微機(jī)原理與接口技術(shù)研究課件

微機(jī)原理與接口技術(shù)Intel80868088微機(jī)原理與接口技術(shù)Intel808680881微機(jī)原理與接口技術(shù)本課程的目的

從理論和實(shí)踐上掌握微機(jī)的組成、工作原理、接口電路及硬件的連接，建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，具備微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)的初步能力。微機(jī)原理與接口技術(shù)本課程的目的2微機(jī)原理與接口技術(shù)內(nèi)容與要求

一、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1.了解微機(jī)的發(fā)展、分類及特點(diǎn)。 2.掌握進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換、編碼 （源碼、反碼和補(bǔ)碼、BCD碼、ASCII碼 等）及運(yùn)算方法，數(shù)的定點(diǎn)浮點(diǎn)表示法。

微機(jī)原理與接口技術(shù)內(nèi)容與要求3二、微機(jī)結(jié)構(gòu)

1.理解微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和整機(jī)工作流程。 2.掌握Intel8086/8088CPU的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)。 3.掌握Intel8086/8088CPU的外部引腳和總線接口。 4.理解總線周期。 5.理解高檔微機(jī)（Intel286~Pentium)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。二、微機(jī)結(jié)構(gòu)4三、Intel8086/8088指令系統(tǒng)

1.熟悉Intel8086/8088的尋址方式。 2.掌握Intel8086/8088的指令系統(tǒng)。 3.了解Intel80386擴(kuò)充與增加的指令。四、匯編語言程序設(shè)計(jì)

1.掌握匯編語言的基本語法、語句、操作數(shù)的尋址方式與匯編表示、常量與數(shù)值表達(dá)式，標(biāo)號(hào)、變量與地址表達(dá)式。三、Intel8086/8088指令系統(tǒng)5

2.掌握順序、分支、循環(huán)程序設(shè)計(jì)的基本方法和一般技巧。 3.掌握子程序與堆棧技術(shù)。 4.了解宏匯編和宏指令的應(yīng)用。五、存儲(chǔ)器

1.了解存儲(chǔ)器的分類及特性。 2.了解RAM的結(jié)構(gòu)原理（靜態(tài)RAM，動(dòng)態(tài)RAM)。 3.了解只讀ROM結(jié)構(gòu)原理，PROM、EPROM、EEPROM的工作特點(diǎn)。 2.掌握順序、分支、循環(huán)程序設(shè)計(jì)的基本方法和一般技巧。6

4.掌握存儲(chǔ)器芯片特性及與CPU的連接方法，存儲(chǔ)空間擴(kuò)展，存儲(chǔ)芯片的選用，控制邏輯與總線連接邏輯。六、輸入與輸出

1.了解I/O的作用、尋址方式、控制方式。 2.理解I/O設(shè)備與主機(jī)之間的交換數(shù)據(jù)的控制方式（程序控制I/O方式、中斷I/O方式、直接存儲(chǔ)器存取DMA

方式）。 3.理解中斷原理、中斷系統(tǒng)、Intel8259A中斷。 4.掌握存儲(chǔ)器芯片特性及與CPU的連接方法，存儲(chǔ)空7七、I/O接口技術(shù)

