微機原理與接口技術(shù)：第1章1-1-1-2

微機原理與接口技術(shù)課程目標(biāo)

掌握：微型計算機的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計方法微型計算機接口技術(shù)建立微型計算機系統(tǒng)的整體概念，形成微機系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力教材及參考書教材：《微機原理與接口技術(shù)》，陳建鐸主編.高等教育出版社參考書：《微機原理與接口技術(shù)》，吳寧等編.西安交通大學(xué)出版社平時成績

考勤+課堂練習(xí)30%考試卷面成績

70%成績構(gòu)成（百分制）第1章概述

1.1微型計算機的組成特點與發(fā)展

1.2微型計算機的系統(tǒng)組成

1.38086微處理器的內(nèi)部組成與工作模式1.1計算機的產(chǎn)生與發(fā)展

1.1.1微型計算機的組成特點

1.1.2微型計算機的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1微型計算機的組成特點結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，使用方便靈活。功耗小，價格低廉?？煽啃愿?，應(yīng)用廣泛。1.微型計算機的組成特點字長是計算機一次能直接處理二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般與運算器的位數(shù)一致，字長越長，運算精度越高。目前，微型計算機的字長主要有8位、16位、32位和64位等。

2．主要性能與技術(shù)指標(biāo)

位（bit），字節(jié)（byte），字（word）位：能夠表示1或0值的一位二進制數(shù)字；字節(jié)：由8位二進制數(shù)字構(gòu)成的位組；字：也是位組單位，指出某個特定計算機內(nèi)部一次可以處理的二進制數(shù)字的位數(shù)，通常是字節(jié)的倍數(shù)；8位二進制代碼為一個字節(jié)，16位二進制代碼為一個字，32位二進制代碼為一個雙字。存儲器一般以字節(jié)為基本計量單位。運算速度

-是指計算機每秒執(zhí)行基本指令的條數(shù)。-它反映計算機運算和對數(shù)據(jù)處理的速度，表示單位有次/秒、百萬次/秒、億次/秒等。主頻是指計算機的主時鐘頻率，它在很大程度上反映了計算機的運算速度。主頻的單位是赫茲（Hz）。內(nèi)存儲器容量內(nèi)存儲器以字節(jié)（Byte）為單位，其容量表示存儲二進制數(shù)據(jù)的能力，常用千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、千兆字節(jié)（KMB）、吉字節(jié)（GB）或太字節(jié)（TB）表示。

千字節(jié)即KB；MB，GB，TB1KB=210B=1024B1MB=210KB=220B=1024KB1GB=210MB=230B=1024MB1TB=210GB=240B=1024GB

外存儲器容量外存儲器設(shè)置在計算機的外部，主要用來存儲暫不執(zhí)行和不被處理的數(shù)據(jù)，標(biāo)志計算機存儲信息的能力。在微型計算機中，常指硬盤存儲器，其容量用MB，KMB，GB，MMB，TB。1.1.2微型計算機的產(chǎn)生與發(fā)展1971年美國Intel公司研制的4位Intel4004CPU，1972年美國Intel公司推出了Intel8008，字長8位，被稱為第一代微處理器。1973年—1975年Intel公司又推出了Intel8080，Motorola公司推出了MC6800，字長均為8位，被稱為第二代微處理器產(chǎn)品。1976年—1977年Intel8085、MC6802和Zilog公司的Z80，字長為8位，被稱為第三代產(chǎn)品。1978年以后Intel8086、MC6809和Z8000等，字長為16位，1982年又推出了Intel80286，成為微處理器中的佼佼者。單片機有MCS-51/96、MC6801/6805、Z8等，分別為8位和16位。這些，在當(dāng)時被稱為第四代微處理器。1985年Intel公司又推出了80386，標(biāo)志著微處理器進入了32位的時代。1993年Intel公司推出了Pentium微處理器，復(fù)雜指令集（CISC）與精簡指令集相結(jié)合，內(nèi)部總線32位，數(shù)據(jù)線64位，兩個ALU，兩條并行整數(shù)流水線，支持兩條指令同時執(zhí)行，被稱為Intel第五代微處理器。1995年11月Intel公司又推出了PentiumPro。1997年1月Intel公司又推出了帶有多媒體指令的PentiumMMX，新增57條指令，用于多媒體技術(shù)。此后Intel公司又相繼推出了PentiumⅡ/Ⅲ/4微處理器，集成度達到每片千萬個以上晶體管，時鐘頻率達到100MHz～3.6GHz以上。2001年Intel公司與HP公司聯(lián)合，推出了IA-64微處理器（Itanium），是一種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)+EPIC（顯式并行指令計算）技術(shù)的高檔64位微處理器。與此同時，AMD公司也推出了自己的AMDx86-64產(chǎn)品。1.2微型計算機的系統(tǒng)組成

1.2.1微型計算機的系統(tǒng)配置

1.2.2微型計算機和硬件系統(tǒng)

1.2.3微型計算機的軟件系統(tǒng)1.2.1微型計算機的系統(tǒng)配置用戶程序應(yīng)用軟件包調(diào)試與診斷程序語言處理程序外存儲器操作系統(tǒng)輸出設(shè)備輸入設(shè)備中央存儲器應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件軟件系統(tǒng)外部設(shè)備 硬件系統(tǒng)主機主存儲器運算器控制器微型計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

微型計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。圖1-1微型計算機系統(tǒng)組成1.2.2微型計算機和硬件系統(tǒng)

包括主機和常用外圍設(shè)備。外圍設(shè)備主要有顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、外存儲器、打印機、繪圖儀以及調(diào)制解調(diào)器等通信設(shè)備。圖1-2微型計算機硬件系統(tǒng)組成

