微机原理课程综述

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1、金爬粵阪HEFEI UNIVERSITY课程综述题目微机原理与接口技术课程综述系 别班级姓名指导老师完成时间 2009年12月20日微机原理与接口技术课程综述电子系 07 级自动化（1）班 赵强 0705071003 摘要： 微机原理与接口技术 是自动化、通信工程、机电一体化等多个时下热门专业的 专业基础课，微机原理与接口技术是一门理论性和实践性都很强的主干专业课程，微机 原理是一门综合性、实践性很强的课程,该课程与计算机软件知识紧密结合、相互渗透,同时 也需要学生自身对软件及编程知识有一定的了解。关键词： 微机原理 专业课程 编程知识一、引言微机原理与接口技术是电子信息类专业本科生的重要专业

2、基础课程，对 培养和提高学生微机应用能力极为重要。这门课程的开展，对于加强学生的实际 动手能力、培养学生的创新能力、提高人才培养质量具有重要意义。而同时本课 程又具有信息量大、知识点多，而课时有限的特点。所以老师在教学中很注意知 识点的难易搭配，有区别的对待不同的章节，使学生熟悉解决工程控制问题的一 般方法并掌握程序设计技巧, 巩固所学知识, 同时提高他们分析问题、解决问题 的能力。这篇综述报告是在对王老师平时讲课及笔记的基础上，再通过上网查阅相关 资料加深了对课程知识的理解，主要内容包括微机原理的课程相关知识、自己感 兴趣的几部分内容及其扩展知识及对微机原理教学的几点建议。二、微机原理的课程

3、相关知识2.1、知识点本学期的微机原理课程我们主要学习了微型计算机系统导论 计算机中的数 制和编码 微处理器 指令系统 汇编语言程序设计 半导体存储器 输入/输出与 中断 可编程接口芯片及应用、总线 的相关知识，主要内容包括：（1）、计算机的基本结构、微型计算机系统的组成和主要性能指标、典型微 型计算机的组成结构以及计算机中的数据表示与编码、（2）、8086微处理器的功能结构、工作模式和引脚特性；典型的总线操作时 序；存储器组织和I/O组织；微处理器的发展历程及其新技术。（3）、指令格式、8086指令系统；80X86/Pentium扩充和增加的指令。（4）、编语言程序格式；汇编语言的数据与表达

4、式；汇编语言的伪指令、宏 指令；汇编语言程序上机过程；汇编语言各种程序设计方法；汇编语言与C语言 的接口。（5）、微机接口与接口技术的基本概念；I/O端口及其编址方式、地址译码 技术；CPU与外设之间的数据传送方式。(6) 、半导体存储器，RAM和ROM的工作原理、结构、特点；存储器与CPU的接口；高速缓冲存储器和虚拟存储器。(7) 、中断系统基本概念；8086的中断系统；可编程中断控制器8259A的工 作原理、工作方式、编程应用；DOS和BIOS中断调用。(8) 、计数器/定时器与DMA传送工作原理；可编程计数器/定时器8253和DMA 控制器8237A的功能、结构、工作方式、编程及应用。(

5、9) 、并行接口和串行接口基本概念；可编程并行接口芯片8255A和可编程 串行接口芯片8251A的功能、结构、工作方式、编程及应用。(10) 、总线的基本概念；系统总线ISA、EISA，高速局部总线PCI和外部设 备总线RS-232C、USB等。(11) 、D/A和A/D的基本工作原理；典型的D/A和A/D转换芯片以及微处理器 与D/A和A/D转换芯片的接口。(12) 、键盘、鼠标、显示器、打印机等几种常见的人机交互设备的工作原 理以及它们与计算机之间的接口；扫描仪等几种其它常用外设。(13) 、微型计算机主板的分类与结构；ATX、BTX主版的结构及组成；控制 芯片组的组成及功能；典型芯片组；

