微机原理及应用第一章概述.doc

微机原理第一章: 概述微机原理的主要内容 8086/8088CPU的体系结构A: 8086/8088CPU的内部结构B: 三总线AB, DB, CB 的线路特点C: PC微机的工作原理及工作时序 8086/8088CPU的软件编程A: 8086/8088CPU的寻址方式B: 8086/8088CPU的指令系统C: PC微机的汇编语言程序设计 微机接口电路A: 微机与外设的接口方式B: 接口芯片的使用C: 接口系统的编程第一章 概述1-1计算机基本结构及工作原理一：计算机基本结构1: 主机 外设2: CPU, 存储器, I/O设备二：计算机工作原理1: 冯. 诺依曼原理程序存储和程序控制原理2: 存储器对程序, 数据的存放A: 程序(指令) 存放在存储器的程序区(代码段)B: 数据存放在存储器的数据区(数据段)1-2 p, c, ps 一：p CPU芯片二：c 单片微机, 单板机三：ps 微机系统 注: 4页图1-3的微机系统框图, 三总线AB, DB, CB与CPU, MEM, I/O的线路特点1-5 微机系统组成一：硬件 1: CPU结构(第二章), 存储器结构(第六章), I/O接口结构(第七章), 可编程芯片(第九章) 2: 三总线结构(第二章)二：软件 1: 系统软件 2: 程序设计语言(第三章), (第四章), (第五章) 3: 应用软件1-6 微机典型结构及工作原理一: 三总线结构(12页) 1: 计算机系统框图CPUDBMEMI/OCBAB 2: 总线功能 A: 地址总线AB(Address Bus) 1): 由CPU输出的一组地址通信线 2): 用于确定存储器的单元地址及外设的端口地址 3): 地址总线数由CPU确定 注: Z80CPU的地址总线数为16条, 记为A0 A15 8086CPU的地址总线数为20条, 记为A0 A19 B: 数据总线DB(Data Bus) 1): CPU与存储器, 外设间的数据通信线 2): 用于CPU与指定的存储器单元, 外设端口间读写数据 3): 数据总线数由CPU确定 注: Z80CPU的数据总线数为8条, 记为D0 D7 8086CPU的数据总线数为16条, 记为D0 D15 C: 控制总线CB(Control Bus) 1): CPU与存储器, 外设间多种且独立的控制通信线 2): 完成CPU与存储器, 外设间的特定操作控制 3): 控制总线数由CPU确定 注: CPU的控制总线较多, 应用灵活, 需掌握不同控制线的功能, 方向, 控制电平二: CPU结构(14页) 1: 运算器 对二进制数进行算术及逻辑运算 2: 寄存器 CPU内部临时存储单元 3: 控制器 控制各部件间有序工作 4: 接 口 CPU与三总线间接口控制三: 存储器结构(16页) 1: 存储器的作用 A: 计算机中存放程序(代码, 指令) 的存储装置 B: 计算机中存放数据的存储装置 2: 存储器特点 A: 存储器单元的选择由地址线确定 B: 存储器单元内数据传送由数据线确定 C: 存储器芯片选择由控制线确定四: 程序编制及执行过程(17页) 1: 指令系统 A: (汇编) 程序由不同功能的指令组成 B: 不同的CPU有不同的指令系统 C: 指令机器码由操作码和操作数组成 D: 源程序中指令由指令助记符表示 2: 源程序编制 LD A, 15H ; 将数15H赋给寄存器A ADD A, 37H ; 数37H与寄存器A中数相加, 和放入A LD (20H), A ; 将寄存器A中的数放入存储器单元20H中 注: 以上指令完成15H + 37H = 4CH 20H存储器单元中 3: 指令助记符到指令机器码 LD A, 15H 3EH(操作码), 15H(操作数) ADD A, 37H C6H(操作码), 37H(操作数) LD (20H), A 32H(操作码), 20H(操作数)4: 指令机器码, 数据的存储器存储 A: 代码段 3EH15HC6H37H32H20H0000H0001H0002H0003H0004H0005HB: 数据段4CH 