第1章微型计算机系统概述

1、2022年5月15日星期日1微机原理课程目标微机原理课程目标v微机原理是学习和掌握微机硬件知识与微机原理是学习和掌握微机硬件知识与汇编语言程序设计的入门课程：汇编语言程序设计的入门课程：微型计算机的基本工作原理微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计汇编语言程序设计微型计算机接口技术微型计算机接口技术2022年5月15日星期日2微机原理课程目标微机原理课程目标1.在总体上建立起微机系统的在总体上建立起微机系统的整体概念整体概念；2.掌握微型机硬件系统各部分的掌握微型机硬件系统各部分的构成及工作原理构成及工作原理；3.掌握掌握Intel 8086基本基本指令系统指令系统；4.掌握微型机的掌握微型

2、机的输入输出技术输入输出技术及及常用接口电路常用接口电路；5.掌握基本的掌握基本的汇编语言编程汇编语言编程方法；方法；最终目标：最终目标：要求学生通过课堂教学和实验训练后，要求学生通过课堂教学和实验训练后，初步具有微机应用系统硬件、软件的开发能力。初步具有微机应用系统硬件、软件的开发能力。2022年5月15日星期日3第一章第一章 微型计算机微型计算机概述概述第二章第二章 计算机中的数制与码制计算机中的数制与码制第三章第三章 8086/8088 微处理器微处理器第四章第四章 8086/8088 指令系统指令系统第五章第五章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计第六章第六章 半导体存储器半导体存储器第

3、七章第七章 输入输出接口输入输出接口(包括微机应用系统举例包括微机应用系统举例 ) I/O接口、中断、定时器接口、中断、定时器/计数器计数器 并行口并行口8255A、A/D和和D/A转换转换微机原理教学内容微机原理教学内容2022年5月15日星期日4教材及主要参考书教材及主要参考书1.教材教材:微机原理与接口技术微机原理与接口技术 冯博琴等主编，清华大学出版社，冯博琴等主编，清华大学出版社，2007.082.参考书参考书:微机原理及接口技术微机原理及接口技术 李顺增等主编，机械工业出版社，李顺增等主编，机械工业出版社，2006.01 3.实验指导书：实验指导书： 微机原理与接口实验指导书微机原

4、理与接口实验指导书陈够喜编，陈够喜编，20062022年5月15日星期日5课程特点与学习方法课程特点与学习方法 1.综合性强：综合性强：涉及电子电路、计算机原理、程涉及电子电路、计算机原理、程 序设计等课程内容。序设计等课程内容。2.实践性强：实践性强：软硬件结合，需重视实验环节。软硬件结合，需重视实验环节。3.理解性强：理解性强：需灵活学习、应用。不能死记硬需灵活学习、应用。不能死记硬 背、临时突击。背、临时突击。4.联系实际：联系实际：注意平时学习，不断积累知识。注意平时学习，不断积累知识。2022年5月15日星期日6课程教学和考核情况课程教学和考核情况1.教教 学：学：54学时学时 2.

5、实实 验：验：10学时学时3.学学 分：分： 4 学分学分4.考考 试：试：平时作业平时作业 10%；实验；实验 10% 期末考试期末考试 80%任课教师：任课教师：尹建平尹建平 联系电话：联系电话YJP123NUC.EDU.CN2022年5月15日星期日7CPU存储器存储器 译码译码时钟时钟控制电路控制电路并并行行接接口口串串行行接接口口键键盘盘接接口口 显示器接口显示器接口DMA打印机打印机 鼠标鼠标 显示器显示器 键盘键盘磁盘驱动器磁盘驱动器主板主板2022年5月15日星期日8传感器传感器A/D转换器转换器 CPU 存储器存储器并行接口并行接口打印机打印机键键

