第1章 概述-D15教材

1微机原理与接口技术

教学安排课时:40+8+16学时教材:微机原理与接口技术(北京交大出版社)教师:戴胜华

电信学院9教南107TEL：51683005/p>

EMAIL：dsh@请使用课程平台答疑时间、地点：每周一19:30-21:30、南4062教材:微机原理与接口技术3下面的图片是….?4教学内容微型计算机结构微型计算机基础32位微处理器结构80X86汇编语言原理及应用80X86的指令系统和寻址方式汇编语言汇编语言程序设计5

微机接口技术存储器中断控制输入输出接口技术数/模转换和模数转换接口技术总线与人机接口CPU及总线技术人机接口技术及多媒体技术6参考书Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全(美)BarryB.Brey著机械工业出版社2005.4第6版

其它的X86的教材(著名大学、大的出版社、最近出版的)7Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全8绪论本课程的特点注重原理，结合应用本课程的学习方法记忆指令，上机调试，自学与听讲结合本课程学习注意问题既要注重细节，也要注重全局概念克服枯燥，结合原理探讨有关应用9

本课程的组成软件,主要指80X86的软件体系结构下汇编语言指令及编程硬件,主要指80X86处理器、中断、存储器结构、I/O接口电路、总线、人机接口等10第1章微处理器和微型计算机概论主要内容微型计算机及其发展概述微型计算机的一般结构INTEL微处理器结构的发展及主要性能指标11第1节微型计算机发展概况微型计算机：微型计算机芯片：微型计算机的优点：微型计算机的应用网络服务器，工作站、个人PC机、单板机和单片机12

个人PC机的发展1982年，IBMPC机，INTEL8086CPU1983年，IBMPC/XT（扩展型）8088CPU1984年，IBMPC/AT（增强型）80286CPU1985年，PC/386INTEL80386CPU1990年，PC/486INTEL80486CPU1993年，奔腾机(586)INTELPentinmCPU1995年，686,INTELPentinmProCPU……不断的追求速度、降低成本、减小体积、降低功耗13摩尔定律(Moore'sLaw)

英特尔处理器2015年：14nm工艺

估计到2030年将进入1.6nm工艺如果目标实现，这将再次证明摩尔定律(Moore'sLaw)还依然有效，并指导着半导体工艺发展。14Intel65nm与45nm工艺153D晶体管16Intel在Hillsboro,Ore.,campus的研发中心，成功安装业界第一台商业运行的极度紫外光石版照相设备！Intel采用这种设备在0.032微米制程的晶圆上刻画金属电路。

17建造生产14纳米晶体管的工厂.

18INTELCPU19INTELCPU核心架构

20

INTEL芯片组芯片组是构成主板电路的核心，Intel芯片组是专门为英特尔的处理器设计的，用来连接CPU与其他的设备如内存、显卡等。芯片组是"南桥"和"北桥"的统称，就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内的芯片组。如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的大脑，那么芯片组将是整个身体的心脏。21

能够生产芯片组的厂家有INTEL（美国英特尔）VIA（中国台湾威盛）SiS（中国台湾矽统）ULI（中国台湾宇力）ALi（中国台湾扬智）AMD（美国超微）+ATINVIDIA（美国英伟达）等以英特尔、AMD以及NVIDIA的芯片组为常见。22Inteli7+Z7723IntelZ77框架图24Intel新芯片组25Intel®酷睿™i7处理器

1.基于IntelCore微架构

2.2-8颗核心。

3.内置三通道DDR3内存控制器。

4.每颗核心独享256KB二级缓存。

5.8MB共享三级缓存。

6.SSE4.2指令集（七条新指令）。

7.超线程技术。

8.Turbomode（自动超频）。

26INTELI7

27第2节微型计算机的硬件结构微机的硬件体系结构仍采用冯•诺依曼建立的经典结构。其主要特点是：微型计算机系统的硬件由五大部分组成：1.运算器2.控制器3.存储器4.输入设备5.输出设备其中运算器和控制器合称微处理器MPU(或CPU)。输入设备和输出设备合称Ｉ/O设备。28微型计算机基本结构I/O设备

I/O

接口存储器ALU控制器取指读程序数据结果程序数据结果取存I/O命令操作命令写存29总线包括地址总线AB(ADDRESSBUS)、数据总线DB(DATABUS)和控制总线CB(CONTROLBUS)。

数据总线DB用来传递数据信息，由于数据信息可在MPU和存储器、I/O设备之间相互传递，故为双向总线。

地址总线AB用于传送MPU发出的地址信息，是单向总线。微机中存储单元I/O设备都有地址，在交换信息前，MPU先通过传送地址信息找寻所需交换信息的存储器和I/O设备，然后经数据总线进行信息的交换。

控制总线CB用来传送控制信号、时序信号和状态信号，由于有的信号由MPU发向存储器和I/O设备，有的信号由存储器和I/O设备发向MPU，故控制总线从整体上看是双向的。30微型计算机总线CPU定时电路接口接口ROMRAMI/O接口输出设备输入设备DMA地址总线数据总线控制总线并行接口串行接口定时/计数中断控制器31经典的PC系统结构32第3节数字化信息编码与数据表示1．十进制日常生活中最常见的是十进制数，用十个不同的符号来表示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，称为代码。

