第01章 微处理机概论

《微机原理与接口技术》任课教师联系方法叶炜办公室：工程中心大楼510（控制系新楼510）电话子邮件：wye@课程简介课程简介：讲授微处理机原理；讲授微处理机机系统接口技术；培养学生针对实际应用，设计现代微型计算机系统的能力；增强学生实践能力，解决实际问题。课程目标：掌握基础知识、增强实践能力！课程简介教材：微处理机原理与接口技术（主编：王汀，浙大出版社）参考书单片机原理及接口技术，清华大学出版社张迎新等，单片机初级教程－单片机基础，北京航空航天大学出版社。上课时间：每周二上午上课地点：玉泉校区教7实验课时间地点：另行通知教学日历第1周绪论第2周单片机的体系结构（1）第3周单片机的体系结构（2）第4周单片机的指令系统（1）第5周单片机的指令系统（2）第6周汇编语言程序设计（1）第7周汇编语言程序设计（2）第8周MCS-51中断系统期中考试（不考）教学日历第9周MCS-51定时器与计数器第10周MCS-51存储器及扩展第11周MCS-51并行接口及扩展第12周D/A转换接口第13周A/D转换接口第14周MCS-51串行接口第15周人机I/O接口第16周综合设计；复习期末考试实验和作业实验时间：16学时，分4～5次；实验内容：1、软件实验：4～6个，在自己的电脑上完成。2、硬件实验：4个。作业：1、微机原理部分：主要是软件编程2、接口技术部分：包括硬件设计和软件编程实验也是作业的重要组成部分特点：本课程具有很强的实践性，因此实验环节十分重要要求：独立完成。考试和成绩没有期中考试作业、实验、到课情况、听课情况这几项作为平时学习成绩，占总成绩的10％；要求：听好每一堂课实验课成绩占总成绩的30％；期末考试成绩占总成绩的60％。

第一章

微处理机概论§1-1课程学习概论：§1-2基本概念：§1-3基础知识：§1-1课程学习概论：一、什么是微处理机二、为什么要学习微处理机原理课程三、如何学习微处理机原理课程一、什么是微处理机眼睛，耳朵，鼻子等构成大脑的输入传感器通过手，胳膊，腿等构成运动控制各种物理传感器输入构成输入设备电机，阀门等输出设备二、为什么要学习微处理机原理课程

（1）1、微处理机的作用：构成巨型计算机构成微型计算机台式计算机笔记本计算机掌上计算机构成专用控制器二、为什么要学习微处理机原理课程

（2）

构成专用控制器：家电控制：空调器、电冰箱、电视机、洗衣机等交通设施：汽车、交通控制等二、为什么要学习微处理机原理课程

（3）通讯设施：手机、传呼机、电话机、交换机等工业控制：温度控制、顺序控制、过程控制等各种自动控制设施仪器仪表：测试仪器、计算机外设、各种附加仪表等医疗设施：保健设备、检查设备、治疗设备等娱乐设施：音响设备、声像设备、游戏设备等二、为什么要学习微处理机原理课程

（4）2、微处理机在摄影专业中的应用：⑴普通摄影：摄影器材：电子快门、自动调焦、自动闪光灯、自动测距等冲印器材：自动冲卷、自动扩印、自动补偿、自动送纸、自动裁切等⑵数码摄影：摄影器材：传统器材功能之外还要数码传输、数码压缩、数码存储等冲印器材：数码还原、数码输出微处理机已经遍布国民经济的各个领域三、如何学习微处理机原理课程1、发挥主体的主观能动性：注重课堂听课，发挥主体主观能动性。2、重视实践环节：作业、编程、实验3、教材与参考书：脱开书本的索缚，学会自主学习。§1-2基本概念：一、计算机的产生与发展二、单片机的发展三、微处理器的分类与特点四、冯·诺依曼计算机结构五、相关概念一、计算机的产生与发展（1）1、数字式电子计算机的产生：1946年产生第一台数字式电子计算机图片一、计算机的产生与发展（2）随着电子技术的发展，计算机集成化程度越来越高电子管→晶体管→集成电路→大规模集成电路→超大规模集成电路第一代→→第二代→→→第三代→→→第四代→→（46-57）（58-64）（65-71）（72-今）一、计算机的产生与发展（3）2、微处理器的产生：1968年3个从美国仙童公司跳槽的学者成立Intel公司1969年日本一公司要求Intel公司为其设计一组用于高性能可编程计算器的芯片，日本客户的原始设计方案至少需要12块专用芯片，Intel公司的Hoff工程师拒绝了这种笨拙的设计方案，代之以四块芯片构成：4001

