微型计算机原理

微型计算机原理及接口技术ThePrincipleAndInterfaceTechnology

ofMicrocomputerInstructor：

zhoumaoxia课程

介绍微机系统的组成organization工作原理principle硬件接口技术interface典型应用use课程

介绍微机

原理及接口

技术典型机型：IBMPC/XT或AT系列机基本系统：80386和80486、PentiumI/O接口电路及与外设的连接硬件－－接口电路原理软件－－接口编程方法课程目标：1、系统掌握汇编语言的程序设计基本方法2、系统掌握微机硬件接口技术3、建立微机系统的整体概念4、具有微机软件及硬件初步开发、设计的能力先修

课程先修课程数字逻辑提供硬件基础汇编语言程序设计建立必备软件基础掌握指令系统、程序格式学习

方法学习方法很重要复习并掌握先修课的有关内容课堂：听讲与理解、适当笔记课后：认真读书、完成作业实验：充分准备、勇于实践学习

方法学习方法很重要总成绩＝考试成绩＋实验成绩＋平时成绩学习

资源学习资源要利用钱晓捷之微服网/qwfw微机原理远程教学0/caicomputer/钱晓捷陈涛，微型计算机原理及接口技术，北京：机械工业出版社，1999.1BarryB.Brey著陈谊等译，Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全——80X86、Pentium和PentiumPro，北京：机械工业出版社，1998.1第1章微型计算机基础知识第1章微型计算机基础知识1.1微型计算机的发展概述(ComputerOverview)

1.2微型计算机的运算基础1.3微型计算机的组成原理1.4处理器内部结构及微机的工作过程1.5微型计算机的主要性能指标及典型配置1.1微型计算机的发展及应用概述第一阶段：1946年，世界上出现第一台数字式电子计算机ENIAC（电子数据和计算器）第二阶段：晶体管计算机第三阶段：集成电路计算机(integratecircuit，IC)第四阶段：发展到以大规模集成(LargeScaleIntegration,LSI)电路为主要部件的，产生了微型计算机1.1微型计算机概述ComputerOverview

1.1计算机的发展(history)20世纪40年代，无线电技术和无线电工业的发展为电子计算机的研制准备了物质基础，1943年～1946年，美国宾夕法尼亚大学研制的，ENIACwasgrantedapatent(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer(ENIAC电子数字积分器和计算机)in1945.18,000vacuumtubesaspeedofseveralhundredmultiplicationsperminute170m3volumeoriginallyitsprogramwaswiredintotheprocessorandhadtobemanuallyaltered.在弹道问题中许多复杂的计算，美国陆军部的资助.超导器件集成光学器件电子仿生器件纳米技术超导计算机光学计算机神经计算机人工智能计算机

第五代非冯·诺依曼(VonNeumann)计算机

第六代神经计算机:

电子计算机将类似人脑的智慧和灵活性。电子计算机的发展已经进入了第六代，这种发展可能仅仅是刚起步，前途没有止境。

研究计划：巨型机大型机中型机小型机微型机：第四个阶段的产物按价格、性能和体积分：计算机的核心部件——CPUCPU运算器中央处理单元控制器（CentralProcessingUnit）微型计算机的系统组成运算器

控制器寄存器组

内存储器总线输入输出接口电路外部设备软件微处理器微型计算机微型计算机系统区别1.1.1微型计算机的发展概况1971--1973年，Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机时代第1代（1971—1973）

：4位和低档8位微机4004→4040→8008第2代（1974—1977）

：中高档8位微机Z80、I8085、M6800，Apple-II微机第3代（1978—1984）

：16位微机8086→8088→80286，IBMPC系列机字长，微处理器芯片作为微型计算机发展的标志。第4代（1985---1993）：32位微机80386→80486→Pentium→PentiumII→PentiumIII→Pentium4第5代（1993------）：64位微机微机服务器、工程工作站、图形工作站

存储器芯片集成度大体上每三年翻两番(1971年每片1Kb，到1984年达到每片256Kb，1992年16Mb动态随机存储器芯片上市)，这就是著名的摩尔定律。摩尔定律用来描述微处理器的工作速度，在一定成本下，大体上也是每18个月翻一番。专家预计，芯片性能呈指数增长将在今后几年放缓，有关人士认为摩尔定律能再适用10年左右。目前主流计算机：CPU英特尔45纳米奔腾双核处理器E5300盒装CPU（LGA775/2.6GHz/2M二级缓存/800MHz）￥449

