微機原理及接口技術課件

主講人錢曉捷

;￥機另理及接Q技術

基本系統(tǒng)：808城和半導詫儲器

I/O接口電路及與外設的痣

硬件一一接口電路原理/

軟件一一接口編程方法

今紹

n章節(jié)目錄計劃學時

第1章微型計算機系統(tǒng)概述3.5

第4章微處理器外部特性4

第5章半導體存儲器及其接口6

第6章基本輸入輸出接口6

第7章總線及總線接口2

鹵客

4章節(jié)目錄（續(xù)）計劃學時

第8章中斷控制接口8

第9章定時計數(shù)控制接口4

第10章DMA控制接口6

第11章并行接口12

第12章串行通信接口6

第13章模擬接口6

n專業(yè)技術基礎課

硬件系列課程之一

計算機組成原理

微機原理及接口技術

計算機體系結構

指定選修課

以技術為主

面向應用

軟硬件相結合

I,先修課程

數(shù)字邏輯

提供硬件基礎

計算機組成原理

確立計算機部件功能

掌握計算機工作原理

匯編語言程序設計

建立必備軟件基礎

掌握指令系統(tǒng)、程序格式

I學習方法很重要

復習并掌握先修課的有關內容

課堂：聽講與理解、適當筆記

課后：認真讀書、完成作業(yè)

實驗：充分準備、勇于實踐

總成績=考試成績——

+實驗成績+平時成績黛

W學習資源要利用

具曉捷之微輔網

http:〃/ciwfw

■微機原理遠程教學

httD：〃202,16.64.20/caiconiDiJtei7

?錢曉捷陳濤，微型計算機原理及接口技術,

北京：機械工業(yè)出版社，1999-1

?BarryB.Brey著金惠華等譯,

Intel微處理器結構、編程和接口（第六

習

北京：電子工業(yè)出版社，2004.1f

品計算機，獲任

教學重點

■微型計算機的系統(tǒng)組成

■IBMPC系列機的主機板

1.1微型計算機的發(fā)展和應用

■1946年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子

計算機EN1AC（電子數(shù)據和計算器）

■發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的

第四代，產生了微型計算機

■1971年，Intel公司設計了世界上第一

個微處理器芯片Intel4004,開創(chuàng)了一

個全新的計算機時代

1.1.1微型計算機的發(fā)展

■第1代：4位和低檔8位微機

4004—4040—8008

-第2代：中高檔8位微機

Z80、18085、M6800,Apple-II^M

-第3代：16位微機

8086->8088->80286,IBMPC系列機

1.1.1微型計算機的發(fā)展（續(xù)）

-第4代：32位微機

■803^^80486^Pentium^PentiumII

一PentiumIII-Pentium4

■32位PC機、Macintosh機、PS/2機

-第5代：64位微機

Itanium、64位RISC微處理器芯片

微機服務器、工程工作站、圖形工作站

1.1.2微型計算機的應用

■計算機應用通常分成如下各個領域

■科學計算，數(shù)據處理，實時控制

-計算機輔助設計，人工智能，……

■由于微型計算機具有如下特點

-體積小、價格低

-工作可靠、使用方便、通用性強……

-所以，可以分為兩個主要應用方向

1.1.2微型計算機的應用

■用于數(shù)值計算、數(shù)據處理及信息管理方向

-通用微機，例如：PC微機

■功能越強越好、使用越方便越好

-用于過程控制及嵌入應用方向

■專用微機，例如：工控機、單片機、數(shù)字信號

處理器

■可靠性高、實時性強

■程序相對簡單、處理數(shù)據量小

4L2微型計算機的系統(tǒng)組成

微型計算機系統(tǒng)

