微机原理与接口技术-概述
《微机原理与接口技术》课程标准
炎黄技工学校《微机原理与接口技术》教学大纲理论课时36实践课时36总课时72考核形式考查编写时间2022-03编写人审核人机电信息工程系计算机技术教研室编《微机原理与接口技术》课程标准课程名称：微机原理与接口技术适用专业：计算机网络应用课程学分：4学分计划学时：72学时一、课程概述１、课程性质与任务本课《微机原理与接口技术》是计算机专业的一门重要的专业课，它的前续课程有《电子技术基础》、《电路原理》通过本课程的学习，为后续课程《微机控制技术》打下良好的基础。
同时与毕业设计密切相关，为它提供了硬件和软件的基础。
本课程介绍了微型计算机原理及组成结构、微机接口的有关基本知识和实用技术、常用微机接口芯片的使用方法。
２、课程基本理念结合我们学生的实际情况，在平时的教与学中主要遵循以下的理念：（1）将专业课的学习与基础理论衔接，指导学生有针对性地预习；（2）帮助学生形成强烈兴趣；（3）指导学生了解课程教学目的，教师结合教学大纲和自己对课程的把握情况，阐明《微机原理与接口技术》的课程特点；（4）培养学生良好的学习习惯。
３、课程设计思路1、总体设计原则与思路:按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业设计课程体系”的总体设计要求，该门课程以形成电机与变压器的原理与性能指标、运行调试及维护维修等能力为基本目标，彻底打破学科课程的设计思路，紧紧围铙工作任务完成的需求来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。
2课程设计依据与评价方法:学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，但在具体设计过程中，以自动化专业学生的就业为向导，根据行业专家对自动化专业所涵盖的的岗位群体进行的任务和职业能力分析，同时遵循中等职业学校学生的认识规律，紧密集合职业资格证书中相关考核内容，确定本课程的工作任务模块和课程内容。
微机原理与接口技术课件PPT
汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
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串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。
微机原理与接口
微机原理与接口微机原理与接口是计算机科学与技术领域中的重要概念，它涉及到计算机系统的基本结构和工作原理，以及计算机与外部设备之间的通信接口。
在现代社会中，计算机已经成为人们生活和工作中不可或缺的工具，而对微机原理与接口的深入了解，对于计算机相关专业的学生和从业人员来说至关重要。
首先，微机原理是指计算机系统的基本结构和工作原理。
计算机系统由中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备和外部设备等部分组成。
中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行各种计算和控制指令，是计算机的大脑。
内存用于存储程序和数据，是计算机的临时存储器。
输入设备用于将外部信息输入到计算机系统中，输出设备则将计算机处理的信息输出到外部环境中。
而外部设备则是计算机系统与外部环境进行交互的接口，比如打印机、扫描仪、摄像头等。
了解微机原理，可以帮助我们更好地理解计算机系统的工作原理，为日后的学习和工作打下坚实的基础。
其次，接口是计算机与外部设备之间进行通信的桥梁。
计算机系统与外部设备之间的通信需要通过接口来实现。
接口可以是硬件接口，也可以是软件接口。
硬件接口是指计算机系统与外部设备之间的物理连接和信号传输方式，比如USB接口、HDMI接口等。
而软件接口则是指计算机系统与外部设备之间的数据交换和通信协议，比如驱动程序、API接口等。
了解接口的原理和工作方式，可以帮助我们更好地理解计算机与外部设备之间的通信过程，为日后的设备连接和数据交换提供技术支持。
综上所述，微机原理与接口是计算机科学与技术领域中的重要概念，它涉及到计算机系统的基本结构和工作原理，以及计算机与外部设备之间的通信接口。
了解微机原理与接口，可以帮助我们更好地理解计算机系统的工作原理，为日后的学习和工作打下坚实的基础；同时，了解接口的原理和工作方式，可以帮助我们更好地理解计算机与外部设备之间的通信过程，为日后的设备连接和数据交换提供技术支持。
因此，对微机原理与接口的深入了解对于计算机相关专业的学生和从业人员来说至关重要。
微型计算机接口概述
并行接口通信的示意图
微型计算机接口概述
（1）在并行接口中，数据通道的宽度就是传输的位数。微型计算机中最常见的数据通道的宽度为8位， 当采用并行接口与外设交换数据时，8位数据是同时传输的，称为8位并行接口。例如打印机的接口有8条数 据线，每次可同时传送一个字符的ASCII码。数据通道的宽度也可以为16位、32位或更高。
微型计算机接口概述
（4）I/O端口寻址功能
