东北大学微机原理第一讲

1、微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计微型机原理与应用技术微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计内容简介第一章：微型计算机基础 包括微型计算机的体系结构、机内的数据表示方法、中央处理器（CPU）存储器、输入输出、以及计算机解题过程等第二章：8086微处理器及系统 包括8086微处理器、存储器管理与扩展、程序设计、输入输出接口设计 第三章：89C51单片机原理及应用 包括89C51基本结构、存储器管理与扩展、C51程序设计、集成I/O资源 第四章：输入输出通道设计 包括数字、模拟输入输出通道、串行通讯通道以及人机对话通道的设计微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计第第1 1章章 微型计算机

2、原理微型计算机原理4-64-6学时学时1.1 计算机概述1学时1.2 基础知识1.3 中央处理器1学时1.4 存储器2学时1.5 输入输出1学时1.6 程序设计1学时1.7 计算机与控制第第2 2章章80868086微处理器及系统设计微处理器及系统设计2020学时学时2.1 8086微处理器2学时2.2 8086的存储器管理2学时2.3 8086程序设计6学时2.4程序直接控制输入输出6学时2.5中断输入输出4学时2.6直接存储器存取1 1、2 2章章 复习、测验复习、测验2 2学时学时课时安排微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计第第3 3章章89C5189C51单片机原理及应用单片机原理

3、及应用2424学时学时3.1 89C51的结构和原理4学时3.2 存储器与I/O2学时3.3高级语言程序设计6学时3.4 89C51集成I/O资源12学时第第4 4章章 输入输出通道设计输入输出通道设计1414学时学时4.1数字量输入输出通道技术2学时4.2模拟量输入输出通道技术6学时4.3人机交互通道技术3学时4.4串行通讯通道技术3学时3 3、4 4、5 5章章 复习、测验复习、测验2 2学时学时总计64学时 课时安排微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计课堂：课堂： 随机点名，每次不到扣2分。任何理由超过三次不到扣20分。 出现一次代答，代答者本项为0分，被代答者扣2分。实验：实验：按

4、照实验老师要求。一二章测验：一二章测验：1章7分，二章18分的比例出题，时间不多于1小时。 不参加考试者0分，考卷雷同者0分。三四章测验：三四章测验： 3章16分，四章9分的比例出题，考试1个小时。 不参加考试者0分，考卷雷同者0分。总成绩 = 课堂（10分） + 实验（40分）+ 考试（50分）考核方式微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计课程负责人毛志忠（信息学馆-339）主讲教师肖 冬（333）张颖伟（329）冯 琳（333）陈春华（337）袁 平（337）秦树凯（323）课程教师微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计1 计算机概述 第一台电子计算机 电子数字积分和计算机（Elect

5、ronic Numerical Integrator And Computer-ENIAC） 体系结构的确立 离散变量自动电子计算机（ Electronic Discrete Variable Automatic Computer -EDVAC） 微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计代代时间时间硬件技术硬件技术速度（次速度（次/ 秒）秒）一代19461957电子管40 000二代19581964晶体管200 000三代19651971中、小规模集成电路1 000 000四代19721977大规模集成电路10 000 0001978现在超大规模集成电路000 000微型机原理与程序设计微型机

6、原理与程序设计计算机的发展趋势 两极 巨型化 微型化 微型计算机 由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出(I/0)接口电路以及相应的辅助电路而构成的。 微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计2 微型计算机结构 计算机（指硬件）应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件组成。指令和数据以同等地位存放在存储器内，并可按地址访问。指令和数据均用二进制码来表示。指令由操作码和地址组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置。指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的。在特定条件下，可根据运算结果或设定

7、的条件改变执行顺序。计算机以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器实现。微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计冯诺依曼型计算机最基本的组成 微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计现代计算机构成 微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计总线 所谓总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时的发送与接收各部件的信息。 图1-1-5 单总线结构微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计哈佛结构地址总线、数据总线和控制总线 微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计2 预备知识-数据的机内表示 无符号整数的机内表示 无符号整数在计算机中采用二进制整数形式表示。二进制整数由0和

8、l两个数码组成，基数为2，按“逢二进一”的原则进行计数。 10(2 )niiiBB位数（二进制）位数（二进制）数值范围（十进制）数值范围（十进制）80 28-1（0 255）160 216-1（0 65535）320 232-1（0 4294967295）640 264-1（0 18446744073709551615）微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计有符号整数的机内表示 （1）原码表示法在用二进制原码表示的数中，数据的最高位用来表示符号，称为符号位，符号位为0表示正数，符号位为1表示负数，其余位为数值位，按照无符号整数的表示方法表示。对于正数：如X = +85，对于负数：如X = -

