微机原理及接口技术 主讲人 钱晓捷.

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1 微机原理及接口技术 主讲人 钱晓捷

2 微机 原理 及 接口 技术 课程 介绍 典型机型：IBM PC系列机 基本系统：8088CPU和半导体存储器 I/O接口电路及与外设的连接
硬件－－接口电路原理 软件－－接口编程方法 课程 介绍

3 章节目录 计划学时 第1章 微型计算机系统概述 3.5 2.1节 微处理器的内部结构 0.5 第4章 微处理器外部特性 6
章节目录 计划学时 第1章 微型计算机系统概述 3.5 2.1节 微处理器的内部结构 0.5 第4章 微处理器外部特性 6 第5章 半导体存储器及其接口 6 第6章 基本输入输出接口 6 课程 内容

4 章节目录（续） 计划学时 第7章 中断控制接口 8 第8章 定时计数控制接口 4 第9章 DMA控制接口 6 第10章 并行接口 12
第7章 中断控制接口 8 第8章 定时计数控制接口 4 第9章 DMA控制接口 6 第10章 并行接口 12 第11章 串行通信接口 6 第12章 模拟接口 6 课程 内容

5 专业技术基础课 硬件系列课程之一 指定选修课 课程 特点 计算机组成原理 微机原理及接口技术 计算机体系结构 以技术为主 面向应用
软硬件相结合 区别 课程 特点

6 先修课程 数字逻辑 计算机组成原理 汇编语言程序设计 先修 课程 提供硬件基础 确立计算机部件功能 掌握计算机工作原理 建立必备软件基础
掌握指令系统、程序格式 先修 课程

7 学习方法很重要 复习并掌握先修课的有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩＝考试成绩
＋实验成绩＋平时成绩 学习 方法

8 学习资源要利用 学习 资源 钱晓捷之微服网 http://www2.zzu.edu.cn/qwfw 微机原理远程教学
钱晓捷 陈涛，微型计算机原理及接口技术， 北京：机械工业出版社，1999.1 Barry B.Brey著 陈谊等译， Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全 ——80X86、Pentium和Pentium Pro， 北京：机械工业出版社，1998.1 学习 资源

9 第 1 章

10 教学重点 微型计算机的系统组成 IBM PC系列机的主机板
第1章 微型计算机系统概述 教学重点 微型计算机的系统组成 IBM PC系列机的主机板

11 1.1 微型计算机的发展和应用 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 微型计算机的发展和应用 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

12 1.1.1 微型计算机的发展 第1代：4位和低档8位微机 第2代：中高档8位微机 第3代：16位微机 4004→4040→8008
微型计算机的发展 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

13 1.1.1 微型计算机的发展（续） 第4代：32位微机 第5代：64位微机
微型计算机的发展（续） 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

14 1.1.2 微型计算机的应用 计算机应用通常分成如下各个领域 由于微型计算机具有如下特点 所以，可以分为两个主要应用方向
微型计算机的应用 计算机应用通常分成如下各个领域 科学计算，数据处理，实时控制 计算机辅助设计，人工智能，…… 由于微型计算机具有如下特点 体积小、价格低 工作可靠、使用方便、通用性强…… 所以，可以分为两个主要应用方向

15 1.1.2 微型计算机的应用 用于数值计算、数据处理及信息管理方向 用于过程控制及智能化仪器仪表方向
微型计算机的应用 将CPU以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O接口）都集成在一个微处理器芯片中 例如：常用的MCS-51、MCS-96 用于数值计算、数据处理及信息管理方向 通用微机，例如：PC微机 功能越强越好、使用越方便越好 用于过程控制及智能化仪器仪表方向 专用微机，例如：单片机、工控机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小

16 1.2 微型计算机的系统组成 微型计算机系统 微处理器 微型计算机 区别 运算器 控制器 寄存器组 内存储器 总线 输入输出 接口电路
1.2 微型计算机的系统组成 运算器 控制器 寄存器组 内存储器 总线 输入输出 接口电路 外部设备 软件 微处理器 微型计算机 微型计算机系统 区别

17 1.2.1 微型计算机的硬件组成 微处理器子系统 存储器 I/O设备和I/O接口 系统总线 图1.1 微型计算机的系统组成 控制总线CB
微型计算机的硬件组成 图1.1 微型计算机的系统组成 控制总线CB 数据总线DB 地址总线AB 系 统 总 线 形 成 处 理 器 子 I/O设备 I/O接口 存储器 系统总线BUS 微处理器子系统 存储器 I/O设备和I/O接口 系统总线

18 系统总线 总线是指传递信息的一组公用导线 总线是传送信息的公共通道 微机系统采用总线结构连接系统功能部件 总线信号可分成三组
地址总线AB：传送地址信息 数据总线DB ：传送数据信息 控制总线CB ：传送控制信息

19 总线信号 地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址 地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围
CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部 数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数 控制总线CB 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号 控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等 举例 举例 特点

