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1、微机微机原理原理及及接口接口技术技术课程课程介绍介绍典型机型：典型机型：IBM PCIBM PC系列机系列机基本系统：基本系统：8086/8088CPU8086/8088CPU和半导体存储器和半导体存储器I/OI/O接口电路及与外设的连接接口电路及与外设的连接硬件接口电路原理硬件接口电路原理软件接口编程方法软件接口编程方法先修课程先修课程数字逻辑（数字电路）数字逻辑（数字电路）提供硬件基础计算机组成原理计算机组成原理确立计算机部件功能掌握计算机工作原理汇编语言程序设计汇编语言程序设计建立必备软件基础掌握指令系统、程序格式先修先修课程课程微机原理课程目标微机原理课程目标1.在总体上建立起微机系统
2、的在总体上建立起微机系统的整体概念整体概念；2.掌握微型机硬件系统各部分的掌握微型机硬件系统各部分的构成及工作原理构成及工作原理；3.掌握掌握Intel8086基本基本指令系统指令系统；4.掌握微型机的掌握微型机的输入输出技术输入输出技术及及常用接口电路常用接口电路；5.掌握基本的掌握基本的汇编语言编程汇编语言编程方法；方法；最终目标：最终目标：要求学生通过课堂教学和实验训练后，要求学生通过课堂教学和实验训练后，初步具有微机应用系统硬件、软件的开发能力。初步具有微机应用系统硬件、软件的开发能力。课程课程介绍介绍第一章第一章 微型计算机微型计算机概述概述第二章第二章 计算机中的数制与码制计算机中
3、的数制与码制第三章第三章 8086/8088 微处理器微处理器第四章第四章 8086/8088 指令系统指令系统第五章第五章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计第六章第六章 半导体存储器半导体存储器第七章第七章 输入输出接口输入输出接口(包括微机应用系统举例包括微机应用系统举例)I/O接口、中断、定时器接口、中断、定时器/计数器计数器 并行口并行口8255A、A/D和和D/A转换转换微机原理教学内容微机原理教学内容教学教学内容内容学习资源要利用学习资源要利用微服网微服网http:/ 空间有一些习题和解答空间有一些习题和解答学习学习资源资源第第 1 1 章章微型计算机系统概述 第第1 1章章 微型
4、计算机系统概述微型计算机系统概述本章的重点：本章的重点：了解计算机的基本概念、了解计算机的基本概念、特点和分类；理解微型计算机系统的基特点和分类；理解微型计算机系统的基本组成和各模块的功能以及计算机的常本组成和各模块的功能以及计算机的常用术语用术语。本章的难点：本章的难点：理解微型计算机理解微型计算机的硬件和的硬件和软件是如何协调工作。软件是如何协调工作。世界上第一个微处理器世界上第一个微处理器(微型机的核微型机的核心部件心部件)是美国是美国Intel公司公司1971年生产的年生产的Intel4004，从那时到现在，从那时到现在，微型计算机微型计算机已经历了已经历了五个五个发展时代。发展时代。
5、1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展微型计算机的发展1.1 1.1 微型计算机的发展和特点微型计算机的发展和特点!注意!计算机是计算机是1946年在美国发明的。年在美国发明的。而微机的出现是而微机的出现是20世纪世纪70年代。年代。计算机核心部件计算机核心部件CPU简称中央处理器简称中央处理器微型计算机核心部件微型计算机核心部件CPU简称微处理器简称微处理器第一代第一代(1971(19711973)41973)4位和低档位和低档8 8位微处位微处理器时代理器时代 400440408008 400440408008 （示例）（示例）第二代第二代(1974(19741977)81977)8位微
6、处理器时代位微处理器时代Z80、I8085、M6800，Apple-II微机微机(示例）示例）第三代第三代(1978(19781984)161984)16位微处理器时代位微处理器时代8086808880286，IBMPC系列机系列机（示例）（示例）1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展微型计算机的发展1.1 1.1 微型计算机的发展和特点微型计算机的发展和特点第四代第四代(1985(19851999)321999)32位微处理器时代位微处理器时代8038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4（示例）（示例）32位位PC机、机、Macintosh机、机