RAM、4002ROM、4003寄存器、40044位CPU该四块芯片的组合即可达简单通用计算机的功能。图片微处理器之父TedHoff一、计算机的产生与发展（4）3、Intel架构PC机的产生：1975年美国MITS公司用8080CPU芯片结合存储器芯片制造了世界上第一台PC机Altair8800，销售量6万多台，1975年1月，盖茨和艾伦为Altair8800开发出Basic语言一、计算机的产生与发展（5）苹果电脑公司，AppleIIc于1976年由SteveJobs和SteveWozniak和RonWayn创立。在当年开发并销售AppleI电脑。1977年发售最早的个人电脑AppleII。AppleMacintosh在1984年投放市场，首次结合了16位CPU，鼠标，硬盘，以及支持图形用户界面和多任务的操作系统。1981年美国IBM公司用8088CPU芯片制造了世界上第一台Intel架构PC机。其操作系统MS-DOS成就了微软公司。一、计算机的产生与发展（5）4、微处理器的发展向着高速度和高集成度方向发展！年份型号位数集成度运算速度1946ENIAC18000个电子管、70000个电阻0.005MIPS1000个电容、1500个继电器）197040044位2000个晶体管0.06MIPS45条指令197140404位2250个晶体管197280088位3300个晶体管0.03MIPS197480808位4500个晶体管0.2MIPS19768085A8位6200个晶体管0.3MIPS1978808616位25000个晶体管1MIPS19798088准16位29000个晶体管1MIPS80186以8086为核的单片机80188以8088为核的单片机一、计算机的产生与发展（6）19828028616位13.4万个晶体管1.5MIPS19858038632位27.5万个晶体管≥5MIPS19898048632位160万个晶体管≥7MIPS19938058664位330万个晶体管≥90MIPS1995P-Ⅱ64位550万个晶体管≥300MIPS1998P-Ⅲ64位？万个晶体管≥800MIPS2001P-Ⅳ64位4200万个晶体管≥2000MIPS注：MIPS即为：百万条指令/秒图片一、计算机的产生与发展（7）5、计算机的发展方向：⑴微型化：目标是：缩小体积、降低功耗、减少成本；⑵巨型化：目标是：提高速度、增强功能、追求效率；⑶网络化：目标是：资源共享、使用方便、减小空间；⑷智能化：目标是：知识总结、工作辅助、思维方式。⑸多媒体技术：二、单片机的发展（1）单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。SCM：即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。MCU：即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。在发展MCU方面，Philips公司其中皎皎者。SoC：片上系统（SystemonChip），寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。二、单片机的发展（2）（1）第一阶段（1976-1978）：初始阶段。以Intel公司的MCS–48为代表。其他公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。（2）第二阶段（1978-1982）：完善阶段。Intel公司在MCS–48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS–51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。②CPU外围功能单元的集中管理模式。③位地址空间及位操作方式。④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。二、单片机的发展（3）（3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS–96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS–51系列的推广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。（4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。二、单片机的发展（4）单片机的发展趋势

CMOS化：CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。低功耗化：单片机的功耗已从mA级，甚至到uA级以下；使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。低电压化：几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。二、单片机的发展（5）低噪声与高可靠性：提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求。大容量化：以往单片机内的ROM为1KB~4KB，RAM为64~128B。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM为4KB高性能化：进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（MillionInstructionPerSeconds，即兆指令每秒）。二、单片机的发展（6）小容量、低价格化：以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一，主要用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品，具有高性价比。高集成化：随着集成度的不断提高，把各种外围功能器件集成在片内。除了CPU、ROM、RAM、定时器等基本配置，片内集成模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。串行扩展技术：I2C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。二、单片机的发展（7）在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者。Intel公司将其MCS–51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。最终，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51单片机已成为单片机发展的主流。三、微处理器的分类与特点

