微型计算机基础概论
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测控技术与仪器系
课程目标
掌握：
微型计算机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 微型计算机接口技术 建立微型计算机系统的整体概念，了解微机系统
软硬件开发的基本过程
教材及主要参考书
教材：
《微型计算机原理与接口技术》，冯博琴主编， 清华大学出版社
主要参考书：
《微机原理及应用》，李伯成等编，西安电子科 技大学出版社
• 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 • 中断技术 • 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应用8255（并行口）/8250 （串行口）
学习方法
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 学习
输入设备
存储器
运算器
控制器
输出设备
15
冯 • 诺依曼机的工作过程
程序计数器 地址 PC
内存 指令1 指令2
┇
指令n
Байду номын сангаас
取出
操作数
CPU 分析 获取操作数 执行 存放结果
┇
16
冯 • 诺依曼机的工作过程
取一条指令的工作过程：
将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码，
方法
考核方式
平时+作业
10%
实 验
20%
期末考试
70%
第1章 微型计算机基础概论
[教学目的及要求]
1）理解微机系统的整体结构； 2）掌握3种常用记数制、两种编码的表示方
法及其相互的转换; 3）掌握二进制数的算术运算和逻辑运算； 4）深入理解补码的概念及其运算。
1.1微型计算机系统
1E作9NI台4A6C，长年约3，相0.当4世8于米界， 10上宽间1普出米通，现房占第间地的一面大积台小约数，1重7字0达平式方30电米吨，，子耗30计电个算量操 机150E千N瓦IA，C造（价电48子万美数元据。和它包计含算了器17,）468 真空管7,200水
选中相应单元。 CPU的控制器发出读命令。 在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读
到数据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它 送到指令寄存器IR，然后再送到指令译码器ID
17
微机读取一条指令的工作过程：
《汇编语言》，王爽 著，清华大学出版社
微机 原理 及 接口 技术
典型机型：IBM PC系列机
基本系统：8088 CPU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
课程主要内容
CPU：8088/8086 典型机型：IBM-PC系列机
内容： • 微型计算机的系统构成
（1）冯·诺依曼体系结构的计算机
当人们要解决问题时,首先将问题程序化, 形成指令序列,然后将它存入存储器中,再由CPU 的控制器从存储器中逐条取出指令解释,并取出 该指令要处理的操作数送往运算器中执行,最后 输出程序结果.
即“程序存储和程序控制”工作原理. 这就是冯.诺依曼原理.
（1）冯·诺依曼体系结构的计算机
1.1.1 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、 MCS-48、 MCS-51系列
第3代：16位微机
M68000、Z8000 8086→8088→80286，IBM PC系列机
1.1.1 微型计算机的发展
1978年
8086 /8088 2.9万 （3万）
1982年
80286
13.5万
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium
320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
19
冯·诺依曼体系结构的计算机
英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中 央处理器、安谋公司的ARM7、MIPS公司的 MIPS处理器
非冯 • 诺依曼机结构
主要特征
并行性
典型类型
数据流计算机结构
（Dataflow Image Processing System）
哈佛结构
（Harvard Architecture）
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
其他新型技术，如激光计算机。
从计算机结构及信息理论方面，“非冯结构”（神经网络－－仿 人脑的思维和记忆模型），更便于处理某些智能型问题。
1.1.2 微型计算机的工作过程
（1）冯·诺依曼体系结构的计算机
微机原理讨论的基础就是冯·诺依 曼体系结构的计算机，其基本设计思想 就是存储程序和程序控制。
+1
PC 内存10单00元FH地址
地址 寄存器
1000FH
1000FH
地址总线
“读存储器”命令
内存储器 ┇
B1H ┇
指令译码
数 据 总 线
B1H
冯 • 诺依曼机的特点和不足
特点：
程序存储，共享数据，顺序执行 属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据
的处理。
不足：
与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高； 执行顺序由程序决定，对大型复杂任务较困难； 以运算器为核心，处理效率较低； 由PC控制执行顺序，难以进行真正的并行处理。
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
1.1.1 微型计算机的发展
发晶，1展二50到极0继管以电,器大1,，规50600模0中0多集转个成,开7电0关,0，路00每为电秒主阻执器行要,5部01000件,次00加的0法第电或容四4器00 代次乘，法产，生是继了电微器型计算计机算的机1000倍、手工计算的20万倍
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。
