微机原理与接口技术 教师：李琼飞 课时：60＝4×15 老师邮箱：liqf@shfc.edu.cn 有问题，欢迎通过E_mail答疑。 办公室：3210 每周二下午、周一下午 3:00-4:00答疑

使用教材： 微型计算机技术（第3版） 孙德文 编著 高等教育出版社 2010年

第一章 微型计算机系统的构成 第二章 8086微处理器 第三章 8086汇编语言程序设计 第四章 内存储器接口的基本技术 第五章 微型计算机的输入/输出 第六章 可编程并行和串行接口芯片 第七章 可编程定时器/计数器 第八章 模拟接口 第九章 计算机系统中的支持芯片 第十章 总线技术 第十一章 微型计算机系统实用接口技术

参考书及参考网站 戴梅萼.史嘉权 微型机原理与技术（第2版） 清华大学出版社，北京，2009年 周明德主编 微机原理与接口技术（第二版） 人民邮电出版社 2007年 杨文显主编 现代微型计算机与接口教程（第二版） 清华大学出版社 2007年 精品课程 湖南大学 微机原理与接口技术 精品课程 http://jpkc.hnu.cn/wjylyjkjs/Course/Index.htm

课程任务： 课程目的： 掌握和理解微机的基本原理及应用开发方法，能根据实际要求完成微机系统的软、硬件设计，为后续课程奠定专业技术基础。 掌握微型计算机系统的基本硬件组成、汇编语言指令系统、常用可编程接口电路、微机基本工作原理与应用。 掌握计算机硬件系统各组成部件的工作原理、逻辑实现、设计思想。 了解当代计算机系统的新技术和新成果。

本课程在计算机专业教学中的地位 微机原理与接口技术课：专业课 数字逻辑 C语言程序设计 微机原理与 接口技术 计算机组成 原理 数据结构 计算机网络 操作系统 数据库原理及应用 计算机系统结构 软件工程 微机原理与接口技术课：专业课

课程学习方法 在学校的大环境中，利用校园文化对学生的影响，实现：师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流， 在学校学习的精髓在于： 在学校的大环境中，利用校园文化对学生的影响，实现：师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流， 在利用别人最好成果的基础上取得进展。

课程学习方法 抓住教学过程中的3个环节 上课时要主动参与、发现、探究 独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业； 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具 ， 主动参与、发现、探究； 课堂上会布置自学内容，通过自学从而培养自学的能力； 独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业； 实验课前要预习，写出预习报告，做到心中有数，有的放矢； 实验课后，要写实验报告，总结经验和教训， 提高自己分析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。

在分析问题、解决问题的能力上有所提高！ 收获与时间成正比 本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快。只能采用解剖麻雀方法，教师在这里只起到抛砖引玉的作用。 收获与时间成正比, 花时间越多，收获将越大 。 愿同学们通过本课程学习 在分析问题、解决问题的能力上有所提高！

到课情况10％ 实验和作业情况10％ 期中考试20％ 期末考试60％ 最后的成绩：平时40％＋期末60％ 到课情况10％ 实验和作业情况10％ 期中考试20％ 期末考试60％

第一章 微型计算机系统概述

1.1 概述 1.1.1 计算机的发展历史 1946年，世界上出现第一台数字式电子计算机ENIAC（电子数据和计算器） 1.1 概述 1.1.1 计算机的发展历史 1946年，世界上出现第一台数字式电子计算机ENIAC（电子数据和计算器） 发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代，产生了微型计算机 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机时代。

第1代：4位和低档8位微机 4004→4040→8008 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 第3代：16位微机 8086→8088→80286，IBM PC系列机 第4代：32位微机 80386→80486→Pentium→Pentium II →Pentium III →Pentium 4 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 第5代：64位微机 Itanium 、64位RISC微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站

Intel微处理器家族发展概述 4位处理器 4004、4040 x86前 8位处理器 8008、8080、8085 4位处理器 4004、4040 x86前 8位处理器 8008、8080、8085 IA-16 8086、8088、80286 Pentium前 80386、80486 x86架构 IA-32 早期架构 Pentium、Pentium MMX P6架构 Pentium Pro、Pentium II、Pentium III、Pentium II/III Xeon/Celeron Pentium NetBurst架构 Pentium 4、Pentium D、Pentium Extreme Edition、Xeon 其中Pentium D 和Pentium Extreme Edition支持Dual-Core技术、Extended Memory 64 Technology(EM64T），Pentium Extreme Edition还支持Hyper-Threading (HT)技术

微处理器 发展历史 （1971-1973） （1974-1977） （1978-1981） （1981-1992） （1993-1995） 第一代 微处理器 发展历史 （1971-1973） 4位和低档8位机 Intel 4004 8008 第二代 （1974-1977） 中高档8位机 Intel 8080/8085 Z80、MC6800 第三代 （1978-1981） 16位机 Intel 8086/8088 80286 Z8000、MC68000 第四代 （1981-1992） 32位机 Intel 80386、80486 MC68020 （1993-1995） 第五代 32位机 特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。 Intel Pentium AMD K5 （2004-） （1996-2004） 第六代 第六代 64位机 32位机 AMD K8 Athlon64/FX AMD K8 Athlon64 X2 Intel Prescott PentiumⅣ Intel Pentium D Pentium PRO Ⅱ Ⅲ Ⅳ AMD K6 K7 Athlon

