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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,微機原理與接口技術(shù),主講：黃立森,1,課程介紹,內(nèi)容：,微機原理,接口技術(shù),前導(dǎo)課程：,匯編語言、數(shù)字電路等,與組成原理的關(guān)系：,使用教材：,微機原理與接口技術(shù),劉峰 董秀 機械工業(yè)出版社,2,“微機原理與接口技術(shù)”是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程，同時也是精密儀器、工業(yè)控制與自動化、機電一體化等專業(yè)的核心課程；隨著微型計算機（簡稱微機）應(yīng)用的日益廣泛，其已滲透到國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、企事業(yè)和人們生活的方方面面，并且發(fā)揮著越來越重要的作用，因而，掌握微機原理及其接口技術(shù)就顯得十分的重要。,前言,3,本課程的學(xué)
2、習(xí)不但涉及到多學(xué)科的知識以及很多的新技術(shù)，而且還特別強調(diào)軟件與硬件的結(jié)合，強調(diào)學(xué)生的動手實踐能力，所以不但要求學(xué)生掌握一定的理論知識、匯編語言程序設(shè)計的基本思路與方法，還要求學(xué)生對計算機硬件知識有比較系統(tǒng)的掌握，如,80X86,系列（重點是,8086,）,CPU,的基本功能結(jié)構(gòu)及其外部引腳功能的掌握，微機應(yīng)用中常用的各種接口芯片，如,8255A,、,8259A,、,8253/8254,、,8237,、,0809,、,0832,、,74LS138,等各種芯片的內(nèi)部邏輯及其外部引腳功能等。這些知識，有的部分是比較抽象的，而有的部分又是十分枯燥乏味的，但是，只要你循序漸進，課前做好預(yù)習(xí)，上課注意聽講
3、，課后獨立完成作業(yè)，這些困難都是可以克服的。,4,我們所使用的教材包含以下三個部分的內(nèi)容：,1,6,章,微機原理、匯編語言程序設(shè)計,（其中,3,4,兩章為匯編語言程序設(shè)計）,7,13,章，接口技術(shù)及應(yīng)用,在教學(xué)的過程當(dāng)中,我們會根據(jù)我校的實際情況,對相關(guān)章節(jié)作一些刪減或增加一些內(nèi)容。這會體現(xiàn)在我的課件中。,5,第,1,章 微型計算機基礎(chǔ),本章要掌握的三個重點問題,1.,掌握微機系統(tǒng)各概念的定義。,2.,掌握微型計算機的工作原理，微型計算機的主要構(gòu)件及組裝原理。,3.,掌握微機各主要性能指標(biāo),學(xué)會對微機系統(tǒng)進行評估,.,當(dāng)然，本章還包含了計算機的發(fā)展、微處理器的發(fā)展過程及計算機的社會應(yīng)用等方面的
4、知識。,6,1.1,微型計算機的發(fā)展,1946,年美國賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計出了用于彈道設(shè)計的第一臺電子計算機，,ENIAC,。它體形巨大，當(dāng)然不能稱之為微機計算機，它占地,300,平方米，使用,1800,個電子管和,1500,個繼電器，重,30,噸，用電功率,50KW,，價值,48,萬美金。它是世界公認的第一臺電子數(shù)字計算機。,同樣是在,1946,年，美籍匈牙利科學(xué)家,馮,諾伊曼設(shè)計出了第一臺通用電子計算機，被稱為馮,諾伊曼機，馮,諾伊曼機的體系結(jié)構(gòu)一直沿用至今。,隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的通用電子計算機已進入了微型化的時代，這其間經(jīng)歷了四代的發(fā)展，微機的高速發(fā)展及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展
