第一章 微处理器技术基础11

本课程内容简介-概述第一章微处理器技术基础■§1.1微处理器的发展简史■§1.2微处理器有关的技术名词■▲§1.3计算机编码及总线的概念■▲§1.48086/8088微处理器内部结构本课程内容简介-汇编语言■第二章8086基本指令系统■第三章MASM汇编语言■第四章汇编语言程序设计本课程内容简介-接口技术■第七章微型计算机的输入与输出■第八章半导体存储器■第九章中断控制器及DMA控制器■第十章定时器、并行及串行接口1.1.1概述1.1.2微处理器的发展过程1.1.3微处理器的发展趋势§1.1微处理器的发展简史§1.2微处理器有关的技术名词1.2.1高速缓冲存储器Cache1.2.2复杂指令系统计算机CISC和精简指令系统计算机RISC第一章微处理器技术基础▲§1.3计算机编码及总线的概念1.3.1带符号数的表示方法1.3.2计算机中常用编码1.3.3微型计算机系统的三总线▲§1.48086/8088微处理器内部结构1.4.18086的基本结构1.4.28086的内部寄存器功能第一章微处理器技术基础§1.1微处理器的发展简史1.1.1概述一、了解：现代计算机的基本结构，是建立在美籍匈牙利数学家冯.诺依曼计算机模型的基础上，并继续沿用他提出的程序存储和二进制的设计思想。二、计算机的基本结构有：1、微处理器（CPU）2、存储器（ROM、RAM）3、输入/输出设备（Input、Output）微处理器CPU存储器RAM接口电路时钟外存I/O设备接口电路存储器ROM数据总线（双向）地址总线（单向）控制总线§1.1微处理器的发展简史计算机的基本结构§1.1微处理器的发展简史微处理器微处理器（CPU）是大规模集成电路技术做成的芯片，芯片内集成有控制器、运算器和寄存器等相关部件，完成对计算机系统内各部件进行统一协调和控制。存储器功能：存放程序和数据。存储器内存（主存）外存（辅存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM软盘硬盘光盘§1.1微处理器的发展简史I/O设备和I/O接口I/O设备：微机配备的输入/输出设备（外设）。标准输入/输出设备（控制台）：键盘和显示器（CRT）。I/O设备输入设备输出设备键盘鼠标扫描仪、数码相机显示器打印机绘图仪§1.1微处理器的发展简史I/O接口：连接外设备和系统总线，完成信号转换、数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作。显示器卡：完成显示器与总线的连接。声卡：完成声音的输入/输出。网卡：完成网络数据的转换。键盘接口、打印机接口等。RS232接口：串行数据接口。USB接口：通用串行接口。§1.1微处理器的发展简史系统总线系统总线：从处理器引出的若干信号线，CPU通过它们与存储器或I/O设备进行信息交换。系统总线分为：（A）地址总线：传递地址信息的总线，即AB。CPU在地址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址，该总线为单向总线。内存容量的计算：16条地址线可访问216=64KB。20条地址线可访问220=1MB。1K=1024B1M=1024KB1G=1024MB§1.1微处理器的发展简史（B）数据总线：传递数据信息的总线，即DB。在CPU进行读操作时，内存或外设的数据通过数据总线送往CPU；在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据总线送往内存或外设;数据总线是双向总线。（C）控制总线：传递控制信息的总线，即CB。控制总线的方向：一部分是从CPU输出：通过对指令的译码，由CPU内部产生，由CPU送到存储器、输入/输出接口电路和其它部件。如时钟信号、控制信号等。另一部分是由系统中的部件产生，送往CPU，如：中断请求信号、总线请求信号、状态信号。§1.1微处理器的发展简史三、微型计算机系统的组成一个微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。硬件和软件的结合，才能使计算机正常工作运行。计算机硬件系统是一个为执行程序建立物质基础的物理装置，称为硬件或裸机。计算机软件系统指为运行、管理、应用、维护计算机所编制的所有程序及文档的总和。依据功能的不同，软件分为系统软件和应用软件两大类。