周明德微机原理及应用第五版课件
•2、观念转变（教师角色、学生地位的转变）:
•教师角色的转变：
• 教师从原来以教师为中心的“讲解者”的角色转化为学生学 习的指导者。
•学生地位的转变:学生由原来单纯听讲、接受灌输的被动
地位转化为：主动参与、发现、探究的主体地位 ;
•
•2、媒体作用、教学过程的转变:
•媒体作用的转变：
• 教学媒体由教师的讲解工具转化为学生的认知工具 ;
•
Intel Pentium D处理器也以双核技术为 特色。此处理器用双核技术提供硬件多线 程支持，但它不提供超线程技术。因此， Intel Pentium D处理器在一个物理包中提 供两个逻辑处理器，每个逻辑处理器拥有 处理器核的执行资源，如图1-2所示。
•
•
AMD公司是x86系列处理器的另一重要 供应商。它于1969年成立。于1991年推出 了AM386系列，1993年推出了AM486， 1997年推出了AMD-K6（相当于具有MMX 技术的奔腾处理器），2001年推出了AMD Athlon(速龙) MP 双处理器，2003年推出 AMD 速龙™ 64 FX处理器，具有64位的 x86-64内核。直至最近推出了双核的64位处 理器。
•
（1）Intel NetBurst微结构的第一个实 现。
（2）流SIMD扩展2（SSE2） （3）400 MHz Intel NetBurst微结构 系统总线。 （4）与在Intel X86系列结构处理器上 所写和运行的已存在的应用程序和操作系 统兼容。
•
1.1.9 Intel 超线程处理器
Intel公司于2002年推出了具有超线程技术的 IA-32列处理器。超线程（Hyper-Threading HT ）技术允许单个物理处理器用共享的执行资源并 发地执行两个或多个分别的代码流（线程）。以 提高X86系列处理器执行多线程操作系统与应用 程序代码的性能。
的外部数据总线已经增加至64位。
•
奔腾系列的最后一个处理器把Intel
MMX技术引入IA-32结构。Intel MMX技术用单
指令多数据（SIMD）执行方式在包含64位MMX
寄存器中的包装的整型数据上执行并行计算。此
技术在高级媒体、影像处理和数据压缩应用程序
上极大地增强了IA-32处理器的性能。
•
•
1.1.6 奔腾II
Intel Pentium II处理器把MMX技术加至 P6系列处理器，并具有新的包装和若干硬 件增强。处理器核心包装在了SECC上，这 使其更具有了灵活的母板结构。第一级数 据和指令caches每个扩展至16 K字节，支 持二级cache的尺寸为256 K字节、512 K 字节和1 M字节。
•
(3) 字(Word)和字长
“字”是计算机内部进行数据传递、处理的 基本单位。通常它与计算机内部的寄存器、运算 装置、总线宽度相一致。
一个字所包含的二进制位数称为字长。常 见的微机的字长有8位、16位、32位和64位。
•
2. 数字编码
•
计算机中的数用二进制表示。
计算机中的十进制数的每一位用若干位二进制
1.1 x86系列结构的概要历史
1971年： Intel 4004 。(4位机)
70年代中期： Intel 8080、8085 。(8位机 )
80年代初： Intel 8086、8088。 (16位机)
从8086(8088)到80286、80386、80486、 奔腾(也称为80586)、奔腾MMX、奔腾Pro(也 称为80686)、奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ，直至最新的 奔腾 Ⅳ，形成了IA（Intel Architecture）-32 结构。
•
1.1.7 奔腾III
Pentium III处理器引进流SIMD扩展（ SSE）至X86系列结构。SSE扩展把由Intel MMX引进的SIMD执行模式扩展为新的128 位寄存器和能在包装的单精度浮点数上执 行SIMD操作。
•
1.1.8 Intel Pentium4处理器
Intel Pentium 4处理器是2000年推出的 ia-32处理器，并是第一个基于Intel NetBurst微结构的处理器。Intel NetBurst 微结构是新的32bit微结构，它允许处理器 能在比以前的IA-32处理器更高的时钟速度 和性能等级上进行操作。Intel Pentium 4 处理器有以下高级特性：
•
80486的一个重大改进是在x86系列处
理器的芯片中引入了缓存。在芯片上增加了一
8K字节的一级缓存（cache），大大增加了每
个时钟周期执行一条指令的百分比，包括操作数
在一级cache中的存储器访问指令。
•
Intel486处理器也是第一次把x87 FPU
（浮点处理单元）集成到处理器上并增加了新的
引脚、位和指令，以支持更复杂和更强有力的系
(1) 外部码
是计算机输入汉字的代码，是代表某一个汉 字的一组键盘符号。
•
(2) 内部码(汉字内码或汉字机内码)
内部码通常是用其在汉字字库中的物理位置
表示，可以用汉字在汉字字库中的序号或者用汉
字在汉字字库中的存储位置表示。汉字在计算机
表示，这就是二进制编码。即十进制数的二进
制编码，简称二-十进制编码(BCD)。
•
3. 字符编码
同样，字母、数字、符号等各种字符也必
须按照特定的规则用二进制编码才能在计算机中 表示。字符编码的方式很多，世界上最普遍采用 的一种字符编码是ASCII码（美国信息交换标准 码）。
4. 汉字编码
用计算机处理汉字，每个汉字须用代码表示 。
