第一章 引论1

微机原理与接口技术2010.9.20*自我介绍 杨亚 Email:yangya@bupt.edu.cn 主要研究方向 CTI DW+DM EAI*参加的项目 西藏全区语音信息平台(1998-1999) 北京市市长电话系统(2000) 青岛市、石家庄市、郴州市市长电话系统(2001-2002) 陕西邮政185系统(2002) 天津移动综合信息平台(2003-2004) 山东移动综合信息平台(2003-2004) 中国空间技术研究院财务信息管理和分析系统(2004-2005) 成都飞机设计和研究所综合信息门户系统(2005-2006) 国家信息中心“金宏工程”实验系统(2005) 湖北地税综合门户信息系统(2005-2008) 联通总部综合统计分析平台(2006-2008) 山东联通综合统计分析系统(2007-2008) 北航财务信息门户网站(2008) 国家863项目：具有异构融合特征的对等网络体系结构及关键技术研究(2007-2008) 北邮财务处网上报销系统* 《微机原理与接口技术》这门课以Intel系列的微处理器为例，讲述了微机系统的组成原理、系统结构、各部分的工作原理、汇编语言程序设计以及接口技术，是进一步学习和掌握基于Intel系列微处理器的电子、通信和控制系统的程序设计和接口技术以及芯片开发的入门课程。课程简介*教材和参考 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 教材：微机原理与接口技术 周峰倪晖电子工业出版社 参考书： 微机原理与接口技术王玉良等北邮出版社 微机原理与接口技术雷丽文朱晓华电子工业出版社 微型计算机原理及应用技术机械工业出版社*主要学习 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 微机基础和工作原理微机的主要构成部件CPU(重点和难点)存储系统(内存)总线输入和输出接口*Inthiscourse,wewilllearnfourkeysubjects.Firstly,wewillintroducethefoundationofmicrocomputer,includingthehistoryofmicrocomputerandCPU,it’sstructureandhowdoesitwork.Secondly,wewilllearnthedetailknowledgeaboutthemostimportantpartsofcomputer.TheyareCPU,Storagesystem,BUSandI/Odevices主要学习的内容汇编语言(重点和难点)接口技术TimerSeriesPortParallelPortDMA(DirectMemoryAccess)D/A&A/DTransformer*3.Thenwewilllearnalanguage,notEnglishorFrench.Itisalanguageofcomputer,assemblylanguage.Itisnotahigh-levellanguage,justlikeC++orJava.Itisakindoflower-levellanguage.Itfacesthehardwareandmachine.Ithinkitishardertolearnthanmostoftheotherlanguages.Youshouldpaymoreeffortsonitandtakemorepractice.4.Finally,wewilltalkaboutInterfacetechniques,wewilllearn5I/Ocircuits,includingTimer,SeriesPort,ParallelPort,DMA(DirectMemoryAccess),D/A&A/DTransformer.时间安排和课程成绩 时间安排：共51个学时 课堂讲解 上机实验 课程成绩 平时作业：10% 上机实验：10% 期中考试(第10周左右)：20% 期末考试(统考)：60%*第一章微型计算机的基础知识*什么是微机*什么不是微机*§1微型计算机的基本组成 计算机＝硬件＋软件 硬件 运算器 控制器 存储器 输入/输出设备 总线 软件 操作系统 系统软件 应用软件*问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：常见的硬件有哪些？请同学们举例说明。可以通过写字板罗列出来。计算机的历史(1)第一台电子计算机诞生1946 第一台计算机的名字？ENIAC:ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator。 电子数字积分计算机*世界上第一台计算机Eniac1946年*计算机的历史(1) 1946年－50年代后期 电子管时代，体积庞大，功耗巨大 没有操作系统 机器语言或汇编语言 脱机I/O方式 **人工操作方式计算设备作业作业纸带/卡片输入机纸带/卡片输出机作业*计算机的历史（2） 50年代末—60年代中期 此时计算机进入了第二代——晶体管时代。 出现操作系统 高级语言*多个作业一起加载*计算机的历史（3） 60年代中期——70年代中期 计算机进入第三代——集成电路时代。 