主板华擎（ASRock）P43DE主板（IntelP43/LGA775）￥459

内存威刚（V-Data）万紫千红DDR28002G台式机内存￥249

显卡映众（Inno3D）ICHILL9600GT冰龙版670/2000512M/256位DDR3PCI-E显卡￥599

硬盘西部数据（WesternDigital）500GWD5000AAKS7200转16MSATAII盒装硬盘三年免费质保！￥369

显示器飞利浦（Philips）19英寸宽屏液晶显示器190E1SB￥948

机箱酷冷至尊（CoolerMaster）破坏者中塔式电脑机箱RC-K200￥209

电源康舒（AcBel）电源ME2Power350W2.3版额定350W￥229

鼠标

键盘罗技（Logitech）光电高手1000多媒体键鼠套装￥139

共9件商品

总价：￥3650

开放式总线（BUS）结构：嵌入式系统：

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能嵌入式系统：几乎包括了生活中的所有电器设备。嵌入式系统分类：嵌入式系统硬件部分的核心部件就是嵌入式处理器。1.EMPU（EmbeddedMicroProcessorUnit）嵌入式微处理器2.MCU（MicroControllerUnit）嵌入式微控制器；

3.嵌入式DSP处理器（DigitalSignalProcessor）；

4.嵌入式片上系统（SOC）。

嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等。

1.EMPU（EmbeddedMicroProcessorUnit）嵌入式微处理器；

哈哈。。就是单板机啊2.MCU（MicroControllerUnit）嵌入式微控制器；

嵌入式微控制器的典型代表是单片机，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经经过了40多年的历史，4、8、16、32位，但８位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。

3.嵌入式DSP处理器（DigitalSignalProcessor）；DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。在数字滤波、FFT(离散傅立叶变换的快速算法)、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。

4.嵌入式片上系统（SOCsystemonchip）。

片上系统指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，对所有或部分必要的电子电路进行分组的技术。所谓完整的系统一般包括中央处理器（CPU）、存储器、以及外围电路等。SoC是与其它技术并行发展的，如绝缘硅（SOI），它可以提供增强的时钟频率，从而降低微芯片的功耗。TheoperatingsystemscommonlyfoundonpersonalcomputersareUNIX,MacintoshOS,MS-DOS,OS/2,andWindows.1.1.2OperatingSystemoverviewsOperatingsystemscontinuetoevolve.ArecentlydevelopedtypeofOScalledadistributedoperatingsystemisdesignedforaconnected,butindependent,collectionofcomputersthatshareresourcessuchasharddrives.FutureTechnologies1.3微型计算机发展趋势今后计算机发展表现：高性能化、网络化、大众化、智能化、与人性化、功能综合化。计算机网络呈现：连接的、开放的、传输多媒体信息。1.3微型计算机发展趋势cpu速度继续提升个人计算机具有原来服务器的所具有的处理能力高性能计算机采取分布式共享存储结构采用更先进的数据存储技术外设高性能网络化和集成化且易于携带I/O技术更加智能化、人性化、人与计算机的交流更加便捷1.3微型计算机发展趋势计算机发展过程具有技术上的连续性和兼容性。1.2微型计算机的运算基础数制:利用符号计数的方法.计算机采用的数制:二进制.进位计数制:按进位原则进行计数.用“0”和“1”两个基本符号(即基2码)来编码表示:(1)基2码在物理上最容易实现。

(2)基2码用来表示二进制数，其编码、加减运算规则简单。

(3)基2码的两个符号“1”和“0”正好与逻辑数据“真”与“假”相对应，为计算机实现逻辑运算带来了方便。

1Digits(数)A.Decimal(十进制)(0—9)B.Binary(0----1)C.Octal(八进制)(0—7)D.Hexadecimal(十六进制)(0—9,A,B,C,D,E,F)2.PositionalNotation(位计数法）Example1: Decimal132 1(百位)3(十位)2(个位)hundredstensunitspositionpositionpositionpower(幂)102

