計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育三層次課程分析文化基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本知識(shí)和理論；匯編語言上機(jī)操作基本步驟和調(diào)試程序的基本技術(shù)；微型計(jì)算硬件接口的設(shè)計(jì)及開發(fā)技術(shù)。培養(yǎng)目標(biāo)編程應(yīng)用能較熟練運(yùn)用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，順利使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序調(diào)試和運(yùn)行。實(shí)際問題熟悉微機(jī)系統(tǒng)各種接口功能和技術(shù)，能運(yùn)用硬件和軟件從事應(yīng)用開發(fā)和解決一些實(shí)際問題?；驹硎煜の⑿陀?jì)算機(jī)硬件的基本組成及工作原理，并能對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單硬件電路設(shè)計(jì)。教學(xué)總體思路CPU存儲(chǔ)器接口硬件連接關(guān)系教學(xué)難點(diǎn)硬件邏輯電路的分析及程序的編寫方法教學(xué)重點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念，硬件接口的設(shè)計(jì)方法動(dòng)畫演示現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試豐富實(shí)例教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式及教學(xué)資源需求教學(xué)效果評(píng)價(jià)非計(jì)算機(jī)專業(yè)統(tǒng)考(閉卷)

教學(xué)資源需求教材鄒逢興《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》清華大學(xué)出版社2008.2。教學(xué)資源需求參考資料1.鄒逢興《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)》國(guó)防科技大學(xué)出版社2001,1。2.高曉興《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》清華大學(xué)出版社2008,6。網(wǎng)絡(luò)資源

Internet中西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安電子科技大學(xué)網(wǎng)站均有相關(guān)課程電子圖書、課程資料及論壇可供參考。教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式及教學(xué)資源需求整機(jī)構(gòu)成回顧已有的硬件知識(shí)北橋芯片南橋芯片CPU插槽PCI總線插槽內(nèi)存條插槽BIOS芯片IDE接口軟驅(qū)接口主板電源插座AGP接口插槽I/O接口CPU電源插座電池本門課學(xué)什么？CPU

ALU寄存器組控制器存儲(chǔ)器M存儲(chǔ)器M…I/O接口…I/O接口AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計(jì)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)重達(dá)28噸占地170m2啟動(dòng)工耗150千瓦18800個(gè)電子管每秒5千次加減運(yùn)算沒有存儲(chǔ)器采用十進(jìn)制1946年2月由賓州大學(xué)研制的ENIAC(埃尼阿克)，標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator研制目的：軍事上的需要補(bǔ)充---計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一

46-58電子管機(jī)器語言匯編語言軍事、科學(xué)計(jì)算二58-64晶體管高級(jí)語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域補(bǔ)充---計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程補(bǔ)充---CPU發(fā)展歷程①4位機(jī)Intel4004②8位機(jī)Intel8080/8085③16位機(jī)Intel8086/8088/80286④32位機(jī)80386/80486⑤64位機(jī)Pentium/PentiumPro/PentiumII等補(bǔ)充---CPU發(fā)展歷程IBMPC系列機(jī)系統(tǒng)8088CPUIBMPC機(jī)補(bǔ)充---CPU發(fā)展歷程英特爾微處理器芯片80386PentiumPentium4補(bǔ)充---CPU發(fā)展歷程酷睿i7補(bǔ)充---CPU發(fā)展歷程運(yùn)算器控制器寄存器組內(nèi)存儲(chǔ)器總線輸入輸出接口外部設(shè)備軟件微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單純的MPU不是計(jì)算機(jī)，單純的微機(jī)也不是完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，仍不能工作，只有微機(jī)系統(tǒng)是完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，才能工作。補(bǔ)充---相關(guān)概念1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成原理微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1微型計(jì)算機(jī)基本工作原理3目前主流微機(jī)系統(tǒng)的硬件配置與主板結(jié)構(gòu)4微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和專業(yè)術(shù)語5微型計(jì)算機(jī)的算術(shù)運(yùn)算基礎(chǔ)2※※※1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1各大組成部分概述21.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機(jī)系統(tǒng)采用的是什么樣的結(jié)構(gòu)呢？馮·諾依曼結(jié)構(gòu)具有什么樣的特點(diǎn)馮.諾依曼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件上由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成；數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼的形式不加區(qū)別地存放在存儲(chǔ)器中，存放位置由地址指定，地址碼也為二進(jìn)制形式；控制器按指令流驅(qū)動(dòng)的原理工作。1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件？如何連接？總線MPURAM外設(shè)ABDBCBROMI/O接口三總線1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊間的雙向依賴關(guān)系變?yōu)楦髂K面向總線的單向依賴關(guān)系，簡(jiǎn)化了微機(jī)的結(jié)構(gòu)。使微機(jī)系統(tǒng)易于擴(kuò)充和維護(hù)。三總線概念：是微機(jī)中各部件傳送信息的公共信號(hào)線。（3）控制總線CB（ControlBus）：?jiǎn)胃鶈蜗颍w雙向

作用：控制總線上的操作和數(shù)據(jù)傳送的方向；（1）數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）：雙向。

