微機(jī)原理與接口技術(shù)羊大立E-mail:yangdali@

第一講本課程概述本課程的主要任務(wù)本課程的主要內(nèi)容及教學(xué)安排如何學(xué)好本課程對學(xué)習(xí)者的要求參考書目本課程概述

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本課程的主要任務(wù)會用微機(jī)是當(dāng)代人必須具有的一種基本技能，而對理工科學(xué)生來說，還必須有更高的要求，因此在各高校理工科專業(yè)中，幾乎無一例外地開設(shè)了《微機(jī)原理》課程。本課程的任務(wù)是使學(xué)習(xí)者能從應(yīng)用的角度出發(fā)，了解微機(jī)的工作原理，建立微機(jī)工作的整體概念，從理論與實踐結(jié)合上掌握微機(jī)接口技術(shù)和匯編語言程序設(shè)計方法，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)軟、硬件開發(fā)的能力。本課程概述

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本課程的主要內(nèi)容微機(jī)基本組成和基本工作原理指令系統(tǒng)匯編語言程序設(shè)計存儲器系統(tǒng)輸入輸出接口技術(shù)及應(yīng)用本課程概述

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教學(xué)課時安排表本課程概述

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如何學(xué)好本課程記憶：在理解的基礎(chǔ)上熟記常用指令、尋址方式、標(biāo)志位等重要內(nèi)容；（方法：多看并理解各個示意圖）上機(jī)：認(rèn)真上機(jī)練習(xí)、完成作業(yè)；多學(xué)好問、多查資料本課程概述

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對學(xué)習(xí)者的要求課前：預(yù)習(xí)；實驗課事先編好上機(jī)程序課中：認(rèn)真聽課，即時記憶，獨立完成課堂練習(xí)或作業(yè)課后：及時復(fù)習(xí)，獨立完成課后作業(yè)，撰寫實驗報告，預(yù)習(xí)下次課的內(nèi)容本課程概述

?推薦參考書目1、《8086/8088宏匯編語言程序設(shè)計教程》，電子工業(yè)出版社，1992年6月，王正智編著

(注：該書第二版

2002年3月出版)2、《IBM-PC匯編語言程序設(shè)計（第2版）》,清華大學(xué)出版社，2001年8月，沈美明溫冬嬋編著3、《匯編語言（第2版）》,