101

100weight(权)100 101InabaseNnumbersystem,theradixisN(基数)andtheexponent(指数)(i)meanstheposition. Binary101 101power(幂)22 21 20weight(权)4 21Numericvalue1*22+0*21+1*20=5Inabase2numbersystem,theradixis2(基数)andtheexponent(i)(指数)meanstheposition.Example2:1.2.1无符号数的表示方法一、进位数制1、十进制2、进位数制的通用表示按权展开式：NR=dn-1xRn-1+dn-2xRn-2+

….+d1xR1+d0xR0+

d-1xR-1+d0xR0+

….+d-mxR-m3、二进制1001.11B=1x23+0x22+0x21+1x20+1x2-1+1x2-24、十六进制(0123456789ABCDEF)328.BAH=3x162+2x161+8x160+11x16-1+10x16-25、八进制(01234567)327.56O=3x82+2x81+7x80+5x8-1+6x8-21.2.1无符号数的表示方法二、进制之间的转换1、任意进制转换十进制：按权展开相加求和，计算出数值练习:1111.1B=?456.8H=?45.4O=?1.2.1无符号数的表示方法ConversiontoDecimalExample:Hexadecimal:E6A.C2HDecimal:E*162+6*161+6*160+C*16-1+2*16-2=14*162+6*161+6*160+12*16-1+2*16-2=3690+0.75+0.0078125=3690.75781252、十进制转换任意进制转换方法：整数部分：除基数取余法小数部分：乘基数取整法1.2.1无符号数的表示方法（1）十进制转换二进制

215.687522151

21071

2531

2260

2131

260

231

2110LSDMSD余数*第一次得到的有效数字是二进制的最低有效数字，最后得到的余数是二进制的最高有效数字。

11010111B整数部分：除基数取余法1.2.1无符号数的表示方法（1）十进制转换二进制

0.6875*第一次得到整数为最高位。如若永不为0则根据精度要求截取一定的位数

.1011B0.6875X2=1.37510.3750.375X2=0.7500.750.75X2=1.5010.500.50X2=110整数小数小数部分：乘基数取整法1.2.1无符号数的表示方法1.2.1无符号数的表示方法练习：213.54D转换为2进制213.54D转换为8进制2）十进制转换十六进制规则与转换为二进制相同，不同之处：11010101.1B325.4Q1.2.1无符号数的表示方法3）二进制转换十六进制整数部分以小数点为起点向左每四个位对应一位十六进制数，最后不足四位前面补0，小数部分以小数点为起点向右每四个位对应一位十六进制数，最后不足四位后面补0，

10111111100.110015FAA8000010111111100.110011.2.1无符号数的表示方法3、十六进制转换二进制每一位十六进制的数字转换为四位二进制数3AC.B7H

3AC.B7

H001110101100.10110111B

1.2.2带符号数的表示方法一、机器数与真值字长：衡量计算机运算精度的指标，在计算机完成一次运算和处理所对应的一组二进制的位数，位数越多处理精度越高。机器数:用二进制表示有符号数，用最高位表示符号，其余为数值，这样一组连同符号一起编码化的二进制数称为机器数.机器数的真值:机器数所代表的数值大小称为机器数的真值。数值位D7D6D5D4D3D2D1D0无符号数无符号：00H---FFH（0----255）

0000000011111111最小值最大值1.2.2带符号数的表示方法数值位D7D6D5D4D3D2D1D0符号位1为负数0为正数有符号：FFH----7FH（-127---+127）

11111111

01111111负最大值正最大值1.2.2带符号数的表示方法

真值的表示方法：机器数（字长为8）[X1]真=+101010B=+42X1=00

101010B[X2]真=-101010B=-42X2=10

101010B1.2.2带符号数的表示方法机器数:用二进制表示有符号数，用最高位表示符号，其余为数值，这样一组连同符号一起编码化的二进制数称为机器数.机器数的真值:机器数所代表的数值大小称为机器数的真值。字长为160000000000101010B1000000000101010B二、机器数的原码、反码与补码（[X]原，[X]反，[X]补）1、原码在机器数中最高位为符号位，其余的位为该数的绝对值。特点(1)最高位为符号位，正数为0，负数为1；（2）原码表示数的范围8位二进制原码：-127~+127