Intel 386处理器有32位地址总线，能支持 多至4G字节的物理存储器。32位结构为每个软 件进程提供逻辑地址空间。 4K字节固定尺寸 的页提供一种虚拟存储管理方法。
•
1.1.3 80486
Intel486处理器指令译码和执行单元扩展为五 个流水线段，增加了更多的并行执行能力，486 处理器能在每个时钟周期执行一条指令。
•4、抓住教学过程中的3个环节
上课时要主动参与、探究 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具 ，主动参与、探究；
会设置自学内容，通过自学从而培养自学的能力； 独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业 ；
•
实验课前要预习，写出预习报告，做到心中有数，有的放矢；
实验课后，要写实验报告，总结经验和教训，提高自己分析问 题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。
•教学过程的转变:
• 教学过程由传统的逻辑分析或逻辑综合 ,讲解说明式的过程 转变为：
•
以意义建构理论指导下的教学过程 ,
•
并通过意义建构形成自己的知识结构，
•
从而获得知识 ,掌握知识。
• •3、学习的精髓：
•在学校学习的精髓在于： •在学校的大环境中，利用校园文化对学生的影响，实现： •师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流， •在利用别人最好成果的基础上取得进展。
•
1.2 计算机基础
1.2.1 计算机的基本结构
上述的CPU、主板、内存条、硬盘、软盘 、显示卡、显示器、键盘、鼠标等。这些都是 计算机的部件，虽然这些部件的功能与性能都 有了巨大的发展，但是计算机的基本结构未变 ，如图1-7所示。
在计算机中，基本上有两种信息在流动:
一种信息为数据，即各种原始数据、中间结 果、程序等。
，就称为单片机。
• 1.2.2 常用的名词术语和二进制编码
1. 位、字节、字及字长
(1) 位(Bit)
“位”是指一个二进制位。它是计算机中信 息存储的最小单位，一般用b(bit)表示。
(2) 字节(Byte)
“字节”是指相邻的8个二进制位，一般用 B(Byte)表示。 1024B为1KB，1024KB为1MB ，1024MB为1GB，1024GB为1TB。
•
• 本课程属于第二层次中“计算机硬件基础”课
程
•
•计算机硬件技术基础课特点：
•内容多,学时少, 进度快，难度大，应用广。
•讲课内容: 微机原理、汇编语言、接口技术.
•讲课学时: 56学时,实验学时：8学时
•主要参考书：
• 周明德编著，《微型计算机系统原理及应用》
•第五版，清华大学出版社
•
李继灿主编，《微型机算计原理及应用》
1.1.5 P6系列处理器
在1995年，Intel引入了P6系列处理器。 此处理器系列是基于新的超标量微结构上 的，它建立了新的性能标准。
Intel Pentium Pro处理器是基于P6微 结构的第一个处理器。P6处理器系统随后 的成员是Intel Pentium II、Intel Pentium II Xeon（至强）、Intel Celeron（赛扬） 、Intel Pentium III和Intel Pentium III Xeon（至强）处理器。
另一种信息流即控制命令
•
•
在上述的计算机硬件中，往往把运算器、控
制器和存储器合在一起称为计算机的主机；而把
各种输入输出设备统称为计算机的外围设备或外
部设备（Peripheral）。在主机部分中，又把运
算器和控制器合在一起称为中央处理单元CPU
(Central Processing Unit)。随着半导体集成电
图1-1显示支持HT技术（用两个逻辑处理器 实现的）的IA-32处理器与传统的双处理器系统 的比较。
•
•
1.1.10 Intel 双核技术处理器
双核技术是在IA-32处理器系列中硬件多 线程能力的另一种形式。双核技术由用在单 个物理包中有两个分别的执行核心提供硬件 多程能力。因此，Intel Pentium处理器极 品版在一个物理包中提供四个逻辑处理器（ 每个处理器核有两个逻辑处理器）。
•教师角色的转变：
• 教师从原来以教师为中心的“讲解者”的角色转化为学生学 习的指导者。
•学生地位的转变:学生由原来单纯听讲、接受灌输的被动
地位转化为：主动参与、发现、探究的主体地位 ;
•
•2、媒体作用、教学过程的转变:
•媒体作用的转变：
• 教学媒体由教师的讲解工具转化为学生的认知工具 ;
•
Intel Pentium D处理器也以双核技术为 特色。此处理器用双核技术提供硬件多线 程支持，但它不提供超线程技术。因此， Intel Pentium D处理器在一个物理包中提 供两个逻辑处理器，每个逻辑处理器拥有 处理器核的执行资源，如图1-2所示。
•
•
AMD公司是x86系列处理器的另一重要 供应商。它于1969年成立。于1991年推出 了AM386系列，1993年推出了AM486， 1997年推出了AMD-K6（相当于具有MMX 技术的奔腾处理器），2001年推出了AMD Athlon(速龙) MP 双处理器，2003年推出 AMD 速龙™ 64 FX处理器，具有64位的 x86-64内核。直至最近推出了双核的64位处 理器。
•
（1）Intel NetBurst微结构的第一个实 现。
