教学安排 教材:微型计算机原理 主编:王忠民 出版社:西安电子科技大学出版社 理论学时:64学时 实验学时:16学时 微机原理及应用教学辅导与习题解析 1 微机原理及应用-课程内容 章节目录计划学时 第1章 微型计算机系统导论 2 第2章 计算机中的数制和编码 2 第3章 8086微处理器 8 第4章 8086指令系统 12 第5章 汇编语言程序设计 10+10 第6章 半导体存储器 6 第7章 输入输出与中断 8259A 5+8+2 第8章 可编程接口芯片及应用（ 8255 、8253）5+4+4 习题课 2 2 微机原理及应用-课程特点 专业技术基础课 硬件系列课程之一 计算机组成原理 微机原理及应用 计算机体系结构 指定必修课 以技术为主 面向应用 软硬件相结合 3 微机原理及应用-先修课程 数字逻辑 提供硬件基础 计算机组成原理 确立计算机部件功能 掌握计算机工作原理 高级语言程序设计 掌握基本程序设计 4 n成绩考核方式和及格标准： n平时成绩占30%，其中实验占10%，作业、考勤占20% n（3次缺席或实验成绩或作业考勤不合格者取消考试资格） n期末考试成绩占70% n及格标准：出勤率达到要求，总成绩在60分以上。 n对学生学习本课程的要求 n按时上课，注意听讲并做笔记。 n课后及时复习，独立按时完成作业。 n认真独立做实验，实验前写预习报告，实验中完成实验报告。 严禁抄袭作业、实验报告，抄袭与没交同等记录，并取消批改资格。 因病、事等不能上课的要求事先请假并有相应诊断，取得任课教师批准。（不 可抗拒因素除外） 杜绝迟到，早退，上课讲话，吃东西，打电话，发短信等不良行为。 5 微机原理及应用-网站资源 钱晓捷之微服网 微机原理远程教学 http:/202.116.64.20/caicomputer/ 罗云彬的编程乐园 Art of Assembly Language Programming http:/webster.cs.ucr.edu 6 时间：20128月27日（第一周周一） 本次课内容： 1、为什么要学习微机原理及应用（计算机的发展、计算机的应用）。 2、计算机的组成和基本概念。 本次课重点： 1、微处理器、微型计算机、总线的组成。 2、位、字节、字、字长、内存容量、内存单元地址的概念。 7 第1章 微型计算机系统导论 1.1 引言 1.2 计算机的发展概况 1.3 微型计算机硬件系统 1.4 微型计算机软件系统 1.5 微型计算机的工作过程 8 1.了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机 系统 2. 了解微机的硬件组成，理解总线及其应用特点 、掌握地址、数据、控制总线的概念 第1章教学要求 9 1.1前言 n微机原理是一门专业基础课。 1.1 引言 10 计算机的应用 (1).数据处理 (2).办公自动化 (3).计算机辅助设计(CAD) (4).科学计算 (5).实时控制 (6).人工智能 1.1 引言 11 微型计算机属于第四代计算机，是二十世纪70年代初期研 制成功的。 微处理器(MicroProcessor)是微型计算机的核心芯片，也被 称为中央处理单元，简称为CPU(Central Processing Unit)。 1.2 计算机的发展概况 12 微处理器（CPU） 1.2 计算机的发展概况 13 一、计算机的发展历程 n1946年在美国宾夕法尼亚大学， J.W.Mauchley及J.P.Eckert等人合作 研制成功世界上第一台由程序控制的电 子计算机ENIAC(Electronic Numcrical Integrator And Calculator)。 1.2 计算机的发展概况 14 1946年2月由宾夕大学 研制成功的ENIAC Electronic Numerical Integrator And Calculator 电子数字积分计算机 :重达30吨 :占地170m2 :18000个电子管 :保存80个字节 1.2 计算机的发展概况 15 两位发明人莫奇来和爱克特ENIAC使用的电子管 1.2 计算机的发展概况 16 1.2 计算机的发展概况 第1代：4位和低档8位微机 400440408008 4004（4位CPU）及8位CPU 8008。 PMOS工艺，2000只晶体管/片。 指令系统简单，运算能力差，速度慢。 软件主要使用机器语言及简单的汇编语言编写 。 17 Intel4004和采用4004的计算器 1.2 计算机的发展概况 18 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 8080 CPU、Z80 CPU、8085CPU。 8位微处理器，16位地址总线。 NMOS工艺，9000只晶体管/片。 1.2 计算机的发展概况 19 Apple微型计算机 Apple-I Apple-II 1.2 计算机的发展概况 20 第3代：16位微机 8086808880286，IBM PC系列机 8086 CPU8086 CPU、Z8000 CPUZ8000 CPU、MC6800 CPUMC6800 CPU。 1616位微处理器，位微处理器，2020位地址总线。位地址总线。 1.2 计算机的发展概况 21 IBM PC系列机 8088CPU IBM PC机 IBM PC/AT机 IBM PC/XT机 16位IBM PC系列机是32位微机的基础 1.2 计算机的发展概况 22 第4代：32位微机 8038680486 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 32位微处理器芯片80386，地址总线也为32位。 80486，地址总线仍然为32位。 1.2 计算机的发展概况 23 第5代：64位微机 Itanium、64位微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站 Pentium(奔腾，Intel 586) 。 