6、典型芯片；微型计算机主板接口。 2.2、实验环节在经过十三周的书本知识学习后又进行了七周的实验学习，微机原理及其 应用系列课程是实践性很强的课程，实验环节具有重要意义，须通过不断的实 践环节来强化对系统知识的掌握，进而能够设计各种计算机应用系统。在学生学 习了数字电路、模拟电子线路课程以后，已具备了较强的电路设计基础。 通过一系列以微机为核心的功能单元及模块的原理性实验环节，可以使学生熟悉 计算机本身的结构和原理以及计算机通过接口与其他设备、部件之间的连接方 式。通过实际操作培养学生的工程意识、工程素质和创新能力。具有培养学生综 合运用所学知识分析和解决问题的能力。三、自己感兴趣的几部分内容及

7、其扩展知识3.1、汇编语言汇编语言是一门以实践为主的学科, 这与我们接触到的许多纯理论学科 是有很大差异的。许多刚接触汇编语言的同学会觉得其抽象、复杂。咎其原因主 要是由于汇编语言是一种低级语言, 是面向机器的程序设计语言, 它在执行过 程中要充分调动微型计算机的所有硬件特性并直接控制硬件。在学习中, 往往会 因为对微处理器和存储器组织没有深入的认识而导致不能很好掌握808668088 的指令系统中的指令。因此方法上必须有所突破,才能有好的学习效果。那么怎 样才能学好汇编语言程序设计呢? 通过在教学中的思考总结如下。一、基础知识要过关汇编语言及汇编程序的特点是直接面向硬件控制。具体说是要直接操

8、作寄存器、存储器、操作输入输出端口、操作其它可程控芯片内的寄存器。因此, 要理 解和用好汇编指令, 首先要非常了解微型计算机系统硬件的组成、概念结构、工 作原理。比如808668 088微处理从功能上分为EU、B IU两部分；EU和B IU的 并行工作过程；808668088微处理处理内部的寄存器阵列及各寄存器的功能； 808668088 存储器编址; 808668088 存储器分段管理机制（808668088 微处理器 如何通过16位寄存器访问1M的存储器）等。二、附加图示法程序是指令语句的集合, 是抽象的, 我们可以用图示将它形象化。在学习指 令系统时，每一条指令执行的操作都可以结合图示进

9、行理解。比如,MOV DX, S I, 可以画如图1 所示的图示。由这幅图可以清楚地看出数据的传送方向。图】三、对比学习法在学习汇编语言的过程中，可以将其与c语言进行对比。因为c语言是高级 语言，最接近人类的自然语言。而且同学们一般都c语言的基础。所以通过对比 可以认识二者相似点, 不同点,从而更好的理解汇编语言的程序结构和语句的执 行过程。下面举几个简单的例子加以说明。关于变量的定义, 汇编语言中是用伪 指令实现的，比如DA TA 1 DB 11H,即在内存的数据段分配一个字节的空间给变 量DA TA 1,DA TA 1的值为11H所在字节单元的16位偏移地址，变量的类型是 BYTE型，值为

10、1。如图2a）所示。C语言中变量的定义是由变量标识符加上变量 名构成的，变量标识符说明变量类型。比如IN T NUM = 2;,这条语句意味着给 变量NUM分配内存空间，用于存放2个字节整型数据2,变量名就是对应内存单 元的命名，变量类型位IN T型。如图2b)所示。通过对比我们就清楚了汇编语 言不具体区别数据本身的类型, 只进行变量占内存长度的划分。关于程序结构，汇编语言与C语言是相同的，只是实现方法不同。实现如图 3所示循环结构C语言中用WH IL E、DO -WH IL E、FOR语句实现。书写程序时 要考虑三点: 1、循环控制条件; 2、循环控制变量的调整; 3、循环控制变量的 变化趋

11、势，即循环终止条件。同样，用汇编语言中用LOOPOPR、LOOPZ(E)OPR、 LOO PN Z (E)O PR 汇编指令完成循环结构程序书写时也要注意这三点。以上通 过简单比较， 就可以掌握书写汇编语言循环结构的方法了。3.2、汇编语言的寻址方式 在对立即寻址、寄存器寻址和直接寻址这三种寻址方式概念的学习过程中， 采用比较法来加以分析后列举出它们的异同:立即寻址的操作数直接存放在指令 中， 是作为指令的一部分存放在内存的代码段中， 常用于给寄存器赋初值; 寄 存器寻址的操作数是存放在指令指定的寄存器中， 这种寻址方式不需访问内存 取操作数， 因而运算速度较高。对以上两种寻址方式我们可以比较

