微机原理与接口技术项目教程 教学课件 ppt 作者 姜荣 项目一 微型计算机系统组成

汇编语言及接口技术,微机原理、汇编语言及接口技术,主讲人：姜荣,联系方式：jiangrong_71211163.com,微机 原理 及 接口 技术,课程 介绍,典型机型：IBM PC系列机,基本系统：80486CPU和半导体存储器,I/O接口电路及与外设的连接,硬件接口电路原理 软件接口编程方法,项目目录 计划学时 项目一 微型计算机系统组成 6 项目二 微处理器指令系统 20 项目三 汇编语言程序设计 28 项目四 微处理器的外部特性 与存储器的扩展 20,课程 内容,章节目录（续） 计划学时 项目五 基本输入/输出接口 16 项目六 中断控制接口 16 项目七 并行接口 16 项目八 串行接口与通信技术 12 项目九 数-模与模-数转换电路 8,课程 内容,课程特点 数字电路地址译码 汇编语言应用程序 以技术为主 面向应用 软硬件相结合,课程 特点,学习方法很重要 复习并掌握先修课的有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩考试成绩 实验成绩平时成绩,学习 要求,项目一,微型计算机系统组成,第1章 微型计算机系统概述,本项目学习前，应首先学习前序课程“数字电路”、“计算机文化基础”或“计算机应用”，并对“模拟电路”有一定的了解。 本项目从微型计算机系统的基本结构和工作原理出发，重点介绍了微型计算机硬件系统组成、软件系统分类；系统的工作流程及微型机中信息的表示；通过本项目的学习，可以了解计算机有关知识，为后续内容的学习打下良好的基础。,项目导读,项目一 微型计算机系统组成,了解微型计算机的发展历史。 了解微型计算机的应用领域。 熟练掌握数制的基本概念、数制间的相互转换。 掌握带符号数的表示，并能熟练进行原码、反码、补码的变换。 熟练掌握补码的运算。 理解浮点整数的表示方法。 理解字符的表示方法，掌握汉字编码的层次结构。 理解指令信息的表示，了解指令中的地址结构、操作码结构。 初步掌握计算机硬件系统的典型结构，计算机软件系统的主要内容。,学习目标,项目一 微型计算机系统组成,在了解微型计算机发展历史和应用的基础上，把重点放在数制转换、补码运算、信息表示和计算机系统结构上。,学习建议,本项目教学安排6学时，其中理论4学时，动手实践2学时。,学习进度,1.1项目开篇,微型计算机是如何工作的,微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就是CPU自动从程序存放的第一个存储单元起，逐步取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象，执行指令规定的相关操作。如此重复，周而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能。,1.2 项目备战,微型计算机的系统组成,任务1.2.1 了解微型计算机的发展及应用 任务1.2.2 认识微型计算机的硬件系统 任务1.2.3 了解微型计算机的软件系统 任务1.2.4 掌握微型计算机的信息表示,任务1.2.1 了解微型计算机的发展和应用,1946年，世界上出现第一台数字式电子计算机ENIAC（电子数据和计算器） 发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代，产生了微型计算机 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel 4004，开创了一个全新的计算机时代,1. 微型计算机的发展,第1代：4位和低档8位微机 400440408008 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 第3代：16位微机 8086808880286，IBM PC系列机,1. 微型计算机的发展（续）,第4代：32位微机 8038680486PentiumPentium II Pentium III Pentium 4 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 第5代：64位微机 Itanium、64位RISC微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站,2. 