[工学]微机原理PPT.ppt

微机原理与应用,微机原理与应用,学习本课程建议: 抓住五个环节:预习 听课 复习 笔记 作业 注重两个能力:自学 实践 注重两个交流:同学间 师生间 实现一个转变:基础课专业基础课,本课程考核:闭卷（期中、期末） 总成绩：卷面80 平时20,注意与单片机课程异同 讲授内容:第1章第8章 参考书: 1,杨文显,现代微型计算机原理与接口技术教程, 清华大学出版社,2006年 2,朱定华,微机原理、汇编与接口技术学习指导, 清华大学出版社,2006年,学习内容：,微机原理与应用是一门重要专业基础课程； 既有硬件又有软件内容，涉及微处理器内部结构，外部电路扩展以及汇编程序设计等； 知识点多，实践性强，内容较繁杂。 世上无难事，只要肯登攀。,微型计算机组成结构,第1章,微型计算机基础知识,1.1 计算机中的数和编码 1.2 逻辑单元和逻辑部件 1.3 微型计算机的结构和工作原理 1.4 8086/8088微处理器 1.5 8086/8088存储器结构与堆栈 1.6 80x86、Pentium系列微处理器 1.7 新一代微处理器-Itanium,1.1 计算机中的数和编码,1.1.1 计算机中的数制 1.1.2 符号数的表示法 1.1.3 二进制数的加减运算 1.1.4 二进制数的逻辑运算和逻辑电路 1.1.5 二进制编码 1.1.6 BCD数的加减运算,十进制数(D),: 逢十进一,1.1.1计算机中的数制,基数：数制所使用的数码的个数,权：数制中每一位所具有的值.,二进制数(B),: 逢二进一,: 逢十六进一,十六进制数(H),二进制数的基数为2， 第i 位的权为2i。,十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系如表所示,十进制,二进制,十六进制,0,1,2,3,4,5,6,7,8,0,1,2,3,4,5,6,7,8,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,十进制,二进制,十六进制,9,10,11,12,13,14,15,16,9,A,B,C,D,E,F,10,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111,10000,计算机采用二进制数的原因,1. 物理上容易实现。 2. 运算规则简单。 3. 可以用逻辑代数作为设计工具。,数制转换,二转十，十六转十 方法：按权展开相加, (215)10 = 11010111B,方法：除2取余法。,十进制数 二进制数,整数转换,二进制 十六进制数,1. 十六进制数 二进制数,一位十六 用四位二进制 表示。,(3AB)16 = 3ABH = (0011 1010 1011)2 = (1110101011)2,(0.7A53)16 = 0.7A53H = (0.0111 1010 0101 0011)2,2. 二进制数 十六进制数,四位二进制数用一位十六进制数表示。,#以上未涉及符号（+，-）,用一个8位二进制数表示一个有符号数：,1.1.2 符号数的表示法 一、机器数和真值,机器可使用的带符号数，称为机器数 机器数所表示的真实数值，称为真值,1. 原码,+105原 = 01101001B,105原 = 11101001B,二、带符号数的三种表示方法(原码、反码和补码),原码的特点：,(1) 数值部分即为带符号数的二进制数,(2) “0” 有+0 和 0之分,(+0)原 = 0 0000000B,(0)原 = 1 000 0000B,(3) 8位二进制原码表示数的范围,1111,1111B 0111 1111B,即 127 +127,即：数0的原码不唯一。,2. 反码（机器数）,+4原 = +4反 = 0 000 0100B,4原 = 1 000 0100B,正数：反码同其原码,负数：符号位不变，数字位按位取反,4反 = 1 111 1011B,+127原 = +127反 = 0111 1111B,127原 = 1 111 1111B,127反 = 1 000 0000B 真值？,3. 补码（机器数）,+4原 = +4补 = 0 000 0100B,4原 = 1000 0100B,正数：补码同其原码。,负数：反码+1。 补码用途：减法转为加法,4反 = 1111 1011B,127原 = 1111 1111B,127反 = 1000 0000B,4补 = 1111 1100B,127补 = 1000 0001B,特殊数11111111B,原码定义： （-127）原 反码定义： （-0）反 补码定义： （-1）补 无符号数：(11111111) = 255,注意： 正数:原码、反码、补码均同原码。 负数：原码为真值、反码为正数取反、补码为反码 加1。,8位有符号数的表示范围,对8位二进制数： 原码： -127 +127 反码： -127 +127 补码： -128 +127 想一想：16位有符号数的表示范围是多少？ 求补码=求补？ 求反码=求反？,三、补码加减法的运算规则,补码符号位扩展：（真值不变） 正数符号位前补0， +46补=2EH=002EH 负数符号位前补1， -46补=D2H=FFD2H 补码，可将减法运算转为加法运算。 