9、85，对于零：在原码表示法中，0有两种表示形式：微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计（2）反码表示法反码是在原码的基础上改进的一种编码方式，其编码规则为：对于正数：反码的表示形式与原码的表示形式相同，即X反X原。如：X= +85，对于负数：符号位为1，其余用数值的反码表示。如：X= -85，对于零：在反码表示法中，0有两种表示形式：微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计原码和反码作为表示有符号数的编码方式在早期的计算机中使用。原码和反码作为表示有符号数的编码方式在早期的计算机中使用。如今，有符号整数都采用补码来表示和存储如今，有符号整数都采用补码来表示和存储 补码(twos comple

10、ment)的补码编码规则为：（3）补码表示法对于正数：补码的表示形式与原码的表示形式相同，即X补X原。如：X= +85，对于负数：符号位为1，其余各位按位取反加1。如：X= -85，对于零：在补码表示法中，0只有一种表示形式：微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计原码、反码、补码之间的转换 （1）原码转换为反码，反码转换为原码 对于负数：符号位不变，其余位取反 原=10110110, 反=11001001 （2）原码转换为补码，补码转换为原码 对于负数：符号为不变，其余位取反加 原=10110110, 补=11001001+1=11001010微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计位数位数

11、（二进制）（二进制）数值范围（十进制）数值范围（十进制）8-27 27-1（-128127）16-215 215-1（-32768 32767）32-231 231-1（-2147483648 2147483647）64-263 263-（-9223372036854775808 9223372036854775807）微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计实数的机内表示 （1）定点表示法在定点表示法中，数据的小数点的位置是确定的。小数点的位置确定在哪里，是由程序设计人员定义的。在程序的输入、运算和输出程序中体现出来。定点表示法表示的数据一般简称为定点数。1(2 )niiimBB 小数点位置

12、一般有两种确定方法：小数点位置确定在最低位之后，这时，代码表示纯整数；小数点位置确定在最高位和次高位之间，这时，代码表示纯小数。微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计（2）浮点表示法如36.625和-36.625的短实数、长实数、临时实数的表示形式为（十六进制）：短实数：42 12 80 00和C2 12 80 00长实数：40 42 50 00 00 00 00 00和C0 42 50 00 00 00 00 00临时实数；40 04 92 80 00 00 00 00 00 00和C0 04 92 80 00 00 00 00 00 00微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计转换为二进

13、制为转换为二进制为 100100.101规格化后为规格化后为 1.0010010125阶码为阶码为 101加过余量加过余量127后后 0111 1111+00000101=10000100尾数尾数(23位位) 001 0010 1000 0000 0000 0000符号符号&阶码阶码&尾数尾数 01000010 00010010 10000000 00000000用用16进制表示为进制表示为 42 12 80 00符号位变化符号位变化 11000010 00010010 10000000 00000000 C2 12 80 0036.625-36.625微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计

14、十进制数的BCD表示 微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计BCD码举例 两个BCD码相加15+28=43（个位产生进位） 相加 调整0101(15)100001001000100 (281)101)1 (3?0110001100000111010011)00(43微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计BCD码举例 三个BCD码相加191+128=319 相加 调整000110000001000101001(191)0010(128)10101011(0012?9)1011(2?9)011000100000001(60)0001100100001001)1(319微型机原理与程序设计微型机

15、原理与程序设计字符的机内表示 微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计奇偶效验举例奇校验 0011100 00011100 0100100 10100100偶校验 0011100 10011100 0100100 00100100微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计数据机内表示方法选择 要表示的数的类型(小数、整数、实数)； 可能遇到的数值范围； 数值精确度； 数据存储和处理所需要的硬件代价。微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计例：一个二进制的位串具体表示什么数据或信息，也是由软件人员进行解释的。如在计算机中有一个16位的二进制位串的内容为0100001000110111，可以解释为：

16、(1) 表示2字节无符号整数：16951。(2) 表示2字节有符号整数：+16951。(3) 表示定点数：0.517303466794。(4) 表示两个字符的ASCII码：表示B7。(5) 表示4位BCD码数据：4237。微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计编程中数据的书写形式 下标表示数制。 如：(1010)2、(1010)8、(1010)10、(1010)16后缀字母来表示数制。 如：101B、76Q、 375D、 1A7H。微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计测验 2.4MB=_B 35.625D=_H=_B=_Q 3B.4H=_B=_Q =_D -105的原码、反码、补码和过余码表示形式 补码表示的带符号数0D8H， 它所表示的十进制数是（ ）。微型机原理与程序设计微型机原理与程序设计测验 2.4MB= B 35.625D= H = B= Q