（2）流SIMD扩展2（SSE2） （3）400 MHz Intel NetBurst微结构 系统总线。 （4）与在Intel X86系列结构处理器上 所写和运行的已存在的应用程序和操作系 统兼容。
•
1.1.9 Intel 超线程处理器
Intel公司于2002年推出了具有超线程技术的 IA-32列处理器。超线程（Hyper-Threading HT ）技术允许单个物理处理器用共享的执行资源并 发地执行两个或多个分别的代码流（线程）。以 提高X86系列处理器执行多线程操作系统与应用 程序代码的性能。
的外部数据总线已经增加至64位。
•
奔腾系列的最后一个处理器把Intel
MMX技术引入IA-32结构。Intel MMX技术用单
指令多数据（SIMD）执行方式在包含64位MMX
寄存器中的包装的整型数据上执行并行计算。此
技术在高级媒体、影像处理和数据压缩应用程序
上极大地增强了IA-32处理器的性能。
•
•
1.1.6 奔腾II
Intel Pentium II处理器把MMX技术加至 P6系列处理器，并具有新的包装和若干硬 件增强。处理器核心包装在了SECC上，这 使其更具有了灵活的母板结构。第一级数 据和指令caches每个扩展至16 K字节，支 持二级cache的尺寸为256 K字节、512 K 字节和1 M字节。
•
(3) 字(Word)和字长
“字”是计算机内部进行数据传递、处理的 基本单位。通常它与计算机内部的寄存器、运算 装置、总线宽度相一致。
一个字所包含的二进制位数称为字长。常 见的微机的字长有8位、16位、32位和64位。
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2. 数字编码
•
计算机中的数用二进制表示。
计算机中的十进制数的每一位用若干位二进制
1.1 x86系列结构的概要历史
1971年： Intel 4004 。(4位机)
70年代中期： Intel 8080、8085 。(8位机 )
80年代初： Intel 8086、8088。 (16位机)
从8086(8088)到80286、80386、80486、 奔腾(也称为80586)、奔腾MMX、奔腾Pro(也 称为80686)、奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ，直至最新的 奔腾 Ⅳ，形成了IA（Intel Architecture）-32 结构。
•
1.1.7 奔腾III
Pentium III处理器引进流SIMD扩展（ SSE）至X86系列结构。SSE扩展把由Intel MMX引进的SIMD执行模式扩展为新的128 位寄存器和能在包装的单精度浮点数上执 行SIMD操作。
•
1.1.8 Intel Pentium4处理器
Intel Pentium 4处理器是2000年推出的 ia-32处理器，并是第一个基于Intel NetBurst微结构的处理器。Intel NetBurst 微结构是新的32bit微结构，它允许处理器 能在比以前的IA-32处理器更高的时钟速度 和性能等级上进行操作。Intel Pentium 4 处理器有以下高级特性：
•
80486的一个重大改进是在x86系列处
理器的芯片中引入了缓存。在芯片上增加了一
8K字节的一级缓存（cache），大大增加了每
个时钟周期执行一条指令的百分比，包括操作数
在一级cache中的存储器访问指令。
•
Intel486处理器也是第一次把x87 FPU
（浮点处理单元）集成到处理器上并增加了新的
引脚、位和指令，以支持更复杂和更强有力的系
(1) 外部码
是计算机输入汉字的代码，是代表某一个汉 字的一组键盘符号。
•
(2) 内部码(汉字内码或汉字机内码)
内部码通常是用其在汉字字库中的物理位置
表示，可以用汉字在汉字字库中的序号或者用汉
字在汉字字库中的存储位置表示。汉字在计算机
表示，这就是二进制编码。即十进制数的二进
制编码，简称二-十进制编码(BCD)。
•
3. 字符编码
同样，字母、数字、符号等各种字符也必
须按照特定的规则用二进制编码才能在计算机中 表示。字符编码的方式很多，世界上最普遍采用 的一种字符编码是ASCII码（美国信息交换标准 码）。
4. 汉字编码
用计算机处理汉字，每个汉字须用代码表示 。
Intel 386处理器有32位地址总线，能支持 多至4G字节的物理存储器。32位结构为每个软 件进程提供逻辑地址空间。 4K字节固定尺寸 的页提供一种虚拟存储管理方法。
•
1.1.3 80486
Intel486处理器指令译码和执行单元扩展为五 个流水线段，增加了更多的并行执行能力，486 处理器能在每个时钟周期执行一条指令。
•4、抓住教学过程中的3个环节
上课时要主动参与、探究 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具 ，主动参与、探究；
会设置自学内容，通过自学从而培养自学的能力； 独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业 ；
•
实验课前要预习，写出预习报告，做到心中有数，有的放矢；
实验课后，要写实验报告，总结经验和教训，提高自己分析问 题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。
•教学过程的转变:
• 教学过程由传统的逻辑分析或逻辑综合 ,讲解说明式的过程 转变为：
•
以意义建构理论指导下的教学过程 ,
•
