微机原理与汇编语言 授课班级:通信04级 主讲教师:王言前 信电学院 2006.8
微机原理与汇编语言 授课班级：通信04级 主讲教师：王言前 信电学院 2006.8
主要内容: 本课程紧密结合电子信息专业的特点,围绕微型计算机原理 和应用主题,以 Intel8086CPU为主线,系统介绍了微型计算机的 基本知识、基本组成、体系结构、工作模式,介绍了8086CPU的 指令系统、汇编语言及程序设计方法和技巧,存储器的组成和IO 接口扩展方法,微机的中断结构、工作过程,从而使学生能较清 楚的了解微机的结构与工作流程,建立起系统的概念。 本课程系统介绍了微机中的常用接口原理和应用技术,包括 七大接口芯片:并行接口8255A、串行接口8251A、计数器/定时 器8253、中断控制器8259A、AD(ADC0809)、DA (DAC0832)、DMA(8237)、人机接口(键盘与显示器接口 的结构原理与应用。在此基础上,对现代微机系统中涉及的总线 技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构 和主要技术作了简要介绍
主要内容： 本课程紧密结合电子信息专业的特点，围绕微型计算机原理 和应用主题，以Intel8086CPU为主线，系统介绍了微型计算机的 基本知识、基本组成、体系结构、工作模式，介绍了8086CPU的 指令系统、汇编语言及程序设计方法和技巧，存储器的组成和I/O 接口扩展方法，微机的中断结构、工作过程，从而使学生能较清 楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。 本课程系统介绍了微机中的常用接口原理和应用技术，包括 七大接口芯片：并行接口8255A、串行接口8251A、计数器/定时 器 8253 、 中断控制器 8259A 、 A/D （ ADC0809 ） 、 D/A （DAC0832）、DMA（8237）、人机接口（键盘与显示器接口） 的结构原理与应用。在此基础上，对现代微机系统中涉及的总线 技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构 和主要技术作了简要介绍
教学要求: 1.上课注意听讲,必要时应记笔记,课前需要预习,课下及时复习,充分利用 课外参考资料和答疑解决学习中的困滩难。 2.按时交作业 3.实验必须按安时上课,并完成教师布置的任务。 教学参考书: 教材周荷琴吴秀清编著《微型计算机原理与接口技术》中国科茡技术大 学出版社 2.郑学坚周斌编著《微型计算机原理及应用》清华大学出版社 3.刘乐善主编《微型计算机接口技术与应用》华中理工大学出版社 4.戴梅萼史嘉权编著《微型计算机技术及应用》清华大学出版社 周明德《微型计算机系统原理及应用》清华大学出版社 6沈美明温冬婵编著《 IBM-PC汇编语言程序设计》清华大学岀版社(配套 习题集) 7.艾德才主编《 Pentium系列微型计算机原理与接口技术》高等教育出版社
教学要求： 1.上课注意听讲，必要时应记笔记，课前需要预习，课下及时复习，充分利用 课外参考资料和答疑解决学习中的困难。 2. 按时交作业 3. 实验必须按时上课，并完成教师布置的任务。 教学参考书： 1. 教材 周荷琴 吴秀清 编著 《微型计算机原理与接口技术》中国科学技术大 学出版社 2. 郑学坚 周 斌 编著 《微型计算机原理及应用》清华大学出版社 3. 刘乐善 主编 《微型计算机接口技术与应用》 华中理工大学出版社 4. 戴梅萼 史嘉权 编著 《微型计算机技术及应用》清华大学出版社 5. 周明德 《微型计算机系统原理及应用》 清华大学出版社 6. 沈美明 温冬婵编著 《IBM-PC汇编语言程序设计》清华大学出版社（配套 习题集） 7. 艾德才 主编 《Pentium系列微型计算机原理与接口技术》 高等教育出版社
学习微机原理与汇编语言的方法: 掌握微机的基本结构与组成原理 2.掌握微机的指令系统与编程方法 3掌握微机的时序,不懂时序,就无法真正掌握微机原理,难以 充分利用微机。 4.掌握微机硬件电路中的通用符号的意义。 5.掌握微机外围接口芯片的原理与典型应用。(锁存器、缓冲器 驱动器、定时计数器、并行接口、串行接口、DMA、AD、DA 键盘、显示器、打印机等) 6.掌握微机扩展的原理,注意学会主要信号的扩展方法,能够举 一反三。(如:片选、数据总线、地址总线、片内寻址、读/ 控制线、地址锁存、时钟、复位、中断请求与响应等)