20 1.2.2 微型计算机的软件系统 操作系统 MS-DOS 汇编程序 MASM和LINK 文本编辑程序 EDIT.COM 调试程序
微型计算机的软件系统 操作系统 MS-DOS 汇编程序 MASM和LINK 文本编辑程序 EDIT.COM 调试程序 DEBUG.EXE 为什么采用汇编语言？

21 1.3 IBM PC系列机系统 16位IBM PC系列机是32位微机的基础 8088CPU IBM PC机 IBM PC/XT机
IBM PC/AT机

22 硬件基本组成 16位和 32位PC机的基本部件相同

23 1.3.2 主机板组成 微处理器子系统 存储器 I/O接口控制电路 I/O通道
主机板组成 8088 微 处 理 器 8087 协 8288 总线控制器 I/O 通 道 8259 中断控制器 随机存储器 RAM 只读存储器ROM 8253 定时控制器 8237 DMA控制器 8255 并行接口 控制总线 数据总线 地址总线 地址锁存器 数据收发器 扬声器 接口 8284 时钟发生器 键盘 系统配置开关 微处理器子系统 8088：16位内部结构、8位数据总线、20位地址总线、4.77MHz主频 存储器 ROM-BIOS、主体为RAM I/O接口控制电路 8259A、8253、8237A、8255等 I/O通道 62线的IBM PC总线

24 1.3.3 存储空间的分配 常规内存：1MB 基本RAM区：640KB 保留RAM区：128KB 扩展ROM区：128KB
存储空间的分配 图1.5 存储空间的分配 保留ROM 64KB 基本ROM 扩展RAM ≈15MB 扩展ROM 128KB 显示RAM 系统RAM 640KB 000000H 0A0000H 0C0000H 0E0000H 0F0000H 100000H FE0000H FFFFFFH 常规内存 1MB 扩展内存 15MB 常规内存：1MB 基本RAM区：640KB 保留RAM区：128KB 扩展ROM区：128KB 基本ROM区：64KB 扩展内存：用作RAM区

25 1.3.4 I/O空间的分配 80x86访问外设时，只使用低16位A0～A15，寻址64K个8位I/O端口
系 统 板 000－01F 020－03F 040－05F 060－07F 080－09F 0A0－0BF 0C0－0DF 0E0－0FF DMA控制器1 中断控制器1 定时计数器 并行接口电路 DMA页面寄存器 中断控制器2 DMA控制器2 协处理器 I/O 通 道 1F0－1F8 200－207 278－27F 2F8－2FF 378－37F 380－38F 3A0－3AF 3B0－3BF 3D0－3DF 3F0－3F7 3F8－3FF 硬盘适配器 游戏接口 并行打印机接口LPT2 串行通信接口COM2 并行打印机接口LPT1 SDLC通信接口 BSC通信接口 单色显示/打印机适配器 彩色图形适配器CGA 软盘适配器 串行通信接口COM1 80x86访问外设时，只使用低16位A0～A15，寻址64K个8位I/O端口 PC机仅使用低10位A0～A9，寻址1024个8位I/O端口

26 第 2 章

27 2.1.1 微处理器的基本结构 算术逻辑单元（运算器） 寄存器组 指令处理单元（控制器） 内部数据总线 控制总线 数据总线 地址总线 暂存器
微处理器的基本结构 内部数据总线 控制总线 数据总线 地址总线 暂存器 累加器 ALU 标志寄存器 指 令 寄 存 译 码 时序 和 控制 逻辑 通 用 寄存器组 地 址 算术逻辑单元（运算器） 寄存器组 指令处理单元（控制器）

28 2.1.2 8088/8086的功能结构 8088的内部结构从功能分成两个单元 两个单元相互独立，分别完成各自操作
/8086的功能结构 8088的内部结构从功能分成两个单元 总线接口单元BIU——管理8088与系统总线的接口，负责CPU对存储器和外设进行访问 执行单元EU——负责指令的译码、执行和数据的运算 两个单元相互独立，分别完成各自操作 两个单元可以并行执行，实现指令取指和执行的流水线操作

29 第 3 章

30 3.1 汇编语言的源程序格式 请复习源程序格式 采用任何一种源程序格式均可 本课程是“汇编语言”的继续 简化段定义格式 完整段定义格式
3.1 汇编语言的源程序格式 请复习源程序格式 采用任何一种源程序格式均可 简化段定义格式 完整段定义格式 本课程是“汇编语言”的继续 加强程序设计能力 实践I/O程序设计

31 第1章教学要求 1. 了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机系统；
2. 明确微机两个应用方向、区别通用微机（PC机）和控制专用微机（单片机）； 3. 了解微机的硬件组成，理解总线及其应用特点、掌握地址、数据、控制总线的概念；

32 第1章教学要求（续） 习题1（第18页）—— 4. 熟悉PC系列机的主机板、存储空间分配和I/O空间分配；
5. 了解微处理器基本结构、8088/8086的内部功能结构； 6. 复习汇编语言源程序格式。 习题1（第18页）——