微机第01章(概述)

1、主讲人：主讲人： 陈涛陈涛2课程介绍课程介绍CPU：8088/8086 典型机型典型机型：IBM-PC系列机系列机内容：内容： 微型计算机的系统构成微型计算机的系统构成 8088 微处理器及指令系统微处理器及指令系统 汇编语言程序设计汇编语言程序设计 半导体存储器及其接口半导体存储器及其接口 I/O接口芯片接口芯片 面向系统的接口芯片及其应用面向系统的接口芯片及其应用 8253（定时定时）/8259（中断中断）/8237（DMA） 面向外设的接口芯片及其应用面向外设的接口芯片及其应用8255（并行口并行口）/8250 （串行口串行口）3第第1 1章章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述 4

2、4第第2 2章章 指令系统指令系统 6 6第第3 3章章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计 8 8第第4 4章章 微处理器外部特性微处理器外部特性 8 8第第5 5章章 半导体存储器及其接口半导体存储器及其接口 6 6第第6 6章章 基本输入输出接口基本输入输出接口 6 6章节目录章节目录 计划学时计划学时4第第7 7章章 中断控制器中断控制器 8 8第第8 8章章 定时计数控制器定时计数控制器 4 4第第9 9章章 DMADMA控制接器控制接器 6 6第第1010章章 并行接口并行接口 1010第第1111章章 串行通信接口串行通信接口 6 6第第1313章章 DOSDOS结构分析结构分析

3、6 6章节目录章节目录（续）（续） 计划学时计划学时5学习并掌握先修课的有关内容学习并掌握先修课的有关内容课堂课堂：听讲与理解、适当笔记听讲与理解、适当笔记课后课后：认真看书、消化记忆、完成作业认真看书、消化记忆、完成作业实验实验：充分准备、细心实验充分准备、细心实验成绩成绩：期末考试成绩期末考试成绩70%70%+ +平时成绩平时成绩30%30%学习学习要求要求学习方法建议学习方法建议第第1 1章章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述教学重点教学重点n 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成n IBM PC系列机的主机板系列机的主机板81.1 微型计算机的发展和应用n1946年，世界上出现

4、第一台数字式电子年，世界上出现第一台数字式电子计算机计算机ENIAC （电子数据积分器）（电子数据积分器）n发展到以大规模集成电路为主要部件的发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代，产生了第四代，产生了微型计算机微型计算机n1971年，年，Intel公司设计了世界上第一公司设计了世界上第一个微处理器芯片个微处理器芯片Intel4004 ，开创了一，开创了一个全新的计算机时代个全新的计算机时代91.1.1 微型计算机的发展n第第1代代：4位和低档位和低档8位微机位微机I4004I4040I8008n第第2代代：中高档：中高档8位微机位微机M6800、 I8080、Z80、I8085 Apple

5、-II 微机、微机、MCS-48、MCS-51系列系列n第第3代代：16位微机位微机 M68000、Z8000I8086/ 8088 80286， IBM PC系列机系列机101.1.1 微型计算机的发展（续）n第第4代代：32位微机位微机nI80386 80486 Pentium Pentium II Pentium III Pentium 4n第第5代代：64位微机位微机Titanium 、64位位RISC微处理器芯片微处理器芯片11n1978年年 8086 /8088 2.9万万 （3万）万）n1982年年 80286 13.5万万n1985年年 80386 32万万n1990年年 80

6、486 120万万n1993年年 Pentium 320万万n1996年年 Pentium Pro 550万万n1997年年2月月 Pentium II 750万，万，300MHzn1999年年 Pentium III n2000年年(4季度季度) Pentium IV 4200万，万，1.4GHz(0.18um工艺工艺)n其他新型技术，如激光计算机。其他新型技术，如激光计算机。n从计算机结构及信息理论方面，从计算机结构及信息理论方面，“非冯结构非冯结构”（神经网络（神经网络仿人脑仿人脑的思维和记忆模型的思维和记忆模型），更便于处理某些智能型问题。），更便于处理某些智能型问题。1.1.1 微型

