第一章微型计算机基础

课程目标本课程是学习和掌握微机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程：微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计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。第一章微型计算机基础1.1微型计算机的发展1.2计算机中的数制和编码系统1.3微型计算机系统的组成1.4微处理器本章小结1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，标志着计算机时代的到来。ENIAC开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。1.1微型计算机的发展1.1微型计算机的发展中央处理器微型计算机：CPU，内存和I/O设备。总线：AB、DB、CB。总线的位数将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微处理器(CPU),微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的。微处理器按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元（BIU）和执行单元（EU）。按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变:第一代（1971年～1973年）：4位和8位低档微处理器第二代（1974年～1978年）：8位中高档微处理器第三代（1978年～1980年）：16位微处理器第四代（1981年～1992年）：32位微处理器第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理器

微型计算机的性能指标介绍位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。字节（Byte）：是计算机中通用的基本单元，由8个二进制位组成。主频：也称时钟频率，单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。返回本章首页1.2数制和码制1.2.1无符号数的表示和运算1.2.2计算机中带符号数的表示方法1.2.3计算机中的字符编码1.2.1无符号数的表示和运算1、进位计数制

进位计数制基数

位权如：10011101B1234/1234D2F0AH123.45=1×102＋2×101＋3×100＋4×10-1＋5×10-22、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：11001B=1×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×100=254F5.C2H=4×162＋15×161＋5×160＋12×16-1＋2×16-2（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。

225余数整数

212K0=10.625×2=1.25k-1=126K1=01.25×2=0.5k-2=023K2=00.5×2=1k-3=121K3=10K4=1故25.625对应的二进制数为11001.101B

（3）二进制、十六进制之间的转换例：1100010B=62H4F5H=010011110101B（4）二进制数的运算加法、逻辑与、或、非、异或运算。返回本节1.2.2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

使用机器数要注意:

机器数是二进制数，由于符号位占据一位，因此有符号的数的形式值不等于真正的数值。特别对于负数的表示形式，原码形式最高位的1表示负号，不是数，数值部分是数的真正值；而反码和补码就连数值部分也不是数本身了。所以，若要计算一个负数的机器数为十进制的多少时，只有负数的原码的数值部分才可展开按权相加。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；乘法可以通过一系列移位相加来实现；除法则可以通过一系列移位加补码来实现。

因此，计算机中只需要一个加法器就可完成运算。五、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：已知[X]补=11101011B，[Y]补=11001010B，求[X+Y]补和[X-Y]补解：[-Y]补=00110110B

[X+Y]补=[X]补+[Y]补=11101011B+11001010B=10110101B

[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=11101011B+00110110B=00100001B

[X+Y]补和[X-Y]补均无溢出.

判断是否溢出的方法:正负判断返回本节返回本章首页1.2.3计算机中的字符编码常用的二进制编码一、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二、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0～9的ASCII码：30H～39H

字母A～Z的ASCII码：41H～5AH

字母a～z的ASCII码：61H～7AH

历年典型考题

2012年考题第1、2、21题

历年典型考题

2011年考题第1、2、21题

历年典型考题

2010年考题第1题

2009年考题第2、3、23、29题

历年典型考题

2011年考题第1、2、21题1.3微型计算机系统的组成1.3.1微型计算机的组成1.3.2微型计算机的工作过程1.3.1微型计算机的组成微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成（硬件和软件）：硬件主机外围设备微处理器CPU（运算器、控制器、寄存器）存储器I/O接口电路系统总线外部设备过程I/O通道软件系统软件程序设计语言应用软件：软件包，数据库机器语言汇编语言高级语言监控程序操作系统编辑程序解释程序编译程序诊断程序硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机实体。

硬件的基本功能是接受计算机程序，并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。软件系统是指为计算机运行工作服务的全部技术资料和各种程序。

软件系统基本功能保证计算机硬件的功能得以充分发挥，并为用户提供一个宽松的工作环境。计算机的硬件和软件二者缺一不可，否则不能正常工作。微型计算机的硬件结构图硬件组成模块及其功能：1．中央处理单元中央处理单元CPU（ControlProcessingUnit）是微型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，俗称微处理器。按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元(BIU）和执行单元（EU）。

2．主存储器主存储器是微型计算机中存储程序、原始数据、中间结果和最终结果等各种信息的部件。按其功能和性能，可以分为：

随机存储器RAM（RandomAccessMemory）只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）3．系统总线

系统总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。根据传送内容可分成以下3种：数据总线DB（DataBus）：用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据。地址总线AB（AddressBus）：用于CPU访问主存储器和外部设备时，传送相关的地址。控制总线CB（ControlBus）：用于传送CPU对主存储器和外部设备的控制信号。4．输入输出接口电路输入/输出接口电路也称为I/O（Input/Output）电路，即通常所说的适配器、适配卡或接口卡。它是微型计算机外部设备交换信息的桥梁。返回本章首页1.4微处理器1.4.18086/8088微处理器1.4.28086/8088的引脚分类1.4.38088的引脚信号1.4.48086/8088的工作模式1.4.58086/8088的寄存器12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221

GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0

NMIINTRCLKGNDVCC（5V）A15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6SS0*(HIGH)MN/MX*RD*HOLD(RQ*/GT0*)HLDA(RQ*/GT1*)WR*(LOCK*)IO/M*(S2*

)DT/R*(S1*

)DEN*(S0

)ALE(QS0

)INTA*(QS1

)TEST*READYRESET8088CPU1.4.18086/8088微处理器8086与8088结构极为相似，都是由执行单元EU和总线接口单元BIU两大部分构成。执行单元EU负责执行指令。它由算术逻辑单元(运算器)ALU，通用寄存器、标志寄存器和EU控制电路组成。EU在工作时不断地从指令队列取出指令代码。对其译码后产生完成指令所需要的控制信息。数据在ALU中进行运算，运算结果的特征保留在标志寄存器FLAGS中。

总线接口单元BIU负责CPU与存储器、I/O接口之间的信息传送。它由段寄存器、指令指针寄存器、指令队列、地址加法器以及总线控制逻辑组成。8088的指令队列长度为4字节。8086的指令队列长度为6字节。返回本节1.4.28086/8088的引脚分类1、地址总线引脚2、数据总线引脚3、控制总线引脚12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221

GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4