微型計算機原理與接口技術微型計算機系統原理與接口技術微機的應用

①、科學計算②、信息處理、事務管理③、生產過程控制④、計算機通信⑤、智能儀器⑥、家用電氣⑦、計算機輔助設計／制造（CAD／CAM）⑧、人工智能微型計算機系統原理與接口技術微型計算機系統原理與接口技術

本課程是高等學校理工科學生的一門重要的硬件教學(區別于計算機軟件教學)中最重要的一環。是學生學習運用計算機硬件應用的最重要的課程，對提高學生的計算機應用能力至關重要，已成為學生學習部分后續課程、畢業設計和今后工作的最重要的技術基礎。微型計算機系統原理與接口技術微型計算機系統原理與接口技術微型計算機系統原理與接口技術

課程目標１、較深入地了解微型計算機系統的組成及基本工作原理。２、掌握匯編語言程序設計方法。３、掌握微型計算機接口技術，學會分析和設計典型接口（包括軟硬件）的方法。建立微型計算機系統的整體概念，形成微機系統硬件開發的初步能力。

微型計算機系統原理與接口技術參考書１、劉樂善主編．微型計算機接口技術及應用．武漢：華中理工大學出版社，2004年２、吳秀清等編著．微型計算機原理與接口技術．合肥：中國科學技術出版社，2002年3、吳寧主編.8086/pentium微型計算機原理及應用.北京：電子工業出版社，2006年微型計算機系統原理與接口技術第1章緒論

§1.1計算機中數的表示方法§1.2計算機的基本結構

§1.3微型計算機結構和系統

§1.4微型計算機的發展概況微型計算機系統原理與接口技術§1.1計算機中數的表示方法1.1.1進位計數制1.1.2二進制編碼1.1.3帶符號數的表示方法微型計算機系統原理與接口技術1.1.1進位計數制用一組固定的數字符號和特定的規則來表示數的方法，稱為進位計數制。

平時,人們習慣上使用10進制，也可用其它進制，如：60進制(時/分/秒)

24進制(天/小時)計算機中，采用0和1來表示數字、字母、符號、圖形等。

原因：計算機是電子設備，只能識別電平高低、開關通斷、晶體管導通和截止，即兩種狀態0和1

缺點：二進制太長，不便書寫和記憶因此，計算機中也采用10進制和16進制表示數，但最終都要轉換成二進制數輸入計算機，才能使機器運行。微型計算機系統原理與接口技術10個數字符號：0，1，2，……，9；“逢十進一”；小數點向左各數字的“權”是100，101，102，103，……小數點向右各數字的“權”是10-1，10-2，10-3，……。[例]：323.31=3×102+2×101+3×100+3×10-1+1×10-2。十進制數用它原來的形式表示，如123，-36等，也可以在數值后面加上字母“D”或“d”，如123D，-36d等。1.

十進制計數法微型計算機系統原理與接口技術計算機內部采用“二進制”表示數據。

2個數字符號：0，1；

“逢二進一”：用“進位”的方法表示大于1的數；

“權展開式”：

小數點向左各數字的“權”是20，21，22，23，……。

小數點向右各數字的“權”是2-1，2-2，2-3，……。

二進制數必須在數字的后面加上字母B。例：10110111B2.

二進制計數法

微型計算機系統原理與接口技術十進制數轉換為二進制數微型計算機系統原理與接口技術二進制數轉換為十進制數11011.101B=1×24+1×23+0×22+1×21+ 1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=27.625D微型計算機系統原理與接口技術3.八進制和十六進制計數法八進制：八進制使用的數字符號：0，1，2，3，4，5，6，7。八進制數必須加后綴O或Q。在70-80年代的小型機上，常用8進制數編寫匯編語言程序和打印程序清單。當代計算機采用16進制計數法，通常不再使用8進制數。

