微机系统与接口：第1章 微机系统导论
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微机原理与接口技术PPT第1章 导论
微机原理与接口技术
主讲教师：孙 恩 岩 办公地点：图书馆810室 电子邮箱：sunenyan418418@ 课堂教学：48学时 实验教学：16 学时（7次实验）
选 用 教 材
参 考 教 材
参 考 教 材
学习特点
难点：
● 抽象，前后联系 ● 理论与实践相结合
● 指令多，难以记忆
要求： ● 有问题及时解决，勿产生堆积 ● 重视实验
010 SP ! ” # $ % & ’ ( ) * + ， － · /
011 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ； ＜ = ＞ ？
100 @ A B C D E F G H I J K L M N O
101 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ↑ _
110 、 a b c d e f g h i j k l m n o
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
000 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI
001 DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US
存储器
• 存储器是存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置， 是计算机能够实现存储程序工作原理的基础。
• 程序和数据以二进制存储，字节为单位进行访问
• 存储单元的地址
位（bit） 指计算机能表示的最基本最小的单位 字节（byte） 相邻的8位二进制数称为一个字节1 Byte = 8 bit 字 字是CPU内部进行数据处理的基本单位。 字长 字长是每一个字所包含的二进制位数。常与
主讲教师：孙 恩 岩 办公地点：图书馆810室 电子邮箱：sunenyan418418@ 课堂教学：48学时 实验教学：16 学时（7次实验）
选 用 教 材
参 考 教 材
参 考 教 材
学习特点
难点：
● 抽象，前后联系 ● 理论与实践相结合
● 指令多，难以记忆
要求： ● 有问题及时解决，勿产生堆积 ● 重视实验
010 SP ! ” # $ % & ’ ( ) * + ， － · /
011 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ； ＜ = ＞ ？
100 @ A B C D E F G H I J K L M N O
101 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ↑ _
110 、 a b c d e f g h i j k l m n o
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
000 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI
001 DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US
存储器
• 存储器是存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置， 是计算机能够实现存储程序工作原理的基础。
• 程序和数据以二进制存储，字节为单位进行访问
• 存储单元的地址
位（bit） 指计算机能表示的最基本最小的单位 字节（byte） 相邻的8位二进制数称为一个字节1 Byte = 8 bit 字 字是CPU内部进行数据处理的基本单位。 字长 字长是每一个字所包含的二进制位数。常与
微机系统与接口课件：CH7_1第一章--第六章
• CLD, STD, STI, CLI
• REP MOVSB(W)
• IN , OUT
• (伪指令：DB, DW,DD; ORG, OFFSET/ SEG, $, PTR)• Leabharlann 基本结构：顺序/条件/循环/分枝）
微机系统与接口
东南大学 8
发展：高速高性能MPU--Pentium
• IA-16 80286 • IA-32 80386/80486/Pentium/PII/PIII/P4
并行 i8255 (可编程功能) 串行 i8251A/INS8250 (可编程功能) 定时器/计数器 i8253/8254 (可编程功能) 模数转化(AD) 逐次比较式（8/12位） 数模转换（DA) （8/12位）
3.两类系统控制方法
中断控制 i8259A DMA i8237A
微机系统与接口
东南大学 7
双核, 四核 • IA-64
微机系统与接口
东南大学 9
第七章 IA-32系统及其应用（1）
80X86/Pentium 微处理器
P26-P43硬件结构
IA-16: 8088/8086/80286
IA-32:80386/80486/Pentium/PII/Pentium MMX/PIII/P4
P120-130指令
微机系统与接口
东南大学 2
16位微处理器结构图 （1）
AH AL 通 BH BL
用 CH CL
SCLK 寄
存
DH DL SP BP
器
DI
SI
ALU数据总线（16位）
地址总线
AX
20位
∑
BX
CX
数据总线
DX 段寄存器
(微机原理与接口技术)第1章微型计算机系统概述
运算速度
运算速度：指计算机执行指令或处理数 据的能力，通常以每秒执行的百万条指 令数（MIPS）或浮点运算次数 （FLOPS）来衡量。
提高运算速度的方法：采用高速的处理器、 优化指令集、流水线技术等。
运算速度的限制因素：功耗、散热、 成本等。
存储容量
存储容量
指计算机存储器所能容纳的二进制信息量，通常 以字节为单位。
字长
指计算机运算部件一次能处理的二进制位 数。通常，字长越长，运算精度越高，但 同时成本也越高。
8位字长
常见于早期的微型计算机，如Apple I和 Apple II。
32位字长
随着32位操作系统的出现，32位字长的 微型计算机成为主流，如Pentium系列。