并通过意义建构形成自己的知识结构，
•
从而获得知识 ,掌握知识。
• •3、学习的精髓：
•在学校学习的精髓在于： •在学校的大环境中，利用校园文化对学生的影响，实现： •师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流， •在利用别人最好成果的基础上取得进展。
•
1.2 计算机基础
1.2.1 计算机的基本结构
上述的CPU、主板、内存条、硬盘、软盘 、显示卡、显示器、键盘、鼠标等。这些都是 计算机的部件，虽然这些部件的功能与性能都 有了巨大的发展，但是计算机的基本结构未变 ，如图1-7所示。
在计算机中，基本上有两种信息在流动:
一种信息为数据，即各种原始数据、中间结 果、程序等。
，就称为单片机。
• 1.2.2 常用的名词术语和二进制编码
1. 位、字节、字及字长
(1) 位(Bit)
“位”是指一个二进制位。它是计算机中信 息存储的最小单位，一般用b(bit)表示。
(2) 字节(Byte)
“字节”是指相邻的8个二进制位，一般用 B(Byte)表示。 1024B为1KB，1024KB为1MB ，1024MB为1GB，1024GB为1TB。
•
• 本课程属于第二层次中“计算机硬件基础”课
程
•
•计算机硬件技术基础课特点：
•内容多,学时少, 进度快，难度大，应用广。
•讲课内容: 微机原理、汇编语言、接口技术.
•讲课学时: 56学时,实验学时：8学时
•主要参考书：
• 周明德编著，《微型计算机系统原理及应用》
•第五版，清华大学出版社
•
李继灿主编，《微型机算计原理及应用》
1.1.5 P6系列处理器
在1995年，Intel引入了P6系列处理器。 此处理器系列是基于新的超标量微结构上 的，它建立了新的性能标准。
Intel Pentium Pro处理器是基于P6微 结构的第一个处理器。P6处理器系统随后 的成员是Intel Pentium II、Intel Pentium II Xeon（至强）、Intel Celeron（赛扬） 、Intel Pentium III和Intel Pentium III Xeon（至强）处理器。
另一种信息流即控制命令
•
•
在上述的计算机硬件中，往往把运算器、控
制器和存储器合在一起称为计算机的主机；而把
各种输入输出设备统称为计算机的外围设备或外
部设备（Peripheral）。在主机部分中，又把运
算器和控制器合在一起称为中央处理单元CPU
(Central Processing Unit)。随着半导体集成电
图1-1显示支持HT技术（用两个逻辑处理器 实现的）的IA-32处理器与传统的双处理器系统 的比较。
•
•
1.1.10 Intel 双核技术处理器
双核技术是在IA-32处理器系列中硬件多 线程能力的另一种形式。双核技术由用在单 个物理包中有两个分别的执行核心提供硬件 多程能力。因此，Intel Pentium处理器极 品版在一个物理包中提供四个逻辑处理器（ 每个处理器核有两个逻辑处理器）。
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微机原理及应用第五版
微机在控制系统中的应用实例分析
工业自动化控制
微机作为控制器，通过采集传感器信号和执行器控制指令，实现 对生产过程的自动化控制。
智能家居系统
微机作为家庭控制中心，通过接收各种传感器的信号和用户的操作 指令，控制家居设备的运行。
交通信号控制
微机作为交通信号控制器，根据交通流量和路况信息，实时调整交 通信号灯的配时方案。
利用微机实现自动化生 产线的控制、监测和管
理。
信息技术
利用微机进行信息处理 、信息存储和信息传输
等。
人工智能
利用微机实现机器学习 、自然语言处理、图像 识别等人工智能技术。
02
微处理器结构与工作原理
典型微处理器结构
寄存器组：包括通用寄存 器、专用寄存器和控制寄 存器，用于暂存数据和指 令。
控制单元：负责指令的取 指、译码和执行控制。
USB总线
USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种串行数据传输的总线标准，具有即插即用、热插拔 等特点，被广泛应用于计算机外部设备连接。
通信接口电路及数据传输方式
通信接口电路
通信接口电路是实现计算机与外部设 备之间数据传输的硬件电路，包括并 行接口电路和串行接口电路两种类型 。
06
总线与通信接口技术
总线概述及分类
01
总线定义
总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线。
02
总线分类
根据总线所处位置的不同，总线可分为内部总线和外部总线；根据总线
上传输信息类型的不同，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。
03
总线标准
为了解决不同设备之间的兼容性问题，计算机中采用了标准化的总线，
微机原理及应用(第五版)PPT课件
微型计算机原理
• 第一章 微型计算机基础知识 • 第二章 微型计算机组成及微处理器功能结构 • 第三章 80X86寻址方式和指令系统 • 第四章 汇编语言程序设计 • 第六章 半导体存储器及接口 • 第八章 中断和异常 • 第九章 输入/输出方法及常用的接口电路
2021
1
第一章 微型计算机基础知识
X为负时:求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反.
