微型計算機原理及應用主講：歐陽俊林聯系方式：手機_Mail：dan_oy@126.comQQ：8069195課程成績：平時：40%

期末：60%實驗操作：60%

實驗報告：40%提交作業方式：標題：班號-姓名-作業號例如：軟件141班張三同學第1章作業標題為：軟件141-張三-1課程目標1.在總體上建立起微機系統的整體概念；

2.掌握微型機硬件系統各部分的構成及工作原理；

3.掌握Intel8086基本指令系統；

4.掌握微型機的輸入輸出技術及常用接口電路；

5.掌握基本的匯編語言編程方法；

最終目標：要求學生通過課堂教學和實驗訓練后，初步具有微機應用系統硬件、軟件的開發能力。1.1微型計算機發展簡史與展望微型計算機是第四代計算機向微型化方向發展的一個重要分支，它的發展是以微處理器的發展為標志的。自1971年出現微處理器開始到1993年，僅20多年的時間，推出了5代微處理器產品。第1章微型計算機概述1.2微型計算機的特點及其分類1.2.1微型計算機的特點(1)形小、體輕、功耗低(2)價格廉(3)結構簡單、性能可靠(4)靈活性好、適應性強1.2.2微型計算機的分類(1)按字長分類

4位微型計算機，如Intel40048位微型計算機，如Intel8080/8085，Motorola的M680016位微型計算機，如Intel8086/8088，Motorola的M6800032位微型計算機，如Intel80386，Intel80486，Intel805861.2.2微型計算機的分類(2)按利用形態分類單片機單板機多板機微機套件微機系統1.2.2微型計算機的分類(3)按應用環境分類單片機

個人計算機工作站/服務器網絡計算機1.2.2微型計算機的分類(4)按制造工藝分類PMOS型微機——P溝道MOS電路制造而成；

NMOS型微機——N溝道MOS電路制造而成；

CMOS型微機——P、N互補MOS電路制造而成；

HMOS型微機——混合MOS電路制造而成。MOS型微機雙極型微機STTL型微機——肖特基TTL電路制造而成；ECL型微機——射極耦合電路制造而成；I2L型微機——集成注入式電路制造而成；I3L型微機——平面集成注入式電路制造而成。1.3微處理器、微型計算機和微型計算機系統1.3.1微處理器、微型計算機和微型計算機系統(1)微處理器簡稱μP或MP（Microprocessor），是指由一片或幾片大規模集成電路組成的具有運算器和控制器功能的中央處理器部件，又稱為微處理機。(2)微型計算機

簡稱μC或MC，是指以微處理器為核心，配上存儲器、輸入/輸出接口電路及系統總線所組成的計算機（又稱主機或微電腦）。(3)微型計算機系統

微型計算機系統（MicrocomputerSystem）,簡稱μCS或MCS，是指以微型計算機為核心，配以相應的外圍設備、電源和輔助電路（統稱硬件）以及指揮微型計算機工作的系統軟件所構成的系統。1.3.2微型計算機系統的組成(1)微型計算機系統的組成算術邏輯部件內部總線累加器、寄存器控制部件微處理器存儲器（ROM/RAM）輸入/輸出接口系統總線微型計算機外圍設備系統軟件微型計算機系統(2)微機系統硬件的組成及結構輸出設備輸入設備輸入接口輸出接口存儲器

微型計算機運算器控制器

微處理器（a）微機系統的硬件組成

（b）微機系統的硬件結構

微處理器CPUROMRAMI/O接口輸出設備輸入設備地址總線AB數據總線DB控制總線CB(3)微機系統的軟件結構1.3.3微型計算機系統的主要性能指標(1)字長：CPU能直接處理的二進制信息的位數。(2)內存容量：以字節為單位。(3)指令系統：尋址方式的種類和可執行指令的條數。(4)運算速度：指令平均執行速度；特定指令執行速度；主頻并每條指令占用時鐘周期數。(5)容許配置的外設數量(6)系統軟件的配置1.4數制與編碼1.4.1數制及其相互轉換(1)常用數制(2)數制轉換的一般方法(3)數制計算(4)二進制數據的表示范圍1.4.2碼制及其轉換(1)BCD碼(2)ASCII碼(3)漢字內碼(4)原碼、反碼和補碼1.5微型計算機的應用及實例1.5.1微型計算機的應用(1)科學計算(2)信息處理和事務管理(3)過程控制(4)儀器儀表控制(5)計算機輔助教學、輔助設計等(6)計算機網絡與通信(7)家用電器和民用產品控制1.5.2微型計算機的應用實例第2章Intel8086/8088微處理器Intel8086/8088采用HMOS工藝制造，29000個晶體管、40引腳、雙列直插式。數據總線：8086：16位，8088：8位。地址總線：20位，部分與數據線復用。內存空間：20位、直接尋址1MB空間。尋址方式：7種基本的尋址方式。

8086/8088的主要特性：指令系統：100條基本指令除能完成數據傳送、算數運算、邏輯運算、控制轉移和處理器控制功能外，內部還設有硬件乘除法與串處理指令電路。時鐘頻率：8088：4.7MHz/8086：5MHz/8086-2：8MHz。中斷功能：內外部中斷源多達256個。工作模式：支持單處理器、多處理器兩種模式。