• 外设的接口电路中可能包含有若干可供CPU直接访问的寄存器或功能电路，称为端口，例 如数据端口、状态端口等。每个端口都对应一个端口地址，只有被选中的端口才能与CPU 进行信息交换。接口电路通过对端口地址进行译码，找到相应的端口。
（5）与CPU和外设进行联络
1.3 串行接口技术
微型计算机接口概述
1 串行接口的特点
串行接口中一般只需要一条数据线，在串行通信传输 时，数据一位一位按一定顺序进行传送，经过8个时间单位 才能传送一个字节的数据。如果是双向串行接口，需要两条 数据线，每个方向使用一条。
在实际传送过程中，发送端按固定的时间间隔依次向 数据线发送高低不同的电平，接收端按照与发送端相同的时 间间隔识别出相应的数据信息，并通过相应的联络线以保证 数据传输的可靠性。
（2）并行接口中除了有数据通道以外，还应有 握手联络信号，以实现接口和外设之间的联络。
握手联络信号实际上是控制信 号，用来控制数据的传送。通过握 手联络信号，发送端通知接收端是 否有数据要发送，接收端通知发送 端它是否已经准备好接收数据。
微机原理与接口技术清华大学出版社北京交通大学出版社制作
体；软件是为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一 功能而编写的各种程序的总和及其相关资料。
软件由系统软件和应用软件组成。系统软件简化了计 算机操作，支持应用软件的运行并提供服务，包括操作系 统、实用程序和语言处理程序等；应用软件是为用户解决 某种应用问题的程序及有关的文件和资料。
取整数位1
0.625×2＝1.25
取整数位1
0.25×2＝0.5
取整数位0
0.5×2＝1.0
取整数位1
转换后的结果为：(0.8125)10＝(0.1101)2 同理，十进制转换为十六进制可采用“除16倒取余”或“乘
16顺取整”的方法。
25
第1章
微型计算机基础知识
（2）二进制、十六进制数转换为十进制数：按照“将位 权展开求和”的方法就可以得到。 【例1.3】将二进制数(100101.101)2 转换为十进制数，过程 如下： (100101.101)2＝1×25＋1×22＋1×20＋1×2－1＋1×2－3
12
第1章
微型计算机基础知识
（5）主频：也称时钟频率，单位为MHz（兆赫），决定 微机的处理速度。 （6）主存容量：主存储器中RAM和ROM的总和。 （7）可靠性：计算机在规定的时间和工作条件下正常工 作不发生故障的概率。 （8）兼容性：计算机的硬件和软件可用于其他多种系统 的性能。 （9）性能价格比：衡量计算机产品优劣的综合性指标， 包括计算机的硬软件性能与售价的关系。
1．数的原码、反码、补码表示 （1）原码：正数的原码将其符号位置“0”，负数的原码将 其符号位置“1”，其余各位按照通常的方法来表示。 （2）反码：正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原 码除符号位以外的各位按位取反。 （3）补码：正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反 码在最低位加1。引入补码可以将减法运算化成加法运算， 从而简化机器的控制线路，提高运算速度。
微机原理及接口技术概述
数据总线DB
控制总线CB
1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 MS-DOS
汇编程序
文本编辑程序
MASM和LINK
调试程序
DEBUG.EXE
1.3 IBM PC系列机系统
16位IBM PC系列机是32位微机的基础 8088CPU
IBM PC机 IBM PC/XT机 IBM PC/AT机
（1）数—用来直接表征量的多少，它们有大小之分，可进行各种数学 运算。 （2）码—用来指代某个事物或事物的状态属性。计算机对码主要是做 管理、编辑、判断、检索、转换、存储及传输等工作。
1.4.1 计算机中的数
在讨论计算机中的数时，需要说明几个基本概念:
(1)进位计数制---即采用进位的计数方法。采用这种计数方法后人们可以用有限的数 码符号来表示无穷大或无穷小的数。在计算机领域，常用的进位计数制有二进制、十进 制、八进制和十六进制（因本课程不使用八进制数据，故以下从略）。例如，二进制中 有两个数码符号，即0和1,执行逢2进1的运算规则；十进制中有10个数码符号0-9，执行 逢10进1的运算规则；十六进制中有16个数码符号0一9及A一F，执行逢16进1的运算规则。 注意，在十六进制中，数码A表示十进制的10，但决不能记作10，因为1和0是两个十六 进制符号。 (2)基数---某种进位计数制中所包含的数码个数就是该数制的基数（Base），如二进制 的基数为2，N进制的基数为N。基数体现了该数制中进位和借位的原则：当我们在某个 数位上计够一个基数时需要向前进1；反之，从前一位借1可在后一位上当一个完整的基 数来使用。 (3)权—也称权重（Weight），表示进位计数制中各数位的单位值（可形象地理解为每个 数位的单位“重量”）。权可以用基数幂的形式来表示，例如在十进制数1111.11中， 各个“1”具有不同的权重，从左到右分别为：103、102 、101、100、10-1和10-2。还可进 一步推广到N进制数(1111．11）N，从左到右各数位上的权重分别是：N3、N2、 N1、N0, N-1和N-2。