16位字长
随着技术的发展，16位字长的微型计算机 逐渐普及，如IBM PC及其兼容机。
外存容量
指计算机外部存储器（如硬盘、闪存等）的容量， 影响计算机存储能力和数据安全性。
ABCD
内存容量
指计算机内部存储器（RAM）的容量，直接影 响计算机的运行速度和性能。
存储容量的扩展
采用高容量的存储器芯片或增加存储器模块数量。
存取周期
01
存取周期：指计算机存储器完成一次数据读取或写入操作所需的时间。
微型计算机的特点
采用微处理器作为核心部件，具有高 度的可编程性和可扩展性，广泛应用 于办公、学习、娱乐、工业控制等领 域。
微型计算机的发展历程
第一代微型计算机
以8位微处理器为主要特征，代表产品 有Apple I和IBM PC。
第三代微型计算机
以32位微处理器为主要特征，代表产 品有Pentium系列。
应用软件
各种应用程序、数据库管理系统等。
微机原理和接口技术-1-2绪论-微机系统zq-PPT精选文档
3
机：电子管晶体管中小规模集成电路大、超大规模集成电路
2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口
Chapter1 绪论
1.2.1 微型计算机硬件结构
运算器
回顾
系统总线
控制器 存储器
CPU
主机
输入设备－接口 外围设备 输出设备－接口
冯•诺依曼型计算机
4
微型计算机组成框图
华中科技大学计算机学院
内存中存放的数据和程序，从形式上看都是二进制 数。
二进制有关的数据单位： – 位(Bit)： 1位二进制数据，计算机存储信息的 基本单位 – 字节(Byte): 每8位组成一个字节 – 字(Word): 16位 – 双字(DWord):32位
10
2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口
1）计算机的发展史 从应用的角度看：加法器乘法器科学计算人口普查、破解密码
、家用…
从元器件发展的角度看：机械式电气式机电式电子数字计算
从进位制发展的角度：十进制二进制； 二进制、存储程度和数据、按程序顺序执行指令冯.诺伊曼机型 2）微型计算机发展史 微型计算机与其他机型计算机的区别：其（CPU）采用了大规 模、超大规模集成电路技术，微处理器（MPU）。 CPU：2的n次方。E.g.：4、8、16、32、64位机器
华中科技大学计算机学院
1EH 2FH
13
1235H
2015.9 Zuo
微机原理与接口
Chapter1 绪论
存储器地址与内容有关说明
① 存储器以字节（8bit）为单位存储信息 ② 每个字节单元有一个地址，从0编号，顺序加1 ③ 地址也用二进制数表示（无符号整数，写成十六 进制） ④ 地址是16位,可表示216=65536=64K个地址，即0000H －0FFFFH ⑤ 字长16位，一个字要占用相继的两个字节 ⑥ 低位字节存入低地址，高位字节存入高地址 ⑦ 机器以偶地址访问（读/写）存储器 ⑧ 字单元地址用它的低地址来表示
机：电子管晶体管中小规模集成电路大、超大规模集成电路
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微机原理与接口
Chapter1 绪论
1.2.1 微型计算机硬件结构
运算器
回顾
系统总线
控制器 存储器
CPU
主机
输入设备－接口 外围设备 输出设备－接口
冯•诺依曼型计算机
4
微型计算机组成框图
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内存中存放的数据和程序，从形式上看都是二进制 数。
二进制有关的数据单位： – 位(Bit)： 1位二进制数据，计算机存储信息的 基本单位 – 字节(Byte): 每8位组成一个字节 – 字(Word): 16位 – 双字(DWord):32位
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微机原理与接口
1）计算机的发展史 从应用的角度看：加法器乘法器科学计算人口普查、破解密码
、家用…
从元器件发展的角度看：机械式电气式机电式电子数字计算
从进位制发展的角度：十进制二进制； 二进制、存储程度和数据、按程序顺序执行指令冯.诺伊曼机型 2）微型计算机发展史 微型计算机与其他机型计算机的区别：其（CPU）采用了大规 模、超大规模集成电路技术，微处理器（MPU）。 CPU：2的n次方。E.g.：4、8、16、32、64位机器
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1EH 2FH
13
1235H
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微机原理与接口
Chapter1 绪论
存储器地址与内容有关说明
① 存储器以字节（8bit）为单位存储信息 ② 每个字节单元有一个地址，从0编号，顺序加1 ③ 地址也用二进制数表示（无符号整数，写成十六 进制） ④ 地址是16位,可表示216=65536=64K个地址，即0000H －0FFFFH ⑤ 字长16位，一个字要占用相继的两个字节 ⑥ 低位字节存入低地址，高位字节存入高地址 ⑦ 机器以偶地址访问（读/写）存储器 ⑧ 字单元地址用它的低地址来表示
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 教学目标1. 了解微机系统的概念和发展历程。
2. 掌握微机系统的组成和各部分功能。
3. 理解微机系统的工作原理。
1.2 教学内容1. 微机系统的概念和发展历程。
2. 微机系统的组成：微处理器、存储器、输入输出接口等。
3. 微机系统的工作原理：指令执行过程、数据传输等。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微机系统的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析微机系统的组成和各部分功能。
3. 采用实验演示法，展示微机系统的工作原理。
1.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微机系统概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微机系统组成的理解。