16位二进制原码-（215-1）~+（215-1）（3）0的原码表示方法[+0]原=00000000B[-0]原=10000000B1.2.2带符号数的表示方法11111111D7D6D5D4D3D2D1D0100000000加12828-11.2.2带符号数的表示方法二、机器数的原码、反码与补码求原码（以字长位8计算）[+42]原=[-42]原=00101010B10101010B求原码（以字长位8计算）[+127]原=[-127]原=0111111B11111111B1.2.2带符号数的表示方法求原码（以字长位16计算）[+42]原=[-42]原=0000000000101010B1000000000101010B求原码（以字长位16计算）[+127]原=[-127]原=000000000111111B1000000001111111B原码的严格定义：设机器字长为n，连同符号一起用n位二进制数表示。原码表示的范围-（2n-1-1）——（2n-1-1）10000000原码编码简单直观，与真值转换方便。但也带来一些麻烦：（1）0的表示不唯一，有二义性给机器的零的判断带来麻烦。（2）不便于进行加减运算。2、反码：正数的反码与原码相同，负数的反码，符号位不变，其余各位按位取反。（求反规则）反码特点：（1）反码表示法中，最高位仍为符号位，正数为0，负数为1（2）0的反码表示方法[+0]反=00000000B[-0]反=11111111B（3）反码范围：字长为8时，-（27-1）~+（27-1）

（-127~127）求反码（以字长位8计算）[+42]反=[+42]原=[-42]原=00101010B11010101B10101010B[-42]反=求反码（以字长位16计算）[+42]反=[+42]原=[-42]反=0000000000101010B11111111

1

1010101Bn3、补码：正数的补码与原码相同，负数的补码等于反码加1（求补规则）（即，符号位不变，各位取反加1）求补码（以字长位8计算）[+42]补=[+42]原=[-42]补=[-42]反+1=00101010B11010101B+111010110B3、补码：正数的补码与原码相同，负数的补码等于反码加1（求补码规则）补码特点：（1）补码表示法中，最高位仍为符号位，正数为0，负数为1（2）0的补码表示方法有一种[+0]补=[-0]补00000000（3）补码范围：字长为8时，-（27）~+（27-1）

（-128~+127），十六位（-32768

~+32767）（4）注意：对于8位二进制数10000000在补码中定义为[-128]在原码中定义为[-0]，在反码中定义为[-127]，十六位规则相同。1.2.2带符号数的表示方法关于补码应注意的几个问题：（1）在微机中所有带符号的数据都用补码表示。一个数据是带符号是还是不带符号是事先已知的。（2）当求补码的真值是，若最高位为0，，其余7位是二进制的数值，若最高位为1（负数），需要其余7位求反加1。（3）采用补码的目的在于用加法运算代替减法运算，从而简化硬件结构，降低成本。（4）补码运算时，符号位不需要单独的处理，一起参与运算，只要不发生溢出的情况，运算结果总是正确。1、正数补码的真值

[X]真=[X]补2、负数补码与真值的关系定义：求补运算：对于有符号的二进制数，包括符号位在内，所有位全部取反再加1，这种运算叫求补运算（注意区别一个数的补码。）对负数补码进行求补运算，既可以得到补码对应真值（原数）的绝对值。|X|=[x]补+1，[x]补表示对补码进行所有位取反运算。三、补码与真值的关系三、补码与真值的关系[例1.18]求8位补码01111111B的真值1.设[X]补=01111111B，求[X]真因为[X]补=[+127]，符号位为0，是正数，所以[X]真=+127D绝对值2.设[X]补=10000001B，求[X]真[X]补=10000001B，符号位为1，是负数，所以|X|=[X]补+1=01111111=+127,[X]真=-127绝对值带符号数都用补码表示1、补码的加法规则：和的补码等于补码之和。设X+Y=Z，则[X]补+[Y]补=[X+Y]补=[Z]补，X，Y正负数都可以。例子设X=+64，Y=-10，求X+Y=？X=01000000B01000000=[X]补Y=10001010B+）11110110=[Y]补