7、、PS/2机机第五代第五代(2000(2000年至今年至今)64)64位高档微处理器时位高档微处理器时代代Itanium、64位位RISC微处理器芯片微处理器芯片微机服务器、工程工作站、图形工作站微机服务器、工程工作站、图形工作站1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展微型计算机的发展1.1 1.1 微型计算机的发展和特点微型计算机的发展和特点第一代第一代4位和低档位和低档8位机位机Intel 4004第二代第二代中高档中高档8位机位机8080/8085、Z80、MC6800第三代第三代16位机位机Intel8086、Z8000、MC6800第四代第四代32位机位机80386、80486第五代
8、第五代64位机位机IntelPentium（1971-1973）（1974-1978）（1978-1981）（1981-1992）（1993后）后）特点：特点：1、速度越来越快。、速度越来越快。2、容量越来越大。、容量越来越大。3、集成度越来越高。集成度越来越高。4、功能越来越强。、功能越来越强。微型计算机广泛采用了大规模微型计算机广泛采用了大规模（LSILSI）和超大规模（和超大规模（VLSIVLSI）集成电集成电路，除了具有一般计算机的运算速路，除了具有一般计算机的运算速度快，计算精度高，记忆功能和逻度快，计算精度高，记忆功能和逻辑判断力强，自动工作等常规功能辑判断力强，自动工作等常规功能
9、外，还具有独特的优点外，还具有独特的优点。1.1.2 1.1.2 微型计算机的特点微型计算机的特点1.1 1.1 微型计算机的发展和特点微型计算机的发展和特点1.1.体积小、质量轻体积小、质量轻 功耗低功耗低 2.2.可靠性高、使用环境条件要求低可靠性高、使用环境条件要求低3.3.结构简单灵活、系统设计方便、结构简单灵活、系统设计方便、适应性强适应性强4.4.性能价格比高性能价格比高1.1.2 1.1.2 微型计算机的特点微型计算机的特点1.1 1.1 微型计算机的发展和特点微型计算机的发展和特点 微型计算机可以从不同角度对其进行分微型计算机可以从不同角度对其进行分类。类。按微处理器的位数可分
10、为按微处理器的位数可分为1 1位、位、4 4位、位、8 8位、位、1616位、位、3232位和位和6464位机等。位机等。按功能和结构可分为按功能和结构可分为单片机和多片机单片机和多片机。按组装方式可分为单板机和多板机。按组装方式可分为单板机和多板机。1.2 1.2 微型计算机分类微型计算机分类 1971年年1977年是微处理器发展的早期阶段年是微处理器发展的早期阶段:字长为字长为4位或位或8位，集成度约为位，集成度约为300010000晶晶体管体管/片，微处理器的主频为片，微处理器的主频为0.15MHz。1971年：年：Intel4004，是世界上第一片单片是世界上第一片单片微处理器：微处理
11、器：4位微处理器，寻址空间为位微处理器，寻址空间为4096个个半字节半字节,指令系统包括指令系统包括45条指令条指令Intel40041972年：年：Intel8008，是世界上第一片是世界上第一片8位位微处理器。微处理器。8008采用了采用了10 m生产工艺，集生产工艺，集成度为成度为3500个晶体管，工作频率为个晶体管，工作频率为200KHz。Intel8008Intel4004和采用和采用4004的计算器的计算器返回返回1974年：年：Intel8080采用了采用了6 m生产工艺，集成度为生产工艺，集成度为6000个晶体管，个晶体管，主频为主频为2MHz。1976年：年：Intel808
12、5Intel公司生产的最后一种公司生产的最后一种8位通用微处理器，位通用微处理器，8085的工作频率提高到的工作频率提高到5MHz，指令系统的指令数上升到指令系统的指令数上升到246条条。Intel8085Apple微型计算机Apple-IApple-II返回返回1978年年8086采用了采用了3 m工艺，集成了工艺，集成了29,000个晶体管，工作频个晶体管，工作频率为率为4.77MHz。它的寄存器和数据总线均为它的寄存器和数据总线均为16位，位，地址总线为地址总线为20位，从而使寻址空间达位，从而使寻址空间达1MB。同时，同时，CPU的内部结构也有很大的改进，采用了流水线结的内部结构也有很
13、大的改进，采用了流水线结构，并设置了构，并设置了6字节的指令预取队列。字节的指令预取队列。Intel80861979年年8088除了它的数据总线为除了它的数据总线为8位以外，其余均与位以外，其余均与8086相同。相同。8088采用采用8位数据总线是为了利用当时现有的位数据总线是为了利用当时现有的8位设位设备控制芯片。由于备控制芯片。由于8088内部支持内部支持16位运算，而与位运算，而与I/O之间传输为之间传输为8位，故位，故8088称为准称为准16位微处理器。位微处理器。Intel808880286（1982年年-1984年）年）采用采用1.5 m工艺，集成了工艺，集成了134,000个晶体
