微机技术第01章

微机原理及接口技术主讲人

钱晓捷微机

原理及接口

技术课程

介绍典型机型：IBMPC系列机基本系统：8088CPU和半导体存储器I/O接口电路及与外设的连接硬件－－接口电路原理软件－－接口编程方法章节目录计划学时第1章微型计算机系统概述 3.52.1节微处理器的内部结构 0.5第4章微处理器外部特性 6第5章半导体存储器及其接口 6第6章基本输入输出接口 6课程

内容章节目录（续）计划学时第7章中断控制接口 8第8章定时计数控制接口 4第9章DMA控制接口 6第10章并行接口 12第11章串行通信接口 6第12章模拟接口 6课程

内容专业技术基础课硬件系列课程之一计算机组成原理微机原理及接口技术计算机体系结构指定选修课以技术为主面向应用软硬件相结合课程

特点区别先修课程数字逻辑提供硬件基础计算机组成原理确立计算机部件功能掌握计算机工作原理汇编语言程序设计建立必备软件基础掌握指令系统、程序格式先修

课程学习方法很重要复习并掌握先修课的有关内容课堂：听讲与理解、适当笔记课后：认真读书、完成作业实验：充分准备、勇于实践总成绩＝考试成绩＋实验成绩＋平时成绩学习

方法学习资源要利用钱晓捷之微服网/qwfw微机原理远程教学0/caicomputer/钱晓捷陈涛，微型计算机原理及接口技术，北京：机械工业出版社，1999.1BarryB.Brey著陈谊等译，Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全——80X86、Pentium和PentiumPro，北京：机械工业出版社，1998.1学习

资源第1章第1章微型计算机系统概述教学重点

微型计算机的系统组成

IBMPC系列机的主机板1.1微型计算机的发展和应用1946年，世界上出现第一台数字式电子计算机ENIAC（电子数据和计算器）发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代，产生了微型计算机1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机时代1.1.1微型计算机的发展第1代：4位和低档8位微机4004→4040→8008第2代：中高档8位微机Z80、I8085、M6800，Apple-II微机第3代：16位微机8086→8088→80286，IBMPC系列机1.1.1微型计算机的发展（续）第4代：32位微机80386→80486→Pentium→PentiumII→PentiumIII→Pentium432位PC机、Macintosh机、PS/2机第5代：64位微机Itanium、64位RISC微处理器芯片微机服务器、工程工作站、图形工作站1.1.2微型计算机的应用计算机应用通常分成如下各个领域科学计算，数据处理，实时控制计算机辅助设计，人工智能，……由于微型计算机具有如下特点体积小、价格低工作可靠、使用方便、通用性强……所以，可以分为两个主要应用方向1.1.2微型计算机的应用用于数值计算、数据处理及信息管理方向通用微机，例如：PC微机功能越强越好、使用越方便越好用于过程控制及智能化仪器仪表方向专用微机，例如：单片机、工控机可靠性高、实时性强程序相对简单、处理数据量小

将CPU以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O接口）都集成在一个微处理器芯片中例如：常用的MCS-51、MCS-961.2微型计算机的系统组成运算器

控制器寄存器组

内存储器总线输入输出接口电路外部设备软件微处理器微型计算机微型计算机系统区别图1.1微型计算机的系统组成控制总线CB数据总线DB地址总线AB系统总线形成处理器子系统I/O设备I/O接口存储器系统总线BUS1.2.1微型计算机的硬件组成微处理器子系统存储器I/O设备和I/O接口系统总线系统总线总线是指传递信息的一组公用导线总线是传送信息的公共通道微机系统采用总线结构连接系统功能部件总线信号可分成三组地址总线AB：传送地址信息数据总线DB：传送数据信息控制总线CB

：传送控制信息总线信号地址总线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、适应性等举例举例特点1.2.2微型计算机的软件系统

操作系统MS-DOS

汇编程序MASM和LINK

文本编辑程序EDIT.COM

调试程序DEBUG.EXE为什么采用汇编语言？1.3IBMPC系列机系统16位IBMPC系列机是32位微机的基础8088CPUIBMPC机IBMPC/AT机IBMPC/XT机1.3.1硬件基本组成16位和32位PC机的基本部件相同8088微处理器8087协处理器8288总线控制器I/O通道8259中断控制器随机存储器RAM只读存储器ROM8253定时控制器8237DMA控制器8255并行接口控制总线数据总线地址总线地址锁存器数据收发器扬声器接口8284时钟发生器键盘接口系统配置开关1.3.2主机板组成微处理器子系统8088：16位内部结构、8位数据总线、20位地址总线、4.77MHz主频存储器ROM-BIOS、主体为RAMI/O接口控制电路8259A、8253、8237A、8255等I/O通道62线的IBMPC总线图1.5存储空间的分配保留ROM64KB基本ROM64KB扩展RAM≈15MB基本ROM64KB保留ROM64KB扩展ROM128KB显示RAM128KB系统RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H0F0000H100000HFE0000HFFFFFFH常规内存1MB扩展内存15MB1.3.3存储空间的分配常规内存：1MB基本RAM区：640KB保留RAM区：128KB扩展ROM区：128KB基本ROM区：64KB扩展内存：用作RAM区

