微机原理及汇编语言【PPT课件】

计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 吉林大学远程教育学院 微机原理及汇编语言 主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 80 吉林大学计算机科学与技术学院 第 一讲 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 第 1章 绪论 1.1 概述 计算机诞生背景： 第二次世界大战 计算机诞生时间： 1946年 2月 15日 第一台计算机的名字： ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer （ 电子数字积分计算 机 ） 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 ENIAC描述 18000多个电子管 1500个继电器 10000只电容和 7000个电阻 重量 30吨 占地面积 170平方米 耗电 150千瓦 运算速度每秒 5万次 当时价值 48万美元 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 按性能、价格、体积的不同 计算机分为六大类： 巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机 单片机 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 计算机发展年代划分依据 第一台电子计算机的诞生揭开了现 代计算机发展历史的序幕。半个多 世纪以来，计算机技术以 “ 万马奔 腾 ” 之势，一日千里，迅猛发展 计算机发展的年代划分依据其硬件 特征和软件特征： 硬件特征是指电子计算机采用的物 理器件 软件特征是指计算机使用的软件环 境 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 计算机已发展了四代 计算机的发展已更新了四代 ： 第一代 : 电子管计算机时代 第二代 : 晶体管计算机时代 第三代 : 集成电路计算机时代 第四代 : 大规模集成电路计算机时代 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 计算机走向新时代 计算机的发展方向 ： 第五代 : “非冯 .诺伊曼 ”计算机时代 第六代 : 神经 计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机诞生 微型计算机诞生于 20世纪 70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻 、功耗低、可靠性高、价格便宜、 使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（ CPU ） 每出现一个新的微处理器，就会产 生新一代的微型计算机 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展大致分为五代 (1) 第一代： 4位机 发 展和 8位机萌芽 阶 段 从 1971年到 1973年 代表产品： Intel 4004和 MCS-4微型机 Intel 8008和 MCS-8微型机 字长： 4位或 8位 特点：指令系统比较简单，运算功能较差 ，价格低廉 应用：面向家电、计算器和二次仪表 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展大致分为五代 (2) 第二代：位机 发 展 阶 段 从 1973年到 1977年 代表产品： Intel 8080/8085、 MC 6800 、 Z 80、 R 6502 字长： 8位 特点： 指令系 统 比 较 完善，运算速度提高 一个数量 级 ， 寻 址能力有所增 强 应用：面向家电、智能仪表、工业控制 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展大致分为五代 (3) 第三代： 16位机 发 展 阶 段 从 1978年到 1985年 代表产品： Intel 8086/8088、 80186、 80286， MC 68000、 Z 8000 字长： 16位 特点： 指令系 统 丰富，采用多 级 中断，多 种 寻 址方式，段式存 储结 构，配有功能 强 大的系 统软 件 应用：工业控制 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展大致分为五代 (4) 第四代： 32位机 发 展 阶 段 从 1985年到 1992年 代表产品： Intel 80386 、 80486 字长： 32位 特点： 内存容量已达 1MB以上，硬 盘 技 术 不断提高， 发 展了 32位的 总线结 构，各 种品牌机涌向市 场 ，如 COMPAQ、 DELL等， 这 些微型机在性能上已赶上 传统 的超 级 小型机，可 执 行多任 务 、多用 户 操作。 应用：办公自动化、网络环境 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展大致分为五代 (5) 第五代： 64位机 产 生及 发 展 阶 段 从 1992年到 现 在 代表产品： Intel Pentium、 Itanium 字长： 64位 特点： 外部数据 线 64位字 长 ， 32位 以上 地 址 总线 ， 增加了虚 拟现实 等多媒体能力 和通信上的 应 用。 