一位8進制數可以方便地轉換成3位二進制數

1101100.0101B=1

101

100.010

1B

=

001

101

100.010

100B=

154.24Q微型計算機系統原理與接口技術十六進制十六進制使用的數字符號：0～9，A～F。書寫十六進制數時，在它各位數字的后面加上“H”。如果十六進制數以字母A～F開始，還要在前面添加0。 例：3AFH,0FF3DH一位十六進制數可以方便地轉換成4位二進制數1101100.0101B=110

1100.0101

B

=0110

1100.0101B=6C.5H16進制數的長度只有二進制數的1/4，兩者轉換方便。編寫匯編語言程序（如表示存儲器地址和數據）以及打印程序清單時，常用16進制數。微型計算機系統原理與接口技術數據組織計算機內的信息按一定的規則組織存放。（1）位（bit）--最小信息表示單位（2）字節（Byte）--最小信息存儲單位（3）字（Word）和雙字（DoubleWord）計算機中的信息單位微型計算機系統原理與接口技術位（bit）：計算機處理的最小數據單位，只能為“０”或“１”千位（Kilobit）：代表210位，即1024位，縮寫Kb。兆位（Megabit）：代表220位，即1024*1024位，縮寫Mb。千兆位（Gigabit）：代表230位，即1024Mb，縮寫Gb兆兆位（Terabit）：代表240位，即1024Gb，縮寫Tb

字節（Byte）：計算機中存儲器容量的基本單元，一個字節由８位二進制數據組成，Byte通常縮寫Ｂ，同樣有KB、MB、GB、TB。1KB=210=1024B;1MB=210.210=1024KB;1GB=210.210.210=1024MB;1TB=210.210.210.210=1024GB計算機中的信息單位微型計算機系統原理與接口技術字長：

CPU的字長是計算機一次能處理的二進制數位數。它決定于計算機的通用寄存器、加法器、數據總線等部件位數，因此，直接影響硬件成本。字長愈長，計算機的處理能力愈強，指令功能就愈強,運算精度愈高,但制造工藝也越復雜。一般有１位、４位、８位、１６位、３２位、64位。計算機中的信息單位微型計算機系統原理與接口技術CPU運算速度：1、主頻：CPU主時鐘的頻率，它在很大程度上決定了計算運算速度，在同類CPU中，主頻愈高，微型計算機的速度愈快。比如8086的主頻為10MHz，80486時鐘頻率為33---66MHz，PentiumIV的主頻高達3.06GHz。2、指令執行時間的長短反應CPU運算速度的快慢。因為執行不同指令所需的時間不同，根據不同類型指令在計算過程中出現的頻率乘上不同系數，求得統計平均值。這理所指的運算速度為平均速度MIPS(MillionsofInstructionPerSecond)即百萬條指令/秒作單位，

計算機中的信息單位微型計算機系統原理與接口技術§1.1計算機中數的表示方法1.1.1進位計數制1.1.2二進制編碼1.1.3帶符號數的表示方法微型計算機系統原理與接口技術1.1.2二進制編碼計算機中，數都用二進制表示，因此各種數字、英文字母、運算符號等，都要用特定的二進制碼的組合來表示，即二進制編碼。最常用的編碼有BCD碼和ASCII碼兩種。微型計算機系統原理與接口技術“ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國信息交換標準編碼）”。P513附錄B7位二進制表示一個字母、數字或符號，包含128個不同的編碼。一個字符的ASCII碼占用一個字節，低7位是它的ASCII碼，最高位置“0”，或者用作“校驗位”。字符編碼計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術ASCII編碼的前32個（編碼00H~1FH）用來表示“控制字符”，例如CR（“回車”，編碼0DH），LF（“換行”，編碼0AH）。