（1）1、按微处理器的字长特征分类：⑴位片式（1位）⑵4位⑶8位⑷16位⑸32位⑹64位图三、微处理器的分类与特点

（2）2、按微处理器的结构特征分类：⑴复杂指令集CISC结构（Intel8086、MC6800及MCS-51系列等）⑵精简指令集RISC结构（PIC16系列、AVR单片机等）⑶CISC、RISC两种结构相兼容（由8086系列发展过来的如PⅢ、PⅣ等）三、微处理器的分类与特点

（3）3、按微处理器的应用特征分类：⑴通用微处理器目前主流的奔腾Ⅳ型微处理器⑵专用微处理器32位的ARM系列、8位的MCS-51等⑶特殊微处理器数字信息处理器DSP、模糊逻辑微控制器FMC四、冯·诺依曼计算机结构

（1）约翰·冯·诺依曼（JohnvonNeumann，1903－1957），美籍匈牙利人。22岁获得数学博士学位，30岁获得美国普林斯顿大学的终身教授。冯·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、数值分析和经济学中的博弈论的开拓性工作。1944-1945年，冯·诺依曼加入ENIAC计算机研制小组。1945年，发表了“存储程序通用电子计算机方案”--EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer的缩写）。在此过程中，冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，所起草的关于EDVAC的研制报告，广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。迄今为止所有进入实用的电子计算机都是按其1946年提出的结构体系和工作原理设计制造四、冯·诺依曼计算机结构

（2）

1、EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成冯·诺依曼计算机的五大部件：

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备运算器存储器控制器输入设备输出设备数据指令数据指令采样文字图表控制四、冯·诺依曼计算机结构

（3）EDVAC方案描述了这五部分的职能和相互关系，同时对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。1、二进制：报告分析了二进制的优点，并预言二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路2、程序内存：通过对ENIAC的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点--没有真正存储器。ENIAC只有20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其他电路中，工作时需通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。针对这个问题，诺伊曼提出了程序内存的思想：把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要在存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，。四、冯·诺依曼计算机结构

（4）1、冯·诺依曼计算机的六大特点：⑴存储器是按地址访问的按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数固定；⑵指令由操作码和地址码构成，前者指定指令操作类型，后者指明操作数存放地址；⑶指令在存储器中按顺序存储，由指令计数器指明取指地址，每取完一字节指令，指令计数器一般按顺序自动加1；⑷在存储器中，指令与数据同等对待，本身不能区别；四、冯·诺依曼计算机结构

（5）⑸机器以运算器为中心，输入、输出设备与存储器间数据传送都必须途经运算器，这四者操作及联系都由控制器集中控制；⑹数据以二进制编码表示，采用二进制运算。2、冯·诺依曼计算机的一个根本：即存储程序控制形式四、冯·诺依曼计算机结构

（6）3、冯·诺依曼计算机的工作过程：获取指令译码指令执行指令控制器从存储器在寄存器运算器五、相关概念（1）1、微处理机：μP、MPU数字式电子计算机中的运算器+控制器是其核心，合称为中央处理单元或中央处理器CPU。将中央处理单元CPU集成在一块硅芯片上。也称微处理单元MPU或微处理器μP。2、主机：通常将中央处理单元CPU+存储器一起称作计算机的主机。3、微型计算机：μC、MC以微处理器为核心配上半导体存储器、输入输出设备所构成的计算机硬件。五、相关概念（2）4、微型计算机系统：微型计算机配上电源等辅助硬件及合适的软件就构成了能够独立工作的微型计算机系统。5、单片机：SCMC、MCU将计算机主机及部分I/O部件和I/O接口集成在一块硅芯片中。其英文缩写为SCMC即单片微型计算机。由于单片机常常被用作为控制器，国际上称之为用于控制目的的微型计算机或称微控制器MCU。五、相关概念（3）6、数字信息处理器：DSP（DigitalSignalProcessing）一种特殊微处理器7、模糊逻辑微控制器FMC（FuzzyMicroController）一种特殊微处理器8、片上系统SOC（SystemOnChip）多种微处理器集成在一块硅片上§1-3基础知识一、软件基础：二、硬件基础：三、指令与程序：一、软件基础：（1）1、数制：⑴二进制数：二个数符：0、1B3B2B1B0=B3×23＋B2×22＋B1×21＋B0×20⑵十进制数：十个数符：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9D3D2D1D0=D3×103＋D2×102＋D1×101＋D0×100⑶十六进制数：十六个数符：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、FH3H2H1H0=H3×163＋H2×162＋H1×161＋H0×160注意：由于有不同数制数的存在,若不标出标记将会形成混淆而无法分清数据的值，例如：书写11，若不指明数制，就要引起混淆若为十进制，表示的是十进制数11若为二进制，表示的是十进制数3若为十六进制，表示的是十进制数17因此，书写时必须给出数制的标识！常见的标识方法有两种一是用括号后加下标，如：

