微机原理与接口技术研究

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1、 从理论和实践上掌握微机的组成、从理论和实践上掌握微机的组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建工作原理、接口电路及硬件的连接，建立微机系统的整体概念，具备微机应用立微机系统的整体概念，具备微机应用系统软、硬件开发的初步能力。系统软、硬件开发的初步能力。1.了解微机的发展、分类及特点。了解微机的发展、分类及特点。2.掌握进位计数制及其相互转换、编码掌握进位计数制及其相互转换、编码（源码、反码和补码、（源码、反码和补码、BCD码、码、ASCII码码等）及等）及运算方法，数的定点浮点表示法。运算方法，数的定点浮点表示法。1.理解微机的基本结构和整机工作流程。理解微机的基本结构和整机工作流程。2.掌

2、握掌握 Intel 8086/8088 CPU 的内部逻辑结构。的内部逻辑结构。3.掌握掌握 Intel 8086/8088 CPU 的外部引脚和总线接口。的外部引脚和总线接口。4.理解总线周期。理解总线周期。5.理解高档微机（理解高档微机（Intel286Pentium)的内部结构特点。的内部结构特点。1.熟悉熟悉Intel8086/8088的寻址方式。的寻址方式。2.掌握掌握Intel8086/8088的指令系统。的指令系统。3.了解了解Intel80386扩充与增加的指令。扩充与增加的指令。1.掌握汇编语言的基本语法、语句、操作数的寻址掌握汇编语言的基本语法、语句、操作数的寻址方式与汇编

3、表示、常量与数值表达式，标号、变量方式与汇编表示、常量与数值表达式，标号、变量与地址表达式。与地址表达式。2.2.掌握顺序、分支、循环程序设计的基本方法和一般技巧。掌握顺序、分支、循环程序设计的基本方法和一般技巧。3.3.掌握子程序与堆栈技术。掌握子程序与堆栈技术。4.4.了解宏汇编和宏指令的应用。了解宏汇编和宏指令的应用。1.1.了解存储器的分类及特性。了解存储器的分类及特性。2.2.了解了解RAM的结构原理（静态的结构原理（静态RAM，动态，动态RAM)。3.3.了解只读了解只读ROM结构原理，结构原理，PROM、EPROM、EEPROM的的 工作特点。工作特点。4.4.掌握存储器芯片特性

4、及与掌握存储器芯片特性及与CPU的连接方法，存储空的连接方法，存储空 间扩展，存储芯片的选用，控制逻辑与总线连接逻间扩展，存储芯片的选用，控制逻辑与总线连接逻 辑。辑。1.1.了解了解I/O的作用、寻址方式、控制方式。的作用、寻址方式、控制方式。2.2.理解理解I/O设备与主机之间的交换数据的控制方式（程设备与主机之间的交换数据的控制方式（程 序控制序控制I/O方式、中断方式、中断I/O方式、直接存储器存取方式、直接存储器存取DMA 方式）。方式）。3.3.理解中断原理、中断系统、理解中断原理、中断系统、Intel8259A中断。中断。1.1.理解并行数据通信及可编程理解并行数据通信及可编程I

5、/O接口、接口、Intel8255A 结构与应用。结构与应用。2.2.理解串行数据通信及可编程理解串行数据通信及可编程I/O接口，接口，Intel8251A 结构与应用。结构与应用。3.3.理解可编程计数器理解可编程计数器/定时器定时器 Intel 8253 结构与应结构与应 用。用。4.4.理解数理解数/模（模（D/A)转换与模转换与模/数转换（数转换（A/D)。1.科学计算科学计算2.自动控制自动控制3.信息处理信息处理4.娱乐娱乐5.教育卫生教育卫生6.家用电器家用电器7.人工智能人工智能l主流的单片主流的单片VLSI中央处理器，微处理器。中央处理器，微处理器。l标准的工业化装配结构，体

6、积小重量轻，便于系统升标准的工业化装配结构，体积小重量轻，便于系统升级。级。l开放的标准体系结构，多元化大规模工业化生产，性开放的标准体系结构，多元化大规模工业化生产，性能价格比高。能价格比高。l微计算机的应用范围十分广泛，信息化社会中它无所微计算机的应用范围十分广泛，信息化社会中它无所不在。不在。l微处理器微处理器（Microprocessor）l微型计算机微型计算机（Microcomputer）l微型计算机系统微型计算机系统（Microcomputer system）l不包含微型计算机硬件的全部功能，但它是微不包含微型计算机硬件的全部功能，但它是微型计算机控制、处理的核心。型计算机控制、处

7、理的核心。l单片单片VLSI电路，体系结构技术、工作频率已达电路，体系结构技术、工作频率已达空前高的水平。空前高的水平。l主流微处理器具有通用性，不仅用于微型机也主流微处理器具有通用性，不仅用于微型机也用于工作站及超级计算机。用于工作站及超级计算机。l由算数逻辑部件、寄存器、控制部件组成。由算数逻辑部件、寄存器、控制部件组成。FlagsALUProgram CounterInstruction registerInstruction decoderTiming and controlRegister ARegister BRegister CRegister DAddress busContr