§1.1微处理器的发展简史硬件微计算机外围设备微处理器内存储器I/O接口电路系统总线外部设备过程I/O通道§1.1微处理器的发展简史软件系统软件程序设计语言应用软件：软件包，数据库机器语言汇编语言高级语言监控程序操作系统编辑程序解释程序编译程序诊断程序§1.1微处理器的发展简史1.1.2微处理器的发展过程一、第一代：1971~1973年，4位或低档8位微处理器4004（1971年）：4条数据线，字长是4位8008（1972年）：8条数据线，字长是8位二、第二代：1974~1978年，中高档8位微处理器特点：8位字长，16位地址线(64K)产品：Intel公司的8080划分阶段的标志：以字长和微处理器型号。§1.1微处理器的发展简史1.1.2微处理器的发展过程三、第三代：1978~1982年，16位微处理器特点：16位字长（内、外数据总线均为16位），20位地址线(1M)产品：Intel公司的8086特点：外部数据总线为8位，内部数据总线为16位，20位地址线(1M)产品：Intel公司的8088（在8086的基础上推出）特点：内、外数据总线均为16位，24位地址线(16M)产品：Intel公司的80286§1.1微处理器的发展简史1.1.2微处理器的发展过程四、第四代：1985年后，32位高档微处理器特点：32位数据线，32位地址线(4G)产品：Intel公司的80386和80486五、第五代：1993年后，64位高档微处理器特点：外部数据总线为64位，内部数据总线为32位，32位地址线(4G)产品：Intel公司的Pentium（586），中文名“奔腾”§1.1微处理器的发展简史1.1.2微处理器的发展过程六、第六代：高能奔腾微处理器特点：外部数据总线为64位，内部数据总线为32位，36位地址线(64G)产品：Intel公司的Pentium（686），中文名“高能奔腾”七、第七代：多能奔腾（在Pentium的基础上增加了MMX）特点：外部数据总线为64位，内部数据总线为32位，36位地址线(64G)产品：Intel公司的PentiumII、PentiumIII、Pentium41.1.3微型计算机的应用1科学计算和科学研究计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。2数据处理（信息处理）主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字信息进行加工。3工业控制用单板微型计算机实现DDC级控制，用卫星计算机实现SCC级监督管理控制，用高档微型计算机实现SCC或低层MIS管理已屡见不鲜。§1.1微处理器的发展简史§1.1微处理器的发展简史4计算机辅助系统计算机辅助系统主要有计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系统。5人工智能人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。§1.1微处理器的发展简史1.1.4计算机的发展趋势1、朝着微型计算机和巨型计算机两级方向发展。2、当前开发和研究的热点是多媒体计算机。3、未来计算机发展的总趋势是智能化计算机。4、今后计算机应用的主流是计算机与通信相结合的网络技术。5、非冯·诺依曼型体系结构的计算机是提高现代计算机性能的另一个研究焦点。当前微型计算机市场上，大多数微型计算机的微处理器是Intel公司推出的8086微处理器家族成员，有8086、80186、80286、80386、80486、Pentium(80586)、PentiumⅡ及PentiumⅢ。可以把8086微处理器看作基础，以后所推出的80286等微处理器虽然都有改进，但都保持与8086兼容，即都具有8086总结以8086微处理器组成的微机系统是IBMPC/XT及其兼容机，虽然市场上已经少见了，但从学习的角度出发，它仍然可以作为基本例机学习。§1.2微处理器有关的技术名词1.2.1高速缓冲存储器Cache目的：为了解决处理器速度快而存储器慢的矛盾，在两者之间加一级高速缓冲器Cache。作用：在CPU要从主存中读取一个数据时，它先在Cache中查找是否有该数据。若有，立即从Cache中读取到CPU，若没有，从主存中读取这个数据送CPU，同时将包含这个数据的整个数据块送到Cache。1.2.2复杂指令系统计算机CISC和精简指令系统计算机RISC§1.2微处理器有关的技术名词前者指令系统多，使用频率较低而造成硬件和资源的浪费。后者只有少数简单的指令，使用频率高。