7、计算机的发展（续）121.1.2 微型计算机的应用n用于数值计算、数据处理及信息管理方向用于数值计算、数据处理及信息管理方向n通用微机，例如：通用微机，例如：PC微机微机n功能、速度、使用方便、人机对话手段功能、速度、使用方便、人机对话手段n用于过程控制及智能化仪器仪表方向用于过程控制及智能化仪器仪表方向n专用微机，例如：专用微机，例如：单片机单片机、工控机、工控机n可靠性高、实时性强可靠性高、实时性强n程序相对简单、处理数据量小程序相对简单、处理数据量小 将将CPU以及其他主要部件（如以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O接口）都集成在接口）都集成在一个微处理器芯片中一个微处理器芯片中例

8、如：常用的例如：常用的MCS-51、MCS-96131.2 微型计算机的系统组成运算器运算器 控制器控制器寄存器组寄存器组 内存储器内存储器 总线总线输入输出输入输出接口电路接口电路外部设备外部设备 软件软件微处理器微处理器微型计算机微型计算机微型计算机系统微型计算机系统14图图1.1 1.1 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成控制总线控制总线CB数据总线数据总线DB地址总线地址总线AB系系统统总总线线形形成成处处理理器器子子系系统统I/O设备设备I/O接口接口存储器存储器系统总线系统总线BUS1.2.1 微型计算机的硬件组成1.微处理器子系统微处理器子系统2.存储器存储器3.I/O设备

9、和设备和I/O接口接口4.系统总线系统总线15n微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器器CPU（Central Processing Unit）。由一片或几片大规模集成电路组成，。由一片或几片大规模集成电路组成，具有控制器和运算器功能。具有控制器和运算器功能。n注意，微处理器并不是一台完整的计算机注意，微处理器并不是一台完整的计算机n微处理器的主要功能部件微处理器的主要功能部件（1）算术逻辑部件（算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。：用来进行算术和逻辑运算。 例如，例如，SUB AL，5；

10、AND AL，FEH；ADD AL，10；OR AL，01H；（2）累加器：累加器：运算前存放操作数，运算后存放运算结果。输入运算前存放操作数，运算后存放运算结果。输入/输出指令也输出指令也通过累加器来完成。通过累加器来完成。 例如：例如：IN AL，50H； OUT 51H，AL； （3）程序计数器（程序计数器（Program Counter-PC），也称指令计数器，也称指令计数器（Instruction Counter），由它指出下一条要执行指令所在存储单元的，由它指出下一条要执行指令所在存储单元的地址，具有加地址，具有加1计数的功能。计数的功能。 （4）指令寄存器指令寄存器：用来存放从存

11、储器中取出的指令码。：用来存放从存储器中取出的指令码。 （5）指令译码器指令译码器：对指令码进行译码，确定指令的操作（如加、减、移位：对指令码进行译码，确定指令的操作（如加、减、移位等）。等）。 （6）时序和控制部件时序和控制部件 微处理器（Microprocessor）16系统总线n总线是指传递信息的一组公用导线总线是指传递信息的一组公用导线n总线是传送信息的公共通道总线是传送信息的公共通道n微机系统采用总线结构连接系统功能部件微机系统采用总线结构连接系统功能部件n总线信号可分成三组总线信号可分成三组n地址总线地址总线 ABn数据总线数据总线 DBn控制总线控制总线 CB：传送控制信息：传送

12、控制信息(每根每根) 总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。17总线信号n地址总线地址总线 ABn输出将要访问的内存单元或输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址端口的地址n地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围地址线的多少决定了系统直接寻址存储

13、器的范围n数据总线数据总线 DBnCPU读操作时，外部数据通过数据总线送往读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU nCPU写操作时，写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部数据通过数据总线送往外部n数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数n控制总线控制总线 CBn协调系统中各部件的操作，包括以下信号：协调系统中各部件的操作，包括以下信号： 控制信息（输出）、请求（输入）、状态联络（输入控制信息（输出）、请求（输入）、状态联络（输入/出）出）n控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等181.2.2