外部設備一軟件

1.2.1微型計算機的硬件組成

圖1.1微型計算機的系統(tǒng)組成

系統(tǒng)總線

-總線是指傳遞信息的一組公用導線

■總線是傳送信息的公共通道

-微機系統(tǒng)采用總線結構連接系統(tǒng)功能部件

-總線信號可分成三組

?地址總線AB：傳送地址信息

?數(shù)據總線DB:傳送數(shù)據信息

?控制總線CB:傳送控制信息

總線信號

■地址總線ABCH)

-輸出將要訪問的內存單元或I/O端口的地址

-地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存儲器的范圍

■數(shù)據總線DB<5正>

-CPU讀操作時，外部數(shù)據通過數(shù)據總線送往CPU

-CPU寫操作時，CPU數(shù)據通過數(shù)據總線送往外部

-數(shù)據線的多少決定了一次能夠傳送數(shù)據的位數(shù)

■控制總線CB<5葭

-協(xié)調系統(tǒng)中各部件的操作，有輸出控制、輸入狀態(tài)等信號

-控制總線決定了系統(tǒng)總線的特點，例如功能、適應性等

1.22微型計算機的軟件系統(tǒng)

操作系統(tǒng)MS-DOS

北二編程序MASM和LINK

文本編輯程序EDIT.COM

調試程序DEBUG.EXE

匯編源程序

|||[==5>機器指令序列

A…|為什么采用匯編語言?

MOVAX.BX89D8H1

ADDAX,5H

1.3IBMPC系列機系統(tǒng)

16位:IBMPC系列機是32位微機的基礎

IBMPC機

IBMPC/XT機

IBMPC/AT機

1.3.1硬件基本組成

16位和

32位PC機的基本部件相同

1.3.2主機板組成

、,I-/?t\l*z。、公-Ln-1一:八山口口

1.微處理器子系統(tǒng)

8088：16位內部結構、8位數(shù)據總線、總線

8020位地址總線、4.77MHz主頻I/O

總線

t通

卜2.存儲器道

壬總線

II

彳ROM-BIOS>主體為RAM

3,1/0接口控制電路

8259A、8253、8237A、8255等

4.I/O通道

62線的IBMPC總線

1.3.3存儲空間的分配

000000H系統(tǒng)RAM

640KB

OAOOOOH顯示RAM

128KB常規(guī)內存：1MB

OCOOOOH>

擴展ROM

128KB■基本RAM區(qū)：640KB

OEOOOOH基本ROM

64KB■保留區(qū)：

100000HRAM128KB

擴展RAM

Hl5MB>■擴展ROM區(qū)：128KB

■基本區(qū)：

FFFFFFHROM128KB

圖1.5存儲空間的分配擴展內存：用作RAM區(qū)

1.3.4I/O空間的分配

000-01F

DMA控制器工

020-03F

系中斷控制器1

040-05F

統(tǒng)定時計數(shù)器

板

■80x86訪問外設時，只使用低16位

A。?Aw尋址64K個8位I/。端口

0

■PC機僅使用低10位A。?A7尋址

1024個8位I/O端口

2

278-27F并行打印機接口LPT2

I/O2F8-2FF串行通信接口COM2

378-37F

并行打印機接口LPT1

380-38F

SDLC通信接口

通

3A0-3AF

BSC通信接口

3B0-3BF

道

單色顯示/打印機適配器

3D0-3DF

彩色圖形適配器CGA

3F0-3F7

軟盤適配器

3F8-3FF

串行通信接口COM1

微處理器的基本結構

指

令時序，

譯

碼

1.算術邏輯單元（運算器）

2.寄存器組

通用

3.指令處理單元（控制器）

寄存器組

數(shù)據

內部數(shù)據總線總線

控制數(shù)據總線

暫存器標志寄存器

2.1,28088/8086的功能結構

■8088的內部結構從功能分成兩個單元

■總線接口單元BIU——管理8088與系統(tǒng)總線

的接口，負責CPU對存儲器和外設進行訪問

■執(zhí)行單元EU——負責指令的譯碼、執(zhí)行和數(shù)