14、管，工作频个晶体管，工作频率为率为6MHz。80286的数据总线仍然为的数据总线仍然为16位，但是地位，但是地址总线增加到址总线增加到24位，使存储器寻址空间达到位，使存储器寻址空间达到16MB。80年代中期到年代中期到90年代初，年代初，80286一直是微型计算机的一直是微型计算机的主流主流CPU。在这一时期，还在这一时期，还诞生了世界上最早的芯片组诞生了世界上最早的芯片组（chipsets）。）。IBM PC系列机8088CPUIBM PC机机IBM PC/AT机机IBM PC/XT机机8088微微处处理理器器8087协协处处理理器器8288总线控制器总线控制器I/O通通道道8259中断控
15、制器中断控制器随机存储器随机存储器RAM只读存储器只读存储器ROM8253定时控制器定时控制器8237DMA控制器控制器8255并行接口并行接口控制总线控制总线数据总线数据总线地址总线地址总线地址锁存器地址锁存器数据收发器数据收发器扬声器扬声器接口接口8284时钟发生器时钟发生器键盘键盘接口接口系统系统配置配置开关开关IBM PC/XT/AT机机主机板组成返回返回微处理器子系统微处理器子系统8088：16位内部结构、位内部结构、8位数据位数据总线、总线、20位地址总线、位地址总线、4.77MHz主频主频存储器存储器ROM-BIOS、主体为、主体为RAMI/O接口控制电路接口控制电路8259A、
16、8253、8237A、8255等等I/O通道通道62线的线的IBMPC总线总线80386（1985年年-1988年）年）第一个实用的第一个实用的32位微处位微处理器，采用了理器，采用了1.5 m工艺，集成了工艺，集成了275,000个晶体个晶体管，工作频率达到管，工作频率达到16MHz。80386的的内部寄存器、内部寄存器、数据总线和地址总线数据总线和地址总线都是都是32位的。通过位的。通过32位的地位的地址总线，址总线，80386的可寻址空间达到的可寻址空间达到4GB。这时由这时由32位微处理器组成的微型计算机已经达到超级小型位微处理器组成的微型计算机已经达到超级小型机的水平。机的水平。80
17、486（1989年年-1992年）年）采用采用1 m工艺，集成了工艺，集成了120万个晶体管，万个晶体管，工作频率为工作频率为25MHz。80486微处理微处理器由三个部件组成：一个器由三个部件组成：一个80386体系结构的主处理器，体系结构的主处理器，一个与一个与80387相兼容的数学协处理器和一个相兼容的数学协处理器和一个8KB容量容量的高速缓冲存储器。的高速缓冲存储器。80486把把80386的内部结构做了的内部结构做了修改，大约有一半的指令在一个时钟周期内完成，修改，大约有一半的指令在一个时钟周期内完成，而不是原来的两个，这样而不是原来的两个，这样80486的处理速度一般比的处理速度一
18、般比80386快快2到到3倍。倍。英特尔微处理器芯片80386PentiumPentium 4返回返回 利用大规模集成电路工艺将微型计算利用大规模集成电路工艺将微型计算机的三大组成部分机的三大组成部分CPUCPU、内存和内存和I/OI/O接口集成在一片硅片上，这就是单接口集成在一片硅片上，这就是单片计算机片计算机(Single-Chip Computer)(Single-Chip Computer)。例如：常用的例如：常用的MCS-51、AVR、ARM 若将微型计算机的若将微型计算机的CPUCPU、内存、内存、I/OI/O接口电路安装在一块印刷电路板上就组接口电路安装在一块印刷电路板上就组成了
19、单板计算机成了单板计算机 。单片机和单板机单片机和单板机 微处理器主要由运算器和控制器、少微处理器主要由运算器和控制器、少量存储器组成，是微型计算机的核心，量存储器组成，是微型计算机的核心，具有运算和控制功能。具有以下功能：具有运算和控制功能。具有以下功能：可以进行算术和逻辑运算；可保存少可以进行算术和逻辑运算；可保存少量数据；能对指令进行译码并执行规定量数据；能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器，外设交换数据；的动作；能和存储器，外设交换数据；提供整个系统所需要的定时和控制；可提供整个系统所需要的定时和控制；可以响应其它部件发来的中断请求。以响应其它部件发来的中断请求。1.3 1.3