00110110=[+54]补四、补码的运算

11、补码的加法例子设X=-56，Y=-66，求X+Y=？

11001000=[-56]补

+）10111110=[-66]补

110000110=[-122]补结论：不论被加数还是加数是正数还是负数，直接用补码相加（包括符号位）结果不超出补码的表示范围，结果就正确。最高位向更高位的进位，由于机器的字长的限制而自动丢失，不会影响结果的正确性。规则：补码的减法，可以变成补码的加法。差的补码变成第一个数的补码与第二数有符号的变性之后的补码相加。2、补码的减法

计算机利用补码运算规则，将带符号用补码表示有诸多优点。其一用补码相加运算可以代替原码相减运算，从而简化硬件结构；其二负数补码的转换可用求补运算实现；其三带符号数与无符号数的加法运算可以用同一电路完成，只要结果不超出数值表示范围都是正确的。补码运算的优点1、带符号数的表示都一定的范围，如8位的原码，反码、补码的表示范围：

原码：-127———+127（FFH---7FH）反码：-127--------+127(80H-7FH)补码：-128——+127(80H-7FH)当8位带符号数的运算结果超出以上的范围时，就会产生溢出。所谓溢出：运算结果超出补码表示的范围，就叫补码溢出，简称溢出，溢出时，带符号数的运算结果必然是错误的。五、带符号数溢出及其判断的方法例：X=+64D，Y=+65D，X+Y应为正数129，超出127这个范围，必然出错。

0100000+64补

+）01000001+65补

10000001最高位1，是-1，-1=[-127]补，显然出错。五、带符号数溢出及其判断的方法例：X=-1111111，Y=-0000010，X，Y都是负数

10000001B-11111111B补

+）11111110B-0000010B补

1

01111111B自然溢出1，8位数的最高位即符号为0，这也显然不对。五、带符号数溢出及其判断的方法2、溢出的判断方法溢出只能出现在两个同符号数相加或不同符号数相减的情况下。，判断溢出的方法有多种，利用双位法判断有无溢出是一种常用的方法他的规则是：（1）如果次高位向最高位有进位（或借位），而最高位向前无进位（或借位），则结果发生溢出。（2）反过来，如果次高位向最高位无进位（或借位），而最高位向前有进位（或借位），则结果发生溢出。五、带符号数溢出及其判断的方法+）D7D6D5CFD6CFOF=CF+D6CFOF=1B表示有溢出，OF=0表示无溢出。注意：在微机中，为防止溢出可以采用多字节五、带符号数溢出及其判断的方法

偏移码的最高为符号位，符号位为1表示正数，为0表示负数。求一个数的偏移码：先求出二进制的补码，然后把符号位取反。偏移码是将真值在数轴上向正方向平移了2n-1。对于8位数偏移了27=128（+5）补=00000101（+5）移=10000101（0）补=00000000（0）移=10000000（-128）补=10000000（-128）移=0000000010000000六、偏移码：偏移码是补码的变形1.2.3数的定点表示与浮点表示

在计算机中涉及小数点位置时，常用的数据表示格式有两种，即定点表示法与浮点表示法。一、定点表示：任何一个二进制数都可以表示成一纯整数或一个纯小数与一个2的整数次幂的乘积形式。其中）N=2p

xsS表示了N的全部有效数字，称为N的尾数，P为N的阶码它指明了小数点的位置，2为阶码的底。P、S都用二进制表示的数。十进制2567.67=256767x10-2=0.256767x1041.2微型计算机的运算基础1.2.3数的定点表示与浮点表示1.定点整数

N=2p

xS当P=0，尾数S为纯整数时，定点数只能表示整数。符号二进制数数符尾数S为纯整数小数点在最低位后通常数0表示正数，1表示负数1.2.3数的定点表示与浮点表示对于字长为n位的定点整数范围0=<|x|<=2n-1-1对于字长为n位的无符号整数范围0=<x<=2n-11.2.3数的定点表示与浮点表示2.定点小数N=2p

xS当P=0，为尾数S为纯小数时，定点数只能表示纯小数。符号二进制数数符尾数S为纯小数小数点在最高位前1.2.3数的定点表示与浮点表示对于字长为n位的定点小数范围0=<|x|<=1-2-（n-1）0.1111=1-0.0001=1-2-41.2微型计算机的运算基础1.2.3数的定点表示与浮点表示

