微機(jī)原理與接口技術(shù)：第1章1-1-1-2

微機(jī)原理與接口技術(shù)課程目標(biāo)

掌握：微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計(jì)方法微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力教材及參考書教材：《微機(jī)原理與接口技術(shù)》，陳建鐸主編.高等教育出版社參考書：《微機(jī)原理與接口技術(shù)》，吳寧等編.西安交通大學(xué)出版社平時(shí)成績

考勤+課堂練習(xí)30%考試卷面成績

70%成績構(gòu)成（百分制）第1章概述

1.1微型計(jì)算機(jī)的組成特點(diǎn)與發(fā)展

1.2微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成

1.38086微處理器的內(nèi)部組成與工作模式1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展

1.1.1微型計(jì)算機(jī)的組成特點(diǎn)

1.1.2微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1微型計(jì)算機(jī)的組成特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，使用方便靈活。功耗小，價(jià)格低廉?？煽啃愿撸瑧?yīng)用廣泛。1.微型計(jì)算機(jī)的組成特點(diǎn)字長是計(jì)算機(jī)一次能直接處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般與運(yùn)算器的位數(shù)一致，字長越長，運(yùn)算精度越高。目前，微型計(jì)算機(jī)的字長主要有8位、16位、32位和64位等。

2．主要性能與技術(shù)指標(biāo)

位（bit），字節(jié)（byte），字（word）位：能夠表示1或0值的一位二進(jìn)制數(shù)字；字節(jié)：由8位二進(jìn)制數(shù)字構(gòu)成的位組；字：也是位組單位，指出某個(gè)特定計(jì)算機(jī)內(nèi)部一次可以處理的二進(jìn)制數(shù)字的位數(shù)，通常是字節(jié)的倍數(shù)；8位二進(jìn)制代碼為一個(gè)字節(jié)，16位二進(jìn)制代碼為一個(gè)字，32位二進(jìn)制代碼為一個(gè)雙字。存儲(chǔ)器一般以字節(jié)為基本計(jì)量單位。運(yùn)算速度

-是指計(jì)算機(jī)每秒執(zhí)行基本指令的條數(shù)。-它反映計(jì)算機(jī)運(yùn)算和對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度，表示單位有次/秒、百萬次/秒、億次/秒等。主頻是指計(jì)算機(jī)的主時(shí)鐘頻率，它在很大程度上反映了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。主頻的單位是赫茲（Hz）。內(nèi)存儲(chǔ)器容量內(nèi)存儲(chǔ)器以字節(jié)（Byte）為單位，其容量表示存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的能力，常用千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、千兆字節(jié)（KMB）、吉字節(jié)（GB）或太字節(jié)（TB）表示。

千字節(jié)即KB；MB，GB，TB1KB=210B=1024B1MB=210KB=220B=1024KB1GB=210MB=230B=1024MB1TB=210GB=240B=1024GB

外存儲(chǔ)器容量外存儲(chǔ)器設(shè)置在計(jì)算機(jī)的外部，主要用來存儲(chǔ)暫不執(zhí)行和不被處理的數(shù)據(jù)，標(biāo)志計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的能力。在微型計(jì)算機(jī)中，常指硬盤存儲(chǔ)器，其容量用MB，KMB，GB，MMB，TB。1.1.2微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1971年美國Intel公司研制的4位Intel4004CPU，1972年美國Intel公司推出了Intel8008，字長8位，被稱為第一代微處理器。1973年—1975年Intel公司又推出了Intel8080，Motorola公司推出了MC6800，字長均為8位，被稱為第二代微處理器產(chǎn)品。1976年—1977年Intel8085、MC6802和Zilog公司的Z80，字長為8位，被稱為第三代產(chǎn)品。1978年以后Intel8086、MC6809和Z8000等，字長為16位，1982年又推出了Intel80286，成為微處理器中的佼佼者。單片機(jī)有MCS-51/96、MC6801/6805、Z8等，分別為8位和16位。這些，在當(dāng)時(shí)被稱為第四代微處理器。1985年Intel公司又推出了80386，標(biāo)志著微處理器進(jìn)入了32位的時(shí)代。1993年Intel公司推出了Pentium微處理器，復(fù)雜指令集（CISC）與精簡指令集相結(jié)合，內(nèi)部總線32位，數(shù)據(jù)線64位，兩個(gè)ALU，兩條并行整數(shù)流水線，支持兩條指令同時(shí)執(zhí)行，被稱為Intel第五代微處理器。1995年11月Intel公司又推出了PentiumPro。1997年1月Intel公司又推出了帶有多媒體指令的PentiumMMX，新增57條指令，用于多媒體技術(shù)。此后Intel公司又相繼推出了PentiumⅡ/Ⅲ/4微處理器，集成度達(dá)到每片千萬個(gè)以上晶體管，時(shí)鐘頻率達(dá)到100MHz～3.6GHz以上。2001年Intel公司與HP公司聯(lián)合，推出了IA-64微處理器（Itanium），是一種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)+EPIC（顯式并行指令計(jì)算）技術(shù)的高檔64位微處理器。與此同時(shí)，AMD公司也推出了自己的AMDx86-64產(chǎn)品。1.2微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成