(11)2(11)10(11)16这种标识机器难以识别,一般用于书写.二是用英文字母加在被标记数的后面，如：11B11D11H这种标识有利于机器识别,常用.通常对于十进制表示,省略后缀D一、软件基础：（2）2、数制间转换：⑴二进制数→十进制数：按权展开⑵十进制数→二进制数：整数除2取余，直至商为零，注意先得到的为最低位，最后得到的是最高位；小数乘2取整，直至积为零，注意先得到的为最高位，最后得到的是最低位，小数表达不尽时根据精度要求取足够位；⑶十六进制数→十进制数：按权展开一、软件基础：（3）⑷十进制数→十六进制数：整数除16取余，直至商为零，注意先得到的为最低位，最后得到的是最高位；小数乘16取整，直至积为零，注意先得到的为最高位，最后得到的是最低位，小数表达不尽时根据精度要求取足够位；⑸二进制数→十六进制数：小数点为界，整数自右向左、小数自左向右四位为单位转换⑹十六进制数→二进制数：一位直接展开成四位二/十/十六进制互换十进制数十六进制数二进制数十进制数十六进制数二进制数000H0000B110BH1011B101H0001B120CH1100B202H0010B130DH1101B303H0011B140EH1110B404H0100B150FH1111B505H0101B1610H00010000B606H0110B1711H00010001B707H0111B1812H00010010B808H1000B1913H00010011B909H1001B2014H00010100B100AH1010B2115H00010101B二/十/十六进制互换【例】十进制1234.56=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2=1000+200+30+4+0.5+0.06【例】二进制111.11B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=7.75【例】十六进制A3.4H=10×161+3×160+4×16-1=160+3+0.25=163.25一、软件基础：（4）3、带符号定点数表示方法：8位二进制数称为1个字节，其B7B6B5B4B3B2B1B0位在计算机中约定分别以D7到D0表示，D7称最高有效位MSB，D0称最低有效位LSB；一个字节数据能够表达的无符号数范围为0至255。有符号数的正、负号在计算机中也必须用0、1表示，计算机中约定以最高有效位MSB表示符号，且以0表示正号、1表示负号。习惯上把计算机中的数据称作机器数，带符号数机器数可以分别用原码、反码或补码表示，一个字节机器数能够表达的带符号数范围按表示方法不同而异：图一个字节的表示方法无符号数的表示方法：有符号数的表示方法：D7D6D5D4D3D2D1D0MSBLSBD7D6D5D4D3D2D1D0符号位数据位返回一、软件基础：（5）⑴原码表示方法：正数符号位用0表示，负数符号位用1表示，数值以其自然权值表达的机器数称为原码。原码表示的一个字节带符号数表达范围为-127至+127。原码表示带符号数时，零有两种表达方式，即-0和+0。⑵反码表示方法：正数的反码表示与正数的原码相同；负数的反码由其自然权表达值按位取反后得到。反码表示的一个字节带符号数表达范围也为-127至+127。反码表示带符号数时，零同样有两种表达方式，即-0和+0。一、软件基础：（6）⑶补码表示方法：

