1、微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù)周周 麗麗Email: Address: 3號(hào)樓號(hào)樓N505教材教材教材教材張穎超，葉彥斐張穎超，葉彥斐主編，微機(jī)原理與接口技術(shù)，電主編，微機(jī)原理與接口技術(shù)，電子工業(yè)出版社，子工業(yè)出版社，2011參考書參考書周明德編著周明德編著，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第4版），清華大學(xué)出版社，版），清華大學(xué)出版社，2002年年戴梅萼戴梅萼編著，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用（第編著，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用（第3版）版），清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，2003年年實(shí)驗(yàn)安排實(shí)驗(yàn)安排共共5個(gè)學(xué)分，個(gè)學(xué)分，80學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)上課上課64學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)上機(jī)上機(jī)16學(xué)時(shí)：學(xué)

2、時(shí)：8次次上機(jī)時(shí)間：上機(jī)時(shí)間：8-15周，周五周，周五12節(jié)節(jié) 上機(jī)地點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)信息中心上機(jī)地點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)信息中心405微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)室微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)室使用軟件：使用軟件：MASM 5.10成績(jī)考核成績(jī)考核微機(jī)原理與接口技術(shù)：期末考試微機(jī)原理與接口技術(shù)：期末考試70%，平，平時(shí)成績(jī)（作業(yè)、考勤、期中考試）時(shí)成績(jī)（作業(yè)、考勤、期中考試）30%微機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)具體操作微機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)具體操作40%，考勤，考勤20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%課程的性質(zhì)和任務(wù)課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程是一門面向應(yīng)用的、具有很強(qiáng)的實(shí)踐性與綜本課程是一門面向應(yīng)用的、具有很強(qiáng)的實(shí)踐性與綜合性的課程，主要任務(wù)是使學(xué)生掌握微機(jī)硬件體系合

3、性的課程，主要任務(wù)是使學(xué)生掌握微機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，在微機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和硬件結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，在微機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和硬件接口技術(shù)編程方面掌握基本內(nèi)容和應(yīng)用技巧，并達(dá)接口技術(shù)編程方面掌握基本內(nèi)容和應(yīng)用技巧，并達(dá)到相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用開發(fā)水平。到相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用開發(fā)水平。教學(xué)課以課堂講解形式使學(xué)生了解微型計(jì)算機(jī)的教學(xué)課以課堂講解形式使學(xué)生了解微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，掌握指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，掌握指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法、微型計(jì)算機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸言程序設(shè)計(jì)方法、微型計(jì)算機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸方式、中斷技術(shù)、可編程定時(shí)器方式、中斷技術(shù)、可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串并行計(jì)數(shù)器

4、，串并行接口技術(shù)以及微機(jī)最新發(fā)展趨勢(shì)等。接口技術(shù)以及微機(jī)最新發(fā)展趨勢(shì)等。課程的性質(zhì)和任務(wù)課程的性質(zhì)和任務(wù)實(shí)踐操作課以上機(jī)形式使學(xué)生熟悉匯編語(yǔ)言的實(shí)踐操作課以上機(jī)形式使學(xué)生熟悉匯編語(yǔ)言的編程環(huán)境與特點(diǎn)，能編寫、調(diào)試、運(yùn)行完成一編程環(huán)境與特點(diǎn)，能編寫、調(diào)試、運(yùn)行完成一定功能的匯編語(yǔ)言源程序。定功能的匯編語(yǔ)言源程序。NUIST第第1 1章章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) NUIST主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.1 1.1 微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概述微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概述 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1 1微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)2 2世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)1946年在美國(guó)陸年在美國(guó)陸軍阿伯丁彈道實(shí)驗(yàn)室研制成功