2021
微机原理及应8用
补码没有+0和-0之分;反码有+0和-0之分
[+0]补=00…..00=0 [-0]补=00…..00=0 [+0]反=00…..00=0 [-0]反=00…..00=111…..11
解: ①.设x=129,y=79则
[x]补=10000001B,[y]补=01001111B [-y]补=[y]变补=10110001B [x-y]补=[x]补+[-y]补=00110010B 最高位有进位,
结果为正[x-y]补= [x-y]原=00110010B x-y=50
②.设x=79,y=129则
• 二进制:数的后面加后缀B. • 十进制:数的后面加后缀D或不加. • 十六进制:数的后面加后缀H.
2021
微机原理及应5用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位，最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数
1).原码: 设X=+1011100B,Y=-1011100B
• 补码:优点:符号位和数值一起运算; 减法可以变成加法运算.
• 第一章 微型计算机基础知识 • 第二章 微型计算机组成及微处理器功能结构 • 第三章 80X86寻址方式和指令系统 • 第四章 汇编语言程序设计 • 第六章 半导体存储器及接口 • 第八章 中断和异常 • 第九章 输入/输出方法及常用的接口电路
2021
1
第一章 微型计算机基础知识
X为负时:求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反.
2021
微机原理及应8用
补码没有+0和-0之分;反码有+0和-0之分
[+0]补=00…..00=0 [-0]补=00…..00=0 [+0]反=00…..00=0 [-0]反=00…..00=111…..11
解: ①.设x=129,y=79则
[x]补=10000001B,[y]补=01001111B [-y]补=[y]变补=10110001B [x-y]补=[x]补+[-y]补=00110010B 最高位有进位,
结果为正[x-y]补= [x-y]原=00110010B x-y=50
②.设x=79,y=129则
• 二进制:数的后面加后缀B. • 十进制:数的后面加后缀D或不加. • 十六进制:数的后面加后缀H.
2021
微机原理及应5用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位，最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数
1).原码: 设X=+1011100B,Y=-1011100B
• 补码:优点:符号位和数值一起运算; 减法可以变成加法运算.
微型计算机原理与接口技术第五版(中国科学技术大学出版社)第4章
（3）检验键盘状态 0BH功能调用：检验是否有键按下，若 有键按下AL=0FFH，若没有键按下，AL=0， 无论检测到是否有键按下，程序将继续执行 例 4-53 检测键盘工作，若用户未按键，程序 下一条指令。 循环执行，若用户按下任何键，程序转去调 用发声子程序。 LOOP：MOV AH，0BH INT 21H CMP AL，0FFH JNZ LOOP CALL SOUND
第四章 宏汇编语言程序设计 4-4 DOS系统功能调用和BIOS中断调用 此外， DOS还具有对I/O设备管理及磁盘 和所有的计算机一样，微型计算机的硬 DOS向用户提供了许多命令及系统功能， 表4-6 DOS常用的软中断命令 与文件管理的功能，它们一部分被固化在系 表4-6 列出了DOS常用的软中断指令，主 件环境必须在操作系统的管理下，才能进行 其中命令有内部命令，如 DIR，TYPE，CD 软中断指令 功能 入口参数 出口参数 统的 ROM 中，可作为 ROM BIOS模块。另一 要有 INT 20H ～INT 2FH 。调用这些软件中断 工作。缺少操作系统的计算机，即所谓裸机， 等，用户可以在 DOS 提示符下键入这些命令 INT 20H 程序正常退出 部分存放在系统磁盘上，在系统启动时被装 时，只要给定入口参数，接着写一条中断指 是一个无生命的壳体。微机上所配的磁盘操 来使用。另外有外部命令，如 PRINT、 INT 21H 系统功能调用 AH=功能号 入内存，用户的应用程序及 MS-DOS 的大部分 令 INT n 就可以了。 作系统（ XCOPY 、 Disk FORMAT Operating 等，用户也可以键入它们 System ）简称 DOS或 INT 22H 结束退出 命令都将通过软件中断来调用它们。 MS-DOS 的名称由磁盘调入内存执行。 INT 23H 。 Ctrl-Break处理
第1章 概述微机原理与应用优秀课件
第五阶段（20世纪90年代开始）：RISC（精 简指令集计算机）技术的问世使微型机的体 系结构发生了重大变革。
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1.2 微型计算机的特点和应用范围 1.2.1 微型计算机的特点 1.2.2 微型机的应用范围
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1. 2.1 微型计算机的特点
1．体积小、重量轻、价格低廉 2．简单灵活、可靠性高、使用环境要求不高 3．功耗低
计算机（Computer）又称电脑，是20世纪最重要的科技 成果。
计算机是一种能够自动地、高速地、精确地进行信息处 理的现代化电子设备，是一种帮助人类从事脑力劳动 （包括记忆、计算、分析、判断、设计、咨询、诊断、 决策、学习与创作等思维活动）的工具。
