微计算机原理与接口技术概要

1微计算机原理与接口技术讲课教师：于守谦2006.9.122序教育部提出计算机基础教学分三个层次如图1-1所示：计算机应用计算机技术基础计算机文化基础计算机基础教学三层次结构3其中：第一层次：计算机文化基础学习计算机基本知识，及基本技能。第二层次：计算机技术基础学习计算机硬件、软件的工作原理与相关知识。第三层次：计算机应用基础学习计算机信息管理基础和多媒体。本课程属于第二层次中“计算机硬件基础”课程4计算机硬件技术基础课特点：内容多,学时少,进度快，难度大，应用广。讲课内容:微机原理、汇编语言、接口技术.讲课学时:共32学时,主要参考书：李继灿主编，《微型机算计原理及应用》第三版，清华大学出版社郑学坚主编，《微型机算计原理及应用》第二版，清华大学出版社作业：下次公布上次的作业答案。按时交作业，仅考察作业效果，批改1/2（简单内容不批改）。答疑时间、地点：每周二下午4：30～5：30，主楼（121）电工电子中心办公室5如何学好这门课给同学们提几点建议:1、课程特点：基于工程问题的教育学习计算机硬件、软件的工作原理与相关知识。2、观念转变（教师角色、学生地位的转变）:教师角色的转变：教师从原来以教师为中心的“讲解者”的角色转化为学生学习的指导者。学生地位的转变:学生由原来单纯听讲、接受灌输的被动地位转化为：主动参与、发现、探究的主体地位;62、媒体作用、教学过程的转变:媒体作用的转变：教学媒体由教师的讲解工具转化为学生的认知工具;教学过程的转变:教学过程由传统的逻辑分析或逻辑综合,讲解说明式的过程转变为：以意义建构理论指导下的教学过程,并通过意义建构形成自己的知识结构，从而获得知识,掌握知识。73、学习的精髓：在学校学习的精髓在于：在学校的大环境中，利用校园文化对学生的影响，实现：师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流，在利用别人最好成果的基础上取得进展。4、抓住教学过程中的3个环节上课时要主动参与、探究将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具，主动参与、探究；会设置自学内容，通过自学从而培养自学的能力；独立完成作业同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业；8实验课前要预习，写出预习报告，做到心中有数，有的放矢；实验课后，要写实验报告，总结经验和教训，提高自己分析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。５．收获与时间成正比本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快。只能采用解剖麻雀方法，教师在这里只起到抛砖引玉的作用。因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践，有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解决实际问题。收获与时间成正比,花时间越多，收获将越大。910尊敬的阅卷老师：当您看到这样一段话时您一定十分气愤，怎么会有这样违背学生良知的事情出现。可是我也是怀着万分惭愧与内疚的心情写这段话的，因此无论怎样还是请您阅读完。一见到这份试题，我便觉被人剜了一刀一样，难过极了。因为这份考卷上的题，我竟没有一道完完整整的理解，从而给出答案。多么可笑与可悲呀，一学期过去了，我竟无所事事，毫无收获，尤其是在电工电子这门重要的学科上。坦白说，我平时不是很努力，这一次次的教训并没有惊醒我，反而使我越陷越深，更加不思进取，不求上进。直到期末考试开始，我才疯了似的四处寻找着补救的方法，我拼命通宵，可不仅毫无进展，而且越来越迷惑，今天在考场更是头痛欲裂，什么都想不起来。我也清楚以这种方法来向老师索取分数是多么丢人，可我实在没有任何把握保证自己能过。我害怕挂科，更是羞于启齿。假若老师能够让我通过，我可以一个人名义担保，我必将在假期内痛定思痛，好好将落下的课程补上，请教同学，努力弥补过失；假若老师执意给我零分处理，那我也无话可说，因为一切恶果都是应得的。不管怎样，都要真心的感谢阅卷老师，因为您读完了我的心理（话），使我可以倾诉心声，谢谢。11尊敬的书记:您好！我是学院34****班的一名学生家长，去年暑假期间我们曾经向学校反映过该班学生夜间玩游戏、白天逃课的问题，事实证明，此现象确实影响了学生的成绩，目前为止，他们班已经有9人由大二重修大一，其中他们宿舍就有4人。这次暑假，看到孩子还是痴迷于网络游戏，并且有两科专业课不及格，我们当家长的心情十分着急。贵校是一所名校，在国内外具有很高的声誉，所以，我们才放心地把孩子送入贵校。现在，孩子已上大三，已经到了关键的时刻，而孩子的学习成绩和自控能力不够好，使我们家长焦急万分。为了实现孩子的理想，为了顺利考研，我们再一次恳请院领导采取有效措施，选拔有责任心的班主任和辅导员，加强学生管理，为孩子的学习和生活创设一个良好的环境。祝身体健康，工作顺利！34****班一名学生家长12一、计算机的基本组成和工作原理按性能可分为：巨型机，大型机，中型机，小型机，微机▲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,诺依曼计算机ENIAC(1946)掌上电脑(2000)第一章概述13二、计算机发展简史1.根据使用的基本电子器件，计算机经历了四个阶段：电子管计算机(1946—1956)晶体管计算机(1957—1964)集成电路计算机(1965—1970)超大规模集成电路计算机(1971—至今)用机器语言、汇编语言编写程用于军事和国防尖端技术开始使用高级语言开始用于工程技术、数据处理和其它科学领域采用微程序、流水线等技术，提高运行速度出现操作系统、诊断程序等软件采用半导体存储器采用图形界面操作系统器件速度更快,软件、外设更加丰富主要特点14151.5GHzIDE2PentiumIV北桥440BXAGP南桥PIIX4ECMOS&RTCUSB超级I/OIDE1COM1COM2LPT12.1GHzL1CacheL2Cache处理机总线500MHz500MHzPCI总线100MHzPCI插槽ISA插槽ISA总线8MHz内存条ROMBIOS显示器硬盘光驱软驱键盘鼠标打印机MODEM66MHz显卡16按信号的作用，总线分为三类：地址总线、数据总线、控制总线存储器I/O接口输入设备I/O接口数据总线DB控制总线CB地址总线AB输出设备CPU171.