学习微机原理与汇编语言的方法： 1. 掌握微机的基本结构与组成原理 2. 掌握微机的指令系统与编程方法 3. 掌握微机的时序，不懂时序，就无法真正掌握微机原理，难以 充分利用微机。 4. 掌握微机硬件电路中的通用符号的意义。 5. 掌握微机外围接口芯片的原理与典型应用。 （锁存器、缓冲器、 驱动器、定时/计数器、并行接口、串行接口、DMA、A/D、D/A、 键盘、显示器、打印机等） 6. 掌握微机扩展的原理，注意学会主要信号的扩展方法，能够举 一反三。（如：片选、数据总线、地址总线、片内寻址、读/写 控制线、地址锁存、时钟、复位、中断请求与响应等）
第1章微型计算机概述 1.1微型计算机的发展概况 第一台电子计算机 1946年2月,美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电 子数字计算机:“埃尼阿克”(ENAC,即 Electronic Numerical Integrator and Calculator,电子数字积分计算机)。 重量30吨,占地150平方米,每小时耗电150千瓦,价值约40 万美元。采用18800只电子管,70000个电阻,10000支电容 研制时间近三年,运算速度为每秒5000次加减法运算。 ENIAC的不足:运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存 放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差
第1章 微型计算机概述 1.1 微型计算机的发展概况 第一台电子计算机 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电 子 数 字 计 算 机 ： “ 埃 尼 阿 克 ” （ ENIAC ， 即 Electronic Numerical Integrator and Calculator，电子数字积分计算机）。 重量30吨，占地150平方米，每小时耗电150千瓦，价值约40 万美元。 采用18800只电子管，70000个电阻，10000支电容， 研制时间近三年，运算速度为每秒5000次加减法运算。 ENIAC的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存 放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差
按计算机应用,计算机发展可分为以下几个阶段: (1)超、大、中、小型计算机阶段(1946年-1980年) 采用计算机来代替人的脑力劳动,提高了工作效率,能 够解决较复杂的数学计算和数据处理。 (2)微型计算机阶段(1981年-1990年) 微型计算机大量普及,几乎应用于所有领域,对世界科 技和经济的发展起到了重要的推动作用 (3)计算机网络阶段(1991年至今) 计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助,从 而促进了信息化社会的到来,实现了遍及全球的信息资源共
按计算机应用，计算机发展可分为以下几个阶段： （1）超、大、中、小型计算机阶段（1946年-1980年） 采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能 够解决较复杂的数学计算和数据处理。 （2）微型计算机阶段（1981年-1990年） 微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科 技和经济的发展起到了重要的推动作用。 （3）计算机网络阶段（1991年至今） 计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从 而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共 享
微处理器的发展概况: 将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电 路芯片上作为中央处理部件,简称为微处理器 Microprocessor)。微型计算机〔简称微机)是以微处理 器为核心,再配上存储器、接口电路、外围设备等构成的 第一代微处理器:1971年Inte公司设计了4位微处理器4004、 4040和早期的8位微处理器8008。(集成度为:2000管/片, 时钟频率为:1MHz,平均指令执行时间为20μS,数据总线 宽度:4位。) 第二代微处理器:1973年12月Inte公司硏制成功了8080 (集成度为:5000管/片,时钟频率为:2--4MHz,平均指 令执行时间为1--2s,数据总线宽度:8位。)