1.理解并行數(shù)據(jù)通信及可編程I/O接口、Intel8255A結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。 2.理解串行數(shù)據(jù)通信及可編程I/O接口，Intel8251A結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。 3.理解可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器Intel8253結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。 4.理解數(shù)/模（D/A)轉(zhuǎn)換與模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D)。七、I/O接口技術(shù)8微機(jī)原理與接口技術(shù)概論 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次 微處理器技術(shù)的發(fā)展概況微機(jī)原理與接口技術(shù)概論9微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1.科學(xué)計(jì)算 2.自動(dòng)控制 3.信息處理 4.娛樂 5.教育衛(wèi)生 6.家用電器 7.人工智能微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1.科學(xué)計(jì)算10微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主流的單片VLSI中央處理器，微處理器。標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化裝配結(jié)構(gòu)，體積小重量輕，便于系統(tǒng)升級(jí)。開放的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，多元化大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，性能價(jià)格比高。微計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，信息化社會(huì)中它無所不在。微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主流的單片VLSI中央處理器，微處理器。11微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次微處理器（Microprocessor）微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputersystem）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次微處理器（Microprocessor）12微處理器（Microprocessor）不包含微型計(jì)算機(jī)硬件的全部功能，但它是微型計(jì)算機(jī)控制、處理的核心。單片VLSI電路，體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、工作頻率已達(dá)空前高的水平。主流微處理器具有通用性，不僅用于微型機(jī)也用于工作站及超級(jí)計(jì)算機(jī)。由算數(shù)邏輯部件、寄存器、控制部件組成。微處理器（Microprocessor）不包含微型計(jì)算機(jī)硬件13微處理器內(nèi)部邏輯框圖FlagsALUProgramCounterInstructionregisterInstructiondecoderTimingandcontrolRegisterARegisterBRegisterCRegisterDAddressbusControlbusDatabus微處理器內(nèi)部邏輯框圖FlagsALUProgramCou14微型計(jì)算機(jī)微處理器：執(zhí)行指令的核心。存儲(chǔ)器：指令碼、操作數(shù)、結(jié)果的存儲(chǔ)。外圍接口電路：并口、串口、外存接口、顯示器接口、網(wǎng)絡(luò)接口、聲音接口等。系統(tǒng)總線：不同層次的總線將上述模塊連接起來，作為各種信息的通路，按信息類別分為數(shù)據(jù)、地址、控制三類總線。微型計(jì)算機(jī)微處理器：執(zhí)行指令的核心。15微型計(jì)算機(jī)邏輯框圖微型計(jì)算機(jī)邏輯框圖16微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微計(jì)算機(jī)：微處理器、存儲(chǔ)器、外圍接口電路、系統(tǒng)總線。軟件：系統(tǒng)軟件、中間軟件、應(yīng)用軟件。外部設(shè)備：軟驅(qū)、硬驅(qū)、光驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器。電源、機(jī)箱、控制面板。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微計(jì)算機(jī)：微處理器、存儲(chǔ)器、外圍接口電路、系統(tǒng)總17算術(shù)邏輯單元寄存器陣列控制器電路數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線只讀存儲(chǔ)器隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器串行輸入輸出接口并行輸入輸出接口外存儲(chǔ)器接口顯示器接口等等鍵盤、鼠標(biāo)顯示示器、打印機(jī)軟磁盤驅(qū)動(dòng)器硬磁盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器等等微處理器系統(tǒng)總線內(nèi)存儲(chǔ)器外圍接口電路電源、機(jī)箱、控制面板系統(tǒng)軟件中間件應(yīng)用軟件軟件外圍設(shè)備微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)微處理器，微計(jì)算機(jī)，微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者關(guān)系CP算術(shù)邏輯單元數(shù)據(jù)總線只讀存儲(chǔ)器串行輸入輸出接口鍵盤、鼠標(biāo)微18微處理器技術(shù)發(fā)展概況微電子技術(shù)水平迅速提高：每18個(gè)月集成度提高一倍。微處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者可在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)體系結(jié)構(gòu)。微處理器及外圍支援器件的性價(jià)比達(dá)到前所未有水平。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性價(jià)比迅速提高：達(dá)到傳統(tǒng)意義的工作站與小型機(jī)的水平。微處理器技術(shù)發(fā)展概況微電子技術(shù)水平迅速提高：每18個(gè)月集成度19Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況20世紀(jì)80年代IBM公司以Intel8086/8088作為核心處理器研制出個(gè)人計(jì)算機(jī)—IBMPC，Intel微處理器成為市場(chǎng)主流。1985年Intel推出80386微處理器，完成16位結(jié)構(gòu)向32位結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，386是一個(gè)里程碑。1989年Intel推出80486微處理器，片內(nèi)集成了Cache和浮點(diǎn)部件，基本指令用硬線邏輯實(shí)現(xiàn)，指令執(zhí)行效率大大提高，比386快2-3倍。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況20世紀(jì)80年代IBM公司以I20Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)1）1993年3月Intel推出Pentium（奔騰）微處理器，片內(nèi)L1

Cache分為ICache和DCache，設(shè)有兩條流水線，提高了指令執(zhí)行的并行性，是一種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)（Superscalar)。1994年又推出Pentium/MMX（多媒體擴(kuò)充技術(shù)）微處理器。Pentium,Pentium/MMX為第一代“奔騰”微處理器，簡(jiǎn)稱P5。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)1）1993年3月Inte21Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)2）1995年2月Intel推出第2代Pentium微處理器，PentiumPro（高能奔騰），簡(jiǎn)稱P6。P6的創(chuàng)新點(diǎn)是：(A)L2Cache集成到封裝內(nèi)，微處理器與L2Cache數(shù)據(jù)交換頻寬大大提高。（B)采用“無序執(zhí)行”技術(shù)（Outoforderexecution),使處理器內(nèi)部保持很高的指令執(zhí)行并行度。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)2）1995年2月Inte22Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)3）1997年5月Intel推出名為PentiumII的微處理器，是具有MMX技術(shù)的PentiumPro微處理器，Intel微體系結(jié)構(gòu)從P5內(nèi)核轉(zhuǎn)向P6內(nèi)核。1999年3月Intel推出名為PentiumIII的微處理器。它基于P6微內(nèi)核，具有MMX技術(shù)，提供數(shù)據(jù)流SIMD擴(kuò)展（SSE）指令（70條），進(jìn)一步支持多媒體信息處理。由于采用先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝技術(shù)，其工作頻率可達(dá)1000MHz以上，前沿總線頻率為100MHz或133MHz。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)3）1997年5月Inte23Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)4）2000年11月Intel推出名為Pentium4的微處理器。采用全新的,稱之為NetBurst的微結(jié)構(gòu)（IA-32)，為第四代奔騰微處理器。其特點(diǎn)是：