在这一时期操作系统初步形成并完善。出现了三种最基本的操作系统类型：多道批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统。*计算机的历史(4) 80年代至今 第四代计算机，大规模/超大规模集成电路(VLSI)工艺技术飞速发展。 操作系统向网络化发展 计算工具－数字处理中心*网络无处不在，计算机有，手机有，甚至冰箱都有计算机的历史(5) 未来的发展 生物计算机 量子计算机 人工智能计算机 网格计算 云计算 ……*网络无处不在，计算机有，手机有，甚至冰箱都有字处理 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 格处理浏览器自编程序编译器编辑器计算机的层次结构DOS、WindowsNovellUnixLinux*硬件和软件的关系 硬件是基础，软件是灵魂 硬件与软件的“等价” 固件(firmware)：形式上类似硬件，但功能上又像软件，可编程和修改 Wintel联盟：硬件和软件互相促进*微型计算机的实例图*自己是否攒过或是装卸过计算机？InputDevicesEUOutputDevicesCPUMainMemoryBIUExternalMemoryStorageSystem微机的主要构成部分*InputDevicesEUOutputDevicesCPUMainMemoryBIUExternalMemoryStorageSystem微机的主要构成部分*InputDevicesEUOutputDevicesCPUMainMemoryBIUExternalMemoryStorageSystem*Let’slearnhowdoestheprinciplework.Wemustwriteaprogramfirst.WecanuseC++,javaorassemblylanguage.Thisistheassemblyprogram.Butthisprogramcannotberecognizedbycomputer.Itmustbetranslatedintobinarycodelikethis.Theprocessoftranslatingiscalledcompileandlink.Thenwecangettheexecutablefile.ThesourcefileandthebinarycodefilemustbestoredonHarddisk.Whentheprogramisexecuted,itmustbeloadedintomainmemory.ThentheCPUcanfetchprogramfrommemorybyBIU.TheresultiscalculatedinEU.Finally,theresultcanbeoutputtomonitororotheroutputdevices.Thisisaverysimpleprogram.Itonlydisplay”Welcomeyou”intheblackwindow.Buteventhemostcomplexprograms,justlike3Dgameordatabaseprogram,arealsousethesameprinciple.高级语言对计算机的抽象CPU-中央处理器 控制器：取指令－分析指令－执行指令 运算器：加减乘除运算 寄存器：存放重复使用的数据、变量和中间结果* 成立于1968年 Integratedelectronics 三位创业元老 戈登•摩尔（GordonMoore） 安德鲁•葛罗夫（AndrewGrove） 只有偏执狂才能生存 罗伯特•诺宜斯（RobertNoyce） 集成电路之父*摩尔定律 1965年提出 微芯片上集成的晶体管数目每12个月(每18个月)会增加一倍*IntelCPU的发展*4004：第一块CPU8086：支撑了INTEL、IBM和Microsoft286：康柏**8086酷睿双核*Multi-CoreAge*Now,IntelCPUcomesintothenewage.ThenewarchitectureCore2isused.Multi-CoreAge*Forexample,thedual-coreCPUhastwocores,andtheQuadhasfourcoresinit.ItissaidthattheCPUhas16coreswasinventedbySUNcorporationthisyear.微处理器的型号 Intel4004,8008,8080,8085,80x86,Pentium,Pentiumpro,Pentium2,3,4 ZilogZ8,Z80,Z8000,Z80000… MotorolaMC6800,68000,68010,68020,68040… AMD133,150,K6,K6-II,K6-III,Duron,Athlon*存储器 内存/外存 五级存储 寄存器 高速缓冲存储器CACHE(SRAM) 内存(主存储器，DRAM) 磁盘 磁带/光盘/磁盘阵列*1.位(bit) 计算机能表示的最基本最小的单位 在计算机中采用二进制表示数据和指令，故：位就是一个二进制位，有两种状态，“0”和“1”2.