第1章微型计算机概述教技ppt课件

1、微机原理 任课教师：杨琳任课教师：杨琳 办公室：办公室：9 9号楼号楼6 6楼信息处理教研室楼信息处理教研室624624） ：1530862252715308622527 :yljiaoxueyahoo:yljiaoxueyahoo : 50944299: 50944299 网站：网站：/xj/2019/wjyl//xj/2019/wjyl/本课程的学习目的本课程的学习目的 通过本课程的学习后，学生应初步具有分通过本课程的学习后，学生应初步具有分析与设计简单的微机应用系统软硬件的能析与设计简单的微机应用系统软硬件的能力。并为后续的微机应用课程如单片机，力

2、。并为后续的微机应用课程如单片机，接口技术等打下基础，最终目标为培养接口技术等打下基础，最终目标为培养学生设计完整的微机应用系统的能力。学生设计完整的微机应用系统的能力。课程内容课程内容 概述概述 入门知识介绍入门知识介绍 1616位和位和3232位微处理器位微处理器 PentiumPentium的指令系统的指令系统 存储器、存储管理和高速缓存技术存储器、存储管理和高速缓存技术 微型计算机与外设的数据传输微型计算机与外设的数据传输 键盘和鼠标键盘和鼠标 显示器和工作原理和接口技术显示器和工作原理和接口技术 打印机的工作原理和接口技术打印机的工作原理和接口技术 软盘、硬盘和光盘子系统软盘、硬盘和

3、光盘子系统 总线总线学习方法学习方法 在了解微型计算机的基本工作原理和弄清有关基本概念、基本组在了解微型计算机的基本工作原理和弄清有关基本概念、基本组成、基本结构的基础上，结合当今计算机的发展，了解一些最新成、基本结构的基础上，结合当今计算机的发展，了解一些最新的技术。的技术。 本课程在开始的章节内容较为抽象、繁杂，应注意多与实践结合，本课程在开始的章节内容较为抽象、繁杂，应注意多与实践结合，同时，在后面章节中再次涉及到有关内容，可以再回到前面的章同时，在后面章节中再次涉及到有关内容，可以再回到前面的章节中，重复进行有关部分的学习。节中，重复进行有关部分的学习。 可通过典型实例的学习，精选习题

4、、练习及加强实验环节等途径可通过典型实例的学习，精选习题、练习及加强实验环节等途径提高硬件设计和软件编程的能力。提高硬件设计和软件编程的能力。 本课程的学习过程中要注意原理与应用相结合；软件与硬件相结本课程的学习过程中要注意原理与应用相结合；软件与硬件相结合。合。 本课程的实验是学习的重要一环，它对加深有关内容的理解及提本课程的实验是学习的重要一环，它对加深有关内容的理解及提高动手能力很重要。在实验过程中要多动脑筋，多动手，达到学高动手能力很重要。在实验过程中要多动脑筋，多动手，达到学习目标。习目标。 成绩评定标准成绩评定标准 学习小组：自由组合，每组学习小组：自由组合，每组3 3到到5 5人

5、。人。 平时成绩：占总评平时成绩：占总评40%40% 出勤：出勤：5%5% 学习积极性：学习积极性：10%10% 作业：作业：50%50% 实验：实验：35%35% 期末考试：闭卷考，占总评期末考试：闭卷考，占总评60%60%第第1 1章章 微型计算机概述微型计算机概述本章重点为本章重点为: :CPUCPU功能和内部模块功能和内部模块微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构微型计算机的性能指标微型计算机的性能指标微型计算机的数据类型及编码微型计算机的数据类型及编码 1.1 1.1 微型计算机的特点和发展微型计算机的特点和发展 微型机的特点微型机的特点 体积小、重量轻。体积小、重量轻。 价格低廉

