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1、 微机原理及接口技术-课程介绍 微机：IBM-PC系列机 原理：8088 CPU和半导体存储器 接口： I/O接口电路及其与外设连接 硬件接口电路原理 软件接口编程方法 技术： 微机原理及接口技术-参考教材 u郑学坚 周斌，微型计算机原理及应用（第三版） 清华大学出版社 u吴秀清 周荷琴 ，微型计算机原理与接口技术 中国科学技术大学出版社 u冯博琴 微型计算机原理与接口技术 清华大学出版社 u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， u洪志全 洪学海 ，现代计算机接口技术（第二版） 电子工业出版社 微机原理及接口技术-网站资源 钱晓捷之微辅网 罗云彬的编程乐园 Art
2、of Assembly Language Programming http:/webster.cs.ucr.edu 微机原理及接口技术-课程内容 章节目录 计划学时 第1章 微型计算机系统概述4 第2章 IA-32结构处理器2 第5章 处理器总线时序和系统总线4 第6章 半导体存储器及其接口4 第7章 基本输入输出接口（不含DMA）2 第8章 中断6 第9章 定时计数器控制接口4 第10章 并行接口82558 第11章 串行通信接口4 第12章 模拟接口6 第13章 DMA控制接口6 微机原理及接口技术-先修课程 数字逻辑（数字电路） 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
3、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 微机原理及接口技术-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 微机原理及接口技术 计算机体系结构 特点 以技术为主 面向应用 软硬件相结合 区别 微机原理及接口技术-预期目标 本课程以Intel8088CPU和典型机IMB PC系列 机为蓝本展开微型计算机系统的基本原理 。学习并熟悉CPU外部特性及其与半导体 存贮器、I/O接口电路的连接方法，以及 与外设进行数据传送的方式；掌握微机基 本接口的工作原理及应用技术。 微机原理及接口技术-讲实比 课堂讲授：38学时（19周） 实验学时：16学时 (第三周起)
4、 总成绩总成绩= =考试成绩（考试成绩（60-70%60-70%）+ +实验成绩（实验成绩（20-20- 30%30%）+ +平时成绩（平时成绩（10%10%） 纪律：旷课1次扣10% 第1章 第1章：微型计算机系统概述 教学重点 微型计算机的概念 微型计算机的系统组成 微型计算机的数字电路基础 第1章：微型计算机系统概述-微机的概念 什么是微机？ 即微型计算机，它是以大规模、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。其核心是微处理器（ Microprocessor ，简称MPU）。 微机就是PC机吗？ u PC机只是微机中的一种
5、，是我们最熟悉、最典型的微机产 品 微机的覆盖范围 u 任何电子产品，只要包含了CPU、存储器及I/O，且价格 不高，都可以看作是微机 典型例子 u 电子词典、电视机、全自动洗衣机、手机、mp3 第1章：1.1 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3个概念 第1章：微型计算机系统概述-微机的概念 相关概念： 单板机： u 将整个微型计算机的硬件集成在一块印刷电路板上，即为 单板计算机； 单片机： u 整个计算机的硬件（包括存储器、输入输出设备等）都集 成在一个芯片上，即称为单片机。 u
6、 典型的如Intel 8051以及现在流行的ARM芯片。 嵌入式系统 u 任何电子产品，只要包含了CPU、存储器及I/O，都可以 看作是嵌入式系统（也包括了PC机）。 发展趋势： u 功能强大的计算机 u 无处不在的计算机 第1章：1.1 微型计算机的发展 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 第1章：1.1.1 微型计算机的发展 第1代：4位和低档8位微机 u 400440408008
7、 第2代：中高档8位微机 u Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 第3代：16位微机 u 8086808880286，IBM PC系列机 第4代：32位微机 u 8038680486PentiumPentium II / III / 4 u 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 第5代：64位微机 u Itanium、AMD 64、64位RISC微处理器芯片 u 微机服务器、工程工作站、图形工作站 第1章：1.1.2 我国的微型计算机 方舟-1”：2001年4月由中芯公司推出 u 0.25微米工艺，166MHz时钟，32位字长 u 我国首枚具有自主知识产权的实用化C
8、PU u 应用：网络计算机、嵌入式设备等 “龙芯1号”：32位字长，2002年9月问世 u 达到国际97年前后水平，等同于P2 266 u 0.18微米，400万集成度，2亿次/秒速度 u 应用：曙光龙腾服务器、无线PDA等 “龙芯2号”： 2004年问世 u 64位字长，时钟500MHz u 性能接近P4，与国外差距缩小为3年 第1章：1.1.3 微型计算机的发展方向 更宽、更快、更强 u总线更宽：8位-16-32-64 u速度更快： u功能更强： 微型化 无处不在 第1章：1.2 计算机基础 计算机的基本结构 运算器 存储储器 控制器 原始数据 和指令 输入设备 输出设备 计算结果 第1章
