第03章 半导体存储器及其接口
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《微机原理与接口》课程教学大纲一、课程性质及其设置目的与要求(一)课程性质和目的本课程是《计算机组成原理》和《汇编语言程序设计》课程的后续课程和应用,是计算机专业本科生必修专业基础课。
本课程重点介绍计算机作为信息或控制系统的核心与外界联系的基本原理和方法。
包括微机原理和接口技术两部分。
通过80x86微处理器和PC机的硬件和软件分析,阐明微型计算机的组成原理以及存储器、输入输出接口芯片与微型计算机的接口方法。
通过本课程的学习,使学生掌握有关计算机接口技术的基本原理及方法,掌握各种典型环境下接口设计的原则和方法。
(二)课程的基本要求本课程的教学要求是使学生掌握先进微处理器芯片结构、微型计算机实现技术、计算机主板构成、接口技术及其应用编程方法,同时掌握微机技术新的发展趋势,也使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练。
通过本课程的教学,应使学生达到下列基本要求:(1)掌握计算机中数据的表示方式及编码方式、数的表示范围及数制之间的转换规则;(2)了解微型计算机的基本工作原理及微机系统的基本组成和微处理器CUP的基本结构与指令控制流程。
建立完整的计算机概念。
(3)掌握8086/8088指令格式、寻址方式、伪指令和指令系统,能使用汇编语言进行初步的程序设计。
(4)初步掌握中断技术、特别是微机接口技术的基本理论和方法。
二、课程内容与考核目标第一章微型计算机系统概述(一)课程内容本章介绍了微型计算机的发展和应用及其系统组成,进而介绍了IBM PC/XT和IBMPC/AT微机系统(二)考核知识点和考核要求了解:微机的简单知识和微机的分类情况;掌握:微型计算机的组成部件及其功能;IBM PC/XT微型机的组成部件及其功能;IBM PC/XT微型机的组成部件及其功能。
第二章微处理器(一)课程内容本章主要介绍8086/8088CPU的内部结构,引脚功能和总线时序,以及80286微处理器的基本结构。
(二)考核知识点和考核要求了解:8088系统总线的概念及总线技术;IBM PC/XT中的CPU子系统中各支持芯片的功能和电路原理;Intel80286 微处理器的基本结构理解:8088微处理器的基本时序概念掌握:微机计算机的基本结构和工作原理;Intel8088 微处理器的基本结构;8088的外部引脚及其功能第三章半导体存储器及其接口(一)课程内容本章主要介绍存储器的基本知识,并介绍了随机存储器、只读存储器、半导体存储器与CPU的连接以及PC/XT中RAM子系统及其操作。
第3章半导体存储器及其接口学习目标存储器是计算机系统中存储信息的主要部件。
本章从存储器的分类、性能以及存储器基本结构着手,重点讨论随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的工作原理,介绍存储器的容量扩展以及与微处理器的连接方法,最后介绍微型计算机系统中的多体存储器、高速缓冲存储器(Cache)和虚拟存储器技术。
通过对本章的学习,读者应了解半导体存储器的分类、主要性能指标,掌握随机存取存储器和只读存储器的功能特性,掌握存储器容量扩展以及与微处理器的连接方法,领会存储器系统的层次结构以及多体存储器、高速缓冲存储器和虚拟存储器的技术特点。
3.1 存储器概述存储器是计算机系统中的存储部件,用于存储计算机工作时所用的程序和数据。
计算机工作时,CPU自动连续地从存储器中取出指令并执行指令所规定的操作,每执行完一条或几条指令,要把处理结果保存到存储器中,因此,存储器是计算机的记忆部件,是计算机系统的重要组成部分。
随着计算机技术的发展及广泛的应用,存储器系统的读写速度也在不断地提高,存储容量不断增加。
特别是近些年多媒体技术的发展以及计算机网络的应用,要求计算机存储和处理的信息量越来越大,并对存储器的存取速度不断提出更高的要求,因而在存储器系统中应用了存储器层次结构、多体结构、高速缓冲存储器、虚拟存储器等技术,外存储器容量也可以无限地扩充,成为海量存储器。
3.1.1 存储器的分类存储器的分类方法很多,通常从以下几方面对存储器进行分类。
1.按在系统中的作用分类根据存储器在微型计算机系统中的不同作用,可分为主存储器(简称主存或内存)和辅助存储器(简称辅存或外存)。
(1)内存。
内存用来存放当前正在运行或将要使用的程序和数据,是计算机主机的一个重要的组成部分。
CPU可以通过指令直接访问内存。
系统对内存的存取速度要求较高,为了与CPU的处理速度相匹配,内存一般使用快速存储器件来构成。
但是,由于受到地址总线位数的限制,内存空间的大小远远小于外存的容量,例如在8086/8088系统中,由于地址总线为20位,所以最大内存空间只能达到1MB(220)。