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微机原理与接口技术

微机原理与接口技术. 教师：李琼飞 课时： 60 ＝ 4×15 老师邮箱： liqf@shfc.edu.cn 有问题，欢迎通过 E_mail 答疑。 办公室： 3210 每周二下午、周一下午 3:00-4:00 答疑. 使用教材：. 微型计算机技术（第 3 版）. 孙德文 编著 高等教育出版社 2010 年. 第一章 微型计算机系统的构成 第二章 8086 微处理器 第三章 8086 汇编语言程序设计 第四章 内存储器接口的基本技术 第五章 微型计算机的输入 / 输出 第六章 可编程并行和串行接口芯片

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Presentation Transcript

  1. 微机原理与接口技术 教师：李琼飞 课时：60＝4×15 老师邮箱：liqf@shfc.edu.cn 有问题，欢迎通过E_mail答疑。 办公室：3210 每周二下午、周一下午 3:00-4:00答疑

  2. 使用教材： 微型计算机技术（第3版） 孙德文 编著 高等教育出版社 2010年

  3. 第一章 微型计算机系统的构成 第二章 8086微处理器 第三章 8086汇编语言程序设计 第四章 内存储器接口的基本技术 第五章 微型计算机的输入/输出 第六章 可编程并行和串行接口芯片 第七章 可编程定时器/计数器 第八章 模拟接口 第九章 计算机系统中的支持芯片 第十章 总线技术 第十一章 微型计算机系统实用接口技术

  4. 参考书及参考网站 • 戴梅萼.史嘉权 微型机原理与技术（第2版） 清华大学出版社，北京，2009年 • 周明德主编 微机原理与接口技术（第二版） 人民邮电出版社 2007年 • 杨文显主编 现代微型计算机与接口教程（第二版） 清华大学出版社 2007年 • 精品课程 湖南大学 微机原理与接口技术 精品课程 http://jpkc.hnu.cn/wjylyjkjs/Course/Index.htm

  5. 课程目的： 掌握和理解微机的基本原理及应用开发方法，能根据实际要求完成微机系统的软、硬件设计，为后续课程奠定专业技术基础。 课程任务： 掌握微型计算机系统的基本硬件组成、汇编语言指令系统、常用可编程接口电路、微机基本工作原理与应用。 掌握计算机硬件系统各组成部件的工作原理、逻辑实现、设计思想。 了解当代计算机系统的新技术和新成果。

  6. 本课程在计算机专业教学中的地位 数字逻辑 C语言程序设计 微机原理与 接口技术 计算机组成 原理 数据结构 计算机网络 操作系统 数据库原理及应用 计算机系统结构 软件工程 微机原理与接口技术课：专业课

  7. 课程学习方法 在学校学习的精髓在于： 在学校的大环境中，利用校园文化对学生的影响，实现：师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流， 在利用别人最好成果的基础上取得进展。

  8. 课程学习方法 • 抓住教学过程中的3个环节 • 上课时要主动参与、发现、探究 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具 ， 主动参与、发现、探究； 课堂上会布置自学内容，通过自学从而培养自学的能力； • 独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业； • 实验课前要预习，写出预习报告，做到心中有数，有的放矢； 实验课后，要写实验报告，总结经验和教训， 提高自己分析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。

  9. 收获与时间成正比 本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快。只能采用解剖麻雀方法，教师在这里只起到抛砖引玉的作用。 收获与时间成正比, 花时间越多，收获将越大 。 愿同学们通过本课程学习 在分析问题、解决问题的能力上有所提高！

  10. 最后的成绩：平时40％＋期末60％ 到课情况10％ 实验和作业情况10％ 期中考试20％ 期末考试60％

  11. 第一章 微型计算机系统概述

  12. 1.1 概述 1.1.1 计算机的发展历史 • 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Intel4004，开创了一个全新的计算机时代。

  13. 第1代：4位和低档8位微机 4004→4040→8008 • 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 • 第3代：16位微机 8086→8088→80286，IBM PC系列机 • 第4代：32位微机 • 80386→80486→Pentium→Pentium 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

  14. Intel微处理器家族发展概述 4位处理器4004、4040 x86前 8位处理器8008、8080、8085 IA-168086、8088、80286 Pentium前80386、80486 x86架构 早期架构Pentium、Pentium MMX IA-32 P6架构Pentium Pro、Pentium II、Pentium III、Pentium II/III Xeon/Celeron Pentium NetBurst架构Pentium 4、Pentium D、Pentium Extreme Edition、Xeon 其中Pentium D 和Pentium Extreme Edition支持Dual-Core技术、Extended Memory 64 Technology(EM64T），Pentium Extreme Edition还支持Hyper-Threading (HT)技术

  15. 第一代 微处理器 发展历史 （1971-1973） 4位和低档8位机 Intel 4004 8008 第二代 （1974-1977） 中高档8位机 Intel 8080/8085 Z80、MC6800 第三代 （1978-1981） 16位机 Intel 8086/8088 80286 Z8000、MC68000 第四代 （1981-1992） 32位机 Intel 80386、80486 MC68020 （1993-1995） 第五代 32位机 特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。 Intel Pentium AMD K5 （2004-） （1996-2004） 第六代 第六代 64位机 32位机 AMD K8 Athlon64/FX AMD K8 Athlon64 X2 Intel Prescott PentiumⅣ Intel Pentium D Pentium PRO Ⅱ Ⅲ Ⅳ AMD K6 K7 Athlon