1.2.1微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)配置

1.2.2微型計(jì)算機(jī)和硬件系統(tǒng)

1.2.3微型計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)1.2.1微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)配置用戶程序應(yīng)用軟件包調(diào)試與診斷程序語言處理程序外存儲(chǔ)器操作系統(tǒng)輸出設(shè)備輸入設(shè)備中央存儲(chǔ)器應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件軟件系統(tǒng)外部設(shè)備 硬件系統(tǒng)主機(jī)主存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。圖1-1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1.2.2微型計(jì)算機(jī)和硬件系統(tǒng)

包括主機(jī)和常用外圍設(shè)備。外圍設(shè)備主要有顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、外存儲(chǔ)器、打印機(jī)、繪圖儀以及調(diào)制解調(diào)器等通信設(shè)備。圖1-2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成

1．主機(jī)

主機(jī)由中央處理器和主存儲(chǔ)器組成，其芯片安裝在一塊印刷電路板上，稱為主機(jī)板，簡稱主板。主機(jī)板放置在機(jī)箱內(nèi)，合稱為主機(jī)箱。在主機(jī)板上安裝有若干接口插座（也稱為插槽或槽口），可插入與不同外圍設(shè)備連接的接口電路板，即適配器或接口卡。

主機(jī)箱內(nèi)除了主板外，還有硬盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、電源、揚(yáng)聲器和一個(gè)用于散熱的電風(fēng)扇。目前，人們常把主板和主機(jī)箱統(tǒng)稱為主機(jī)。

主機(jī)箱的正面常有1個(gè)（或者2個(gè)）軟盤插口和一個(gè)光盤插口，可分別插入軟盤盤片和光盤盤片。主機(jī)箱的背面有多個(gè)與接口板連通的插口，分別與鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)、打印機(jī)和通信設(shè)備等連接。 2．總線結(jié)構(gòu)

總線是連接計(jì)算機(jī)中各組成部件，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路，可分為3種，即數(shù)據(jù)總線（databus，DB）、地址總線（addressbus，AB）和控制總線CB（controlbus，CB）。所謂總線結(jié)構(gòu)是把各組成部件（CPU、主存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等）通過專門的接口電路連接在總線上，通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。圖1-3微型計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖

3．微處理器

微處理器是制作在一塊集成電路芯片上的中央處理器（CPU），主要由運(yùn)算器和控制器組成。

（1）運(yùn)算器

用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算或加工處理的部件，由加法器、累加器、暫存寄存器和控制電路組成，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算有加、減、乘、除、加1、減1等；邏輯運(yùn)算有“與”、“或”、“非”、“異或”、“比較”和“求補(bǔ)”等。

