西安交通大学微机原理PPT课件(PPT 77页)

1、1微机原理与接口技术大家好！第1页，共77页。2课程目标掌握：微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计方法微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力第2页，共77页。3教材及实验指导书教材微机原理与接口技术（第3版）. 冯博琴，吴宁主编. 清华大学出版社实验指导书自编实验讲义辅导书微机原理与接口技术题解及实验指导（第2版）. 吴宁，陈文革编. 清华大学出版社提供教材课后题答案、软件部分实验第3页，共77页。网络资源电子教室202.117.35.239u=p=学号提供课件、作业、实验软件、通知精品课程网站微机原理与接口技术提供视频、百问、软件实验部分说明4第

2、4页，共77页。5考核方式平时作业10% 客观题（填空和选择题在电子教室作答）主观题（编程和设计题用纸本作答）实 验 10%计算机教学实验中心机房通过电子教室提供电子版实验报告期末考试 80%传统试卷第5页，共77页。联系方式Office计算机教学实验中心501E(需要学校邮箱)Telephone82664160-6056第6页，共77页。7第1章 微型计算机基础概论主要内容：微机系统的组成计算机中的常用计数制、编码及其相互间的转换无符号二进制数的算术运算和逻辑运算符号数的表示及补码运算二进制数运算中的溢出基本逻辑门及译码器第7页，共77页。8一、微型计算机系统第8页，共77页。9主要内容微机

3、系统的基本组成微型机的工作原理第9页，共77页。101. 计算机的工作原理冯 诺依曼计算机的工作原理 存储程序工作原理第10页，共77页。11冯 诺依曼机的特点：将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组 成的程序，并放入存储器保存指令按其在存储器中存放的顺序执行；由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序 的执行；以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。第11页，共77页。12冯 诺依曼计算机体系结构运算器存储器控制器输入设备输出设备第12页，共77页。132. 系统组成 主机 硬件系统 外设 微机系统 系统软件 软件系统 应用软件CPU存储器输入/输出接口总线第13页，共77页。14微处理器微

4、处理器简称CPU，是计算机的核心。主要包括： 运算器 控制器 寄存器组第14页，共77页。15存储器定义： 用于存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序。第15页，共77页。16有关内存储器的几个概念内存单元的地址和内容内存容量内存的操作内存的分类第16页，共77页。17内存单元的地址和内容每个单元都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。1011011038F04H内存地址单元内容第17页，共77页。18内存容量内存所含存储单元的个数，以字节为单位内存容量的大小依CPU的寻址范围而定 （即CPU地址信号线的位数）第18页，共77页。19内存操作读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容 不改变

5、；写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的 内容被覆盖。第19页，共77页。20内存储器的分类随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）按工作方式可分为第20页，共77页。21输入/输出接口接口是CPU与外部设备间的桥梁CPUI/O接口外设第21页，共77页。22接口的分类串行接口并行接口数字接口模拟接口输入接口输出接口第22页，共77页。23接口的功能数据缓冲寄存；信号电平或类型的转换；实现主机与外设间的运行匹配。第23页，共77页。24总线计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的通道。内容包括：基本概念分类工作原理常用系统总线标准及其主要技术指标第24页，共77页。25软件系统软

6、件：为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料。系统软件应用软件操作系统编译系统网络系统工具软件软件第25页，共77页。26二、计算机中的数制及编码第26页，共77页。27主要内容各种计数制的特点及表示方法；各种计数制之间的相互转换。第27页，共77页。281. 常用计数法 十进制 二进制 十六进制第28页，共77页。29十进制特点：以十为底，逢十进一；有0-9十个数字符号。用D表示。权值表达式：第29页，共77页。30二进制特点：以2为底，逢2进位；只有0和1两个符号。用B表示。权值表达式：第30页，共77页。31十六进制特点：有0-9及A-F共16个数字

7、符号，逢16进位。用H表示。权值表达式：第31页，共77页。32例：234.98D或（234.98）D1101.11B或（1101.11）BABCD . BFH或（ABCD . BF） H第32页，共77页。332. 各种进制数间的转换非十进制数到十进制数的转换十进制到非十进制数的转换二进制与十六进制数之间的转换 第33页，共77页。34非十进制数到十进制数的转换按相应的权值表达式展开例：1011.11B=123+022+121+120+12-1+ 12-2 =8+2+1+0.5+0.25 =11.755B.8H=5161+11160+816-1 =80+11+0.5 =91.5第34页，共7

8、7页。35十进制到非十进制数的转换到二进制的转换： 对整数：除2取余； 对小数：乘2取整。到十六进制的转换： 对整数：除16取余； 对小数：乘16取整。第35页，共77页。36二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制数例：25.5 = 11001.1B= 19.8H 11001010.0110101B =CA.6AH第36页，共77页。373. 计算机中的编码BCD码用二进制编码表示的十进制数ASCII码西文字符编码第37页，共77页。38BCD码压缩BCD码用4位二进制码表示一位十进制数1010 1111为非法BCD码例：（1000.0110）BCD = 8.6扩展BCD码用8