ASCII編碼30H~39H用來表示數字字符“0”~“9”。ASCII編碼41H~5AH用來表示大寫字母“A”~“Z”。ASCII編碼61H~7AH用來表示小寫字母“a”~“z”。小寫字母的編碼比對應的大寫字母編碼大20H。計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術用一組四位二進制來表述一位十進制數，組間仍然按照“逢十進一”的規則進行，稱為“BCD碼（BinaryCodedDecimal）”。二進制碼的BCD數，4位二進制，取0000～1111中的前10個碼表示0～9，各位的權值是8、4、2、1，也稱8421

BCD碼。BCD數與10進制數的轉換

例:

用8421BCD碼表示10進制數327。327=（001100100111）BCD碼

例:

求BCD碼的10進制數。

（100101011000）BCD碼

=958BCD碼計算機內的數據表示BCD碼微型計算機系統原理與接口技術壓縮的BCD碼用一個字節存儲2位十進制數，高4位二進制表示高位十進制數，低4位二進制表示低位十進制數。可以用相同數字的十六進制數表述。非壓縮的BCD碼用一個字節存儲1位十進制數，低4位二進制表示該位十進制數，對高4位的內容不作規定。十進制數25的壓縮BCD碼用25H表示。數字字符‘7’的ASCII碼37H就是數7的非壓縮BCD碼計算機內的數據表示BCD碼微型計算機系統原理與接口技術10進制、二進制、16進制、BCD碼的關系見表1.1BCD碼既照顧了人們使用10進制數的習慣，又考慮了計算機的特點，確實很好。但運算后需要對結果進行調整。由于計算機中有專門的調整電路，只要執行相應的調整指令，就能自動進行處理。計算機內的數據表示BCD碼微型計算機系統原理與接口技術微型計算機系統原理與接口技術1.1.1進位計數制1.1.2二進制編碼1.1.3帶符號數的表示方法§1.1計算機中數的表示方法1.無符號數的表示

用字節、字、雙字或者更多的字節來存儲和表示。用N位二進制表示一個無符號數時，最小的數是0，最大的數是2N-1（N位二進制111……111）。無符號數需要增加它的位數時，在它的左側添加若干個“0”，稱為“零擴展”。“進位標志（CarryoutFlag，CF）”表示二個無符號數運算結果的特征。如果CF=1，表示它們的加法有“進位”，或者它們的減法有“借位”。CF=0，則沒有產生進位或借位。-----正數和零的集合計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術2.有符號數的表示（1）原碼最左邊一位二進制表示這個數的符號:“0”代表正，“1”代表負

后面是它的“有效數字”一個字節存儲有符號數原碼，有127個正數（1～127），127個負數（-1～-127）和2個“0”，“正”0：00000000，“負”0：10000000。原碼的表示規則簡單，但是運算規則比較復雜，不利于計算機高速運算的實現。---原碼、補碼計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術（2）補碼

計算機內用補碼來表示一個有符號數.

用最高有效位（MSB）表示一個有符號數的符號：“1”表示負，“0”表示正。其他二進制位用來存儲這個數的有效數字：正數的有效數字不變，負數的有效數字取反后最低位加1。一字節存儲有符號數補碼時，有127個正數（1~127），128個負數（-1~-128），1個“0”（00000000）。

其中，[-1]補=11111111，[-128]補=10000000。計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術一個補碼需要增加它的位數時，對于正數，需要在它的左側添加若干個“0”，對于負數，需要在它的左側添加若干個“1”，

用它的符號位來填充增加的“高位”，稱為“符號擴展”。(4)補碼的擴展[例]：[-5]補=11111011（8位）=1111111111111011（16位）

[+5]補=00000101（8位）=0000000000000101（16位）計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術補碼的運算遵循以下規則： [X+Y]補=[X]補+[Y]補 [X－Y]補=[X]補＋[-Y]補一、補碼運算時,參加運算的兩個數均為補碼,結果也是補碼,欲得真值,還需轉換.二、運算時,1、符號位與數值位一起參加運算;2、符號位產生的進位舍掉不管;3、要保證運算結果不超過補碼所能表示的最大范圍，，否則將產生“溢出”錯誤。(5)補碼的運算計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術“溢出標志（OverflowFlag,OF）”表示有符號數運算特征。OF=1，表示運算結果超過了表示范圍，稱為“溢出”，