6、盘盘 显显 示示一个典型的应用系统第一章第一章微型计算机系统概述微型计算机系统概述/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术10第第1章章 微型机系统概述微型机系统概述主要内容：主要内容：n1.1 微型计算机概述微型计算机概述n1.2 微型计算机的组成和结构微型计算机的组成和结构n1.3 微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理n1.4 微型计算机的应用微型计算机的应用学时分配：学时分配：n2学时学时第一节第一节微型计算机概述微型计算机概述mov ax,12hcall displayJmp 1234h/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理

7、及接口技术中北大学微机原理及接口技术121.1 微型计算机概述微型计算机概述n1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展n1.1.2微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次n1.1.3微型计算机的常用术语和指标微型计算机的常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术13 计算机技术是计算机技术是20世纪发展最为迅速、普世纪发展最为迅速、普及程度最高、应用及程度最高、应用最为广泛最为广泛的科学技术之一。的科学技术之一。 经过六十多年的发展，计算机已渗透到经过六十多年的发展，计算机已渗透到国民经济和社会生活的各个领域，极大地改变国民经

8、济和社会生活的各个领域，极大地改变着人们的着人们的工作方式工作方式和和生活方式生活方式，并成为推动社，并成为推动社会发展的巨大生产力。会发展的巨大生产力。1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术14Intel4004和采用和采用4004的计算器的计算器/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术15Apple微型计算机微型计算机Apple-IApple-II/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术16IBM PC系列机系

9、列机8088CPUIBM PC机机IBM PC/AT机机IBM PC/XT机机/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术17英特尔微处理器芯片英特尔微处理器芯片80386PentiumPentium 4/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术18世界上第一台现代意义世界上第一台现代意义的电子计算机是的电子计算机是1946年年美国宾夕法尼亚大学设美国宾夕法尼亚大学设计制造的计制造的“ENIAC”。n占地占地150平方米平方米n重量重量30吨吨n功耗功耗150千瓦千瓦 n运算速度每秒运算速度每秒5000次次1

10、.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术191.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展n电子计算机的发展：电子计算机的发展：n电子管计算机（电子管计算机（1946-1956）n晶体管计算机（晶体管计算机（1957-1964）n中小规模集成电路计算机（中小规模集成电路计算机（1965-1970）n超大规模集成电路计算机（超大规模集成电路计算机（1971-今）今）n电子计算机按其性能分类：电子计算机按其性能分类：n大中型计算机大中型计算机/巨型计算机（巨型计算机（Mainframe Computer）n小型计算机

11、（小型计算机（Minicomputer）n微型计算机（微型计算机（Microcomputer）n单片单片计算机（计算机（Single-Chip Microcomputer）n微型计算机的核心：微处理器微型计算机的核心：微处理器(中央处理器中央处理器CPU)/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术20Intel微处理器的发展简况微处理器的发展简况代代发表发表年份年份字长字长(bits)(bits)型号型号线宽线宽( ( m)m)晶体管数晶体管数( (万个万个) )时钟频率时钟频率(MHz)(MHz)速度速度(MIPS)(MIPS)一一19711971

12、197219724 48 8400440048008800850500.3110.050.05二二197419748 88080808020200.50.52-42-40.50.5三三197819781982198216168086/80888086/808880286802862-32-32.92.913134.77-104.77-108-208-201300300七七200420046464ItaniumItanium 0.080.08CPU:2.5KCPU:2.5KCache:30KCache:30K800(20800(20条指条指令令/CLOCK)/CLOCK)300

13、03000/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术21微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔18个月就会翻一番，芯片的性能个月就会翻一番，芯片的性能也随之提高一倍也随之提高一倍 -摩尔定律摩尔定律(Moores Law )Gordon E. Moore，Intel公司的创始人之一公司的创始人之一1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术221. 第一代微处理器第一代微处理器 In

14、tel4004、Intel4040 4位微处理器位微处理器Intel8008 低档低档8位微处理器位微处理器1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术231971年年1977年是微处理器发展的早期年是微处理器发展的早期阶段阶段:字长为字长为4位或位或8位，集成度约为位，集成度约为300010000晶体管晶体管/片，微处理器的主频片，微处理器的主频为为0.15MHz。1971年：年：Intel 4004，是世界上第，是世界上第一片单片微处理器：一片单片微处理器：4位微处理器，位微处理器，寻址空间为寻址空间为40