课程目标
掌握：
微型计算机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 微型计算机接口技术 建立微型计算机系统的整体概念，了解微机系统
软硬件开发的基本过程
教材及主要参考书
教材：
《微型计算机原理与接口技术》，冯博琴主编， 清华大学出版社
主要参考书：
《微机原理及应用》，李伯成等编，西安电子科 技大学出版社
• 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 • 中断技术 • 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应用8255（并行口）/8250 （串行口）
学习方法
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 学习
输入设备
存储器
运算器
控制器
输出设备
15
冯 • 诺依曼机的工作过程
程序计数器 地址 PC
内存 指令1 指令2
┇
指令n
Байду номын сангаас
取出
操作数
CPU 分析 获取操作数 执行 存放结果
┇
16
冯 • 诺依曼机的工作过程
取一条指令的工作过程：
将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码，
方法
考核方式
平时+作业
10%
实 验
20%
期末考试
70%
第1章 微型计算机基础概论
[教学目的及要求]
1）理解微机系统的整体结构； 2）掌握3种常用记数制、两种编码的表示方
法及其相互的转换; 3）掌握二进制数的算术运算和逻辑运算； 4）深入理解补码的概念及其运算。
1.1微型计算机系统
1E作9NI台4A6C，长年约3，相0.当4世8于米界， 10上宽间1普出米通，现房占第间地的一面大积台小约数，1重7字0达平式方30电米吨，，子耗30计电个算量操 机150E千N瓦IA，C造（价电48子万美数元据。和它包计含算了器17,）468 真空管7,200水
选中相应单元。 CPU的控制器发出读命令。 在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读
到数据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它 送到指令寄存器IR，然后再送到指令译码器ID
17
微机读取一条指令的工作过程：
《汇编语言》，王爽 著，清华大学出版社
微机 原理 及 接口 技术
典型机型：IBM PC系列机
基本系统：8088 CPU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
课程主要内容
CPU：8088/8086 典型机型：IBM-PC系列机
内容： • 微型计算机的系统构成
（1）冯·诺依曼体系结构的计算机
当人们要解决问题时,首先将问题程序化, 形成指令序列,然后将它存入存储器中,再由CPU 的控制器从存储器中逐条取出指令解释,并取出 该指令要处理的操作数送往运算器中执行,最后 输出程序结果.
即“程序存储和程序控制”工作原理. 这就是冯.诺依曼原理.
（1）冯·诺依曼体系结构的计算机
1.1.1 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、 MCS-48、 MCS-51系列
第3代：16位微机
M68000、Z8000 8086→8088→80286，IBM PC系列机
1.1.1 微型计算机的发展
1978年
8086 /8088 2.9万 （3万）
1982年
80286
13.5万
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium
320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
19
冯·诺依曼体系结构的计算机
英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中 央处理器、安谋公司的ARM7、MIPS公司的 MIPS处理器
非冯 • 诺依曼机结构
主要特征
并行性
典型类型
数据流计算机结构
（Dataflow Image Processing System）
哈佛结构
（Harvard Architecture）
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
其他新型技术，如激光计算机。
从计算机结构及信息理论方面，“非冯结构”（神经网络－－仿 人脑的思维和记忆模型），更便于处理某些智能型问题。
1.1.2 微型计算机的工作过程
（1）冯·诺依曼体系结构的计算机
微机原理讨论的基础就是冯·诺依 曼体系结构的计算机，其基本设计思想 就是存储程序和程序控制。
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PC 内存10单00元FH地址
地址 寄存器
1000FH
1000FH
地址总线
“读存储器”命令
内存储器 ┇
B1H ┇
指令译码
数 据 总 线
B1H
冯 • 诺依曼机的特点和不足
特点：
程序存储，共享数据，顺序执行 属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据
的处理。
不足：
与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高； 执行顺序由程序决定，对大型复杂任务较困难； 以运算器为核心，处理效率较低； 由PC控制执行顺序，难以进行真正的并行处理。
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
1.1.1 微型计算机的发展
发晶，1展二50到极0继管以电,器大1,，规50600模0中0多集转个成,开7电0关,0，路00每为电秒主阻执器行要,5部01000件,次00加的0法第电或容四4器00 代次乘，法产，生是继了电微器型计算计机算的机1000倍、手工计算的20万倍
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。