0020H 5: LD A, 15H指令执行过程A: 取指令过程 1): 程序计数器PC = 0000H 地址缓冲寄存器AR 2): PC = PC + 1, PC = 0001H 3): AR = 0000H AB 存储器地址译码 选择0000H单元 4): CPU发读/RD控制信号 存储器片选端 5): 0000H单元中的数3EH DB 数据缓冲寄存器DR 6): DR 指令寄存器IR 指令译码器ID, 确定操作内容 注: 操作码3EH送指令译码器B: 执行指令过程 1): 程序计数器PC = 0001H 地址缓冲寄存器AR 2): PC = PC + 1, PC = 0002H 3): AR = 0001H AB 存储器地址译码 选择0001H单元 4): CPU发读/RD控制信号 存储器片选端 5): 0001H单元中的数15H DB 数据缓冲寄存器DR 6): DR 累加器A 注: 操作数15H送累加器A6: ADD A, 37H指令执行过程A: 取指令过程 1): 程序计数器PC = 0002H 地址缓冲寄存器AR 2): PC = PC + 1, PC = 0003H 3): AR = 0002H AB 存储器地址译码 选择0002H单元 4): CPU发读/RD控制信号 存储器片选端 5): 0002H单元中的数C6H DB 数据缓冲寄存器DR 6): DR 指令寄存器IR 指令译码器ID, 确定操作内容 注: 操作码C6H送指令译码器B: 执行指令过程 1): 程序计数器PC = 0003H 地址缓冲寄存器AR 2): PC = PC + 1, PC = 0004H 3): AR = 0003H AB 存储器地址译码 选择0003H单元 4): CPU发读/RD控制信号 存储器片选端 5): 0003H单元中的数37H DB 数据缓冲寄存器DR 6): DR 堑存器 + 累加器A(在运算器AUL中) A 注: 操作数4CH送累加器A7: LD (20H), A指令执行过程A: 取指令过程 1): 程序计数器PC = 0004H 地址缓冲寄存器AR 2): PC = PC + 1, PC = 0005H 3): AR = 0004H AB 存储器地址译码 选择0004H单元 4): CPU发读/RD控制信号 存储器片选端 5): 0004H单元中的数32H DB 数据缓冲寄存器DR 6): DR 指令寄存器IR 指令译码器ID, 确定操作内容 注: 操作码32H送指令译码器B: 执行指令过程 1): 程序计数器PC = 0005H 地址缓冲寄存器AR 2): PC = PC + 1, PC = 0006H 3): AR = 0005H AB 存储器地址译码 选择0005H单元 4): CPU发读/RD控制信号 存储器片选端 5): 0005H单元中的数20H DB 数据缓冲寄存器DR 6): DR AR=0020H AB 选择0020H单元 7) CPU发写/WR控制信号 存储器片选端 8) 累加器A中数4CH DR DB 0020H单元中 注: 操作数4CH送存储器单元0020H五: 机内数据, 符号的表示(21页)1: 数的表示A: 数的有限性 计算机中,寄存器中存二进制数位为8位, 16位, 32位,64位, 注: 由于数位有限, 故表值的范围有限B: 数的进制表示法 1): 数的二进制表示, 符号0, 1集合, 尾符B例00010101B2): 数的十进制表示, 符号0 9集合, 尾符D或缺省 例21D 或 213): 数的十六进制表示, 符号0 9, A F集合, 尾符H 例15HC: 数的BCD编码表示法 用四位二进制数的8,4,2,1权码编码表示一位十进制数 例 0111B 表示 7D: 无符号数及有符号数 1): 无符号数 所有有限二进制数位均有值的作用 例8位二进制数的表值范围为 0 255 16位二进制数的表值范围为 0 65535 2): 有符号数 有限二进制数位的最高位为符号位 例8位二进制数的b7 = 0 表示为正数 8位二进制数的b7 = 1 表示为负数