5、，標(biāo)志著信息時代的到來。,7,根據(jù)組成計算機的器件不同，計算機的發(fā)展經(jīng)歷了四代。,第一代（,1946,一,1957,年），電子管時代。計算機以電子管作為邏輯元件，主要使用機器語言，主要應(yīng)用于軍事和稅收方面的計算。,第二代（,1958,一,1964,年），晶體管時代。計算機以晶體管作為邏輯元件，磁芯存儲器作為主存儲器，主要使用匯編語言，也使用,FORTRAN,ALGOL,和,COBOL,等算法語言（高級語言），主要應(yīng)用于科學(xué)計算和過程控制。,第三代（,1965,一,1970,年），計算機以（中、小規(guī)模）集成電路作為主要邏輯元件，半導(dǎo)體存儲器作為主存儲器，主要使用匯編語言，也使用,FORTRAN,
6、BASIC,和,ALGOL,等算法語言，主要應(yīng)用于科學(xué)計算和過程控制。,8,第四代（,1970,年一至今），大規(guī)模集成電路（,LSI),和超大規(guī)模集成電路（,VLSI),時代。計算機以,LSI,和,VLSI,作為主要邏輯元件，使用高級語言（如,PASCAL,C,等），以后又使用面向?qū)ο笳Z言（如,C+,、,VB,VC,等），應(yīng)用遍及軍事、科研、工業(yè)控制和社會生活的方方面面。,9,現(xiàn)在的計算機仍采用馮,諾伊曼體系,:,二進制、存儲程序并順序執(zhí)行,；,計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備這五個部件組成，以運算器為中心；,存儲器采用線性編址，按地址訪問，每存儲單元位數(shù)固定。,指令由操作碼
7、與地址碼購成。,即指令格式：操作碼 地址碼,如：,MOV AX,，,1000H,A10010,1010 0001 0000,0000,0001 0000,10,2,。微處理器的發(fā)展及一些名稱的界定,（,1,）與之相關(guān)的幾個稱呼,微處理器 （,MPU,）,中央處理器（,CPU,）,微控制器 （,MCU,）,CPU,和,MCU,都是微處理器（,MPU,），當(dāng)微處理器用于通用微型計算機時把它稱為,CPU,，當(dāng)給微處理器加上一些必要的接口電路和存儲器后，我們把它叫做單片機或者叫微控制器（,MCU,）,微處理器是微型計算機的核心，其中集成了計算機五大部件中的兩個部件：運算器和控制器?，F(xiàn)在這些產(chǎn)品主要由,
8、AMD,公司和,INTER,公司所壟斷。,11,2,。微處理器的發(fā)展及一些名稱的界定,（,2,）微處理器的發(fā)展,12,3.,微型計算機的分類,通常我們按微型計算機的結(jié)構(gòu)對它們進行分類,微型計算機、單片機、單板機,A.,微型計算機,又稱,PC,機,它的結(jié)構(gòu)特點是,“,多板多片”,通常用于信息處理和科學(xué)計算,也可用于工業(yè)控制。,B.,單板機,它的結(jié)構(gòu)特點是,一片主板上安裝了一臺微型機所有的主要功能部件，如,CPU,、存儲器、各種外設(shè)接口、鍵盤、顯示部件等，主要用于工業(yè)控制，其典型機種,Z80,、,M6800,、,INTER8080,等都曾在我國廣泛應(yīng)用過。,C.,單片機,其結(jié)構(gòu)特點是,”,單片,”
9、,即一個芯片上集成了上述單板機的所有器件,由于它體積小,重量輕,常被嵌入到各種控制對象中,所以又稱為嵌入式計算機,.,主要用于各種自動化的儀器儀表和各種自動控制裝備,.,13,1.2,微型計算機系統(tǒng)組成,從三個不同的角度對微型計算機進行宏觀分析,從概念角度對微型計算機系統(tǒng)進行界定,從計算機組成原理的角度分析微型計算機的組成,.,從組裝制造一臺微型計算機的角度來分析微型計算機的各個部件,.,14,1.2.1,微型計算機系統(tǒng)概念,微機系統(tǒng)、微機硬件系統(tǒng)、微機軟件系統(tǒng)的三者之間的關(guān)系,微型,計算機,系統(tǒng),微型計算機硬件系統(tǒng),外圍設(shè)備：,I/O,設(shè)備、輔助存儲器、電源,結(jié)構(gòu)件：機箱、面板、支架,微機的
10、軟件系統(tǒng)：,系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件,微處理器,內(nèi)存儲器,接口電路,支持電路,運算器,控制器,15,系統(tǒng)軟件指的是用于管理、監(jiān)控和維護計算,機資源的軟件，包括操作系統(tǒng)、編譯程序、各,種程序設(shè)計程序設(shè)計語言、故障檢查和診斷程,序等。,應(yīng)用軟件一般指的專用于某種行業(yè)或某個具,體任務(wù)軟件。如財務(wù)管理軟件，人事管理軟件，,數(shù)據(jù)庫管理軟件，自動控制軟件等。,16,1.2.2,微型計算機結(jié)構(gòu)與組成,現(xiàn)在計算機幾乎都采用馮,諾伊曼體系結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)主要是由如下的五個部件組成。,17,圖,1-2,微型計算機結(jié)構(gòu)圖,我們在討論微機原理時往往用的是如下的結(jié)構(gòu)圖，,從圖中可以看出，微機由,CPU,、存儲器、,I/O,子系
