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微机原理与接口技术第一节：学习方法与基本要求1、本门课的学习任务：学习8086微机系统的基本组成原理—硬件、软件的设计、应用方法。1）硬件：8086CPU的基本结构和工作原理、引脚功能、工作时序、最小系统的组成、存储器的扩展设计方法、常用可编程接口电路（元件）的硬软件工作原理和设计、应用基本方法。2）软件：8086汇编语言指令系统和基本编程方法。第1章概述2、学习本门课后达到的目的基本掌握8086微机系统最小组成设计应用方法，根据不同应用对象的实际要求，应用所学的基本知识设计出能实现所需要求和功能的微机系统硬件电路，并用汇编语言编写出正确的应用程序。3、本门课所需的铺垫知识电子技术、数字电路。4、本门课学习的重点、难点重点：8086微处理器的基本组成原理和工作方法、微机最小系统的组成原理、8086微机系统的汇编语言与程序设计基本方法、常用可编程接口电路的基本应用、设计方法。难点：8086CPU的基本工作原理与时序逻辑、硬件与软件的相互关系、接口与CPU硬软件的设计方法、存储器的设计方法。5、为什么要学习本门课1）微机已成为人类生活与工作不可缺少的工具。工作需要：自动化专业的工程技术人员必须具备微机系统的基本应用方法和应用微机作为工业控制器的基本知识。学习需要：微机原理与接口技术是本专业后续课程的一门专业基础课，所以掌握、熟悉本门课的基本知识是本专业后续课程的需要，也是合格自动化专业大学本科生的基本要求之一。本课程的教学方式：多媒体+板书，课件中的彩色字体为特别的提示。6、如何学好本门课本门课的特点：知识点多、应用性强、硬软件紧密结合，各知识单元之间相互联系，所以要学会把所学的知识综合分析。学习要求：（1）课前预习，课后学习时间为：1：1-1.5。（2）上课时认真听讲，认真做好笔记，要学会做笔记，认真做好作业，严禁互相抄袭作业。（3）要举一反三，把学过的知识点综合起来。知识点：学会抓住所学的知识点，本课程的知识点为：微机系统的基本组成原理，硬软件设计方法。推荐参考书•微型计算机技术马群生•微型计算机系统原理及应用周明德•微机原理与接口技术李芷•微型计算机技术孙德文•微机原理.外设.接口陈启美•微机原理与接口技术龚尚福•8086/808816-bitmicroprocessorprimerbyChristopherL.Morgan上课要求（学生）1、按时进教室；2、上课时严禁接听手机电话；3、上课时严禁大声喧哗；4、天热时严禁穿拖鞋、大运动短裤、背心进教室；5、严禁在上课时吃食物；6、保持教室的清洁卫生；7、严禁在上课时睡觉；上课要求（教师）1、认真备好每节课，认真讲好每节课；2、衣冠整齐，举止端庄，语言文明；3、上课时关闭手机，不得做任何与教学无关的事。4、提前5分钟进教室，做好一切课前准备工作。5、按教学大纲的要求和教学进度讲授课程，做好每个章节的课后的总结。6、认真听取学生对教学过程的反映，及时调整教学方法。7、积极引导学生的学习兴趣，不断提高教学水平。8、认真批改每次作业，及时讲解作业中的问题。与我的学生共勉:古人云：师者，传道授业解惑也。为人师者，能善师道，为人范者，能省其身之过，乃师之道也。为学生者，能树其大志，能自控其心，能思而为之，乃国之大幸也！若师生皆能做其本分而善之，何愁教育不兴，人才不旺，何愁不出良师高徒也？!共同努力，建设和谐的学习环境！作业和实验要求1、独立完成每次作业，按时交作业；2、按给定的时间做实验；3、按给定的时间交试验报告；学习时间安排上课时间和自学时间的比例为：1：》1.5本门课的学习方法1、课前能预习，课后能总结，上课时能做笔记。2、鼓励学生之间对学习中的难点疑问积极讨论，不理解的问题可以在课后或答疑时问老师。3、独立思考，多看参考书，并有读书笔记，不懂的问题可以写在作业中，不要带着问题学习。本课程的考核方式:期末考试占70%,考勤占5%,作业成绩5%,实验占10%。说明：1）旷课5次以上（含5次）考勤为0分2）作业少交3次（含不按时交3次）作业成绩为0分3）不做实验两次以上（含2次）实验成绩为0分。