15、96个半字节个半字节, 指令系统指令系统包括包括45条指令。条指令。Intel 40041.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术241972年：年：Intel 8008，是世界上第一片，是世界上第一片8位微处理器位微处理器。8008采用了采用了10 m生产工艺，集成度为生产工艺，集成度为3500个晶体个晶体管，工作频率为管，工作频率为200KHz。Intel 80081.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术252. 第二

16、代微处理器第二代微处理器 Intel8080、MC6800、6501、6502 8位微处位微处理器理器Intel8085、Z80、MC6809 高档高档8位微处理器位微处理器指令比较完善，有了中断与指令比较完善，有了中断与DMA汇编、汇编、BASIC，FORTRAN、PL/M 后期配备后期配备CP/M操作系统操作系统 1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术261974年：年：Intel 8080采用了采用了6 m生产工艺，集成度为生产工艺，集成度为6000个晶体管，主频为个晶体管，主频为2MHz。1976

17、年：年：Intel 8085Intel公司生产的最后一种公司生产的最后一种8位通位通用微处理器，用微处理器，8085的工作频率提高到的工作频率提高到5MHz，指令系统的，指令系统的指令数上升到指令数上升到246条条。Intel 80851.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术27Intel8086 、Z8000、MC68000 16位位 - 8086数据总线数据总线16位、地址总线位、地址总线20位位Intel8088 准准16位位 - 外部数据总线外部数据总线8位，内部数据总线位，内部数据总线16位位-

18、IBM PC、IBM PC/XT1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展3. 第三代微处理器第三代微处理器 /1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术281978年年Intel8086采用了采用了3 m工艺，集成了工艺，集成了29,000个晶体管，工作频率为个晶体管，工作频率为4.77 MHz。它的寄存器和数据总线均为。它的寄存器和数据总线均为16位，地址总线为位，地址总线为20位，从而使寻址空间达位，从而使寻址空间达1MB。同时，。同时，CPU的内部结构也有的内部结构也有很大的改进，采用了流水线结构，并设置了很大的改进，采用了流水线结构，并设置了

19、6字节的指令预字节的指令预取队列。取队列。1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展Intel 8086/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术291979年年Intel8088除了它的数据总线为除了它的数据总线为8位以外，其余均与位以外，其余均与8086相同。相同。8088采用采用8位数据总线是位数据总线是为了利用当时现有的为了利用当时现有的8位设备控制芯位设备控制芯片片。由于。由于8088内部支持内部支持16位运算，而与位运算，而与I/O之间传输为之间传输为8位，故位，故8088称为准称为准16位微处理器。位微处理器。1.1.1微型计算机的发展

20、微型计算机的发展Intel 8088/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术301981年年8月，月，IBM公司推出以公司推出以8088为为CPU的世界上第一的世界上第一台台16位微型计算机位微型计算机IBM 5150 Personal Computer，即著，即著名的名的IMB PC。u 4.77 MHz Intel 8088 CPUu 16KB256KB RAM,u 40KB ROMu 5.25 “ floppy drive,u PC-DOS 1.0 (MS-DOS) u $3000 base priceu $6000 fully expand

21、ed1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术31Intel80286、MC68010 高档高档16位位u数据总线数据总线16位，地址总线位，地址总线24位位uIBM PC/ATu实地址模式、虚地址保护模式实地址模式、虚地址保护模式u虚地址模式可寻址虚地址模式可寻址16MB物理地址和物理地址和1GB的虚的虚拟地址空间拟地址空间1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展3. 第三代微处理器第三代微处理器 /1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术3280286（198