11、統(tǒng)、,系統(tǒng)總線四個部件組成。,18,19,1.CPU,CPU,是一個微電子芯片,它內(nèi)部集成了計算機的五大部件中的運算器和控制器這兩個部件,.,它的工作是執(zhí)行指令。（信息處理和數(shù)值運算）,(1),運算器。,它的工作是負責(zé)算術(shù)和邏輯運算。運算器內(nèi)部主要是,ALU,（算術(shù)邏輯運算單元）、標(biāo)志寄存器（,FLAGS,）、通用數(shù)據(jù)寄存器組（,REGS,）、暫存寄存器（,A,和,B,）等組成。,20,（,2,）控制器,控制器的作用是控制和指揮計算機各個部件自動、連續(xù)、協(xié)調(diào)的執(zhí)行每一條指令。,控制器主要是由指令部件、時序部件和操作控制單元組成。,指令部件中,程序計數(shù)器,PC,負責(zé)給出將要被執(zhí)行的下一個指令碼在
12、內(nèi)存中的位置，而,指令寄存器,IR,用于保存正在被執(zhí)行的這條指令，,指令譯碼器,ID,用于對當(dāng)前正在被執(zhí)行的指令進行分析譯碼，從而判斷這是一條什么指令。,操作控制單元,根據(jù),ID,送來的信息和時序部件發(fā)出的時間順序信號按照一定的順序發(fā)出一組一組的微操作控制信號，控制計算機完成一條機器指令的執(zhí)行。,21,2.,存儲器,按存儲器在計算機中位置,我們把存儲器分成內(nèi)存和外存兩類,在這里我們討論的是計算機的內(nèi)存,又稱為主存,主存通常是由半導(dǎo)體存儲器,ROM,和,RAM,所組成。,主存的功能是存儲正在執(zhí)行的程序和這些程序所需用到的數(shù)據(jù)。,主存是由許多的存儲單元所組成，每個基本存儲單元的存儲容量是一個字節(jié)（
13、,8,位的的二進制位）每個存儲單元都有一個唯一的物理地址與其一一對應(yīng)。,對主存的操作是讀與寫，若計算機執(zhí)行主存寫操作，則數(shù)據(jù)是由,CPU,流向存儲器，若計算機執(zhí)行主存讀操作，則數(shù)據(jù)是由存儲器流向,CPU,。,22,3.I/O,設(shè)備和,I/O,接口,（,1,）,I/O,設(shè)備,常用的輸入設(shè)備（略）,常用的輸出設(shè)備（略）,（,2,）,I/O,接口,通常,I/O,設(shè)備不能直接和微機的,CPU,交換數(shù)據(jù)，必須通過,I/O,適配器（又稱,I/O,接口）作中介，,80X86,系列計算機通過,IN,或,OUT,指令和,I/O,接口交換數(shù)據(jù)。,23,4.,系統(tǒng)總線（,BUS,）,系統(tǒng)總線是將,CPU,、存儲器、
14、,I/O,接口連接成一個完,整的計算機硬件系統(tǒng)的一組公共通道。,系統(tǒng)總線負責(zé)在上述三者硬件之間傳送控制信息、,地址信息、數(shù)據(jù)信息，但這些信息各自使用系統(tǒng)總線中,的不同部分，所以，我們又把系統(tǒng)總線再細分成控制總,線、地址總線、數(shù)據(jù)總線三個部分。,常見的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)有：,PCI,、,ISA,、,EISA,、,MCA,等。,24,有的教材把“系統(tǒng)總線”說成“總線”這容易給閱讀者造成,不必要的困擾，實際上計算機的總線是有三個層次的，,它們分別是片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和通訊總線。,片內(nèi)總線：連接,CPU,芯片內(nèi)各部分的信息通道。,系統(tǒng)總線：,CPU,、主存、,I/O,接口三個部件之間的信息通道,通信總線：不同計算機之間、同一臺計算機的,I/O,接口與,I/O,設(shè)備之間的信息通道。如現(xiàn)在大家常見的,USB,總線，就屬,于通信總線這一層次的。,*片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和通訊總線,25,1.3,微型計算機的構(gòu)件,26,
微機原理與接口技術(shù)
