微机原理教案1

微机原理与接口技术羊大立E-mail:yangdali@

第一讲本课程概述本课程的主要任务本课程的主要内容及教学安排如何学好本课程对学习者的要求参考书目本课程概述

•

本课程的主要任务会用微机是当代人必须具有的一种基本技能，而对理工科学生来说，还必须有更高的要求，因此在各高校理工科专业中，几乎无一例外地开设了《微机原理》课程。本课程的任务是使学习者能从应用的角度出发，了解微机的工作原理，建立微机工作的整体概念，从理论与实践结合上掌握微机接口技术和汇编语言程序设计方法，并在此基础上培养软、硬件开发的能力。本课程概述

•

本课程的主要内容微机基本组成和基本工作原理指令系统汇编语言程序设计存储器系统输入输出接口技术及应用本课程概述

•

教学课时安排表本课程概述

•

如何学好本课程记忆：在理解的基础上熟记常用指令、寻址方式、标志位等重要内容；（方法：多看并理解各个示意图）上机：认真上机练习、完成作业；多学好问、多查资料本课程概述

•

对学习者的要求课前：预习；实验课事先编好上机程序课中：认真听课，即时记忆，独立完成课堂练习或作业课后：及时复习，独立完成课后作业，撰写实验报告，预习下次课的内容本课程概述

•推荐参考书目1、《8086/8088宏汇编语言程序设计教程》，电子工业出版社，1992年6月，王正智编著

(注：该书第二版

2002年3月出版)2、《IBM-PC汇编语言程序设计（第2版）》,清华大学出版社，2001年8月，沈美明温冬婵编著3、《汇编语言（第2版）》,

清华大学出版社，2008年4月,王爽编著4、《新编16－32位微型计算机原理及应用》，清华大学出版社，1997年7月，李继灿李华贵编著第二讲微型计算机系统概述计算机的分类微机的组成微机的工作过程指令与程序计算机的分类巨型机大型机中型机小型机微型机计算机的组成一台完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成：硬件：物理实体，看得见，摸得着软件：各种程序、数据及相关资料硬件组成计算机的一般结构微机的结构计算机的一般结构————冯•诺依曼结构（五大部分）微机系统的硬件组成结构框图I/O设备CPU运算器控制器内存（RAMROM）I/O接口AB地址总线DB数据总线CB控制总线8255、8250、82518253、8259键盘、打印机显示器、软硬盘A/D、D/A等存储器存储器是存放数据和程序的部件，在机器中起记忆的作用存储器是由很多存储单元组成的，每个单元有一个编号，称为地址。数据和指令就存放在各个单元中。每个单元可存放一个8位二进制（1个字节）信息（该信息通常用2位十六进制数表示）。每一个存储单元的地址和这个地址中存放的内容是完全不同的两个概念，千万不能混淆。看图存储器当要把一个代码存入某一存储单元，或从某个存储单元取出代码时，控制器首先要给出地址，然后根据存入或取出操作分别发出“写”或“读”命令。看图存储器的结构地址寄存器地址译码器指令1指令2数据1数据2••••••••••••数据寄存器00H01H99H9AHFFH图1存储器结构图ABDB看图存储器读操作示意图看图存储器写操作示意图看图微处理器CPU结构框图运算器控制器看图CPU包括运算器和控制器两大部分，其结构框图如下：数据寄存器DR地址寄存器DR指令寄存器IR指令译码器ID控制逻辑PLA寄存器程序计数器PC累加器A算术逻辑单元ALU控制信号••••••内部数据总线外部数据总线外部地址总线图2微处理器结构框图运算器运算器包括算术逻辑单元ALU、累加器A及寄存器组H等执行具体运算操作时，一个操作数由累加器A提供，另一个操作数由寄存器或存储器提供，两者送至算逻单元ALU进行规定的运算，运算的结果一般存放在累加器中，以便下次连续运算。看图控制器控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID和控制逻辑等。指令寄存器(InstructionRegister)：寄存从存储器取来的指令指令译码器(InstructionDecorder)：用来对指令进行分析看图控制器控制逻辑部件(ProgramableLogicArray)：根据对指令的译码分析，发出相应的一系列的节拍脉冲和电位（控制信号），去完成该指令的所有操作。程序计数器(ProgramCounter)：用来存放要执行的指令的地址。看图输入/输出接口电路输入/输出设备（即外部设备）是通过接口电路与微处理器相连的由于输入/输出设备的复杂性和多样性，需要通过接口电路来进行隔离、变换、缓冲或锁存，才能与微处理器相连。不少接口电路已制成各种通用或专用的接口芯片，并已系列化与标准化，有的已成为主板的一部分。看图总线系统总线有三种：地址总线、数据总线和控制总线。总线是“串行发送，并行接收”的一串公共信息流通线。采用总线结构的优点是：可以减少机器中信息传送线的根数，从而提高机器的可靠性可以方便地对存储器芯片及I/O接口芯片进行扩充。看图总线地址总线AB输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围数据总线DBCPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPUCPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线CB协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等看图总线示意图总线图3“串行发送，并行接收”看图ABCDFEG微机的基本工作原理及过程观看示意图看图指令和程序基础知识自动计算的计算机指令和指令系统程序与源程序操作码与操作数机器语言与汇编语言自动计算的计算机我们知道，计算机所以能脱离人的直接干预，自动地进行计算，这是由于人把实现这个计算的一步步操作用命令的形式——即一条条指令（Instruction）预先输入到存储器中，在执行时，机器把这些指令一条条地取出来，加以翻译和执行。(冯•诺依曼“程序存储技术”)指令和指令系统我们把要求计算机执行的各种操作用命令的形式写下来，这就是指令。一个计算机能执行什么样的操作，能做多少种操作，是由设计计算机时所规定的指令系统决定的。一条指令对应着一种基本操作。计算机所能执行的全部指令，就是计算机的指令系统（InstructionSet）。指令系统是计算机所固有的。程序与源程序在使用计算机时，必须把要解决的问题（按照相应的逻辑）编成一条条（有序的）指令。这些能使计算机进行操作（并解决一定问题）的指令的集合就称为程序。用户为解决自己的问题所编写的程序，称为源程序（SourceProgram）。操作码与操作数指令通常分成操作码（Opcode，即OperationCode）和操作数（Operand）两大部分。操作码：表示计算机执行什么操作；操作数：表示参加操作的数的本身或指明参加操作的数所在的地址。机器语言在计算机发展的初期，程序员只能用指令的机器码直接编制源程序，这就是机器语言。但是机器码是由一连串的0和1组成的，没有明显的特征，不好记忆，不易理解，易出错。所以，编程序成为一种十分困难和十分繁琐的工作。汇编语言后来，人们用一些助记符（Memonic），通常是用指令的英文单词或缩写来代替操作码。其中操作码用助记符代替，有时操作数也可以用一些符号（Symbol）来表示。这就是汇编语言。这样，每条指令有明显的特征，易于理解和记忆，也不易出错。小结计算机的分类微机的组成计算机的一般结构微机系统的硬件组成结构微机的工作过程指令与程序指令和指令系统