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1、1,教学安排,教材:微型计算机原理 主编:王忠民 出版社:西安电子科技大学出版社 理论学时:64学时 实验学时:16学时,2,微机原理及应用-课程内容,章节目录 计划学时 第1章 微型计算机系统导论 2 第2章 计算机中的数制和编码 2 第3章 8086微处理器 8 第4章 8086指令系统 12 第5章 汇编语言程序设计 10+10 第6章 半导体存储器 6 第7章 输入输出与中断 8259A 5+8+2 第8章 可编程接口芯片及应用（ 8255 、8253 ）5+4+4 习题课 2,3,微机原理及应用-课程特点,专业技术基础课 硬件系列课程之一 计算机组成原理 微机原理及应用 计算机体系结
2、构 指定必修课 以技术为主 面向应用 软硬件相结合,课 程 特 点,4,微机原理及应用-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 高级语言程序设计 掌握基本程序设计,先 修 课 程,5,成绩考核方式和及格标准： 平时成绩占30%，其中实验占10%，作业、考勤占20% （3次缺席或实验成绩或作业考勤不合格者取消考试资格） 期末考试成绩占70% 及格标准：出勤率达到要求，总成绩在60分以上。 对学生学习本课程的要求 按时上课，注意听讲并做笔记。 课后及时复习，独立按时完成作业。 认真独立做实验，实验前写预习报告，实验中完成实验报告。,严禁抄袭作业、实
3、验报告，抄袭与没交同等记录，并取消批改资格。 因病、事等不能上课的要求事先请假并有相应诊断，取得任课教师批准。（不可抗拒因素除外） 杜绝迟到，早退，上课讲话，吃东西，打电话，发短信等不良行为。,6,微机原理及应用-网站资源,钱晓捷之微服网 微机原理远程教学 http:/202.116.64.20/caicomputer/ 罗云彬的编程乐园 Art of Assembly Language Programming http:/webster.cs.ucr.edu,7,时间：20108月30日（第一周周一） 本次课内容： 1、为什么要学习微机原理及应用（计算机的发展、计算机的应用）。 2、计算机的
4、组成和基本概念。 本次课重点： 1、微处理器、微型计算机、总线的组成。 2、位、字节、字、字长、内存容量、内存单元地址的概念。,8,第1章 微型计算机系统导论,1.1 引言 1.2 计算机的发展概况 1.3 微型计算机硬件系统 1.4 微型计算机软件系统 1.5 微型计算机的工作过程,9,1.了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机系统 2. 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,10,1.1前言,微机原理是一门专业基础课。,1.1 引言,11,计算机的应用,(1).数据处理 (2).办公自动化 (3).计算机辅助设计(CAD) (4).科学
5、计算 (5).实时控制 (6).人工智能,1.1 引言,12,微型计算机属于第四代计算机，是二十世纪70年代初期研制成功的。 微处理器(MicroProcessor)是微型计算机的核心芯片，也被称为中央处理单元，简称为CPU(Central Processing Unit)。,1.2 计算机的发展概况,13,微处理器（CPU）,1.2 计算机的发展概况,14,一、计算机的发展历程,1946年在美国宾夕法尼亚大学，J.W.Mauchley及J.P.Eckert等人合作研制成功世界上第一台由程序控制的电子计算机ENIAC(Electronic Numcrical Integrator And Ca
6、lculator)。,1.2 计算机的发展概况,15,1946年2月由宾夕大学研制成功的ENIAC,Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机,重达30吨 占地170m2 18000个电子管 保存80个字节,1.2 计算机的发展概况,16,两位发明人莫奇来和爱克特,ENIAC使用的电子管,1.2 计算机的发展概况,17,1.2 计算机的发展概况,第1代：4位和低档8位微机 400440408008 4004（4位CPU）及8位CPU 8008。 PMOS工艺，2000只晶体管/片。 指令系统简单，运算能力差，速度慢。 软件主
7、要使用机器语言及简单的汇编语言编写。,18,Intel4004和采用4004的计算器,1.2 计算机的发展概况,19,第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 8080 CPU、Z80 CPU、8085CPU。 8位微处理器，16位地址总线。 NMOS工艺，9000只晶体管/片。,1.2 计算机的发展概况,20,Apple微型计算机,Apple-I,Apple-II,1.2 计算机的发展概况,21,第3代：16位微机 8086808880286，IBM PC系列机 8086 CPU、Z8000 CPU、MC6800 CPU。 16位微处理器，20位地址总线。
8、,1.2 计算机的发展概况,22,IBM PC系列机,8088CPU,IBM PC机,IBM PC/AT机,IBM PC/XT机,16位IBM PC系列机是32位微机的基础,1.2 计算机的发展概况,23,第4代：32位微机 8038680486 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 32位微处理器芯片80386，地址总线也为32位。 80486，地址总线仍然为32位。,1.2 计算机的发展概况,24,第5代：64位微机 Itanium、64位微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站 Pentium(奔腾，Intel 586) 。 数据总线为64位，地址总线为36位。,1.2