正数的补码表示与正数的原码相同；负数的补码由其自然权表达值按位取反加1后得到。补码表示的一个字节带符号数表达范围也为-128至+127。补码表示带符号数时，零只有一种表达方式，即-0=+0=00000000B。原/反/补码表示方法无符号二进制数无符号十进制数原码反码补码000000000+0+00000000011+1+1+1000000102+2+2+2……………01111101125+125+125+12501111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-12710000010130-2-125-126……………11111101253-125-2-311111110254-126-1-211111111255-127-0-1注意：对于“0”的表示A)原码有两种不同的表示，称之为+0，-0分别为：00000000B、10000000BB)反码有两种不同的表示，称之为+0，-0分别为：00000000B、11111111BC)补码的±0只有一种表示，即：00000000B一、软件基础：（7）4、数码：⑴操作码：指令中表达计算机操作内容的数码。⑵地址码：表达计算机操作数据所在地址的数码。

一、软件基础：（8）⑶BCD码：用二进制表达十进制数的数码称BCD码。BCD码的方式有很多种，最常用的是自然权BCD码。一个字节数据中低半字节为1个BCD码，高半字节为0时称非压缩BCD码；一个字节的高、低半字节均为BCD码，且高半字节为高位、低半字节为低位时称压缩BCD码。一、软件基础：（9）⑷ASCII码：美国标准信息交换代码，用七位二进制数来表示数字、字母和符号共128种。用一个字节机器码表示ASCII码时，其最高一位常用作奇偶校验位。⑸七段显示码：与硬件结构有关，在相关章节中讲解。一、软件基础：（10）5、浮点数：一个X进制的任何数据N均可以表达成：N=XP×S式中：S称为N的尾数，P称为N的阶码，X称为阶码的底。若:阶码的底为2，阶码P、尾数S都用二进制数表示，则可以构成浮点数机器码。尾数S是带符号补码表示的纯小数，其所取位数决定了浮点数机器码的有效精度；阶码P是补码表示的带符号数，其所取位数决定了浮点数机器码的表达范围。二、硬件基础：（1）1、逻辑代数：⑴普通代数与逻辑代数：普通代数有加、减、乘、除、乘方、开方、三角函数等多种运算；逻辑代数只有加、乘、非三种运算，且含义不同，以加为例：十进制：1+1=2；二进制：1+1=10；逻辑代数：1+1=1⑵逻辑代数的基本运算：逻辑加：L=A+B其规则为：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=1逻辑乘：L=A×BL=A·B或L=AB其规则为：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1逻辑非：其规则为：0=11=0二、硬件基础：（2）⑶逻辑代数基本公式：0×A=0；1×A=A；0+A=A；1+A=1；A+A=A；A×A=A；A+A=1；A×A=0；A=A；二、硬件基础：（3）⑷化简逻辑代数的基本公式：交换律：A+B=B+A；A×B=B×A；结合律：（A+B）+C=A+（B+C）；A×（BC）=（AB）×C；分配律：AB+AC=A（B+C）以上三规律在普通代数中也成立，以下为逻辑代数所特有：反演律：A+B=A×B；A×B=A+B；吸收律：A+AB=A；A+AB=A+B；A（A+B）=A；A（A+B）=AB分配律：A+BC=（A+B）（A+C）二、硬件基础：（4）⑸逻辑真值表：逻辑代数式的输入变量与输出变量之间的组合状态排成表格就叫真值表。二、硬件基础：（5）2、逻辑电路：⑴与门：实现逻辑“与”操作的电路叫与门。（逻辑乘关系）Y=A×B⑵或门：实现逻辑“或”操作的电路叫或门。（逻辑加关系）Y=A+B⑶非门：实现输出状态与输入状态相反的逻辑电路叫非门。（逻辑非关系）Y=A⑷与非门：与门之后接一个非门即可构成与非门。Y=A×B⑸或非门：或门之后接一个非门即可构成或非门。Y=A+B二、硬件基础：（6）⑹异或门：实现逻辑异或的电路，则称之为异或门。其逻辑关系为：Y=AB+AB或表示为：Y=A㈩B3、运算电路：⑴一位二进制加法（半加器）：考虑进位后，一位二进制数A+B等于由进位位C和该位的和S组成。由逻辑关系可以推出C、S与A、B的逻辑关系为：S=A㈩B；C=A×B；因此，一位二进制加法（半加器）可由一只异或门和一只与门构成。电路符号二、硬件基础：（7）⑵多位二进制加法（全加器）：全加器的逻辑关系为：Si=Ai㈩Bi㈩Ci-1；Ci=AiBi+BiCi-1+CiAi-1；因此，全加器可由与门、或门和异门构成。⑶二进制减法：被减数以补码表示后即可方便地用全加器来实现。⑷乘法器：（略）⑸除法器：（略）二、硬件基础：（8）4、触发器：⑴组合逻辑电路：门电路、复合门电路、运算电路等组合逻辑电路的三特点：A、电路输入信号每一组组合状态必定对应有一个输出信号；B、某一组输入信号一旦消失，输出信号立即发生变化，即电路无记忆功能；C、任一时刻的输出信号状态仅与当时输入信号状态有关，而与电路以往历史无关。运算器、译码器、编码器、奇偶校验电路等都是组合逻辑电路范围。二、硬件基础：（9）⑵时序逻辑电路：各种数制的计数器、寄存器、锁存器等时序逻辑电路有以下两个特点：A、有记忆功能，即当输入信号消失后电路的输出状态仍能保留下来；B、有严格的时间次序概念，即输出状态不仅取决于电路当时输入状态且往往与此前曾经输入的状态有关。时序逻辑电路的基本电路单元是触发器。时序电路有两种类型：输入状态起作用要借助于时钟脉冲，各触发器同步进行，这叫同步时序电路；输入信号无须时钟脉冲控制，随到随起作用，各触发器异步工作，这就叫异步时序电路。二、硬件基础：（10）⑶触发器功能：每到来一个时钟，触发器不外乎以下四种可能：A、翻转：原来为0状态翻为1状态，原来为1状态翻为0状态；B、不变：原来为0状态仍为0状态，原来为1状态仍为1状态；C、清“0”：不管原来是0还是1，电路总归成为0状态；D、