22、2年年-1984年）年）采用采用1.5 m工艺，集成了工艺，集成了134,000个晶体管，工作频率个晶体管，工作频率为为6MHz。80286的数据总线仍然为的数据总线仍然为16位，但是地址总位，但是地址总线增加到线增加到24位，使存储器寻址空间达到位，使存储器寻址空间达到16MB。80年代中期到年代中期到90年代初，年代初，80286一直是微型计算机的一直是微型计算机的主流主流CPU。在这一时期，还。在这一时期，还诞生了世界上最早的芯片组诞生了世界上最早的芯片组（chipsets）。）。1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大

23、学微机原理及接口技术331985年年IBM公司推出以公司推出以80286为为CPU的微型计算机的微型计算机IBM PC/AT，并制定了一个新的开放系统总线结构，这就，并制定了一个新的开放系统总线结构，这就是的工业标准结构（是的工业标准结构（ISA）。该结构提供了一个）。该结构提供了一个16位、位、高性能的高性能的I/O扩展总线。扩展总线。1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术34Intel80386 32位微处理器位微处理器 - 数据总线数据总线32位，地址总线位，地址总线32位位 - 实地址模式、虚地址

24、保护模式、虚拟实地址模式、虚地址保护模式、虚拟8086模式模式 - 虚地址模式可寻址虚地址模式可寻址4GB(232)物理地址和物理地址和64TB(246)的虚的虚拟地址空间拟地址空间Intel80486 32位微处理器位微处理器 - 80386+80387+8KB的的Cache - 部分采用部分采用RISC技术、突发总线技术技术、突发总线技术 - 使用时钟倍频技术使用时钟倍频技术1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展4. 第四代微处理器第四代微处理器 /1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术3580386（1985年年-1988年）年）第一个实

25、用的第一个实用的32位微处理器，采位微处理器，采用了用了1.5 m工艺，集成了工艺，集成了275,000个晶体管，工作频率达到个晶体管，工作频率达到16MHz。80386的的内部寄存器、数据总线和地址总线内部寄存器、数据总线和地址总线都是都是32位的。通过位的。通过32位的地址总线，位的地址总线，80386的可寻址空间达到的可寻址空间达到4GB。这时由。这时由32位微处理器组成的微型计算机已经达到超位微处理器组成的微型计算机已经达到超级小型机的水平。级小型机的水平。1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术3

26、680486（1989年年-1992年）年）采用采用1 m工艺，集成了工艺，集成了120万个万个晶体管，晶体管，工作频率为工作频率为25MHz。80486微处理器由三个部件微处理器由三个部件组成：一个组成：一个80386体系结构的主处理器，一个与体系结构的主处理器，一个与80387相兼相兼容的数学协处理器和一个容的数学协处理器和一个8KB容量的高速缓冲存储器。容量的高速缓冲存储器。80486把把80386的内部结构做了修改，大约有一半的指令在的内部结构做了修改，大约有一半的指令在一个时钟周期内完成，而不是原来的两个，这样一个时钟周期内完成，而不是原来的两个，这样80486的处的处理速度一般比理

27、速度一般比80386快快2到到3倍。倍。1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术37Pentium（奔腾）（奔腾） 32位微处理器位微处理器 - 5级超标量结构、分支预测技术级超标量结构、分支预测技术 - 64条数据线、条数据线、32条地址线条地址线 - 常用指令硬件化，使用微程序设计常用指令硬件化，使用微程序设计 Pentium MMX（多能奔腾）（多能奔腾） 32位位 - 增加了增加了57条条MMX指令指令 - 采用了采用了SIMD技术技术 1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展5. 第五代微处理器

28、第五代微处理器 /1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术386. 第六代微处理器第六代微处理器 (P6核心结构核心结构)Pentium Pro（高能奔腾）（高能奔腾） 32位位- 64条数据线、条数据线、36条地址线条地址线- 实现了动态执行技术实现了动态执行技术(乱序执行乱序执行) Pentium II（奔腾（奔腾2） 32位微处理器位微处理器- 是是Pentium Pro + MMX - 双独立总线结构双独立总线结构Pentium III（奔腾（奔腾3） 32位微处理器位微处理器- 增加了增加了70条条SSE指令指令- 首次内置序列号首次内置序

