微型计算机接口技术.ppt

北京工业大学计算机学院,1,微型计算机接口技术,北京工业大学计算机学院 网络与信息安全学科部,北京工业大学计算机学院,2,课程的目的和任务,了解微型计算机各组成部分的相互关系和与外界的接口技术； 掌握微处理器、I/O接口芯片的结构、功能、时序和使用方法； 掌握微机系统的构成方法，牢固建立整机的概念，达到具有学习新型微机技术的能力。 能够独立进行一般微机系统扩展和系统设计、调试的能力。,北京工业大学计算机学院,3,教学内容：,微型计算机的发展、特点和应用（2学时） 8086 CPU的系统结构和工作原理（7学时） 存储器（2学时） I/O接口和总线（2学时） 微型计算机中断系统（7学时） 可编程计数器/定时器8253及其应用（4学时） 可编程外围接口芯片8255及其应用（5学时） 串行通信和可编程接口芯片8251A（7学时） 8237A DMA控制器及其应用（4学时）,北京工业大学计算机学院,4,教材：,微型计算机原理与接口技术（第二版） 吴秀清，周荷琴编著 中国科学技术大学出版社，2001年1月,微型计算机技术及应用（第二版） 戴梅萼，史嘉权编著 清华大学出版社，1996年5月 微型计算机原理及接口技术钱晓捷编著 机械工业出版社 1999年10月,参考书：,北京工业大学计算机学院,5,重点和难点,重点：各种接口芯片的连接方法、工作方式、控制字的设定以及应用 难点：综合应用设计,北京工业大学计算机学院,6,第一章 微型计算机概述,北京工业大学计算机学院,7,1.1 微型计算机的发展概况,INTEL 4004 INTEL 8008 字长: 48位 集成度: 12千只/片 时钟:0.51MHZ D-BUS: 4/8条 A-BUS:4/8条,INTEL 8080 Z80,MC6800 字长: 8位 集成度: 59千只/片 时钟:24MHZ D-BUS: 8条 A-BUS:16条 执行时间:12 S,INTEL 8086/80286 Z8000,MC68000 字长: 16位 集成度: 27万只/片 时钟:48MHZ D-BUS: 16条 A-BUS:20-24条 执行时间:0.5 S,INTEL 80386/80486 MC68020 字长: 32位 集成度: 大于15万只/片 时钟:大于16MHZ D-BUS: 32条 A-BUS:32条 执行时间:小于0.1 S,71年,73年,78年,83年,93年,Pentium586 Pentium Pro 字长: 32位 集成度: 大于310万只/片 时钟:大于100MHZ 外部D-BUS: 64条 内部D-BUS: 32条 A-BUS:36条 执行时间:小于0.02 S,北京工业大学计算机学院,8,1.2 微型计算机的特点和应用,1.2.1 微型计算机的特点,体积小，功耗低； 可靠性高，使用环境要求低； 系统外部芯片配套，系统设计灵活； 性能优良，价格低廉。,北京工业大学计算机学院,9,1.2.2 微型计算机的应用,科学计算 信息处理 计算机控制 智能仪器仪表 计算机通信 智能家电 CAD/CAM/CAI,北京工业大学计算机学院,10,微型计算机系统,微型计算机硬件系统,1.3 微型计算机系统,存 储 器,输 入 设 备,输 出 设 备,微处理器,控 制 器,运 算 器,系统 软件,微型计算机,寄存器阵列,1.3.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统,北京工业大学计算机学院,11,半导体 存储器,读/写存储器 (RAM),只读存储器 (ROM),动态(RAM),静态(RAM),ROM: 内容固定,适合大批量生产 PROM: 自己写内容, 不可擦掉 EPROM: 自己写内容, 可以改写 E2PROM: 用电改写, 在板上工作状 态,可以写入或擦抹,掉电后,内容破坏, 易失性存储器,北京工业大学计算机学院,12,计算机软件系统,北京工业大学计算机学院,13,1.3.2 总线结构,微型计算机的硬件系统结构是指按照总体布局的设计要求将各部件构成某个系统的连接方式。 微型计算机的典型结构是总线结构，即通过系统总线将各个部件连接起来。,北京工业大学计算机学院,14,1 总线的概念,总线是一组信号线的集合，是在计算机之间以及计算机内部各部件之间传送规定信息的公共通路，称为总线（Bus），也叫数据公路。,在物理上，总线是由传输线和三态器件（三态门）构成。,所谓三态器件，是指它的输出除了高电平和低电平以外，还有一个高阻态（即输出端和输入端之间呈现高阻抗）。采用三态器件可使连在（挂接在）总线上的信息源在不发送信息时，对总线呈高阻状态，即和总线是“断开”的。,北京工业大学计算机学院,15,2 总线的分类,按信息传送的方向分：,单向总线：挂在总线上的一些部件将信息有选择地传向另一些部件，但不能反向传送。 双向总线：挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息，而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息,北京工业大学计算机学院,16,按传送信息的类型分：,数据总线：是CPU与存储器或I/O端口交换数据信息的通道，是三态双向总线。 地址总线：是CPU用来向存储器或I/O端口传送地址信息的通道，是三态单向总线。 控制总线：是用来传输控制信号的通道，传送方向视具体控制信号而定。,北京工业大学计算机学院,17,按所处的物理位置分：,片内总线：在芯片内部传送信息的通道。 局部总线（板内总线）：模板内各芯片间传输信息的通道。 系统总线（机内总线）：机内各模板之间传输信息的通道，如PC BUS、STD BUS、PCI BUS等。 外部总线（通信总线）：计算机与计算机或计算机与外部设备之间传输信息的通道，如RS-232、USB、打印接口、IDE、SCSI、IEEE1394等。,北京工业大学计算机学院,18,1.3.3 单片机和单板机,单片机 在一个硅片上集成CPU、ROM