第1章微機(jī)概論

1匯編語(yǔ)言與微機(jī)接口技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院教學(xué)安排總學(xué)時(shí)數(shù)為48。最后成績(jī)?cè)u(píng)定方法：平時(shí)出勤與作業(yè)占20％，半期測(cè)驗(yàn)占10％，期末考試占70％。教材：《微機(jī)原理與接口技術(shù)》（第3版）.馮博琴，吳寧主編.清華大學(xué)出版社關(guān)于實(shí)驗(yàn)：開(kāi)設(shè)了“匯編語(yǔ)言與微機(jī)接口技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)”課程，16學(xué)時(shí)，獨(dú)立開(kāi)課。23課程目標(biāo)掌握：微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)的初步能力4第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概論主要內(nèi)容：微機(jī)系統(tǒng)的組成微機(jī)分類(lèi)微機(jī)的發(fā)展過(guò)程基本邏輯門(mén)及譯碼器微機(jī)應(yīng)用51.1微機(jī)系統(tǒng)的組成6一、計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)中的指令執(zhí)行過(guò)程馮?

諾依曼計(jì)算機(jī)工作原理非馮?

諾依曼計(jì)算機(jī)特點(diǎn)71.計(jì)算機(jī)中的指令執(zhí)行過(guò)程計(jì)算機(jī)的工作是逐條執(zhí)行由指令構(gòu)成的程序取指令指令譯碼讀取操作數(shù)執(zhí)行指令存放結(jié)果8順序工作方式取指令1執(zhí)行指令1分析指令1CPUBUS忙碌忙碌取指令2執(zhí)行指令2分析指令2各功能部件交替工作，按順序完成指令的執(zhí)行過(guò)程。指令的順序執(zhí)行和并行執(zhí)行9并行流水線工作方式

EU取指令1執(zhí)行指令1分析指令1CPU取指令2執(zhí)行指令2分析指令2取指令3執(zhí)行指令3分析指令3BIU忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌各功能部件并行工作2.馮?

諾依曼計(jì)算機(jī)馮?

諾依曼計(jì)算機(jī)的工作原理存儲(chǔ)程序工作方式運(yùn)算器為核心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)10運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備馮?諾依曼機(jī)的特點(diǎn)和不足特點(diǎn)：程序存儲(chǔ)，共享數(shù)據(jù)，順序執(zhí)行屬于順序處理機(jī)，適合于確定的算法和數(shù)值數(shù)據(jù)的處理。不足：與存儲(chǔ)器間有大量數(shù)據(jù)交互，對(duì)總線要求很高；執(zhí)行順序由程序決定，對(duì)大型復(fù)雜任務(wù)較困難；以運(yùn)算器為核心，處理效率較低；由PC控制執(zhí)行順序，難以進(jìn)行真正的并行處理。113.非馮?諾依曼機(jī)結(jié)構(gòu)主要特征并行性典型類(lèi)型數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)

（DataflowImageProcessingSystem）哈佛結(jié)構(gòu)