1944年哈佛大学和IBM公司合作,在美国首次制造出了现 代计算机的雏形——马克Ⅰ。
在二进制计数系统中，表示数据的数字符号只 有两个，即0和1；大于1的数就需要两位或更多 位来表示；以小数点为界向前诸位的位权依次是 20，21，22，…，向后依次为2-1，2-2，2-3，…； 一个二进制数也可以通过各位数字与其位权之积 的和来计算其大小。
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1.4.2 二进制与十进制的互化
一个二进制的数向十进制转化十分简单，只要 把它按位权展开相加即可。来自图1-1 计算机系统组成
返回本节
1.3.2 微型计算机的硬件组成
微型计算机的硬件组成部分主要有微处理器 （CPU）、存储器、I/O设备和系统总线。见图 1-2所示。系统总线包括地址总线AB、数据总线 DB和控制总线CB组成。在微机中，各功能部件 之间通过系统总线相连，这使得各个部件的之间 的相互关系变为面向系统总线的单一关系。一个 部件只要满足总线标准，就可以连接到采用这种 总线标准的系统中。
《微机原理与接口》习题及参考答案 周明德第五版
《微机原理与接口》课程习题及参考答案2012年秋季第一章习题（教材P29）作业11.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？【解】把CPU（运算器和控制器）集成在一个芯片上，即为微处理器。
微处理器加上部分存储器和外设（或外设接口）就构成了微型计算机。
微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成微型计算机系统。
1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应该具备哪些主要功能？【解】CPU主要由算术逻辑单元、指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列、寄存器组、标志寄存器等组成。
CPU主要功能是进行算术逻辑运算，以及控制计算机按照程序的规定自动运行。
1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点？【解】采用总线结构，扩大了数据传送的灵活性，减少了连线；而且总线可以标准化，易于兼容和工业化生产。
1.4 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果一个系统的数据和地址合用一组总线或者合用部分总线，那么要靠什么来区分地址和数据？【解】数据总线是双向的，地址总线是单向的。
采用数据和地址线复用，主要靠信号的时序来区分。
通常在读写数据时，在复用的总线上先输出地址信息，然后再传送数据。
第二章习题（教材P43）作业22.9 8086的基本程序执行寄存器是由哪些寄存器组成的？【解】8086的基本程序执行寄存器组成如下：⑴ 8个通用寄存器：可用于存放操作数和指针。
⑵ 4个段寄存器：保存段基值（或段选择子）。
⑶ 1个标志寄存器：保存状态位和控制标志位。
⑷ 1个指令指针寄存器：存放下一条要执行的指令的指针。
2.13 如何形成指令中的各种条件码？【解】指令中的条件码，即标志寄存器中的状态标志。
它们主要由算术和逻辑运算指令设置或清除。
也有设置和清除某些状态标志位的专用指令。
2.16 段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP＝FF00H，此时，指令的物理地址为多少？【解】指令的物理地址 = 1200H×16 + FF00H = 21F00H2.17 8086微处理器的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？【解】8086微处理器的执行部件负责指令的执行。
微型计算机系统原理及应用第1章第一次课教材
序设计方法 认识微机接口技术在工程中的实际应用 了解微机及其接口技术的最新发展 建立微型计算机系统的整体概念 形成微机系统软硬件开发的初步能力
2019/4/27
5
学习方法
充分的课前预习准备； 注重课堂的学习成效，牢固掌握基本概念、
基本原理等基础知识；
理论联系实际，重视实验操作和程序设计的 实践；
2019/4/27
7
第1章 概述
微型计算机发展概述 80x86系列结构的概要历史 计算机基础 计算机的硬件和软件 微型计算机的结构 多媒体计算机
2019/4/27
8
本节课要求：
了解80x86系列微处理器的发展历史 掌握计算机的基本结构、常用术语等。 掌握微处理器的工作原理 掌握地址、数据、控制总线的概念 理解计算机执行过程 理解模型机的工作原理
微机原理及应用
自动化与电气工程学院
2019/4/27
2019/机原理及应用 适应专业: 机自，机设 课程性质: 专业基础课 学 时： 40学时（讲课：32，实验8） 教 材：
《微计算机系统原理及应用》 (第五版)， 周明德,清华 大学出版社
参考书： 1.微型计算机技术及应用 ,戴梅萼编,清华大学出版, 1995. 2.微型计算机原理及应用,郑学坚编,清华大学出版 3.微型计算机原理及接口技术, 钱晓捷,机械工业出版社,1999 4.IBM PC 汇编语言程序设计，沈美明，清华大学出版社
2019/4/27
Gordon E. Moore，Intel公司的创 始人之一
13
万晶体管
4500
4200
4000
3500
3000
2800
2019/4/27
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学习方法