字节(Byte) 相邻的8位二进制数称为一个字节1Byte=8bit如：1100001101010111*3．字和字长 字长是CPU内部进行数据处理的基本单位常与CPU内部的寄存器、运算装置、总线宽度一致字长一般为8位、16位、32位、64位 字是相邻的16位二进制数或2个字节称为一个字1Word=2Byte=16bit 1K=1024Byte 1M=1024K 1G=1024M 1T=1024G*外设 输入设备 鼠标、键盘、手写板、麦克、扫描仪、视频摄像头、条形码扫描器 输出设备 显示器、打印机、音箱、耳机*总线 总线是计算机各部件间传递信息的公共通路。 数据总线：DB(DataBus) 地址总线：AB(AdressBus) 控制总线：CB(ControlBus)** 现代计算机的结构基础：存储程序控制结构1945年，美籍匈牙利数学家JohnVonNeumann提出,冯.诺依曼计算机概念PC&掌上电脑(2006)重达30吨，启动电力150千瓦，18000个电子管，保存80个字节，占地170平方米戴尔AximX51v硬件配置：119×73×16.9mm,重量175gIntelPXA270，主频达到了624MHz64MB的RAM英特尔2700G多媒体加速器，含16MB显存USB接口SD卡插槽、CF卡插槽、内置了IEEE802.11b（Wi－Fi）无线LAN、蓝牙1.1、IrDAVer（红外）1.2*第一台电子计算机ENIAC:重达30吨，启动电力150千瓦，18000个电子管，保存80个字节，占地170平方米冯.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(汇编语言或高级语言)表示数据和指令(程序)2.把程序存入存储器中3.由控制器自动读取程序并执行输入设备控制器输出设备CPU存储器运算器ALU*存储程序 程序＝指令和数据adb56hbdb24hsdw1START:movA,[a] addA,[b] mov[s],A hlt endSTART 指令＝操作码＋操作数*控制器*程序控制 取指令 把程序计数器中保存的下条指令的地址，通过地址总线送给存储器 存储器把相应存储单元的内容读出，送上数据线 CPU读数据线上的数据，送入指令寄存器 程序计数器自动增加，指向下条指令 分析指令 执行指令：movA L,[2001H] 把2001的这个相对地址通过地址总线送给存储器 存储器读出该地址的数据，送上数据总线 CPU从数据总线上读出数据 把该数据存入寄存器A**例将地址为2000H和2001H的两内存单元内容相加，结果存在地址2002H单元中，程序如下：A0002002060120A20220数据暂存器PSW标志寄存器控制电路指令译码器AXBXCXDXSIDIBPSP指令队列总线接口控制电路运算器地址总线AB数据总线DB控制总线CB地址译码器IP地址加法器DSESSSCS10100000000000000010000000000010000001100000000100100000101000100000001000100000A0002002060120A20220MOVAL,[2000H]ADDAL,[2001H]MOV[2002H],AL*指令周期 一个指令周期包含取指－分析指令－执行指令三个步骤 8位微处理器中，串行实现 16位及以上，可以并行(重叠)进行取指令分析指令执行指令第一条指令取指令分析指令执行指令第二条指令取指令分析指令执行指令第一条指令取指令分析指令执行指令第二条指令*计算机运算基础 进位计数制 各种进制之间的转换 无符号数的运算 带符号数的表示和运算 十进制数的二进制表示和运算 数的浮点表示和运算 逻辑变量的表示和运算*进位计数制 一般表示 m位小数 k+1位整数 R基数*几种进制 十进制 m=3;k=3;R=10 二进制 四、八、十六进制 18.75=10010.11B=22.3Q=12.CH A:10B:11C:12D:13E:14F:15*计算机采用二进制的原因 物理上容易实现：两个稳定的状态，而非十个状态 工作可靠：不同状态之间的转换是质变，而不是量变 运算 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 简单：例如加法，只有3种相互运算口诀(10进制有55种) 逻辑判断方便：逻辑运算和算术运算统一*0+0=0+1=1+1=VS0110 0+0 　 　 　 　 　 　 　 　 　 0+1 1+1 　 　 　 　 　 　 　 　 0+2 1+2 2+2 　 　 　 　 　 　 　 0+3 1+3 2+3 3+3 　 　 　 　 　 　 0+4 1+4 2+4 3+4 4+4 　 　 　 　 　 0+5 1+5 2+5 3+5 4+5 5+5 　 　 　 　 0+6 1+6 2+6 3+6 4+6 5+6 6+6 　 　 　 0+7 1+7 2+7 3+7 4+7 5+7 6+7 7+7 　 　 0+8 1+8 2+8 3+8 4+8 5+8 6+8 7+8 8+8 　 0+9 1+9 2+9 3+9 4+9 5+9 6+9 7+9 8+9 9+9不同进制之间的转换 