5、，取名為軍阿伯丁彈道實(shí)驗(yàn)室研制成功，取名為ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator）盡管該計(jì)算機(jī)有諸多不足，如存儲(chǔ)容量小、體積盡管該計(jì)算機(jī)有諸多不足，如存儲(chǔ)容量小、體積大、耗電多、可靠性差、使用不方便等，但當(dāng)時(shí)大、耗電多、可靠性差、使用不方便等，但當(dāng)時(shí)人們對(duì)它的速度還是相當(dāng)滿意。人們對(duì)它的速度還是相當(dāng)滿意。它的誕生宣布了它的誕生宣布了電子計(jì)算機(jī)時(shí)代電子計(jì)算機(jī)時(shí)代 的到來(lái)的到來(lái)第一代電子計(jì)算機(jī)第一代電子計(jì)算機(jī)特點(diǎn)是使用特點(diǎn)是使用電子管電子管，20世紀(jì)世紀(jì)40年年代末和代末和50年代初獲得重大發(fā)展；年代初獲得重大發(fā)展；第二代電子計(jì)算機(jī)

6、第二代電子計(jì)算機(jī)于于20世紀(jì)世紀(jì)50年代中期問(wèn)世，年代中期問(wèn)世，晶體晶體管管代替電子管，并增加了浮點(diǎn)運(yùn)算；代替電子管，并增加了浮點(diǎn)運(yùn)算；1964年年4月月IBM360系統(tǒng)問(wèn)世，成為使用系統(tǒng)問(wèn)世，成為使用集成電路集成電路的第的第三代電子計(jì)算機(jī)三代電子計(jì)算機(jī)的著名代表；的著名代表；70年代以后，出現(xiàn)使用年代以后，出現(xiàn)使用超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路的的第四第四代電子計(jì)算機(jī)代電子計(jì)算機(jī)，目前使用的計(jì)算機(jī)都屬于第四代計(jì)目前使用的計(jì)算機(jī)都屬于第四代計(jì)算機(jī)。算機(jī)。80年代開始研制年代開始研制第五代計(jì)算機(jī)第五代計(jì)算機(jī)，目標(biāo)是打破以往計(jì)，目標(biāo)是打破以往計(jì)算機(jī)固有的體系結(jié)構(gòu)，使計(jì)算機(jī)具有像人一樣的思算機(jī)固有

7、的體系結(jié)構(gòu)，使計(jì)算機(jī)具有像人一樣的思維、推理和判斷能力，向智能化發(fā)展，稱為維、推理和判斷能力，向智能化發(fā)展，稱為“智能智能計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)”目前，科學(xué)家們正在使計(jì)算機(jī)朝著目前，科學(xué)家們正在使計(jì)算機(jī)朝著巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多元功能化、智能化和多元功能化的方向發(fā)展的方向發(fā)展巨型機(jī)巨型機(jī)的研制、開發(fā)和利用，代表著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和的研制、開發(fā)和利用，代表著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)水平；科學(xué)水平；微型機(jī)微型機(jī)的研制、開發(fā)和廣泛應(yīng)用，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家科學(xué)來(lái)及的研制、開發(fā)和廣泛應(yīng)用，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家科學(xué)來(lái)及的程度的程度v微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)(microcomputer):(mi

8、crocomputer):以微處理器以微處理器為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)，又稱為及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)，又稱為主機(jī)主機(jī)或微電腦。或微電腦。v把微處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路把微處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路組裝在組裝在一塊一塊或或多塊多塊電路板上或集成在單片電路板上或集成在單片芯片上分別稱為芯片上分別稱為單板機(jī)、多板機(jī)或單片微單板機(jī)、多板機(jī)或單片微型計(jì)算機(jī)。型計(jì)算機(jī)。1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展v微型機(jī)的發(fā)展是以CPU的發(fā)展來(lái)表征的 中央處理器（中央處理器（CPU-Central Proc