(A)20級(jí)的超長(zhǎng)流水線，便于提高片內(nèi)主頻，最低1.4GHz。

(B)更先進(jìn)的動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)，更高的分支預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

(C)雙倍速ALU部件，SSE2指令集.Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)4）2000年11月Int24微機(jī)原理與接口技術(shù)Intel80868088微機(jī)原理與接口技術(shù)Intel8086808825微機(jī)原理與接口技術(shù)本課程的目的

從理論和實(shí)踐上掌握微機(jī)的組成、工作原理、接口電路及硬件的連接，建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，具備微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)的初步能力。微機(jī)原理與接口技術(shù)本課程的目的26微機(jī)原理與接口技術(shù)內(nèi)容與要求

一、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1.了解微機(jī)的發(fā)展、分類及特點(diǎn)。 2.掌握進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換、編碼 （源碼、反碼和補(bǔ)碼、BCD碼、ASCII碼 等）及運(yùn)算方法，數(shù)的定點(diǎn)浮點(diǎn)表示法。

微機(jī)原理與接口技術(shù)內(nèi)容與要求27二、微機(jī)結(jié)構(gòu)

1.理解微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和整機(jī)工作流程。 2.掌握Intel8086/8088CPU的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)。 3.掌握Intel8086/8088CPU的外部引腳和總線接口。 4.理解總線周期。 5.理解高檔微機(jī)（Intel286~Pentium)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。二、微機(jī)結(jié)構(gòu)28三、Intel8086/8088指令系統(tǒng)

1.熟悉Intel8086/8088的尋址方式。 2.掌握Intel8086/8088的指令系統(tǒng)。 3.了解Intel80386擴(kuò)充與增加的指令。四、匯編語言程序設(shè)計(jì)

1.掌握匯編語言的基本語法、語句、操作數(shù)的尋址方式與匯編表示、常量與數(shù)值表達(dá)式，標(biāo)號(hào)、變量與地址表達(dá)式。三、Intel8086/8088指令系統(tǒng)29

2.掌握順序、分支、循環(huán)程序設(shè)計(jì)的基本方法和一般技巧。 3.掌握子程序與堆棧技術(shù)。 4.了解宏匯編和宏指令的應(yīng)用。五、存儲(chǔ)器

1.了解存儲(chǔ)器的分類及特性。 2.了解RAM的結(jié)構(gòu)原理（靜態(tài)RAM，動(dòng)態(tài)RAM)。 3.了解只讀ROM結(jié)構(gòu)原理，PROM、EPROM、EEPROM的工作特點(diǎn)。 2.掌握順序、分支、循環(huán)程序設(shè)計(jì)的基本方法和一般技巧。30

4.掌握存儲(chǔ)器芯片特性及與CPU的連接方法，存儲(chǔ)空間擴(kuò)展，存儲(chǔ)芯片的選用，控制邏輯與總線連接邏輯。六、輸入與輸出

1.了解I/O的作用、尋址方式、控制方式。 2.理解I/O設(shè)備與主機(jī)之間的交換數(shù)據(jù)的控制方式（程序控制I/O方式、中斷I/O方式、直接存儲(chǔ)器存取DMA

方式）。 3.理解中斷原理、中斷系統(tǒng)、Intel8259A中斷。 4.掌握存儲(chǔ)器芯片特性及與CPU的連接方法，存儲(chǔ)空31七、I/O接口技術(shù)

