微机原理及应用综述 微机原理与接口技术.docx

HEFEI UNIVERSITY2014—2015学年第2学期微控制器原理及应用课程综述系　　　别 电子信息与电气工程系 专　　　业 自动化专业 班 级 13自动化卓越班 姓　　　名 毕凯 1305032032 指导 老师 王敬生 完成 时间 2015年6月18日 微控制器原理及应用课程综述摘要当今社会计算机领域发展十分迅速，随着计算机处理速度的更新换代频率越来越快，人类信息文明依然高度发达。作为一个当代大学生掌握计算机相关的知识时是很必要的。而要从基础入手去了解计算机的处理过程和运算规则，《原理以及接口技术》恰恰给了我们指引，引导我们从计算机的原理处去了解计算机系统整个的工作流程。微机原理与接口技术这门课程通过pc机及其兼容机的80X86 系列这个主线，分析了计算机的工作原理和接口技术，培养了我们对微型计算机应用系统的认知和分析的能力。本门课程主要内容包括：86系列微处理器芯片，汇编语言上的设计，存储器以及I/O接口和总线，微型计算机的中端系统、可编程计数/定时器8253及其应用、可编程外围接口芯片8259A及其应用“微机原理与接口技术”是一门实践性和实用性都很强的课程，学习的目的在于应用。本课程设计是配合“微机原理与接口技术”课堂教学的一个重要的实践教学环节，它能起到巩固课堂和书本上所学知识，加强综合能力，提高系统设计水平，启发创新思想的效果。我们希望每个学生都能自己动手独立设计完成一个典型的微机应用小系统。关键字： cpu ；存储器； 总线；汇编语言1. 微型计算机的概述1.1 发展概况1946-1958 第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言、汇编语言编程。世界上第一台数字计算机ENIAC。1958-1964 第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器, 磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。1964-1971 第三代集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。1971- 第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。1981- 第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。1946年由美国宾夕法尼亚大学研制 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And calculator），运算速度 5000次/秒，功耗150kw/h，占地170m2 ，造价100万美元。1.2微型计算机的硬件体系结构 运算器和控制器被集成在一片被称之为CPU的芯片中，它是微机的运算、控制中心，用来实现算术、逻辑运算，并对全机进行控制。 存储器（又称为主存或内存）用来存储程序或数据，计算机要执行的程序以及要处理的数据都要事先装入到内存中才能被CPU执行或访问。 输入/输出(I/O)接口是微机与输入输出设备之间的桥梁，这种接口电路又称做“I/O适配器”（I/O Adapter）。这里有必要强调一下大容量外存储器与内存储器（主存或内存）之间的关系。由于微型计算机内存容量有限，所以使用大容量的外存储器作为内存的后援设备，它的容量可以比内存大很多，但存取速度却比内存慢得多。所以，除必要的系统程序外，一般程序（包括数据）都存放在外存中，只有在运行时，才把它从外存传送到内存的某个区域，再由CPU控制执行。图1.2 微型计算机硬件系统组成存储器模块运 算 器控 制 器CPU芯片输入输出接口电路取指令/存取操作数命令I/O命令结果输出取指令/存取操作数主机读入指令/数据大容量外存储器I/O设 备????I/O子系统地址总线AB定时电路输入设备输出设备I/O接口ROMRAM数据总线DB控制总线CB微处理器(CPU)图2 微型计算机硬件系统结构2. 8086的系统结构：图3 8086CPU内部结构框图8086CPU是由EU和BIU组成：总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务：一，每当8086的指令队列中有两个空字节，或8088的指令队列中有一个空字节时，BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。二，每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者I／O端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总线的请求。三，当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。四，在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序