X+Y补=X补+Y补 X-Y补=X补+ -Y补 其中X，Y为正负数均可，符号位参与运算。 双补还原： （X补）补 =X原,例,X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y补 X原=10110100 X补= X反+1=11001100 Y补= Y原=01110100 所以： X+Y补= X补+ Y补 =11001100+01110100 =01000000 补码运算时，向最高位的进借位自然丢失，结果仍 为补码。,1.1.3 二进制数的加减运算,一、无符号数的运算,n位无符号数范围：（02n-1）。 相加：结果为正。 相减：无借位结果为正； 有借位结果为负。 #进借位,二、符号数的运算,n位符号数表示的范围：（-2n-12n-1-1）,进(借)位 加法，符号位向更高位产生进位； 减法，符号位向更高位产生借位。 溢出 运算结果超出表示的范围。,溢出的判断方法,两相加或相减时，若 OF=CYCS，OF1， 则结果溢出。 OF0， 则结果无溢出。 CY：符号位向前的进位； CS：次高位向符号位的进位。 OF：溢出标志位,1100 1110 + 1111 1011 1 1100 1001 CS=1,CY=1 OF=11=0,无溢出,0110 1001 + 0011 0010 1001 1011 CS=1,CY=0 OF=01=1,有溢出,1. “ 非” 运算 （逻辑非，求反） (NOT ),若 y = 0000 1111B,1.1.4 二进制数的逻辑运算与逻辑电路,2. “ 与” 运算（逻辑乘） (AND, , ),3. “ 或” 运算（逻辑加） (OR, , + ),4. “ 异或” 运算 （逻辑异或） (XOR, ),本书用国家标准表达门电路 （正负逻辑、反相圈）,一、数字编码,BCD码：4位二进制数表示1位十进制数。,1.1.5 二进制编码 数字、字母、符号等二进制数组和,压缩BCD码： 4位二进制数表示1位十进制数。 941001 0100B94H（计算机内存放） 非压缩BCD码： 8位二进制数表示1位十进制数。940000 1001 0000 0100B0904H,表 标准BCD码表示法（8421 BCD编码）,0,十进制数,0000,标准BCD码,0000,二进制数,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,15,63,94,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,0001 0000,0001 0001,0001 0101,0110 0011,1001 0100,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1111,111111,1011110,0.764 = (0.0111 0110 0100)BCD,二、字符编码,ASCII 码是常用的字符编码。,ASCII：American Standard Code for Information Interchange, 即美国信息交换标准代码。,7位二进制代码对字符进行编码 最高位通常为0，有时也作奇偶校验位。 数字09编码：30H39H 英文字母AZ：41H5AH az：61H7AH,ASCII 字符表,LSD,MSD,0,1,2,3,4,5,6,7,000,001,010,011,100,101,110,111,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111,NUL,SOH,STX,ETX,EOT,ENQ,ACK,BEL,BS,HT,LF,VT,FF,CR,SO,SI,BLE,DC1,DC2,DC3,DC4,NAK,SYN,ETB,CAN,EM,SUB,ESC,FS,GS,RS,US,SP,!,“,#,$,%,&,(,),*,+,/,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,:,;,=,?,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z,、,a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,r,s,t,u,v,w,x,y,z,|,DEL,1.1.6 BCD数的加减运算,十进制数：逢十进一，借一作十 十六进制数：逢十六进一，借一作十六 加法：加6调正（每位结果9时） 减法：减6调正（向高位借位时）,一般对BCD码的运算结果要调整,调整原理：先看一个例子 计算1819 0001 1000 见右式 +0001 1001 0011 0001 31 结果应为37，而计算机相加为31，原因在于运算过程中，如遇到低4位往高4位产生进位时（此时AF=1，AF:辅助进位标志位）是按逢十六进一的规则，但BCD码要求逢十进一，因此只要产生进位，个位就会少6，这就要进行加6调正。,这个1代表了16，而实际上BCD码运算进位仅加了10。,1.BCD数相加,实际上当低4位的结果