微型计算机的应用,用于数值计算、数据处理及信息管理方向 通用微机，例如：PC微机 功能越强越好、使用越方便越好 计算机辅助设计方向 辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM） 辅助教育（CAE）、辅助教学（CAI） 用于过程控制及智能化仪器仪表方向 专用微机，例如：单片机、工控机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小 人工智能（AI）方向 专家系统、模式识别、机器翻译 自动定理证明、作曲、博弈和机器人控制等,将CPU以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O接口）都集成在一个微处理器芯片中 例如：常用的MCS-51、MCS-96,任务1.2.2 认识微型计算机的硬件系统,微型计算机的硬件组成,微型计算机的硬件结构,CPU 存储器 I/O设备和I/O接口 系统总线,任务1.2.3 了解微型计算机的软件系统,操作系统,MS-DOS,汇编程序,MASM和LINK,文本编辑程序,EDIT.COM,调试程序,DEBUG.EXE,软件系统 系统软件 应用软件,任务1.2.4 掌握计算机的信息表示,计算机是信息处理的工具。 计算机中信息可分为指令信息和数据信息。 数据信息又分为数值型数据和非数值型数据。 非数值型数据中主要是字符数据，如英文字母、运算符、汉字等。 所有信息必须经过编码后才能输入到计算机中。,1. 数值型的表示方法,进位计数制 基数 位权 示例： 二进制数：110.1= 1×221×210×201×2-1 不同进位制数值间的转换 十进制到N进制的转换 N进制到十进制的转换 二进制、八进制、十六进制间数制转换 示例：1011 256Q 24ACH,1. 数值型的表示方法（续1）,带符号数的表示 原码0正，1负；其余各位等同于真值的绝对值。 反码符号位的用法及正数的表示与“原码”一样；负数的表示是在“原码”表示的基础上通过将除符号位以外的各位取反(即0变1，1变0)来获得。 补码符号位的用法及正数的表示与“原码”一样；负数的表示是在“反码”表示的基础上通过加1来获得，也可理解为将真值的二进制（与机器字长有关，不足的用0代替）整个取反，然后加1。 示例 X + 010 1010 X - 010 1010,1. 数值型的表示方法（续2）,补码的加减运算 补码的加法：X补Y补XY补 补码的减法：XY补X补-Y补；-Y补即对Y补求补即可。 示例：8位和16位机 3225 ；32（-25） ；-2532,2. 数值型的表示方法（续3）,定点数和浮点数 定点表示法与定点数 约定小数点隐含地固定在某个位置不变，这种表示数的方法叫定点表示法。用定点表示法表示的数叫定点数。 浮点表示法 阶码 尾数,2. 字符的表示,二十进制编码 BCD码 字符编码 ASC码 精简的6位ASC码 扩展的8位ASC码 汉字编码 汉字输入码 汉字交换码 汉字内部码 汉字字形码,3. 指令信息的表示,指令中的基本信息 操作码 操作数或操作地址 存放运算结果的地址 后继指令地址 指令中的地址结构 显地址 隐地址 操作码结构 变字长指令 固定字长指令,1.3 项目实战,微型计算机系统的组装与调试,项目一 教学小结,1.微型计算机的发展历史 2.微型计算机的应用领域 3.计算机硬件系统的典型结构，计算机软件系统的主要内容 4.数制的基本概念、数制间的相互转换,项目一 教学小结（续）,5.带符号数的表示，并能熟练进行原码、反码、补码的变换 6.补码的运算 7.浮点整数的表示方法 8.字符的表示方法 9.指令信息的表示,世界上第一台计算机ENIAC,什么是微型计算机,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为核心所构造出的计算机系统 微处理器（Microprocessor） 微型计算机（Microcomputer）,IBM PC系列机,8088CPU,IBM PC机,IBM PC/AT机,IBM PC/XT机,Intel4004和采用4004的计算器,英特尔微处理器芯片,80386,Pentium,Pentium 4,系统总线,总线是指传递信息的一组公用导线 总线是传送信息的公共通道 微机系统采用总线结构连接系统功能部件 总线信号可分成三组 地址总线AB：传送地址信息 数据总线DB ：传送数据信息 控制总线CB ：传送控制信息,总线信号,地址总线AB 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址 地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围 数据总线DB CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部 数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数 控制总线CB 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号 控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等,