3. 实验报告：评估学生对微机系统工作原理的掌握程度。
第二章：微处理器2.1 教学目标1. 了解微处理器的概念和结构。
2. 掌握微处理器的性能指标。
3. 理解微处理器的工作原理。
2.2 教学内容1. 微处理器的概念和结构：CPU、寄存器、运算器等。
2. 微处理器的性能指标：主频、缓存、指令集等。
3. 微处理器的工作原理：指令执行过程、数据运算等。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微处理器的概念和结构。
2. 采用案例分析法，分析微处理器的性能指标。
3. 采用实验演示法，展示微处理器的工作原理。
2.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微处理器概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微处理器性能指标的理解。
3. 实验报告：评估学生对微处理器工作原理的掌握程度。
第三章：存储器3.1 教学目标1. 了解存储器的概念和分类。
2. 掌握存储器的性能指标。
3. 理解存储器的工作原理。
3.2 教学内容1. 存储器的概念和分类：随机存储器、只读存储器等。
2. 存储器的性能指标：容量、速度、功耗等。
3. 存储器的工作原理：数据读写过程、存储器组织结构等。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解存储器的概念和分类。
2. 采用案例分析法，分析存储器的性能指标。
微型计算机原理与接口技术：第1章 微型计算机系统概述
第1章 微型计算机系统概述
IBM PC架构
❖ AT尺寸主板：上面有CPU、内存、BIOS与出错就会鸣 叫的喇叭
❖ CPU：x86架构，原有多家厂商制造（NEC、Motorola 等） 后来为Intel与AMD所瓜分
❖ 内存：仍存在，但已经交替好几个世代 ❖ PS/2：后来全面被USB取代 ❖ ISA插槽：后来全面被PCI取代，慢慢进入PCI-E时代 ❖5.25软盘驱动器： 消失 ❖20MB硬盘： 更大的硬盘，正在与SSD时代交替中 ❖MS-DOS 3.0： 被MS Windows取代
⑤ 装入引导程序
硬盘
⑦ 装入操作系统
④
CMOS
ROM BIOS
读
出
引
③
导
从 何②处执启行动自？举程程序序
① 执行加电自检程序
RAM
⑥⑧ 执运 行行 引操 导作 程系 序 统 显示初始界面
CPU
第1章 微型计算机系统概述
DOS
❖DOS（Disk Operating System）是磁盘操作 系统的简称，MS-DOS则是最普遍使用的PC兼 容DOS。
❖ 输入设备（IN）：将程序和数据输入的部件。
❖ 输出设备（OUT）：将结果数据和其它信息输出的部件。
第1章 微型计算机系统概述
1.2.1 微型计算机系统的硬件组成
❖ 计算机五大部件之间有两类信息在流动： ▪ 数据信息：用双线表示，包括原始数据、 中间结果、计算结果和程序指令； ▪ 控制信息：用单线表示，它是由控制器发 出，指挥和协调其它各部件动作的信号。
❖微型计算机系统： ▪ 以微型计算机为主体，配上系统软件和 外设之后，就构成了微型计算机系统。
第1章 微型计算机系统概述
微机的分类
IBM PC架构
❖ AT尺寸主板：上面有CPU、内存、BIOS与出错就会鸣 叫的喇叭
❖ CPU：x86架构，原有多家厂商制造（NEC、Motorola 等） 后来为Intel与AMD所瓜分
❖ 内存：仍存在，但已经交替好几个世代 ❖ PS/2：后来全面被USB取代 ❖ ISA插槽：后来全面被PCI取代，慢慢进入PCI-E时代 ❖5.25软盘驱动器： 消失 ❖20MB硬盘： 更大的硬盘，正在与SSD时代交替中 ❖MS-DOS 3.0： 被MS Windows取代
⑤ 装入引导程序
硬盘
⑦ 装入操作系统
④
CMOS
ROM BIOS
读
出
引
③
导
从 何②处执启行动自？举程程序序
① 执行加电自检程序
RAM
⑥⑧ 执运 行行 引操 导作 程系 序 统 显示初始界面
CPU
第1章 微型计算机系统概述
DOS
❖DOS（Disk Operating System）是磁盘操作 系统的简称，MS-DOS则是最普遍使用的PC兼 容DOS。
❖ 输入设备（IN）：将程序和数据输入的部件。
❖ 输出设备（OUT）：将结果数据和其它信息输出的部件。
第1章 微型计算机系统概述
1.2.1 微型计算机系统的硬件组成
❖ 计算机五大部件之间有两类信息在流动： ▪ 数据信息：用双线表示，包括原始数据、 中间结果、计算结果和程序指令； ▪ 控制信息：用单线表示，它是由控制器发 出，指挥和协调其它各部件动作的信号。
❖微型计算机系统： ▪ 以微型计算机为主体，配上系统软件和 外设之后，就构成了微型计算机系统。
第1章 微型计算机系统概述
微机的分类
精品课件-微型计算机原理及接口技术-第1章
西安电子科技大学 计算机学院
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU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。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 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)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 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
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU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。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 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)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 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