9、essing UnitCPU-Central Processing Unit）: :是由一片或幾片大規(guī)模電路組成，具有運(yùn)算器和是由一片或幾片大規(guī)模電路組成，具有運(yùn)算器和控制器功能的中央處理器，也稱為微處理器?？刂破鞴δ艿闹醒胩幚砥?，也稱為微處理器。1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展v微型機(jī)的發(fā)展是以CPU的發(fā)展來(lái)表征的 第一代（1971年開始） 4位和低檔8位微處理器時(shí)代 1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展v微型機(jī)的發(fā)展是以CPU的發(fā)展來(lái)表征的 第二代（1973年開始） 8位微處理器時(shí)代 1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展v微型

10、機(jī)的發(fā)展是以CPU的發(fā)展來(lái)表征的 第三代（1978年開始） 16位微處理器時(shí)代 1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展v微型機(jī)的發(fā)展是以CPU的發(fā)展來(lái)表征的 第四代（1983年開始 ） 32位微處理器時(shí)代 1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展v微型機(jī)的發(fā)展是以CPU的發(fā)展來(lái)表征的 第五代（1993年開始 ） X86架構(gòu)處理器時(shí)代 1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展v微型機(jī)的發(fā)展是以CPU的發(fā)展來(lái)表征的 第六代（至今 ） 64位和雙核微處理器時(shí)代 1.1 1.1 微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概述微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概述 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1 1微型計(jì)算機(jī)的特

11、點(diǎn)2 21.1.2 1.1.2 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) v標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化裝配結(jié)構(gòu)，體積小重量輕，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化裝配結(jié)構(gòu)，體積小重量輕，系統(tǒng)擴(kuò)展及性能升級(jí)容易擴(kuò)展及性能升級(jí)容易v微型計(jì)算機(jī)的芯片集成度高，基本不需要人工微型計(jì)算機(jī)的芯片集成度高，基本不需要人工焊點(diǎn)，降低了故障發(fā)生的概率，提高了可靠性焊點(diǎn)，降低了故障發(fā)生的概率，提高了可靠性v開放的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)和多元化的大規(guī)模工業(yè)生開放的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)和多元化的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)使微型計(jì)算機(jī)的價(jià)格變得低廉產(chǎn)使微型計(jì)算機(jī)的價(jià)格變得低廉v標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)、超大規(guī)模集成電路、規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)、超大規(guī)模集成電路、規(guī)模化的生產(chǎn)化的生產(chǎn)1.1.3 1.1

12、.3 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 v計(jì)算機(jī)應(yīng)用通常分成如下各個(gè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用通常分成如下各個(gè)領(lǐng)域 科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)控制科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)控制 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，人工智能，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，人工智能，v由于微型計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn)由于微型計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn) 體積小、價(jià)格低體積小、價(jià)格低 工作可靠、使用方便、通用性強(qiáng)工作可靠、使用方便、通用性強(qiáng)v所以，可以分為兩個(gè)主要應(yīng)用方向所以，可以分為兩個(gè)主要應(yīng)用方向1.1.3 1.1.3 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 v用于數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理方向用于數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理方向 通用微機(jī)，例如：通用微機(jī)，例如：PCPC微機(jī)微機(jī)

13、 功能越強(qiáng)越好、使用越方便越好功能越強(qiáng)越好、使用越方便越好v用于過(guò)程控制及嵌入應(yīng)用方向用于過(guò)程控制及嵌入應(yīng)用方向 專用微機(jī)，例如：工控機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)專用微機(jī)，例如：工控機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器處理器 可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng) 程序相對(duì)簡(jiǎn)單、處理數(shù)據(jù)量小程序相對(duì)簡(jiǎn)單、處理數(shù)據(jù)量小NUIST主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.2 1.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 1 1微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程 2 21.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成v微型計(jì)算機(jī)的組成1.2.