2．二进制二进制数只有两个代码“0”和“1”，所有的数据都由它们的组合来实现。二进制数据在进行运算时，遵守“逢二进一，借一当二”的原则。

3．十六进制十六进制数采用0~9和A、B、C、D、E、F六个英文字母一起构成十六个代码。

33不同进制之间的转换1．二进制与十进制的相互转换二进制数要转换成十进制数非常简单，只需将每一位数字乘以它的权2n，再以十进制的方法相加就可以得到它的十进制的值（注意，小数点左侧相邻位的权为20，从右向左，每移一位，幂次加1）。【例】（10110.011）B=1×24+0×23+1×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3=（22.375）D34十进制数据转换成二进制采用的是倒除法，即“除2取余”的方法。具体过程介绍如下：（1）将十进制数除2，保存余数。（2）若商为0，则进行第三步，否则，用商代替原十进制数，重复第1步。（3）将所有的余数找出，最后得到的余数作为最高位，最先得出的余数作为最低位，由各余数依次排列而成的新的数据就是转换成二进制的结果。35【例】将（236）D转换成二进制。转换过程如图所示。图将十进制数转变成二进制数362．二进制数与十六进制数的相互转换

将二进制数转变成十六进制数由于16=24，所以在将二进制数转换成十六进制数时，从最右侧开始，每四位二进制数划为一组，用一位十六进制数代替，也称为“以四换一”；十六进制数转换成二进制数时正好相反，一位十六进制数用四位二进制数来替换，也称“以一换四”。将二进制数转变成十六进制数373．十六进制与十进制的相互转换

十六进制数与十进制数相互转换时，可以分成两步完成：将待转换的十六进制数转换成二进制，然后再将二进制数转换成十进制。38计算机中数据的表示方法1．原码一个二进制数同时包含符号和数值两部分，用最高位表示符号，其余位表示数值，这种表示带符号数的方法为原码表示法。2．反码反码是另一种表示有符号数的方法。对于正数，其反码与原码相同；对于负数，在求反码的时候，除了符号位外，其余各位按位取反，即“1”都换成“0”，“0”都换成“1”。393．补码补码是表示带符号数的最直接方法。对于正数，其补码与原码相同；对于负数，则其补码为反码加1。

4．数的小数点表示法（1）数的定点表示（2）数的浮点表示

40纯小数如图1-6所示，纯整数如图1-7所示。阶符阶

码数符尾

数计算机中浮点数的表示

41第4节数的编码方法

BCD—十进制数的二进制编码BCD码是以四位二进制的不同组合表示十进制数的十个数码的方法。十进制BCD码十进制BCD码0000050101100016011020010701113001181000401009100142ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange)又称美国信息交换标准码，是7位二进制编码。它总共可表示128个符号，包括26个英文大写字母，26个英文小写字母，0~9共10个数字，32个通用控制字符和34个专用字符。(P5)43

汉字编码1981年公布的国家标准《信息交换用汉字编码》（GB2312-80）规定了汉字的编码，即国际码。

每个汉字由两个字节表示，每个字节用7位二进制码，最高位为0，例如：字符“大”的国际码为：0011010001110011为了使汉字编码和常用的ASCII码相区别，汉字编码在机器内的表示与国际码不同，形成汉字的内码。一种机器常用若干种汉字输入方法，但其内码是统一的。通常内码是由国际码的两个字节最高位置“１”构成的。例如，汉字“大”的内码为：

101101001111001144第5节IBMPC系列微机系统简介

PC系列微机又称80X86（或X86）系列微机是指以Intel公司的CPU系列芯片为微处理器的微机系统，包括IBMPC、PC/XT，PC/AT，386，486，586…微机等。PC系列微机系统由主机箱、键盘、显示器和打印机等几个主要部分构成。其中主机箱包括：•主板（Mainboard)，又称系统板、母板•显示适配器卡（又称显卡）•软、硬盘驱动器及其适配器卡•其它接口电路•电源

45机箱结构型式•台式机箱•一体机•笔记本主板结构>>按所配用的CPU不同分为：XT主板、AT主板、386主板、486主板、Pentium主板……>>按使用总线不同分为：ISA总线主板、PCI总线、PCI-E主板46第6节微型计算机系统的主要性能指标1、字长指计算机内部一次可处理的二进制数的位数。2、存储器容量

:一般以字节为单位来表示。3、运算速度有几种不同的运算速度的计算方法：（1）MIPS方法: 以每秒能执行几百万条指令来衡量。（2）最短指令法:以执行时间最短的指令为标准来计算（3）直接计算法:根据主频和指令的执行所需的时钟周期直接计算指令执行的时间。4、扩展能力和外设配置。5、软件配置。47第7节 微机中应用的几项先进技术1、流水线技术

将每条指令分解为多