29、列号 1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术397. 第六代之后的微处理器第六代之后的微处理器 Itanium(安腾安腾) 64位微处理器位微处理器- 采用采用EPIC技术、技术、RISC技术和技术和CISC技术技术 - 具有显示并行功能具有显示并行功能 - 具有断定执行功能具有断定执行功能 - 具有数据预装的功能具有数据预装的功能 - 采用三级高速缓存采用三级高速缓存 1.1.1微型计算机的发展微型计算机的发展/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术40 微

30、处理器微处理器( (Microprocessor) ) 微型计算机微型计算机( (Microcomputer) 微型计算机系统微型计算机系统( (Microcomputer System)1.1.2微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术41微处理器微处理器严格讲，微处理器严格讲，微处理器 CPUCPU由算术逻辑部件由算术逻辑部件(ALU)和控制部件和控制部件(CU)两大主要部分组成，实现运算功能和控制功能两大主要部分组成，实现运算功能和控制功能微处理器除算术逻辑部件和控制部件以外，微处理器除算术逻辑

31、部件和控制部件以外，还包含还包含一组寄存器一组寄存器(Registers)以及以及高速缓冲存高速缓冲存储器储器(Cache)等等特殊的存储器。将这些部件集特殊的存储器。将这些部件集成在一片大规模集成电路或超大规模集成电路成在一片大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中，这个器件被称为微处理器。封装之中，这个器件被称为微处理器。1.1.2微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术42微型计算机微型计算机以微处理器为核心，配上由大规模集成电路以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器（制作的只读

32、存储器（ROM）、读写存储器（）、读写存储器（RAM）、输入输出接口电路及系统总线等）、输入输出接口电路及系统总线等所组成的计算机，称为所组成的计算机，称为微型计算机微型计算机。将将CPU、存储器、存储器、I/O接口等集成在一片超接口等集成在一片超大规模集成电路芯片大规模集成电路芯片(硅片硅片)上，称为单片微型上，称为单片微型计算机，简称计算机，简称单片机单片机(使用专用开发装置可以使用专用开发装置可以对它进行在线开发，如智能仪器仪表等对它进行在线开发，如智能仪器仪表等)1.1.2微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大

33、学微机原理及接口技术43微型计算机系统微型计算机系统以微型计算机为中心，配以相应的外围以微型计算机为中心，配以相应的外围设备以及控制微型计算机工作的软件，就设备以及控制微型计算机工作的软件，就构成了完整的微型计算机系统。构成了完整的微型计算机系统。微型计算机如果不配有软件，通常称为微型计算机如果不配有软件，通常称为裸机；裸机；软件分为软件分为系统软件系统软件和和应用软件应用软件两大类。两大类。1.1.2微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术44微处理器微处理器存储器存储器I/OI/O接口接口总线总线

34、 硬件系统硬件系统软件系统软件系统微微 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 设设运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器键盘、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、扫描仪系统软件系统软件应用软件应用软件1.1.2微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术45nbit（位，比特）（位，比特）n1个二进制位个二进制位nByte（字节）（字节）n8个二进制位个二进制位nKB，MB，GB，TBnWord（字）（字）n2个或多个字节个或

35、多个字节n在编程时在编程时 1 WORD = 2 Byte(16bit)1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术461.位和字节位和字节位（位（bit）是计算机所能表示的最小最基本是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的是取值只能为的数据单位，它指的是取值只能为0或或1的一的一个二进制数值位。位作为单位时记作个二进制数值位。位作为单位时记作b字节（字节（byte）由由8个位二进制位组成，通常个位二进制位组成，通常用作计算存储容量的单位。字节作为单位时用作计算存储容量的单位。字节作为单位