6、价格低廉 可靠性高、结构灵活可靠性高、结构灵活 应用面广应用面广 1.2 1.2 微型机的分类微型机的分类 按规模分类按规模分类 单片机单片机 个人计算机个人计算机 笔记本电脑笔记本电脑 掌上电脑掌上电脑 按微处理器的字长分类按微处理器的字长分类 4 4位微处理器位微处理器 8 8位微处理器位微处理器 1616位微处理器位微处理器 3232位微处理器位微处理器1.3 1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机系统微处理器、微型计算机和微型计算机系统逻辑运算部件逻辑运算部件累加器和寄存器组累加器和寄存器组控制器控制器内部总线内部总线微微处处理理器器存储器存储器ROMROM、RAMRAM）输入输出接

7、口输入输出接口系统总线系统总线微微型型计计算算机机外围设备外围设备系统软件系统软件微微型型计计算算机机系系统统1.4 1.4 计算机的基本结构和工作原理计算机的基本结构和工作原理 人脑的简单计算人脑的简单计算CPUCPU内部包含如下三部分：内部包含如下三部分： 算术逻辑部件算术逻辑部件 累加器和寄存器组累加器和寄存器组 控制器控制器作具体的计算 控制作用 微型计算机构成微型计算机构成 CPUCPU、存储器、存储器 输入输入/ /输出接口电路输出接口电路 系统总线系统总线微型计算机构成微型计算机构成记录原始数据和算题保存中间结果作具体的计算 控制作用 保存和输出最终结果微型计算机的基本结构微型计

8、算机的基本结构微型计算机系统微型计算机系统 微型机微型机 系统软件系统软件 操作系统操作系统 CPUCPU的运行和管理的运行和管理 文件管理文件管理 存储器管理存储器管理 一系列语言处理程序一系列语言处理程序 汇编程序汇编程序 高级语言翻译程序高级语言翻译程序 数据库系统数据库系统 应用软件应用软件 外部设备外部设备 设备管理设备管理 人机界面人机界面 程序员界面程序员界面 微型机的应用微型机的应用 科学计算科学计算 信息处理信息处理 过程控制过程控制 仪器、仪表控制仪器、仪表控制 家用电器和民用产品控制家用电器和民用产品控制 微型机的性能指标微型机的性能指标 CPU CPU的位数和主频的位数

9、和主频 内存容量和速度内存容量和速度 硬盘容量硬盘容量补充：微型计算机的数据类型补充：微型计算机的数据类型常见名词术语常见名词术语1 1） 位：一个二进制位位：一个二进制位, ,是计算机中信息表示的最小单位。是计算机中信息表示的最小单位。 例如：例如：1010B1010B就有就有4 4个二进制位。个二进制位。 字节：相邻的字节：相邻的8 8个二进制位。个二进制位。 例：例：1011 0110 B1011 0110 B为一个字节为一个字节 字：计算机内部进行数据传递、处理的基本单位。在字：计算机内部进行数据传递、处理的基本单位。在PCPC微机中常把一个字定义为微机中常把一个字定义为1616位，即

10、位，即2 2个字节。个字节。 例：例：0111 1010 1110 1100B 0111 1010 1110 1100B 即为一个字。即为一个字。 字长：一个字所包含的二进制位数。字长：一个字所包含的二进制位数。 例：例：1616位微处理器的字长为位微处理器的字长为1616。二进制数二进制数1011 0011有几位？有几位？数数1011 0011 0011 1110B有几个字节？有几个字节？补充：补充： 微型计算机的数据类型微型计算机的数据类型 常见名词术语常见名词术语2 2） 双字双字Double Word)Double Word)：3232位，位，4 4个字节，是个字节，是3232位位微计