14、1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成馮諾依曼結(jié)構(gòu)v微型計(jì)算機(jī)的組成1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成v微型計(jì)算機(jī)的組成CPU 運(yùn)算器（ALU） 控制器（CU） 寄存器（Registers）相關(guān)概念：字長(zhǎng)算術(shù)邏輯運(yùn)算 指令譯碼根據(jù)指令要求發(fā)出相應(yīng)控制信息 存放數(shù)據(jù) 1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成v微型計(jì)算機(jī)的組成存儲(chǔ)器 主存儲(chǔ)器（內(nèi)存儲(chǔ)器） 外存儲(chǔ)器讀操作寫操作譯譯碼碼電電路路01H02H03H.地地址址總總線線

15、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線10000H10001H10003H1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成v微型計(jì)算機(jī)的組成存儲(chǔ)器相關(guān)概念存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)規(guī)則CPU對(duì)存儲(chǔ)器尋址1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成v微型計(jì)算機(jī)的組成系統(tǒng)總線 地址總線AB：傳送地址信息l輸出將要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I/O端口的地址l地址線的多少?zèng)Q定了系統(tǒng)直接尋址的范圍 數(shù)據(jù)總線DB ：傳送數(shù)據(jù)信息lCPU讀操作時(shí)，外部數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往CPU lCPU寫操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往外部l數(shù)據(jù)線的多少?zèng)Q

16、定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù) 控制總線CB ：傳送控制信息l協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部件的操作，有輸出控制、輸入狀態(tài)等信號(hào)l控制總線決定了系統(tǒng)總線的特點(diǎn)，例如功能、適應(yīng)性等例特點(diǎn)1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)v根據(jù)功能和規(guī)范不同，大致分為四類 片內(nèi)總線（Inner-Chip Bus） 片總線（Chip Bus） 內(nèi)總線（Internal Bus） 外總線（External Bus，E-Bus）1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成運(yùn)算器運(yùn)算器

17、 控制器控制器 寄存器組寄存器組 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器 總線總線輸入輸出接口電路輸入輸出接口電路外部設(shè)備外部設(shè)備 軟件軟件微處理器CPU微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3個(gè)概念的區(qū)別1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成v軟件系統(tǒng) 操作系統(tǒng) MS-DOS等 匯編程序 MASM、LINK等 文本編輯程序 EDIT.COM 調(diào)試程序 DEBUG.EXE1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微處理器結(jié)構(gòu)與基本功能微處理器結(jié)構(gòu)與基本功能典型8位微處理器結(jié)構(gòu) ALU主要完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算 累加器運(yùn)

18、算和傳輸過(guò)程中臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)指令寄存器存放正在執(zhí)行的指令代碼 指令譯碼器對(duì)指令代碼進(jìn)行分析、譯碼 寄存器組包括通用寄存器、段寄存器、標(biāo)志寄存器FLAGS和指令指針寄存器IP1.2 1.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 1 1微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程 2 21.2.2 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程v相關(guān)概念 時(shí)鐘周期：最小時(shí)間單位 總線周期： CPU通過(guò)總線操作與外部（存儲(chǔ)器或I/O端口）進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換的過(guò)程 指令周期：一條指令經(jīng)取指、譯碼、讀寫操作數(shù)到執(zhí)行完成的過(guò)程。若干總線周期組成一個(gè)指令周期演示1.2.2

19、 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程一一. . 程序存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)和和程序控制程序控制概念（馮概念（馮諾依曼概念諾依曼概念） 將事先編制完成由指令序列組成的程序存放到存儲(chǔ)將事先編制完成由指令序列組成的程序存放到存儲(chǔ) 器中，稱器中，稱程序存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)。 逐條地從存儲(chǔ)器中取出指令并完成指令所指定的操逐條地從存儲(chǔ)器中取出指令并完成指令所指定的操 作，稱作，稱程序控制程序控制。 執(zhí)行每一條指令，都包括取指、譯碼和執(zhí)行三個(gè)基執(zhí)行每一條指令，都包括取指、譯碼和執(zhí)行三個(gè)基 本步驟本步驟 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程，也就是不斷地取指令、譯微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程，也就是不斷地取指令、譯 碼和執(zhí)行的過(guò)程。碼和