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
chapter 1微机系统导论
第一章
微机系统导论
主讲教师：胡晓娟
本章学习要求
理解微机硬、软件系统的功能及其相互之间的联系。 理解微机硬件系统各组成部分功能与作用，掌握各种 信息的不同流向。
理解CPU对存储器的读/写操作及其区别。 着重理解和熟练掌握程序执行的过程。
2
微型计算机的发展
自从1946年第一台电子计 Nhomakorabea机问世以来，计算机技术不断更新， 其发展已经历了4代：
24
1.3.3 内部寄存器
通常，内部寄存器包
括若干个功能不同的寄 存器或寄存器组。
1. 累加器 A
在进行算术逻辑运算时，它具有双重功能：运算前，用来保 存一个操作；运算后，用来保存结果。（使用最频繁的寄存
25
器）
2. 数据寄存器DR
（Data Regester）
用来暂存数据或指令。
从存储器读出时，若读出的是指令，经DR 暂存的指令通过 内部数据总线送到指令寄存器IR；若读出的是数据, 则通过 内部数据总线送到有关的寄存器或运算器。 向存储器写入数据时，数据是经数据寄存器DR，再经数据 总线DB写入存储器的。
13
主板的结构与性能
主板（Mother Board）又称为母 板、主机板、系统板等，它是微 机硬件系统中最重要的部件，其 结构与性能如何将直接影响到微 机各个部件之间的相互配合及其 整体性能。
14
在主板上，集中了微机的主要部件和接口电路，如CPU、 内存条和高速缓存（Cache）芯片、系统芯片组等都直接 安装在主板上，硬盘、软驱和光驱都通过数据线与主板相 连，鼠标、键盘和各种扩充卡等也都通过外设接口或扩充 槽安装或接插在主板上。
微机系统导论
主讲教师：胡晓娟
本章学习要求
理解微机硬、软件系统的功能及其相互之间的联系。 理解微机硬件系统各组成部分功能与作用，掌握各种 信息的不同流向。
理解CPU对存储器的读/写操作及其区别。 着重理解和熟练掌握程序执行的过程。
2
微型计算机的发展
自从1946年第一台电子计 Nhomakorabea机问世以来，计算机技术不断更新， 其发展已经历了4代：
24
1.3.3 内部寄存器
通常，内部寄存器包
括若干个功能不同的寄 存器或寄存器组。
1. 累加器 A
在进行算术逻辑运算时，它具有双重功能：运算前，用来保 存一个操作；运算后，用来保存结果。（使用最频繁的寄存
25
器）
2. 数据寄存器DR
（Data Regester）
用来暂存数据或指令。
从存储器读出时，若读出的是指令，经DR 暂存的指令通过 内部数据总线送到指令寄存器IR；若读出的是数据, 则通过 内部数据总线送到有关的寄存器或运算器。 向存储器写入数据时，数据是经数据寄存器DR，再经数据 总线DB写入存储器的。
13
主板的结构与性能
主板（Mother Board）又称为母 板、主机板、系统板等，它是微 机硬件系统中最重要的部件，其 结构与性能如何将直接影响到微 机各个部件之间的相互配合及其 整体性能。
14
在主板上，集中了微机的主要部件和接口电路，如CPU、 内存条和高速缓存（Cache）芯片、系统芯片组等都直接 安装在主板上，硬盘、软驱和光驱都通过数据线与主板相 连，鼠标、键盘和各种扩充卡等也都通过外设接口或扩充 槽安装或接插在主板上。
微机系统与接口课件：CH5_1微机系统与接口
➢存储器读总线周期 ➢存储器写总线周期 ➢I/O读总线周期 ➢I/O写总线周期
微机系统与接口
东南大学 11
处理器系统与存储器典型连接（回顾）
D0~D7
MPU 系统
A0 ••• A12
MEMW
MEMR
高位地 址信号
•••
• • •
译码 电路
6264(例)
D0~D7 A0 • Memory • A• 12芯片 WE OE 1CS1 1CS2
I/O总线 I/O总线用于CPU与除RAM之外的其它部件
的连接，微机主要I/O设备如显卡、硬盘、网卡 与CPU、内存设备之间的数据交换都是通过I/O 总线完成的。
微机系统与接口
东南大学 8
I/O总线及特点
✓ PC/XT总线数据线宽度8位，62线（A/B面）
✓ ISA（Industry Standard Architecture）宽度16 位，频率8MHz,异步—16MB/s(参考实验教材), +36线
传输的数据总量，它等于总线位宽与工作频率的 乘积。总线数据传输速率：Mbits/s或者MB/s
微机系统与接口
东南大学 7
总线与I/O
内部总线 在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件与
控制部件之间传输数据所用的总线称为片内总 线即内部总线。
系统总线 系统总线也叫前端总线，通常是指CPU与内
存、Cache和主板芯片组之间的数据、指令等 的传输通道，是微机的中央总线。
微机系统与接口
第一章：微机系统的基本概念、 8086/8088处 理器基本结构及工作原理
第二章：微机指令系统 第三章：汇编语言程序设计 第四章：半导体存储器 第五章：数字量I/O 第六章：模拟量I/O
微机系统与接口
东南大学 11
处理器系统与存储器典型连接（回顾）
D0~D7
MPU 系统
A0 ••• A12
MEMW
MEMR
高位地 址信号
•••
• • •
译码 电路
6264(例)
D0~D7 A0 • Memory • A• 12芯片 WE OE 1CS1 1CS2
I/O总线 I/O总线用于CPU与除RAM之外的其它部件
的连接，微机主要I/O设备如显卡、硬盘、网卡 与CPU、内存设备之间的数据交换都是通过I/O 总线完成的。
微机系统与接口
东南大学 8
I/O总线及特点
✓ PC/XT总线数据线宽度8位，62线（A/B面）
✓ ISA（Industry Standard Architecture）宽度16 位，频率8MHz,异步—16MB/s(参考实验教材), +36线
传输的数据总量，它等于总线位宽与工作频率的 乘积。总线数据传输速率：Mbits/s或者MB/s
微机系统与接口
东南大学 7
总线与I/O