清華大學(xué)出版社，2008年4月,王爽編著4、《新編16－32位微型計算機(jī)原理及應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社，1997年7月，李繼燦李華貴編著第二講微型計算機(jī)系統(tǒng)概述計算機(jī)的分類微機(jī)的組成微機(jī)的工作過程指令與程序計算機(jī)的分類巨型機(jī)大型機(jī)中型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)計算機(jī)的組成一臺完整的計算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成：硬件：物理實體，看得見，摸得著軟件：各種程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)資料硬件組成計算機(jī)的一般結(jié)構(gòu)微機(jī)的結(jié)構(gòu)計算機(jī)的一般結(jié)構(gòu)————馮?諾依曼結(jié)構(gòu)（五大部分）微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)框圖I/O設(shè)備CPU運算器控制器內(nèi)存（RAMROM）I/O接口AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線8255、8250、82518253、8259鍵盤、打印機(jī)顯示器、軟硬盤A/D、D/A等存儲器存儲器是存放數(shù)據(jù)和程序的部件，在機(jī)器中起記憶的作用存儲器是由很多存儲單元組成的，每個單元有一個編號，稱為地址。數(shù)據(jù)和指令就存放在各個單元中。每個單元可存放一個8位二進(jìn)制（1個字節(jié)）信息（該信息通常用2位十六進(jìn)制數(shù)表示）。每一個存儲單元的地址和這個地址中存放的內(nèi)容是完全不同的兩個概念，千萬不能混淆?？磮D存儲器當(dāng)要把一個代碼存入某一存儲單元，或從某個存儲單元取出代碼時，控制器首先要給出地址，然后根據(jù)存入或取出操作分別發(fā)出“寫”或“讀”命令?？磮D存儲器的結(jié)構(gòu)地址寄存器地址譯碼器指令1指令2數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2????????????數(shù)據(jù)寄存器00H01H99H9AHFFH圖1存儲器結(jié)構(gòu)圖ABDB看圖存儲器讀操作示意圖看圖存儲器寫操作示意圖看圖微處理器CPU結(jié)構(gòu)框圖運算器控制器看圖CPU包括運算器和控制器兩大部分，其結(jié)構(gòu)框圖如下：數(shù)據(jù)寄存器DR地址寄存器DR指令寄存器IR指令譯碼器ID控制邏輯PLA寄存器程序計數(shù)器PC累加器A算術(shù)邏輯單元ALU控制信號??????內(nèi)部數(shù)據(jù)總線外部數(shù)據(jù)總線外部地址總線圖2微處理器結(jié)構(gòu)框圖運算器運算器包括算術(shù)邏輯單元ALU、累加器A及寄存器組H等執(zhí)行具體運算操作時，一個操作數(shù)由累加器A提供，另一個操作數(shù)由寄存器或存儲器提供，兩者送至算邏單元ALU進(jìn)行規(guī)定的運算，運算的結(jié)果一般存放在累加器中，以便下次連續(xù)運算?？磮D控制器控制器包括程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID和控制邏輯等。指令寄存器(InstructionRegister)：寄存從存儲器取來的指令指令譯碼器(InstructionDecorder)：用來對指令進(jìn)行分析看圖控制器控制邏輯部件(ProgramableLogicArray)：根據(jù)對指令的譯碼分析，發(fā)出相應(yīng)的一系列的節(jié)拍脈沖和電位（控制信號），去完成該指令的所有操作。程序計數(shù)器(ProgramCounter)：用來存放要執(zhí)行的指令的地址。看圖輸入/輸出接口電路輸入/輸出設(shè)備（即外部設(shè)備）是通過接口電路與微處理器相連的由于輸入/輸出設(shè)備的復(fù)雜性和多樣性，需要通過接口電路來進(jìn)行隔離、變換、緩沖或鎖存，才能與微處理器相連。不少接口電路已制成各種通用或?qū)Ｓ玫慕涌谛酒?，并已系列化與標(biāo)準(zhǔn)化，有的已成為主板的一部分。看圖總線系統(tǒng)總線有三種：地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線?？偩€是“串行發(fā)送，并行接收”的一串公共信息流通線。采用總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：可以減少機(jī)器中信息傳送線的根數(shù)，從而提高機(jī)器的可靠性可以方便地對存儲器芯片及I/O接口芯片進(jìn)行擴(kuò)充?？磮D總線地址總線AB輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口的地址地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存儲器的范圍數(shù)據(jù)總線DBCPU讀操作時，外部數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPUCPU寫操作時，CPU數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往外部數(shù)據(jù)線的多少決定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)控制總線CB協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部件的操作，有輸出控制、輸入狀態(tài)等信號控制總線決定了系統(tǒng)總線的特點，例如功能、適應(yīng)性等看圖總線示意圖總線圖3“串行發(fā)送，并行接收”看圖ABCDFEG微機(jī)的基本工作原理及過程觀看示意圖看圖指令和程序基礎(chǔ)知識自動計算的計算機(jī)指令和指令系統(tǒng)程序與源程序操作碼與操作數(shù)機(jī)器語言與匯編語言自動計算的計算機(jī)我們知道，計算機(jī)所以能脫離人的直接干預(yù)，自動地進(jìn)行計算，這是由于人把實現(xiàn)這個計算的一步步操作用命令的形式——即一條條指令（Instruction）預(yù)先輸入到存儲器中，在執(zhí)行時，機(jī)器把這些指令一條條地取出來，加以翻譯和執(zhí)行。(馮?諾依曼“程序存儲技術(shù)”)指令和指令系統(tǒng)我們把要求計算機(jī)執(zhí)行的各種操作用命令的形式寫下來，這就是指令。一個計算機(jī)能執(zhí)行什么樣的操作，能做多少種操作，是由設(shè)計計算機(jī)時所規(guī)定的指令系統(tǒng)決定的。一條指令對應(yīng)著一種基本操作。計算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是計算機(jī)的指令系統(tǒng)（InstructionSet）。指令系統(tǒng)是計算機(jī)所固有的。程序與源程序在使用計算機(jī)時，必須把要解決的問題（按照相應(yīng)的邏輯）編成一條條（有序的）指令。這些能使計算機(jī)進(jìn)行操作（并解決一定問題）的指令的集合就稱為程序。用戶為解決自己的問題所編寫的程序，稱為源程序（SourceProgram）。操作碼與操作數(shù)指令通常分成操作碼（Opcode，即OperationCode）和操作數(shù)（Operand）兩大部分。操作碼：表示計算機(jī)執(zhí)行什么操作；操作數(shù)：表示參加操作的數(shù)的本身或指明參加操作的數(shù)所在的地址。機(jī)器語言在計算機(jī)發(fā)展的初期，程序員只能用指令的機(jī)器碼直接編制源程序，這就是機(jī)器語言。但是機(jī)器碼是由一連串的0和1組成的，沒有明顯的特征，不好記憶，不易理解，易出錯。所以，編程序成為一種十分困難和十分繁瑣的工作。匯編語言后來，人們用一些助記符（Memonic），通常是用指令的英文單詞或縮寫來代替操作碼。其中操作碼用助記符代替，有時操作數(shù)也可以用一些符號（Symbol）來表示。這就是匯編語言。這樣，每條指令有明顯的特征，易于理解和記憶，也不易出錯。小結(jié)計算機(jī)的分類微機(jī)的組成計算機(jī)的一般結(jié)構(gòu)微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)微機(jī)的工作過程指令與程序指令和指令系統(tǒng)