微处理器、微型计算机、微型计算机系统系统软件：DOS、Windows95/98/2000应用软件：WPS、Word、Photoshop微处理器CPU存储器(RAM,ROM)I/O接口总线硬件软件微型计算机系统微型计算机(主机)外设ALU寄存器控制部件键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪182.微型计算机的特点与相应时期的大型机相比:速度相对低功能相对低在字长位数，内存容量，寻址方式，指令条数，中断级别，及内部寄存器数量等方面都不如体积小，重量轻，耗电小可靠性高，结构灵活，价格低研制周期短，产品系列化，便于选购应用面广：科学计算，数据处理，事务管理，教学培训计算辅助设计和制造，家庭娱乐，网络通信193.微型计算机的分类1)按构成分类2)按CPU的字长分类3)按主机装置分类201)按构成分类单片机、单板机、多板机单片机将CPU、内存、I/O接口电路全部集成一块芯片上，构成具备基本功能的计算机，称单片机。特点：超小型、高可靠性、价廉应用：智能仪表、工业实时控制、家用电器等产品：Intel的8051、8096/8098系列(有选修课)Motorola的6801、6805系列Hitachi(日立)的H8S、SH系列(有选修课)DSP（数字信号处理器）功能更强大的单片机TI、MOTOROLA单片机(有选修课)21单板机将CPU、内存、I/O接口及其它辅助电路全部装在一块印刷电路板上，组成单板机。当单片机片上资源不够时，也可以扩展为单扳机。特点：结构简单、价廉应用：过程控制、数据处理22多板机把CPU、内存、I/O接口芯片装在多块电路板上，各印刷板插在主机板的总线插槽上，通过系统总线连接起来，构成多板机。特点：见前面微型计算机的特点产品：486机、Pentium机等90年代以来各院校“微机原理”和计算机硬件的实验机232)按CPU的分类CPU的性能可以用两个主要参数来描述：速度：用CPU的工作频率表示，单位M（G）HzCPU内部寄存器宽度：寄存器的位数宽度：外部数据总线宽度：数据线的根数地址总线宽度：地址线的根数按CPU的数据总线宽度，微机可分为：4位机、8位机、16位机、32位机CPU内部的寄存器宽度可用字长描述245.IBMPC机的发展简史名称推出年代采用CPU特点IBMPC19818088准16位微机内存寻址1MBDOS操作系统IBMPC/XT19838088比IBMPC多一个10MB硬盘IBMPC/AT198480286内存寻址增至16MB具有虚拟存储器功能Windows操作系统386机486机PentiumPentiumIIPentiumIII198619901993199719998038680486PentiumPentiumIIPentiumIII内存容量更大32MB、64MB支持虚拟8086模式可执行多任务支持多媒体、网络技术25例1.2.1将二进制数10011.101转换成十进制数。解：将每一位二进制数乘以位权，然后相加，可得(10011.101)B＝1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＝（19.625)D一、几种常用的计数体制1.十进制(Decimal)2.二进制(Binary)3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）二、不同数制之间的相互转换1．二进制转换成十进制第二章微机信息处理的数学基础一.概述：数制26231152122222………余0………余1………余1………余1………余10bbbbb01234读取次序例1.2.2将十进制数23转换成二进制数。解：用“除2取余”法转换:2.十进制转换成二进制则（23)D=（10111)B27二—十进制码（BCD码）BCD码——用二进制代码来表示十进制的0～9十个数。要用二进制代码来表示十进制的0～9十个数，至少要用4位二进制数。4位二进制数有16种组合，可从这16种组合中选择10种组合分别来表示十进制的0～9十个数。选哪10种组合，有多种方案，这就形成了不同的BCD码。28二．字和各种字符的编码（ASCⅡ编码）（一）无符号数表示字和各种字符按照特定规则用二进制编码在机器中表示。编码有各种方式：目前规定在微型机中最普遍采用ASCⅡ码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美国标准信息交换码。ASCⅡ码:采用七位二进制编码，可以表示128个字符。参看P37ASCⅡ码表。29bit7作奇偶校验位，在机器中表示时，常认为“0”，用一个字长（8位）表示一个ASCⅡ字符。常用的ASCⅡ字符：0—9的ASCⅡ码30H—39HA—Z的ASCⅡ码41H—5AHa—z的ASCⅡ码61H—7AH紧缩（凑）的BCD码与非紧缩（凑）的BCD码例：十进制的5，紧缩的BCD码为0101，非紧缩的BCD码为0000010130（二）带符号数的表示：1.机器数与真值2.原码3.反码4.补码：用加法实现减法操作。关于数的表示，以定点数为主，定点数中，以整数为主。31机器数中会有正有负。符号怎么表示呢？通常数的最高位为符号位，对于字长8位机器数：D7为符号位:0表示“+”，1表示“—”。符号数码化。D6～D0为数字位。如:X=（01011011）2=+91X=（11011011）2=-91连同符号位在一起作为一个数称为机器数，机器数的数值称为的真值。如:N1=+1011011N2=-1011011为真值0101101111011011为机器数32符号数码化，对数据进行运算时，符号位应如何处理？把符号位和数值位一起编码：原码，反码，补码。2.原码：正数符号位用“0”表示，负数符号用“1”表示，这种表示法称为原码。X=+105[X]原=01101001X=-105[X]原=11101001符号绝对