内部总线 在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件与
控制部件之间传输数据所用的总线称为片内总 线即内部总线。
系统总线 系统总线也叫前端总线，通常是指CPU与内
存、Cache和主板芯片组之间的数据、指令等 的传输通道，是微机的中央总线。
微机系统与接口
第一章：微机系统的基本概念、 8086/8088处 理器基本结构及工作原理
第二章：微机指令系统 第三章：汇编语言程序设计 第四章：半导体存储器 第五章：数字量I/O 第六章：模拟量I/O
微机原理和接口技术第1章 微型计算机系统概述-PPT精选文档
.1 微型计算机的发展
1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一 台电子计算机ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)。这台计算机由电子管组成，每秒可进行 5000次加法运算，而且采用了著名的数学家冯·诺依曼的设 计思想，即 （1）采用二进制计算； （2）存储程序并在程序控制下自动执行； （3）其硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五大部分组成。 这种模式的计算机被称为“冯·诺依曼机”。计算机发 展至今，一直沿用这种设计思想。这是计算机科学发展史上 的一个重要里程碑，它奠定了计算机发展的科学基础。
微型计算机是指以大规模、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MP(Micro Processor)为核心，再配上存储器、接口电 路等所构造出的计算机系统。微型计算机的发展经历了六代。 我们一般以字长（计算机能同时处理的二进制数的位数）和 典型的微处理器芯片作为各阶段的标志。
（一）按照微处理器能够处理的数据字长可以分为：4位机、 8位机、16位机、32位机、64位机。 （二）按照微型计算机的使用形态分类可以分为：单片机、
单板机、位片式机和微型计算机系统。
10
微机原理与接口技术
1.2 计算机中的数据表示
在日常生活中，人们习惯使用十进制数来进行计数和计
算。但计算机系统内部使用的所有指令或数据都采用二进制
4
微机原理与接口技术
随着电子科学技术的发展，计算机的发 展先后经历了电子管、晶体管、大规模集成 电路和超大规模集成电路为主要器件的四个 时代。预计在不久的将来，将诞生以超导器 件、电子仿真、集成光路等技术支撑的第五 代计算机。计算机总的趋势是朝着巨型化、 微型化、网络化、智能化方向发展。
1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一 台电子计算机ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)。这台计算机由电子管组成，每秒可进行 5000次加法运算，而且采用了著名的数学家冯·诺依曼的设 计思想，即 （1）采用二进制计算； （2）存储程序并在程序控制下自动执行； （3）其硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五大部分组成。 这种模式的计算机被称为“冯·诺依曼机”。计算机发 展至今，一直沿用这种设计思想。这是计算机科学发展史上 的一个重要里程碑，它奠定了计算机发展的科学基础。
微型计算机是指以大规模、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MP(Micro Processor)为核心，再配上存储器、接口电 路等所构造出的计算机系统。微型计算机的发展经历了六代。 我们一般以字长（计算机能同时处理的二进制数的位数）和 典型的微处理器芯片作为各阶段的标志。
（一）按照微处理器能够处理的数据字长可以分为：4位机、 8位机、16位机、32位机、64位机。 （二）按照微型计算机的使用形态分类可以分为：单片机、
单板机、位片式机和微型计算机系统。
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微机原理与接口技术
1.2 计算机中的数据表示
在日常生活中，人们习惯使用十进制数来进行计数和计
算。但计算机系统内部使用的所有指令或数据都采用二进制
4
微机原理与接口技术
随着电子科学技术的发展，计算机的发 展先后经历了电子管、晶体管、大规模集成 电路和超大规模集成电路为主要器件的四个 时代。预计在不久的将来，将诞生以超导器 件、电子仿真、集成光路等技术支撑的第五 代计算机。计算机总的趋势是朝着巨型化、 微型化、网络化、智能化方向发展。
微机原理导论
第1章 微型计算机系统导论
微机原理与接口技术
课程介绍
本课程是计算机各专业非常重要的专业基础课之一。 本课程以Intel 80x86CPU构成的微机为主讲机型，系统深 入地介绍微型计算机的工作原理、80x86指令系统、汇编 语言程序设计、半导体存储器、输入/输出与中断技术以 及可编程接口芯片等。通过本课程学习，要求学生重点掌 握80x86CPU内部结构和工作原理，80x86指令系统，以 及汇编语言程序设计方法，能够熟练地编写和调试汇编语 言程序。
1.3 微型计 算机系统的 组成
主 机
内存储器
输入输出(I/O)接口电路 键盘、鼠标等输入设备 外部设备 显示器、打印机等输出设备 硬件 外围设备 微型机系统 电源 系统软件 软件 用户（应用）软件 软驱、硬盘及磁带等外存储器 A/D,D/A转换器 过程控制I/O通道 开关量等
第1章 微型计算机系统导论
1.4 微型计算机软件系统
所谓软件，就是为了管理、维护计算机以及为完成用户的某种 特定任务而编写的各种程序的总和。计算机的工作就是运行程 序，通过逐条地从存储器（内存）中取出程序中的指令并执行 指令规定的操作而实现某种特定的功能，因此，软件是微型计 算机系统不可缺少的组成部分。微型计算机的软件包括系统软 件和用户（应用）软件。
第1章 微型计算机系统导论
教材
指 定 教 材
微型计算机原理
Principles of Microcomputers
王忠民 王忠民 主编 王钰
王晓婕
编著
西安电子科技大学出版社
第1章 微型计算机系统导论
教 学 参 考 书
周明德编著，微型计算机系统原理 及应用（第四版），清华大学出版 社，2002年
