《微機(jī)原理與接口技術(shù)》二〇一五年九月張靜聯(lián)系電話：828135113830656302E－mail：124431825@教材《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》（第三版）馮博琴、吳寧清華大學(xué)出版社參考教材1.《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》（第3版）戴梅萼史嘉權(quán)清華大學(xué)出版社2.《微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用》(第3版）鄭學(xué)堅(jiān)清華大學(xué)出版社3.《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用》(第2版）楊素行清華大學(xué)出版社

教學(xué)安排電氣工程及其自動化專業(yè)理論：64學(xué)時(shí)（4學(xué)時(shí)/周*16周）實(shí)驗(yàn)：16學(xué)時(shí)盛海龍教師考核（考試/4學(xué)分）理論：總成績=平時(shí)考核10％+中期考核20％+期末考核70％課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法1）不是純理論，是工程實(shí)際課，學(xué)習(xí)時(shí)從實(shí)際需要來理解。2）教材不易看懂，概念前后交錯(cuò)，缺少必要交代，不易把握重點(diǎn)。3）教材上內(nèi)容及概念眾多，知識點(diǎn)瑣碎且多。每次課后要復(fù)習(xí)（特別是新接觸的概念），不易自學(xué)，如果平時(shí)不聽課（缺課會使概念支離破碎跟不上），很難靠期末復(fù)習(xí)突擊考及格，但如果堅(jiān)持聽課，會感覺很容易。

課程目標(biāo)掌握：微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計(jì)方法微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力教學(xué)內(nèi)容第一章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概論（4學(xué)時(shí)）第二章微處理器與總線（6學(xué)時(shí)）第三章8086/8088指令系統(tǒng)（12學(xué)時(shí)）第四章匯編語言程序設(shè)計(jì)（12學(xué)時(shí)）第五章存儲器系統(tǒng)（8學(xué)時(shí)）第六章輸入輸出和中斷技術(shù)（12學(xué)時(shí)）第七章常用數(shù)字接口電路+總復(fù)習(xí)（8+2學(xué)時(shí)）第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概論主要內(nèi)容：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的常用數(shù)制、編碼及其相互間的轉(zhuǎn)換無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算有符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的工作過程微機(jī)系統(tǒng)的組成§1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一、計(jì)算機(jī)的分類及發(fā)展1.分類（按性能和體積）11單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)12小型機(jī)滿足中小型企事業(yè)單位的性息處理要求，成本低小型機(jī)13美國航空公司的大型機(jī)每秒鐘可處理4000多個(gè)事務(wù)大型機(jī)14日本NEC公司的NECSX-6/64MB巨型計(jì)算機(jī)，它包含64個(gè)CPU，內(nèi)存容量為512GB，峰值速度達(dá)每秒1萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，用于全球氣溫變化趨勢的預(yù)測研究全球氣溫分布與變化趨勢圖

巨型機(jī)152013年5月由國防科技大學(xué)等單位研制的“天河二號”5.49億億次超級計(jì)算機(jī)，2.

計(jì)算機(jī)的發(fā)展

（1）計(jì)算機(jī)誕生背景：ENIAC

1946.2.15（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）描述：18000多個(gè)電子管1500個(gè)繼電器10000只電容70000個(gè)電阻重量30噸占地面積170m2耗電150千瓦運(yùn)算速度每秒5千次當(dāng)時(shí)價(jià)值：48萬美元

1718（2）計(jì)算機(jī)的年代劃分（硬件和軟件特征）電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代（機(jī)器語言、匯編語言）晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代（BASIC、FORTRON）小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（高級語言）大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（軟件工程數(shù)據(jù)庫）

19二、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展誕生于20世紀(jì)70年代特點(diǎn)：體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、價(jià)格便宜、使用方便、軟件豐富核心：微處理器21微型計(jì)算機(jī)的年代劃分22微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代第一代：4位機(jī)的發(fā)展和8位機(jī)萌芽階段（1971-1973）代表產(chǎn)品：Intel4004和MCS-4微機(jī)

Intel8008和MCS-8微機(jī)字長：4位或8位特點(diǎn)：指令系統(tǒng)簡單，運(yùn)算功能差，價(jià)格低廉應(yīng)用：面向家電、計(jì)算機(jī)和二次儀表第二代：8位機(jī)的發(fā)展階段（1973-1977）代表產(chǎn)品：Intel8080/8085、MC6800、Z80、R6502字長：8位特點(diǎn)：指令系統(tǒng)比較完善，運(yùn)算速度提高一個(gè)數(shù)量級、尋址能力有所增強(qiáng)應(yīng)用：面向家電、智能儀表、工業(yè)控制