充分的课前预习准备； 注重课堂的学习成效，牢固掌握基本概念、
基本原理等基础知识；
理论联系实际，重视实验操作和程序设计的 实践；
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第1章 概述
微型计算机发展概述 80x86系列结构的概要历史 计算机基础 计算机的硬件和软件 微型计算机的结构 多媒体计算机
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本节课要求：
了解80x86系列微处理器的发展历史 掌握计算机的基本结构、常用术语等。 掌握微处理器的工作原理 掌握地址、数据、控制总线的概念 理解计算机执行过程 理解模型机的工作原理
微机原理及应用
自动化与电气工程学院
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2019/机原理及应用 适应专业: 机自，机设 课程性质: 专业基础课 学 时： 40学时（讲课：32，实验8） 教 材：
《微计算机系统原理及应用》 (第五版)， 周明德,清华 大学出版社
参考书： 1.微型计算机技术及应用 ,戴梅萼编,清华大学出版, 1995. 2.微型计算机原理及应用,郑学坚编,清华大学出版 3.微型计算机原理及接口技术, 钱晓捷,机械工业出版社,1999 4.IBM PC 汇编语言程序设计，沈美明，清华大学出版社
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Gordon E. Moore，Intel公司的创 始人之一
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万晶体管
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最新微机原理-第5版(周荷琴)-第二章-(1)教学讲义PPT课件
微机原理-第5版(周荷琴)-第二章 -(1)
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
本章主要内容： §2.1 8086 CPU的内部结构 §2.2 8086/8088 CPU的引脚功能 §2.3 8086的存储器组织 §2.4 8086的工作模式和总线操作
中国科学技术大学
2.1 8086结构
中国科学技术大学
2.1 8086结构
8086工作过程
第2章 8086 CPU
3）当指令队列已满，EU在执行指令，未向总线接 口单元BIU申请读/写内存或I/O操作时，BIU处 于空闲状态。
4）指令执行过程中，若需对存储器或I/O端口存取 数据，EU就要求BIU去完成相应的总线周期。
➢ 例如，EU执行从内存读1个数据的指令时，就经 内部16位数据总线将操作数偏移地址送到BIU， 与BIU中的段地址一起，由地址加法器形成存 储单元的物理地址，再从指定单元取出数据送到 控制器EU，由EU根据指令要求，发控制命令， 完成存储器读总线周期。
这些寄存器存放段内地址的偏移量（Offset），与 段寄存器配合后，可实现灵活的寻址。
主要在堆栈操作、字符串操作和访问存储器时使用 。
中国科学技术大学
2.1 8086结构
8086寄存器
第2章 8086 CPU
堆栈指针SP（Stack Pointer）和基址指针BP（ Base Pointer ） 可 与 堆 栈 段 寄 存 器 SS （ Stack Segment）联合使用，用于设置或访问堆栈段。
源变址寄存器SI（Source Index）和目的变址寄存 器DI（Destination Index）具有通用寄存器的功能 ，通过SI、DI以及基址寄存器BX，可在内存中灵 活寻找存储器操作数。
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
本章主要内容： §2.1 8086 CPU的内部结构 §2.2 8086/8088 CPU的引脚功能 §2.3 8086的存储器组织 §2.4 8086的工作模式和总线操作
中国科学技术大学
2.1 8086结构
中国科学技术大学
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8086工作过程
第2章 8086 CPU
3）当指令队列已满，EU在执行指令，未向总线接 口单元BIU申请读/写内存或I/O操作时，BIU处 于空闲状态。
4）指令执行过程中，若需对存储器或I/O端口存取 数据，EU就要求BIU去完成相应的总线周期。
➢ 例如，EU执行从内存读1个数据的指令时，就经 内部16位数据总线将操作数偏移地址送到BIU， 与BIU中的段地址一起，由地址加法器形成存 储单元的物理地址，再从指定单元取出数据送到 控制器EU，由EU根据指令要求，发控制命令， 完成存储器读总线周期。
这些寄存器存放段内地址的偏移量（Offset），与 段寄存器配合后，可实现灵活的寻址。
主要在堆栈操作、字符串操作和访问存储器时使用 。
中国科学技术大学
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8086寄存器
第2章 8086 CPU
堆栈指针SP（Stack Pointer）和基址指针BP（ Base Pointer ） 可 与 堆 栈 段 寄 存 器 SS （ Stack Segment）联合使用，用于设置或访问堆栈段。
源变址寄存器SI（Source Index）和目的变址寄存 器DI（Destination Index）具有通用寄存器的功能 ，通过SI、DI以及基址寄存器BX，可在内存中灵 活寻找存储器操作数。
