微机原理电子教案 微机原理电子教案
课程概述 ● 第 1 章 概论 1.1 计算机发展概况 第 2 章 微处理器 1.2 微型计算机的结构 第 3 章 总线结构 第 1 章 概论 1.1 计算机发展概况 ● 计算机的发展史 ● 微型计算机的发展 1.2 微型计算机的结构 ● 基本组成 ● 结构特点 1.3 硬件系统 ● 微处理器 ● 存储器 ● 总线 ● 输入输出接口 ● 外围设备 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 1.4 软件系统 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 1.5 数的表示与计算 第 4 章 指令系统 第 1 章 概论 1.4 软件系统 ● 系统软件 ● 应用软件 1.5 数的表示与计算 ● 进制数的基本表示方法 ● 数的进制转换 ● 字符二进制编码 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 2.1 8086的结构特点 第 2 章 微处理器 2.2 8086CPU的工作时序 第 3 章 总线结构 第 1 章 概论 2.1 8086的结构特点 ● CPU ● 寄存器组 ● 外部引脚及功能 2.2 8086CPU的工作时序 ● 基本时序 ● 最小模式 ● 最大模式 2.3 80x86微处理器及其发展 ● 80286微处理器 ● 80386微处理器 ● 80486微处理器 ● Pentium微处理器 2.4 流水线技术 ● 流水线工作原理 ● 流水线相关问题 ● 流水的实现与控制 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 3.1 概述 第 2 章 微处理器 3. 2 总线的工作原理 第 3 章 总线结构 3.3 常用系统总线 第 1 章 概论 3.1 概述 ● 基本概念 ● 总线分类 3. 2 总线的工作原理 ● 总线的应用 ● 总线的功能 ● 总线仲裁 3.3 常用系统总线 ● PC总线 ● ISA总线 ● PCI总线 3.4 主要外设总线 ● IDE总线 ● SCSI总线 ● USB总线 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 4.1 寻址方式 第 1 章 概论 ● 与数据有关的寻址方式 ● 与转移地址有关的寻址方式 4.2 指令系统 ● 数据传送指令 ● 算术运算指令 ● 逻辑指令 ● 串处理指令 ● 控制转移指令 ● 处理器控制指令 4.3 80x86新增指令 ● 80286新增指令 ● 80386新增指令 ● 80486新增指令 ● MMX多媒体指令集 4.4 RISC技术 ● RISC的产生与发展 ● RISC的特点 第 1 章 概论 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 5.1 8086汇编语言基础 第 2 章 微处理器 ● 汇编语言语句 第 3 章 总线结构 第 1 章 概论 5.1 8086汇编语言基础 ● 汇编语言基本语法 ● 汇编语言语句 ● 伪指令语句 ● 宏指令语句 5.2 汇编语言程序设计 ● 顺序程序设计 ● 分支程序设计 ● 循环程序设计 ● 子程序设计 ● DOS功能调用 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 6.1 概述 第 2 章 微处理器 6.2 RAM随机存储器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 1 章 概论 6.1 概述 ● 存储器的层次结构 ● 存储器的分类 ● 存储器的基本组成 6.2 RAM随机存储器 ● 静态RAM ● 动态RAM ● 动态RAM的刷新 6.3 ROM只读存储器 ● 掩膜只读存储器(MROM) ●可编程的只读存储器(PROM) ● 可编程、可擦除的只读存 储器(EPROM) ● 闪速存储器 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 6.4 存储器的设计与控制 第 2 章 微处理器 ● 设计实例 6.5 Cache高速缓冲存储器 第 1 章 概论 6.4 存储器的设计与控制 ● 常用的译码电路 ● 内存容量扩充 ● 设计实例 6.5 Cache高速缓冲存储器 ●高速缓存工作原理 ●替换策略 ● Cache读/写 6.6 虚拟存储器 ●基本原理 ●虚拟存储的实现 6.7 内存技术的发展 ●内存的技术特点 ●内存的硬件新技术 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 7.1 概述 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 7.2 主机与外设的数据传送方式 第 1 章 概论 7.1 