14、微型计算机的软件系统 操作系统操作系统 MS-DOS 汇编程序汇编程序 MASM和和LINK 文本编辑程序文本编辑程序 EDIT.COM 调试程序调试程序 DEBUG.EXE191.3 IBM PC系列机系统16位位IBM PC系列机是系列机是32位微机的基础位微机的基础8088CPUIBM PC/AT机机IBM PC/XT机机201.3.1 硬件基本组成32位位PC机机 与与 16位位PC机机 的基本部件相同的基本部件相同218088微微处处理理器器8087协协处处理理器器8288总线控制器总线控制器I/O通通道道8259中断控制中断控制器器随机存储器随机存储器RAM只读存储器只读存储器RO

15、M8253定时控制器定时控制器8237DMA控制器控制器8255并行接口并行接口控制总线控制总线数据总线数据总线地址总线地址总线地址锁存器地址锁存器数据收发器数据收发器扬声器扬声器接口接口8284时钟发生器时钟发生器键盘键盘接口接口系统系统配置配置开关开关1.3.2 主机板组成1.微处理器子系统微处理器子系统8088：16位内部结构、位内部结构、8位数据总线、位数据总线、20位地址总线、位地址总线、4.77MHz主频主频2.存储器存储器ROM-BIOS、主体为、主体为RAM3.I/O接口控制电路接口控制电路8259A、8253、8237A、8255、8250等等4.I/O通道通道62线的线的I

16、BM PC总线总线22图图1.5 1.5 存储空间的分配存储空间的分配保留保留ROM64KB基本基本ROM64KB扩展扩展RAM15MB基本基本ROM64KB保留保留ROM64KB扩展扩展ROM128KB显示显示RAM128KB系统系统RAM640KB00000HA0000HC0000HE0000HF0000H10000HFE000HFFFFFH常规内存常规内存1MB扩展内存扩展内存15MB1.3.3 存储空间的分配常规内存：常规内存：1MBn基本基本RAM区：区：640KBn保留保留RAM区：区：128KBn扩展扩展ROM区：区：128KBn基本基本ROM区：区：64KB扩展内存：用作扩展内

17、存：用作RAM区区23 系系统统板板 00001F02003F04005F06007F08009F0A00BF0C00DF0E00FFDMA控制器控制器1中断控制器中断控制器1定时计数器定时计数器并行接口电路并行接口电路DMA页面寄存器页面寄存器中断控制器中断控制器2DMA控制器控制器2协处理器协处理器 I/O 通通 道道1F01F820020727827F2F82FF37837F38038F3A03AF3B03BF3D03DF3F03F73F83FF硬盘适配器硬盘适配器游戏接口游戏接口并行打印机接口并行打印机接口LPT2串行通信接口串行通信接口COM2并行打印机接口并行打印机接口LPT1SD

18、LC通信接口通信接口BSC通信接口通信接口单色显示单色显示/打印机适配器打印机适配器彩色图形适配器彩色图形适配器CGA软盘适配器软盘适配器串行通信接口串行通信接口COM11.3.4 I/O空间的分配n80 x86访问外设时，只使用低访问外设时，只使用低16位位A0A15，寻址，寻址64K个个8位位I/O端端口口nPC机仅使用低机仅使用低10位位A0A9，寻址，寻址1024个个8位位I/O端口端口24什么是微型计算机n以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件以集成了计算机主要部件控制器和运算控制器和运算器的微处理器为核心所构造出的计算机系统器的微处理器为核心所构造出的计算机系统n微处理器（微处理器（Microprocessor）n微型计算机（微型计算机（Microcomputer）n 了解微机发展概况、熟悉典型微处理器了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机系统；和微机系统；n 明确微机两个应用方向、区别通用微机明确微机两个应用方向、区别通用微机（PC机）和控制专用微机（单片机）；机）和控制专用微机（单片机）；n 了解微机的硬件组成，理解总线及其应了解微机的硬件组成，理解总线及其应用特点、掌握地址、数据、控制总线的概用特点、掌握地址、数据、控制总线的概念；念；第第1 1章章 教学要求教学要求n熟悉熟悉PC系