微机原理与接口技术课件PPT课件.ppt

微机原理及应用主要参考书：主要内容第一章概述1.1微处理器的发展1.2微计算机系统的组成1.3计算机的基本结构1.4微处理器,微计算机1.5典型微处理器系统1.6计算机中的数制和编码1.1微处理器的发展第一阶段（1971-1973）：PMOS4004、8008，四位、八位字长低档CPU指令周期：2毫秒（us）,时钟：2.5~4MHZ集成度：2000只晶体管/片第二阶段（1973-1978）：8080/8085、Z80，M6800，八位中高档CPU指令周期：1~2us,时钟：2.5~5MHZ集成度：10000只晶体管/片第三阶段（1978-1981）：PMOS8086，Z8000，M6800，十六位字长CPU.指令周期：0.5us,时钟：5~10MHZ集成度：30000只晶体管/片。第四阶段（1981-1993）：三十二位微处理器：80386、80486、MC68010、MC68020。指令周期：0.1us，时钟：16~20MHZ，集成度:15~50万管/片。第五阶段1993年以来：32位机Pentium——划时代的微处理器投入使用.时钟：60~150MHZ，集成度310万只/管以上内部数据总线是32位，外部数据总线为64位，使一个总线周期的数据传输量提高一倍。1.2微计算机系统的组成1.3计算机的基本结构1.4微处理器,微计算机内存储器微处理器包括运算器、控制器、寄存器组三大部分,一般被集成在一个大规模集成芯片上,如8088、80x86等等,它是计算机的核心部件,具有计算、控制、数据传送、指令译码及执行等重要功能,它直接决定了计算机的主要性能.•ALU——运算器的核心部件是算逻单元ALU，所有的算术运算,逻辑运算和移位操作都是由ALU完成的.•控制器——CPU的指挥机关,完成指令的读入、寄存、译码和执行。程序计数器PC——用于保存下一条要执行的指令的地址。指令寄存器IR——保存从存储器中读入的当前要执行的指令。指令译码器ID——对指令寄存器IR中保存的指令进行译码分析。堆栈指示器SP——对堆栈进行操作时提供地址。处理器状态字PSW——暂存处理器当前的状态。工作寄存器组——暂存寻址和计算过程的信息.地址寄存器——地址寄存器用于操作数的寻址。数据寄存器——数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。•I/O控制逻辑——包括CPU中输入/输出操作有关的逻辑，其作用是处理输入/输出的操作。2.存储器用于存放程序代码及有关数据.3.输入输出接口电路由于外部设备如键盘、显示器、软盘、硬盘、打印机等，在数据格式、运行速度等方面与CPU不匹配，故在连接时，需通过输入输出接口电路使外部设备与之相连。4.总线总线是微型计算机中模块到模块之间传输信息的通道，是各种公共信息线的集合，采用总线结构便于部件和设备的扩充。对微机而言，总线可以分为以下四类：片内总线——这种总线是微处理器的内总线，在微处理器内用来连接ALU、CU和寄存器组等逻辑功能单元。这种总线没有具体标准，由芯片生产厂家自己确定。片间总线——微处理器、存储器芯片、I/O接口芯片等之间的连接总线。片间总线通常包括数据总线、地址总线和控制总线。内总线——内总线是微型计算机系统内连接各插件板的总线，内总线有不同的总线标准，如S-100总线(IEEE-696标),STD总线,IBM-PC总线标准等，采用不同总线标准的功能板无法连接在一起。外总线——用于微型计算机系统之间或者微型计算机与外部设备之间的通信。外总线技术已经很成熟，各种应用要求皆有标准棵遵循。如并行总线IEEE-488标准，串行总线RS-232标准等。二、指令系统上面我们所讲述的是计算机的硬件。光有硬件，只是有了计算的可能，计算机要真正能够进行计算，还必须要有软件的配合。例如：10+2这种简单运算,需要以下几个步骤:①把第一个数从它所在的存储单元中取出来,送至运算器;②把第二个数从它所在的存储单元中取出来,送至运算器;③相加;④把加完的结果送至存储器中指定的存储单元.所有这些取数、送数、相加、存数等等都是一种操作.•指令----我们把要求计算机执行的各种操作用命令的形式些下来,就是指令.通常一条指令对应着一种基本操作,但是计算机怎么能够辨别和执行这些操作呢?这是由设计时设计人员赋予它的指令系统决定的.一个计算机能执行什么样的操作,能做多少种操作,是由设计计算机时所规定的指令系统决定的.指令系统-----一条指令对应着一种基本操作,计算机所能执行的全部指令,就是计算机的指令系统.这是计算机所固有的.•程序----我们在使用计算机时,必须把我们要解决的问题编成一条条指令,这些指令的集合就称为程序.(这些指令必须是我们所用的计算机能识别和执行的指令,也即每一条指令必须是一台特定的计算机的指令系统中具有的指令.)源程序---用户为解决自己的问题所编