应用：办公自动化、网络服务器 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展趋势 (1) 1中央处理器 更小的布线宽度和更多的晶体管 。 目前 ，大部分 CPU都已经采用了 0.18微米技术 ，减小布线宽度是提升 CPU速度的关键。 几年之内， 0.13微米技术、甚至 0.07微米 技术将可以普遍应用于 CPU， 届时 CPU主频 将达到 5GHz， 晶体管数量达到 2亿个 64位 CPU成为主流 更高的总线速度 ， 有希望达到 1GHz 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展趋势 (2) 2系 统 存 储 器 CPU集成更大的高速二级缓存 内存容量更大，速度更快 硬盘容量也更大，速度更快 DVD-RAM普及 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展趋势 (3) 3多媒体系 统 显 卡的性能更高 图 形技 术进 一步 发 展 大尺寸 显 示器成 为 主流 数字式音箱占 领 市 场 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机发展趋势 (4) 4网 络 利用有线电视线路的 Cable Modem或利用 电话线路的 ADSL将会完全替代现在的 56K Modem， 成为主要的接入方式，将得到近 8M的下行带宽 5整机 更加趋于个性化。利用红外无线技术将减 少机箱背后的连线，使主机与外设进行无 线通信 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 Intel主要 CPU芯片 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 1.2 计 算机中的数和 编码 系 统 计数制：一种计数的方法，用不同 的代码来表示任意数 计算机使用二进制数（ B） 为方便二进制数的记忆，使用十六 进制数（ H） 为与人们良好沟通，使用十进制数 （ D） 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 十进制数的特点 1. 代码个数：具有 10个不同的代码， 分别是 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9 2. 进位规则：逢 10进 1 3. 权：以 10为底的幂 “权 ”是一种位置系数 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 二进制数举例 例：十进制数 6543.82可以写成 : 对于一个十进制数，任何一位数的大小等 于该位数码乘以权值。 10为基数，个位上 的权为 1，从个位开始，向左则 10倍 10倍地 增长，向右则 10倍 10倍地减小。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 吉林大学远程教育学院 微机原理及汇编语言 主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 80 吉林大学计算机科学与技术学院 第 二 讲 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 二进制数的特点 1. 代码个数：只有 2个不同的代码，分 别是 0和 1 2. 进位规则：逢 2进 1 3. 权：以 2为底的幂 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 二进制数举例 例： (10110.011)2 =12 4 12 2 12 1 12 -2+12 -3 =(22.375)10 对于一个二进制数，任何一位数的大小等于 该位数码乘以权值。 2为基数，个位的权为 1，从个位开始，向左 则 2倍 2倍地增长，向右则 2倍 2倍地减小。 (1111.11)2= 8+4 2 1+0.5+0.25 =(15.75)10 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 十六进制数的特点 1. 代码个数：具有 2个不同的代码，分 别是 0， 1， ， 9， A， B， C， D， E， F 2. 进位规则：逢 16进 1 3. 权：以 16为底的幂 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 十六进制数举例 例：十六进制数 2AE.4H可以表示为： (2AE.4)=216 2 A16 1 E16 0 4 16 1 对于一个十六进制数，任何一位数的大小 等于该位数码乘以权值。 16为基数，个位 上的权为 1，从个位开始，向左则 16倍 16倍 地增长，向右则 16倍 16倍地减小。 FFFF=1516 3+1516 2+1516 1+1516 0 =(65535)10 FFF=(4095)10 FF=(255)10 (64)16=616 1+4+160=(100)10 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 数制转换： 二进制数 十进制数 根据权展开式可得到对应的十进制数 : 例：（ 1101.101） 2 12 3+12 2+12 0+12 -1 12 - 3 (13.625)10 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 数制转换： 十六进制数 十进制数 根据权展开式可得到对应的十进制数 : 例： （ 64.C） 16 616 1 416 0 C16 -1 96 4 0.75 (100.75)10 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 数制转换： 十进制数 二进制数 除 2取余法 ： 例：将 112.25转换成二进制数。 