12、学习， 它们的 共同之处是取操作数时都不需要访问存储器。而直接寻址方式以及除以上两种寻 址方式外的其他的各种寻址方式的操作数都在代码段以外的存储区域中， 必须 先求得操作数的有效地址， 从而得到操作数。直接寻址方式之所以“直接”是指 令中直接指明操作数的偏移地址也就是有效地址， 该地址作为指令的一部分存 放在代码段中指令的操作码之后。直接寻址方式适用于处理单个变量。与前两种 寻址方式的最大区别就在于采用直接寻址方式的指令在执行时需要访问存储器 才能得到操作数。另外， 这三种寻址方式在汇编指令的书写格式上也是有区别 的。以MOV DST , SRC为例，其中DST为目的操作数，SRC为源操作数。

13、对于指 令MOV AX, 2000H,操作数2000H是立即数，它的寻址方式是立即寻址，切记立 即寻址方式的操作数只能用于源操作数字段， 并且应与目的操作数的长度一致。 而指令MOV AX, 2000H 中的数值2000H 不再是操作数而是操作数在数据段 中的偏移地址。当然操作数也可以在其他段中， 这时在指令中加上段跨越前缀即 可。比如操作数在附加段中，指令应书写为MOV AX, ES: 2000H ,只是在确 定物理地址时, 采用的段基址不同而已。在Intel80X86微处理器中有效地址的组成成分有：位移量、基址存放 在基址寄存器中的内容、变址存放在变址寄存器中的内容、比例因子。这四 种组成

14、成分可以任意组合使用,在各种不同组合下每一种成分均可空缺。不同寻 址方式的有效地址由不同组合下所包含的组成成分构成。寄存器间接寻址的操作数的有效地址只包含基址或变址一种组成成分。之所 以称其为寄存器间接寻址是与寄存器寻址相比较而言的。寄存器寻址中寄存器的 内容就是操作数本身, 而寄存器间接寻址中寄存器的内容是操作数在内存中的 有效地址,要取得操作数还需访问内存。指令的书写格式为MOV AX,BX ,这里 需要指出的是Intel808668 088微处理器的14个寄存器中能用作基址寄存器的 只有BX、BP,能用作变址寄存器的只有S I、D I,也就是说能放在中括号里 的寄存器只能是这四个寄存器,

15、 而在80386 及后继机型中,任何32 位的通用寄 存器都可以作为基址寄存器来使用，除ESP以外的32位通用寄存器都可以作为 变址寄存器来使用。寄存器相对寻址有时也称为直接变址寻址, 其操作数的有效 地址为基址寄存器或变址寄存器的内容与指令中指定的位移量之和。与寄存器间 接寻址相比,“相对”是相对于基址或变址寄存器的内容又增加了位移量, 其汇 编指令的格式为MOV AX, COUN T BX 。而在基址变址寻址方式中，取得的操作 数的有效地址是基址寄存器与变址寄存器的内容之和。采用这种寻址方式的汇编 指令的格式为MOV AX, BX S I,也可以是MOV AX, BX+ S I,两种格式等

16、 效。这三种寻址方式同样都适用于数组或表格的处理。在寄存器间接寻址中可通 过修改寄存器的内容来取出表格的下一项。而在寄存器相对寻址中把表格或数组 的首地址设置为位移量, 那么通过修改基址或变址寄存器的内容来逐个访问表 格或数组元素。在基址变址寻址方式中这种用法要更灵活些, 基址寄存器中存放 首地址, 通过修改变址寄存器的内容来实现对数组中的各个元素的访问,这样 两个寄存器的内容都是可修改的。对于相对基址变址寻址方式, 其操作数的有效 地址是三种组成成分之和, 即基址、变址与指令中指定的位移量之和。其汇编指 令的格式为MOVAX, COUN T BX S I。这种寻址方式更适用于对二维数组的 处理。我们在学习这四种寻址方式时, 应先把其概念及汇编指令格式逐一列出, 在此基础之上