11、算机的字长。微计算机的字长。 四字四字Quad Word)Quad Word)：6464位，位，8 8个字节，是个字节，是3232位微位微处理器的双倍精度字。处理器的双倍精度字。 双四字双四字DQWDQW）：）：128128位，位，1616个字节。个字节。 模：模是计量器的最大容量。一个模：模是计量器的最大容量。一个4 4位寄存器能位寄存器能够存放够存放0000111100001111共计共计1616个数，因此它的模为个数，因此它的模为2424。 计算机中的数据可分为数和码：计算机中的数据可分为数和码： 数：用来直接表示量的多少，有大小之分，能数：用来直接表示量的多少，有大小之分，能够进行加减

12、等运算。如二进制数，十六进制数。够进行加减等运算。如二进制数，十六进制数。 码：通常指代码或编码，在计算机中用来描述码：通常指代码或编码，在计算机中用来描述某种信息。某种信息。 如如ASCIIASCII码，国标码。码，国标码。计算机中常用的进位计数制计算机中常用的进位计数制计数制计数制基基数数数数 码码进位进位关系关系标识标识二进制二进制2 20 10 1逢逢2 2进进1 1B B十进制十进制10100909 逢逢1010进进1 1D D十六进十六进制制161609 09 AFAF逢逢1616进进1 1H H二二十进制之间的转换十进制之间的转换 例：求十进制例：求十进制56D56D的二进制表示

13、及二进制数的二进制表示及二进制数101110110110B0110B的十进制表示。的十进制表示。 56=156=125+125+124+124+123=0011 1000 B23=0011 1000 B 1011 0110B=11011 0110B=127+127+125+125+124+124+122+122+12121 =182D =182D十六十六二进制的转换二进制的转换 例：用二进制数表示例：用二进制数表示2396H2396H。 2 3 9 2 3 9 6 6 2396H=0010 0011 1001 0110B 2396H=0010 0011 1001 0110B 十六十六二进制：将

14、每位十六进制数用二进制：将每位十六进制数用4 4位二位二进制数表示，不足进制数表示，不足4 4位的前面补位的前面补0 0。二二十六进制的转换十六进制的转换 例：求二进制数例：求二进制数 10 1011 0110 B 10 1011 0110 B的十六进的十六进制表示。制表示。 10 1011 0110 10 1011 0110 B B 10 1011 0110 B =2B6H 10 1011 0110 B =2B6H 二二十六进制：从右至左将每十六进制：从右至左将每4 4个二进制位个二进制位用一个十六进制数表示。用一个十六进制数表示。二二十进制编码十进制编码 BCDBCDBinary-Code

15、d DecimalBinary-Coded Decimal码专门解决用码专门解决用二进制编码表示十进数的问题。最常用的是二进制编码表示十进数的问题。最常用的是8428421 1编码，其方法是用编码，其方法是用4 4位二进制数表示位二进制数表示1 1位十进制位十进制数，自左至右每一位对应的位权是数，自左至右每一位对应的位权是8 8、4 4、2 2、1 1。压缩压缩BCDBCD码码每一位数采用每一位数采用4 4位二进制数来表示，即位二进制数来表示，即一个字节表示一个字节表示2 2位十进制数。位十进制数。例如：例如：1000 1001B1000 1001B表示十进制数表示十进制数89D89D。 非压

16、缩非压缩BCDBCD码码 每一位数采用每一位数采用8 8位二进制数来表示，即位二进制数来表示，即一个字节表示一个字节表示1 1位十进制数。而且只用位十进制数。而且只用每个字节的低每个字节的低4 4位来表示位来表示0 09 9，高，高4 4位位为为0 0。 例如：十进制数例如：十进制数89D89D，采用非压缩，采用非压缩BCDBCD码表示为二进制数是：码表示为二进制数是： 00001000 00001001B 00001000 00001001B 数的表示法数的表示法-整数整数 无符号数无符号数: :以二进制形式表示。以二进制形式表示。 8 8位无符号数的表示范围是：位无符号数的表示范围是： 0