20、執(zhí)行的過(guò)程。1.2.2 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程取指令，取指令，PC值加值加1 譯碼并執(zhí)行譯碼并執(zhí)行停機(jī)？停機(jī)？結(jié)束結(jié)束1.2.2 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程v以一個(gè)模型機(jī)為例來(lái)說(shuō)明微機(jī)的工作過(guò)程v假設(shè)計(jì)算12H34H，程序如下： MOV AL,12H ;將12H 送到累加器中 ADD AL,34H ;計(jì)算12H+34H，結(jié)果送回累加器v編譯后，兩條指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器指令為： 10110000 00010010 ;“MOV AL,12H” 操作碼 操作數(shù) 00000100 00110100 ;“ADD AL,34H” 操作碼 操作數(shù)演示NUIST主要內(nèi)

21、容主要內(nèi)容 1.3 1.3 常用數(shù)制與編碼表示方法常用數(shù)制與編碼表示方法 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制 1 1計(jì)算機(jī)中信息的編碼表示 2 21.3.1 1.3.1 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制 v任意r進(jìn)制數(shù)N可以表示為v相關(guān)概念基數(shù)數(shù)碼權(quán)1110011222211nmiiimmnnnnrarararararararaN1.3.1 1.3.1 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 v r 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) n任何數(shù)制可由數(shù)碼乘上對(duì)應(yīng)的權(quán)求和轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) u二進(jìn)制數(shù)(1011.001)B 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 (1011.001)B =123+022+121+120

22、+02-1+02-2+12-3 =(11.125)D u八進(jìn)制數(shù)(75.12)O 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 (75.12)O = 781+580+18-1+28-2 =(61.15625)D思考：十六進(jìn)制（1A4.25)H 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制1.3.1 1.3.1 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換v十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成r進(jìn)制數(shù)n整數(shù)部分除r取余，直到商為0，余數(shù)從逆序排列n小數(shù)部分乘r取整數(shù)部分，留小數(shù)部分繼續(xù)乘，直到小數(shù)部分為0或達(dá)到要求的精度為止 1.3.1 1.3.1 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換思考：（1）將十進(jìn)制數(shù)28轉(zhuǎn)化成二進(jìn)

23、制數(shù) (28)(D) = (11100)(B)（2）將十進(jìn)制數(shù)23630轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) (23630)(D) = (5C4E )(H)1.3.1 1.3.1 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換v二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)時(shí)，分成整數(shù)部分和小數(shù)部分，每3位為一組對(duì)應(yīng)一個(gè)八進(jìn)制數(shù)，不滿3位的補(bǔ)0；反之，八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)只需將1位對(duì)應(yīng)成3位、4位二進(jìn)制數(shù)即可 1.3 1.3 常用數(shù)制與編碼表示方法常用數(shù)制與編碼表示方法 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制 1 1計(jì)算機(jī)中信息的編碼表示 2 21.3.2 1.3.2 計(jì)算機(jī)中信息的

24、編碼表示計(jì)算機(jī)中信息的編碼表示 BCD碼碼(二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制)用二進(jìn)制代碼對(duì)十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有二進(jìn)制碼的形式（四位二進(jìn)制碼），又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)（每四位二進(jìn)制碼是一位十進(jìn)制數(shù)）BCD編碼表二進(jìn)制與二進(jìn)制與BCD碼之間的轉(zhuǎn)換，需經(jīng)過(guò)碼之間的轉(zhuǎn)換，需經(jīng)過(guò)十進(jìn)制十進(jìn)制1.3.2 1.3.2 計(jì)算機(jī)中信息的編碼表示計(jì)算機(jī)中信息的編碼表示 u字母與字符的編碼美國(guó)國(guó)家信息交換標(biāo)碼，ASCII碼(American national Standard Code for Information Interchange)7位ASCII碼表示27=128種不同的字符，包括可顯示字符(94