20、 微型计算机系统的构成微型计算机系统的构成 1.3.1 1.3.1 微处理器微处理器 掌握掌握 微型计算机由微型计算机由CPUCPU、存储器、输入存储器、输入/输出输出接口电路和接口电路和系统总线系统总线构成。微型计算机的构成。微型计算机的基本结构如图所示基本结构如图所示 1.3 1.3 微型计算机系统的构成微型计算机系统的构成 1.3.2 1.3.2 微型计算机微型计算机 微微处处理理器器C C P P U URAMROM ROM I/O接口接口外外设设ABDBCB掌握掌握系统总线系统总线系统总线系统总线总线是指传递信息的一组公用导线总线是指传递信息的一组公用导线总线是传送信息的公共通道总线
21、是传送信息的公共通道微机系统采用总线结构连接系统功能部件微机系统采用总线结构连接系统功能部件总线信号可分成三组总线信号可分成三组地址总线地址总线ABAB：传送地址信息传送地址信息数据总线数据总线DBDB：传送数据信息传送数据信息控制总线控制总线CBCB：传送控制信息传送控制信息总线信号总线信号地址总线地址总线AB输出将要访问的内存单元或输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址端口的地址地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围数据总线数据总线DBCPU读操作时，外部数据通过数据总线送往读操作时，外部数据通过数据总线送往CPUCPU写操作时，写操作时，C
22、PU数据通过数据总线送往外部数据通过数据总线送往外部数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线控制总线CB协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等举例举例举例举例特点特点Intel80 x86CPU的地址线条数的地址线条数Intel80 x86地址条数地址条数存储容量存储容量8086201MB8088201MB802862416MB80386Pentium4 324GB返回返回Intel80 x
23、86CPU的数据线条数的数据线条数Intel80 x86数据位数数据位数80861680888802861680386Pentium432返回返回系统总线的使用特点系统总线的使用特点除了除了CPU外，还有外，还有DMA控制器和协处理控制器和协处理器都具有控制系统总线的能力。它们被称为器都具有控制系统总线的能力。它们被称为“总线主控设备总线主控设备”在某一个时刻，只能由一个总线主控设备在某一个时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线来控制系统总线在连接系统总线的各个设备中，某一个时在连接系统总线的各个设备中，某一个时刻只能有一个发送者向总线发送信号；但可以刻只能有一个发送者向总线发送信号；但可
24、以有多个设备从总线上同时获得信号有多个设备从总线上同时获得信号返回返回 以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就构成了微型计算机系统，微型计算机系统的基本组成如图所示。1.3 1.3 微型计算机系统的构成微型计算机系统的构成 1.3.3 1.3.3 微型计算机系统微型计算机系统掌握掌握运算器运算器控制器控制器寄存器组寄存器组内存储器内存储器总线总线输入输出输入输出接口电路接口电路外部设备外部设备 软件软件微处理器微处理器微型计算机微型计算机微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统组成微型计算机系统组成明确明确3个概念的区别个概念的区别微处理器（微处理器（Microprocessor）一
25、个大规模集成电路芯片一个大规模集成电路芯片内含控制器、运算器和寄存器等内含控制器、运算器和寄存器等微机中的核心芯片微机中的核心芯片微型计算机（微型计算机（Microcomputer）通常指微型计算机的硬件系统通常指微型计算机的硬件系统还有一般的说法：微机、微型机还有一般的说法：微机、微型机微型计算机系统（微型计算机系统（Microcomputersystem）指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统微型计算机系统的三个层次：微型计算机系统的三个层次：微处理器微处理器微型计算机微型计算机微型计算机系统微型计算机系统系统软件系统软件应用软件应用软件微处理器微
