微型计算机接口技术：第一章微型计算机概述

1、 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2课程的地位和作用 本课程是计算机专业必修的主干课程，是学习新型高档微机，进行微机系统扩展，微机系统设计、开发在硬件方面的技术与理论基础。作为一门硬件技术基础课程, 既为你讲述8086CPU内部功能和原理，又展示X86系列最新CPU的特点；接口技术的内容既注意基本原理的阐述，更强调分析设计能力的培养和工程实践应用。 北京工业大学计算机学院3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；分析微型计算机和外设的各种数据传输方式；掌握微处理器、I/O接口芯片的结构、功能、时序和使用方法；应用微型机的串、并行通

2、信和各关键接口部件的技术；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4课时安排 课堂讲授 40 学时 实验:16 学时时间安排: 14 周 星期一 7、8节 116周 星期三 1、2节 北京工业大学计算机学院5教学内容：微型计算机的发展、特点和应用（2学时）16位和32位微处理器（7学时）微型计算机和外设的数据传输和总线（4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）可编程并行接口芯片8255及其应用（4学时）串行通信和可编程串行接口芯片8251（4

3、学时） DMA控制器（4学时）数/模和模/数转换（2学时） 北京工业大学计算机学院6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7教材：微型计算机原理与接口技术（第三版） 吴秀清，周荷琴编著 中国科学技术大学出版社微型计算机原理及接口技术钱晓捷编著 机械工业出版社微型计算机技术及应用（第四版） 戴梅萼等 编著 清华大学出版社参考书： 北京工业大学计算机学院8第一章 微型计算机概述 北京工业大学计算机学院99INTEL 4004INTEL 8008字长: 48位集成度: 12千只/片时钟:0.51MHZD-BUS: 4/8位A-

4、BUS:4/8位INTEL 8080Z80,MC6800字长: 8位集成度: 59千只/片时钟:24MHZD-BUS: 8位A-BUS:16位执行时间:12 SINTEL 8086/80286Z8000,MC68000字长: 16位集成度: 27万只/片时钟:48MHZD-BUS: 16位A-BUS:2024位执行时间:0.5 SINTEL 80386/80486MC68020字长: 32位集成度: 大于15万120万只/片时钟:大于1660MHZD-BUS: 32位A-BUS:32位执行时间:小于0.1 S71年73年78年83年93年Pentium ,Pentium Pro, Pentiu

5、m , Pentium , Pentium 4,Itanium字长: 32位64位集成度: 大于310万2.2亿只/片时钟:大于100MHZ3066MHz外部D-BUS: 64位内部D-BUS: 32位A-BUS:36位执行时间:小于0.02 S1.1 微型计算机的发展概况 北京工业大学计算机学院10微型计算机的特点体积小，功耗低；性能优良，价格低廉；可靠性高，系统设计灵活；应用面广，使用环境要求低。 北京工业大学计算机学院111.2 微型机的分类按规模分类：单片机：在一个硅片上集成CPU、ROM、RAM及一些I/O接口电路。一片芯片就是一台微型机。如：Intel 51系列， Motorola

6、 MC68HC05，Zilog Z8系列个人计算机：在一块印刷电路板上集成了微处理器、存储器、I/O接口芯片以及必要的输入输出设备（如小键盘、LED显示器）。按处理器字长分类： 4位微处理器 8位微处理器 16位微处理器 32位微处理器 北京工业大学计算机学院121、 微处理器、微型计算机和微型计算机系统微处理器(p)- 是指在一片或多片大规模集成电路组成的中央处理器(CPU)，以及时钟脉冲发生器及系统控制器。微型计算机(c)- 是指以微处理器为基础，配以内存储器(包括RAM和ROM)以及输入/输出接口电路和其它相应的配套电路而构成的裸机。微型计算机系统(cs)- 是指由微型计算机配以相应的外

7、部设备(打印机、显示器、磁带机、磁盘机等)及其专用电路、电源面板、机架以及足够的软件而构成的系统。1.3 微型计算机系统 北京工业大学计算机学院13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系统总线寄存器阵列 微处理器、微型计算机和微型计算机系统输 入 接 口输 出 接 口 北京工业大学计算机学院14通用REG组累加器译码逻辑IRIP控制逻辑ALU微处理器 产生系统控制信号和时钟 对指令进行译码 保存少量数据 完成算术、逻辑运算 完成程序流向控制 与外部交换数据指令寄存器：存放从存储器中取出的指令码

8、。累加器和通用寄存器组： 用来保存参加运算的数据以及运算的中间结果，也可用来存放地址。程序计数器：指向下一条要执行的指令。算术逻辑运算部件：专门用来处理各种数据信息，可进行加、减、乘、除算术运算和与、或、非、异或等逻辑运算。微处理器： 也称CPU，它本身具有运算能力和控制能力，是微型计算机的核心。 北京工业大学计算机学院15CPU存储器输入输出接口电路微型计算机的基本结构微型计算机的心脏，它的性能决定了整个微型机的关键指标。存储器： RAM和ROM用来使外部设备和微型机相连。系统总线： 为CPU和其它部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。控制总线数据总线地址总线 北京工业大学计算机学院1

9、6输入输出接口 输入/输出接口电路用于CPU（或存储器）与外设之间进行信息交换。 I/O接口电路实现不同的外设和CPU之间的工作速度、信号电平、数据格式的匹配及时序控制和中断控制等。 微机接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，研究微处理器如何与“外部世界”进行高效可靠的信息交换的一门技术。 北京工业大学计算机学院17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18软件系统系统软件应用软件操作系统编辑程序语言处理程序调试程序数据库管理系统装配连接程序通用软件实用软件用户程