2.18086/8088的編程結構2.1.1總線接口單元BIU（1）功能：負責與M、I/O端口傳送數據。

（2）組成 6字節（8086）或4字節（8088）的指令隊列,

指令指針寄存器IP:IP為一個16位的寄存器，

20位的地址加法器 段寄存器：CS、DS、SS、ES 總線控制邏輯:處理器與外界總線聯系的轉接電路。

指令執行順序順序指令執行執行轉移指令

（3）三點說明

指令隊列8086為6個字節,8088的4個字節。 內存單元的物理地址PA的產生過程2.1.2執行單元EU（2）組成：16位的運算器ALU：包括數據的算數/邏輯運算；16位的標志寄存器（PSW）：9個標志位，其中6個條件標志位用于存放結果狀態；暫存器：輔助ALU完成各種運算，暫存參與運算的數據；通用寄存器組：數據寄存器AX、BX、CX、DX，專用寄存器：BP、SP、SI、DI；EU控制電路：接受從總線接口單元的指令隊列中取來的指令代碼，對其譯碼和向EU內各有關部分發出時序命令信號。（1）功能：負責指令的譯碼和執行。2.1.3寄存器組成：通用寄存器：8個16位的通用寄存器，通用數據寄存器分別是AX、BX、CX和DX，它們通常可以用來存放16位的數據，這4個寄存器又可以分為8個8位寄存器來使用。通用地址寄存器分別是BP、SP、SI和DI，也因為其特殊用途被分別稱為基址指針、堆棧指針、源變址寄存器、目的變址寄存器。功能：存放操作數地址、操作數及中間結果。段寄存器：CS：代碼段寄存器，用于存放正在或正待處理的一般代碼段的起始地址的高16位。DS：數據段寄存器，用于存放正在或正待處理的一般數據段的起始地址的高16位。ES：附加數據段寄存器，用于存放正在或正待處理的附加數據段的起始地址的高16位。SS：堆棧數據段寄存器，用于存放正在或正待處理的堆棧數據段的起始地址的高16位。指令指針IP：IP指令指針，它的內容始終是下一條待執行指令的起始偏移地址，與CS一起形成下一條待執行指令的起始物理地址。2.28086/8088的工作模式和引腳功能2.2.18086/8088的工作模式2.2.28086/8088的引腳功能(1)地址線(20位)(2)數據線(16位)(3)狀態線(4)控制線(5)供電線2.2.38086/8088的最小模式(1)8086/8088最小模式的典型配置(2)主要外圍芯片的功能2.2.48086/8088的最大模式(1)8086/8088最大模式的典型配置(2)多處理器系統(3)總線控制器、協處理器及其與8086/8088的連接2.38086/8088的總線操作和時序2.3.18086/8088總線周期的概念2.3.28086/8088的典型操作和時序(1)系統的復位和啟動操作(2)總線操作(3)中斷操作和時序2.48086/8088的存儲器組織和I/O組織2.4.18086/8088的存儲器組織(1)存儲器的標準結構(2)存儲器的分段

8086/8088系統中1MB的存儲單元按照00000H~FFFFFH來編址。但CPU的內部寄存器都是16位的，顯然用寄存器不能直接對1M字節的內存空間進行尋址，為此引入了分段、物理地址和邏輯地址的概念。分段的實現

8086/8088中將1MB內存分為若干個段（稱為邏輯段），每個段最多包含64KB。8086/8088CPU設置了4個段寄存器（CS、DS、SS、ES），段的位置不受任何限制，段與段之間可以是連續的，可以是間斷的，也可以是部分重疊的，甚至可以是完全重疊的。實際地址和邏輯地址

實際地址（也稱物理地址）是指CPU和存儲器進行數據交換時所用的地址，對8086/8088來說，是用20位二進制或5位十六進制表示的地址碼。

邏輯地址是指產生實際地址所用到的兩個地址分量：段地址和偏移量，它們都是用無符號的16位二進制或4位十六進制表示的地址碼。段地址就是段寄存器的內容，即段起始地址的高16位；偏移量是段內某單元相對于段起始地址的距離。實際地址的形成當CPU訪問任何一個存儲單元時，可由下式計算該單元的實際地址：實際地址=段地址×10H+偏移量

這個地址的計算工作由CPU內部總線接口部件中的20位地址加法器來完成。如圖2.2所示。例如，某存儲單元的段寄存器內容為2400H，段內偏移量為0053H，則其實際地址為：2400H×10H+0053H=24053H2.4.28086/8088的I/O組織CPU與外部設備之間是通過I/O接口電路或接口芯片進行聯絡從而傳遞信息的。每個接口芯片上都有一個或幾個用于寄存信息的寄存器，稱為端口，這些寄存器和存儲單元一樣都有唯一確定的地址，稱為端口地址。

統一編址：指將I/O端口地址置于存儲器空間中，和存儲單元統一編址。對I/O端口有兩種編址方式：

覆蓋編址：也稱單獨編址或獨立編址。指將I/O端口單獨編為一個地址空間，指令系統中設置專門的輸入/輸出指令。