112 2=56 余数 0 B0 (低位 ) 56 2=28 余数 0 B1 28 2=14 余数 0 B2 14 2=7 余数 0 B3 7 2=3 余数 1 B4 3 2=1 余数 1 B5 1 2=0 余数 1 B6 0.252 0.5 整数 0 (高位 ) 0.52 1.0 整数 1 所以： (112.25)10 (01110000.01)2 也可以将十进制数先转换成十六进制， 然后再将十六制数转换成二进制数。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 数制转换： 十进制数 十六进制数 将整数部分不断地用十六除，记下余数。小 数部分不断地用十六乘，记下乘积的整数部 分。 例：将 301.6875转换成十六进制数。 301 16 18 余数 DH 0 18 16 1 余数 2 H1 1 16 0 余数 1 H2 0.6875 16 11.0000 整数 11 H-1 所以 :(301.6875)10 (12D.B)16 也可以将十进制数先转换成二进制，然后再 将二进制数转换成十六进制数 。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 数制转换： 二进制数 十六进制数 一个十六进制数可以用四位二进制数 表示。从小数点开始向左每四位一组 ，最后不足四位的前边添 0。从小数点 开始，向右每四位一组，最后不足四 位的后边补 0。 例： (0011 1101 1110.1011 1000)2 (3DE.B8)16 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 数制转换： 十六进制数 二进制数 只要将十六进制数用二进制方法表示即可 例： (DE.B)16 (1101 1110.1011)2 (A3.9)16 (1010 0011.1001)2 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 十进制、二进制、十六进制的对应关系 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 二进制编码的十进制数（ BCD编码 ） 用二进制编码表示的十进制数称为 二 -十进制码，简称 BCD码 (Binary Coded Decimal) BCD码是十进制数，但用二进制数 来表示 BCD码有多种表示方法，最常用的 是 8421 BCD码 8421 BCD码每一位用四位二进制数 表示 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 8421 BCD 码的编码方案 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 BCD运算与存储 BCD码： 0000 0001 0010 0011 1001 十进制数： 0 1 2 3 9 例： (234.15)10写成 BCD码表示形式 (234.15)10=(0010 0011 0100.0001 0101)BCD 例： (00010001.01)2写成 BCD码形式 (0001 0001.01)2=(17.25)10 =(0001 0111.0010 0101)BCD 运算规则 ： 在 4位二进制代码内实行二进制运算 ,在 各位十进制数之间实行逢十进一的运算 。 存储方式 : 以字节 8位二进制数为最小单位。 压缩 BCD码即 一 个字节存储两个 BCD码 例： (1001 0010)BCD =(92)10 非压缩 BCD码即 一 个字节存储一个 BCD码 例： (0000 1001 0000 0010)BCD=(92)10 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 ASCII字符编码 计算机既要处理数值数据，还要处理字母、数字和符号（ 简称字符），而计算机内部只能识别二进制代码，所以必 须将字符进行编码 目前微型计算机普遍采用的是美国国家信息交换标准字符 码 -ASCII码（ American Standard Code for Information Interchange） ASCII码采用 7位二进制代码对字符编码，故可表示 128个字 符，包括控制符号、阿拉伯数字、英文大小写字母及专用 符号。如 0 9的 ASCII码为 30H 39H， 英文大写字母 A Z的 ASCII码为 41H 5AH 一个字节为 8位，在用一个字节表示一个 ASCII码时，通常 认为最高位为 0。有时根据需要也用最高位作为奇偶校验位 。