微机原理第1章(1.1).ppt

微型计算机技术 及应用,任课教师1: 陈桂友 联系方式 办公电话：92957808 手 机Email: ,任课教师2: 王平 联系方式 办公电话：92958804 手 机Email: xiaoxi_,课程描述,课程设置 专业基础课 后续课程 微机控制技术 相关课程 单片机 PLC DCS等 选用教材微型计算机技术及应用（） 戴梅萼 史嘉权 清华大学出版,主要参考书目,微型计算机原理与接口技术 张荣标 机械工业出版社 微型计算机系统原理及应用（第版） 周明德 清华大学出版社 微型计算机原理及应用辅导 李伯成 西安电子科技大学出版社,课程特点,内容多 逻辑性差 抽象 需要在理解的基础上记忆 考试难度大,学习方法,正确认识微机原理及应用的用途、特点及其对专业知识的影响 正确估计课程的难度，提高学习兴趣 注重理解性记忆，加强软件、硬件实验锻炼 充分利用网络，提高自学能力 相互交流，共同提高,课程主要内容,本课程主要内容：（微机原理、汇编语言程序设计、接口技术） 微机基础知识 8086/8088CPU结构及原理 8086系列CPU的指令系统 汇编语言程序设计 存储器 并行接口、定时器技术 中断技术,讲课学时及成绩评定,共76学时 其中讲课64学时，实验12学时。 成绩评定 平时成绩 包括作业、实验、课堂表现 考试成绩 闭卷考试。,第一章 微型计算机基础知识 本章学习目标 了解微型计算机的发展、应用及其分类 掌握计算机的组成结构 掌握计算机数据的表示 理解微型计算机的基本工作过程,1 微型计算机概述,一、微型机的特点和发展 1、特点 体积小，重量轻，耗电少 可靠性高，结构灵活 价格低廉 应用面广,2、微型机的发展 1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶体管，每秒6万次，成本约200美元。 微机概念：以大规模、超大规模集成电路构成微处理器作核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总路线所制造出的计算机。 划分代标志其发展。,（1971-1972）,（1974-1978）,（1978-1981）,（1981-1992）,（93后）,特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。,第五代计算机（新一代） 将采用人工智能技术及新型软件，硬件将采用新的体系结构和超导集成电路。分为问题解决与推理机；知识数据库管理机；智能接口计算机。 在CPU上制作存储管理部件 采用指令和数据高速缓存 采用流水线结构以提高系统的并行性 采用大量的寄存器组成寄存器堆以提高处理速度 具有完善的协处理器接口，提高数据处理能力 在系统设计上引入兼容性，实现高、低档微机间的兼容,二、微型机基本结构（硬件+软件）,1、硬件：中央处理器（CPU）、存储器、输入接口电路、输出接口电路、总线,2、软件： 系统软件：由生产厂家配置在机器内。 包括监控、管理、汇编、DOS、应用子程序库等。 应用软件：用户根据需要开发的程序 如采样、滤波、标度变换、报警显示、 控制输出等。,3、总线：总线是连接多个功能部件的一组公共信号线 微机中各功能部件之间的信息是通过总线传输 微机：片内（CPU内） 单总线结构 片外 三总线结构 地址总线（AB） 、数据总线（DB） 、控制总线 （CB）。,地址总线AB 单向 输出CPU的地址信号 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址 地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围 数据总线DB 双向 在CPU与存储器、I/O接口之间进行数据传送。 CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部 数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数 控制总线CB 双向 CPU对存储器、I/O接口进行控制和联络。 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等 控制总线决定了系统总线的特点,例如功能、适应性等,举例,举例,总线使用特点,在某一时刻，只能由一个总线主控设备（例如CPU）来控制总线 在连接系统总线的各个设备中，某时刻只能有一个发送者向总线发送信号；但可以有多个设备从总线上同时获取信号 微机系统采用“总线结构”，具有组态灵活、扩展方便的优势,4、关于微机需要区别的概念 微处理器即CPU 是计算机的核心部件 利用集成技术将运算器、控制器集成在一片芯片上。其功能如下： 对指令译码并执行规定动作；能与存储器及外设交换数据；可响应其它部件的中断请求；提供系统所需的定时和控制 微型计算机 在CPU的基础上配置存储器、I/O接口电路、系统总线 微型计算机系统 以微机为主体，配置系统软件和外设,区别3个概念,三、微型计算机的应用 1、科学计算和科学研究 （数值计算）， 如国防、航空航天、建筑设计等可取代大、中型计算机。 