[工学]微机原理讲义.doc

 前言 微型计算机是电子计算机技术飞速发展的产物， 具有体积小、重量轻、耗电少、价格低廉、可靠性高、结构灵活等特点。微型计算机最早的是美国IBM公司用INTEL公司的8086CPU芯片制造的IBM-PC机，现在已经由低档的8位机8080、8086、8088，发展到16位的80286，32位的80386、80486、PENTUIM、PENTUIM II、PENTUIM III等高档机型。主机的内存容量也由最初的48K字节增加到640K、2M、…、128M甚至更大。处理速度也越来越快，工作稳定性显著提高。 当前，微型机技术正往两个方向发展，一个是高性能、多功能的方向，另一个是价格低廉、功能转移的方向。在不久的将来，微型机将发展成为融工作、学习、娱乐于一体，集电脑、电视、电话于一身的综合办公设备和新型家用电器，以及信息高速公路上的数字化、多媒体智能终端。未来的微机在我们工作学习和日常生活中将会充当重要角色，它不仅会改变我们的生活方式，而且会改变我们的文化特征，会出现我们今天无法想象的事物，微机必将成为人类文明之侣。 本微机关键技术的原理和实现方法，使用户深入理解、牢固掌握、灵活运用微型机最主要的技术，从而能够在日新月异的计算机领域更快地理解、熟悉、掌握新的发展在软件方面，本教学软件以介绍8086指令系统为基础，重点讨论 Intel公司的ASM-86汇编语言程序设计；而在硬件方面则着重讨论8086的体系结构、接口技术、 Intel公司的I/O配套支持器件及其应用，为用户开发应用8086系列微型计算机（包括IBM-PC机）打下必要的基础。本章介绍计算机基础知识，内容包括计算机的发展、特点、分类及应用；计算机中常用的数制以及不同数制间的相互转换；数据的编码；二进制数的算术运算和逻辑运算；数据的存贮组织等。其中涉及到不少名词、术语及其相关概念，必须弄懂和掌握，为我们以后学习作好必要的知识准备。 世界上第一台计算机，是1946年2月由美国宾夕法尼亚大学研制成功的。之后计算机获得了突飞猛进的发展。人们依据计算机性能和当时软硬件技术(主要根据所使用的电子器件)，将计算机的发展划分成四个阶段。每一个阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。第二章 8086的体系结构8086是高性能的第三代微处理器，是Intel系列的16位微处理器，它是采用HMOS工艺制造的， 内部包含约29,000个晶体管。8086有16根数据线和20根地址线，因为可用20位地址， 所以可寻址的地址空间达220即1M字节。8086工作时，只要一个 5V 电源和一相时钟， 时钟频率为5MHz。后来，Intel 公司推出的8086-1型微处理器时钟频率高达10MHz， 8086-2型微处理器时钟频率达8MHz。几乎在推出8086微处理器的同时,Intel 公司还推出了一种准16位微处理器8088。 推出8088的主要目的是为了与当时已有的一整套 Intel外围设备接口芯片直接兼容。 8088的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，但对外的数据总线只有8条。这两种微处理器除了数据总线宽度不同外，其他方面几乎完全相同。8086/8088的另一个突出特点是其多重处理的能力，它们都能极方便的和数值数据处理器（NPX）8087，I/O处理器（IOP）8089或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高系统数据吞吐能力和数据处理能力。2.0? 计算机的工作过程 了解了“程序存储”，再去理解计算机工作过程变得十分容易。如果想叫计算机工作，就得 先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器中保存起来，即程序存储。下面就是执行程序的问题了。根据冯.诺依曼的设计，计算机应能 自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。 执行一条指令又可分为以下四个基本操作： ① 取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存； ② 分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作； ③ 执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的各种操作； ④ 为执行下一条指令作好准备，即形成下一条指令地址； 2.1??8086的编程结构 要掌握一个CPU的工作性能和使用方法，首先应该了解它的编程结构。 所谓编程结构，就是指从程序员和使用者的角度看到的结构，当然，这种结构与CPU内部的物理结构和实际布局是有区别的。 在图中可以看到，从功能上，8086分为两部分， 即总线接口部件BIU (Bus Interface Unit) 和执行部件EU (Execution Unit)。这两个单元在CPU内部担负着不同的任务。图即为8086的编程结构图。 这两个单元并行地工作，能使大部分取指令操作与执行指令操作重叠的进