1、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：IBM PC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 3.5 2.1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,
2、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 http:/ 微机原理远程教学 http:/202.116.64.20/c
3、aicomputer/ 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，1999.1 Barry B.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Pentium Pro， 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IBM PC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
4、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 400440408008 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 第3代：16位微机 8086808880286，IBM PC系列机,1.1.1 微型计算机的发展（续）,第4代：32位微机 8038680486PentiumPentium II Pentium III Pentium 4 32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
5、.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-96,1.2 微型计算机的
6、系统组成,区别,1.2.1 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DB CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU CPU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
7、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,为什么采用汇编语言？,1.3 IBM PC系列机系统,16位IBM PC系列机是32位微机的基础,8088CPU,IBM PC机,IBM PC/AT机,IBM PC/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,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RAM I/O接口控制电路 8259A、8253、8237A、
8、8255等 I/O通道 62线的IBM PC总线,1.3.3 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,1.3.4 I/O空间的分配,80x86访问外设时，只使用低16位A0A15，寻址64K个8位I/O端口 PC机仅使用低10位A0A9，寻址1024个8位I/O端口,第 2 章,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）,2.1.2 8088/8086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
9、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
10、；,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）1.2 1.4 1.5 1.8,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
11、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-I,Apple-II,返回,IBM PC系列机,8088CPU,IBM PC机,IBM PC/AT机,IBM PC/XT机,返回,英特尔微处理器芯片,8
12、0386,Pentium,Pentium 4,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（Microcomputer system） 指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统,返回,Intel 80x86CPU的地址线条数,Intel80x86 地址条数 存储容量 8086 20 1MB 8088 20 1MB 80286 24 16MB 80386 32 4GB Pentium4,返
13、回,Intel 80x86CPU的数据线条数,Intel 80x86 数据位数 8086 16 8088 8 80286 16 80386Pentium 4 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；但可以有多个设备从总线上同时获得信号,返回,8088的内部结构,1 2 3 4,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,8位,8位,返回,返回,8088的指令执行过程,