概述 ● 基本概念 ● 输入/输出端口寻址 7.2 主机与外设的数据传送方式 ● 程序查询方式 ● 程序中断方式 ● DMA方式的数据传输 ● I/O通道控制方式 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 7.3 可编程接口芯片 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 1 章 概论 7.3 可编程接口芯片 ● 计数器和定时器Intel8253 ● 并行接口芯片8255 ● 串行接口标准RS-232C ● 串行通信接口8251A ● DMA控制器8237A 7.4 模拟量输入/输出接口 ● 基本工作原理 ● 数模（D/A）转换器 ● 模数（A/D）转换器 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
课程概述 ● 第 1 章 概论 8.1 中断系统 8.2 8086微处理器的中断方式 8.3 中断控制器Intel8259A 第 1 章 概论 8.1 中断系统 ● 基本概念 ● 中断的类型 ● 中断的响应过程 ● 中断向量表 8.2 8086微处理器的中断方式 ● 内部中断 ● 外部中断 8.3 中断控制器Intel8259A ● 基本功能 ● 结构特点 ● 外部引脚 ● 中断顺序 ● 8259A编程 ● 工作方式 第 2 章 微处理器 第 3 章 总线结构 第 4 章 指令系统 第 5 章 汇编语言 第 6 章 存储系统 第 7 章 输入/输出接口 第 8 章 中断 附录 参考文献 教学进程
第1章 概 论 1.1 计算机发展概况 1.3.4 输入输出接口 1.1.1 计算机的发展史 1.3.5 外围设备 概 论 1.1 计算机发展概况 1.1.1 计算机的发展史 1.1.2 微型计算机的发展 1.2 微型计算机的结构 1.2.1 基本组成 1.2.2 结构特点 1.3 硬件系统 1.3.1 微处理器 1.3.2 存储器 1.3.3 总线 1.3.4 输入输出接口 1.3.5 外围设备 1.4 软件系统 1.4.1 系统软件 1.4.2 应用软件 1.5 数的表示与计算 1.5.1 进制数的基本表示方法 1.5.2 数的进制转换 1.5.3 字符二进制编码
1.1 计算机发展概况 1.1.1 计算机的发展史 电子管 ENIAC计算机 ● 世界上第1台计算机 ●名称：ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) ●目的：用于第2次世界大战后期的弹道计算 ●诞生时间：1946年2月15日 ●诞生地：美国宾夕法尼亚大学 电子管 ENIAC计算机 ●使用18000只电子管 ●占地面积100m2 ●重量30吨 ●耗电量140千瓦 教学进程
1.1 计算机发展概况 1.1.1 计算机的发展史 ●计算机发展的四个时代（按元器件划分） 晶体管 第一代（1946-1957）电子管计算机 第二代（1957-1964）晶体管计算机 第三代（1965-1971）集成电路计算机 苹果(Apple)计算机 ● 1959年，美国 Texas 公司利用照像 技术把多个晶体管和电路蚀刻在一 块硅片上，这种半导体集合体就是: “集成电路” —— IC (Integrated circuit) 第四代 (1971年至今) 大规模集成电路计算机 教学进程
年代 CPU(中央处理器) 1.1.2 微型计算机的发展 1971年 第1台微型计算机诞生 1971~1972 Intel 4004 / 8008 1973~1977 Intel 8080 1978~1983 Intel 8086 / 8088 / 80286 1984~至今 Intel 80386 / 80486 Pentium 586 Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ 老式电脑 IBM-PC 586电脑 Pentium多媒体电脑 笔记本电脑 Intel公司 推出32位微处理器芯片 掌上电脑 教学进程
1.2 微型计算机的结构 冯·诺依曼(Von Neumann)结构——首先提出了采用二进制计算、 存储程序并在程序控制下自动 执行的思想 ● 存储器 输入设备 输出设备 运算器 控制器 键盘、光电输入机 阵列式打印机 磁芯存储器 微型计算机(Micro Computer)——指体积、重量、计算能力都相对比较小的一类计算机，一般供个人使用，通常又称个人计算机（PC，Personal Computer）。 ● 教学进程
1.2 微型计算机的结构 键盘 扫描仪 硬件系统 软件系统 计算机系统 微处理器 存储器 输入/ 输出接口 显示器 系统软件 应用软件 外围设备 主机 输入设备 鼠标 打印机 输出设备 输出/输出设备 总线 软盘驱动器 Unix Windows 系统 数据库系统 开发工具包 硬盘驱动器 光盘驱动器 1.2.1 基本组成 教学进程
