微机原理与接口技术.ppt

课程的目的和性质,本课程以INTEL 8086CPU为核心，介绍16位微 型计算机的系统组成，工作原理，汇编语言程序 设计、常用I/O接口芯片结构，编程和应用举 例，使学生在建立微型计算机工作的整体概念的 基础上，掌握基本的微机接口技术，汇编语言程 序设计方法，在此基础上提高软硬件开发能力。,书名:微型计算机原理及接口技术 出版社: 中国科学技术大学出版社 作者: 周荷琴,吴秀清 版本: 第四版,教材,考核,平时成绩（30）： 作业 出勤 课堂练习 考试成绩（70）,答疑和反馈意见,每周一、周三、周五 3.4节 联系方式：,参考资料,微型计算机系统原理及应用（第五版） 周明德 编著 清华大学出版社,第一章 绪论,第一节微型计算机的发展概况,一、计算机发展概况 二、微处理器发展概况,一、计算机发展概况,摩尔定律,摩尔预言，晶体管的密度每过18个月就会翻一番，这就是著名的摩尔定律。这 个 趋 势 一 直 延 续 至 今 。 在 26 年 的 时 间 里 ， 芯 片 上 的 晶 体 管 数 量 增 加 了 3200 多 倍 ， 从 1971 年 推 出 的 第 一 款 4004 的 2300 个 增 加 到 奔 腾 II 处 理 器 的 750 万 个 。,二、微处理器发展概况,第一代微处理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040为代表的四位微处理机。 第二代微处理机（1973年1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微处理机 第三代微机是以16位机为代表，基本上是在第二代微机的基础上发展起来的。其中Intel公司的8086、 Motorola公司的M68000。 第四代微处理机 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代表， 第五代微处理机的发展更加迅猛，1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM 2又被推向市场。,第二节 微型计算机系统 一、微处理器、微型机计算机、微型计算机系统 二、总线 三、单片机、单板机、嵌入式系统（SOC）,一、微处理器、微型机计算机、微型计算机系统,1.微处理器(CPU) ALU： 完成算术运算 、逻辑运算 逻辑控制部分：负责对整机的控制，协调各部件工作 累加器、寄存器：存放参加运算的数据、结果、地址 指令指针（程序计数器）：指向下一条要执行的指令的偏移地址 内部总线,2.微型计算机 CPU 存储器：存放程序和数据 输入输出接口：用于将外部设备与CPU和存储器相连接 系统总线：CPU向存储器及接口电路提供地址、数据及控制信息的通路,ROM 只读存储器 RAM 随机读写存储器,存 储 器,I/O 接 口,输 入 设 备,I/O 接 口,地址总线 AB,输 出 设 备,C P U,数据总线 DB,控制总线 CB,I/O 接 口,AB: Address Bus，DB: Data Bus，CB: Control Bus,3.微型计算机系统 微型计算机 输入输出设备 系统软件,二、总线,总线：计算机系统中，各个部件之间传送信息的 通路 内部总线 元件级总线 局部总线,内部总线：微处理器内部各部件之间传送 信息的通路 单总线 双总线 三总线,元件级总线：连接计算机系统中两个主要 部件的总线 元件级总线采用三总线：地址总线、数据总线、控制总线 地址总线：用于CPU向存储器或I/O端口传送地址 数据总线：CPU与存储器及外设交换数据的通路 控制总线：用来传送控制信息,局部总线：CPU总线、元件级总线 局部总线用于多处理器系统,单片机 单板机、 嵌入式系统（SOC）,第三节 计算机数据格式,一、 数制 二、 计算机中带符号数的表示方法 三、 计算机中数的小数点表示方法 四、 常用的二进制编码 五、 基本逻辑电路,一、数制 1. 进位计数制 如：10011101B 1234/1234D 572Q 2F0AH 123.45=110221013100410-1510-2,2.二进制 计算机内部,采用二进制,因为: .容易实现 .算术四则运算规则简单 .可进行二值逻辑运算,3.各进制之间的转换举例 1、任意进制数十进制数 例：325.7Q=38228158078-1=213.875 58.CAH=516181601216-11016-2=88.789 1110.101B=123122121020 12-1 12-3 =14.625 2、十进制数任意进制数 例：将十进制数25.625转换为二进制数。 