如果运算结果超出计算机所能表示的最大绝对值称溢出，需进行溢出处理；运算结果小于计算机所表示的最小值，则计算机把它当做0处理。定点整数或定点小数，所允许表示的数值有限，运算精度低，但对硬件的要求简单。1.2.3数的定点表示与浮点表示二、二进制浮点表示法N=2p

xSPfPSfS定点小数阶符阶码尾符尾数由此可见：一个浮点数（1）有尾数S，决定了浮点数的精度；（2）阶码通常用整数，指出小数点在数据中的位置，决定了浮点数的表示范围，（3）尾符的正负决定了整个数的正负，阶符的正负决定了小数点是左移还是右移。1.2.3数的定点表示与浮点表示二、二进制浮点表示法N=2p

xS一般阶码用补码表示，便于指数的加减运算，尾数可取补码或原码，但常用原码表示，便于乘除运算。若阶码有m位，不包括阶符，尾数为k位不包括尾符可表示最大数的绝对值为：阶符为正，阶码和尾数各个二进制位全为1|N|max=（1-2-k）x2p

（P=2m-1）01110或11111二、二进制浮点表示法N=2p

xS可表示最小数的绝对值为：阶符为负，阶码为全1，尾数最低位为1，其余为0。|N|min=2-kx2p{P=-（2m-1）}11110或100011.2.3数的定点表示与浮点表示浮点数的小数点是不固定的，在运算时，要对阶，且按大的阶对阶，否则可能丢失数字的有效位而引起误差。“规格化”形式表示浮点数：若是原码尾数，最高位尾数为1，如0.000101*25

规格化后=0.101*23

若补码尾数，则正数的最高尾数为1，负数的最高尾数为0，既尾数的最高位与符号位相反。在浮点数表示时，当一个数的阶码大于机器所能表示的阶码时，产生上溢，机器转入溢出中断处理，当一个数的阶码小于机器所能表示的阶码时，产生“下溢”出，机器一般作为机器0来处理。溢出实际上是阶码的溢出。0.101*23+0.0004*24=0.0101*24+0.0004*241.2微型计算机的运算基础1.2.4计算机中二进制信息编码

所谓二进制信息编码是指用二进制代码来表示计算机所要处理的信息，一般表示为若干二进制代码的组合。在计算机中所有的数字、字母、符号、操作命令都是用特定的二进制编码来表示的。1.2微型计算机的运算基础1.2.4计算机中二进制信息编码一、二进制编码的十进制数（BCD码）

0—90000----11110000—1001这种二进制编码表示十进制数简称为BCD码，BCD采用4位编码，4位一组表示1位十进制数。如：324.98D324.98(001100100100.10011000)BCD1.2微型计算机的运算基础1.2.4计算机中二进制信息编码一、二进制编码的十进制数（BCD码）BCD码与二进制之间的转换：不能直接实现。BCD二进制：先转成十进制，十进制再转成二进制。二进制BCD：先转成十进制，十进制再转成BCD码1.2微型计算机的运算基础1.2.4计算机中二进制信息编码一、二进制编码的十进制数（BCD码）BCD码简化人机联系，但比纯二进制效率低，对与给定的十进制数，用BCD编码表示，要比用二进制编码表示用到的位数要多，数字电路相应复杂。BCD码两种形式（1）压缩BCD编码，4位二进制表示一位十进制。（2）非压缩BCD编码，1个字节（8位）二进制表示一位十进制。1.2微型计算机的运算基础1.2.4计算机中二进制信息编码二、字母与符号的编码最广泛常用的ASCII（Americanstandardcodeforinformationinterchange）:由7位二进制代码组成，表示27=128种不同的字符符号与操作命令。1.2.4计算机中二进制信息编码二、字母与符号的编码在计算机系统中数据传输的基本单元是字节，1个字节是8位，ASCII码用低7位，最高位b7用奇偶校验，检验传输的正确与否。偶校验：包括校验位在内，把ASCII码所有“1”的个数配成偶数个。奇怪校验：包括校验位在内，把ASCII码所有“1”的个数配成奇数个。