9、位二进制码表示一位十进制数例：（00001000.00000110）BCD = 8.6第38页，共77页。THANK YOUSUCCESS2022/7/2139可编辑第39页，共77页。40BCD码与二进制数之间的转换先转换为十进制数，再转换二进制数；反之同样。例：（0001 0001 .0010 0101）BCD =11 .25 =（1011 .01） B第40页，共77页。41ASCII码字符的编码，一般用7位二进制码表示。在需要时可在D7位加校验位。熟悉0-F的ASCII码第41页，共77页。42ASCII码的校验奇校验 加上校验位后编码中“1”的个数为奇数。 例：A的ASCII码是41

10、H（1000001B）， 以奇校验传送则为C1H（11000001B）偶校验 加上校验位后编码中“1”的个数为偶数。 上例若以偶校验传送，则为41H。第42页，共77页。43三、无符号数的运算算术运算逻辑运算无符号数有符号数二进制数的运算第43页，共77页。44主要内容无符号二进制数的算术运算无符号数的表达范围运算中的溢出问题无符号数的逻辑运算基本逻辑门和译码器第44页，共77页。451. 无符号数的算术运算加法运算（1+1=0（有进位）减法运算（0-1=1（有借位）乘法运算（注意乘数为2时的规律）除法运算（注意除数为2时的规律）第45页，共77页。46乘除运算例000010110100 =0

11、0101100B 000010110100=00000010B 即：商=00000010B 余数=11B第46页，共77页。472. 无符号数的表示范围： 0 X 2n-1若运算结果超出这个范围，则产生溢出。对无符号数：运算时，当最高位向更高位 有进位（或借位）时则产生 溢出。第47页，共77页。48例： 最高位向前有进位，产生溢出第48页，共77页。493. 逻辑运算与或非异或第49页，共77页。504. 逻辑门掌握：与、或、非门逻辑符号和逻辑关系（真值表）；与非门、或非门的应用。第50页，共77页。51“与”、“或”运算与：任何数和“0”相“与”，结果为0。或：任何数和“1”相“或”，结果

12、为1。第51页，共77页。52“非”、“异或”运算“非”按位求反异或两个二进制数相“异或”：相同则为0，相异则为1第52页，共77页。535. 译码器74LS138译码器：G1G2AG2BCBAY0Y7 第53页，共77页。54掌握74LS138译码器：各引脚功能；输入端与输出端关系（真值表）第54页，共77页。55三、有符号数的运算第55页，共77页。56计算机中符号数的表示 符号位 + 真值 机器数“0” 表示正“1” 表示负第56页，共77页。57例 +52 = +0110100 = 0 0110100-52 = -0110100 = 1 0110100符号位真值符号位真值第57页，共7

13、7页。581. 符号数的表示 原码 反码 补码第58页，共77页。59原码最高位为符号位，用“0”表示正，用“1”表示负；其余为真值部分。第59页，共77页。60数0的原码8位数0的原码：+0=0 0000000 -0=1 0000000 即：数0的原码不唯一。第60页，共77页。61原码的特点:优点： 真值和其原码表示之间的对应关系简单，容易理解；缺点： 计算机中用原码进行加减运算比较困难，0的表示不唯一。第61页，共77页。62反码对一个机器数X：若X0 ，则 X反=X原若X0， 则X补= X反= X原若X0， 则X补= X反+1第65页，共77页。66例X= 52= 0110100 X原

14、=10110100 X反=11001011 X补= X反+1=11001100第66页，共77页。670的补码：+0补= +0原=00000000-0补= -0反+1=11111111+1 =1 00000000 对8位字长，进位被舍掉第67页，共77页。68特殊数10000000对无符号数:（10000000）B=128在原码中定义为： -0在反码中定义为： -127在补码中定义为： -128第68页，共77页。69符号数的表示范围对8位二进制数：原码： -127 +127反码： -127 +127补码： -128 +127第69页，共77页。702. 符号二进制数与十进制的转换对用补码表示

15、的二进制数： 1）求出真值 2）进行转换第70页，共77页。71例：将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数X补=0 0101110B 正数 所以：真值=0101110B X=+46X补=1 1010010B 负数所以：真值不等于-1010010B而是：X=X补补=11010010补= - 0101110 = - 46第71页，共77页。723. 符号数的算术运算通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。即：X+Y补=X补+Y补 X-Y补=X+(-Y)补 =X补+-Y补第72页，共77页。73例X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？X原=10110100 X补= X反+1=11001100Y补= Y原=01110100所以： X+Y补= X补+ Y补 =11001100+01110100 =01000000 X+Y=+1000000注：运算时符号位须对齐，若字长不等，应在高位补0例：X原=10010 , Y原=1101011使字长相等：X原=10000010 , Y原=10101011 X补= 11111110Y补= 11010101所以： X+Y补= X补+ Y补 =11111110+11010101 =1101001