36、时记作记作B1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术47nbit（位，比特）（位，比特）n1个二进制位个二进制位1 Kb = 1024bit = 210 bit1 Mb = 1024 1024 bit = 220 bit1 Gb = 230 bit = 1024 Mb1 Tb = 240 bit = 1024 Gb1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标如某动态如某动态RAM芯芯片的容量为片的容量为256Mb/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大

37、学微机原理及接口技术48Byte（字节）（字节）n8个二进制位个二进制位nKB，MB，GB，TBB是是byte的缩写，的缩写， 1Byte= 8 bitK是是kelo的缩写，的缩写， 1KB=1024B=210 BM是是mega的缩写，的缩写，1MB=1024KB=210KB=220BG是是giga的缩写，的缩写， 1GB=1024MB=210MB=230BT是是tera的缩写，的缩写， 1TB=1024GB=210GB=240B1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标如计算机的内存如计算机的内存为为256MB，硬，硬盘的容量为盘的容量为60GB/1092022年5月15日星

38、期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术492.字长字长(Word)字长是微处理器一次可以直接处理的二进制字长是微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数，它通常取决于微处理器内部通数码的位数，它通常取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。微处理用寄存器的位数和数据总线的宽度。微处理器的字长有器的字长有4位、位、8位、位、16位和位和32位位等等。等等。8088称为准称为准16位微处理器，而位微处理器，而80386SX称为称为准准32位微处理器。位微处理器。1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及

39、接口技术中北大学微机原理及接口技术501.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标4位位8位位16位位32位位半字节半字节字节字节字字双字双字03034707078F8F1017181F/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术513.主频主频主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高表明微处理器运行的运行速度，主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是越快，主频的单位是MHz。早期微处理器的主频与外部总线的频率相早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从同，从80486DX2开始，开始

40、，主频主频=外部总线频外部总线频率率 倍频系数倍频系数1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术524.微处理器的生产工艺微处理器的生产工艺指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度，一般以间连接线的宽度，一般以 m为单位，数值越为单位，数值越小，生产工艺越先进，微处理器的功耗和发小，生产工艺越先进，微处理器的功耗和发热量越小。热量越小。目前主流微处理器的生产工艺已经达到目前主流微处理器的生产工艺已经达到0.13 m1.1.3微型计算机常用术语和

41、指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术535.微处理器的集成度微处理器的集成度指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。最早最早Intel 4004的集成度为的集成度为2250个晶体管，个晶体管，Pentium III的集成度已经达到的集成度已经达到950万个晶体万个晶体管以上，集成度提高了管以上，集成度提高了3000多倍。多倍。1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术546.MIPSM

42、IPS是是Millions of Instruction Per Second的缩写，用来表示微处理器的性能，意思是的缩写，用来表示微处理器的性能，意思是每秒钟能执行多少百万条指令。每秒钟能执行多少百万条指令。由于执行不同类型的指令所需时间长度不由于执行不同类型的指令所需时间长度不同，所以同，所以MIPS通常是根据不同指令出现的通常是根据不同指令出现的频度乘上不同的系数求得的统计平均值。频度乘上不同的系数求得的统计平均值。1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术556.MIPS主频为主频为2

43、5MHz的的80486其性能大约是其性能大约是20MIPS，主频为主频为400MHz的的Pentium II的性能为的性能为832 MIPS1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术567.iCOMP指数指数iCOMP=Intel Comparative Microprocessor PerformanceiCOMP指数是一种简单的指数是一种简单的数字化指数数字化指数，用以对，用以对Intel CPU的相对性能做出直观的比较。的相对性能做出直观的比较。iCOMP指数的计算方法是根据指数的计算方

44、法是根据9个实际应用测试的得分个实际应用测试的得分并融以权重，以并融以权重，以486SX-25为基准为基准(即即486SX-25的的iCOMP指数为指数为100)所计算出的数值。所计算出的数值。1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术577.iCOMP指数指数 iCOMP指数包含的测试有指数包含的测试有整数数学计算整数数学计算、浮点数浮点数学计算学计算、图形处理以及视频处理图形处理以及视频处理等，这些指标的重等，这些指标的重要性与它们在应用软件中出现的频度有关，所以要性与它们在应用软件中出现