微处理器的发展概况： 将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电 路芯片上作为中央处理部件 ， 简 称 为 微 处 理 器 （Microprocessor）。微型计算机（简称微机）是以微处理 器为核心，再配上存储器、接口电路、外围设备等构成的。 第一代微处理器：1971年Intel公司设计了4位微处理器4004、 4040和早期的8位微处理器8008。（集成度为：2000管/片， 时钟频率为：1MHz，平均指令执行时间为20μs，数据总线 宽度：4位。 ） 第二代微处理器：1973年12月Intel公司研制成功了8080。 （集成度为：5000管/片，时钟频率为：2----4MHz，平均指 令执行时间为1----2μs ，数据总线宽度：8位。 ）
第三代微处理器:1978年制造了8086和1979年研制了8088, 1983年又制造了全16位的80286。(集成度为:2--6万管 /片,时钟频率为:4-8MHz,平均指令执行时间为 0.5μS,数据总线宽度:16位。) 第四代微处理器:1985年Inte公司制造出32位字长的微处 理器80386。(集成度为:27.5万管/片,时钟频率为: 125--33MHz,平均指令执行时间为0.1μS,数据总线宽 度:32位)。1989年4月又研制成功80486。 第五代微处理器: 1993年3月Inte公司制造出 Pentium(奔腾)微处理器 1995年11月,推出了 Pentium Pro,接着又推出了含有 MMX(多媒体扩展指令集)功飽的 PEntium处理器P55C; 1999年11月推出PⅢ微处理器 2000年11月, Intel推出更新的微处理器芯片P4。(目前 市场上P4的集成度为:4200万管/片,时钟频率为:3GHz) 见教材P4表1-1 此外, Motorola、 Zilog等公司也推出了相应的产品
第三代微处理器：1978年制造了8086和1979年研制了8088， 1983年又制造了全16位的80286。（集成度为：2----6万管 /片，时钟频率为： 4----8MHz，平均指令执行时间为 0.5μs ，数据总线宽度：16位。 ） 第四代微处理器：1985年Intel公司制造出32位字长的微处 理器80386。 （集成度为：27.5万管/片，时钟频率为： 12.5----33MHz，平均指令执行时间为0.1μs ，数据总线宽 度：32位）。1989年4月又研制成功80486。 第五代微处理器： 1993年3月Intel公司制造出Pentium（奔腾）微处理器； 1995年11月，推出了Pentium Pro，接着又推出了含有 MMX（多媒体扩展指令集）功能的Pentium处理器P55C； 1999年11月推出PⅢ微处理器； 2000年11月，Intel推出更新的微处理器芯片P4。（目前 市场上P4的集成度为：4200万管/片，时钟频率为：3GHz） 见教材P4 表1-1 此外，Motorola、Zilog等公司也推出了相应的产品
1.2微型计算机系统 1946年6月,美籍匈牙利科学家冯诺依曼( Johe von Neumman)提出了“存储程序”的计算机设计方案。 其特点是: 采用二进制数形式表示数据和计算机指令。 指令和数据存储在计算机内部存储器中,能自动依次执行指 由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分 组成计算机硬件 工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制” 按照这一原理设计的计算机称为冯·诺依曼型计算机。 冯·诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基 础,被誉为计算机发展史上的里程碑
1.2 微型计算机系统 1946年6月，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（Johe Von Neumman）提出了“存储程序”的计算机设计方案。 其特点是： ➢ 采用二进制数形式表示数据和计算机指令。 ➢ 指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指 令。 ➢ 由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分 组成计算机硬件。 ➢ 工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制” 。 按照这一原理设计的计算机称为冯·诺依曼型计算机。 冯·诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基 础，被誉为计算机发展史上的里程碑
冯·诺依曼型计算机的结构 存储器 输入设备 运算器 输出设备 控制器
冯·诺依曼型计算机的结构： 输 入 设 备 输 出 设 备 存储器 运算器 控制器