELL等，这些微型机在性能 上已赶上传统的超级小型机，可执行多任务、多 用户操作。u 应用：办公自动化、网络环境第21页/共45页微型计算机的发展大致分为五代 第五代：64位机产生及发展阶段u 从1992年到现在u 代表产品：Intel Pentium、Itaniumu 字长：64位u 特点：外部数据线64位字长，32位以上地址总线，增加了虚拟现实等多媒体能力和通信上的应用。u 应用：办公自动化、网络服务器第22页/共45页第1代4位和低

10、档8位微机400440408008微机特点体积小重量轻价格低廉可靠性高结构灵活应用面广第2代 中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机第3代 16位微机 8086808880286，IBM PC系列第4代 32位微机8038680486PentiumPentium II Pentium III Pentium 432位PC机、Macintosh机、PS/2机第5代Itanium、64位RISC微处理器芯片微机服务器、工程工作站、图形工作站第23页/共45页n按计算机的组装形式分类，按计算机的组装形式分类，可将微型计算机分为单片单片 机、单板机及多板机机、单板机及多板

11、机几类。1.2 微型机的分类 第24页/共45页单片机（Microcontroller）n单片机单片机就是将CPU、存储器及I/O接口电路全部制作在 同一个芯片上的微型机。单片机的存储器容量不是很 大，I/O端口的数量也不多，但它可方便地安装在仪器、仪表、家用电器等设备中，使这些设备实现自动化和智 能化。n曾广泛使用的单片机有Intel公司的MCS-51系列系列单片机 （8031、8051、8751）、MCS-96系列系列单片机（8096、8796、8098），Motorola公司的MC 6805，Zilog公司的 Z8，Texas公司的9940等。第25页/共45页单板机n单板机单板机就是将

12、CPU芯片、存储器芯片及I/O接口电路芯 片全部安装在一块印刷电路板上的微型机。在印刷电 路板上通常都装有小型键盘和数码管显示器，能进行 简单的输入和输出操作。n在板上的只读存储器中还装有监控程序(类似于操作系 统)，用来管理整个单板机的工作。国内曾广泛使用的 单板机有TP 801(Z80)，ET3400(6800),KD86(8086)等。第26页/共45页第27页/共45页多板机(台式PC 机)多板机多板机就是将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口电路芯片等制作在不同的印刷电路板上，再与电源等组装在同一机箱内的微型机。它可配置通用的键盘、显示器、打印机、软盘驱动器、硬盘驱动器及光盘驱动器等多

13、种外围设备和相当丰富的软件，形成一个完整的微型计算机系统。目前常用的台式PC机多数是这种组装形式。第28页/共45页 按微处理器的字长，按微处理器的字长，分为：1.1.4位微处理器位微处理器 2.2.8位微处理器位微处理器 3.3.16位微处理器位微处理器 4.4.32位微处理器位微处理器 5.5.位片式处理器位片式处理器 其中,位片式微型计算机是由若干个位片组合而成的，一片是一位，不同位片数可以组成不同字长的微型机。这类微型机的结构灵活。常见的产品有 MC 10800(4位)、AM2900系 列(4位)、F100220系列(8位)等。第29页/共45页1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机

14、系统 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者的关系 第30页/共45页1.3.1 微处理器 CPU功能：可以进行算术和逻辑运算 可保存较少量数据 能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器、外设交换数据 提供整个系统所需要的定时和控制 可以响应其他部件发来的中断请求第31页/共45页CPU在内部结构上包含下面这些部分：算术逻辑部件；累加器和通用寄存器组；程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；时序和控制部件。第32页/共45页1.3.2 微型计算机 微型计算机由CPU、存储器、输入输出接口电路和系统 总线构成。第33页/共45页CPU总线包含三种不同功能的总线：数据总线DB(data

15、bus)：传输数据 地址总线AB(address bus)：传送地址信息 控制总线CB(control bus)：传输控制信号第34页/共45页1.3.3 微型计算机系统 以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就成了微型计算机系统。第35页/共45页系统软件：系统软件：DOS、win95/98/2000/xp/、unix应用软件：应用软件：office、vc、Photoshop微微 处处 理理 器器 CPU 存储器存储器(RAM,ROM)I/O接口接口总线总线 硬硬 件件软软 件件微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机(主机主机)外外 设设运算器运算器寄存器寄存器控制部件

16、控制部件键盘、鼠标键盘、鼠标显示器显示器软驱、硬盘、光驱软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪打印机、扫描仪第36页/共45页1.4 微型计算机的应用 科学计算 信息处理 过程控制 仪器、仪表控制 家用电器和民用产品控制 第37页/共45页补充 常用的名词术语和二进制编码一、位、字节、字及字长 (1)位(Bit)“位”是指一个二进制位。它是计算机中信息存储的最小单位，只能为“0”或“1”，一般用b表示。(2)字节(Byte)“字节”是指相邻的8个二进制位。1024个字节用KB表示，1024KB用MB表示，1024MB用GB表示，B、KB、MB和GB都是计算机存储器容量的单位 第38页/共45页 (3

17、)字(Word)和字长 “字”是计算机内部进行数据传递、处理的基本单位。通常它与计算机内部的寄存器、运算装置、总线宽度相一致。一个字所包含的二进制位数称为字长。常见的微型计算机的字长有8位、16位、32位和64位。在目前的PC中，字（Word）定义为2字节（16位），双字（Double word）为4字节（32位），四字（Quad word）为8字节（64位）。第39页/共45页BCD码是一种常用的数字编码。BCD码：Binary-Coded Decimal，即二进制编码的 十进制数。二、数字编码第40页/共45页表1-1 标准BCD码表示法0十进制数0000标准BCD码0000二进制数123

18、45678910111563940001001000110100010101100111100010010001 00000001 00010001 01010110 00111001 01000001001000110100010101100111100010011010101111111111111011110第41页/共45页0.764=(0.0111 0110 0100)BCD第42页/共45页ASCII 码是常用的字符编码。ASCII：American Standard Code for Information Interchange,即美国信息交换标准代码。三、字符编码第43页/共

19、45页表1-2 ASCII 字符表LSDMSD012345670000010100111001011101110123456789ABCDEF0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIBLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSSP!#$%&()*+/0123456789:;?ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ、abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|DEL第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页