作用：實(shí)現(xiàn)在CPU、M、I/O之間的數(shù)據(jù)傳送；

注意：DB的寬度決定了處理器的字長(zhǎng)。（2）地址總線AB（AddressBus）：?jiǎn)蜗颉?/p>

作用：傳送CPU所要訪問的M單元或I/O端口的地址信息。

注意：AB位數(shù)決定了系統(tǒng)所能直接訪問內(nèi)存空間大小。

例：8位微機(jī)系統(tǒng)AB為16位，即可直接尋址空間為64KB.1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單總線結(jié)構(gòu)雙總線結(jié)構(gòu)多層總線結(jié)構(gòu)三總線是一種按照功能劃分的方式?？偩€結(jié)構(gòu)按照具體的實(shí)現(xiàn)方式如何劃分？單總線結(jié)構(gòu)示意圖:I/O接口外設(shè)MMPU1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：MPU對(duì)M和I/O的讀寫只能分時(shí)進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)現(xiàn)容易單總線結(jié)構(gòu)示意圖:1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雙總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：MPU可分別在兩套總線上同時(shí)與M和I/O口交換信息。優(yōu)點(diǎn)：展寬了總線帶寬，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。存儲(chǔ)總線I/O總線I/O接口M外設(shè)MP

U單總線結(jié)構(gòu)示意圖:1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.1總的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——多層總線結(jié)構(gòu)(以雙層為例)DMA控制器全局總線全局M全局I/OMPU總線控制邏輯局部I/O局部M緩沖器局部總線真正實(shí)現(xiàn)了多層總線上的并行工作。這對(duì)等效總線帶寬的增加，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸效率的提高，效果更明顯。多用于一些高檔微機(jī)和工作站。單總線結(jié)構(gòu)示意圖:1.1.2各大組成部分概述

微處理器（MPU)存儲(chǔ)器微機(jī)系統(tǒng)硬件組成I/O設(shè)備及接口總線1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

1微處理器微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和指揮控制中心；不同型號(hào)微機(jī)性能的差別首先在于其微處理器性能的不同，而微處理器的性能又與它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬件配置有關(guān)；每種微處理器有其特有的指令系統(tǒng)，但無論哪種微處理器，其內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)總是相同的，都有控制器、運(yùn)算器和內(nèi)部總線及緩沖器等部分，每部分又各由一些基本部件組成。1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

指令寄存(IR)指令譯碼(ID)操作控制(OC)累加器(ACC)累加鎖存器暫存器

算術(shù)邏輯單元（ALU)標(biāo)志寄存器（FR）地址總線（AB）地址緩沖器……控制總線（CB）

寄存器組(RS)堆棧指針（SP）程序計(jì)數(shù)（PC）通用寄存器組內(nèi)部總線及緩沖器數(shù)據(jù)總線（DB)數(shù)據(jù)緩沖器運(yùn)算器控制器8086/8088的寄存器——標(biāo)志寄存器6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志CF、ZF、SF、PF、OF、AF:它用來反映上次運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)特征。利用條件轉(zhuǎn)移指令判別這些狀態(tài)標(biāo)志可決定后續(xù)指令的走向。3個(gè)控制標(biāo)志DF、IF、TF:它用于控制CPU的某些操作。CFPFAFZFSFTFIFDFOF151413121110

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0進(jìn)位標(biāo)志CF奇偶標(biāo)志PF輔助進(jìn)位標(biāo)志AF零標(biāo)志ZF符號(hào)標(biāo)志SF溢出標(biāo)志OF單步標(biāo)志TF中斷標(biāo)志IF方向標(biāo)志DF1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

2存儲(chǔ)器內(nèi)存由一個(gè)個(gè)內(nèi)存單元組成，每個(gè)單元中一般存放一個(gè)字節(jié)(8位)的二進(jìn)制信息。內(nèi)存單元的總數(shù)目叫內(nèi)存容量；內(nèi)存中存放的數(shù)據(jù)和程序形式上都是二進(jìn)制數(shù)；微機(jī)通過給每個(gè)內(nèi)存單元規(guī)定不同的地址來管理內(nèi)存。1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

如何區(qū)分內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容？311011001001111110000011001100011101110010??????內(nèi)容地址00000H00002HF0000H00001HFFFFFH內(nèi)存示意圖1011001001111110000011001100011101110010??????內(nèi)容地址00000H00002HF0000H00001HFFFFFH內(nèi)存示意圖

將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU內(nèi)部,不改變被讀單元的內(nèi)容。

CPU將其內(nèi)部信息傳送到內(nèi)存單元保存下來,從而改變被寫單元的內(nèi)容。讀操作寫操作1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

如何操作內(nèi)存的內(nèi)容呢？32考慮：字(16位)數(shù)據(jù)的存放問題1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

數(shù)據(jù)如何存放呢？33一個(gè)字存入存儲(chǔ)器占有連續(xù)的兩個(gè)單元低位字節(jié)存入低地址，高位字節(jié)存入高地址

字單元的地址采用它的低地址來表示例： 字單元:（0004H）=1234H, 字節(jié)單元:（0004H）=34H同一個(gè)地址既可以看作字節(jié)單元地址，又可看作字單元地址，需要根據(jù)使用情況確定。字單元地址：可以是偶數(shù)也可以是奇數(shù)。1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

內(nèi)存如何進(jìn)行分類？34隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)內(nèi)存分類可被CPU隨機(jī)的讀和寫,斷電后所有信息會(huì)消失。只能被CPU隨機(jī)讀取，不能任意寫入。斷電后信息不會(huì)丟失。1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.1.2各大組成部分概述

3I/O設(shè)備及接口微機(jī)通過I/O接口與外設(shè)交換信息,但兩者處理的信息從數(shù)據(jù)格式到邏輯時(shí)序一般不能直接兼容,必須在兩者之間引入連接電路,即I/O接口電路。4總線微機(jī)