1．主機

主機由中央處理器和主存儲器組成，其芯片安裝在一塊印刷電路板上，稱為主機板，簡稱主板。主機板放置在機箱內(nèi)，合稱為主機箱。在主機板上安裝有若干接口插座（也稱為插槽或槽口），可插入與不同外圍設(shè)備連接的接口電路板，即適配器或接口卡。

主機箱內(nèi)除了主板外，還有硬盤、軟盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、電源、揚聲器和一個用于散熱的電風(fēng)扇。目前，人們常把主板和主機箱統(tǒng)稱為主機。

主機箱的正面常有1個（或者2個）軟盤插口和一個光盤插口，可分別插入軟盤盤片和光盤盤片。主機箱的背面有多個與接口板連通的插口，分別與鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)、打印機和通信設(shè)備等連接。 2．總線結(jié)構(gòu)

總線是連接計算機中各組成部件，并進行數(shù)據(jù)傳送的公共通路，可分為3種，即數(shù)據(jù)總線（databus，DB）、地址總線（addressbus，AB）和控制總線CB（controlbus，CB）。所謂總線結(jié)構(gòu)是把各組成部件（CPU、主存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等）通過專門的接口電路連接在總線上，通過總線進行數(shù)據(jù)傳送。圖1-3微型計算機總線結(jié)構(gòu)示意圖

3．微處理器

微處理器是制作在一塊集成電路芯片上的中央處理器（CPU），主要由運算器和控制器組成。

（1）運算器

用來對數(shù)據(jù)進行運算或加工處理的部件，由加法器、累加器、暫存寄存器和控制電路組成，對數(shù)據(jù)進行算術(shù)邏輯運算。算術(shù)運算有加、減、乘、除、加1、減1等；邏輯運算有“與”、“或”、“非”、“異或”、“比較”和“求補”等。

（2）控制器

主要由程序計數(shù)器（PC）、指令寄存器、指令譯碼器、微操作控制電路（或微程序控制器）及控制邏輯電路組成，對指令進行譯碼，根據(jù)指令要求控制計算機各組成部件協(xié)調(diào)工作，即執(zhí)行該指令。一條指令執(zhí)行完后，取下一條指令。全部執(zhí)行過程中，由時序電路提供時序信號。4．內(nèi)存儲器

也稱為主存儲器（簡稱為內(nèi)存或主存），與中央處理器合稱為主機。它由存儲體、地址寄存器、地址譯碼器、數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器和讀/寫控制電路組成。以字節(jié)為單位，多由半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成。

按功能可分為隨機存取存儲器和只讀存儲器。

（1）隨機存取存儲器

簡稱為隨機存儲器或RAM，計算機工作時，其中的數(shù)據(jù)可以隨機讀出或者寫入，關(guān)機或者停電后數(shù)據(jù)丟失。根據(jù)RAM電路，又可分為靜態(tài)SRAM和動態(tài)DRAM。

靜態(tài)SRAM是用雙極型或MOS型晶體管構(gòu)成的觸發(fā)器作為基本存儲單元，正常供電，數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定。動態(tài)DRAM是用MOS型晶體管的柵極電容存儲數(shù)據(jù)信息，需要定時補充電荷，也稱為刷新，因此稱為動態(tài)存儲器。（2）只讀存儲器

簡稱為ROM，其中的數(shù)據(jù)事先寫入，計算機工作時只能讀出使用。關(guān)機或者停電后數(shù)據(jù)不丟失，常用來存儲固定程序或常數(shù)。只讀存儲器又分為3種，第一種是固定只讀存儲器（ROM）；第二種是可編程只讀存儲器（PROM；第三種是可改寫只讀存儲器（EPROM）。

另外，還有E2PROM、Flash存儲器。

5．外存儲器

簡稱為外存或輔存，容量大，用來存放暫不執(zhí)行的程序和不被處理的數(shù)據(jù)。常用的有軟盤、硬盤、優(yōu)盤和光盤。關(guān)機后信息不會丟失，可長期保存程序和數(shù)據(jù)，是微型計算機必不可少的存儲器。開機前，程序和數(shù)據(jù)存放在外存儲器中。開機后，程序和數(shù)據(jù)被調(diào)入主存儲器執(zhí)行或處理；暫不執(zhí)行或不被處理時，再送回外存儲器。關(guān)機之前，有用的程序和數(shù)據(jù)均需送到外存儲器保存。

6．輸入/輸出設(shè)備

（1）輸入設(shè)備

是用來向計算機輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)備。（2）輸出設(shè)備

是用來輸出計算機運算或者數(shù)據(jù)處理結(jié)果的設(shè)備。1.2.3微型計算機的軟件系統(tǒng)

軟件可分為兩類:一類是系統(tǒng)軟件；另一類是應(yīng)用軟件。

1．系統(tǒng)軟件（1）操作系統(tǒng)（operatingsystem，OS）

是計算機的核心程序，用來管理計算機中的硬件和軟件，組織計算機的工作流程，最大限度地提高資源利用率，為用戶提供一個功能強、使用靈活方便的環(huán)境。

（2）語言處理程序

是用來把匯編語言程序或者高級語言程序轉(zhuǎn)換成機器語言程序的程序，分為3種，即匯編程序、編譯程序和解釋程序。

（3）其他系統(tǒng)軟件

包括許多服務(wù)程序或者工具軟件，例如漢字輸入程序、調(diào)試程序Debug/Pctools、系統(tǒng)診斷程序QAPLUS、文件壓縮程序ARJ、硬盤管理程序DM/ADM/ADMPLUS、系統(tǒng)配置程序、設(shè)備管理程序、網(wǎng)絡(luò)管理與通信程序、病毒防護程序等。

2．應(yīng)用軟件

包括為用戶提供的