25、個(gè))：阿拉伯?dāng)?shù)字（10個(gè)）：09英文小寫字母（52個(gè)）：AZ，az西文字符（32個(gè)）：如！，, ，等控制符（34個(gè)）：如NUL（空白），CR（回車），等NUIST主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法 原碼1 1反碼2 2補(bǔ)碼3 31.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法原碼原碼v數(shù)在微型計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制數(shù)表示，若是有符號(hào)數(shù)，最高位是符號(hào)位，1表示負(fù)數(shù)，0表示正數(shù)；數(shù)的表示范圍受字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)類型的限制 v整數(shù)X的原碼除去最高位符號(hào)位外，其余數(shù)值部分就是它的絕對(duì)值的二進(jìn)制數(shù) +1原=00000001 +127原=01111

26、111-1原=10000001 -127原=11111111+0原=00000000 -0原=100000001.3 1.3 常用數(shù)制與編碼表示方法常用數(shù)制與編碼表示方法 原碼1 1反碼2 2補(bǔ)碼3 31.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法反碼反碼v整數(shù)X的反碼：對(duì)于正數(shù)，反碼同原碼；對(duì)于負(fù)數(shù)，符號(hào)位為1，其余數(shù)值位取反+1反=00000001 +127反=01111111-1反=11111110 -127反=10000000+0反=00000000 -0反=11111111 1.3 1.3 常用數(shù)制與編碼表示方法常用數(shù)制與編碼表示方法 原碼1 1反碼2 2補(bǔ)碼3

27、 31.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法補(bǔ)碼補(bǔ)碼v整數(shù)整數(shù)X X的補(bǔ)碼：對(duì)于正數(shù)，補(bǔ)碼同原碼；對(duì)的補(bǔ)碼：對(duì)于正數(shù)，補(bǔ)碼同原碼；對(duì)于負(fù)數(shù)，符號(hào)位為于負(fù)數(shù)，符號(hào)位為1 1，其余數(shù)值位取反加，其余數(shù)值位取反加1 1+1補(bǔ)=00000001 +127補(bǔ)=01111111-1補(bǔ)=11111111 -127補(bǔ)=10000001v注意：注意：+0+0補(bǔ)補(bǔ)=-0=-0補(bǔ)補(bǔ)=00000000=000000001.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法補(bǔ)碼補(bǔ)碼u補(bǔ)碼的加法運(yùn)算補(bǔ)碼的加法運(yùn)算符號(hào)位與數(shù)字一起參加運(yùn)算，運(yùn)算符號(hào)位與數(shù)字一起參加運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果也是

28、補(bǔ)碼結(jié)果也是補(bǔ)碼X補(bǔ)+Y補(bǔ)=X+Y補(bǔ) 11111010+ 0000010011111110 -6的補(bǔ)碼+ 4的補(bǔ)碼 -2的補(bǔ)碼結(jié)論：兩數(shù)補(bǔ)碼之和結(jié)論：兩數(shù)補(bǔ)碼之和=兩數(shù)和的補(bǔ)碼兩數(shù)和的補(bǔ)碼1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法補(bǔ)碼補(bǔ)碼u補(bǔ)碼的減法運(yùn)算補(bǔ)碼的減法運(yùn)算兩數(shù)補(bǔ)碼之差，等于兩數(shù)差的補(bǔ)碼兩數(shù)補(bǔ)碼之差，等于兩數(shù)差的補(bǔ)碼X補(bǔ)-Y補(bǔ)= X補(bǔ)+-Y補(bǔ)=X-Y補(bǔ)例：X=+1000000，Y=+0001000，求兩數(shù)的補(bǔ)碼之差X補(bǔ)=01000000， -Y補(bǔ)=11111000 X補(bǔ) = 01000000+ -Y補(bǔ)= 11111000 = 100111000 +64+ -