b7b6b5b4b3b3b2b1b001100111.2微型计算机的运算基础1.2.4计算机中二进制信息编码三、汉字编码1、汉字输入编码（1）数字编码-国标区位码。无重码，机内码交换简单，缺点代码难记。（2）拼音码，熟悉汉语拼音即可用，重码多，需要进行选择，影响输入速度。（3）字型码，按字型编码，五笔字型码。1.2微型计算机的运算基础1.2.4计算机中二进制信息编码三、汉字编码2、国标码与汉字机内码GB2312-80国家标准汉字编码。汉字机内码：是汉字在计算机内部存储、运算、处理的代码，用两个字节表示。1.3微型计算机的系统组成1.3.1微型计算机的系统组成1、硬件系统：

五部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备2、软件系统：系统软件，应用软件CPU1.3微型计算机的系统组成1.3.1微型计算机的系统组成一、微型计算机的硬件系统输入设备输入接口存储器运算器控制器寄存器阵列微处理芯片输出接口输出设备1.3.1微型计算机的系统组成一、微型计算机的硬件系统1、MPU或CPU运算器：对信息进行加工处理的逻辑部件。控制器：包括指令寄存器、指令译码器、定时控制电路。内部寄存器阵列：专用寄存器、通用寄存器1.3微型计算机的系统组成1.3.1微型计算机的系统组成2、存储器微机中存储和记忆的装置，用来存储数据、程序、中间结果和最终结果（1）内存：主存储器，按工作方式分RAM与ROM（2）外存：辅存，外存的程序必须调入内存，CPU才能执行。（3）内存单元地址和内容：内存用来存储数据和程序。内部存储器由一个个的基本存储电路构成。微机规定，每个存储单元可以存放8位二进制数，称为一个字节（Byte）。内存容量：就是它所含内存单元的数量，也就是存储器存储信息量的大小。1KB=210B=1024Byte1MB=220B=220Byte1兆字节1GB=230B=230Byte1吉字节1TB=240B=240Byte1特字节存储单元的地址：为区分不同的存储单元，按一定规律和顺序对每个存储单元进行排列编号，这个编号称为存储单元的地址。地址从0开始，依次加1。在机器里，地址用二进制表示，为无符号整数，书写格式用十六进制。对于每一个单元地址是唯一的，按存储单元的地址进行译码，从而唯一的找到存储单元，对该单元进行读写，这个过程就是对内存寻址。（00029H）=F9H30页图1.3微型计算机的系统组成1.3.1微型计算机的系统组成（3）内存的基本操作：

读操作：从存储单元取数据。非破坏性。写操作：把数据装入存储单元。破坏性。1.3微型计算机的系统组成1.3.1微型计算机的系统组成3、输入设备（inputdevice）与输出设备（outputdevice）二者合称外部设备，简称I/O设备。4、输入输出接口（I/O）：CPU与外设之间信息传递的桥梁。1、地址总线AB

单向输出，三态控制。CPU利用地址总线，输出地址信号，与数据总线结合，用以确定数据的来源和数据的目的。地址总线宽度因MPU而不同，，他的数目决定了，外接存储器的最大存储容量。（例子）地址总线可以是三态，处于高阻态，让外部控制器占用。16条地址线，内存最大容量：216B二、微型计算机硬件系统的连接结构2、数据总线DB

双向，三态控制。用于在CPU与存储器和I/O接口之间传递信息。3、控制总线CB

三态控制，用于传送各种控制信号、时序信号和状态信息。CB中每一根线都有一在种固定的作用和方向，有的是CPU发出的信号，如读、写信号，有的是外部向CPU发出的请求信号，如中断信号，每一根线方向是单一的，但总体上看是双向的。二、微型计算机硬件系统的连接结构二、微型计算机的软件系统系统软件应用软件1.3微型计算机的系统组成1.3微型计算机的系统组成1.3.2微型计算机的分类1、微型计算机：简称MC，以微处理器为核心，通过BUS把I/O接口电路、CPU以及ROM、RAM有机结合在一起，构成一台微型计算机。按字长分，1、4、8、16、32、64位机。（1）单板机（2）单片机（3）多板机（4）个人计算机1.3.2微型计算机的分类2、微型计算机系统微处理器微型计算机微型计算机系统运算器