第三代：16位機(jī)的發(fā)展階段（1978-1985）代表產(chǎn)品：Intel8086/8088、80186、80286、MC68000、Z8000字長：16位特點(diǎn)：指令系統(tǒng)豐富，采用多機(jī)中斷，多種尋址方式，段式存儲結(jié)構(gòu)，配有功能強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件應(yīng)用：工業(yè)控制第四代：32位機(jī)的發(fā)展階段（1985-1992）代表產(chǎn)品：Intel80386、80486字長：32位特點(diǎn)：內(nèi)存容量已達(dá)1MB以上，硬盤技術(shù)不斷提高，發(fā)展了32位的總線結(jié)構(gòu)，各種品牌機(jī)涌向市場，如COMPAQ、DELL等，這些微型機(jī)在性能上已趕上傳統(tǒng)的超級小型機(jī)，可執(zhí)行多任務(wù)、多用戶操作應(yīng)用：辦公自動化，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境第五代：64位機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展階段（1992-現(xiàn)在）代表產(chǎn)品：IntelPentium、Itanium字長：64位特點(diǎn)：外部數(shù)據(jù)線64位字長，32位以上地址總線，增加了虛擬現(xiàn)實(shí)等多媒體能力和通信上的應(yīng)用應(yīng)用：辦公自動化，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器1.馮.諾依曼計(jì)算機(jī)三、微型計(jì)算機(jī)的工作過程執(zhí)行程序（指令序列的集合）程序的執(zhí)行過程程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令譯碼取操作數(shù)執(zhí)行指令存結(jié)果指令周期操作碼操作數(shù)執(zhí)行1.CPU如何知道從哪里取出程序的第一條指令？——操作系統(tǒng)2.CPU如何按程序控制流執(zhí)行指令？——程序計(jì)數(shù)器3CPU如何知道從哪里取操作數(shù)？——地址、尋址方式馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的核心原理－存儲程序的工作原理將計(jì)算過程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，并放入存儲器保存程序中的指令和數(shù)據(jù)必須采用二進(jìn)制代碼，且能夠被執(zhí)行該程序的計(jì)算機(jī)所識別。指令按其在存儲器中存放的順序執(zhí)行，存儲器的字長固定并按順序線性編址。由控制器控制整個(gè)程序和數(shù)據(jù)的存取及程序的執(zhí)行。以運(yùn)算器為核心，所有的執(zhí)行都經(jīng)過運(yùn)算器。四、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32

主機(jī)

硬件系統(tǒng)外設(shè)微機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)軟件

軟件系統(tǒng)

應(yīng)用軟件CPU存儲器輸入/輸出接口總線微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(1)微處理器微處理器簡稱CPU，是計(jì)算機(jī)的核心。主要包括：

運(yùn)算器控制器寄存器組(2)存儲器

用于存放計(jì)算機(jī)工作過程中需要操作的數(shù)據(jù)和程序。有關(guān)內(nèi)存儲器的幾個(gè)概念內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存容量內(nèi)存的操作內(nèi)存的分類

內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容每個(gè)單元都對應(yīng)一個(gè)地址，以實(shí)現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址。1011011038F04H內(nèi)存地址單元內(nèi)容內(nèi)存容量內(nèi)存所含存儲單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為單位內(nèi)存容量的大小依CPU的尋址范圍而定（即CPU地址信號線的位數(shù)）常用術(shù)語位（bit）：是存儲器中存儲信息的最小單位，稱為存儲位。(0/1)字節(jié)（Byte）：存儲器基本單位是字節(jié)，一個(gè)字節(jié)叫做一個(gè)存儲單元，1Byte＝8bit。字長：計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲的單位（一組二進(jìn)制數(shù)）1001101011001100001010110101000110010110位字節(jié)存儲容量：存儲器所包含的存儲單元總數(shù)存儲容量的單位：B（字節(jié)）、KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)、GB（千兆字節(jié)）和TB（太字節(jié)）1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB內(nèi)存操作讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，原單元內(nèi)容不改變；寫：CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原來的內(nèi)容被覆蓋。CPU讀出地址為04H內(nèi)存單元中的內(nèi)容CPU把數(shù)據(jù)26H寫入地址為08H的存儲單元輸入/輸出接口接口是CPU與外部設(shè)備間的橋梁CPUI/O接口外設(shè)數(shù)據(jù)緩沖寄存信號電平或類型的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)間的運(yùn)行匹配接口的分類串行接口輸入接口并行接口輸出接口數(shù)字接口模擬接口總線基本概念分類及作用

軟件系統(tǒng)軟件：為運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件(用戶為解決各種實(shí)際問題編制的程序）操作系統(tǒng)軟件系統(tǒng)實(shí)用程序§1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及編碼主要內(nèi)容各種計(jì)數(shù)制的特點(diǎn)及表示方法；各種計(jì)數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換。1.常用計(jì)數(shù)法

十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制特點(diǎn)：以十為底，逢十進(jìn)一；有0-9十個(gè)數(shù)字符號,10為基數(shù)，10i為權(quán)，用D表示。權(quán)值表達(dá)式：二進(jìn)制特點(diǎn)：以2為底，逢2進(jìn)位；只有0和1兩個(gè)符號。用B表示。權(quán)值表達(dá)式：十六進(jìn)制特點(diǎn)：有0--9及A--F共16個(gè)數(shù)字符號，逢16進(jìn)位。用H表示。權(quán)值表達(dá)式：例：234.98D或（234.98）D或（234.98）101101.11B或（1101.11）B或（1101.11）2ABCD.BFH或（ABCD.BF）H或

（ABCD.BF）162.各種進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制到非十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換按相應(yīng)的權(quán)值表達(dá)式展開例：1011.11B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=8+2+1+0.5+0.25=11.755B.8H=5×161+11×160+8×16-1

=80+11+0.5=91.5十進(jìn)制到非十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：對整數(shù)：除2取余直到商為零；（低高）對小數(shù)：乘2取整直到達(dá)到精度或小數(shù)部分為零。（高低）到十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：對整數(shù)：除16取余；對小數(shù)：乘16取整。（112.25）10=（1110000.01）2（301.6875）10=（12D.B)16(253.25)10=(11111101)B=(FD.4)H二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十六進(jìn)制數(shù)例：11001.1B=

19.8H11001010.0110101B=CA.6AH2A8F.6DH=0010101010001111.01101101BBCD碼(8421)十進(jìn)制數(shù)Decimal二進(jìn)制數(shù)Binary十六進(jìn)制數(shù)Hexa-Decimal(Hex)00000000001111001021020011311301004100401015101501106110601117