17、000 0000 B1111 1111 B0000 0000 B1111 1111 B 即：即：02550255 1616位无符号数的表示范围是位无符号数的表示范围是 0000 0000 0000 0000B1111 1111 1111 10000 0000 0000 0000B1111 1111 1111 1111B111B 即：即：06553506553528-1216-1 带符号数带符号数 原码：正数的符号位为原码：正数的符号位为0 0，负数的符号位为，负数的符号位为1 1。其它位按照一般的方法来表示数的绝对。其它位按照一般的方法来表示数的绝对值。用这样的表示方法得到的就是数的原值。用这

18、样的表示方法得到的就是数的原码。码。 当机器字长为当机器字长为8 8位二进制数时：位二进制数时： X X101 1011101 1011 X X原码原码 0 101 1011 0 101 1011 Y Y101 1011 101 1011 Y Y原码原码 1 101 1011 1 101 1011 原码的表示范围原码的表示范围 11原码原码0 000 0001 0 000 0001 11原码原码1 000 00011 000 0001 127127原码原码0 111 1111 0 111 1111 127127原码原码1 111 11111 111 1111（2n-12n-11 1） （2n-

19、12n-11 1）其中其中n n为机器字长。为机器字长。8 8位位: : 1271271271271616位位: : 32767327673276732767反码：对于一个带符号的数来说，正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位以外的各位按位取反。8位反码实例：+1011011与-1011011的反码。 真值真值 101 1011101 1011101 1011101 1011原码原码 0 101 10110 101 10111 101 10111 101 1011反码反码 0 101 10110 101 10111 010 01001 010 0100 反码的表示范围反码的表示范围

20、 11反码反码0000 0001 0000 0001 11反码反码1111 11101111 1110 127127反码反码0111 1111 0111 1111 127127反码反码1000 00001000 0000 （ （ 2 n - 12 n - 1 1 1 ） （ （ 2 n - 12 n - 1 1 1 ）其中其中n n为机器字长。为机器字长。 8 8位位: : 127127127127 1616位位: : 32767327673276732767 补码补码: :正数的补码与原码相同，负数的补码正数的补码与原码相同，负数的补码为其为其反码在最低位加为其为其反码在最低位加1 1。 例

21、：例： （1 1X X1011011 1011011 ，求其原码、补码。，求其原码、补码。 X X原码原码0101 10110101 1011 X X补码补码0101 10110101 1011 （2 2Y Y101 1011101 1011，求其原码、补码。，求其原码、补码。 Y Y原码原码1101 10111101 1011 Y Y反码反码1010 01001010 0100 Y Y补码补码1010 01011010 0101类别类别二进制编码组合二进制编码组合n=8n=8n=16n=16符号符号数值位数值位n-1n-11616进制进制 真值真值1616进制进制真值真值正数正数0 00 0

22、0 01111111111101110 000100017FH7FH7EH7EH01H01H+127+1271261261 17FFFH7FFFH7FFEH7FFEH0001H0001H327673276732766327661 10 00000000000H00H0 00000H0000H0 0负数负数1 11 11 11 11111 1111 1110 1110 0001 000100000000FFHFFHFEHFEH81H81H80H80H-1-1-2-2-127-127-128-128FFFFHFFFFHFFFEHFFFEH8001H8001H8000H8000H-1-1-2-2-3

23、2767-32767-32768-32768 补码表示的整数范围：补码表示的整数范围： 2n-12n-1（2n-12n-11 1） n n为机器字为机器字长。长。 8 8位：位：128128127127 1616位：位：32768327683276732767 当运算结果超出这个范围时，就不能正当运算结果超出这个范围时，就不能正确表示数了，此时称为溢出。确表示数了，此时称为溢出。 补码与真值间的转换补码与真值间的转换 正数补码的真值等于补码的本身；正数补码的真值等于补码的本身； 例：例：XX补码补码01011001B01011001B，求其真值；，求其真值； X X1011001B1011001B（8989D D负数补码转换为其真值时，将负数补码负数补码转换为其真值时，将负数补码按位求反，末位加按