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 ASCII 码字符表（ 7位码） 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 无符号二 进 制数的算 术 运算 加法： 0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=0 减法： 0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=0 乘法： 0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1 除法： 乘法的逆运算，可以用减法和右移 运算实现 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 无符号二进制数值范围 一个 n位的无符号二进制数 X， 其数 值范围为： 0 X 2n-1 例如， n 8， 则 X=28 1=255 溢出：最高有效位产生进位 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 无符号二 进 制数的 逻辑 运算 “与 ”： 0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1 “或 ”： 0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=1 “非 ”： 1=0 0=1 “异或 ”： 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 带 符号二 进 制数的表示及运算 一个带符号的数在机器中的表示形 式称为机器数，其数值称为真值 机器数有三种表示法：原码、反码 和补码 计算机中 带符号的数用补码表示 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 原 码 正数的符号位用 “0”表示，负数的符号位用 “1”表 示，绝对值的编码与无符号数编码规则相同 例如， X 1010011 X原 01010011 X 1010011 X原 11010011 对 于 8位二 进 制原 码 ： 1 0有两种表示形式 0原 00000000 正零 0原 10000000 负 零 2所能表示的数 值 范 围 是 一 127 127 127原 01111111 127原 11111111 原码表示简单易懂，易于形成。但是，两个异号 数相加或两个同号数相减，就要做减法操作 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 吉林大学远程教育学院 微机原理及汇编语言 主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 80 吉林大学计算机科学与技术学院 第 三 讲 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 反码 正数的反 码 表示与原 码 相同，最高位 为 符号位 ，用 “0”表示正，其余位 为 数 值 位 例如， 4反 00000100 负 数的反 码 ，表示 为该 数 对应 的正数按位取反 （包括符号位） 例如， 4反 00000100 4反 11111011 对 于 8位二 进 制反 码 ： 1 0有两种表示形式 0反 00000000 正零 0反 11111111 负零 2所能表示的数 值 范 围 是 一 127 127 127反 01111111 127反 10000000 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 补码 正数的补码表示与原码相同 (当 X0,X 补 X反 X原 ), 即最高位为符号位，用 “ 0” 表示正，其余位为数值位 例如 ， 4补 00000100 负数的补码等于其相应的反码加 1（在最低位加 1） (当 X 0 时， X补 =X反 +1) 例如， - 4补 - 4反 1 11111011 1 1111 1100 对 于 8位二 进 制 补码 ： 1. 0的表示是唯一的： 0补 0补 00000000 2. 所能表示的数 值 范 围 是 一 128 127 127补 01111111 128补 10000000 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 补码定义 补码是根据同余的概念得出来的： Z=nK+Y (mod K) K为模， n为任意整数，即在模的意义下， 数 Z与 Y互补。 若设 n 1， K 2n 则有： Z= 2n+Y (mod 2n) 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 补码举例 例 : 已知 X= 011 0100,Y=-011 0100求 X补 和 Y补 X补 0011 0100 Y补 Y反 1 1100 1100 根据定义： Y补 28+（ -011 0100） 1 0000 0000 + (-011 0100) 1100 1100 例： 设字长 8位 ,试写出 +4和 -29的补码 ,并用 16进制数表示 。 +4补 +4原 0000 0100B 04H -29原 1001 1101 -29补 1110 0011 E3H 例： 设 X 19/128， 字长 8位（含符号位），求 X原 ？， X补 ？， -X补 ？。 X原 0001 0011/27 0.0010011 X补 0.0010011 -X补 1.1101101 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 真值与补码之间的转换 对于一个用补码表示的 8位二进制数，当其符号为 0 时，补码等于原码，真值就是数值部分。 例： 已知， X补 0010 1110，求 X的真值 解： 符号位等于 0，为正数 X +010 1110 (+46)10 对于一个用补码表示负数，其符号为 1，求其真值 的方法是将此补码再求补，即除符号位外低 7位取 反加 1。 例： 已知， X补 1101 0010，求 X的真值。 