微机原理第1章微型计算机概述.

微型计算机技术微机原理与接口技术余华芳主讲授课学时：45+18学时医药信息工程学院微型计算机技术我的联系方式姓名：余华芳单位：医药信息工程学院办公室：C245大学城短号及长号：666555/13416471637QQ:460395918个人博客:参考资源=149&bh=030&display=block微型计算机技术实验课程安排1#机房熟练使用Proteus软件和Emul8086这两个软件不用手写实验报告，但要求现场检查实验。期末最终交电子版实验报告。微型计算机技术成绩考核平时(10%)和实验(30%),占很大比例.理论考试占60%。微型计算机技术课程目标建立微型计算机系统的整体概念，培养微机应用系统软硬件开发的综合能力。微型计算机的基本结构与工作原理汇编语言程序设计微型计算机接口技术微型计算机技术参考书戴梅萼，史嘉权，微型计算机技术及应用（第4版）清华大学出版社BarryB.Brey（美），金惠华等译，Intel微处理器（原书第7版），机械工业出版社李继灿，微型计算机技术及应用，清华大学出版社微型计算机技术教学内容及时间安排第1章微型计算机概述(第1周)第2章16位和32位微处理器(第2-3周)第3章Pentium的指令系统（复习和自学）(第4-9周)第4章微型计算机存储器系统(第10-11周)第5章微机与外设的数据传输(第12周)第6章串并行通信和接口技术(第13-14周)第7章中断及中断控制器(第15周)第8章计数器/定时器(第16-17周)第9章微机中的常用总线及复习(第18周)微型计算机技术第1章微型计算机概述及预备知识1.1微型计算机的特点和发展1.2微型计算机的分类1.3微型计算机系统的三个层次1.4微型计算机的应用微型计算机技术1.1微型计算机的特点和发展1.1.1微型计算机的特点体积小、重量轻价格低廉可靠性高、结构灵活应用面广微型计算机技术1.1.2微型计算机的发展1.微处理器的发展（1）INTEL微处理器的发展（见表）Pentium4的主要技术特性于2000年6月面世，第一代主频为1.4GHz~2GHz,第二代主频为1.6GHz~3.06GHz,目前超过3GHz采用超线程技术3条超标量流水线，20级流水线深度高效的乱序执行功能新型片上跟踪缓存，能存储x86指令解码后的微操作指令采用64位4倍数据速率（QDR）前端总线FSB，外频X4倍频方式实现CPU和内存的配合。SSE2指令扩展，处理128位SIMD的整数和双精度浮点微型计算机技术Intel台式机微处理器的发展年表代发表年份字长(bits)型号线宽(m)晶体管数(万个)时钟频率(MHz)速度(MIPS)一19711972484004/40408008500.20.310.05二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.913.44.77-108-1611-2四198519893280386804861-227.512016-3325-666-1220-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200六1995199619971999200032P/ProP/MMXPIIPIIIP40.60.60.35.25-.13.18-.135504507508504200133-200166-233233-450450-12001300-3400300七2002？64Itanium0.13CPU:2.5KCache:30K800(20条指令/时钟周期)3000微型计算机技术（2）从单处理器向多处理器发展PentiumII片内内集成了二级Cache。英特尔®酷睿™2双核处理器包含2.91亿个晶体管。（3）指令系统由复杂指令系统向精简指令系统发展复杂指令系统（CISC）精简指令系统（RISC）•MIPSR2000/R3000•Motorola88000•INTEL80860•Intel486以上计算机支持精简指令（4）嵌入式处理器（单片机）应用前景广阔主要应用在工业系统或家用电器等专用场合。•INTELMSC-48,51,96单片机•Rabbit2000•ARM嵌入式处理器•DSP数字信号处理器微型计算机技术2.微型计算机系统的发展台式机（1）多种形式工作站笔记本台式机平板电脑掌上电脑掌上电脑笔记本工作站平板电脑微型计算机技术（2）开放的硬件结构ISA，VESA，PCI，AGP，USB等总线连接DIY装机：主板，CPU，芯片组，内存，硬盘，光驱，显示卡，显示器，机箱，键盘，鼠标，声卡，音箱等。微型计算机技术（3）丰富的软件支持操作系统：Windows9x/2000/XP，OS/2，Unix，Linux开发语言：ASM，C，C++，VB，VC++，Delphi，JAVA应用软件：Office，金山词霸，财务软件，CAD/CAM计算机网络：广域网，局域网(LAN)，无线局域网(WLAN)，蓝牙(Bluetooth)，Internet多媒体技术：媒体播放器，Realone微型计算机技术1.3微型计算机系统的三个层次微处理器Microprocessor微型计算机Microcomputer微型计算机系统MicrocomputerSystem微型计算机系统外围设备系统软件微型计算机系统总线输入/输出接口存储器（ROM、RAM）微处理器算术逻辑部件累加器、寄存器控制部件内部总线微型计算机技术微型计算机系统的层次结构微处理器存储器I/O接口总线硬件系统软件系统微型计算机系统微型计算机外设运算器控制器寄存器键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪系统软件应用软件微型计算机技术微型计算机技术1.3.1微处理器1.CPU（CentralProcessingUnit）主要由控制器和运算器组成，是计算机的核心。微处理器（Microprocessor），即微型计算机中的CPU，将运算器和控制器等部件集成在一个芯片上，是微型计算机的核心。