9、 计算机的发展概况,25,英特尔微处理器芯片,80386,Pentium,1.2 计算机的发展概况,26,计算级系统分为：硬件+软件,1.3 微型计算机硬件系统,软 件,硬 件,系统软件 应用软件,27,1.3 微型计算机硬件系统,28,冯诺依曼的体系结构，基本设计思想： 以二进制形式表示指令和数据。 程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速地从存储器中取出指令加以执行。 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统。,1.3 微型计算机硬件系统,29,图1.2 微型计算机硬件系统结构,1.3 微型计算机硬件系统,30,运算器 控制器 寄存器组,内存储器
10、 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,1.3 微型计算机硬件系统,31,所谓总线，是指计算机中各功能部件间传送信息的公共通道。 (1) 地址总线AB(Address Bus)：在对存储器或I/O端口进行访问时，传送由CPU提供的要访问存储单元或I/O端口的地址信息，以便选中要访问的存储单元或I/O端口。AB是单向总线。 (2) 数据总线DB(Data Bus)：从存储器取指令或读写操作数，对I/O端口进行读写操作时，指令码或数据信息通过数据总线送往CPU或由CPU送出。DB是双向总线。,1.3 微型计算机硬件系统,32,(3) 控制总线CB(Cont
11、rol Bus)：各种控制或状态信息通过控制总线由CPU送往有关部件，或者从有关部件送往CPU。CB中每根线的传送方向是一定的，图1.2中CB作为一个整体，用双向表示。,1.3 微型计算机硬件系统,33,系统主板,1.3 微型计算机硬件系统,34,图1.3所示为一个简化的微处理器模型(虚线框内)，它由运算器(ALU)、控制器(CU)和内部寄存器(R)三部分组成。现将各部件的功能简述如下。,1.3 微型计算机硬件系统,35,图1.3 微处理器结构,1.3 微型计算机硬件系统,36,1运算器 运算器又称算术逻辑单元(ALU，Arithmetic Logic Unit)，用来进行算术或逻辑运算以及移
12、位循环等操作。参加运算的两个操作数一个来自累加器A(Accumulator)，另一个来自内部数据总线。,1.3 微型计算机硬件系统,37,2控制器 控制器又称控制单元(CU，Control Unit)，是全机的指挥控制中心。它负责把指令逐条从存储器中取出，经译码分析后向全机发出取数、执行、存数等控制命令。控制器中包括以下几部分： (1) 指令寄存器IR(Instruction Register)：用来存放从存储器取出的将要执行的指令码。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中，然后再传送到指令寄存器IR中。,1.3 微型计算机硬件系统,38,(2) 指令译码器ID(Instruc
13、tion Decoder)：用来对指令寄存器IR中的指令操作码字段(指令中用来说明指令功能的字段)进行译码，以确定该指令应执行什么操作。 (3) 可编程逻辑阵列PLA(Programmable Logic Array)：用来产生取指令和执行指令所需要的各种微操作控制信号，并经过控制总线CB送往有关部件，从而使计算机完成相应的操作。,1.3 微型计算机硬件系统,39,3内部寄存器 1) 程序计数器PC(Program Counter) 程序计数器有时也被称为指令指针(IP，Instruction Pointer)，它被用来存放下一条要执行指令所在存储单元的地址。 2) 地址寄存器AR(Addre
14、ss Register) 地址寄存器用来存放正要取出的指令的地址或操作数的地址。 3) 数据缓冲寄存器DR(Data Register) 数据缓冲寄存器用来暂时存放指令或数据。,1.3 微型计算机硬件系统,40,4) 累加器A(Accumulator) 累加器是使用最频繁的一个寄存器。在执行算术逻辑运算时，它用来存放一个操作数，而运算结果通常又放回累加器，其中原有信息随即被破坏。因此，顾名思义，累加器是用来暂时存放ALU运算结果的。 5) 标志寄存器FLAGS(Flag Register) 标志寄存器有时也称为程序状态字(PSW，Program Status Word)。它用来存放执行算术运算
15、指令、逻辑运算指令或测试指令后建立的各种状态码内容以及对CPU操作进行控制的控制信息。,1.3 微型计算机硬件系统,41,6) 寄存器阵列RA(Register Array) 寄存器阵列实际上相当于微处理器内部的RAM。微处理器内部有了这些寄存器后，就可避免频繁访问存储器，缩短指令长度和指令执行时间，提高机器的运行速度，方便程序设计。,1.3 微型计算机硬件系统,42,在计算机内部，程序和数据都以二进制形式表示，8位二进制代码作为一个字节。 为了便于对存储器进行访问，存储器通常被划分为许多单元，每个存储单元存放一个字节的二进制信息，每个存储单元分别赋予一个编号，称为地址。 如图1.4所示，地址
16、为4005H的存储单元中存放了一个8位二进制信息00111000B。,1.3 微型计算机硬件系统,1.3.3 存储器,43,图1.4 内存单元的地址和内容,存储器,1.3 微型计算机硬件系统,44,1基本概念 (1) 位(Bit)：二进制信息的最小单位(0或1)。 (2) 字节(Byte)：由8位二进制数组成，可以存放在一个存储单元中。字节是字的基本组成单位。,1.3 微型计算机硬件系统,45,(3) 字(Word)：计算机中作为一个整体来处理和运算的一组二进制数，是字节的整数倍。每个字包括的位数称为计算机的字长，是计算机的重要性能指标。目前为了表示方便，常把一个字定义为16位，把一个双字定义为32位。 (4) 内存容量：内存中存储单元的总数。通常以字节为单位，1024(210)字节记作1 KB，220字节记作1 MB。,1.3 微型计算机硬件系统,46