戴梅萼编著，微型计算机技术 及应用（第三版） 清华大学出版社，2003年
微机原理与接口技术
课程介绍
本课程是计算机各专业非常重要的专业基础课之一。 本课程以Intel 80x86CPU构成的微机为主讲机型，系统深 入地介绍微型计算机的工作原理、80x86指令系统、汇编 语言程序设计、半导体存储器、输入/输出与中断技术以 及可编程接口芯片等。通过本课程学习，要求学生重点掌 握80x86CPU内部结构和工作原理，80x86指令系统，以 及汇编语言程序设计方法，能够熟练地编写和调试汇编语 言程序。
1.3 微型计 算机系统的 组成
主 机
内存储器
输入输出(I/O)接口电路 键盘、鼠标等输入设备 外部设备 显示器、打印机等输出设备 硬件 外围设备 微型机系统 电源 系统软件 软件 用户（应用）软件 软驱、硬盘及磁带等外存储器 A/D,D/A转换器 过程控制I/O通道 开关量等
第1章 微型计算机系统导论
1.4 微型计算机软件系统
所谓软件，就是为了管理、维护计算机以及为完成用户的某种 特定任务而编写的各种程序的总和。计算机的工作就是运行程 序，通过逐条地从存储器（内存）中取出程序中的指令并执行 指令规定的操作而实现某种特定的功能，因此，软件是微型计 算机系统不可缺少的组成部分。微型计算机的软件包括系统软 件和用户（应用）软件。
第1章 微型计算机系统导论
教材
指 定 教 材
微型计算机原理
Principles of Microcomputers
王忠民 王忠民 主编 王钰
王晓婕
编著
西安电子科技大学出版社
第1章 微型计算机系统导论
教 学 参 考 书
周明德编著，微型计算机系统原理 及应用（第四版），清华大学出版 社，2002年
戴梅萼编著，微型计算机技术 及应用（第三版） 清华大学出版社，2003年
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 微机的发展历程1.2 微机的组成与工作原理1.3 微机系统的性能指标1.4 微机在我国的应用与发展第二章：微处理器2.1 微处理器的结构与工作原理2.2 微处理器的性能评价2.3 常见微处理器简介2.4 微处理器的编程与应用第三章：存储器3.1 存储器的分类与性能3.2 随机存储器（RAM）3.3 只读存储器（ROM）3.4 存储器扩展与接口技术第四章：输入/输出接口技术4.1 I/O接口的基本概念4.2 I/O接口的编址方式4.3 常见I/O接口芯片介绍4.4 I/O接口的程序设计第五章：中断与DMA控制5.1 中断的概念与原理5.2 中断处理程序的编写5.3 DMA控制原理与实现5.4 中断与DMA在微机系统中的应用第六章：串行通信接口6.1 串行通信的基本概念6.2 串行通信的接口标准6.3 串行通信接口电路设计6.4 串行通信在微机系统中的应用第七章：并行通信接口7.1 并行通信的基本概念7.2 并行通信的接口标准7.3 并行通信接口电路设计7.4 并行通信在微机系统中的应用第八章：总线技术8.1 总线的概念与分类8.2 总线标准与协议8.3 总线接口电路设计8.4 总线在微机系统中的应用第九章：模拟接口技术9.1 模拟接口的基本概念9.2 模拟接口的电路设计9.3 模拟接口的信号转换技术9.4 模拟接口在微机系统中的应用第十章：微机系统的可靠性设计与维护10.1 微机系统的可靠性概述10.2 微机系统的可靠性设计10.3 微机系统的维护与故障诊断10.4 提高微机系统可靠性的措施重点和难点解析重点环节一：微机的发展历程与微机系统的性能指标解析：了解微机的发展历程对于理解微机原理与接口技术具有重要意义。
掌握微机系统的性能指标有助于评估和选择合适的微机系统。
重点环节二：微处理器的结构与工作原理解析：微处理器是微机系统的核心部件，理解其结构与工作原理对于深入学习微机原理与接口技术至关重要。
第一章微机原理与接口技术
n Ki * 16i i=-m
NH= ±
其中：K = 0 - 9 、A - F i
例：（56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-1
1、2、2
进制间的转换
1、二进制数和十进制数之间的转换 （1）、二进制数转换为十进制数 方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。
阶码部分
尾数部分
其中：Ef：阶码，表示阶码的符号
E：阶码，指出小数点的位置
Sf：数码，数值的符号位
S：尾数，决定数值的精度
1、2、4 机器数的表示
机器数：数值数据在计算机中的编码。 机器数的真值：机器数所代表的实际数值。 常用的编码方案：原码、反码、补码。 1、原码表示码 原码：用最高位表示符号，其中：0----正、1----负， 其它位表示数值的绝对值。
3、PC机（Personal Computer ） :面向个人单独使用的一 类微机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
1、2
计算机中数据的表示和编码
计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的， 二进制数只有两个数字0和1，这与我们日常生活中 所使用的十进制数是不同的。
1、2、1 计算机中常用的进制数 人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二 进制数，同时有的时候为了简化二进制数据的书写， 也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介 绍这几种常用的进制。
1、1、3 微型计算机的分类
按应用对象分为：
1、单片机：又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功 能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概 括的讲：它主要是将微处理器、部分存储器、输入输出接 口都集成在一块集成电路芯片上，一块芯片就成了一台计 算机
NH= ±
其中：K = 0 - 9 、A - F i
例：（56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-1
