微机原理课程综述

HEFEI UNIVERSITY

微型计算机原理与接口技术课程综述

系别电子信息与电气工程系

专业电气自动化

班级 09自动化1班

姓名王典

指导老师王敬生

完成时间 2012年1月1号

微型计算机原理及其接口技术课程综述

09自动化（1）班王典学号0905072002

摘要：

和串口通信和可编程接口芯片8251A等等内容。当今社会计算机领域发展十分迅速，随着计算机处理速度的更新换代频率越来越快，人类信息文明依然高度发达。作为一个当代大学生掌握计算机相关的知识时是很必要的。而要从基础入手去了解计算机的处理过程和运算规则，《原理以及接口技术》恰恰给了我们指引，引导我们从计算机的原理处去了解计算机系统整个的工作流程。微机原理与接口技术这门课程通过pc机及其兼容机的80X86 系列这个主线，分析了计算机的工作原理和接口技术，培养了我们对微型计算机应用系统的认知和分析的能力。本门课程主要内容包括：86系列微处理器芯片，汇编语言上的设计，存储器以及I/O接口和总线，微型计算机的中端系统、可编程计数/定时器8253及其应用、可编程外围接口芯片8255A及其应用

关键字：cpu 存储器总线汇编语言

正文：

一，计算机发展史：

1．第一代电子计算机

第一代电于计算机是从1946年至1958年。它们体积较大，运算速度较低，存储容量不大，而且价格昂贵。使用也不方便，为了解决一个问题，所编制的程序的复杂程度难以表述。这一代计算机主要用于科学计算，只在重要部门或科学研究部门使用。

第二代电子计算机，第二代计算机是从1958年到1965年，它们全部采用晶体管作为电子器件，其运算速度比第一代计算机的速度提高了近百倍，体积为原来的几十分之一。在软件方面开始使用计算机算法语言。这一代计算机不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。

第三代计算机是从1965年到1970年。这一时期的主要特征是以中、小规模集成电路为电子器件，并且出现操作系统，使计算机的功能越来越强，应用范围越来越广。它们不仅用于科学计算，还用于文字处理、企业管理、自动控制等领域，出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，可用于生产管理、交通管理、情报检索等领域。

第四代计算机是指从1970年以后采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）为主要电子器件制成的计算机。例如80386微处理器，在面积

约为10mm X l0mm的单个芯片上，可以集成大约32万个晶体管。第四代计算机的另一个重要分支是以大规模、超大规模集成电路为基础发展起来的微处理器和微型计算机。

微型计算机的发展大致经历了四个阶段：

第一阶段是1971～1973年，微处理器有4004、4040、8008。1971年Intel 公司研制出MCS4微型计算机（CPU为4040，四位机）。后来又推出以8008为核心的MCS-8型。

第二阶段是1973～1977年，微型计算机的发展和改进阶段。微处理器有8080、8085、M6800、Z80。初期产品有Intel公司的MCS一80型（CPU为8080，八位机）。后期有TRS-80型（CPU为Z80）和APPLE-II型（CPU为6502），在八十年代初期曾一度风靡世界。

第三阶段是1978～1983年，十六位微型计算机的发展阶段，微处理器有8086、808880186、80286、M68000、Z8000。微型计算机代表产品是IBM-PC（CPU 为8086）。本阶段的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC／AT286(1986年)微型计算机。

第四阶段便是从1983年开始为32位微型计算机的发展阶段。微处理器相继推出80386、80486。386、486微型计算机是初期产品。1993年，Intel公司推出了Pentium或称P5（中文译名为"奔腾"）的微处理器，它具有64位的内部数据通道。现在Pentium III（也有人称P7）微处理器己成为了主流产品，预计Pentium IV 将在2000年10月推出。

由此可见，微型计算机的性能主要取决于它的核心器件——微处理器（CPU）的性能。

第五代计算机将把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起具有形式推理、联想、学习和解释能力。它的系统结构将突破传统的冯·诺依曼机器的概念，实现高度的并行处理。

二，8086的系统结构：

在8086系统结构中。其中寄存器的种类很多，非常容易混淆，先列举如下：CS-代码段寄存器，DS-数据段寄存器，ES-附加段寄存器，SS-堆栈段寄存器。另外还有标志寄存器：CF-进位寄存器，PF-奇偶校验标志位，AF-辅助进位标志位，ZF-全零标志位，SF-符号标志位，OF-溢出标志位，TF-单步标志位，IF-中断标志位，DF-方向标志位，对于这些标志位的熟练掌握，对于我们以后对汇编的学习都有深刻的影响。比如在第三章的学习中，JC，JNC等的选择都与CF的标志位有关系。第二章还简单的介绍了8086CPU的引脚和功能，和8086的储存器组织，对于这些内容的熟练掌握，为我们以后在第五章储存器的学习打下基础。在

第二章8086系统的配置中，8086CPU的时序是一个难点，时序图的熟练识别，对以后关于各种芯片时序的学习都有很重要的意义。

简单介绍一下BIU与EU的工作过程：

总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务：

一，每当8086的指令队列中有两个空字节，或8088的指令队列中有一个空字节时，BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。

二，每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者I／O端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总线的请求。

三，当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。

四，在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。

有以上内容可以看出BIU与EU它们两者的工作是不同步的，正是这种既相互独立又相互配合的关系，使得8086/8088可以在执行指令的同时，进行取指令代码的操作，也就是说BIU与EU是一种并行工作方式，改变了以往计算机取指令→译码→执行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率，。

三，8086寻址方式和指令系统：

计算机指令通常包含操作码和操作数两部分，前者指出操作的性质，后者给出操作的对象。寻址方式就是指令中说明操作数所在的地址的方法。8086访问操作数采用多种灵活的寻址方式，是指令系统可以方便的在1M存储空间内寻址。指令分为单操作数、双操作数和无操作数之分。如果是双操作数指令，要用逗号将两个操作数隔开。逗号右边的称为源操作数，左边的称为目的操作数。例如：将寄存器CX中的内容送进寄存器AX的指令为MOV AX,CX 其中AX为目的操作数，CX为源操作数。

汇编语言程序格式

介绍两条常用指令：MOV 和 ADD

MOV dst, src ; (dst) (src)