45、的频度有关，所以iCOMP指数说明了指数说明了微处理器在微型计算机中应用的微处理器在微型计算机中应用的综合性能综合性能。iCOMP Index 2.0以以Pentium 120为基准为基准(指数指数100) iCOMPIndex 3.0以以Pentium II 350为基准为基准(指数指数1000)1.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术58iCOMP指数指数/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术598.通信速率单位通信速率单位波特率（波特率（

46、baud rate） 在串行通信时数据在串行通信时数据信号状态信号状态每秒钟变化的每秒钟变化的次数次数101100000001.1.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术60 位速率或比特率（位速率或比特率（bit per second，b/s） 在串行通信时每秒钟传送的数据的在串行通信时每秒钟传送的数据的位数位数10110000000 每秒字符（每秒字符（character per second，cps） 在并行或串行通信时每秒钟传送数据在并行或串行通信时每秒钟传送数据字符的个数字符的个数1.1

47、.3微型计算机常用术语和指标微型计算机常用术语和指标8.通信速率单位通信速率单位第二节第二节微机的组成和结构微机的组成和结构mov ax,12hcall displayJmp 1234h/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术621.2 微型计算机的组成和结构微型计算机的组成和结构n1.2.1微型计算机的组成微型计算机的组成n1.2.2微型计算机的结构微型计算机的结构/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术63微处理器微处理器存储器存储器I/OI/O接口接口总线总线 硬件系统硬件系统软件系统软件系统微微

48、 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 设设运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器键盘、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、扫描仪系统软件系统软件应用软件应用软件1.2.1 微型计算机的组成微型计算机的组成/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术641.2.1 微型计算机的组成微型计算机的组成/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术65存存储储器器I/OI/O接接口口输输入入设设备备I/OI/O接接口口地址总线地址总线 AB

49、AB输输出出设设备备CPU数据总线数据总线 DBDB控制总线控制总线 CBCBI/OI/O接接口口AB: Address Bus，DB: Data Bus，CB: Control Bus1.2.2 微型计算机的结构微型计算机的结构/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术661.微机计算机的硬件系统微机计算机的硬件系统n微处理器（微处理器（CPU） 系统的核心系统的核心n存储器存储器 记忆设备，内存记忆设备，内存/外存外存nI/O接口接口 与外设进行信息交换的与外设进行信息交换的“桥梁桥梁”n总线总线 信息的传输设备（信息的传输设备（CPU总线、系统

50、总线）总线、系统总线）/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术67微机硬件系统结构框图微机硬件系统结构框图CPU北桥北桥南桥南桥RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行串行/并行接口并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端总线前端总线/CPU总线总线接口卡接口卡外设外设总线扩展槽总线扩展槽/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术68n微型计算机的运算和指挥控制中心。微型计算机的运算和指挥控制中心。n典型构成：典型构成：运算器运算器(ALU)、控制器、控制器(CU

51、)、Registers(寄存器组寄存器组)nCPU指标：指标：字长和主频字长和主频nCPU字长字长（位数）：有（位数）：有4位、位、 8位、位、 16位、位、 32位、位、64位等，是指一次能处理的数据的位数。位等，是指一次能处理的数据的位数。nCPU主频主频：(时钟频率时钟频率)表示微处理器的运行速度，表示微处理器的运行速度，主频越高表明微处理器运行越快，单位主频越高表明微处理器运行越快，单位MHz1)微处理器微处理器(CPU)/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术69n主机系统中的存储器又称主机系统中的存储器又称内存内存或或主存主存，是微型计

