课件-微型计算机原理及接口技术-第1章剖析

微机原理及接口技术2本课程的内容以8086/8088CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组成、工作原理。为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。3为什么要学习这门课？通过本课程的学习，希望同学们能够了解一种具体的计算机（微机）初步掌握(或了解)以下技能：根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。4教材《微型计算机原理及接口技术(第三版)》裘雪红、车向泉、刘凯、刘博、张剑贤编著西安电子科技大学出版社，2015年×√5参考书Intel微处理器（第八版）

TheIntelMicroprocessors－8086/8088,80186/80188,80286,80386,80486,Pentium,PentiumProProcessor,PentiumII,PentiumIII,andPentium4

andCore2with64-bitExtensionsArchitecture,Programming,andInterfacing(8thEdition)

[美]BarryB.Brey著，金惠华等译，机械工业出版社，2010年Intel汇编语言程序设计（第四版）

AssemblyLanguageforIntel-BasedComputers,FourthEdition（AssemblyLanguageforx86Processors7th，2016）

[美]KipR.Irvine著，温玉杰、张家生、罗云彬等译，电子工业出版社，2004年。第6版，清华影印版，2011年6参考书微机原理及接口技术第1章序论：微型计算机概述1.1基本概念8微处理器微型计算机微型计算机系统单片机单片机系统嵌入系统1.1基本概念微机原理及接口技术第1章序论：微型计算机概述1.2微处理器概述10宾夕法尼亚大学莫尔学院的J.PresperEckert和JohnMauchlyENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)：美国军方投资，二战中已投入运行，1946年公开1944年，VonNeumann帮其明确目标，在备忘录中提出了EDVAC设计构想→冯·诺依曼结构HermanGoldstine发表了这份备忘录与ENIAC同一时期HowardAiken在哈佛建造了Mark-IMark-III、Mark-IV：数据、指令存储在不同的物理空间→哈佛结构历史回顾111971年11月15日：世界上第一块个人微型处理器4004诞生，售价每个$200。4位微处理器。最先应用于Busicom计算器。1.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展121972年：8008微处理器。8位微处理器。于1974年被一款名为Mark-8的设备采用。1.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展131.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展1974年：8080微处理器。8080有幸成为了第一款个人计算机Altair的大脑，计算机爱好者花费395美元即可购得Altair

套件。14Altair8800Computerwith8inchfloppydisksystemThisisanoriginalcopyof8KBASIConpapertapefortheMITSAltair8800computer.TheBASICinterpreterwaswrittenbyBillGates,PaulAllen,andMonteDavidoff.Thetapeislabeled“BASIC8Kwithoutcassette”anddatedJuly2(1975).15

过去的20年对我来说是一个令人难以置信的冒险过程。在这个过程最初开始的那段日子，我还是个大学二年级的学生，那天，我和我的朋友保罗·艾伦正站在哈佛大学广场上忘情地阅读《大众电子学》杂志上有关一台小计算机的描述文章。在保罗和我兴奋地阅读这篇有关第一部真正的个人计算机的文章时，我们还不大清楚这种计算机会得到怎样的具体应用。但我们确信，它将会改变我们和整个计算机世界。我们那时的想法是对的。个人计算机革命发生了，它影响了亿万人的生活，把我们引导到从前连想都想不到的地方。——BillGates，未来之路，1995161.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展1978年：8086/8088微处理器。首枚16位微处理器。Intel成功将8088销售给IBM全新的个人计算机部门，1981年，IBM推出的首批个人电脑就选用了英特尔8088芯片。171.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展1982年：80286微处理器，英特尔的最后一块16位处理器。实模式、保护模式。181.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展1985年：80386