29、8 561.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法補(bǔ)碼補(bǔ)碼u溢出及其判斷方法溢出及其判斷方法溢出：指溢出：指帶符號(hào)數(shù)帶符號(hào)數(shù)的的補(bǔ)碼運(yùn)算補(bǔ)碼運(yùn)算溢出溢出帶符號(hào)數(shù)字長(zhǎng)為n，最高位表示符號(hào)位，其余n-1位表示數(shù)值，補(bǔ)碼的運(yùn)算范圍是：-2（n-1）2(n-1)-1，如運(yùn)算結(jié)果超出此范圍，稱補(bǔ)碼溢出（簡(jiǎn)稱溢出）。溢出時(shí)，將造成運(yùn)算錯(cuò)誤。字長(zhǎng)n=8，二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算范圍為：-128+127字長(zhǎng)n=16，補(bǔ)碼運(yùn)算范圍為-32768+32767如果運(yùn)算結(jié)果超出此范圍，則產(chǎn)生溢出1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法補(bǔ)碼補(bǔ)碼u溢出及其判斷方法溢出及其判斷方

30、法例：X=+1000000，Y=+1000001，求兩數(shù)的補(bǔ)碼之和X補(bǔ)=01000000 ， Y補(bǔ)= 01000001 X補(bǔ) = 01000000+ Y = 01000001 = 10000001 +64+ +65 129結(jié)論：兩個(gè)結(jié)論：兩個(gè)正數(shù)相加正數(shù)相加，結(jié)果應(yīng)該為正數(shù)，結(jié)果應(yīng)該為正數(shù)+129，但，但運(yùn)運(yùn)算結(jié)果卻為負(fù)數(shù)算結(jié)果卻為負(fù)數(shù)-127，發(fā)生錯(cuò)誤的原因是運(yùn)算時(shí)，發(fā)生錯(cuò)誤的原因是運(yùn)算時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生了溢出生了溢出。第一章結(jié)束譯譯碼碼電電路路01H02H03H.地址總線地址總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線10000H10001H10003Hv存儲(chǔ)器的讀操作 從10003H讀入一個(gè)字節(jié)1.2.1 1.2.1 微

31、型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成1、CPU發(fā)地址10003H2、地址10003H經(jīng)過(guò)地址總線送到存儲(chǔ)器10003H10003H3、經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器的譯碼電路譯碼后選中10003H對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元03H4、CPU發(fā)讀控制命令更令CPU讀控制命令5、10003H存儲(chǔ)單元中的03H經(jīng)由數(shù)據(jù)總線被讀出03H返回5、04H經(jīng)由數(shù)據(jù)總線被入10000H存儲(chǔ)單元譯譯碼碼電電路路01H02H03H.地址總線地址總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線10000H10001H10003Hv存儲(chǔ)器的寫操作 寫04H到10000H存儲(chǔ)單元1.2.1 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

32、組成與結(jié)構(gòu) 微機(jī)的組成微機(jī)的組成1、CPU發(fā)地址10000H2、地址10000H經(jīng)過(guò)地址總線送到存儲(chǔ)器10000H10000H3、經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器的譯碼電路譯碼后選中10000H對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元4、CPU發(fā)寫控制命令CPU寫控制命令04H04H返回地址總線舉例地址總線舉例地址總線條數(shù)存儲(chǔ)容量8086201MB8088201MB802862416MB80386324GB返回系統(tǒng)總線的使用特點(diǎn)系統(tǒng)總線的使用特點(diǎn)v除了CPU外，還有DMA控制器和協(xié)處理器都具有控制系統(tǒng)總線的能力，它們又叫做總線控制器v在某一個(gè)時(shí)刻，只能由一個(gè)總線控制器來(lái)控制系統(tǒng)總線v在連接系統(tǒng)總線的各個(gè)設(shè)備中，某一時(shí)刻只能有一個(gè)向總線發(fā)送信