整数变换：除R取余法 P->R变换的步骤：把基数R用P进制表示按P进制对数N做“除R取余”，得出的余数为d0再对商做“除R取余”,得出的余数为d1一直做到商为0把余数用R进制表示,（按照dn…d1d0的顺序） 例1：十进制数383变为十六进制数 例2：三进制数220变为8进制数 例3：9进制数383变为8进制数9进制－10进制－8进制*例1:17F(16进制)例2:30(8进制)例3:476(8进制)不同进制之间的转换 小数部分变换：乘R取整法把R用P进制表示按P进制对数N作“乘R取整”，整数部分作为d－1对其小数部分，继续作“乘R取整”，整数部分作为d－2直到余数为0，或者精度足够为止 例1：把十进制数0.24变为二进制数 例2：把十进制数0.24变为八进制数 数位对应转换法*作业*******Inthiscourse,wewilllearnfourkeysubjects.Firstly,wewillintroducethefoundationofmicrocomputer,includingthehistoryofmicrocomputerandCPU,it’sstructureandhowdoesitwork.Secondly,wewilllearnthedetailknowledgeaboutthemostimportantpartsofcomputer.TheyareCPU,Storagesystem,BUSandI/Odevices*3.Thenwewilllearnalanguage,notEnglishorFrench.Itisalanguageofcomputer,assemblylanguage.Itisnotahigh-levellanguage,justlikeC++orJava.Itisakindoflower-levellanguage.Itfacesthehardwareandmachine.Ithinkitishardertolearnthanmostoftheotherlanguages.Youshouldpaymoreeffortsonitandtakemorepractice.4.Finally,wewilltalkaboutInterfacetechniques,wewilllearn5I/Ocircuits,includingTimer,SeriesPort,ParallelPort,DMA(DirectMemoryAccess),D/A&A/DTransformer.*****问题：常见的硬件有哪些？请同学们举例说明。可以通过写字板罗列出来。*********网络无处不在，计算机有，手机有，甚至冰箱都有*网络无处不在，计算机有，手机有，甚至冰箱都有***自己是否攒过或是装卸过计算机？***Let’slearnhowdoestheprinciplework.Wemustwriteaprogramfirst.WecanuseC++,javaorassemblylanguage.Thisistheassemblyprogram.Butthisprogramcannotberecognizedbycomputer.Itmustbetranslatedintobinarycodelikethis.Theprocessoftranslatingiscalledcompileandlink.Thenwecangettheexecutablefile.ThesourcefileandthebinarycodefilemustbestoredonHarddisk.Whentheprogramisexecuted,itmustbeloadedintomainmemory.ThentheCPUcanfetchprogramfrommemorybyBIU.TheresultiscalculatedinEU.Finally,theresultcanbeoutputtomonitororotheroutputdevices.Thisisaverysimpleprogram.Itonlydisplay”Welcomeyou”intheblackwindow.Buteventhemostcomplexprograms,justlike3Dgameordatabaseprogram,arealsousethesameprinciple.****4004：第一块CPU8086：支撑了INTEL、IBM和Microsoft286：康柏****Now,IntelCPUcomesintothenewage.ThenewarchitectureCore2isused.*Forexample,thedual-coreCPUhastwocores,andtheQuadhasfourcoresinit.ItissaidthattheCPUhas16coreswasinventedbySUNcorporationthisyear.********第一台电子计算机ENIAC:重达30吨，启动电力150千瓦，18000个电子管，保存80个字节，占地170平方米***********例1:17F(16进制)例2:30(8进制)例3:476(8进制)**