26、处理器存储器存储器I/OI/O接口接口总线总线 硬硬 件件软软 件件微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机外外 设设ALUALU寄存器寄存器控制部件控制部件键盘、鼠标键盘、鼠标显示器显示器软驱、硬盘、光驱软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪打印机、扫描仪微型计算机的常用术语和指标微型计算机的常用术语和指标1位和字节位和字节位（位（bit）是计算机所能表示的最小最基本的数据是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的是取值只能为单位，它指的是取值只能为0或或1的一个二进制数的一个二进制数值位。位作为单位时记作值位。位作为单位时记作b字节（字节（byte）由由8个位二进制位组成，通常
27、用作计个位二进制位组成，通常用作计算存储容量的单位。字节作为单位时记作算存储容量的单位。字节作为单位时记作BK是是kelo的缩写，的缩写，1K=1024=210；M是是mega的缩写，的缩写，1M=1024K=220；G是是giga的缩写，的缩写，1G=1024M=230；T是是tera的缩写，的缩写，1T=1024G=240。2字长字长字字长长是是微微处处理理器器一一次次可可以以直直接接处处理理的的二二进进制制数数码码的的位位数数，它它通通常常取取决决于于微微处处理理器器内内部部通通用用寄寄存存器器的的位位数数和和数数据据总总线线的的宽宽度度。微微处处理理器器的的字字长长有有4位位、8位、位
28、、16位和位和32位等等。位等等。8088称称为为准准16位位微微处处理理器器，而而80386SX称称为为准准32位微处理器。位微处理器。3主频主频主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是MHz。早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从80486DX2开始，主频开始，主频=外部总线频率外部总线频率 倍频系数倍频系数外部总线频率频率通常简称为外频，它的单位也是外部总线频率频率通常简称为外频，它的单位也是MHz，外频
29、越高说明微处理器与系统内存数据交换的外频越高说明微处理器与系统内存数据交换的速度越快，因而微型计算机的运行速度也越快。速度越快，因而微型计算机的运行速度也越快。倍频系数是微处理器的主频与外频之间的相对比例系倍频系数是微处理器的主频与外频之间的相对比例系数。数。通过提高外频或倍频系数，可以使微处理器工作在比通过提高外频或倍频系数，可以使微处理器工作在比标称主频更高的时钟频率上，这就是所谓的标称主频更高的时钟频率上，这就是所谓的超频超频。4微处理器的生产工艺微处理器的生产工艺指指在在硅硅材材料料上上生生产产微微处处理理器器时时内内部部各各元元器器件件间间连连接接线线的的宽宽度度，一一般般以以 m为
30、为单单位位，数数值值越越小小，生生产产工艺越先进，微处理器的功耗和发热量越小。工艺越先进，微处理器的功耗和发热量越小。目前主流微处理器的生产工艺已经达到目前主流微处理器的生产工艺已经达到0.13 m。5微处理器的集成度微处理器的集成度指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。最最 早早 Intel 4004的的 集集 成成 度度 为为 2250个个 晶晶 体体 管管，PentiumIII的的集集成成度度已已经经达达到到950万万个个晶晶体体管管以以上上，集成度提高了集成度提高了3000多倍。多倍。6运算速度运算速度MIPSMIPS是是MillionsofInstr
31、uctionPerSecond的的缩缩写写，用用来来表表示示微微处处理理器器的的性性能能，意意思思是是每每秒秒钟钟能能执行多少百万条指令执行多少百万条指令由由于于执执行行不不同同类类型型的的指指令令所所需需时时间间长长度度不不同同，所所以以MIPS通通常常是是根根据据不不同同指指令令出出现现的的频频度度乘乘上上不同的系数求得的统计平均值。不同的系数求得的统计平均值。主频为主频为25MHz的的80486其性能大约是其性能大约是20MIPS，主频为主频为400MHz的的PentiumII的性能为的性能为832MIPS微机的工作原理微机的工作原理mov ax,12hcall displayJmp 1
32、234h1.4 微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理主要内容：主要内容：1.4.1 冯冯 诺依曼存储程序工作原理诺依曼存储程序工作原理1.4.2 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程以运算器为核心、以以运算器为核心、以存储程序原理存储程序原理为为基础基础指令指令驱动驱动指令流指令流控制命令控制命令数据流数据流1.4.1冯冯 诺依曼存储程序工作原理诺依曼存储程序工作原理存储程序计算机称为存储程序计算机称为冯冯 诺依曼型计算机诺依曼型计算机数据和程序均以二进制代码的形式不加区数据和程序均以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址
