微机原理及应用
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微机原理及应用. 主讲人 罗冠军. 教师介绍. 工作背景 四川成都国腾通讯集团公司第三研究所 成都纵横仪器有限责任公司 北大青鸟集团 深圳超讯科技 托普集团中央研究院 科研 << VXI 总线在综合试验测控系统中的运作>>论文,收入全国总线学术论文集 <<论测控系统开发平台 LABWINDOWS >>论文,发表在<电子测量>. 课程 介绍. 典型机型: IBM PC 系列机. 微机 原理 及 接口 技术. 基本系统: 8086CPU 和半导体存储器. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
教师介绍
工作背景 四川成都国腾通讯集团公司第三研究所 成都纵横仪器有限责任公司 北大青鸟集团 深圳超讯科技 托普集团中央研究院
科研 << VXI 总线在综合试验测控系统中的运作>>论文,收入全国总线学术论文集 <<论测控系统开发平台 LABWINDOWS >>论文,发表在<电子测量>
微机微机 原理原理 及 接口接口 技术技术
课程介绍
典型机型: IBM PC 系列机
基本系统: 8086CPU 和半导体存储器
I/O 接口电路及与外设的连接硬件--接口电路原理软件--接口编程方法
第 1章教学要求1. 了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微机系统;2. 明确微机两个应用方向、区别通用微机( PC 机)和控制专用微机(单片机);3. 了解微机的硬件组成,理解总线及其应用特点、掌握地址、数据、控制总线的概念;
1.1 微型计算机的发展和应用
1946 年,世界上出现第一台数字式电子计算机 ENIAC(电子数据和计算器)
发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代,产生了微型计算机
1971 年, Intel 公司设计了世界上第一个微处理器芯片 Intel4004,开创了一个全新的计算机时代
1.1.1 微型计算机的发展
第 1 代: 4 位和低档 8 位微机4004→4040→8008
第 2 代:中高档 8 位微机Z80 、 I8085 、 M6800 , Apple-II微机
第 3 代: 16 位微机8086→8088→80286 , IBM PC系列机
1.1.1 微型计算机的发展(续)
第 4 代: 32 位微机 80386→80486→Pentium→Pentium II →Pentium III →Pentium 4
32 位 PC 机、 Macintosh 机、 PS/2 机 第 5 代: 64 位微机
Itanium、 64 位RISC 微处理器芯片微机服务器、工程工作站、图形工作站
1.1.2 微型计算机的应用
用于数值计算、数据处理及信息管理方向 通用微机,例如: PC 微机 功能越强越好、使用越方便越好
用于过程控制及智能化仪器仪表方向 专用微机,例如:单片机、工控机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小
将 CPU 以及其他主要部件(如ROM 、 RAM 、 I/O 接口)都集成在一个微处理器芯片中例如:常用的 MCS-51 、 MCS-96
图 1.1 微型计算机的系统组成
控制总线 CB
数据总线 DB
地址总线 AB系统总线形成
处理器子系统
I/O设备
I/O接口
存储器
系统总线 BUS
1.2.1 微型计算机的硬件组成
1. 微处理器子系统2. 存储器3. I/O 设备和 I/O 接口4. 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 总线信号可分成三组
地址总线AB:传送地址信息 数据总线 DB :传送数据信息 控制总线 CB :传送控制信息
总线信号
地址总线 AB 输出将要访问的内存单元或 I/O 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
数据总线 DB CPU 读操作时,外部数据通过数据总线送往 CPU CPU 写操作时, CPU 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
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 控制总线决定了系统总线的特点,例如功能、适应性等
8088微处理器
8087协处理器
8288总线控制器
I/O通道
8259中断控制器
随机存储器RAM
只读存储器ROM
8253定时控制器
8237DMA控制器
8255并行接口
控制总线
数据总线
地址总线地址锁存器
数据收发器
扬声器接口
8284时钟发生器
键盘接口
系统配置开关
1.3.2 主机板组成1. 微处理器子系统
8088 : 16 位内部结构、 8 位数据总线、20 位地址总线、 4.77MHz 主频
2. 存储器ROM-BIOS 、主体为 RAM
3. I/O 接口控制电路8259A 、 8253 、 8237A 、 8255 等
4. I/O 通道62 线的 IBM PC 总线
图 1.5 存储空间的分配
保留 ROM64KB
基本 ROM64KB
扩展 RAM≈15MB
基本 ROM64KB
保留 ROM64KB
扩展 ROM128KB
显示 RAM128KB
系统 RAM640KB
000000H
0A0000H
0C0000H
0E0000H
0F0000H
100000H
FE0000H
FFFFFFH
常规内存1MB
扩展内存15MB
1.3.3 存储空间的分配
常规内存: 1MB 基本 RAM 区: 640KB 保留RAM 区: 128KB 扩展 ROM 区: 128KB 基本 ROM 区: 64KB扩展内存:用作 RAM 区
系统板
000- 01F020- 03F040- 05F060- 07F080- 09F0A0- 0BF0C0- 0DF0E0- 0FF
DMA控制器 1中断控制器 1定时计数器
并行接口电路DMA页面寄存器
中断控制器 2DMA控制器 2
协处理器
I/O
通 道
1F0- 1F8200- 207278- 27F2F8- 2FF378- 37F380- 38F3A0- 3AF3B0- 3BF3D0- 3DF3F0- 3F73F8- 3FF
硬盘适配器游戏接口
并行打印机接口 LPT2串行通信接口 COM2
并行打印机接口 LPT1SDLC通信接口BSC通信接口
单色显示 / 打印机适配器彩色图形适配器 CGA
软盘适配器串行通信接口 COM1
1.3.4 I/O 空间的分配
80x86 访问外设时,只使用低 16 位A0~ A15 ,寻址 64K 个 8 位 I/O 端口
PC 机仅使用低 10 位 A0~ A9 ,寻址1024 个 8 位 I/O 端口
内部数据总线
控制总线
数据总线
地址总线
暂存器 累加器
ALU
标志寄存器
指令寄存
指令译码
时序和
控制逻辑
通 用寄存器组
地 址寄存器组
地址总线控制
数据总线控制
2.1.1 微处理器的基本结构
1. 算术逻辑单元(运算器)2. 寄存器组3. 指令处理单元(控制器)
2.1.2 8088/8086 的功能结构
8086 的内部结构从功能分成两个单元 总线接口单元 BIU—— 管理 8088 与系统总
线的接口,负责 CPU 对存储器和外设进行访问
执行单元 EU——负责指令的译码、执行和数据的运算
两个单元相互独立,分别完成各自操作 两个单元可以并行执行,实现指令取指和执行的流水线操作