1、,微機(jī)原理及接口技術(shù)電子課件,微機(jī)原理及接口技術(shù),課程目標(biāo),掌握： 微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)的初步能力,教材及主要參考書(shū),教材： 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)，何宏主編，天津大學(xué)出版社，2007.3 主要參考書(shū)： 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，何宏主編，天津大學(xué)出版社，2006.9 硬件技術(shù)基礎(chǔ)，馮博琴主編，郵電出版社 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，李伯成等編，西安電子科技大學(xué)出版社,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ),1.1 概述 1.1.1 第一代微處理器（4位或8位） 1.1.2 第二代微處理器（8位） 1.1.3 第三代微

2、處理器（16位） 1.1.4 第四代高檔微處理器（32位） 1.1.5 第五代高檔微處理器（64位） 1.1.6 第六代Pentium微處理器 （64位） 1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示 1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制 1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法 1.2.3 計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)信息表示,第1章,1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1.3.1 硬件系統(tǒng) 1.3.2 微處理器的內(nèi)總線結(jié)構(gòu) 1.3.3 引腳的功能復(fù)用 1.3.4 流水線技術(shù) 1.3.5 軟件系統(tǒng),1.1,概述, 世界上第1臺(tái)計(jì)算機(jī),名稱：ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) 目

3、的：用于第2次世界大戰(zhàn)后期的彈道計(jì)算 誕生時(shí)間：1946年2月15日 誕生地：美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué),教學(xué)進(jìn)程,1.1,概述, （按元器件劃分）計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)時(shí)代,（1957-1964）晶體管計(jì)算機(jī),（1965-1971）集成電路計(jì)算機(jī),(1971年至今) 大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī),（1946-1957）電子管計(jì)算機(jī),教學(xué)進(jìn)程,（1971-1973）,（1974-1977）,（1978-1984）,（1981-1992）,（1993后）,特點(diǎn)： 1、速度越來(lái)越快。 2、容量越來(lái)越大。 3、功能越來(lái)越強(qiáng)。,年代 CPU(中央處理器) 19711973Intel 4004 / 8008 19741977

4、Intel 8080 19781984Intel 8086 / 8088 / 80286 1985至今 Intel 80386 / 80486 Pentium 586 Pentium Pentium Pentium ,1971年 第1臺(tái)微型計(jì)算機(jī)誕生,概述,1.1,老式電腦 IBM-PC,Intel公司 推出32位微處理器芯片,教學(xué)進(jìn)程,1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示,1二進(jìn)制數(shù) 一個(gè)二進(jìn)制數(shù)具有兩個(gè)基本特征： (1)具有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即 O 和 1； (2)逢二進(jìn)位。 例如：計(jì)算 1101.1101 的實(shí)際值 （1101.1101）2 = 123 + 122 + 021 + 120 +12

5、-1+12-1+12-2+02-3+12-4 = (13.8125)10,1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示,2十六進(jìn)制數(shù) 在計(jì)算機(jī)中，最常用十六進(jìn)制數(shù)。 一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)的基本特點(diǎn)是： (1)具有16個(gè)數(shù)字符號(hào)，采用 0-9 和 A-F； (2)逢16進(jìn)位。 （FF0E）16 = 1516315162十O161十14160 =（65294）10 （A8.6C）16 = 101618160十616-1十1216-2,3.數(shù)制的轉(zhuǎn)換,（1）二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 （1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 . 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1）2 轉(zhuǎn) 換 為 0011 0l0l 11101101 01

6、01 1100 3 5 E . D 5 C 轉(zhuǎn)換結(jié)果為：（35ED5C）16 例 如： （8BC.7E）16 轉(zhuǎn) 換 為 （1000 1011 11000111 1110）2,3.數(shù)制的轉(zhuǎn)換 (續(xù)),（2）二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法是除 2 取余法， 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法是乘 2 取整法。 例如 (206.385) 10 = ( ) 2 （206）10（11001110）2， (0.385)10 （0.0110001）2 （206.385）10 =（110011100110001）2,1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法,1帶符號(hào)數(shù)的表示方法 一個(gè)數(shù)的最高位定為符號(hào)位 。 0 表示正，

7、用 1 表示負(fù)。 X （01011011）2 91 X （11011011）2 91 機(jī)器數(shù)：連同一個(gè)符號(hào)位在一起作為一個(gè)數(shù)稱為機(jī)器數(shù)，而它的數(shù)值稱為機(jī)器數(shù)的真值。,1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法(續(xù)),（1）原碼 正數(shù)的符號(hào)位用 0 表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)位用 l 表示 X = 100 x原 = 0 1100100 Y = 100 Y 原 = 1 1100100 （2）反碼 正數(shù)的反碼表示與原碼相同， 負(fù)數(shù)的反碼表示，為它的正數(shù)“按位取反”（連同符號(hào)位）。,0反 = 0 0000000,0反 = 1 1111111,127反 = 1 0000000, 6反 = 0 0000110,127反 =

8、 0 1111111,以 8 位二進(jìn)制反碼表示的數(shù)有以下特點(diǎn)：,一6反 = 1 1111001, 0 有兩種表示方法； 能表示的數(shù)值范圍為 127127； 一個(gè)帶符號(hào)數(shù)由反碼表示時(shí)，其最高位D7為符號(hào)位，0 表示正數(shù)，1 表示負(fù)數(shù)，后 7 位數(shù)為數(shù)值；對(duì)于負(fù)數(shù)，一定把它“按位取反”才得到它的二進(jìn)制值。,教學(xué)進(jìn)程,正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同，而負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼表示為它的正數(shù)“按位取反”（包括符號(hào)位），并且在最低位加 1 而形成。,6 補(bǔ) = 0 0000110 一6補(bǔ) = 1 11110011 = 1 1111010 127補(bǔ)= 0 1111111 127補(bǔ)= 1 0000001 0補(bǔ) = 0 0000