33、码也是二进制形式；定，地址码也是二进制形式；程序由多条有逻辑关系的指令组成；程序由多条有逻辑关系的指令组成；指令的长度不等（一般为指令的长度不等（一般为14字节）。字节）。1.4.1冯冯 诺依曼存储程序工作原理诺依曼存储程序工作原理程序预先存放在计算机的存储器中，计算机按程序预先存放在计算机的存储器中，计算机按程序的流程自动地连续取出指令并执行之。程序的流程自动地连续取出指令并执行之。为实现自动连续地执行程序，控制器设置一程为实现自动连续地执行程序，控制器设置一程序计数器序计数器PC，它可根据指令的长度自动增量，它可根据指令的长度自动增量（总是指向下一条指令）。只要给出程序中第（总是指向下一条
34、指令）。只要给出程序中第一条指令的地址，控制器就可依据存储程序中一条指令的地址，控制器就可依据存储程序中的指令顺序周而复始地取指令、译码、执行，的指令顺序周而复始地取指令、译码、执行，直到完成全部指令操作为止，即控制器通过指直到完成全部指令操作为止，即控制器通过指令流的串行驱动实现程序控制。令流的串行驱动实现程序控制。1.4.1冯冯 诺依曼存储程序工作原理诺依曼存储程序工作原理程序程序指令指令1指令指令2指令指令3指令指令4指令指令n 取指令取指令指令译码指令译码取操作数取操作数执行指令执行指令存结果存结果指令周期指令周期操作码 操作数执行执行1.4.2微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程
35、微型计算机的工作过程就是执行程序的过程，微型计算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序由指令序列组成，因此，执行程序的过程，而程序由指令序列组成，因此，执行程序的过程，就是执行指令序列的过程，即逐条地从存储器中就是执行指令序列的过程，即逐条地从存储器中取出指令并完成指令所指定的操作。取出指令并完成指令所指定的操作。由于执行每一条指令，都包括取指、译码和执由于执行每一条指令，都包括取指、译码和执行三个基本步骤，所以，微型计算机的工作过程，行三个基本步骤，所以，微型计算机的工作过程，也就是不断地取指令、译码和执行的过程，直到也就是不断地取指令、译码和执行的过程，直到遇到停机指令时才结束机器的运行。
36、遇到停机指令时才结束机器的运行。1.4.2微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程取指令；取指令；PC增量，指向增量，指向下条指令下条指令停机停机?译码并执行译码并执行结束结束YN1.4.2微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程执行指令的三个基本步骤：执行指令的三个基本步骤：取指、译码和执行取指、译码和执行指令执行过程指令执行过程取指令取指令指令指令译码译码取操取操作数作数执行执行指令指令存结果存结果问题：问题：1.CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？如何知道从哪里取出程序的第一条指令？操作系统操作系统2.CPU如何按程序控制流执行指令？如何按程序控制流执行指令？程序计数器程序计数器3
37、.CPU如何知道从哪里取操作数？如何知道从哪里取操作数？地址、寻址方式地址、寻址方式例：计算例：计算5+8汇编语言程序汇编语言程序对应的机器指令对应的机器指令对应的操作对应的操作-MOVAL,510110000；将立即数；将立即数1传送到累加寄存器传送到累加寄存器AL中中00000101；ADDAL,800000100；计算两个数的和，结果存放到；计算两个数的和，结果存放到AL中中00001000；HLT11110100；停机；停机指令执行过程指令执行过程(取指取指/译码译码/执行执行)地址寄存器地址寄存器AR累加器累加器A加法器加法器数据寄存器数据寄存器DR指令寄存器指令寄存器IR指令译码器
