微机接口第01章(概述)

16/32位微机原理、汇编语言及接口技术主讲人杨志晓Email:yzxbox@手机公室：6223课程的背景和内涵课程介绍CPU：8088/8086典型机型：IBM-PC系列机内容：

微型计算机的系统构成

8088微处理器及指令系统汇编语言程序设计半导体存储器及其

接口

I/O接口芯片面向系统的接口芯片及其应用8253（定时）/8259（中断）/8237（DMA）

面向外设的接口芯片及其应用8255（并行口）/8250（串行口）2第1章微型计算机系统概述3.5+/3第2章指令系统0.5/10第3章汇编语言程序设计10第4章微处理器外部特性6/6第5章半导体存储器及其接口6/6第6章基本输入输出接口6/6课程内容章节目录计划学时3第7章中断控制器8/6第8章定时计数控制器4/4第9章DMA控制接器6/5第10章并行接口12/12第11章串行通信接口6/6第12章模拟接口6课程内容章节目录（续）计划学时4郑州大学——计算机组成原理汇编语言微机原理及接口技术计算机体系结构指定选修课以技术为主面向应用软硬件相结合课程特点本课程的地位和衔接关系本次操作——数字电路和模拟电路微机原理及应用指定选修课面向测控应用接口技术为主软、硬件结合5提供硬件基础计算机组成原理掌握计算机单元电路的功能汇编语言程序设计先修

课程先修课程6学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： 认真看书、消化记忆、完成作业实验： 充分准备、细心实验成绩： 期末考试成绩80% +实验和平时成绩20%学习

要求学习方法建议7第1章微型计算机系统概述第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

IBMPC系列机的主机板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

（电子数据积分器）电子管晶体管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操作系统的发展。网络、数据库、图形界面、可视化101.1.1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，IBMPC系列机111.1.1微型计算机的发展（续）第4代：32位微机80386→80486→Pentium→PentiumII→PentiumIII→Pentium432位PC机、Macintosh机、PS/2机第5代：64位微机Titanium

、64位RISC微处理器芯片服务器、工作站121.1.2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通用微机，例如：PC微机功能、速度、使用方便、人机对话手段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

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-96131.2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14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系统I/O设备I/O接口存储器系统总线BUS1.2.1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15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(单向)数据总线DB：传送数据信息(双向)控制总线CB：传送控制信息(每根单向/双向)16系统总线的特点某个时刻只能有一个设备向总线发送数据，但可以有多个设备同时接收总线数据。可以操控总线的设备称“总线主控设备”，被总线控制的设备称“总线被控设备”。总线主控设备：CPU、FPU、DMAC总线被控设备：存储器、外设（端口）某个时刻只能有一个总线主控设备控制总线。17总线信号地址总线AB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数据总线DBCPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPUCPU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，包括以下信号：控制信息（输出）、请求（输入）、状态联络（输入/出）控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等181.2.2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DEBUG.EXE191.3IBMPC系列机系统16位IBMPC系列机是32位微机的基础8088CPUIBMPC机IBMPC/AT机IBMPC/XT机201.3.1硬件基本组成32位PC机与16位PC机的基本部件相同218088微处理器8087协处理器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ROM8253定时控制器8237DMA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时钟发生器键盘接口系统配置开关1.3.2主机板组成微处理器子系统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RAMI/O接口控制电路8259A、8253、8237A、8255、8250等I/O通道62线的IBMPC总线22图1.5存储空间的分配保留ROM64KB基本ROM64KB扩展RAM≈15MB基本ROM64KB保留ROM64KB扩展ROM128KB显示RAM128KB系统RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H0F0000H100000HFE0000HFFFFFFH常规内存1MB扩展内存15MB1.3.3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基本ROM区：64KB扩展内存：用作RAM区23

系统板

000－01F020－03F040－05F060－07F080－09F0A0－0BF0C0－0DF0E0－0FFDMA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2DMA控制器2协处理器

I/O

通

道1F0－1F8200－207278－27F2F8－2FF378－37F380－38F3A0－3AF3B0－3BF3D0－3DF3F0－3F73F8－3FF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LPT1SDLC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COM11.3.4I/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PC机仅使用低10位A0～A9，寻址1024个8位I/O端口248088的内部结构1234内部暂存器IPESSSDSCS控制电路外部总线控制电路∑ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器地址加法器指令队列执行部件（EU)总线接口部件（BIU)16位20位8位8位段寄存器258088指令执行过程下面用动画形式演示如下指令的执行过程

1000:100MOVAL,[2000H]

;A000201000:103ADDAL,02H ;04021000:105HLT ;F4注：内部结构图是8086，但实际是8088执行过程。如果是8086，则每次可以读取2个字节26演示271.4计算机中的数据表示“数”和“码”的概念“数”——表征量的大小。“码”——通过数字编码来代表某种事物。与“数”有关的概念（1）进位计数制（数制）——用有限的符号无限的进位来表示不同大小的数。基数——该数制中所包含的符号数权——该数制中每个数位的单位值28与“数”有关的概念与“数”有关的概念（2）定点表示——小数点位置（隐含）固定浮点表示——小数点位置要通过阶码才能确定阶码用移码表示数符数符尾数2381用原码表示用补码表示有符号整数无符号整数29浮点数表示举例-12.5的表示（4字节）——C1480000H-12.5=-1100.1=-11.001*2^10阶码用移码表示数符尾数2381用原码表示1100100…………0010000010C1480000H省略30计算机中常用的“码”BCD码——用4位二进制数（0000~1001）来分别表示十进制的10个数码符号（“0”~“9”）。ASCII码——用7位二进制数（0000000~1111111）来分别表示128个英文符号和外设常用的控制动作（前32个和最后1个）。汉字编码——用16位编码来表示国标汉字国标区位码（用两个1~94的十进制数表示）——区号（1~94）+位号（1~94）。国标码（用2个7位二进制数来表示）——将国标区位码和位码先分别改用十六进制表示、然后再加上2020H（避开ASCII码中的控制码）。机内码——国标码+8080H（避免与ASCII码混淆）。31了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机系统；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）；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；第1章教学要求熟悉PC系列机的主机板、存储空间分配和I/O空间分配；了解微处理器基本结构、8088/8086的内部功能结构。习题1（第18页）——01.13

第1章教学要求（续）郑大：1.8世界上第一台计算机ENIAC34什么是微型计算机以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件——控制器和运算器的微处理器为核心所构造出的计算机系统微处理器（Microprocesso