系统板

000－01F020－03F040－05F060－07F080－09F0A0－0BF0C0－0DF0E0－0FFDMA控制器1中断控制器1定时计数器并行接口电路DMA页面寄存器中断控制器2DMA控制器2协处理器

I/O

通

道1F0－1F8200－207278－27F2F8－2FF378－37F380－38F3A0－3AF3B0－3BF3D0－3DF3F0－3F73F8－3FF硬盘适配器游戏接口并行打印机接口LPT2串行通信接口COM2并行打印机接口LPT1SDLC通信接口BSC通信接口单色显示/打印机适配器彩色图形适配器CGA软盘适配器串行通信接口COM11.3.4I/O空间的分配

80x86访问外设时，只使用低16位A0～A15，寻址64K个8位I/O端口PC机仅使用低10位A0～A9，寻址1024个8位I/O端口第2章内部数据总线控制总线数据总线地址总线暂存器累加器ALU标志寄存器指令寄存指令译码时序和控制逻辑通用寄存器组地址寄存器组地址总线控制数据总线控制2.1.1微处理器的基本结构算术逻辑单元（运算器）寄存器组指令处理单元（控制器）2.1.28088/8086的功能结构8088的内部结构从功能分成两个单元总线接口单元BIU——管理8088与系统总线的接口，负责CPU对存储器和外设进行访问执行单元EU——负责指令的译码、执行和数据的运算两个单元相互独立，分别完成各自操作两个单元可以并行执行，实现指令取指和执行的流水线操作第3章3.1汇编语言的源程序格式请复习源程序格式采用任何一种源程序格式均可简化段定义格式完整段定义格式本课程是“汇编语言”的继续加强程序设计能力实践I/O程序设计第1章教学要求1.

了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机系统；2.

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）；3.

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、控制总线的概念；第1章教学要求（续）4.

熟悉PC系列机的主机板、存储空间分配和I/O空间分配；5.

了解微处理器基本结构、8088/8086的内部功能结构；6.复习汇编语言源程序格式。习题1（第18页）——

1.21.41.51.8硬件系列课程计算机组成原理侧重讨论计算机基本部件的构成和组成方式，基本运算的操作原理和单元的设计思想、操作方式及其实现方法和电路原理侧重内部各单元的工作原理和实现方法（芯片内）微机原理及接口技术突出应用，详细讲述微处理器芯片的指令系统及编程、CPU外部特性、微机主板，与通用外设的接口电路及应用编程技术侧重各模块外部的连接和应用技术（芯片外）计算机体系结构重点论述计算机系统的各种基本结构、设计技术和性能定量分析方法侧重整个系统的设计技术（芯片组合）返回世界上第一台计算机ENIAC返回什么是微型计算机以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件——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微处理器（Microprocessor）微型计算机（Microcomputer）返回Intel4004和采用4004的计算器返回Apple微型计算机Apple-IApple-II返回IBMPC系列机8088CPUIBMPC机IBMPC/AT机IBMPC/XT机返回英特尔微处理器芯片80386PentiumPentium4返回明确3个概念的区别微处理器（Microprocessor）一个大规模集成电路芯片内含控制器、运算器和寄存器等微机中的核心芯片微型计算机（Microcomputer）通常指微型计算机的硬件系统还有一般的说法：微机、微型机微型计算机系统（Microcomputersystem）指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统返回Intel80x86CPU的地址线条数Intel80x86 地址条数 存储容量8086 20 1MB8088 20 1MB80286 24 16MB80386 32 4GB~Pentium4返回Intel80x86CPU的数据线条数Intel80x86 数据位数8086 168088 880286 1680386~Pentium4 32返回系统总线的使用特点除了CPU外，还有DMA控制器和协处理器都具有控制系统总线的能力。它们被称为“总线主控设备”在某一个时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线在连接系统总线的各个设备中，某一个时刻只能有一个发送者向总线发送信号；但可