几幅图片 Intel 4004 Intel 8008 Intel 8086 Intel 80286 Intel 80386

几幅图片 Pentium Pentium MMX Pentium Pro Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ

AMD K7 Athlon AMD K7 Athlon AMD K7 Athlon XP

一.冯•诺伊曼计算机基本结构(冯氏结构) 1946年由美籍匈牙利数学家冯 · 诺伊曼提出 计算机的体系结构发生了许多变化，但Von Neumann提出的二进制、程序存储和程序控制，依然是普遍遵循的原则。

一.冯•诺伊曼计算机基本结构(冯氏结构) 1.“存储程序”概念的产生及其重要意义。 2.冯氏计算机结构： ENIAC（Electronic Numerrical Integrator And Computer） ——不具备“存储程序”的功能 EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer） ——采用“存储程序”的概念，并付诸实现， “开创了整个程序设计时代的到来” 2.冯氏计算机结构：

冯·诺依曼体系结构特点 1、采用二进制表示数据和指令； 2、采用存储程序即把编好的程序和原始数据预先存入计算机主存中，使计算机工作时能连续、自动、高速地从存储器中取出一条条指令并执行，从而自动完成预定的任务； 3、计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

输 入 设 备 输 出 设 备 运算器ALU 控制器 诺依曼计算机的工作原理可概述为： “存储程序” + “程序控制” 存储器 输 出 设 备 运算器ALU 控制器 CPU 诺依曼计算机的工作原理可概述为： “存储程序” + “程序控制” 要点： 1．以二进制表示数据和指令(程序) 2. 先将程序存入存储器中，再由控制器自动读取并执行

计算机的基本组成 CPU 存 储 器 I/O 接 口 数据总线 DB 控制总线 CB 地址总线 AB 输 入 设 备 数据总线 DB 控制总线 CB 地址总线 AB 出 CPU 微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成； 输入/输出设备通过输入/输出接口与系统相连； ( 输入/输出接口简称I/O接口 ) 各部件通过总线连接。 构成部件

ISA插 PCI插槽 槽 AGP插 北桥 芯片组 南桥 内存插槽 CPU插槽 IDE接口 软驱接口 并口连接器 串口连接器 ROM BIOS 鼠标键盘 USB 接口 主板 电源 插座

1.2 微机的工作过程 计算机的工作原理是：“存储程序” + “程序控制” CPU 总线 内存 程序 数据 寄存器组 指 令 地 寄存 1.2 微机的工作过程 计算机的工作原理是：“存储程序” + “程序控制” CPU 总线 内存 标 志 寄存器 地址总线 AB 程序 数据 数据总线 DB 控制总线 CB 地 址 译 码 器 、、、 指令1 指令2 指令3 指令4 数据1 数据2 数据3 指令寄存器 数据暂存器 控制电路 指令译码器 寄存 指 令 指 针 R1 R2 R3 R4 寄存器组 运 算 IP

微机的工作过程分两阶段： 取指令 执行指令

取指令阶段（ CPU读内存操作）： 由IP给出指令在内存的地址 地址经地址寄存器 → 地址总线 → 地址译码器, 选中指令所在的内存单元 指令从内存 → 数据总线 → 数据暂存器 → 指令寄存器 指令译码器对指令进行译码 标 志 寄存器 地址总线 AB 程序 数据 数据总线 DB 控制总线 CB 地 址 译 码 器 、、、 指令1 指令2 指令3 指令4 数据1 数据2 数据3 指令寄存器 数据暂存器 控制电路 指令译码器 寄存 指 令 指 针 R1 R2 R3 R4 寄存器组 运 算 IP

执行指令阶段： 经译码后的指令，由控制电路发出控制信号去执行。 CPU 总线 内存 标 志 寄存器 地址总线 AB 程序 数据 标 志 寄存器 地址总线 AB 程序 数据 数据总线 DB 控制总线 CB 地 址 译 码 器 、、、 指令1 指令2 指令3 指令4 数据1 数据2 数据3 指令寄存器 数据暂存器 控制电路 指令译码器 寄存 指 令 指 针 R1 R2 R3 R4 寄存器组 运 算 IP

微机的工作过程： 取指令 → 执行指令 → 取指令 → 执行指令 、、、

1.3微处理器、微型计算机和微型计算机系统 （Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System） ALU 微处理器 控制单元 微型计算机 寄存器组 硬件 ROM 外设 主存储器 RAM 微机系统 串行I/O接口 I/O接口电路 并行I/O接口 系统软件 软件 AB 系统总线 DB 应用软件 CB

明确3个概念的区别 微处理器（Microprocessor） 一个大规模集成电路芯片 内含控制器、运算器和寄存器等 微机中的核心芯片 微型计算机（Microcomputer） 通常指微型计算机的硬件系统 还有一般的说法：微机、微型机 微型计算机系统（Microcomputer system） 指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统

The End !