OF=0，沒有產生溢出。計算機自身用“雙進位法”判斷是否產生“溢出”：補碼最左邊2個位上的進位相等，沒有溢出，反之有溢出。

計算機內的有符號數一般都用補碼表示，除非特別說明。

計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術例:要做減法7?19，可用7+[?19]補來完成。 [7]補=00000111B[+19]補=00010011B [?19]補=11101101B

00000111B --------[7]補

+

11101101B --------[?19]補

11110100B=F4H --------和的補碼 和的補碼=F4H=11110100B 和的反碼=F3H=11110011B 和的原碼=10001100B，其真值為-12 可見，7+（?19）=?12，答案正確。微型計算機系統原理與接口技術例:要做加法127+1[127]補=0111

1111B

[+1]補=00000001B

0111

1111B --------[127]補

+00000001B --------[+1]補

10000000B=80H --------和的補碼正確嗎?C7⊕C6=1則OF=1表示運算結果超過了表示范圍，稱為“溢出”，C7⊕C6=0則OF=0，沒有產生溢出。微型計算機系統原理與接口技術8位二進制數能表示的補碼范圍為?128～+12716位二進制數能表示的補碼范圍為?32768～+32767帶符號數用補碼表示時，最高位是符號位當符號位=0，表示正數，后7位為其真正的數；當符號位=1，表示負數，要將后7位的最低位減1，求得反碼，再按位取反，才能得到真正的數（真數）。例若已知[X]補=10010100B，求X的反碼和原碼。[X]反=[X]補?1=10010100B?1=10010011B[X]原=11101100B因此,X=?1101100B=?(64+32+8+4)10=?108微型計算機系統原理與接口技術41H： 有符號數+65的補碼 無符號數65 大寫字母‘A’的ASCII碼 十進制數41D的壓縮BCD碼計算機內的一組二進制編碼和它們的“原型”之間存在著

“一對多”的關系：知情者：定義、使用該數據的程序員計算機內的數據表示微型計算機系統原理與接口技術§1.2計算機的基本結構1946年，美國賓夕法尼亞大學研制成功第一臺通用可編程計算機ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）17000個電子管500英里導線重量超過30噸運算速度10萬次/秒電子管的功耗大，壽命低，維護難。微型計算機系統原理與接口技術ENIAC推動世界進入了電子計算機時代。編程方法：重新連接線路來實現編程。

許多工人化幾天，對6000多個開關定位，再用轉插線連接各控制部件以構成程序序列，很像電話總機的接線。微型計算機系統原理與接口技術后來采用機器語言（MachineLanguage）編程由1和0組成的代碼構成指令（Instruction）,告訴計算機要執行的運算和操作。提高了編程的效率，但用到很多代碼，仍很費時。馮諾依曼結構計算機數學家馮諾依曼（JohnVonNeumann）開發出了能接收指令，并將指令保存在存儲器中的系統。為紀念他，常將計算機稱為馮諾依曼結構的機器。半個多世紀以來，計算機技術不斷發展，相繼出現了各種類型的計算機，就其結構而言，都是馮諾依曼計算機結構的延續和發展。微型計算機系統原理與接口技術馮.諾依曼計算機的基本框圖，包含5個部分：運算器存儲器控制器輸入設備輸出設備讀/寫指令程序和數據處理結果微型計算機系統原理與接口技術運算器和控制器稱為中央處理單元