1.2 微型计算机的结构 1.2.2 结构特点 软件层 硬件层 多级层次结构 用户级 应用程序级 操 作 系 统 级 机 器 语 言 级 微 程 序 级 硬件层 硬 件 连 接 逻 辑 多级层次结构 教学进程
1.3 硬件系统 微处理器 1.3.1 包括运算器、控制器以及寄存器组，是整个硬件系统的核心。 存储器 1.3.2 ● 微处理器也称为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）， 包括运算器、控制器以及寄存器组，是整个硬件系统的核心。 1.3.2 存储器 ● 计算机系统中的一种存储记忆设备，用来存放指令、数据、运算 结果以及各种需要保存的信息。 1.3.3 总线 ● 指一组信号线的集合，计算机系统中各部件之间传输地址、数据和 控制信息的公共通路。从物理结构来看，它由一组导线和相关的控 制电路、驱动电路组成。 输入输出接口 1.3.4 ● 微机通过它们与外界进行数据交换 。 1.3.5 外围设备 ● 主要分为输入设备、输出设备和输入/输出双向设备。 教学进程
1.4 软件系统 1.4.1 系统软件 使系统资源得到合理调度，确保整个系统高效运行。 包括： ● 编译系统 ● 操作系统 ●系统软件——又称系统程序，主要用来管理计算机系统，监视服务， 使系统资源得到合理调度，确保整个系统高效运行。 包括： ● 编译系统 ● 操作系统 ●设备驱动系统 ●程序开发系统 操作系统主要有：DOS、Windows、UNIX。 PC机多数是微软的Windows操作系统。 按发展历程，其版本为Win3.1、Win95、Windows98、Win NT、Win2000、Windows XP等，从单机版到服务器版。 1.4.2 应用软件 ●应用软件——又称应用程序，是由用户或第三方软件公司专门为解 决某个应用领域中的具体任务而编写的程序 。 教学进程
1.5 数的表示与计算 1.5.1 进制数的基本表示方法 ● 二进制数 (mod.2 ) 0000 0001 0010 0011 0100 0101 (1101) 2 ● 八进制 (mod.8) 1234567 10 11 ... 17 20 ... 27 30 (57) 8 ● 十进制 (mod.10) 123456789 10 11 12 13 ... 19 20 (22) 10 ● 十六进制 (mod.16) 1 ... 9 A B C D E F 10 11 ... 1F 20 (2E6) 16 10 11 12 13 14 15 计算机采用二进制的原因主要有以下几点： 容易实现：二进制在硬件技术上容易实现。 运算简单：二进制运算规则简单，操作实现简便。 工作可靠：采用两种稳定的状态来表示数字，使数据的存储、 传送、和处理都变得更加可靠。 逻辑判断方便： 教学进程
1.5.2 数的进制转换 1 各种进制间的对应关系 mod.8 不同进制数换算方法 2 mod.10 mod.2 mod.16 二进制 八进制 十进制 十六进制 0000 0001 1 0010 2 0011 3 0100 4 0101 5 0110 6 0111 7 1000 10 8 1001 11 9 1010 12 A 1011 13 B 1100 14 C 1101 15 D 1110 16 E 1111 17 F 10000 20 10001 21 1 各种进制间的对应关系 mod.8 不同进制数换算方法 2 mod.10 mod.2 mod.16 ● 数制的换算禁止四舍五入！ 教学进程
● mod2-mod10换算 mod.2 mod.10 [例] (11011.01)2 = 27.25 mod.2 mod.10 11011.01 1 1 0 1 1 0 1 个位 ×24 ×23 ×22 ×21 ×20 ×2-1 ×2-2 + + + + + + mod.10 mod.2 [例] (18.8125)10 = 10010.11 整数部分 (除2取余法) 小数部分 (乘2取整法) 0.8125 × 2 2 18 ...... 余0 9 10010 2 ...... 余1 4 110 1.625 ...... 整数部分=1 2 ...... 余0 2 × 2 1.25 ...... 整数部分=1 2 ...... 余0 1 ...... 余1 × 2 0.5 ...... 整数部分=0 教学进程
● mod8-mod10换算 mod.8 mod.10 [例] (1246.12) 8 = 678.15625 mod.8 mod.10 1246.12 1 2 4 6 1 2 个位 ×83 ×82 ×81 ×80 ×8-1 ×8-2 + + + + + mod.10 mod.8 [例] (678.156)10 = 1246.117 整数部分 (除8取余法) 小数部分 (乘8取整法) 0.156 × 8 8 678 ...... 余6 84 1246 8 ...... 余4 10 117 1.248 ...... 整数部分=1 8 ...... 余2 × 8 1.984 ...... 整数部分=1 1 ...... 余1 × 8 7.872 ...... 整数部分=7 教学进程