2、数据处理 （信息处理） 如财务管理、财政预算、挡案管理、库房管理等可以很方便的对各种信息和数据统计、分类、检索、转换、制表等,3、工业控制 （过程控制） 主要应用于各工矿企业自动控制和自动生产流水线等 用微型计算机实现DDC控制，SCC监督控制、分布控制 4、仪器、仪表控制（智能仪表） 5、家电及民用产品 全自动产品 6、人工智能 机器人、机械手,四、计算机的主要性能指标 字长：表示精度 一次可以并行处理的数据的位数既数据线的条数。 运算速度：平均执行指令的时间（单位us）或每秒执行指令数。 内存容量：表示计算机可存储的信息量 常用单位： K、M、G,2 计算机的运算基础,一、常用术语 1、位（bit）： 是计算机能表示的最小单位，每位只有两种状态0、1。 2、字节（Byte）：8位（bit）为一个字节 是内存的基本单位。 3、字和字长 （word）：字是CPU内部进行数据处理的基本单位。字长即字的长度，常与CPU内部的寄存器、 运算装置、总线宽度一致。 常用微机字长分别是4位、8位、16位、32位。,4、 K、KB ：K是数量单位，KB表示内存容量。 1K=1024 1KB=1024byte 1M=210K=1024K 1G=210M=1024M 5、 ASC码： 美国标准信息交换码，用7位二进制数表示数字、字母及计算机所能识别的各种符号。 6、BCD码 ： 十进制数的二进制表示，用4位二进制数表示0-9十个数字。 7、 指令：计算机所能识别的规定计算机进行某种操作的命令。,8、程序：程序是许多指令的有序结合。是用户在使用计算机时，为要解决的问题编写的指令序列。 9、指令系统：是一台计算机所能识别的全部指令的集合。 10、地址：是计算机存储单元的编号，通常8bit为一个单元，每个单元有独立的编号。 内存地址的最大编号（容量）有限，由地址线的条数决定。 如：8位机 16条地址线 容量64KB 0000HFFFFH 16位机 20条地址线容量1M 00000HFFFFFH,二、进位计数制及其相互转换 1、常用的进位计数制 十进制 09 十个不同的基数 逢十进一 用D表示或省略 二进制 只有0、1两个不同的基数 逢二进一 用B表示 十六进制 09、A、B、C、D、E、F十六个不同的基数 逢十六进一 用H表示,2、不同进制之间的相互转换 二进制转换为十进制 方法：按权展开相加 例1（101011）B=1 25+0 24+1 23+0 22 +1 21+ 1 20 =（43）D 例2：（1101010.101）B=1 26+1 25+1 23 +1 21 +1 2-1+ 1 2-3 =（106.625）D 十进制转换为二进制 整数部分采用除2取余法，直到商为0 为止。 小数部分采用乘2取整法，直到满足精度要求 为止。,例1：将（136）D转换为二进制数。 2 136 余数（结果） 低位 2 68 - 0 2 34 - 0 2 17 - 0 向 2 8 - 1 上 2 4 - 0 写 2 2 - 0 2 1 - 0 0 - 1 高位 （136）D=10001000B,原理 ：(136)D=(Kn-1Kn-2K1K0)B =Kn-1 2n-1+ Kn-2 2n-2 +K1 21 + K0 20 两边同除以2， Kn-1Kn-2K1中均含有2的因子，余数为K0， 同理将余数继续除下去可以找到K1 、K2直到Kn-1,例2：将(0.613) D转换为十进制 (0.613)10 2=1.226 k1=1 高位 (0.226)10 2=0.452 k2=0 (0.452)10 2=0.904 k3=0 (0.904)10 2=1.808 k4=1 (0.808)10 2=1.616 k5=1 (0.616)10 2=1.232 k6=1 低位 (0.613)D=（0.100111）B,原理 (0.613)D=（0.k1k2 km ）B =k1 2-1+ k2 2-2 + .+ km 2-m 两端同乘以2，则等式右端的整数为k1， 不断乘下去可以找到k2 km 。,十六进制于二进制之间的互相转换,二进制不方便书写、记忆、查错、纠错，用十六进制将其缩短。 4位二进制数和一位十六进制数具有一一对应的关系。 十六进制 二进制 十六进制 二进制 0 0000 8 1000 1 0001 9 1001 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 7 0111 F 1111,例1： （F3.A）H=(11110011.1010)B 例2（101100100111101.011）B=（593D.6）H 十进制与十六进制之间的互相转换 十六进制 十进制： 按权威展开相加 十进制 十六进制：整数 除十六取余 小数 乘十六取整 思考：转换是否可以用不同的方法实现？,明确3个概念的区别,微处理器（Microprocessor） 一个大规模集成电路芯片 内含控制器、运算器和寄存器等 微机中的核心芯片 微型计算机（Microcomputer） 通常指微型计算机的硬件系统 还有一般的说法：微机、微型机 微型计算机系统（Microcomputer