52、，是微型计算机的存储和记忆部件；微型机的内存均由半导算机的存储和记忆部件；微型机的内存均由半导体材料制成，故也称体材料制成，故也称半导体存储器半导体存储器。n用途：用途：存放当前执行的程序和要操作的数据信息存放当前执行的程序和要操作的数据信息n内存：内存：ROM、RAMn特点：随机存取，速度快，容量小特点：随机存取，速度快，容量小n外存：磁盘、光盘、半导体盘、外存：磁盘、光盘、半导体盘、n特点：顺序存取特点：顺序存取/块存取，速度慢，容量大块存取，速度慢，容量大2)存储器存储器/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术70存储空间的分配图存储空间的分

53、配图扩展扩展RAM15MB基本基本ROM64KB扩展扩展ROM128KB显示显示RAM128KB系统系统RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H100000HFFFFFFH常规内存常规内存1MB扩展内存扩展内存15MB存储器存储空间的分配存储器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：128KB扩展内存：用作扩展内存：用作RAM区区/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术71有关内存储器的几个概

54、念有关内存储器的几个概念n内存单元的地址和内容内存单元的地址和内容n内存容量内存容量n内存操作内存操作n内存分类内存分类/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术72内存单元的地址和内容内存单元的地址和内容n内存包含有很多存储单元，每个单元存放内存包含有很多存储单元，每个单元存放8bit。为区分不同的内存单元，计算机对每个单元进行为区分不同的内存单元，计算机对每个单元进行编号。内存单元的编号就称为编号。内存单元的编号就称为内存单元的地址内存单元的地址。1 0 1 1 0 1 1 038F04H内存单内存单元地址元地址内存单内存单元内容元内容.7 6

55、5 4 3 2 1 0/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术73内存容量内存容量n内存单元的个数，以字节为单位。内存单元的个数，以字节为单位。n注意：注意：内存空间内存空间与与内存容量内存容量的区别的区别 内存容量：某微机配置内存容量：某微机配置2条条128MB的的SDRAM内存内存 条，其内存容量为条，其内存容量为256MB。 内存空间：又称为存储空间、寻址范围，是指微内存空间：又称为存储空间、寻址范围，是指微 机的机的寻址能力寻址能力，与，与CPU的的地址总线地址总线宽宽 度有关。度有关。 /1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及

56、接口技术中北大学微机原理及接口技术74内存操作内存操作n读：读：将内存单元的内容取入将内存单元的内容取入CPU，单元中单元中原原内容不改变；内容不改变；n写：写：CPU将信息放入内存单元，单元中原将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖；内容被覆盖；/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术75内存的分类内存的分类n随机存取存储器（随机存取存储器（RAM）n可读可写可读可写n易失性，掉电后数据丢失，用来临时存放易失性，掉电后数据丢失，用来临时存放程序和数据程序和数据n只读存储器（只读存储器（ROM）n工作时只能读工作时只能读n非易失性，永久或半永久性存

57、放信息非易失性，永久或半永久性存放信息/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术76n是是CPU与外部设备间的桥梁。与外部设备间的桥梁。CPUI/O接口接口外设外设3)I/O接口接口/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术77nCPU插座插座n芯片组芯片组n内存插槽内存插槽n高速缓存（高速缓存（Cache）nCMOS存放硬件系统参数存放硬件系统参数n系统系统BIOSnPOST, SysInit, Setup, 系统服务系统服务n总线扩展槽总线扩展槽n串串/ /并行接口并行接口 主板结构主板结构3)I/O接

58、口接口/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术78 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LPT

59、2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LPT1SDLC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COM1n80 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端口端口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I/O接口空间的分配接口空间的分配/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术79接口的作用接口的作用提供驱动外设

60、的电压或电流；提供驱动外设的电压或电流；匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信号类型、数据格式等；号类型、数据格式等；缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的运行状态信息；运行状态信息；DMA控制和中断控制控制和中断控制。/1092022年5月15日星期日中北大学微机原理及接口技术中北大学微机原理及接口技术80连接多个功能部件的一组公共信号线连接多个功能部件的一组公共信号线n地址总线地址总线AB：用来传送用来传送CPU输出的地址信号，输出的地址信号，确定被访问的存储单元、确定被访问的存储单元、I/O端口。端口。地