1、2、2
进制间的转换
1、二进制数和十进制数之间的转换 （1）、二进制数转换为十进制数 方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。
阶码部分
尾数部分
其中：Ef：阶码，表示阶码的符号
E：阶码，指出小数点的位置
Sf：数码，数值的符号位
S：尾数，决定数值的精度
1、2、4 机器数的表示
机器数：数值数据在计算机中的编码。 机器数的真值：机器数所代表的实际数值。 常用的编码方案：原码、反码、补码。 1、原码表示码 原码：用最高位表示符号，其中：0----正、1----负， 其它位表示数值的绝对值。
3、PC机（Personal Computer ） :面向个人单独使用的一 类微机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
1、2
计算机中数据的表示和编码
计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的， 二进制数只有两个数字0和1，这与我们日常生活中 所使用的十进制数是不同的。
1、2、1 计算机中常用的进制数 人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二 进制数，同时有的时候为了简化二进制数据的书写， 也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介 绍这几种常用的进制。
1、1、3 微型计算机的分类
按应用对象分为：
1、单片机：又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功 能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概 括的讲：它主要是将微处理器、部分存储器、输入输出接 口都集成在一块集成电路芯片上，一块芯片就成了一台计 算机
微机原理与接口技术第01章(XP)
02
x86指令集体系结构包括多种指令类型，如算术指令、逻辑指令、
控制指令等，能够完成各种复杂的计算和控制任务。
随着技术的发展，x86指令集体系结构也在不断演进和扩展，以
03
适应新的应用需求。
x86寄存器与内存管理
01
x86架构中的寄存器是处理器内部的高速存储单元，用于存储操作数 和中间结果。
02
x86架构提供了多个寄存器，包括通用寄存器、控制寄存器和段寄存 器等，以支持各种指令的执行。
设备总线与外总线
设备总线的定义
设备总线是连接同一台计算机内部各外部设备的总线，如串 行总线、并行总线等。
外总线的定义
外总线是连接不同计算机之间的总线，如RS-232C、IEEE 488等。
06
本章小结与展望
本章重点回顾
计算机基础知识
计算机组成、计算机指令系统 、计算机工作原理等。
微机系统概述
微机的发展历程、分类、特点 和应用领域。
独立编址方式
输入输出端口独立编址，每 个端口都有唯一的地址码， 访问端口地址即可进行读写 操作。
统一编址方式
将输入输出端口与内存单元 统一编址，通过访问内存单 元地址即可对端口进行读写 操作。
常见输入输出接口芯片
8255可编程并行接口芯片
用于实现并行输入输出接口，具有三个8位并行端口和一个控制字寄存器。
微机系统组成
硬件系统
微机的硬件系统包括中央处理器、存储器、输入输出接口电路以及各种外部设备 等。这些硬件组件通过总线连接，协同工作以完成各种计算和控制任务。
软件系统
微机的软件系统包括系统软件和应用软件。系统软件包括操作系统、编译系统和 工具软件等，用于管理计算机资源、控制程序执行和提供开发环境。应用软件则 是针对特定应用领域开发的程序，用于实现各种实际应用功能。
微机原理与接口-第01章概述
回车符的ASCⅡ码为 0DH 换行符的ASCⅡ码为 0AH 11:33:50
14
第一章 微机基础/1.1 计算机中的数和字符
码制：编码解码的规制
美国信息交换标准代码（ASCII码）
/wiki/ASCII
要求要牢记以下字符的ASCⅡ码：
0～9的ASCⅡ码为 A～Z的ASCⅡ码为 a～z的ASCⅡ码为 30H ～ 39H 41H ～ 5AH 61H～ 7AH
(8 F A C 6)16
(1000 1111 1010 1100 0110 )2
11:33:50
10
第一章 微机基础/1.1 计算机中的数和字符
码制：编码解码的规制
- 代码：为了表示文字符号(包括控制符)等被处理的信 息，需用一定位数的二进制基本符号序列码与每一项 信息建立一一对应关系，这些编码称为代码。 • 各个代码之间没有显式的数值验算关系。如邮政编 码，北邮的班级编码，学号编码等。
数制：进位计数制度
- 按进位的原则进行计数，称为进位计数制，简称数制。不论是 哪一种数制，其计数和运算都有共同的规律和特点。
进位计数的两个基本因素 基数 计数制中所用到的数码个数 R 位权 数码所处的位置
- 位权表示法
K是任意进制数码所允许数中的一个
( N )R K n 1 R n 1 K n 2 R n 2 ... K 1 R 1 K 0 R 0 K 1 R 1 ...K m R m
IEEE标准从逻辑上用三元组{S,E,M}表示一个数N 1989年ACM图灵奖得主
n,s,e,m分别为N,S,E,M对应的实际数值,而N,S,E,M仅仅是一串二进制位。 S(sign)表示N的符号位。对应值s满足：n>0时，s=0; n<0时，s=1。 E(exponent)表示N的指数位，位于S和M之间的若干位。对应值e也可正可负。 M(mantissa)表示N的尾数位，恰好，它位于N末尾。M也叫有效数字位 （sinificand）、系数位（coefficient）, 甚至被称作“小数”。 11:33:50
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计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1891年：利兰•斯坦福与其妻子一道在靠近帕 洛•阿尔托（Palo Alto）的地方开办了面积达8， 000英亩的斯坦福大学，从而为日后硅谷的诞 生埋下了伏笔。