实验成绩有两部分：动手能力和试验报告，各占50%，在规定的时间交实验报告。本章知识点:1)了解计算机的发展过程2)了解微型计算机的特点和应用范围3)了解微型计算机的基本组成4)了解微型计算机硬软件分类及特点重点：1)掌握二进制—十进制—十六进制之间的转换方法与基本运算过程。2)掌握有符号数与无符号数二进制的表达方式和运算过程。3）掌握BCD码的运算方法第二节计算机和微型计算机的发展概况1、计算机的发展1）第一代电子计算机称为电子管计算机。2）第二代计算机称为晶体管计算机，其主要逻辑元件采用的是晶体管。3）第三代计算机的内存储器采用了半导体存储器，可靠性和存取速度有了明显的改善。4）第四代计算机以采用大规模和超大规模集成电路为标志。计算机（Computer）又称电脑，是20世纪最重要的科技成果。计算机是一种能够自动地、高速地、精确地进行信息处理的现代化电子设备，是一种帮助人类从事脑力劳动（包括记忆、计算、分析、判断、设计、咨询、诊断、决策、学习与创作等思维活动）的工具。1942年美国物理学家毛希利（John·Mauchely）提出了一个名曰“高速电子管计算装置”的现代计算机制造方案。该机于1946年正式交付使用，取名ENIAC——电子数字积分机和计算机。2、微型计算机的发展第一阶段（1971-1973）：（之前为电子计算机）特点：典型的微型机以Intel4004和Intel4040为基础。微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。第二阶段（1974-1977）：以8位微处理器为基础，典型的微处理器有Intel8080/8085、Zilog公司的Z80及Motorola公司的6800。微处理器采用高密度MOS（HMOS）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。第三阶段（1978-1981）：以16位和准32位微处理器为基础，如Intel公司的8086、Motorola的68000和Zilog的Z8000。微处理器采用短沟道高性能NMOS工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护。第四阶段（20世纪80年代）：80年代初，IBM公司推出开放式的IBMPC，这是微型机发展史上的一个重要里程碑。IBMPC采用Intel80x86（当时为8086/8088、80286、80386）微处理器和Microsoft公司的MSDOS操作系统与总线设计方法。第五阶段（20世纪90年代开始）：RISC（精简指令集计算机）技术的问世使微型机的体系结构发生了重大变革。特点：1）体积小、重量轻、功能强、功耗低、价格低廉、维护方便.2）运算速度快、结构简单灵活、可靠性高、使用环境要求低.3）应用广泛.3、微型计算机的特点和应用范围微型机的应用范围：1）科学计算2）数据处理3）办公自动化4）过程控制5）辅助系统6）仿真第三节微型计算机的基本组成微机系统是一个复杂的工作系统，它由硬件系统和软件系统组成。硬件系统：通俗地说就是构成计算机的看得见摸得着的部件，即构成计算机的硬设备。例如：计算机的主机、显示器、键盘、磁盘驱动器等。软件系统：操作计算机工作的指令集，分为汇编语言和高级语言。微系统的基本组成如图1-1所示。微机系统软件系统硬件系统系统系统主机外部设备中央处理器运算器控制器内存储器输入设备输出设备操作系统服务程序语言处理系统应用软件图1-1微机系统组成1、微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成部分主要有微处理器（CPU）、存储器（RAM）、（ROM）、I/O设备和系统总线。见图1-2所示。系统总线包括地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB组成（三总线）。在微机中，各功能部件之间通过系统总线相连，这使得各个部件的之间的相互关系变为面向系统总线的单一关系。