微机原理第一章1-05

微型计算机原理及应用计算机基础教育丛书第三版郑学坚周斌编著清华大学出版社1内容简介及学时安排绪论 微型计算机的特点和发展及分类。第1章计算机基础知识(2)1.1数制1.2逻辑电路1.3布尔代数1.4二进制数的运算及其加法电路第2章微型计算机的基本组成电路(4)2.1算术逻辑单元（ALU）2.2触发器（Trigger）2.3寄存器（Register）2.4三态输电路2.5总线结构2.6存储器（MEMORY)第3章微型计算机的基本工作原理(6+习2)3.1微型计算机的简化形式3.2指令系统3.3程序设计3.4执行指令的例行程序3.5控制部件3.6微型计算机功能的扩展(自学)3.7初级程序设计举例(自学)3.8控制部件的扩展(自学)3.9现代技术在微型计算机中的应用第4章16位处理器（重点）(8)4.116位微处理器概述4.28086/8088CPU的结构4.38086/8088的引脚的信号和工作摸式4.48086/8088的主要操作功能第5章86系列微型计算机的指令系统(重点)(8)5.186汇编语言及指令的格式与寻址方式5.2传送类指令5.3数据操作类指令5.4串操作指令5.5控制类指令第6章微型计算机 的程序设计(4习2)6.1程序设计步骤6.2简单程序6.3分支程序6.4循环程序6.5子程序6.6查表程序第7章微型计算机汇编语 言及汇编程序(4)7.1宏汇编语言的基本语法7.2伪指令7.3宏指令7.4系统功能调用7.5汇编程序的功能及汇编过程7.6汇编语言程序设计第8章输入/输出接口(6+习2)8.1微型计算机的输入/输出接口8.2并行通行与并行接口8.3可编程并行通信接口芯片8255A8.4串行通信及串行接口8.5可编程串行接口芯片8251A第9章中断控制器、计时/定时控制器(6)9.1可编程中断控制器8259A9.2可编程计时/定时控制器82539.3不要求 总复习2学时课堂教学56学时。实验教学8学时 共计：64学时参考教材：微型计算机系统原理及应用（四版）周明德清华大学出版社微型计算机原理（第四版）姚燕南西安电子科技大学参考和阅读书目：（1）微型计算机技术及应用（第二版）戴梅萼

史嘉权清华大学出版社（2）现代微型计算机与接口教程

杨文显

清华大学出版社

教学目的和要求 通过本章的学习，使学生掌握，数的表示法以及微机中常用的数字代码与字符代码，了解基本门电路，了解二进制的运算及加法电路。绪论 数制与编码基本门电路二进制的运算及加法电路教学内容第1章 计算机基础知识 本章的内容要熟练掌握,它是我们学习计算机原理所必需掌握的内容。1.1数制(重点)1.2逻辑电路1.3布尔代数1.4二进制数的运算及其加法电路1.1数制

数制是人们利用符号来计数的方法。常用数制有十、二和十六进制。1.1.1数制的基与权1.1.2为什么要用二进制1.1.3为什么要用十六进制1.1.4数制的转化方法1.1.1数制的基与权基:数制所使用数码个数权:数制每一位所具有的值十进制（decimalsystem)基为“10”，所用的数码为0，1，2，3，4，5，6，7，8,9,共有10个。十进制各位的权是以10为底的幂如：523791523791105104103102101100十万万千百十个其各位的权为个、十、百、千、万、十万，简化0权位，1权位,…二进制（binarysystem)基为“2”，所用数码为0，1，共2个。二进制各位的权是以2为底的幂，例如：二进制110111 252423222120十进制32168421各位权为1，2，4，…，即以2为底的0幂、1幂…，或0权位，1权位…十六进制（hexadecimalsystem)基为“16”，所用数码为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F,共16个。权以16为底的幂，或称0权位，1权位等。1.1.2为什么要用二进制

计算机是由电子电路组成的，电路通常只有两种状态：导通与阻塞、饱和与截止，高电位和低电位。 通常用这两种状态，来表示二进制中的二个数码，即1和0。1.1.3为什么要用十六进制 简化书写，又方便记忆。在数字后面加上下面的英文字母B、H、D和O，分别来表示二、十六、十和八进制。1.1.4数制的转换方法

1、十进制数→二进制数的方法方法：整数部分用除2取余法，小数部分用乘2取整法。例1：求13的二进制代码

2131 …b0260 …b1231 …b2211 …b3 013=1101B

例2：求十进制0.625的二进制数0.625×2b-11.25←小数后第一位×2b-20.50←小数后第二位×2b-31.00←小数后第三位

0.625=0.101B2、二进制数转换成十进制数的方法二进制数各位的权乘以其系数，再加起来得十进制数例1.3求二进制数101011的十进制数101011B=1×25+0×24+1×23+0×22+1×21+1×20=43小数转换用同样的方法例1.4求二进制数0.101的十进制数0.101B=1×2-1+0×2-2+1×2-3=0.5+0.125=0.625注意：(1)十→二时，带小数的十进制数不一定能够准确用二进制数来表示。(2)十→二时，整数部分和小数部分要用不同的方法。本节习题题1：二进制数101011B转化成十进制、十六进制数分别是多少？A：43；2BH B：44；2BH4C：43；2AH D：44；2AH1.2逻辑电路 下图是三个基本门电路,及其名称、符号和表达式。

