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1、微机原理及接口技术,主讲:,蒲海波,P,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：,课程介绍,微机原理及接口技术-参考教材,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冯博琴 微型计算机原理与接口技术 清华大学出版社钱晓捷 陈涛，微型计算机原理及接口技术，北京：机械工业出版社，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ht
2、tp:/ of Assembly Language Programminghttp:/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机工作原理汇编语言程序设
3、计建立必备软件基础掌握指令系统、程序格式,先修课程,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,课程特点,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)总成绩=考试成绩（60-70%）+实验
4、成绩（20-30%）+平时成绩（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？PC机只是微机中的一种，是我们最熟悉、最典型的微机产品 微机的覆盖范围任何电子产品，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电子
5、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,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：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：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。典型的如Intel 8051以及现在流行的ARM芯片。 嵌入式系统任何电子产品，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：功能强大的计算机无处不在的计算机,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
6、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系列机第4代：32位微机8038680486PentiumPentium II / III / 432位PC机、Macintosh机、PS/2机第5代：64位微机Itanium、AMD 64、64位RISC微
7、处理器芯片微机服务器、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0.25微米工艺，166MHz时钟，32位字长我国首枚具有自主知识产权的实用化CPU应用：网络计算机、嵌入式设备等“龙芯1号”：32位字长，2002年9月问世达到国际97年前后水平，等同于P2 2660.18微米，400万集成度，2亿次/秒速度应用：曙光龙腾服务器、无线PDA等“龙芯2号”： 2004年问世64位字长，时钟500MHz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 总线更宽：8位-16-32-64 速度更快：
8、 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,冯诺依曼结构,原始数据和指令,输入设备,输出设备,计算结果,第1章：1.2.1 计算机中的数据表示,存储容量的表达位：比特b（二进制1位）字节：Byte B （二进制8位）1KB210B1024B1MB220B、1GB230B字（Word）：=2B常用的进制的及其表示二进制数用B或b结尾十进制数可不用结尾字母，也可用D或d结尾十六进制数用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）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 100
9、1 0111 1000.0001 0100 1001)BCD ( 4 9 7 8 . 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。 汉字内码：输入的汉字在机器中必须转换为统
10、一的机内码 汉字输入码：各种输入法所采用的汉字编码统称为输入码 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）？参见汇编语言,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
11、的“直接连接”的体系结构,第1章：1.4 微型计算机的结构,第1章：系统总线,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 ：传送控制信息总线中还包括电源、地线等其他辅助信号,第1章：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协调系统中各部件的操作，有
12、输出控制、输入状态等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： 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 与非门：是数字集成电路中构成其它器件的基础 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
13、路基础,三态门：具有单向导通和三态的特性器件共用总线时，一般使用三态电路：需要使用总线的时候打开三态门；不使用的时候关闭三态门，使之处于高阻,T为低电平时： 输出为高阻抗（三态）T为高电平时： 输出为输入的反相,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,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：n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
14、、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。,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 1001111000B，即278H 时，在输出端才能得到有效的输出（注：低电平有效），其它则不会！,补充内容：计算机中如何实现寻址的,在上
15、面的基础上，下图进一步说明了计算机是如何在众多的设备中对外设进行寻址的。,IN AL, 21H,根据本译码电路，只有当地址线上的译码信号为 1011100010B，即2E2H 时，在输出端才能得到有效的输出（注：低电平有效）。,补充内容：计算机中如何实现译码-另一个例子,在本电路图中，另外还多了两根信号线：IOR和IOW。由此又得到两个有效输出，它表明当我们在地址线上送出一个端口地址时，操作对象可以是两个不同的寄存器！,在本译码电路图中，地址线A9A5直接参加3-8译码器的译码，而A3A0作为芯片内部寄存器的访问地址。因此，对于本图中所确定出的端口地址是一个地址范围，如8259的地址范围是02003FH，8237的地址范围是0001FH等。,补充内容：计算机中如何实现译码:3-8译码器的例子,在本译码电路图中，当跳线开关置于J10时，所得的端口地址（范围）为2F82FFH；当跳线开关置于J12时，所得的端口地址（范围）为3F83FFH；,补充内容：计算机中如何实现译码-跳线式可选端口译码,补充内容：计算机中如何实现译码-开关式可选端口译码,