• 1893年：德国人施泰格尔研制出一种名为 “大富豪”的计算机，该计算机是在手摇式计 算机的基础上改进而来，并依靠良好的运算速 度和可靠性而占领了当时的市场，直到1914 年第一次世界大战爆发之前，这种“大富豪” 计算机一直畅销不衰。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1868年：美国新闻工作者克里斯托夫•肖尔斯 （C.Sholes）发明了沿用至今的QWERTY键盘。
• 1873年：美国人鲍德温（F. Baldwin）利用自己过去 发明的齿数可变齿轮制造了第一台手摇式计算机。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
微机系统与接口
§1 微机系统导论
（计算机发展史）
§1.1 微机系统组成 §1.2 微机硬件系统结构 §1.3 微处理器组成 §1.4 存储器概述 §1.5 微机工作原理 §1.6 微机系统主要性能指标
计算机发展史
• [史前时代：1623——1895] • [电子管时代：1911——1946] • [晶体管时代：1947——1958] • [集成电路时代：1959——1970] • [微处理器时代：1971——1979] • [PC时代一 ：1980——1985] • [PC时代二：1986——1994] • [PC时代一 ：1994——1997] • [PC时代三 ：1998——1999] • [PC时代四 ：2000——2002] • [PC时代五 ：2003年]
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1822年：英国科学家巴贝奇 （C.•Babbage）制造出了第 一台差分机， 它可以处理3个 不同的5位 数，计算精度达 到6位小数。
• 1871年：为计算机事业贡献 了毕生精力的巴贝奇 （C.•Babbage)去世。他与阿 达所设想的分析机最终也未能 问世，但是他们却为后人留下 了一份宝贵的遗产，那就是面 对困难不屈不挠的精神，以及 那数十种设计方案和程序。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1642年：法国科学家帕斯卡（B.Pascal）发 明了著名的帕斯卡机械计算机，首次确立了计 算机器的概念。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1674年：莱布尼茨改进了帕斯卡的计算 机，使之成为一种能够进行连续运算的 机器，并且提出了“二进制”数的概念。
计算机发展史
1666年，在英国Samuel Morland发明了一部可以计算 加数及减数的机械计数机。
1673年, Gottfried Leibniz 制造了一部踏式(stepped)圆 柱形转轮的计数机,叫“Stepped Reckoner”，这部计算 器可以把重复的数字相乘，并自动地加入加数器里。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1834年：巴贝奇提出了分析机的概念，机器共分为三个部分： 堆栈，运算器，控制器。他的助手， 英国著名诗人拜伦的独生女 阿达•奥古斯塔（Ada Augusta）为分析机编制了人类历史上第 一批计算机程序。 阿达和巴贝奇为计算机的发展创造了不朽的功勋，他们对计算机 的预见起码超前了一个世纪以上，正是他们的辛勤努力，为后来 计算机的出现奠定了坚实的基础。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1895年： 英国青年工程师弗莱明（J.•Fleming）通 过“爱迪生效应”发明了人类第一只电子管。
计算机发展史
[电子管时代：1911——1946]
• 1911年：6月15日，美国华尔街金融投资家弗林特 （C.Flent）投资霍列瑞斯的制表机公司，成立了全新 的CTR公司，但公司创立之初并没有涉足任何电子领 域，反而生产诸如碎纸机或者土豆削皮机之类的产品。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1847年：英国数学家布尔 （G.Boole）发表著作《逻辑 的数学分析》。
• 1854年：布尔发表《思维规 律的研究——逻辑与概率的数 学理论基础》，并综合自己的 另一篇文章《逻辑的数学分 析》，从而创立了一门全新的 学科－布尔代数，为百年后出 现的数字计算机的开关电路设 计提供了重要的数学方法和理 论基础。
• 1886年：美国人Dorr E. Felt (1862-1930), 制造了第一台用按键操作的计算器。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1890年：美国在第12次人口普 查中使用了由统计学家霍列瑞斯 （H.Hollerith）博士发明的制 表机，从而完成了人类历史上第 一次大规模数据处理。此后霍列 瑞斯根据自己的发明成立了自己 的制表机公司，并最终演变成为 IBM公司。
计算机发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1725年：法国纺织机械师布 乔（B.•Bouchon）发明了 “穿孔纸带”的构想。
• 1805年： 法国机械师杰卡德 （J.Jacquard）根据布乔 “穿孔纸带”的构想完成了 “自动提花编织机”的设计制 作，在后来电子计算机开始发 展的最初几年中，在多款著名 计算机中我们均能找到自动提 花机的身影。
1694年,德国数学家，Gottfried Leibniz ，把巴斯卡的 Pascalene 改良，制造了一部可以计算乘数的机器，它 仍然是用齿轮及刻度盘操作。
计算发展史
[史前时代：1623——1895]
• 1623年：德国科学家契克卡德（W. Schickard） 制造了人类有史以来第一台机械计算机，这台 机器能够进行六位数的加减乘除运算。
• 1912年：美国青年发明家德•福雷斯特（L.•De Forest）在帕洛阿托小镇首次发现了电子管的放大作 用，为电子工业奠定了基础，而今日的帕洛阿托小镇 也已成为硅谷的中心地带。
计算机发展史
[电子管时代：1911——1946]
• 1913年：美国麻省理工学院教授万•布什 （V.Bush）领导制造了模拟计算机“微分分 析仪”。机器采用一系列电机驱动，利用齿轮 转动的角度来模拟计算结果。