9、：1.2.1 计算机中的数据表示 存储容量的表达 u 位：比特b（二进制1位） u 字节：Byte B （二进制8位） u 1KB210B1024B u 1MB220B、1GB230B u 字（Word）：=2B 常用的进制的及其表示 u 二进制数用B或b结尾 u 十进制数可不用结尾字母， 也可用D或d结尾 u 十六进制数用H或h结尾 第1章：1.2.2 BCD码及ASCII码 二-十进制编码（BCD编码） u 用二进制编码表示十进制数称为BCD码。一位十进制数需 要用4位二进制编码表示。例如 (0100 1001 0111 1000.0001 0100 1001)BCD ( 4 9 7 8
10、. 1 4 9 )D 压缩BCD码：一个字节表示两位十进制数 非压缩BCD码：一个字节表示一位十进制数 （只用低四位） ASCII码 u ASCII全称是美国国家信息交换标准代码 （American Standard Code for Information Interchange），现已 成为计算机字符编码的国际标准 第1章：1.2.3 汉字编码 中文字符用二个字节表示，每个字节的最高位置1， 余下的14位表示字符，构成汉字内码 (GB2312-80) 。汉字内码 是对汉字的唯一标识。 u u 汉字内码：汉字内码：输入的汉字在机器中必须转换为统一的机内码 u u 汉字输入码：汉字输入码：各种
11、输入法所采用的汉字编码统称为输入码 u u 汉字输出码：汉字输出码：又叫汉字的字模，用于输出汉字字型的点阵 编码 第1章：1.2.4 初级计算机 计算机基本结构 计算机如何工作？ 如何寻找操作数（寻址方式）？ u参见汇编语言 运算器 存储器 控制器 输出设备输入设备 计算结果 原始数据 和指令 演示 第1章：1.3 微型计算机的硬件组成 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 第1章：1.3 微型计算机的硬件组成 16位PC机 32位PC机的基本部件相同 第1章：1.3 微型计算机的硬件组成 第1章：1.3 微型计
12、算机的硬件组成 带制冷机的微电脑 第1章：1.4 微型计算机的结构 图 早期的“直接连接”的体系结构 第1章：1.4 微型计算机的结构 图1.1 面向总线的体系结构 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BUS I/O设备 I/O接口 第1章：系统总线 总线总线是指传递信息的一组公用导线，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 u地址总线AB：传送地址信息 u数据总线DB ：传送数据信息 u控制总线CB ：传送控制信息 总线中还包括电源、地线等其他辅助信号 第1章
13、：总线信号 地址总线AB u 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址 u 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 u CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU u CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部 u 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 u 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等 u 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 第1章：总线使用特点 在某一时刻，只能由一个总线主控设备（例如 CPU）来控制总线 在连接系统总线的各个设备中，某时刻只能有一 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
14、取信号 微机系统采用“总线结构”，具有组态灵活、扩展 方便的优势 补充内容（一）：计算机中的数字电路基础 与、或、非门： u最基本的门电路，将它们适当地连接，可得到 任意复杂的逻辑功能 补充内容（一）：计算机中的数字电路基础 与非、或非、异或门 u与非门：是数字集成电路中构成其它器件的基础 u异或门：是构成运算器的关键 补充内容（一）：计算机中的数字电路基础 三态门：具有单向导通和三态的特性 u器件共用总线时，一般使用三态电路： u需要使用总线的时候打开三态门； u不使用的时候关闭三态门，使之处于高阻 T T为低电平时：为低电平时： 输出为高阻抗（三态）输出为高阻抗（三态） T T为高电平时：
15、为高电平时： 输出为输入的反相输出为输入的反相 T AF 表示反相或低电平有效 T AF T AF T AF 补充内容（一）：计算机中的数字电路基础 D触发器：信号保持，也可用作导通开关 D Q C Q 电平锁存 D Q C Q 上升沿锁存 电平锁存： 高电平通过，低电平锁存 上升沿锁存： 通常用负脉冲触发锁存 负脉冲的上升沿 补充内容（一）：计算机中的数字电路基础 译码器： un位输入，在2n位输出中只有对应于输入的一 位才有有效输出。其典型应用如3-8译码器。 74LS138即三八译码器（三个 输入对应8个输出）。 当E1=E2=0，E3=1时，对三 个输入A、B、C（C为高位） 进行译码。 当CBA=000时，对应输出 Y0=0，其它全为1； 当CBA=001时，对应输出 Y1=0，其它全为1 补充内容（二）计算机中如何实现译码 CPU为了对某一外设的端口进行读写操作 ，就需要在众多的I/O端口中选定该端口地 址。如何通过CPU发出的地址编码来识别 确认这个端口，就是所谓的地址译码。译 码是通过译码电路来实现的。 CPU 50#60#70#80# 60# 外设 地址总线 补充内容（二）：计算机中如何实现译码-最简单的译码电路 根据本译码电路，只有当地址线上的译码信号为 1001111000B100