解：符号位为 1， X为负数，对其数值部分求补： X X补 补 -010 1110 ( 46)10 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 补码运算： 和的补码等于补码之和 X+Y补 X补 +Y补 例： 已知 X补 0.1001 Y补 1.1101 求 X+Y补 ? 解 : X补 0.1001 +Y补 1.1101 1 0.0110 符号位产生进位 ,在模定义下 ,机器会自动 丢失 2和 0对模 2同余 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 补码运算： 差的补码等于补码之差 差的补码等于第一个数的补码与第二个负数的补 码之和 X-Y补 X+(-Y)补 X补 +-Y补 例： 已知 X补 0011 0011 Y补 0100 0010， 求 X-Y补 ? 解 : 由于 Y补 0100 0010 -Y补 1011 1110 X补 0011 0011 -Y补 1011 1110 1111 0001 结果是正确的 -Y补 是对 Y补 的每位包括符号位按位取反加 1 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 1.3 计算机基础 计算机的硬件系统结构如图所示，由存储器、控制器、运 算器、输入设备和输出设备五大部分组成。控制器和运算 器合在一起称为 CPU（ 中央处理器）。（内）存储器和中央 处理器合在一起称为主机。在计算机硬件系统中不属于主 机的设备都属于外部设备，或叫外围设备，简称外设。主 机和外设合在一起构成了计算机系统。通常，将一个仅由 硬件组成的计算机称为 “ 裸机 ” 。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 常用名词术语（ 1） 位（ bit）： 计算机处理的最小数据单位，只能为 “0”或 “1”，缩写 b 千位（ Kilobit）： 代表 210位，即 1024位，缩写 Kb 兆位（ Megabit）： 代表 220位，即 10241024 位 ，缩写 Mb 千兆位（ Gigabit）： 代表 230位，即 1024 Mb ， 缩写 Gb 兆兆位（ Terabit）： 代表 240位，即 1024 Gb ， 缩 写 Tb 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 常用名词术语（ 2） 字节（ byte）： 计算机中存储器容量的基本单位 ， 一个字节由 8位二进制数据组成， byte通常缩 写 B， 同样有 KB、 MB、 GB、 TB 字（ Word ）： 不同的场合有不同的含义，软件 上通常指 2个字节，硬件上一般指处理器外部数 据总线的宽度 字长：计算机运算部件直接能处理的二进制数据 的位数。字长愈长，计算机的处理能力愈强，运 算精度愈高，指令功能愈强，可寻址的存储空间 也愈大 主频：主时钟的频率，主频愈高，微型计算机的 速度愈快 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 1.4 计算机硬件和软件 完整的计算机系统由硬件 (硬件 )和软件 (软件 )组成。 硬件是构成计算机的物理实体。 软件是支持计算机有效的运行和完成各种操作的程序总称 。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 软件系统 包括系统软件和应用软件 系统软件包括操作系统 OS和系统实用程序。 操作系统用于管理计算机的硬件和软件资源、任务 调度、文件管理、人机接口、 I/O设备的驱动等。 实用程序包括高级语言的翻译程序 /编译程序、汇 编语言、数据库、文本编辑、诊断调试程序及系统 工具。 应用软件是用户为解决各种实际问题而编址的程序 。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 1.5 微型计算机的结构 微型计算机的基本硬件结构也是由五部分组成。 用大规模集成电路技术把运算器和控制器集成在 一起，就构成了微型计算机的核心 微处理器 ，再配以大规模集成电路的主存储器芯片，通过 接口电路连接输入、输出设备就组成了微型计算 机的硬件系统，其结构如图所示。 RAM ROM I/O 外设 AB CB DBCPU 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机的 硬件系统 CPU（ 1） CPU CPU是计算机的核心部件，其内部主要由运算器 、控制器和寄存器组三部分组成。 运算器 运算器是 计 算机用来 进 行算 术逻辑 运算的部件 运算器的核心是加法器 基本功能： 1 对 二 进 制代 码进 行加、减、乘、除基本运算 2 对 二 进 制代 码进 行 “与 ”、 “或 ”、 “非 ”等 逻辑 运算 3完成数据信息的 传 送 运算器 组 成：算 术逻辑 运算 单 元 ALU， 内部 总线 ，通用寄存器 组 ， 输 入多路开关和数据 锁 存器 ， 输出移位多路开关 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机的 硬件系统 CPU（ 2） 控制器 控制器用于 计 算机硬件系 统 中，指 挥 、 协调 各部件的工作，是整个 计 算机的中 枢 基本功能：取指令、分析指令、 执 行指令 、 输 入 输 出控制、中断 处 理 控制器构成：指令寄存器、指令计数器、 指令译码器、地址形成部件、时序信号发 生器、操作控制部件、中断机构 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机的 硬件系统 CPU（ 3） 寄存器组 寄存器组是 CPU内部的若干个存储单元 