  16. 几幅图片 Intel 4004 Intel 8008 Intel 8086 Intel 80286 Intel 80386 Intel 80486

  17. 几幅图片 Pentium Pentium MMX Pentium Pro Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ

  18. AMD K7 Athlon AMD K7 Athlon AMD K7 Athlon XP

  19. 一.冯•诺伊曼计算机基本结构(冯氏结构) • 1946年由美籍匈牙利数学家冯 ·诺伊曼提出 • 计算机的体系结构发生了许多变化，但Von Neumann提出的二进制、程序存储和程序控制，依然是普遍遵循的原则。

  20. 一.冯•诺伊曼计算机基本结构(冯氏结构) • 1.“存储程序”概念的产生及其重要意义。 • ENIAC（Electronic Numerrical Integrator And Computer） ——不具备“存储程序”的功能 • EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer） ——采用“存储程序”的概念，并付诸实现， “开创了整个程序设计时代的到来” • 2.冯氏计算机结构：

  21. 冯·诺依曼体系结构特点 • 1、采用二进制表示数据和指令； • 2、采用存储程序即把编好的程序和原始数据预先存入计算机主存中，使计算机工作时能连续、自动、高速地从存储器中取出一条条指令并执行，从而自动完成预定的任务； • 3、计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

  22. 输 入 设 备 输 出 设 备 存储器 运算器ALU 控制器 CPU 诺依曼计算机的工作原理可概述为： • “存储程序” + “程序控制” • 要点： • 1．以二进制表示数据和指令(程序) • 2.先将程序存入存储器中，再由控制器自动读取并执行

  23. 地址总线 AB CPU I/O 接 口 输 出 设 备 I/O 接 口 存 储 器 输 入 设 备 数据总线 DB 控制总线 CB 微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成； 输入/输出设备通过输入/输出接口与系统相连； ( 输入/输出接口简称I/O接口 ) 各部件通过总线连接。 构成部件 计算机的基本组成

  24. 并口连接器 鼠标键盘 USB 接口 串口连接器 ROM BIOS CPU插槽 主板 电源 插座 ISA插 槽 北桥 芯片组 PCI插槽 AGP插 槽 内存插槽 南桥 芯片组 软驱接口 IDE接口

  25. CPU 总线 内存 程序 数据 IP 寄存器组 地 址 寄存 器 地 址 译 码 器 、、、 指令1 指令2 指令3 指令4 、、、 、、、 数据1 数据2 数据3 、、、 指 令 指 针 寄存器 R1 地址总线 AB R2 R3 R4 数据总线 DB 数据暂存器 运 算 器 指令寄存器 指令译码器 控制总线 CB 标 志 寄存器 控制电路 • 1.2 微机的工作过程 • 计算机的工作原理是：“存储程序” + “程序控制”

  26. 微机的工作过程分两阶段： • 取指令 • 执行指令

  27. 程序 数据 IP 寄存器组 地 址 寄存 器 地 址 译 码 器 、、、 指令1 指令2 指令3 指令4 、、、 、、、 数据1 数据2 数据3 、、、 指 令 指 针 寄存器 R1 地址总线 AB R2 R3 R4 数据总线 DB 数据暂存器 运 算 器 指令寄存器 指令译码器 控制总线 CB 标 志 寄存器 控制电路 • 取指令阶段（ CPU读内存操作）： • 由IP给出指令在内存的地址 • 地址经地址寄存器 → 地址总线 → 地址译码器, 选中指令所在的内存单元 • CPU发出内存读控制信号 • 指令从内存 → 数据总线 → 数据暂存器 → 指令寄存器 • 指令译码器对指令进行译码

  28. 程序 数据 IP 寄存器组 地 址 寄存 器 地 址 译 码 器 、、、 指令1 指令2 指令3 指令4 、、、 、、、 数据1 数据2 数据3 、、、 指 令 指 针 寄存器 R1 地址总线 AB R2 R3 R4 数据总线 DB 数据暂存器 运 算 器 指令寄存器 指令译码器 控制总线 CB 标 志 寄存器 控制电路 • 执行指令阶段： • 经译码后的指令，由控制电路发出控制信号去执行。 CPU 总线 内存

  29. 微机的工作过程： 取指令 → 执行指令 → 取指令 → 执行指令 、、、

  30. 1.3微处理器、微型计算机和微型计算机系统（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System） ALU 微处理器 控制单元 微型计算机 寄存器组 硬件 ROM 外设 主存储器 RAM 微机系统 串行I/O接口 I/O接口电路 并行I/O接口 系统软件 软件 AB 系统总线 DB 应用软件 CB

  31. 明确3个概念的区别 • 微处理器（Microprocessor） • 一个大规模集成电路芯片 • 内含控制器、运算器和寄存器等 • 微机中的核心芯片 • 微型计算机（Microcomputer） • 通常指微型计算机的硬件系统 • 还有一般的说法：微机、微型机 • 微型计算机系统（Microcomputer system） • 指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统

  32. The End !

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