置“1”：不管原来是0还是1，电路总归成为1状态；具有A、B两种功能的电路称为T触发器；只有A一种功能的电路称为T’触发器；具有C、D两种功能的电路称为D触发器；具有B、C、D三种功能的电路称为R-S触发器；具有A、B、C、D全部四种功能的电路称为J-K触发器。基本R-S触发器是构成其他形式触发器的基础，D触发器在微处理机中常用作状态锁存器，故须了解。国际常用门电路符号国际流行符号国际流行符号国际流行符号国际流行符号与门或门非门异或门返回三、指令与程序：（1）1、计算机工作过程：要让一台计算机为人类解决某一个实际问题，必须经过以下几个方面：⑴建立数学模型：以数学方法来描述某个需要解决的实际问题；⑵设计计算方法：针对数学模型，考虑计算机本身的特点，提出实现解决某个实际问题的具体方法；⑶编制应用程序：用计算机的指令把算法表达成计算机能够操作的控制过程，指令通常以助记形式语句表示；三、指令与程序：（2）⑷翻译机器代码：将助记形式表达的计算机程序翻译成计算机所能接受的机器代码，该过程可以人工完成，也可以借助计算机完成。对高级语言翻译过程称为编译，对汇编语言翻译过程称为汇编；⑸装入机器代码：把机器代码按一定顺序装入计算机能够访问的内部存储器中，以便下一步的计算机执行。装入机器代码的过程可以有多种形式：EPROM的固化、由键盘输入到RAM中、由监控程序将外存中的程序读入到内存中、用通讯方式从另一台计算机中获取机器代码等；三、指令与程序：（3）⑹计算机的运行：计算机的运行过程，实际上是CPU周而复始的从内存中逐条取出指令、解释指令、执行指令而实现的。程序中，一般情况下指令是按顺序执行的，但根据算法也穿插一些判断、转移指令，使得程序的执行顺序千变万化，从而实现非常复杂、内容丰富的控制功能。三、指令与程序：（4）2、计算机中的指令：程序由若干条有序的指令构成。⑴指令的本质：控制计算机进行各种操作的命令称为指令，也可理解为：计算机硬件能够执行的基本操作的命令；三、指令与程序