微机原理与接口技术知识点总结
微机原理与接口技术第一章概述二、计算机中的码制(重点 ）P51、对于符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。
注意:对正数，三种表示法均相同。
它们的差别在于对负数的表示。
(1）原码定义：符号位:0表示正，1表示负；数值位：真值的绝对值.注意：数0的原码不唯一（2）反码定义：若X<0，则[X］反= 对应原码的符号位不变，数值部分按位求反（3）补码定义:若X〈0，则[X］补= ［X]反+12、8位二进制的表示范围:原码：—127~+127反码：—127~+127补码:—128~+1273、特殊数10000000●该数在原码中定义为: —0●在反码中定义为：-127●在补码中定义为：-128●对无符号数：（10000000）２= 128三、信息的编码1、字符的编码P8计算机采用7位二进制代码对字符进行编码(1)数字0～9的编码是0110000~0111001，它们的高3位均是011，后4位正好与其对应的二进制代码(BCD码）相符。
(2）英文字母A~Z的ASCII码从1000001（41H）开始顺序递增，字母a~z的ASCII码从1100001（61H）开始顺序递增,这样的排列对信息检索十分有利。
第二章微机组成原理第一节、微机的结构1、计算机的经典结构-—冯.诺依曼结构P11（1）微机由CPU（运算器和控制器)、存储器和I/O接口组成2、系统总线的分类（1）数据总线（Data Bus)，它决定了处理器的字长。
(2)地址总线（Address Bus）,它决定系统所能直接访问的存储器空间的容量。
（3）控制总线（Control Bus）第二节、8086微处理器1、8086，其内部数据总线的宽度是16位，16位CPU。
外部数据总线宽度也是16位8086地址线位20根,有1MB(220）寻址空间。
P272、8086CPU从功能上分成两部分:总线接口单元（BIU）、执行单元(EU）BIU:负责8086CPU与存储器之间的信息传送。
微机原理及接口技术
2. 什么是机器码？什么是真值？解：把符号数值化的数码称为机器数或机器码，原来的数值叫做机器数的真值。
3. 8位和16位二进制数的原码 、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？ 解：原码（-127~+127）、（-32767~+32767）补码 (-128~+127）、（-32768~+32767） 反码（-127~+127）、（-32767~+32767）4.一般来说，其内部基本结构大都由 算数逻辑单元、控制单元、寄存器阵列、总线和总线缓冲器 四个部分组成。
高性能微处理器内部还有指令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和存储器管理部件等。
二 1.总线接口单元BIU （Bus Interface Unit ）包括段寄存器、指令指针寄存器、20位地址加法寄存器和先入先出的指令队列、总线控制逻辑。
负责与存储器、I/O 设备传送数据，即BIU 管理在存储器中获取程序和数据的实际处理过程。
20位地址加法器将16位段地址和16位偏移量相加，产生20位物理地址。
总线控制逻辑产生总线控制信号对存贮器和I/O 端口进行控制。
IP 指针由BIU 自动修改，平时IP 内存储下条要取指令的偏移地址；遇到跳转指令后，8086将IP 压栈，并调整其内容为下条要执行指令地址。
2.执行单元EU （Execution Unit ）包括ALU 、状态标志寄存器、通用寄存器、暂存器、队列控制逻辑与时序控制逻辑等。
负责指令的执行。
将指令译码并利用内部的ALU 和寄存器对其进行所需的处理。
3.EU 和BIU 的动作管理—流水线技术原则控制器运算器 寄存器输入/输出接口存储器 CPU主机外部设备应用软件系统软件微型机软件微型机系统 微型机硬件（1）每当8086的指令队列中有2个空字节且EU 未向BIU 申请读写存储器操作时，BIU 就会自动把指令取到指令队列中。
（2）每当EU 要执行一条指令时，它会先从BIU 的指令队列前部取出指令代码，然后执行指令。
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第一章 概述
（3）80486
Intel 486处理器把Intel 386处理器的指令 译码和执行单元扩展为5个流水线段，增加了更多 的并行执行能力，其中每个段（当需要时）与其 他的并行操作最多可在不同段上同时执行5条指令。
80486的一个重大改进是在IA-32处理器的芯 片中引入了缓存。
Intel 486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统（二 级Cache支持和多处理器支持）。
