第一章微型计算机基础概论

《微机原理与接口技术》二〇一五年九月张静联系电话：828135113830656302E－mail：124431825@教材《微型计算机原理与接口技术》（第三版）冯博琴、吴宁清华大学出版社参考教材1.《微型计算机技术及应用》（第3版）戴梅萼史嘉权清华大学出版社2.《微型计算机原理与应用》(第3版）郑学坚清华大学出版社3.《微型计算机系统原理及应用》(第2版）杨素行清华大学出版社

教学安排电气工程及其自动化专业理论：64学时（4学时/周*16周）实验：16学时盛海龙教师考核（考试/4学分）理论：总成绩=平时考核10％+中期考核20％+期末考核70％课程特点及学习方法1）不是纯理论，是工程实际课，学习时从实际需要来理解。2）教材不易看懂，概念前后交错，缺少必要交代，不易把握重点。3）教材上内容及概念众多，知识点琐碎且多。每次课后要复习（特别是新接触的概念），不易自学，如果平时不听课（缺课会使概念支离破碎跟不上），很难靠期末复习突击考及格，但如果坚持听课，会感觉很容易。

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教学内容第一章微型计算机基础概论（4学时）第二章微处理器与总线（6学时）第三章8086/8088指令系统（12学时）第四章汇编语言程序设计（12学时）第五章存储器系统（8学时）第六章输入输出和中断技术（12学时）第七章常用数字接口电路+总复习（8+2学时）第1章微型计算机基础概论主要内容：微型计算机系统计算机中的常用数制、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有符号二进制数的表示及运算

微型计算机的发展微型计算机的工作过程微机系统的组成§1.1微型计算机系统一、计算机的分类及发展1.分类（按性能和体积）11单片机微型计算机12小型机满足中小型企事业单位的性息处理要求，成本低小型机13美国航空公司的大型机每秒钟可处理4000多个事务大型机14日本NEC公司的NECSX-6/64MB巨型计算机，它包含64个CPU，内存容量为512GB，峰值速度达每秒1万亿次浮点运算，用于全球气温变化趋势的预测研究全球气温分布与变化趋势图

巨型机152013年5月由国防科技大学等单位研制的“天河二号”5.49亿亿次超级计算机，2.

计算机的发展

（1）计算机诞生背景：ENIAC

1946.2.15（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）描述：18000多个电子管1500个继电器10000只电容70000个电阻重量30吨占地面积170m2耗电150千瓦运算速度每秒5千次当时价值：48万美元

1718（2）计算机的年代划分（硬件和软件特征）电子管计算机时代（机器语言、汇编语言）晶体管计算机时代（BASIC、FORTRON）小规模集成电路计算机时代（高级语言）大规模集成电路计算机时代（软件工程数据库）

19二、微型计算机的发展诞生于20世纪70年代特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富核心：微处理器21微型计算机的年代划分22微型计算机发展大致分为五代第一代：4位机的发展和8位机萌芽阶段（1971-1973）代表产品：Intel4004和MCS-4微机

Intel8008和MCS-8微机字长：4位或8位特点：指令系统简单，运算功能差，价格低廉应用：面向家电、计算机和二次仪表第二代：8位机的发展阶段（1973-1977）代表产品：Intel8080/8085、MC6800、Z80、R6502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

第三代：16位机的发展阶段（1978-1985）代表产品：Intel8086/8088、80186、80286、MC68000、Z8000字长：16位特点：指令系统丰富，采用多机中断，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：工业控制第四代：32位机的发展阶段（1985-1992）代表产品：Intel80386、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，网络环境第五代：64位机的产生和发展阶段（1992-现在）代表产品：IntelPentium、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1.冯.诺依曼计算机三、微型计算机的工作过程执行程序（指令序列的集合）程序的执行过程程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令译码取操作数执行指令存结果指令周期操作码操作数执行1.CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？——操作系统2.CPU如何按程序控制流执行指令？——程序计数器3CPU如何知道从哪里取操作数？——地址、寻址方式冯·诺依曼计算机的核心原理－存储程序的工作原理将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存程序中的指令和数据必须采用二进制代码，且能够被执行该程序的计算机所识别。指令按其在存储器中存放的顺序执行，存储器的字长固定并按顺序线性编址。由控制器控制整个程序和数据的存取及程序的执行。以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。四、微型计算机系统32

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/输出接口总线微型计算机系统(1)微处理器微处理器简称CPU，是计算机的核心。主要包括：

运算器控制器寄存器组(2)存储器

用于存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序。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

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）常用术语位（bit）：是存储器中存储信息的最小单位，称为存储位。(0/1)字节（Byte）：存储器基本单位是字节，一个字节叫做一个存储单元，1Byte＝8bit。字长：计算机进行数据处理和数据存储的单位（一组二进制数）1001101011001100001010110101000110010110位字节存储容量：存储器所包含的存储单元总数存储容量的单位：B（字节）、KB（千字节）、MB（兆字节、GB（千兆字节）和TB（太字节）1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB内存操作读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。CPU读出地址为04H内存单元中的内容CPU把数据26H写入地址为08H的存储单元输入/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接口的分类串行接口输入接口并行接口输出接口数字接口模拟接口总线基本概念分类及作用

软件系统软件：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(用户为解决各种实际问题编制的程序）操作系统软件系统实用程序§1.2计算机中的数制及编码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。1.常用计数法

十进制二进制十六进制十进制特点：以十为底，逢十进一；有0-9十个数字符号,10为基数，10i为权，用D表示。权值表达式：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：十六进制特点：有0--9及A--F共16个数字符号，逢16进位。用H表示。权值表达式：例：234.98D或（234.98）D或（234.98）101101.11B或（1101.11）B或（1101.11）2ABCD.BFH或（ABCD.BF）H或

（ABCD.BF）162.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

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=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=8+2+1+0.5+0.25=11.755B.8H=5×161+11×160+8×16-1

=80+11+0.5=91.5十进制到非十进制数的转换到二进制的转换：对整数：除2取余直到商为零；（低高）对小数：乘2取整直到达到精度或小数部分为零。（高低）到十六进制的转换：对整数：除16取余；对小数：乘16取整。（112.25）10=（1110000.01）2（301.6875）10=（12D.B)16(253.25)10=(11111101)B=(FD.4)H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：11001.1B=

19.8H11001010.0110101B=CA.6AH2A8F.6DH=0010101010001111.01101101BBCD码(8421)十进制数Decimal二进制数Binary十六进制数Hexa-Decimal(Hex)00000000001111001021020011311301004100401015101501106110601117