《微机原理与接口技术》01 微型计算机系统概述.pptVIP

* * * * * * * * * * 微机原理与接口技术 微机原理与接口技术 * 微机原理与接口技术 欢迎各位同学！ * 课程目标 掌握： 微型计算机的基本工作原理 计算机接口技术 接口程序设计方法 建立计算机系统的整体概念，形成系统软硬件开发的初步能力 * 教材及实验指导书 参考书： 《微机原理与接口技术项目教程》（第2版）. 杨居义主编. 清华大学出版社 《微机原理与接口技术》（第3版）. 冯博琴，吴宁主编. 清华大学出版社 实验指导书 《TPC-USB接口技术实验指导书》 郑文峰，冯一兵. 清华大学 致谢 本院吴鹏飞老师、别丽华老师、童康同学的无私帮助。 * 01 微型计算机系统概述 主要内容： 计算机系统的工作原理及组成 计算机接口组成 I/O端口地址分配与地址译码技术 * 1. 计算机的工作原理及组成 冯 ? 诺依曼计算机的工作原理?存储程序 将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存； 指令和数据在存储器中存放，并按顺序执行； 由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行。 * 1.1 冯 ? 诺依曼机—工作过程 内存中的程序 指令1 指令2 指令n ┇ 分析 获取操作数 执行 存放结果 ┇ 程序计数器PC 地址 CPU 取出 操作数 * 取一条指令的工作过程： 将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码，选中相应单元。 CPU的控制器发出读命令。 在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码 因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它送到指令寄存器IR，然后再送到指令译码器ID 1.1 冯 ? 诺依曼机—工作过程 1.1 冯 ? 诺依曼机--特点和不足 特点： 程序存储，共享数据，顺序执行 属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据的处理。 不足： 与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高； 执行顺序有程序决定，对大型复杂任务较困难； 处理效率较低； 由PC控制执行顺序，难以进行真正的并行处理。 * 1.1 非冯 ? 诺依曼结构 两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据。 8051 ARM9 ARM11 * * 2. 系统组成 主机 硬件系统 外设 微机系统 系统软件 软件系统 应用软件 CPU 存储器 输入/输出接口 总线 * 2.1 微处理器 微处理器简称CPU，是计算机的核心。 主要包括： 运算器 控制器 寄存器组 * 2.2 微型计算机 微处理器与存储器、输入输出接口及系统总线构成微机。 微型计算机结构示意图 * 2.3 微型计算机系统 微机+输入输出设备+软件 微型计算机系统示意图 * 2.4 微机系统的性能指标 (1) CPU性能指标：字长、运算速度 总线宽度与字长；主频、MIPS与运算速度； (2) 存储器性能指标 速度、容量、位价-层次结构 (3) I/O性能指标由设备决定 显示器：分辨率、颜色深度、刷新； 声卡：采样率、采样精度 * 3 微型计算机接口组成 2.1 常用接口 * 3.1 微型计算机接口框图 2.1 常用接口 微机原理与接口技术 * （1）对外部设备的寻址功能 （2）信号转换功能 （3）数据缓冲功能 （4）联络功能 CPU - - -外设 （5）中断管理功能 （6）可编程功能 3.2 接口的功能 * 3.3 接口组成 （1）接口组成的硬件电路 （2）软件编程 * 3.4 I/O端口和I/O操作 I/O端口：在接口电路中的寄存器分别编址，CPU能够通过这些端口地址访问这些寄存器。 （1）状态端口 （2）数据端口 （3）命令(控制)端口 I/O操作：通过对I/O端口操作实现对设备操作。 读、写 * 3.5 I/O端口编址方式 （1）统一编址 （2）独立编址 统一编址 如MC6800 MCS-51 独立