一个部件只要满足总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中。微处理器8086/8088存储器RAM存储器ROMI/O接口外围设备地址总线AB控制总线CB数据总线DB图1-2微型计算机的基本组成原理结构图系统总线或三总线2、微机系统的软件组成要使计算机正常工作除满足需要的基本硬件电路外，必须要有与之相适应的软件，硬件好比是一个人的肢体，软件好比是大脑，计算机完成的所有工作都是在程序（指令集）的指挥下实现的。软件由系统软件和应用软件两部分组成：系统软件：操作系统如DOS或WINDOWS，监控软件，但对一些专用的计算机系统如仪器仪表或控制系统，可以没有系统软件而只有应用软件。应用软件：专门用于完成某一操作的程序，如打印程序、显示程序、控制程序等。第三节计算机中的数制及转换计算机内部的信息分为两大类：控制信息和数据信息。控制信息是一系列的控制命令，用于指挥计算机如何操作；数据信息是计算机操作的对象，一般又可分为数值数据和非数值数据。数值数据用于表示数量的大小，它有确定的数值；非数值数据没有确定的数值，它主要包括字符、汉字、逻辑数据等等。对计算机而言，不论是控制命令还是数据信息，它们都要用“0”和“1”两个基本符号(即基2码)来编码表示，这是由于以下三个原因：(1)基2码在物理上最容易实现。例如，用“1”和“0”表示高、低两个电位，或表示脉冲的有无，还可表示脉冲的正、负极性等等，可靠性都较高。(2)基2码用来表示二进制数，其编码、加减运算规则简单。(3)基2码的两个符号“1”和“0”正好与逻辑数据“真”与“假”相对应，为计算机实现逻辑运算带来了方便。因此，不论是什么信息，在输入计算机内部时，都必须用基2码编码表示，以方便存储、传送和处理。1、二进制数的基本原理计算机的数据处理或运算都以二进制表示，二进制是以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括0和1两个数码，特点是可以用电子元件的两种不同的状态来表示，例如，用高电平表示1，用低电平表示0。所以，计算机中通常采用二进制数。二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。二进制数也可完成加、减、乘、除四则运算，乘法实质上是做移位加法，除法则是移位减法。计算机常用的其它进制：为了书写和阅读方便，计算机常采用十六进制数作为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、十六进制数的对照表如表1-1所示。在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进制数转换为十六进制数。表1-1十进制数、二进制数、十六进制数对照表1）二进制数的表达方式计算机都采用二进制计数和数字计算，在二进制计数系统中，表示数据的数字符号只有两个，即0和1；大于1的数就需要两位或更多位来表示；以小数点为界向前诸位的位权依次是…22，21，20，向后依次为2-1，2-2，2-3，…；一个二进制数也可以通过各位数字与其位权之积的和来计算其大小。2）二进制到十进制的转换一个二进制的数向十进制转化十分简单，只要把它按位权展开相加即可。例如：(1011)2=1×23+0×22+1×21+1×20=(11)10十进制数转化为二进制数时，整数和纯小数的转化方法不同，而一个既有整数部分又有小数部分的数，则须分成整数和小数两部分分别转化。3）十进制整数转换成二进制整数方法：除2取余法。原理为：将十进制数除以2，得到一个商和一个余数；再将商除以2，又得到一个商和一个余数；继续这一过程，直到商等于0为止。每次得到的余数(必定是0或1)就是对应的二进制数的各位数字。注意：第一次得到的余数为二进制数的最低位，最后得到的余数为二进制数的最高位。例1.1将十进制数47转化为二进制形式。即(47)10=(101111)2（除2取余法）十进制数转化为二进制数时，整数和纯小数的转化方法不同，而一个既有整数部分又有小数部分的数，则须分成整数和小数两部分分别转化。十进制到二进制的转换