《微型计算机原理与应用》电视系列片是中央电视台、中央电化教育馆、高等教育出版社和《无线电》杂志联合举办的“计算机科学技术电视函授讲座”的第二部分。与这十七集系列片对应的教材共有十二章,它对应计算机大家族中的一个成员—微型计算机。微型计算机的发展可用四个字来概括,即“快”、“新”、“多”、“广”。“快”就是指技术发展快,产品更新和价格下降快。在70年代中,微计算机从诞生到一系列高性能产品的出现,在技术上已经历了四个不同阶段的更新(平均2~3年就更新一次,而价格则降低一个数量级)。“新”是指不断采用新工艺、新技术,所以在很短的时间内就会有很多新产品诞生。“多”是反应在产品的品种和型号多以及生产厂多。据1982年不完全统计已有近174个系列和1200个品种,生产厂已达150多家。“广”则是指应用面广和涉及面广。在82年全世界的应用项目已不下二万个。我国也有近600个应用项目。应用面涉及社会的各行各业,及人们的衣、食、住、行和娱乐用品。
在教材中主要分析微计算机的工作原理以及有关应用技术。其目的是要进一步推动微型计算机在不同领域的应用。因此,在内容安排上用较大的篇幅介绍微型机的接口技术与应用技术,不仅讨论了微处理器的结构、指令系统、汇编语言程序设计基本方法,还比较详细地介绍了单板、单片和微型计算机三种不同规模的系统组成和应用技术。
虽然电视系列片具有画面生动形象,内容紧凑重点突出等优点,但是,对于初学者来讲,毕竟会感到节奏偏快,内容偏多。为了使广大观众和读者学习更有成效,除了在收看之前务必抓好预习,力求在收看系列片之前心中有数,让待解决的问题较为集中,以增加收看实效外,特利用《无线电》杂志这个园地,帮助大家做好复习工作。本期围绕教材的第一章和第二章的内容进行复习。
第一章的重点:微型计算机的基本结构和简单工作过程。基于大家已完成《计算机概论》的学习,因此该重点并非是难点了。原因是通用微型计算的结构模型是和《计算机概论》中介绍的其它计算机的结构是一致的。所以,在此提供两道思考题,供大家自我检查一下学习效果:
1-1、(选择题)Z80芯片是
A.μc B.μp:
C.μcs; D.ALU。
试在A、B、C、D中选出一个正确答案填入框内,如果初学者对一些名词的含义还搞不清的话,可查阅教材中的表1-2。
1-2、(填空题)尽管各类微型计算机系统在总线的类型上采用了不同的标准,但它们大致都是由三组不同功能的总线汇集而成,即:______、______和______。
此外,读者还可以用本章给出的思考与练习题进行复习巩固。
第二章着重介绍微型机的重要功能部件芯片——微处理器,它是同时具有运算和控制功能的大规模集成电路芯片。常用的微处理器的种类繁多,结构和性能也千差万别,有单片型和多片型,现在微处理器的功能越来越强。为了在不同应用场合下合理选择和使用它们,必须很好地了解各种微处理器的功能与结构特点。作为入门性学习,本章从一个具体芯片入手,并选用了一种功能较强的八位微处理器——Z80——作为重点,是基于这种芯片目前被广泛应用这个现实。
学习重点:熟悉Z80CPU内部组成部件及其功能;熟悉芯片各引脚名称与功能;掌握阅读时序图的方法。其中,应很好地掌握CPU寄存器组中的各种寄存器的功用,以便编程时能正确使用它们,尤其是标志寄存器中的各标志位的功能。当然,有些寄存器的作用以及芯片引脚的功能一时还不易掌握,这些有待于深入学习以后几章时逐步解决,读者可采用暂不深究的策略。
在此,对Z80微处理器芯片的引脚图作两点补充说明(原图见教材图2、4)。第一,该芯片共有40条引脚,图中方框内的数字是引脚的位置序号。教管脚的方法是:首先可在芯片上找到一个缺口,从该缺口右侧引脚数起,逆时针走向依次排列的就是脚1、2、3……如附图所示。

第二,引脚中的一些信号名称上方有一横线(如MREQ-)是什么意思?在计算机中控制信号有两种:一种是低电平有效;另一种是高电平有效。凡冠以横线的控制信号表示低电平有效。如WAIT-表示当出现低电平时表示要求CPU进入等待状态。此外,有的控制信号不是电平而是脉冲时,则表示是信号下降沿有效。
阅读时序波形图时应弄清以下两个概念。其一,什么是机器的指令周期?机器的指令周期是指执行一条指令的时间。而执行指令可划分为若干步骤:取指令;分析指令;执行指令(如:取操作数、执行并保存结果等)。每一步都要完成一个特定的功能,我们把完成特定功能的阶段称为机器周期。
其二,所谓T状态,它是Z80CPU中处理动作的最小单位,它就是时钟周期。因此,一个机器的周期它必然包括多个T状态,我们必须了解每个状态下是如何安排具体的操作。例如,在取指令周期(即M\(_{1}\)周期),T1、T\(_{2}\)、T3、T\(_{4}\)各时钟周期内或称各状态下所进行的操作。当你把所有的周期时序都理解了,便可获知不同的指令要花费多少时间可以执行完毕,也就可以进一步分析执行一个程序时可能花费的时间长短了。然而,学习时序的主要目的是加深对指令如何在机器内实现的理解。
为了检查自己学习情况,除本章有若干思考与练习题供读者用外,在此再提供两个问题供思考(答案在本期内找)。
1-3、(是非题)Z80CPU中的寄存器组有18个八位寄存器和4个十六位的寄存器。其中B、C、D、E、H、L以及B'、C'、D'、E'、H'、L'它们既可以作8位寄存器单独使用,又可以组成16位寄存器对来使用。如BC寄存器对、BC'对、DE对、DE'对、BD对,DH' 对……等等。
1-4、(是非题)Z80引脚17的控制信号线名称是NMI-,它是外界向CPU提供的控制信号,并在脉冲的下降沿使CPU内部的NMI触发器置“1”。
至于第二章中还介绍了8088微处理器,如果复习时间不够的话,可暂时放一下,待今后工作中需要时再进行复习。
习题答案:1—1B1-2数据总线、地址总线和控制总线。1-3否。1-4是。(唐肖光)