9、000 一0補(bǔ) = 0 0000000 當(dāng)負(fù)數(shù)采用補(bǔ)碼表示時(shí)， 可以把減法轉(zhuǎn)換成加法。,8 位帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼表示，有如下特點(diǎn)： 0補(bǔ) =0補(bǔ) = 00000000； 8 位二進(jìn)制補(bǔ)碼所能表示的 數(shù)值范圍為 127 128； 一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)，其最 高位為符號(hào)位； 當(dāng)符號(hào)位為 0 時(shí)，表示 為正數(shù)，其余7 位為此數(shù)的二進(jìn)制值； 但當(dāng)符號(hào)位為1時(shí)表示為負(fù)數(shù)，其余幾位 不是此數(shù)的二進(jìn)制值，應(yīng)把它“按位取反”， 且在最低位加 1，才是它的二進(jìn)制值。,（3）補(bǔ)碼,x+y補(bǔ)=x補(bǔ)+y補(bǔ) x-y補(bǔ)=x補(bǔ)+-y補(bǔ) 已知y補(bǔ)求-y補(bǔ) 的方法是 對(duì)y補(bǔ)連同符號(hào)位 在內(nèi)一起變反加1得 到,小結(jié) (1)補(bǔ)碼運(yùn)

10、算時(shí)，參加運(yùn)算的兩個(gè)數(shù) 均為補(bǔ)碼，結(jié)果也是補(bǔ)碼，欲得真值， 還需轉(zhuǎn)換。 (2)運(yùn)算時(shí)，第一，符號(hào)位與數(shù)值位 一起參加運(yùn)算；第二，符號(hào)位產(chǎn)生的 進(jìn)位舍掉不管； 第三，要保證運(yùn)算結(jié) 果不超過(guò)補(bǔ)碼所能表示的最大范圍， 否則將產(chǎn)生“溢出”錯(cuò)誤。,(4) 補(bǔ)碼的運(yùn)算,1.2.2.2,十進(jìn)制數(shù)的表示方法,BCD碼,二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)稱為二十進(jìn)制碼， 簡(jiǎn)稱BCD（Binary coded decimal）碼。 最常用的BCD碼是8421碼，它用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)， 例如十進(jìn)制數(shù)934D，采用BCD碼表示為1001 0011 0100。,教學(xué)進(jìn)程,兩類BCD碼,有兩類BCD碼： 一類叫組合的BCD

11、碼，即一個(gè)字節(jié)表示兩個(gè)BCD碼，如01000101表示45； 另一類叫非組合的BCD碼，一個(gè)字節(jié)只用低4位表示一位BCD碼，高4位為0，如00001000表示8。,ASCII 000 001 002 003 004 005 006 007 : 010 012 :,字符 NUL SOH STX ETX EOT ENO ACK (振鈴) : LF FF :,ASCII : 032 033 034 : 048 049 050 : 063 064 :,字符 : space ! “ : 0 1 2 : ? :,ASCII : 065 066 067 : 097 098 099 : 254 255,字符

12、: A B C : a b c : 空格FF, 注意： 不同的語(yǔ)言程序 使用不同進(jìn)制的 ASCII碼表。如 mod.16, 10進(jìn)制ASCII碼表,教學(xué)進(jìn)程,1.2.3,計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)信息表示,ASCII（American Standard Code for Information Interchange）碼 美國(guó)國(guó)家信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。, ASCII碼是7位二進(jìn)制編碼，表示27共128種字符。包括09十個(gè)阿 拉伯?dāng)?shù)字，英文字母共52個(gè)（大小寫(xiě)各26個(gè)），其他為常用的標(biāo)點(diǎn) 和控制字符。,教學(xué)進(jìn)程,1.2.3,計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)信息表示,中文信息的表示,2,為了在計(jì)算機(jī)中傳送和識(shí)別漢字，需對(duì)漢

13、字進(jìn)行編碼，該編碼稱之 為“漢字代碼”。, 漢字代碼,教學(xué)進(jìn)程,1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),存 儲(chǔ) 器,I/O 接 口,輸 入 設(shè) 備,I/O 接 口,地址總線 AB,輸 出 設(shè) 備,C P U,數(shù)據(jù)總線 DB,控制總線 CB,I/O 接 口,AB: Address Bus DB: Data Bus CB: Control Bus,1.3,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),教學(xué)進(jìn)程, 微處理器也稱為中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）， 包括運(yùn)算器、控制器以及寄存器組，是整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心。,1.3,微處理器, 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一種存儲(chǔ)記憶設(shè)備，用來(lái)存放指令、數(shù)據(jù)、運(yùn)算 結(jié)果以及各種需要保存的信息。, 指一組信號(hào)線的集合，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間傳輸?shù)刂?、?shù)據(jù)和 控制信息的公共通路。從物理結(jié)構(gòu)來(lái)看，它由一組導(dǎo)線和相關(guān)的控 制電路、驅(qū)動(dòng)電路組成。,輸入輸出接口, 微機(jī)通過(guò)它們與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 。,外圍設(shè)備, 主要分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和輸入/輸出雙向設(shè)備。,硬件系統(tǒng),教學(xué)進(jìn)程,1.4,軟件系統(tǒng),1.4.1,系統(tǒng)軟件,系統(tǒng)軟件又稱系統(tǒng)程序，主要用來(lái)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，監(jiān)視服務(wù)，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，確保整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)行。 包括： 編譯系統(tǒng) 操作系統(tǒng) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng),應(yīng)用軟件又稱應(yīng)用程序，是由用戶或第三方軟件公司專門(mén)為解 決某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的具體