（2）控制器

主要由程序計(jì)數(shù)器（PC）、指令寄存器、指令譯碼器、微操作控制電路（或微程序控制器）及控制邏輯電路組成，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，根據(jù)指令要求控制計(jì)算機(jī)各組成部件協(xié)調(diào)工作，即執(zhí)行該指令。一條指令執(zhí)行完后，取下一條指令。全部執(zhí)行過程中，由時(shí)序電路提供時(shí)序信號(hào)。4．內(nèi)存儲(chǔ)器

也稱為主存儲(chǔ)器（簡稱為內(nèi)存或主存），與中央處理器合稱為主機(jī)。它由存儲(chǔ)體、地址寄存器、地址譯碼器、數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器和讀/寫控制電路組成。以字節(jié)為單位，多由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成。

按功能可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。

（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

簡稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器或RAM，計(jì)算機(jī)工作時(shí)，其中的數(shù)據(jù)可以隨機(jī)讀出或者寫入，關(guān)機(jī)或者停電后數(shù)據(jù)丟失。根據(jù)RAM電路，又可分為靜態(tài)SRAM和動(dòng)態(tài)DRAM。

靜態(tài)SRAM是用雙極型或MOS型晶體管構(gòu)成的觸發(fā)器作為基本存儲(chǔ)單元，正常供電，數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)DRAM是用MOS型晶體管的柵極電容存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，需要定時(shí)補(bǔ)充電荷，也稱為刷新，因此稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。（2）只讀存儲(chǔ)器

簡稱為ROM，其中的數(shù)據(jù)事先寫入，計(jì)算機(jī)工作時(shí)只能讀出使用。關(guān)機(jī)或者停電后數(shù)據(jù)不丟失，常用來存儲(chǔ)固定程序或常數(shù)。只讀存儲(chǔ)器又分為3種，第一種是固定只讀存儲(chǔ)器（ROM）；第二種是可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM；第三種是可改寫只讀存儲(chǔ)器（EPROM）。

另外，還有E2PROM、Flash存儲(chǔ)器。

5．外存儲(chǔ)器

簡稱為外存或輔存，容量大，用來存放暫不執(zhí)行的程序和不被處理的數(shù)據(jù)。常用的有軟盤、硬盤、優(yōu)盤和光盤。關(guān)機(jī)后信息不會(huì)丟失，可長期保存程序和數(shù)據(jù)，是微型計(jì)算機(jī)必不可少的存儲(chǔ)器。開機(jī)前，程序和數(shù)據(jù)存放在外存儲(chǔ)器中。開機(jī)后，程序和數(shù)據(jù)被調(diào)入主存儲(chǔ)器執(zhí)行或處理；暫不執(zhí)行或不被處理時(shí)，再送回外存儲(chǔ)器。關(guān)機(jī)之前，有用的程序和數(shù)據(jù)均需送到外存儲(chǔ)器保存。

6．輸入/輸出設(shè)備

（1）輸入設(shè)備

是用來向計(jì)算機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)備。（2）輸出設(shè)備

是用來輸出計(jì)算機(jī)運(yùn)算或者數(shù)據(jù)處理結(jié)果的設(shè)備。1.2.3微型計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

軟件可分為兩類:一類是系統(tǒng)軟件；另一類是應(yīng)用軟件。

1．系統(tǒng)軟件（1）操作系統(tǒng)（operatingsystem，OS）

是計(jì)算機(jī)的核心程序，用來管理計(jì)算機(jī)中的硬件和軟件，組織計(jì)算機(jī)的工作流程，最大限度地提高資源利用率，為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)、使用靈活方便的環(huán)境。

（2）語言處理程序

是用來把匯編語言程序或者高級(jí)語言程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序的程序，分為3種，即匯編程序、編譯程序和解釋程序。

（3）其他系統(tǒng)軟件

包括許多服務(wù)程序或者工具軟件，例如漢字輸入程序、調(diào)試程序Debug/Pctools、系統(tǒng)診斷程序QAPLUS、文件壓縮程序ARJ、硬盤管理程序DM/ADM/ADMPLUS、系統(tǒng)配置程序、設(shè)備管理程序、網(wǎng)絡(luò)管理與通信程序、病毒防護(hù)程序等。

2．應(yīng)用軟件

包括為用戶提供的