分为专用寄存器和通用寄存器，专用寄存 器的作用是固定的，如堆栈指针、标志寄 存器等，通用寄存器可有多种用途 寄存器的数目因微处理器而定 寄存器组作用：暂存数据，避免频繁访问 内存，缩短指令长度和执行时间，给编程 带来方便 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微处理器典型结构 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微 处 理器 简 化 结 构 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机的 硬件系统 -存储器 存储器 存储器用来存储程序、原始数据、中间结果及运算结果 在计算机内部，程序中的指令和数据都是以二进制代码形 式出现的 两种基本的操作：读操作、写操作 存储器中若干个二进制位组成一个存储单元。计算机系统 对内存储器中的每一个存储单元进行编号，这个编号称为 该存储单元的地址 内存单元的地址和内容 内存由许多单元组成 每个单元存放 8位二进制数 内存单元从 0开始编址 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 存储器读写操作示意图 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机的 硬件系统 输 入 输 出 输入输出设备和输入输出接口 输入 /输出设备：计算机与人之间进行信息交换的设 备 按功能分为 3类：输入设备、输出设备和输入输出兼 用设备 输入设备：向主机输入程序、数据和命令信息的设 备，如键盘、鼠标、触摸屏等 输出设备：将计算机处理过的二进制代码信息，转 换成人们能识别的形式输出的设备，如打印机等 输入输出兼用设备：具有输入和输出功能的设备， 如，键盘与 CRT显示器组成一台终端设备 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 微型计算机的 硬件系统 总线 系统总线 总线是由一组导线和相关电路组成。是各种公共信号线的 集合，是连接微机硬件系统各主要部分的通信通道。计算 机分三总线。 数据总线 DB、 地址总线 AB和控制总线 CB。 地址总线 AB w 单向总线。位数决定了 CPU的寻址能力。 w 16位地址线寻址范围 :216 64K w 20位地址线寻址范围 :220 10241024 1M 数据总线 DB w 双向总线，是 CPU与存储器、 CPU与 I/O接口之间的数据 通道。 控制总线 CB w 不同的控制信号有不同的方向。 w 写信号由 CPU送往存储器。 w 中断响应信号由接口送往 CPU。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 1.6 Intel 8088的结构 8088/8086 CPU是 PC/XT微型计算机的核心 部件 8088/8086 CPU可应用于各种规模的智能 控制系统 8088/8086 CPU具有最大模和最小模式， 以及内置的多任务处理能力 8088/8086 CPU具有 40个引脚，某些引脚 具有双功能 属于第三代微处理器， 8088外部数据总线 宽度 8位， 8086的数据总线宽度 16位，具 有最小和最大两种工作模式 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 8088的功能 结 构 8086和 8088结构极为相似，都是由两大部分构成 总线接口单元 BIU 负责与存储器和 IO接口之间的信息传送 由寄存器、指令指针寄存器、指令队列、地址加 法器以及总线控制逻辑组成。 8088 指令队列长度 4字节， 8086指令队列长度 6字 节 执行单元 EU 负责指令的执行 由算术逻辑单元 ALU、 通用寄存器、标志寄存器和 EU控制电路组成。 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 8088的功能 结 构 框图 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI 通 用 寄 存 器 AX BX CX DX ALU数据总线（ 16位） 运算寄存器 ALU 标志寄存器 EU 控 制系统 执行单元 EU CS DS SS ES IP 内部暂存器 1 2 3 4 5 6 数据总线 8088:8位 8086:16 位 总线 控 制逻辑 地址总线 20位 指令队列 8088 8086 Q总线 （ 8位） 指令指针 段寄存器 外部 总线 总线接口 单元 BIU 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 吉林大学远程教育学院 微机原理及汇编语言 主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 80 吉林大学计算机科学与技术学院 第 四 讲 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 8088的 指令流水线 一条命令的执行过程： 取指令 取操作数（如果需要） 执行指令 写入存储器 8088出现以前，以上步骤顺序执行（串行） 8088内部有 BIU、 EU两个独立单元，可独立完成总线操作和执行指令 的任务，即两个单元可重叠工作 “流水线 ”就是两次重叠或多次重叠操作 计算机科学与技术学院 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 吉林大学 8086/8088寄存器结构（ 1） 计算机科学与技术学院 COMPU