第一章 概述
（4）奔腾（Pentium）处理器
Intel奔腾（Pentium）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u和v，一起工作能实现每个时钟执行两条指 令）。
第一章 概述
（5）P6系列处理器
在1995年，Intel公司引入了P6系列处理器。 此处理器系列是基于新的超标量微结构的，它建 立了新的性能标准。
第一章 概述
图1-2 支持双核的IA-32处理器
第一章 概述
在Intel EM64T的64位模式，应用程序可访问： ➢ 64位平面线性寻址 ➢ 8个附加的通用寄存器（GPR） ➢ 为了流SIMD扩展（SSE、SSE2与SSE3）的8个附加
第一章 概述
（6） Pentium II处理器
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16KB， 支持二级Cache的尺寸为256KB、512KB和1MB。
第一章 概述
（9） Intel超线程处理器
超线程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IA-32处理器运行多线程操作系统与 执行多线程应用程序代码时的性能。
第一章 概述
图1-1 支持HT技术的IA-32处理器与传统的双处理器系统的比较
第一章 概述
（2）80386
Intel 386处理器是IA-32结构系列中的第一 个32位处理器。它在结构中引入了32位寄存器， 用于容纳操作数和地址。
每个32位寄存器的后一半保留两个早期处理 器版本（8086和80286）的16位寄存器的特性，以 提供完全的后向兼容。
Intel 386还提供了一种新的虚拟8086方式， 以在新的32位处理器上最有效地执行为8086处理 器建立的程序。Intel 386处理器有32位地址总线， 能支持多至4GB的物理存储器。
第一章 概述
（8） Pentium 4处理器
Intel Pentium 4处理器是2000年推出的IA32处理器，是第一个基于Intel NetBurst微结构 的处理器。
Intel NetBurst微结构是新的32位微结构， 它允许处理器在比以前的IA-32处理器更高的时钟 速度和性能等级上进行操作。
1.1.1 通用微处理器
第一章 概述
（1）8086
IA-32结构的起源能追溯到Intel 8086。
IA-32结构同时包括了16位处理器和32位处 理器。
IA-32结构的最重要的成就之一是，在1978 年Intel公司的那些处理器上建立的目标程序仍能 在IA-32结构系列最新的处理器上执行。
第一章 概述
普通高等学校计算机教育“十三五”
微机原理与接口技术
内容导航
CONTENTS
1.1 IA-32结构的发展概要 1.2 计算机基础 1.3 计算机的硬件和软件 1.4 微型计算机的结构
1.1 IA-32结构的发展概要
第一章 概述
• 1971年，Intel公司发布了Intel 4004，这是一个 4位微处理器，被认为是世界上第一个微处理器。
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。
Pentium III Xeon处理器用Intel公司的 0.18µm处理技术的全速高级传送缓存（Advanced Transfer Cache）扩展了IA-32处理器的性能级。
第一章 概述
Pentium II Xeon（至强）处理器组合 Intel处理器前一代的若干额外特性，例如 4way、8way（最高）可伸缩性和运行在 “全时钟速度”后沿总线上的2MB二级 Cache，以满足中等 概述
（7） Pentium III处理器
Pentium III处理器引进流SIMD扩展（SSE） 至IA-32结构。
• 到了20世纪70年代中期，微处理器的主流是Intel 的8080、8085，Motorola的6800和zilog的Z80等8 位微处理器。
• 20年来，Intel公司的微处理器有了极大的发展， 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4、 奔腾D，形成了IA（Intel Architecture）32结构。
P6系列微结构设计的主要目的之一是在仍使 用相同的0.6μm、四层金属BICMOS制造过程的情 况下使处理器的性能明显地超过奔腾处理器，用 与奔腾处理器同样的制造过程要提高性能只能在 微结构上有实质上的改进。
第一章 概述
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。
（10） Intel双核技术处理器
双核技术是在IA-32结构中硬件多线程能力 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线程能力。 IA-32e模式在两种子模式之一上操作： （1）兼容模式允许64位操作系统不修改地运行大多 数32位软件。 （2）64位模式允许64位操作系统运行应用程序访问 64位地址空间。