2 25 余数 整数 2 12 K0=1 0.6252=1.25 k-1=1 2 6 K1=0 0.252=0.5 k-2=0 2 3 K2=0 0.52=1 k-3=1 2 1 K3=1 0 K4=1 故25.625对应的二进制数为11001.101B,3、二进制、八进制、十六进制之间的转换 例：1100010.1101111B=142.674Q 1100010.1101111B=62.DEH 142.674Q=001100010.110111100B 4F5.C2H=010011110101.11000010B,二、 计算机中带符号数的表示方法 几个概念: 无符号数 带符号数 机器数 真值 机器数的三种表示方法: 原码表示法 反码表示法 补码表示法,1.原码表示法 数的最高位表示数的符号，数值部分是数的绝对值，也称真值，这种表示法称为原码表示法。 1）对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值。 2）对于负数： 符号位用1表示，数字位同真值。 例 x+91+10l1011B x原=01011011B 例 y-91-1011011B y原=11011011B “0”的表示：+0原=00000000B -0原=10000000B 对于8位机，原码可表示的数的范围：-127+127,2.反码表示法 数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法就叫反码表示法。 1）对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值。 2）对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值按位取反。 例 x+91+10l1011B x反=01011011B 例 y-91-1011011B y反=10100100B “0”的表示：+0反=00000000B -0反=11111111B 对于8位机，反码可表示的数的范围：-127+127,3.补码表示法 1）对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值。 2）对于负数： 符号位用1表示，数字位为它的反码末位加1。 例 x+91+10l1011B x补=01011011B 例 y-91-1011011B y补=10100100B+1=10100101B 例 x+8+0001000B x补=00001000B 例 y-8-0001000B y补=11110111B+1=11111000B 从这两个例子中得到如下规律：对一个数的补码连同符号位在内求反加1，即为其相反数的补码。 例 已知+X补=01000110B， 则-X补=? -X补=10111010B “0”的表示：+0补=00000000B -0补=00000000B 对于8位机，补码可表示的数的范围：-128+127,4.计算机引入补码的好处 引入补码,可以使减法运算转化为加法运算，简化了运算器的线路设计。 在计算机中， 减法可以通过加补码来实现； 乘法除法可以通过一系列移位相加来实现； 因此，计算机中只需要一个加法器就可完成运算。,5.补码运算 补码加法规则：X+Y补=X补+Y补 补码减法规则：X-Y补=X补+-Y补 例： x=28 ,y=-73 x+y补=-45补=11010011B x补+y补=28补+（-73）补=00011100B+10110111B=11010011B x-y补=101补=01100101B x补-y补=28补+73补=00011100B+01001001B= 01100101B,三、计算机中数的小数点表示方法 一个二进制数1010.01B可表示为: 1010.01B=240.101001B 那么,任意一个二进制数N,可表示为: N=2jS j-阶码, 指明小数点的位置。 s-尾数, 表示数N的全部有效数字。（1/2S1） 对任何一个数，若阶码j总是固定不变的，则把这种表示法称为数的定点表示。 如果阶码j可以取不同的值，则把这种表示称为数的浮点表示。,1. 定点表示 若定点计算机的阶码j0，则该定点数只能是小数，其表示的格式为: 若定点计算机的阶码j31，则该定点数只能是整数，其表示的格式为:,S,1 0,31,32位机,小数点,2. 浮点表示 阶符 阶码 数符 . 数码,四、 常用的二进制编码 1.BCD码（二进制编码的十进制数） 每一位十进制数用4位二进制编码来表示。 如： (12)BCD=00010010B *BCD码不是二进制数，比如 12=00001100B 2.ASCII码（二进制编码的符号） 采用7位二进制码对一个字符进行编码，可表示128个字符，每个ASCII码在机器中占1个字节，最高位常为0。 当作符号的数字09的ASCII码：30H39H 字母A