数据总线为64位，地址总线为36位。 1.2 计算机的发展概况 24 英特尔微处理器芯片 80386 Pentium 1.2 计算机的发展概况 25 计算级系统分为：硬件计算级系统分为：硬件+ +软件软件 1.3 微型计算机硬件系统 软 件 硬 件 系统软件系统软件 应用软件应用软件 26 1.3 微型计算机硬件系统 图1.1 微型计算机系统的组成 硬件 微型机系统 外围设备 过程控制I/O通道 A/D,D/A转换器 开关量等 外部设备 键盘、鼠标等输入设备 显示器、打印机等输出设备 硬盘、光盘、U盘等外存储器 主 机 输入输出(I/O)接口电路 微处理器(CPU) 运算器(算术逻辑运算单元ALU) 控制器(控制单元CU) 寄存器阵列(RA) 内存储器 RAM, ROM, EPROM EEPROM, Cache等 系统软件 软件 用户（应用）软件 27 冯诺依曼的体系结构，基本设计思想： 以二进制形式表示指令和数据。 程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能 够高速地从存储器中取出指令加以执行。 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等 五大部件组成计算机硬件系统。 1.3 微型计算机硬件系统 28 图1.2 微型计算机硬件系统结构 1.3 微型计算机硬件系统 29 运算器 控制器 寄存器组 内存储器 总线 输入输出 接口电路 外部设备 软件 微处理器 微型计算机 微型计算机系统 1.3 微型计算机硬件系统 30 所谓总线，是指计算机中各功能部件间传送信息的公共 通道。 (1) 地址总线AB(Address Bus)：在对存储器或I/O端口进 行访问时，传送由CPU提供的要访问存储单元或I/O端口的地 址信息，以便选中要访问的存储单元或I/O端口。AB是单向 总线。 (2) 数据总线DB(Data Bus)：从存储器取指令或读写操作 数，对I/O端口进行读写操作时，指令码或数据信息通过数据 总线送往CPU或由CPU送出。DB是双向总线。 1.3 微型计算机硬件系统 31 (3) 控制总线CB(Control Bus)：各种控制或状态信息通 过控制总线由CPU送往有关部件，或者从有关部件送往CPU 。CB中每根线的传送方向是一定的，图1.2中CB作为一个整 体，用双向表示。 1.3 微型计算机硬件系统 32 系统主板 1.3 微型计算机硬件系统 33 图1.3所示为一个简化的微处理器模型(虚线框内)，它 由运算器(ALU)、控制器(CU)和内部寄存器(R)三部分组 成。现将各部件的功能简述如下。 1.3 微型计算机硬件系统 34 图1.3 微处理器结构 1.3 微型计算机硬件系统 35 1运算器 运算器又称算术逻辑单元(ALU，Arithmetic Logic Unit) ，用来进行算术或逻辑运算以及移位循环等操作。参加运算 的两个操作数一个来自累加器A(Accumulator)，另一个来自 内部数据总线。 1.3 微型计算机硬件系统 36 2控制器 控制器又称控制单元(CU，Control Unit)，是全机的指挥 控制中心。它负责把指令逐条从存储器中取出，经译码分析 后向全机发出取数、执行、存数等控制命令。控制器中包括 以下几部分： (1) 指令寄存器IR(Instruction Register)：用来存放从存储 器取出的将要执行的指令码。当执行一条指令时，先把它从 内存取到数据缓冲寄存器DR中，然后再传送到指令寄存器IR 中。 1.3 微型计算机硬件系统 37 (2) 指令译码器ID(Instruction Decoder)：用来对指令寄 存器IR中的指令操作码字段(指令中用来说明指令功能的字段 )进行译码，以确定该指令应执行什么操作。 (3) 可编程逻辑阵列PLA(Programmable Logic Array)： 用来产生取指令和执行指令所需要的各种微操作控制信号， 并经过控制总线CB送往有关部件，从而使计算机完成相应的 操作。 1.3 微型计算机硬件系统 38 3内部寄存器 1) 程序计数器PC(Program Counter) 程序计数器有时也被称为指令指针(IP，Instruction Pointer)，它被用来存放下一条要执行指令所在存储单元的地 址。 2) 地址寄存器AR(Address Register) 地址寄存器用来存放正要取出的指令的地址或操作数的 地址。 3) 数据缓冲寄存器DR(Data Register) 数据缓冲寄存器用来暂时存放指令或数据。 1.3 微型计算机硬件系统 39 4) 累加器A(Accumulator) 累加器是使用最频繁的一个寄存器。在执行算术逻辑运 算时，它用来存放一个操作数，而运算结果通常又放回累加 器，其中原有信息随即被破坏。因此，顾名思义，累加器是 用来暂时存放ALU运算结果的。 5) 标志寄存器FLAGS(Flag Register) 标志寄存器有时也称为程序状态字(PSW，Program Status Word)。它用来存放执行算术运算指令、逻辑运算指 令或测试指令后建立的各种状态码内容以及对CPU操作进行 控制的控制信息。 1.3 微型计算机硬件系统 40 6) 寄存器阵列RA(Register Array) 寄存器阵列实际上相当于微处理器内部的RAM。微处 理器内部有了这些寄存器后，就可避免频繁访问存储器， 缩短指令长度和指令执行时间，提高机器的运行速度，方 便程序设计。 1.3 微型计算机硬件系统 41 在计算机内部，程序和数据都以二进制形式表示，8位二 进制代码作为一个字节。 为了便于对存储器进行访问，存储器通常被划分为许多 单元，每个存储单元存放一个字节的二进制信息，每个存储 单元分别赋予一个编号，称为地址。 如图1.4所示，