微处理器。是英特尔的第一代32位处理器；也是第一款具有“多任务”功能的处理器，对微软的操作系统发展有着重要的影响。191.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展1989年：Intel80486微处理器。英特尔最后一款以数字为编号的处理器。内置高速缓存、数学协处理器。201.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展1993年3月10日：IntelPentium微处理器。晶体管数大幅提高、增强了浮点运算功能、并把十年未变的工作电压降至3.3V。可同时执行两条指令。211.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展1995年以后，PentiumPro、PentiumII、PentiumIII2000年，Pentium4Intel'sfirstmicroprocessor,the4004,ranat108KHz,comparedtotheIntel®Pentium®4processor'sinitialspeedof1.5GHz.Ifautomobilespeedhadincreasedsimilarlyoverthesameperiod,youcouldnowdrivefromSanFranciscotoNewYork(about4100Km)inabout13seconds.2001年，Itanium，64位(IA-64)，

VLIW结构。221.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展2005～2006年：双核处理器。231.2微处理器概述一、Intel微处理器的发展x64构架的微处理器：IntelPentiumProcessorExtremeEditionIntelXeonprocessor3000,5100,and5300seriesIntelCore2ExtremeIntelCore2QuadprocessorsIntelCore2DuoprocessorfamilyIntelCorei7/i5/i3processorfamily(2/4/6核)2014年2月19日消息，英特尔推出最新服务器处理器至强E7v2系列采用多达15个处理器核心，基于IvyBridge架构，成为目前英特尔核心数最多的处理器。(E7:6/8/10核)1.2微处理器概述AMD是Intel强有力的竞争对手Athlon64FX(速龙64FX)系列处理器是AMD桌面处理器中的顶级产品，专为追求极限的爱好者而推出。Athlon64FX-60处理器采用90nm制造工艺，Toledo核心，是第一款基于双核结构的FX处理器内置两个2.6 GHz的核心，，每个核心都有1 MBL2缓存，每个核心的L2缓存都可以直接被另外一个核心访问，支持SSE3指令集

。2011年11月AMD公司发布新一代皓龙(Opteron)处理器，其中皓龙6200是全球首款16核x86处理器。2425高速度、功能强的巨型机和大型机

军事、尖端科学价格低廉的超小型机和微型机

开拓应用领域、占领更大市场1.2微处理器概述二、计算机的两个发展方向26IBMBlueGene27BlueGene/L28微机原理及接口技术第1章序论：微型计算机概述1.3微型计算机概述301.3微型计算机概述硬件系统、软件系统31硬件微型计算机（主机）：

CPU、系统总线、内存、接口外围设备：外部设备:

输入设备、输出设备、辅助存储器辅助设备：电源电路、时钟电路软件系统软件：对各部分硬件管理、协调：OS为其他程序的开发、调试、运行提供环境应用软件1.3微型计算机概述硬件系统、软件系统32IBMPC/AT（5170）1984～1987，$6000Specifications:ProcessorIntel80286Speed6MHzatintroduction,later8MHzRAM256K-16MBROM64KStorage5.25"HDfloppydrive(1.2MB),Internalharddrive(20MB+)Expansion8expansionslotsBusIBM16bitslots,2ISAslotsVideoTypicallyEGA-640x350x64colorsmax.I/OParallel,SerialOSOptionsMS-DOS,CP/M-86,EarlyversionsofWindows,otherenvironments(UCSD-P,forexample)333435PC/XT主板（1981）36486主板（1995年）3738394041Intel®975XExpressChipset

SystemBlockDiagramExample44采用Intel8系列芯片组(H87)＋四代Corei处理器构成的Core系统主板结构45PC/XT主板（1981）47主板上的主要芯片部件：芯片功能PC/XT版AT版处理器808880286数学协处理器808780287时钟发生器828482284总线控制器828882288系统定时器82538254低顺序中断控制器82598259高顺序中断控制器－8259低顺序DMA控制器82378237高顺序DMA控制器－8237CMOSRAM/实时时钟－MC146818键盘控制器8255804248计算机的工作过程，就是执行程序的过程程序存储程序控制 取指令→分析指令（译码）→执行指令1.3微型计算机概述微型计算机的工作过程冯·诺依曼概念49【例】Y=10+20，结果送266单元

MOVAL,10 ADDAL,20 MOV[266],AL HLT1.2微型计算机的组成1.2.2微型计算机的工作过程50【例】Y=10+20，结果送266单元

MOVAL,10 ADDAL,20 MOV[266],AL HLT1.2微型计算机的组成1.2.2微型计算机的工作过程B