AY Y=AABYY=A+B≥1

&ABYY=AB图三个基本门电路基极发射极集电极+Vcc(+5V)接地输出输入电阻电源+Vcc

基极发射极集电极+Vcc(+5V)接地输出输入电阻电源+Vcc

基极发射极集电极+Vcc(+5V)接地输出输入电阻电源+Vcc

基极发射极集电极+Vcc(+5V)接地输出输入电阻电源+Vcc

基极发射极集电极+Vcc(+5V)接地输出输入电阻电源+Vcc

基极发射极集电极+Vcc(+5V)接地输出输入电阻电源+Vcc

反相器线路下图是由基本门电路组合而成的复合门电路。≥1

&=1=1ABABABABABAYY=A+BYY=A•BYY=A⊕B=AB+ABYY=A⊕BYY=A缓冲器（变阻器）图复合门电路1.3布尔代数 布尔代数也称为逻辑代数或开关代数，其表达式为Y=f(A，B，C，D) 两个特点：1、变量A，B，C，D等的数值只能为0或1，无大小之意。代表事物的两个不同性质，如开关,0：关断;1：闭合，等2、函数f只有三种基本方式：“或”运算，“与”运算及“反”运算。1.3.1“或”运算变量A,B只有0或1二种可能,所以其各种可能结果如下:Y=0+0=0→Y=0Y=0+1Y=1+0→Y=1Y=1+1当A和B为多位二进制数时，A=An……A3A2A1B=Bn……B3B2B1Y=A+B=（An+Bn）……（A3+B3）（A2+B2）（A1+B1）对于多变量进行“逻辑或”运算时，各对应位分别进行或运算。1.3.2“与”运算（Y=A×B）Y=0×0=0Y=1×0=0→Y=0Y=0×1=0Y=1×1=1→ Y=1若A和B为多位二进制数时，A=An……A2A1B=Bn……B2B1Y=AB=（An×Bn）……（A2×B2）(A1×B1） 各对应位分别进行与运算1．3．3反运算

变量A,其“逻辑非”或“逻辑反”为: Y=A 当A为多位变量时,如: A=An……A3A2A1 则: Y=A=An……A3A2A1本节例题（1）设A=0101B=1011Y=A+B=（0+1）（1+0）（0+1）（1+1）=1111B（2）A=1100B=0101Y=AB=（1×0）（1×1）（0×0）（0×1）=0100（3）设A=1101Y=A=00101．3．4布尔代数的基本运算规律1.恒等式A·0=0A·1=AA·A=A

A+0=AA+1=1A+A=A

A+A=1A·A=0A=A2.运算规律布尔代数有交换律、结合律、分配律。交换律A·B=B·AA+B=B+A结合律（AB）C=A（BC）=ABC（A+B）+C=A+（B+C）=A+B+C分配律A（B+C）=AB+AC（A+B）（C+D）=AC+AD+BC+BD 利用运算规律及恒等式，可以化简很多逻辑关系式。恒等式和运算规律本身的正确性可用真值表来证明。例8：A+AB=A（1+B）=AA+AB=A+AB+AB=A+（A+A）B=A+B例9:用布尔代数简化照明原控制线路,原控制线路如图A所示。BABBAAVVLL原控制线路灯和触点的关系,用布尔代数表示如下：L=（A+AB）×B=AB+ABB=AB 简化后的线路图如图B所示.图A图B1.3.5摩根定理

在电路设计时，经常要用摩根定理，解决元件的互换，而不改变原电路的逻辑功能。 二变量的摩根定理: A+B=AB;AB=A+B多变量的摩根定理: A+B+C+…=ABC… ABC…=A+B+C+… 用真值表可证明摩根定理例题:A×B=A+B=A+B

A+B+C=A·B·C=A·B·C1.3.6真值表与布尔代数式的关系 真值表通过分析输入量的所有组合，较直观地反映输入与输出之间的关系。 例如，两个一位二进制数A和B的相加，其和S及进位C用真值表来描述。 ABSC0000011010101101从真值表直接地分别写出S、C的逻辑代数式:S=AB+AB C=AB 从真值表写出布尔代数式的方法：（1）输出栏有几个“1”项，就有几个“或”项。（2）每项各因素之间是“与”关系，每项每个因素都写上，因素是“0”添反，因素是“1”不添。ABSC0000011010101101S=AB+AB C=AB用真值表描述问题，不仅全面，而且通过它可写出布尔代数式，用逻辑门来实现。1．4二进制数的运算及其加法电路 加法电路是计算机的一个基本部件，用它能完成算术的4种基本运算。1.4.1二进制数的相加(1)两个二进制数相加时,可以逐位相加,如二进制数写成: A=A3A2A1A0 B=B3B2B1B0 其结果可以写成: Ｓ＝Ｓ３Ｓ２Ｓ１Ｓ０