周明德微机原理及应用02
6. 流SIMD扩展(SSE) 扩展( 扩展 ) 处理器开始, 自Pentium III处理器开始,在x86系列微处 处理器开始 系列微处 理器中引进了流SIMD(单指令多数据)扩展 理器中引进了流 (单指令多数据) 扩展把由Intel MMX引进 (SSE)技术.SSE扩展把由 )技术. 扩展把由 引进 执行模式扩展为新的128位XMM寄存器 的SIMD执行模式扩展为新的 执行模式扩展为新的 位 寄存器 和能在包装的单精度浮点数上执行SIMD操作. 操作. 和能在包装的单精度浮点数上执行 操作 奔腾4处理器又进一步扩展为流 扩展2 奔腾 处理器又进一步扩展为流SIMD扩展 处理器又进一步扩展为流 扩展 (SSE2): ) — 用144条新指令扩展 条新指令扩展Intel MMX技术和 条新指令扩展 技术和 SSE扩展,它包括支持: 扩展,它包括支持: 扩展 128位SIMD整数算术操作. 整数算术操作. 位 整数算术操作 128位SIMD双精度浮点操作. 双精度浮点操作. 位 双精度浮点操作
到了奔腾处理器增加了第二个执行流水线 以达到超标量性能(两个已知的流水线 两个已知的流水线u和 , 以达到超标量性能 两个已知的流水线 和v, 一起工作能实现每个时钟执行两条指令). 一起工作能实现每个时钟执行两条指令 . Intel Pentium 4处理器是第一个基于 处理器是第一个基于Intel 处理器是第一个基于 NetBurst微结构的处理器.Intel NetBurst 微结构的处理器. 微结构的处理器 微结构是新的32bit微结构,它允许处理器能 微结构, 微结构是新的 微结构 在比以前的X86系列处理器更高的时钟速度 在比以前的 系列处理器更高的时钟速度 和性能等级上进行操作. 和性能等级上进行操作.Intel Pentium 4处 处 理器有快速的执行引擎, 理器有快速的执行引擎,Hyper流水线技术 流水线技术 与高级的动态执行. 与高级的动态执行.使指令执行的并行性进 一步提高,从而做到在一个时钟周期中可以 一步提高,从而做到在一个时钟周期中可以 执行多条指令. 执行多条指令.
微机原理第1章概述PPT课件
7
X86系列微型计算机的发展
第一代：8086/8088（1978年-1981年） •1978年--8086
采用了3m工艺，集成了29,000个晶体管，工作频率 为4.77 MHz。它的寄存器和数据总线均为16位，地址 总线为20位，从而使寻址空间达1MB。同时，CPU的 内部结构也有很大的改进，采用了流水线结构，并设 置了6字节的指令预取队列 •1979年--8088 除了它的数据总线为8位以外，其余均与8086相同。 8088采用8位数据总线是为了利用当时现有的8位设备 控制芯片。由于8088内部支持16位运算，而与I/O之间 传输为8位，故8088称为准16位微处理器。 •1981年8月，IBM公司推出以8088为CPU的世界上第一台 16位微型计算机IBM 5150 Personal Computer，即著名的 IMB PC。
参考教材
微型计算机系统原理及应用 （第五版）
周明德 主编
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
从过时的8086芯片学起的原因
•IA-32结构是完全兼容的
•8088/8086是Intel 80x86系列芯片的基础
•1975年4月，MITS公司推出了以8080为CPU的世界上第一 台个人计算机Altair 8800。值得一提的是，Altair 8800的 BASIC语言解释器是Bill Gates编写的 •1976年： Intel 8080 Intel公司生产的最后一种8位通用微 处理器，
8085的工作频率提高到5MHz，指令系统的指令数上 升到246条。
•构造一个小型系统,要采用8086(8088)
X86系列微型计算机的发展
第一代：8086/8088（1978年-1981年） •1978年--8086
采用了3m工艺，集成了29,000个晶体管，工作频率 为4.77 MHz。它的寄存器和数据总线均为16位，地址 总线为20位，从而使寻址空间达1MB。同时，CPU的 内部结构也有很大的改进，采用了流水线结构，并设 置了6字节的指令预取队列 •1979年--8088 除了它的数据总线为8位以外，其余均与8086相同。 8088采用8位数据总线是为了利用当时现有的8位设备 控制芯片。由于8088内部支持16位运算，而与I/O之间 传输为8位，故8088称为准16位微处理器。 •1981年8月，IBM公司推出以8088为CPU的世界上第一台 16位微型计算机IBM 5150 Personal Computer，即著名的 IMB PC。
参考教材
微型计算机系统原理及应用 （第五版）
周明德 主编
1
第一部分
整体概述
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从过时的8086芯片学起的原因
•IA-32结构是完全兼容的
•8088/8086是Intel 80x86系列芯片的基础
•1975年4月，MITS公司推出了以8080为CPU的世界上第一 台个人计算机Altair 8800。值得一提的是，Altair 8800的 BASIC语言解释器是Bill Gates编写的 •1976年： Intel 8080 Intel公司生产的最后一种8位通用微 处理器，
8085的工作频率提高到5MHz，指令系统的指令数上 升到246条。
•构造一个小型系统,要采用8086(8088)