汇编与接口技术
信息学院：郭金玲
第一章 微型计算机概述
• 微型计算机的概念 • 微处理器的产生和发展 • 计算机系统的软硬件组成 • 接口基础 • CPU与外设传输控制方式 • 系统总线
1.1
1.2
微型计算机概念、产生、发展
微型计算机的发展
1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004 微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制 数，集成了2300个晶体管，每秒可进行6万次 运算，成本约为200美元。它是世界上第一个 微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算 机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。
232接口：串行数据接口。
USB接口：通用串行接口。
四、系统总线
（1）总线：传递信息的一组公用导线。
（2）系统总线：从处理器引出的若干信号线，CPU通 过它们与存储器或I/O设备进行信息交换。系统总线分 为： A 地址总线：传递地址信息的总线，即AB。CPU在地 址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址， 该总线为单向总线。
• 微机概念：以微处理器为核心，配以由 大规模集成电路制作的存储器、输入/输 出接口电路及系统总线所组成的计算机。 • 划分阶段的标志：以微处理器的字长和 功能。
第一代 4位和低档8位机 （1971-1973） Intel 4004 第二代 中高档8位机 （1974-1978）
8080/8085、Z80、MC6800
把用汇编语言编写的源程序翻译成机器语言表
示的目标程序。
b.编译程序
把用高级语言编写的源程序翻译成为机器语言
的目标程序。编译程序也需经服务程序的加工
才能得到可执行的程序文件。
(3)服务程序
用汇编程序和程序设计语言编好程序后，需 要对程序进行编辑、连接、调试并将程序装 配到计算机中去执行，在此过程中，还需要 一些其他的辅助程序，这类辅助程序称为服 务程序。 微机中常用的服务程序有：文本编辑程序、 连接程序、调试程序和排错程序等。
1.3.2
微型计算机的软件
一、系统软件 （1）操作系统 （2）语言处理程序 （3）服务程序
（1）操作系统 –操作系统是由许多控制程序所组成 的大型程序系统
–合理地组织整个计算机的工作流程， 管理和调度各种软、硬件资源和软 件，检查程序和机器的故障
– 是用户和裸机间的接口
（2）语言处理程序
a.汇编程序
控制总线的部件（总线主控设备）： CPU和DMA 控制器。 被总线控制的部件（总线控制设备）： 存储器和I/O设备。 总线的使用特点： a 在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制总线， 其它总线主控设备此时必须放弃对总线的控制。 b 在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一发 送者发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得 信号。 c 通过总线插槽来与接口板连接。
• 高级语言 – 高级语言又称为算法语言。
– 用高级语言编写的源程序需翻译成 机器语言表示的目标程序后，计算 机才能执行，需要相应的解释程序 或编译程序。
• 面向对象的语言 –利用面向对象中的封装、继承、多 态等机制，可以提高程序的正确性、 易维护性、可读性和可重用性，有利 于程序开发中的分工合作。 –常用的面向对象语言如JAVA、C#等。
十进制数字 8421BCD码 十进制数字 8421BCD码
0 1
0000 0001
5 6
0101 0110
2
3
0010
0011
7
8
0111
1000
4
0100
9
1001
功能：（1）对数据进行加工处理，主要包括算术和逻辑运算， 如加、减、乘、与、或、非运算等。 （2）暂时存放参与运算的数据和中间结果。
ALU
数据 寄存 器1#
数据 寄存 器2#
存 储 器
外 设
B 控制器
控制和指挥计算机内各功能部件协同动作，完成计算机程序功能。
由程序计数器（IP）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID） 和时序信号发生器组成。 （1）程序计数器（IP）：程序指令所在单元地址。 （2）指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条指令。