•微处理器主要包括：运算器、控制器和寄存器。•实现运算功能和控制功能微型计算机技术2.CPU一般应具备的功能可以进行算术运算和逻辑运算；可以保存少量数据；能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器、外设交换数据；提供整个系统所需要的定时和控制；可以响应其他部件发来的中断和DMA请求。微型计算机技术3.CPU的组成算术逻辑部件（ALU）累加器和通用寄存器程序计数器（指令指针）指令寄存器和译码器时序和控制部件移位寄存器标志寄存器等微型计算机技术微型计算机技术2.微机系统典型硬件结构ROMRAMI/O接口外设控制总线CB地址总线AB数据总线DBCPU总线控制逻辑CPU部分微型计算机技术3.IBM-PC硬件结构框图（系统板部件框图）总线控制逻辑8237DMA控制器RAMROM8087协处理器8284A时钟发生器8088微处理器8259A中断控制器8253/4计数器/定时器8255A并行接口系统配置开关扬声器接口键盘接口62芯总线键盘8288总线控制器地址锁存器数据收发器微型计算机技术1.4微型计算机的应用科学计算信息处理和事务管理过程控制仪器、仪表控制家用电器和民用产品微型计算机技术作业查资料，写一篇关于“计算机发展简史”或“电子产品发展简史”的论文，要求图文并茂，文字不需太多，但是图片却需要恰当，要能反映最新产品或未来产品。微型计算机技术预备知识（必须掌握）字节、字二进制数的运算微型机中常用的编码微型计算机技术微型计算机技术1.1数的表示方法及数制间的转换1.1.1微型计算机中的常用数制微型计算机中常用的数制有三种，即十进制数、二进制数和十六进制数。微型计算机技术1．十进制数十进制数是我们最熟悉的一种进位计数制，其主要特点是：(1)它由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9不同的基本数码符号构成，基数为10。(2)进位规则是“逢十进一”，一般在数的后面加符号D表示十进制数。所谓基数，在数学中指计数制中所用到的数码的个数。微型计算机技术2．二进制数二进制数是计算机内的基本数制，其主要特点是：(1)任何二进制数都只由0和1两个数码组成，其基数是2。(2)进借位规则是“逢二进一,借一当二”.一般在数的后面用符号B表示这个数是二进制数.二进制数同样可以用幂级数形式展开。微型计算机技术(3)字节：8位二进制数约定为1字节MSBLSBD7D6D5D4D3D2D1D0位号：字节：一个字节可表示28个值（0～255）LSB：最低有效位，D0位MSB：最高有效位，D7位图1.6字节的定义微型计算机技术(4)字：2字节，16位二进制数LSB：最低有效位，D0位MSB：最高有效位，D15位一个字有216个值（0~65535）微型计算机技术在微机软件编程时，十六进制数常用于代码和数据的缩写，其主要特点是：(1)十六进制数由16个数符构成：0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E、F分别代表十进制数的10、11、12、13、14、15，其基数是16。(2)进借位规则是“逢十六进一，借一当十六”。一般在数的后面加一个字母H表示是十六进制数。3．十六进制数微型计算机技术表1.1各种进位制的对应关系十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制000910019111101010A2102111011B3113121100C41004131101D51015141110E61106151111F71117161000010810008须记住微型计算机技术1．二进制数与十六进制数的转换（1）二进制数转化成十六进制数采用四位二进制数合成一位十六进制数的方法，以小数点开始分成左侧整数部分和右侧小数部分。例1.1把10111110100.0011101B转换成十六进制数。解：10111110100.00111010B=5F4.3AH1.1.2数制间的转换微型计算机技术（2）十六进制数转换成二进制数将十六进制数的每位分别用四位二进制数码表示，然后把它们连在一起即为对应的二进制数。例1.2把13CA.58H转换成二进制数。解：∴13CA.58H=1001111001010.01011B微型计算机技术2.二进制数与十进制数间的转换（1）二进制数转换成十进制数将二进制数按权展开后相加即得到对应的十进制数。例1.3将1001B转换成十进制数。解：按权相加得：1001B=1×23+1×20=8+1=9D=9其中，十进制数的后缀“D”可省略。微型计算机技术（2）十进制数转化成二进制数十进制数的整数部分和小数部分转化成二进制数的方法不同，要将它们分别转换，然后将结果合并到一起即得到对应的二进制数。①十进制整数转成二进制整数的常用方法是“除2取余法”，即用2连续去除要转换的十进制数和所得的商，直到商小于2为止，依次记下各个余数，然后按最先得到的余数为最低位，最后得到的余数为最高位依次排列，就得到转换后的二进制整数。微型计算机技术②十进制小数转换成二进制小数的常用方法是“乘2取整法”，即用2连续去乘要转换的十进制小数部分和前次乘积后的小数部分，依次记下每次乘积的整数部分，直到小数部分为0或满足所需要的精度为止，然后按最先得到的整数为二进制小数的最高位，最后得到的为最低位依次排列，就得到转换后的二进制小数。微型计算机技术例1.4将45.6789转换为二进制数，其中二进制小数保留4位。解：∴45.6789=101101.1011B微型计算机技术3．十六进制数和十进制数间的转换（1）十六进制数转换成十进制数将十六进制数按权展开后相加即得到对应的十进制数。例1.5将十六进制数3FEA换成十进制数。解：3FEAH=3×163+15×162+14×161+10×160=16362D=16362微型计算机技术(2)十进制数转换成十