● mod16-mod10换算 mod.16 mod.10 [例] (314.12)16 = 788.07031 mod.16 mod.10 314.12 3 1 4 1 2 个位 ×162 ×161 ×160 ×16-1 ×16-2 + + + + mod.10 mod.16 [例] (314.31)10 = 13A.4F 整数部分 (除16取余法) 小数部分 (乘16取整法) 13A 0.31 × 16 4F 16 314 ...... 余10→A 19 16 ...... 余3 1 ...... 余1 4.96 ...... 整数部分=4 × 16 15.36 ...... 整数部分=15→F 教学进程
● mod2-mod8换算 mod.2 mod.8 [例] (11101.1101)2 = (35.64)8 [例] (11101.1101)2 = (35.64)8 ● 规则：3位并1位 计数方向：左← . →右 位数不足补0 mod.2 0 1 1 1 0 1 . 1 1 0 1 0 0 mod.8 3 5 . 6 4 mod.8 mod.2 [例] (45.61)8 = (100101.110001) 2 ● 规则：1位拆3位 mod.8 4 5 . 6 1 mod.2 1 0 0 1 0 1 . 1 1 0 0 0 1 教学进程
● mod2-mod16换算 mod.2 mod.16 [例] (111101.010111)2 = (3D.5C)16 [例] (111101.010111)2 = (3D.5C)16 ● 规则：4位并1位 计数方向：左← . →右 位数不足补0 mod.2 0 0 1 1 1 1 0 1 . 0 1 0 1 1 1 0 0 mod.16 3 D . 5 C mod.16 mod.2 [例] (4B.61)16 = (1001011.01100001) 2 ● 规则：1位拆4位 mod.16 4 B . 6 1 mod.2 0 1 0 0 1 0 1 1 . 0 1 1 0 0 0 0 1 教学进程
●用二进制编码表示每一位十进制数的编码——称为二－十进制码， 简称BCD（Binary coded decimal）码。 1.5.3 字符二进制编码 1 BCD码 ●用二进制编码表示每一位十进制数的编码——称为二－十进制码， 简称BCD（Binary coded decimal）码。 ●最常用的BCD码是8421码，它用四位二进制数表示一位十进制数， 例如十进制数934D，采用BCD码表示为1001 0011 0100。 字符编码 2 ●ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码 ——美国国家信息交换标准代码。 ● ASCII码是7位二进制编码，表示27共128种字符。包括0～9十个阿 拉伯数字，英文字母共52个（大小写各26个），其他为常用的标点 和控制字符。 教学进程
● 10进制ASCII码表 ASCII 000 001 002 003 004 005 006 007 : 010 012 字符 NUL SOH STX ETX EOT ENO ACK (振铃) : LF FF ASCII : 032 033 034 048 049 050 063 064 字符 : space ! “ 1 2 ? @ ASCII : 065 066 067 097 098 099 254 255 字符 : A B C a b c ■ 空格FF ● 注意： 不同的语言程序 使用不同进制的 ASCII码表。如 mod.8或mod.16 教学进程
为了在计算机中传送和识别汉字，需对汉字进行编码，该编码称之 为“汉字代码”。 1.5.3 字符二进制编码 3 汉字编码 ● 汉字代码 为了在计算机中传送和识别汉字，需对汉字进行编码，该编码称之 为“汉字代码”。 国家标准信息交换汉字编码字符集 ● 汉字总数6763个 ● 一级汉字3775个 ● GB 2312-80 ASCII码 × 汉字代码 1 ●编码表示形式 教学进程
● 小结 第1章 概论 1.1 计算机发展概况 ● 1.1.1 计算机的发展史 1.1.2 微型计算机的发展 1.2 微型计算机的结构 第1章 概论 1.1 计算机发展概况 ● 1.1.1 计算机的发展史 1.1.2 微型计算机的发展 1.2 微型计算机的结构 ● 1.2.1 基本组成 1.2.2 结构特点 1.3 基本设备硬件系统 ● 1.3.1 微处理器 1.3.2 存储器 ● 1.3.3 总线 1.3.4 输入输出接口 1.3.5 外围设备 1.4 软件系统 ● 1.4.1 系统软件 ● 1.4.2 应用软件 1.5 数的表示与计算 1.5.1 进制数的基本表示方法 ● 1.5.2 数的进制转换 ● 1.5.3 字符二进制编码 ● —— 重要知识点 教学进程