控制器寄存器组

内存储器总线输入输出接口电路外部设备软件微处理器微型计算机微型计算机系统1.3.2微型计算机的分类3、多媒体计算机能处理和提供图文声像等各种媒体形式信息、既有多媒体功能的计算机系统，称为多媒体计算机。1.4处理器的内部结构及微机的工作过程1.4.1典型微处理器的内部结构CPU结构：1、运算器2、控制器3、内部寄存器阵列4、输入输出控制逻辑1.4.2存储器内部结构及读/写操作由CPU来的地址信号地址寄存器地址译码器

。。。内存P00H01H2P-1数据缓冲器至CPU的数据总线由CPU来的控制信号控制电路存储器内部结构图1.4.2存储器内部结构及读/写操作00H地址译码器

。。。内容00H01HRD控制电路存储器读操作示意图XXXXXX001111103EDDBPAB1.4.2存储器内部结构及读/写操作20H地址译码器

。。内容00H01HRD控制电路存储器写操作示意图XXXXXX001111104CHDBPAB0100110020H1.4处理器的内部结构及微机的工作过程1.4.3微型计算机的工作过程一、指令系统和程序指令：计算机中所规定的基本操作命令，称为指令，通常一条指令对应着一种基本操作。程序：基本操作命令按一定的顺序排列起来组成程序。程序是实现即定任务的指令序列，是指令的有序集合。指令系统：计算机所能识别和执行的全部指令称为指令系统，这是计算机所固有的，不同的微处理器有不同的指令系统。源程序：用户为解决自己的问题，所编写的程序为，源程序。一、指令系统和程序机器码（指令代码）：指令用二进制来表示。在计算机里按一定规律组合起来代表某操作命令的二进制代码称为指令的机器码，或指令代码。指令的机器码分为：操作码、操作数。加法指令：ADDAX，BX；AXAX+BX该指令的机器码：01C3H，占两个字节。操作码：表示计算机执行什么操作，操作数：参加操作的数本身，或操作数所在的地址。机器语言程序：使用指令的机器编写的程序称为机器语言程序。汇编语言程序：利用助记符和符号编写的程序称为汇编语言源程序。1.4处理器的内部结构及微机的工作过程二、程序的执行过程冯.诺伊曼：存储程序计算机的结构。计算机自动工作原理：可以概括为存储程序和控制程序：把已编写好的程序和数据事先放在存储器中保存起来，启动计算机后，给出程序中第一条指令的存储地址，控制器可依据存储程序中的指令顺序周而复始的取出指令、分析指令（译码）、执行指令，直至完成全部指令操作。取指令的操作必须给出指令的机器码所在的单元地址，这要求一电路可以追踪指令所在的地址，这就是程序计数器PC。读取指令操作分为两种：一是取指令的操作码即取指操作，一是取指令的操作数。1.4.3微型计算机的工作过程例子：15H+36H=？指令指令机器码地址说明MOVA，15H3E15H0000H被加数放AADDA，36HC636H0002HA与36H相加，结果放AMOV（20H），A3220H0004HA中内容送AHALT76H0006H暂停操作1.4处理器的内部结构及微机的工作过程1.4.3微型计算机的工作过程3EH15HC6H36H32H20H76H地址内容00H01H02H03H04H05H06H07H

程序必须事先放在存储器中，假设起始地址为00H，，计算机启动时，PC被赋值00H，机器就依次执行这段程序。程序的执行过程就是取指令，译码、和执行指令的过程，1.4处理器的内部结构及微机的工作过程在程序执行时，PC赋以第一条指令的地址00H，然后进入第一条指令的取指阶段：1、PC指针的内容00H送地址寄存器。2、PC的内容自动加1，指向下一条指令01H3、地址寄存器AR把地址号00H通过地址总线送地址译码器，经译码后选种存储器00H单元4、CPU给出读命令5、所选中单元的内容3EH读至数据总线上6、数据经总线送到数据寄存器DR7。因为是取指阶段，所以DR将把指令送指令寄存器IR，经译码发出执行这条指令的控制命令1.4处理器的内部结构及微机的工作过程00100000H01110110H01001011H05H20H1、PC指针的内容05H送地址寄存器。PC的内容自动加1，指向下一条指令0