微机原理课件.ppt

1、开设微机原理与接口技术课程的必要性 微机原理与接口技术课程的内容及特点 学习要求,1.1 引 言,计算机发展至今有这种趋势: 功能越来越强、组成越来越复杂、使用越来越容易,电子技术专业的大学生不能与普通人一样仅会“使用”计算机，而要能应用计算机，要能利用计算机的硬件、软件资源,开发、设计能解决实际应用问题的微机应用系统。,除掌握高级语言外，还必须知道计算机的组成和工作原理，以及计算机是如何与外部交换信息、如何控制外部系统的,为什么？,怎样才能做到这一点？,计算机应用广泛，其应用主要分为科学计算、数据（信息）处理和过程控制等领域。,计算机在科学计算中的应用有以下特点：,1、 完成科学计算一般用高

2、级语言编程。,2、科学计算没有很强的实时性要求,3、 所需的数据通常不是现场实时采集，计算结果一般也不完成对外界的控制功能，因而，不需要进行数据采集的输入设备和有控制功能的输出设备与其计算机相连。,计算机在信息处理和过程控制应用领域较复杂，有如下特点,实时性要求高，则要求程序更精练，运行更快。,1、 对系统的实时性要求很高,要将专用输入输出设备与计算机连接并编程控制（称为接口）,2、通常需用专门的输入设备将有关信息输入计算机，用专门的输出设备输出处理结果或对被控对象实施控制。,汇编语言编的程序比用高级语言编的效率高,仅具备高级语言编程方面的知识而不了解计算机硬件不能胜任,而同学们如果将来不离开

3、本行，所要遇到计算机应用多半会是信息处理和过程控制。因此，必须对计算机的工作原理和接口技术有深入的了解。,这就是开设微型计算机原理课程的必要性。,本课程涉及了两大部分：,硬件部分： 1）微型计算机的组成及各部分的功能（以8086为例，要具体到寄存器层次）,3）微型计算机是如何工作的,5）微机接口技术（计算机与外设间的信息交换技术及如何对外设进行控制）,软件部分：,1）8086汇编语言指令系统及其程序设计（面对寄存器层次硬件的编程以及接口编程）,2）微机系统的组成,4）系统扩展,不单纯是为了知识， 而是因为很多应用必须建立在此基础上， 掌握了汇编语言编程技术，可以更充分利用计算机的潜能。,为何要

4、在这么深入的层面上理解计算机的工作原理？,微型计算机原理课程学习要求掌握以下内容：,微型计算机的组成及各组成部分的结构和功能 微型计算机系统的组成,计算机的工作原理,中断的概念和应用 计算机与外界的接口技术、一些典型芯片的功能和应用,直接依赖于计算机逻辑结构的汇编语言指令系统 汇编语言程序设计方法,存储器的扩展方法,尽可能做课前预习,每次课后必须认真看教材（或参考书），及时消化所讲内容，切忌等到考试复习阶段才来集中看书。,养成及时答疑的习惯，别让问题堆积影响后续内容学习,按时、独立完成作业，多与同学讨论。,实验前必须做好预习，完成实验要求的编程。实验中做好记录，按时、按要求交实验报告,如何学好

5、这门课？,第一台电子数字式计算机ENIAC于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，它是电子数值积分计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer) 。,计算机,机械计算机,电子计算机,数字计算机,模拟计算机,(本课程介绍的为此类计算机),1.2 计算机的发展概况,ENIAC用了17468个真空电子管,耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨,每秒钟可进行5000次加法运算。,计算机的发展与电子技术，特别是微电子技术密切相关。通常按照构成计算机的电子器件及其电路的变革，把计算机划分为若干“代”来标志计算机的发展。,

6、电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和大规模、超大规模集成电路计算机。,计算机的发展已经历了哪几代?,目前，各国正研制和开发第五代非“冯诺依曼”计算机和第六代“神经”计算机。,何谓冯诺依曼计算机？,1940年由数学家冯.诺依曼首先提出的计算机体系结构，其基本设计思想为：, 以二进制形式表示指令和数据。, 程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速地从存储器中取出指令加以执行。, 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成计算机系统。,到目前为止，计算机仍沿用冯.诺依曼的体系结构。,计算机的分类,目前的计算机按性能、价格和体积来分类，有:,巨型机、,大型机、,中型

7、机、,小型机、,微型计算机。,近年来，科学家们发现由于电子电路的局限性，理论上电子计算机的发展也有一定的局限，因此，开始尝试研制不使用集成电路的计算机，例如：,光子计算机(1988投入开发 ) 、,生物计算机、,量子计算机、,超导计算机等。,电子计算机还在向以下四个方面发展：,巨型化,微型化,网络化,智能化,微型计算机属于第四代计算机，它和当时的计算机的主要区别在于：它的中央处理器CPU采用了超大规模集成电路技术， 将CPU的各功能部件集成在一块硅片上。,20世纪70年代初期， 由于微电子技术和超大规模集成电路技术的发展， 导致了以微处理器为核心的微型计算机的诞生。,微型计算机的中央处理器又称

8、微处理器(MicroProcessor) ，包含了冯诺依曼计算机体系结构中的运算器和控制器，是微型计算机的核心芯片.,微型计算机是由：,微处理器(CPU)、,存储器,和I/O接口电路组成。,随着超大规模集成电路技术的发展， 微处理器中集成的部件越来越多， 除运算器、 控制器外，还有协处理器、 高速缓冲存储器、接口和控制部件等。,1.3 微型计算机系统的组成,1.3.1 基于总线的微型计算机硬件系统 微型计算机硬件系统采用总线结构，系统中的各部件与CPU以及各部件之间均通过系统总线连接。,图1.2 微型计算机硬件系统结构,主 机,三总线,外设,何谓总线？,总线计算机中各功能部件间传送信息的公共通道。 总线是微型计算机的重要组成部分，所有的信息都通过总线传送。,系统总线包括,从内存取指令、读写操作数或对I/O端口进行读写操作时，指令代码或数据通过DB送往CPU或由CPU送出。,地址总线是单