8、ol busData busl微处理器：执行指令的核心。微处理器：执行指令的核心。l存储器：指令码、操作数、结果的存储。存储器：指令码、操作数、结果的存储。l外围接口电路：并口、串口、外存接口、显示外围接口电路：并口、串口、外存接口、显示器接口、网络接口、声音接口等。器接口、网络接口、声音接口等。l系统总线：不同层次的总线将上述模块连接起系统总线：不同层次的总线将上述模块连接起来，作为各种信息的通路，按信息类别分为数来，作为各种信息的通路，按信息类别分为数据、地址、控制三类总线。据、地址、控制三类总线。l微计算机：微计算机：微处理器、存储器、外围接口电路、微处理器、存储器、外围接口电路、系统总

9、线。系统总线。l软件：软件：系统系统软件、中间软件、应用软件。软件、中间软件、应用软件。l外部设备：软驱、硬驱、光驱、键盘、鼠标、外部设备：软驱、硬驱、光驱、键盘、鼠标、显示器。显示器。l电源、机箱、控制面板。电源、机箱、控制面板。算术逻辑单元 寄存器阵列 控制器电路数据总线地址总线控制总线只读存储器随机访问存储器串行输入输出接口并行输入输出接口外存储器接口显示器接口等等键盘、鼠标显示示器、打印机软磁盘驱动器硬磁盘驱动器光盘驱动器等等微处理器微处理器系统总线系统总线内存储器内存储器外围接口电外围接口电 路路电源、机箱、控制面板电源、机箱、控制面板系统软件中间件应用软件软件软件外围设备外围设备微

10、型计算机系统微型计算机系统微型计算机微型计算机微处理器，微计算机，微处理器，微计算机，微计算机系统三者关系微计算机系统三者关系 C Pl微电子技术水平迅速提高：每微电子技术水平迅速提高：每1818个月集成度提高一倍。个月集成度提高一倍。l微处理器结构设计者可在片内实现各种先进体系结构。微处理器结构设计者可在片内实现各种先进体系结构。l微处理器及外围支援器件的性价比达到前所未有水平。微处理器及外围支援器件的性价比达到前所未有水平。l微计算机系统的性价比迅速提高：达到传统意义的工微计算机系统的性价比迅速提高：达到传统意义的工作站与小型机的水平。作站与小型机的水平。l20世纪世纪80年代年代IBM公

11、司以公司以Intel 8086/8088作为核心处理器作为核心处理器研制出个人计算机研制出个人计算机IBM PC，Intel微处理器成为市场主微处理器成为市场主流流。l1985年年Intel推出推出80386微处理器，完成微处理器，完成16位结构向位结构向32位结位结构的转换，构的转换，386是一个里程碑。是一个里程碑。l1989年年Intel推出推出80486微处理器，片内集成了微处理器，片内集成了Cache和浮和浮点部件，基本指令用硬线逻辑实现，指令执行效率大点部件，基本指令用硬线逻辑实现，指令执行效率大大提高，比大提高，比386快快2-3倍。倍。l1993年年3月月Intel推出推出Pe

12、ntium（奔腾）微处理器，片内（奔腾）微处理器，片内L1 Cache分为分为I Cache和和D Cache，设有两条流水线，提高了指，设有两条流水线，提高了指令执行的并行性，是一种超标量结构（令执行的并行性，是一种超标量结构（Super scalar)。l1994年又推出年又推出Pentium/MMX（多媒体扩充技术）微处理器。（多媒体扩充技术）微处理器。lPentium,Pentium/MMX为第一代为第一代“奔腾奔腾”微处理器，简称微处理器，简称P5。l1995年年2月月Intel推出第推出第2代代Pentium微处理器，微处理器，Pentium Pro（高能奔腾），简称（高能奔腾），

13、简称P6。lP6的创新点是：的创新点是：(A)L2 Cache 集成到封装内，微处理器与集成到封装内，微处理器与L2 Cache数据数据交换频宽大大提高。交换频宽大大提高。（B)B)采用采用“无序执行无序执行”技术（技术（Out of order execution),),使使处理器内部保持很高的指令执行并行度处理器内部保持很高的指令执行并行度。l1997年年5月月Intel 推出名为推出名为Pentium II 的微处理器，是具的微处理器，是具有有MMX 技术的技术的Pentium Pro 微处理器，微处理器，Intel微体系结构微体系结构从从P5 内核转向内核转向P6 内核。内核。l199

14、9年年3月月Intel 推出名为推出名为Pentium III 的微处理器。它基的微处理器。它基于于P6微内核，具有微内核，具有MMX 技术，提供数据流技术，提供数据流SIMD扩展扩展（SSE）指令（）指令（70条），进一步支持多媒体信息处理。条），进一步支持多媒体信息处理。由于采用先进的半导体工艺技术，其工作频率可达由于采用先进的半导体工艺技术，其工作频率可达1000MHz以上，前沿总线频率为以上，前沿总线频率为100MHz或或133MHz。l2000年年11月月Intel 推出名为推出名为Pentium 4 的微处理器。采用的微处理器。采用全新的全新的,称之为称之为Net Burst的微结构（的微结构（IA-32)，为第四代奔，为第四代奔腾微处理器。其特点是：腾微处理器。其特点是：(A)20级的超长流水线，便于提高片内主频，最低级的超长流水线，便于提高片内主频，最低1.4GHz。(B)更先进的动态执行技术，更高的分支预测准确性。更先进的动态执行技术，更高的分支预测准确性。(C)双倍双倍速速ALU部件，部件，SSE2指令集指令集.