（CentralProcessingUnit，CPU）CPU+存儲器稱為主機輸入設備+輸出設備稱為外部設備（外設）（Peripherals）或I/O設備運算器存儲器控制器輸入設備輸出設備讀/寫指令程序和數據處理結果微型計算機系統原理與接口技術CPU由門電路、寄存器和觸發器等高速電子電路組成，經歷了電子管、晶體管、集成電路(IC)、大規模集成電路(LSI)和超大規模集成電路(VLSI)等幾代。IC技術發展,把整個CPU做在一塊芯片上，稱為微處理器（Microprocessor），習慣稱為CPU。典型微處理器：Intel:8086、80286、80386、80486、Pentium等，Zilog:Z80、Z8000等。用微處理器設計的計算機稱為微型計算機（Micro-computer）。早期的微型計算機，如20世紀80年代初推出的IBMPC機以8086/8088為CPU。由于速度較低，外設種類較少，處理能力有限，主要處理個人事務，故稱之為個人計算機（PersonalComputer，PC）。微型計算機系統原理與接口技術1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統的三個層次微處理器（Microprocessor）微型計算機（Microcomputer）微型計算機系統（MicrocomputerSystem）

微型計算機系統原理與接口技術微處理器―――核心級中央處理器-CPUCPU:CentralProcessingUnit功能：是微機系統的核心部件，主要完成計算與控制功能。組成：主要包括控制器、運算器、指令執行器和寄存器。CPU是把上述部件集成在大規模集成電路芯片上，尺寸很小，稱作微處理器(Micro-Processor)。1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微處理器典型結構

微型計算機系統原理與接口技術微型計算機

以微處理器為核心，配上只讀存儲器（ＲＯＭ），讀寫存儲器（ＲＡＭ），輸入／輸出（Ｉ／Ｏ）接口電路及系統總線等部件，就構成了微型計算機。這些相互獨立的部件需要一個公共載體把它們連接起來，這就是主板（ＭainBoard）。主機：主板+CPU+內存+接口+電源1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術IBM-PC/XT機主板體系結構主板上主要有：CPU8086；內存SRAM；系統時鐘8284；?地址鎖存器8282；數據緩沖器8286；總線控制器8288；?定時/計數器8254A；中斷控制器8259A；DMA控制器8237A；?這些部件一般是獨立存在、直接焊接在主板上的。uIBM-PC/XT機主板的體系結構主要分為三層：?CPU層、系統層和擴展層。?CPU層：主要由CPU和總線生成部件（8284/8282/8286/8288）組成，CPU的地址總線經8282鎖存形成系統地址總線，CPU的數據總線經8286緩沖形成系統數據總線，CPU的控制總線經8288譯碼形成系統控制總線；系統層：是建立在系統總線基礎上，主要由內存、接口器件（8254A/8237A/8259A/8255A）和PC總線插槽組成，并且都直接與系統總線連接，作為板內接口。擴展層：主要是指通過PC總線插槽對系統擴展，外部接口卡通過PC總線插槽與系統連接，用戶擴展微機系統的功能，如多功能卡、音頻卡等。微型計算機系統原理與接口技術Pentium4機主板體系結構Pentium4微機主板體系結構，采用Intel875P芯片組。Intel875P芯片組由82875PMCH和82801EBICH5芯片組成。

Pentium4微機主板體系結構與IBM-PC/XT機主板體系結構相比，可以如下簡單理解：把內存和顯示移近了CPU（進入CPU層），由一片芯片（MCH）控制器工作，提高了數據交換速度并生成系統總線層；而其它的功能部件（如中斷控制、DMA控制、IDE控制、總線接口插槽、音頻控制等等）統一地由一片芯片（ICH）控制其工作，掛接在總線層上；擴展層仍然由總線插槽（ISA、PCI、PCI-EX16插槽等）對系統擴展。微型計算機系統原理與接口技術

微型計算機系統以微型計算機為中心，配以相應的外圍設備以及控制微型計算機工作的軟件，就構成了完整的微型計算機系統。微型計算機如果不配有軟件，通常稱為裸機軟件分為系統軟件和應用軟件兩大類。1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微處理器、微型計算機、微型計算機系統三者之間的關系