38、指令译码器ID时序逻辑电路时序逻辑电路时序控制信号（控制命令）时序控制信号（控制命令）1011 00000000 01010000 01000000 10001111 0100内部总线内部总线存储器存储器01234程序计数器程序计数器PC地址地址MOV AL,5ADD AL,8HLT地址总线地址总线+1地地址址译译码码器器读写控制电路读写控制电路输出地址输出地址1011 0000锁存指令锁存指令锁存数据锁存数据置初值置初值输出指输出指令地址令地址锁存地址锁存地址读写命令读写命令指令译码指令译码锁存锁存输出输出微机启动的过程（微机启动的过程（DOS）第五节第五节微型计算机的应用微型计算机的应用m
39、ov ax,12hcall displayJmp 1234h1.5微型计算机的应用微型计算机的应用科学计算科学计算天气预报、石油勘探、。天气预报、石油勘探、。数据处理数据处理统计、管理、银行、。统计、管理、银行、。计算机控制（自动控制）计算机控制（自动控制）工业控制、遥控遥测、机器人、。工业控制、遥控遥测、机器人、。人工智能人工智能思维、行为、推理、。思维、行为、推理、。计算机辅助系统计算机辅助系统-设计设计/制造制造/教学教学/计算机应用通常分成如下各个领域计算机应用通常分成如下各个领域科学计算，数据处理，实时控制科学计算，数据处理，实时控制计算机辅助设计，人工智能，计算机辅助设计，人工智能
40、，由于微型计算机具有如下特点由于微型计算机具有如下特点体积小、价格低体积小、价格低工作可靠、使用环境条件要求低工作可靠、使用环境条件要求低结构简单灵活、系统设计方便是，通用性强结构简单灵活、系统设计方便是，通用性强所以，可以分为两个主要应用方向所以，可以分为两个主要应用方向1.5微型计算机的应用微型计算机的应用用于数值计算、数据处理及信息管理方用于数值计算、数据处理及信息管理方向向通用微机，例如：通用微机，例如：PC微机微机功能越强越好、使用越方便越好功能越强越好、使用越方便越好用于过程控制及嵌入应用方向用于过程控制及嵌入应用方向专用微机，例如：工控机、单片机、数字专用微机，例如：工控机、单片
41、机、数字信号处理器信号处理器可靠性高、实时性强可靠性高、实时性强程序相对简单、处理数据量小程序相对简单、处理数据量小1.5微型计算机的应用微型计算机的应用传感器传感器A/D转换转换器器 CPU 存储器存储器并行接口并行接口打印机打印机 键键 盘盘 显显 示示一个典型的应用系统结束语结束语掌握：掌握：了解微型机的特点、发展、分类及应用了解微型机的特点、发展、分类及应用;理解微型计算机系统的硬件组成和基本工作理解微型计算机系统的硬件组成和基本工作方式方式;掌握软件的作用及其与硬件的相依关系，区掌握软件的作用及其与硬件的相依关系，区分微处理器、微型计算机和微型计算机系统分微处理器、微型计算机和微型计
42、算机系统复习题：复习题：1.1微处理器一般应具有那些基本功能微处理器一般应具有那些基本功能？1.2在内部结构上，微处理器主要有那在内部结构上，微处理器主要有那些功能部件组成些功能部件组成？复习题：复习题：1.3微型计算机由微型计算机由、和系统总和系统总线组成。线组成。1.4计算机的硬件结构通常由五大部分组成。计算机的硬件结构通常由五大部分组成。即运算器，即运算器，输入设备和输出，输入设备和输出设备组成。设备组成。1.5一个完整的微机系统应包括一个完整的微机系统应包括和和两大功能部分。两大功能部分。1.6微处理器由微处理器由、和少量寄存器组、和少量寄存器组成。成。复习题题解：复习题题解：1.1微
43、处理器一般应具有那些基本功能？微处理器一般应具有那些基本功能？1.可以进行算术和逻辑运算可以进行算术和逻辑运算2.可保存少量数据可保存少量数据3.能对指令进行译码并完成规定的操作能对指令进行译码并完成规定的操作4.能和存储器、外部设备交换数据能和存储器、外部设备交换数据5.提供整个系统所需的定时和控制提供整个系统所需的定时和控制6.可以响应其他部件发来的中断请求可以响应其他部件发来的中断请求复习题题解：复习题题解：1.2在内部结构上，微处理器主要有那在内部结构上，微处理器主要有那些功能部件组成些功能部件组成？1.算术逻辑部件算术逻辑部件2.累加器和通用寄存器组累加器和通用寄存器组3.程序计数器
44、程序计数器4.时序和控制部件时序和控制部件复习题题解：复习题题解：1.3微型计算机由微型计算机由_中央处理器中央处理器_、_存储器存储器_、_输入输入/输出接口输出接口_和系统总线组成。和系统总线组成。1.4计算机的硬件结构通常由五大部分组成。计算机的硬件结构通常由五大部分组成。即运算器，即运算器，_控制器控制器_，_存储器存储器_，输入设，输入设备和输出设备组成。备和输出设备组成。1.5一个完整的微机系统应包括一个完整的微机系统应包括_硬件系统硬件系统_和和_软件系统软件系统_两大功能部分。两大功能部分。1.6微处理器由微处理器由_运算器运算器_、_控制器控制器_和少量和少量寄存器组成。寄存器组成。本本 章章 完完谢谢 谢谢 大大 家家 ！