（HarvardArchitecture）12數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式程序的執(zhí)行順序不是由程序計(jì)數(shù)器控制，而是由指令間的數(shù)據(jù)流控制當(dāng)指令具有所需數(shù)據(jù)、且輸出端沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí)就可執(zhí)行。13采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)哈佛結(jié)構(gòu)指令和數(shù)據(jù)分別存放在兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器模塊中；CPU與存儲(chǔ)器間的指令和數(shù)據(jù)的傳送分別采用兩組獨(dú)立的總線；可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)同時(shí)獲得指令操作碼和操作數(shù)。1415二、微機(jī)系統(tǒng)組成1、微處理器集成了運(yùn)算器單元、控制器單元、寄存器單元及內(nèi)部總線，并具有CPU全部功能的超大規(guī)模集成電路芯片。2、微型機(jī)以微處理器為核心，配上內(nèi)存、I/O接口、系統(tǒng)總線及電源等構(gòu)成主機(jī)，連接輸入/輸出設(shè)備、外存設(shè)備等部件構(gòu)成的硬件裝置。163、微機(jī)系統(tǒng)為微型機(jī)硬件系統(tǒng)安裝配置系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件后所構(gòu)成的運(yùn)行系統(tǒng)。運(yùn)算器控制器寄存器組微處理器內(nèi)存I/O接口系統(tǒng)總線主機(jī)系統(tǒng)軟件微機(jī)系統(tǒng)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存儲(chǔ)器設(shè)備外設(shè)電源等微型機(jī)應(yīng)用軟件軟件1.2微型機(jī)分類(lèi)17按微處理器字長(zhǎng)1位機(jī)4位機(jī)8位機(jī)16位機(jī)32位機(jī)64位機(jī)按結(jié)構(gòu)單片機(jī)多片機(jī)按組裝單板機(jī)多板機(jī)按外形臺(tái)式微機(jī)筆記本微機(jī)掌上電腦181、單片機(jī)集成了CPU、部分內(nèi)存、部分I/O接口及總線等單元，具有微機(jī)基本功能的超大規(guī)模集成電路芯片。單片機(jī)特點(diǎn)：體積小、可靠性高、成本低。應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器和其它各種嵌入式系統(tǒng)。192、臺(tái)式微機(jī)（PC微機(jī)）?由系統(tǒng)主板、I/O接口卡、軟/硬磁盤(pán)、光驅(qū)、電源等組裝在主機(jī)箱內(nèi)?外接鍵盤(pán)、顯示器、鼠標(biāo)等設(shè)備?安裝系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件臺(tái)式微機(jī)特點(diǎn)：功能強(qiáng)、配置靈活、軟件豐富、操作方便等。應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、事務(wù)處理、信息服務(wù)等許多領(lǐng)域。201.3

微機(jī)系統(tǒng)發(fā)展概況1）第一階段(1971-1973) ?低檔4位或8位微處理器與微機(jī) ?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單 ?集成度低、運(yùn)行速度慢 ?機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編程2）第二階段(1974-1978) ?中檔8位微處理器與微機(jī) ?指令系統(tǒng)較豐富，具有典型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) ?集成度提高到5000-9000管/片 ?基本指令運(yùn)行時(shí)間約1-2us ?出現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言編程與簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)213）第三階段(1978-1984) ?16位微處理器和微型計(jì)算機(jī) ?集成度和運(yùn)算速度比第二代提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)

?指令系統(tǒng)更加豐富，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)增加了多級(jí)中斷機(jī)制、多尋址機(jī)制、段式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、硬件乘除部件 ?支撐軟件是操作系統(tǒng) ?外部設(shè)備種類(lèi)增多

224）第四階段(1985-1991) ?32位微處理器和微型計(jì)算機(jī)

?微處理器芯片集成度達(dá)100萬(wàn)管/片 ?運(yùn)行速度超過(guò)25MIPS

?支持多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)

5）第五階段(1992-目前)

?高檔32位、64位微處理器和微型計(jì)算機(jī)

?微處理器芯片集成度達(dá)2800萬(wàn)管/片以上

?時(shí)鐘主頻高達(dá)3.0GHz以上

?支持多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)

231.教材中邏輯運(yùn)算的圖形符號(hào)表示“與”運(yùn)算：“或”運(yùn)算：“非”運(yùn)算“與非”和“或非”運(yùn)算&≥11&≥1“異或”運(yùn)算1.4基本邏輯門(mén)及譯碼器242.

譯碼器74LS138譯碼器各引腳功能輸入端與輸出端關(guān)系（真值表）2574LS138譯碼器G1G2AG2BCBAY0Y7????主要引腳及功能使能端輸入端輸

出

端G1#G2A#G2BCBA#Y0#Y1#Y2#Y3#Y4#Y5#Y6#Y7110

100100100100100100100100

0000010100111001011101111111111111111111011111111011111111011111111011111111011111111011111111011111111