微處理器：計算/控制中心微型計算機與微處理器：微處理器是微型計算機核心微型計算機系統與微型計算機：微型計算機是微型計算機系統的硬件基礎。1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微型計算機的概念結構

1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微型計算機的概念結構

存儲器:存儲器用來存儲程序，原始數據，中間結果及運算結果。在計算機內部，程序中的指令和數據都是二進制代碼形式出現的。兩種基本的操作：讀操作、寫操作。存儲器中若干個二進制位組成一個存儲單元，計算機系統對存儲器中的每一個存儲單元進行編號，這個編號稱為該存儲單元的地址。1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術存儲器

內存單元的地址和內容

1.內存由許多單元組成。

2.每個單元存放８位二進制數，

3.內存單元從０開始編址。

微型計算機的概念結構

1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微型計算機的概念結構

存儲器讀寫操作圖

1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

?

介于計算機和外部設備之間的電路稱為輸入輸出接口電路。?微型計算機的接口普遍采用大規模集成電路芯片，大多數接口芯片是可編程的。1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路接口的的概念在微型計算機系統中，ＣＰＵ與外部設備之間的聯系，需要有特定的硬件連接和相應的軟件控制。完成這一任務的軟硬件綜合稱為接口。

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？要想回答這個問題，讓我們先來看看外部設備

外部設備是構成微型計算機系統的重要組成部分

1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？外部設備及其信號微型計算機使用的外部設備種類很多，它們的內部結構、工作原理、使用方法各異，按照它們與ＣＰＵ數據傳輸的方向，可以劃分為以下３類。輸入設備輸出設備復合輸入輸出設備1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術外部設備傳輸信號有以下３種類型數據信號

狀態信號

控制信號

微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術外部設備傳輸信號之數據信號

數據信號是外部設備信號的主要部分。按照信號的物理形態，可分為以下幾種：數字量：這類是指由鍵盤、磁盤驅動器、等輸入的信息，或者主機送打印機、磁盤驅動器、顯示器及繪圖儀的信息，它們是二進制形式的數據或是以ASCII碼表示的數據及字符。模擬量：如果一個微機系統是用于控制的，多數情況下的輸入信息是現場的連續變化的物理量，如溫度、濕度、位移、壓力、流量等，這些物理量一般通過傳感器先變成電壓或電流，再經過放大。這樣的電壓電流仍然是連續變化的模擬量，而計算機無法直接接收和處理模擬量，要經過（A/D）轉換，才能送入計算機。反之，計算機輸出的數字量，要經過（D/A）轉換，才能去控制現場。

微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術外部設備傳輸信號之數據信號

開關量：開關量可表示兩個狀態，如開關的閉合和斷開，電機的運轉和停止、閥門的打開和關閉等。脈沖信號:計數脈沖,定時脈沖和控制脈沖在計算機控制系統中也很常見,它們統稱為脈沖量。對輸入設備,數據信號從外設送往CPU,對輸出設備信號從CPU發往外部設備.

微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術外部設備傳輸信號之狀態信號

狀態信號表明外部設備當前的工作狀態，用來協調ＣＰＵ與外部設備之間的操作。狀態信號總是從外部設備發往ＣＰＵ。

微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術外部設備傳輸信號之控制信號

控制信號是ＣＰＵ向外設發出的命令，它指定設備的工作方式，啟動或停止設備。控制信號的格式因設備而異控制信號從ＣＰＵ發往外部設備。數據信號、狀態信號、控制信號都是以數據的形式通過數據總線與CPU進行傳輸的。

微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術綜上所述，外部設備種類繁多，從工作原理來講，可分為機械、電動式和其它形式等幾類，它們所傳輸的信息如數字量、模擬量、開關量、脈沖量要求也各不相同。這就給計算機和外設之間的信息交換帶來以下一些問題：＊