據的運算

■兩個單元相互獨立，分別完成各自操作

■兩個單元可以并行執(zhí)行,實現(xiàn)指令取指和

執(zhí)行的流水線操作

3.1匯編語言的源程序格式

■請復習源程序格式

-采用任何一種源程序格式均可

■簡化段定義格式

■完整段定義格式

■本課程是“匯編語言”的繼續(xù)

■加強程序設計能力

■實踐I/O程序設計

1.了解微機發(fā)展概況、熟悉典型微處理器

和微機系統(tǒng)；

2,明確微機兩個應用方向、區(qū)別通用微機

（PC機）和控制專用微機（單片機）；

3,了解微機的硬件組成，理解總線及其應

用特點、掌握地址、數(shù)據、控制總線的概

念；

1章教學要求（續(xù)

4,熟悉PC系列機的主機板、存儲空間分

配和1/0空間分配；

5,了解微處理器基本結構、8088/8086

的內部功能結構；

6.復習匯編語言源程序格式。

習題1（第23頁）—

1.2141.51.8

硬件系列課程

訐算機組成原理

-側蚤討點分算機基本部件的構成和組成方式，基本運算

的操作原理和單元的設計思想、操作方式及其實現(xiàn)方法

和曲廨原理

-側重內娠各單元的工作原理和實現(xiàn)方法（芯片內）

微機原理及接口技術

-突出應用，詳細講述微處理器芯片的指令系統(tǒng)及編程、

CPU外部特性、微機主板，與通用外設的接口電路及應用

編程技術

-側重各模塊外部的連接和應用技術（芯片外）

計算機體系結構

-重點論述計算機系統(tǒng)的各種基本結構、設計技術和性能

定量分析方法

-側重整個系統(tǒng)的設計技術（芯片組合）

1返回〕

世界上第一臺計算機ENIAC

返回

什么是微型計算機

■以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件，

以集成了計算機主要部件——控制器和運算

器的微處理器為核心所構造出的計算機系統(tǒng)

■微處理器(Microprocessor)

■微型計算機(Microcomputer)

返回

Intel4004和采用4004的計算器

返回

Apple微型計算機

Apple-I

返回

IBMPC系列機

英特爾微處理器芯片

Pentium4

pentium\a>

80386

Pentium

返回

明確3個概念的區(qū)別

■微處理器(Microprocessor)

■一個大規(guī)模集成電路芯片

■內含控制器、運算器和寄存器等

■微機中的核心芯片

■微型計算機(Microcomputer)

■通常指微型計算機的硬件系統(tǒng)

-還有一般的說法：微機、微型機

■微型計算機系統(tǒng)(Microcomputersystem)

■指由硬件和軟件共同組成的完整的計算機系統(tǒng)

返回

Intel80x86CPU的地址線條數(shù)

Intel80x86地址條數(shù)存儲容量

-8086201MB

■8088201MB

-802862416MB

-80386324GB

~Pentium4

返回

Intel80x86CPU的數(shù)據線條數(shù)

Intel80x86數(shù)據位數(shù)

-808616

-80888

-8028616

■80386?Pentium432

返回

系統(tǒng)總線的使用特點

■除了CPU外，還有DMA控制器和協(xié)處理器都

具有控制系統(tǒng)總線的能力。它們被稱為“總線

主控設備”

■在某一個時刻，只能由一個總線主控設備來控

制系統(tǒng)總線

■在連接系統(tǒng)總線的各個設備中，某一個時刻只

能有一個發(fā)送者向總線發(fā)送信號；但可以有多

個設備從總線上同時獲得信號

返回

8088的內部結構

DS

SS輸入/輸出

ES控制電路

IP

內部暫存器

1234.

8位1一一~~—

指令隊列

總線接口部件（BIU）［返回

高地址

16921H數(shù)據段

AHAL

16920H

BHBL

DS

CHCLW，

線

DHDL總

總