1.理解并行數(shù)據(jù)通信及可編程I/O接口、Intel8255A結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。 2.理解串行數(shù)據(jù)通信及可編程I/O接口，Intel8251A結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。 3.理解可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器Intel8253結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。 4.理解數(shù)/模（D/A)轉(zhuǎn)換與模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D)。七、I/O接口技術(shù)32微機(jī)原理與接口技術(shù)概論 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次 微處理器技術(shù)的發(fā)展概況微機(jī)原理與接口技術(shù)概論33微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1.科學(xué)計(jì)算 2.自動(dòng)控制 3.信息處理 4.娛樂 5.教育衛(wèi)生 6.家用電器 7.人工智能微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1.科學(xué)計(jì)算34微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主流的單片VLSI中央處理器，微處理器。標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化裝配結(jié)構(gòu)，體積小重量輕，便于系統(tǒng)升級(jí)。開放的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，多元化大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，性能價(jià)格比高。微計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，信息化社會(huì)中它無所不在。微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主流的單片VLSI中央處理器，微處理器。35微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次微處理器（Microprocessor）微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputersystem）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次微處理器（Microprocessor）36微處理器（Microprocessor）不包含微型計(jì)算機(jī)硬件的全部功能，但它是微型計(jì)算機(jī)控制、處理的核心。單片VLSI電路，體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、工作頻率已達(dá)空前高的水平。主流微處理器具有通用性，不僅用于微型機(jī)也用于工作站及超級(jí)計(jì)算機(jī)。由算數(shù)邏輯部件、寄存器、控制部件組成。微處理器（Microprocessor）不包含微型計(jì)算機(jī)硬件37微處理器內(nèi)部邏輯框圖FlagsALUProgramCounterInstructionregisterInstructiondecoderTimingandcontrolRegisterARegisterBRegisterCRegisterDAddressbusControlbusDatabus微處理器內(nèi)部邏輯框圖FlagsALUProgramCou38微型計(jì)算機(jī)微處理器：執(zhí)行指令的核心。存儲(chǔ)器：指令碼、操作數(shù)、結(jié)果的存儲(chǔ)。外圍接口電路：并口、串口、外存接口、顯示器接口、網(wǎng)絡(luò)接口、聲音接口等。系統(tǒng)總線：不同層次的總線將上述模塊連接起來，作為各種信息的通路，按信息類別分為數(shù)據(jù)、地址、控制三類總線。微型計(jì)算機(jī)微處理器：執(zhí)行指令的核心。39微型計(jì)算機(jī)邏輯框圖微型計(jì)算機(jī)邏輯框圖40微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微計(jì)算機(jī)：微處理器、存儲(chǔ)器、外圍接口電路、系統(tǒng)總線。軟件：系統(tǒng)軟件、中間軟件、應(yīng)用軟件。外部設(shè)備：軟驅(qū)、硬驅(qū)、光驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器。電源、機(jī)箱、控制面板。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微計(jì)算機(jī)：微處理器、存儲(chǔ)器、外圍接口電路、系統(tǒng)總41算術(shù)邏輯單元寄存器陣列控制器電路數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線只讀存儲(chǔ)器隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器串行輸入輸出接口并行輸入輸出接口外存儲(chǔ)器接口顯示器接口等等鍵盤、鼠標(biāo)顯示示器、打印機(jī)軟磁盤驅(qū)動(dòng)器硬磁盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器等等微處理器系統(tǒng)總線內(nèi)存儲(chǔ)器外圍接口電路電源、機(jī)箱、控制面板系統(tǒng)軟件中間件應(yīng)用軟件軟件外圍設(shè)備微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)微處理器，微計(jì)算機(jī)，微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者關(guān)系CP算術(shù)邏輯單元數(shù)據(jù)總線只讀存儲(chǔ)器串行輸入輸出接口鍵盤、鼠標(biāo)微42微處理器技術(shù)發(fā)展概況微電子技術(shù)水平迅速提高：每18個(gè)月集成度提高一倍。微處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者可在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)體系結(jié)構(gòu)。微處理器及外圍支援器件的性價(jià)比達(dá)到前所未有水平。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性價(jià)比迅速提高：達(dá)到傳統(tǒng)意義的工作站與小型機(jī)的水平。微處理器技術(shù)發(fā)展概況微電子技術(shù)水平迅速提高：每18個(gè)月集成度43Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況20世紀(jì)80年代IBM公司以Intel8086/8088作為核心處理器研制出個(gè)人計(jì)算機(jī)—IBMPC，Intel微處理器成為市場(chǎng)主流。1985年Intel推出80386微處理器，完成16位結(jié)構(gòu)向32位結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，386是一個(gè)里程碑。1989年Intel推出80486微處理器，片內(nèi)集成了Cache和浮點(diǎn)部件，基本指令用硬線邏輯實(shí)現(xiàn)，指令執(zhí)行效率大大提高，比386快2-3倍。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況20世紀(jì)80年代IBM公司以I44Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)1）1993年3月Intel推出Pentium（奔騰）微處理器，片內(nèi)L1

Cache分為ICache和DCache，設(shè)有兩條流水線，提高了指令執(zhí)行的并行性，是一種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)（Superscalar)。1994年又推出Pentium/MMX（多媒體擴(kuò)充技術(shù)）微處理器。Pentium,Pentium/MMX為第一代“奔騰”微處理器，簡(jiǎn)稱P5。Intel微處理