速度不匹配：＊

信號電平不匹配：＊

信號格式不匹配：＊

時序不匹配

微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術

所以各種外設都有自己的定時和控制邏輯，與計算機的ＣＰＵ時序不一致。因此，輸入／輸出設備不能直接與ＣＰＵ的系統總線相連，必須在ＣＰＵ與外設之間設置專門的接口（Interface）電路來解決這些問題。

微型計算機的概念結構

輸入輸出接口電路

為什么要在ＣＰＵ和外設之間設置接口？1.3微型計算機結構與系統微型計算機系統原理與接口技術1.3微型計算機結構與系統

簡單的輸入／輸出接口的組成把地址譯碼、數據鎖存與緩沖、狀態寄存器、命令寄存器各個電路組合起來，構成簡單輸入／輸出接口接口連接的信號：＊與系統總線連接：地址總線A0～A15數據總線D0~D7控制總線(最小模式時）或（最大模式時）相連.＊與外部設備相連：數據口、狀態口、命令口。微型計算機系統原理與接口技術1.3微型計算機結構與系統

微型計算機的概念結構

總線:總線是一組公共的信號傳輸線，用于連接計算機各個部件。內部總線:位于芯片內部的總線稱為內部總線。系統總線:連接微處理器與存儲器、輸入輸出接口，用以構成完整的微型計算機的總線稱為系統總線微型計算機的系統總線分為:數據總線、地址總線和控制總線三組。微型計算機系統原理與接口技術1.3微型計算機結構與系統

微型計算機的概念結構

微型計算機的系統總線分為數據總線、地址總線和控制總線三組。數據總線：用于傳送數據信息，數據總線是雙向總線。地址總線：用于發送內存地址和I/O接口的地址。控制總線：傳送各種控制信號和狀態信號，使微型計算機各部件協調工作。微型計算機采用標準總線結構，提高了微機系統的通用性和可擴展性。當然這些優點是以“分時”工作速度為代價而取得的。總線標準及典型總線總線標準指在計算機界承認或推薦的系統中互連各個模塊的標準。微型計算機系統原理與接口技術總線標準及典型總線

１、總線標準主要作以下幾個部分的規定：?機械結構規范：模塊尺寸、總線插頭、邊沿聯接器插座等規格及位置。?性能規范：總線每根線（引腳）信號名稱與功能，它們相互作用的協議（例如定時關系）。?電氣規范：每根信號線工作時的有效電平、動態轉換時間、負載能力、各電氣性能的額定值及最大值。

２、典型的標準總線有：PC總線、ISA總線（即AT總線）、EISA總線、VESA總線、PCI總線1.3微型計算機結構與系統

微型計算機的概念結構

微型計算機系統原理與接口技術

微型計算機延生于20世紀70年代，它的特點是體積小，重量輕，功耗低，可靠性高，價格便宜，使用方便，軟件豐富。微型計算機的核心是微處理器（CPU)，每出現一個新的微處理器，就會產生新一代的微型計算機。

1.4微型計算機的發展概況

微型計算機系統原理與接口技術

微機CPU的發展方向

CPU種類：400480808086→486Pentium1→4

Core2DuoCPU速度：10Mhz4Ghz數據寬度：4位８位16位32位64位多核化：單核雙核四核加工工藝：130nm90nm65nm1.4微型計算機的發展概況微型計算機系統原理與接口技術

微型機計算機發展大致分為五代

第一代：4位機發展和8位機萌芽階段從1971年到1973年代表產品：Intel4004和MCS-4微型機Intel8008和MCS-8微型機字長：4位或8位特點：指令系統比較簡單，運算功能較差，價格低謙。應用：面向家電，計算機器等。1.4微型計算機的發展概況

微型計算機系統原理與接口技術1.4微型計算機的發展概況

Intel4004Intel8008微型計算機系統原理與接口技術

微型機計算機發展大致分為五代

第二代：8位機發展階段從197