33、號(hào)；但可以有多個(gè)設(shè)備從總線上同時(shí)獲得信號(hào)返回微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別v微處理器（Microprocessor） 一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片 內(nèi)含控制器、運(yùn)算器和寄存器等 微機(jī)中的核心芯片v微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer） 通常指微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng) 還有一般的說(shuō)法：微機(jī)、微型機(jī)v微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputer system） 指由硬件和軟件共同組成的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)返回微機(jī)系統(tǒng)中的四類總線微機(jī)系統(tǒng)中的四類總線返回周期介紹周期介紹返回1.2.2 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程v工作過(guò)程舉例運(yùn)運(yùn)算算器器A

34、LU累累加加器器A 內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線PC+1地地址址緩緩沖沖器器10000H10001H10002H10003H10110000000100100000010000110100地地址址 內(nèi)內(nèi)容容存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器外外部部地地址址總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖器器指指令令寄寄存存器器指指令令譯譯碼碼器器寄寄存存器器組組PLA控控制制信信號(hào)號(hào)標(biāo)標(biāo)志志寄寄存存器器FCPU10000H10001H10002H10003H1、初始：載入程序 PC自動(dòng)加1，即由10000H變?yōu)?0001H 2、PC的內(nèi)容10000H送到地址緩沖器 1011 00000001 00100000 0100

35、0011 010010000H 10000H 10001H 3、地址緩沖器中10000H送到外部地址總線上至存儲(chǔ)器，經(jīng)地址譯碼器譯碼后，選中10000H單元 1.2.2 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程v工作過(guò)程舉例運(yùn)運(yùn)算算器器ALU累累加加器器A 內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線PC+1地地址址緩緩沖沖器器10000H10001H10002H10003H10110000000100100000010000110100地地址址 內(nèi)內(nèi)容容存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器外外部部地地址址總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖器器指指令令寄寄存存器器指指令令譯譯碼碼器器寄寄存存器器組組PLA控控制制信

36、信號(hào)號(hào)標(biāo)標(biāo)志志寄寄存存器器FCPU4、CPU發(fā)讀控制命令 10001H CPU讀控制命令5、10000H單元內(nèi)容10110000通過(guò)數(shù)據(jù)線送到數(shù)據(jù)緩沖器 1011 00001011 000010000H 1.2.2 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程v工作過(guò)程舉例運(yùn)運(yùn)算算器器ALU累累加加器器A 內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線PC+1地地址址緩緩沖沖器器10000H10001H10002H10003H10110000000100100000010000110100地地址址 內(nèi)內(nèi)容容存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器外外部部地地址址總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖器器指指令令寄寄存存器器指指令

37、令譯譯碼碼器器寄寄存存器器組組PLA控控制制信信號(hào)號(hào)標(biāo)標(biāo)志志寄寄存存器器FCPU6、數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)容被送到指令寄存器，經(jīng)過(guò)指令譯碼器譯碼為“MOV AL,n”指令 ，發(fā)出相應(yīng)控制命令，CPU取操作數(shù) 10001H 1011 000010000H 1011 00001011 00007、PC的內(nèi)容10001H送到地址緩沖器 10001H 8、PC自動(dòng)加1，由10001H變?yōu)?0002H 10002H 1.2.2 1.2.2 微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程v工作過(guò)程舉例運(yùn)運(yùn)算算器器ALU累累加加器器A 內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線PC+1地地址址緩緩沖沖器器10000H10001H10002H10

38、003H10110000000100100000010000110100地地址址 內(nèi)內(nèi)容容存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器外外部部地地址址總總線線外外部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖器器指指令令寄寄存存器器指指令令譯譯碼碼器器寄寄存存器器組組PLA控控制制信信號(hào)號(hào)標(biāo)標(biāo)志志寄寄存存器器FCPU9、地址緩沖器中10001H通過(guò)外部地址總線送至存儲(chǔ)器，經(jīng)過(guò)地址譯碼器譯碼后選中10001H單元 10002H 10001H 10001H CPU讀控制命令10、CPU發(fā)讀控制命令11、10001H單元內(nèi)容00010010（12H）送到數(shù)據(jù)緩沖器 000100100001001012、數(shù)據(jù)緩沖器中12H通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線總線被送到累加器 0001001017、10002