B 数据总线：传递数据信息的总线，即DB。 在CPU进行读操作时，内存或外设的数据通过数据总 线送往CPU;在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据 总线送往内存或外设，数据总线是双向总线。 C 控制总线：传递控制信息的总线，即CB。 控制总线的方向：一部分是从CPU输出：通过对指令 的译码，由CPU内部产生，由CPU送到存储器、输入/ 输出接口电路和其它部件。如时钟信号、控制信号等。 另一部分是由系统中的部件产生，送往CPU，如：中 断请求信号、总线请求信号、状态信号。
三、应用软件
（1）应用软件包：满足同类应用的许多用 户需要的软件。 （2）用户程序：是用户为了解决自己特定 的具体问题而开发的软件，在系统软件和应 用软件包的支持下进行开发。
补充内容：字符数据
• 1．ASCII码 • 2．BCD码
1．ASCII码
• 标准ASCII码用7位二进制数编码，共有128 个。 • 计算机存储器基本单位为8位，ASCII码的最 高位通常为0，通信时，最高位用作奇偶校 验位。 • 重要的一些ASCII码：数字0-9；大小写字母 等。
二、存储器 功能：存放程序和数据。
RAM
内存（主存）
SRAM DRAM
ROM EPROM E2PROM
ROM
存储器 外存（辅存） 软盘 硬盘 光盘
三、I/O设备和I/O接口
（1）I/O设备：微机配备的输入/输出设备（外设）。
标准输入/输出设备（控制台）：键盘和显示器（CRT）。
键盘 鼠标 扫描仪、数码相机 I/O设备
（3）指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的 命令信号。
（4）时序信号发生器：根据指令译码器（ID）产生的命令信号 产生具体的控制信号。
C 寄存器陈列
包括一组通用寄存器组和专用寄存器。 通用寄存器用于暂存参加运算的一个操作数，例如 数据寄存器可以用来存放8位或16位的二进制操作 数。这些操作数可以是参加操作的数据，操作的中 间结果，也可以是操作数的地址，大部分算术和逻 辑运算指令都可以使用这些数据寄存器。 专用寄存器通常有指令指针IP或程序计数器PC和堆 栈指针SP等 .
二、程序设计语言
• 机器语言
– 机器语言是能够直接被计算机识别 和执行的语言 – 用二进制代码编写的代码序列
– 机器语言因难于交流，在实际应用 中很不方便，很少直接采用。
• 汇编语言 – 用助记符表示的机器语言 – 用汇编语言编写的程序，称源程序
– 将汇编语言源程序翻译成与之对应 的机器语言程序（称目标程序）， 需要用汇编程序。
2．BCD码
• 虽然二进制数实现容易,但不符合人 们的使用习惯,且书写阅读不方便，所以 在计算机输入输出时通常还是采用十进 制来表示数，这就需要实现十进制与二 进制间的转换。为了转换方便,常采用二 进制编码的十进制,简称为BCD码。 • BCD码就是用4位二进制数表示1位十 进制整数。
表 十进制数字的8421BCD码
1.3.1 微型计算机的硬件 AB
CPU
存储器 DB CB
I/O接口
外 设
（微型计算机组成框图）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、 微处理器的组成
微处理器（CPU）是大规模集成电路技术做成的芯片，芯片内 集成有控制器、运算器和寄存器等相关部件，完成对计算机系 统内各部件进行统一协调和控制。
A 运算器：计算机中加工和处理数据的功能部件。
第三代 16位机
（1978-1984） 第四代 32位机
Intel 8086、Z8000、MC6800
特点：
1、速度越来越快。
（1985-1992）
80386、80486
2、容量越来越大。
3、功能越来越强。
第五代 64位机
（1993后）
Intel Pentium
1、3 计算机系统的组成
• 1.3.1 微型计算机的硬件 • 1.3.2微型计算机的软件
输入设备
显示器
输出设备 打印机
绘图仪
（2）I/O接口：连接外设备和系统总线，完成信号转换、 数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作。 显示器卡：完成显示器与总线的连接。 声卡：完成声音的输入/输出。 网卡：完成网络数据的转换。 扫描卡：连接扫描仪到计算机。
调制解调器卡：模拟信号与数字信号相互转换。
键盘接口、打印机接口等。