卢伟计算机原理the microcomputer principlech1

1、dalian university of technology计算机原理计算机原理电信学院电信学院 自动化系自动化系 卢伟卢伟add：大黑楼：大黑楼b705 tel：84706161 email：计算机原理计算机原理 2013年年9月月2主要参考书戴梅萼戴梅萼，微型计算机技术及应用，清华大学出版社，微型计算机技术及应用，清华大学出版社沈美明、温冬禅，沈美明、温冬禅，ibm-pcibm-pc汇编语言程序设计，清华大学出版社汇编语言程序设计，清华大学出版社周明德，微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社周明德，微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社公用邮箱：公用邮箱：jsjyl_jsjyl_pa

2、sswordpassword：jsjyl2014jsjyl2014供大家下载讲义，编程软件和相关作业。供大家下载讲义，编程软件和相关作业。计算机原理计算机原理 2013年年9月月3第一章第一章 微型计算机系统概论微型计算机系统概论第二章第二章 8086/8088微处理器的体系结构微处理器的体系结构第三章第三章 8086微处理器的指令系统微处理器的指令系统第四章第四章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计第五章第五章 存储器系统存储器系统第六章第六章 中断与中断控制中断与中断控制第七章第七章 i/o接口技术接口技术第八章第八章 串行通讯技术串行通讯技术教学大纲计算机原理计算机原理 2013年年9月月

3、41.1 微型计算机概述微型计算机概述 1.1.1微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次 1.1.2 微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语1.2 微型计算机的组成和结构微型计算机的组成和结构 1.2.1微型计算机的组成微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的硬件系统结构微型计算机的硬件系统结构1.3 微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理 1.3.1 冯冯 诺依曼存储程序工作原理诺依曼存储程序工作原理 1.3.2 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程1.4 微型计算机的内信息的表示微型计算机的内信息的表示 1.4.1 进位计数制及其相互转换进位计数制及其相互转换 1.4.

4、2 数值数据的表示数值数据的表示 1.4.3 非数值数据的表示非数值数据的表示1.5 相关硬件基础知识补充相关硬件基础知识补充第一章 微型计算机系统概论计算机原理计算机原理 2013年年9月月51.1.1微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次 微处理器微处理器 严格讲，微处理器严格讲，微处理器cpu cpu指的是计算机中执行运算和控制功能的区域，由算术逻辑指的是计算机中执行运算和控制功能的区域，由算术逻辑部件部件(alu)和控制部件两大主要部分组成和控制部件两大主要部分组成 把把 cpu和一组称为寄存器（和一组称为寄存器（registers）的特殊存储器集成在）的特殊存储器集成在一片

5、大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中，这个器件一片大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中，这个器件才被称为才被称为微处理器微处理器微处理器微处理器微型计算机微型计算机微型计算机系统微型计算机系统1.1 微型计算机概述计算机原理计算机原理 2013年年9月月6 微型计算机微型计算机以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器（rom）、读写存储器（）、读写存储器（ram）、输入输出接口电路及系统）、输入输出接口电路及系统总线总线等所组成的计算机，称为等所组成的计算机，称为微型计算机微型计算机。将这些组成部分集成在一片超大规模集

6、成电路芯片上，称为单片将这些组成部分集成在一片超大规模集成电路芯片上，称为单片微型计算机，简称微型计算机，简称单片机单片机。 总线总线:是计算机中连接各个部件的一组公共通讯线。按照总线上传是计算机中连接各个部件的一组公共通讯线。按照总线上传输信息类别的不同，输信息类别的不同，计算机总线可分为：计算机总线可分为：控制总线、数据总线和地控制总线、数据总线和地址总线。址总线。当然，总线也包括电源线和地线。当然，总线也包括电源线和地线。 计算机自诞生以来一直采用总线结构，目前微型计算机系统中常计算机自诞生以来一直采用总线结构，目前微型计算机系统中常把总线总为一个独立的部件来看待。把总线总为一个独立的部

7、件来看待。 计算机的总线系统是由处于计算机系统不同层次上的若干总线组计算机的总线系统是由处于计算机系统不同层次上的若干总线组成：成：cpu总线、系统总线（总线、系统总线（isa、pci、agp、vesa）、局部总线、）、局部总线、和外部总线（和外部总线（scsi、usb）。）。1.1 微型计算机概述计算机原理计算机原理 2013年年9月月7 微型计算机系统微型计算机系统 以微型计算机为中心，配以相应的外围设备以及控制微型计算以微型计算机为中心，配以相应的外围设备以及控制微型计算机工作的软件，就构成了完整的机工作的软件，就构成了完整的。 将微型计算机的各个部分都集成在一块印制电路板上，并配以将微

8、型计算机的各个部分都集成在一块印制电路板上，并配以简单的外设（如键盘）等，构成一个简单的计算机系统，称此为简单的外设（如键盘）等，构成一个简单的计算机系统，称此为。软件分为系统软件和应用软件两大类。软件分为系统软件和应用软件两大类。1.1 微型计算机概述计算机原理计算机原理 2013年年9月月81.1.2微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语1位和字节位和字节位位（bit）是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的是取值只能为的是取值只能为0或或1的一个二进制数值位，位作为单位时记作的一个二进制数值位，位作为单位时记作b。字节字节（byte）由

9、由8位二进制位组成，通常用作计算存储容量的位二进制位组成，通常用作计算存储容量的单位，字节作为单位时记作单位，字节作为单位时记作b。k是是kelo的缩写，的缩写，1k=1024b=210；m是是mega的缩写，的缩写，1m=1024k=220；g是是giga的缩写，的缩写，1g=1024m=230；t是是tera的缩写，的缩写，1t=1024g=240。1.1 微型计算机概述计算机原理计算机原理 2013年年9月月92字长字长字长字长是微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数，它是微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数，它通常取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度，通常取决于

10、微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度，它也能反映出处理器的计算精度。微处理器的字长有它也能反映出处理器的计算精度。微处理器的字长有4位、位、8位、位、16位和位和32位等等。位等等。 8088称为准称为准16位微处理器，而位微处理器，而80386sx称为准称为准32位微处理器。位微处理器。半字节字节字双字03034707078f8f1017181f 1.1 微型计算机概述计算机原理计算机原理 2013年年9月月103主频主频主频主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是越高表明微处理器运行越

11、快，主频的单位是mhz。1.1 微型计算机概述4微处理器的生产工艺微处理器的生产工艺指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度，指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度，一般以一般以 m为单位，数值越小，生产工艺越先进，微处理器的功为单位，数值越小，生产工艺越先进，微处理器的功耗和发热量越小。耗和发热量越小。5微处理器的集成度微处理器的集成度指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 最早最早intel 4004的集成度为的集成度为2300个晶体管，目前个晶体管，目前pentium4的集成的集成度已经达到度已经达到4200万个晶体管以上，集成

12、度提高了万个晶体管以上，集成度提高了18000多倍。多倍。计算机原理计算机原理 2013年年9月月111.2.1微型计算机的组成微型计算机的组成1.2 微型计算机的组成和结构算术逻辑单元算术逻辑单元(alu)控制器控制器内部总线内部总线微处理器微处理器(cpu)存储器（存储器（ram、rom）i/o接口接口系统总线系统总线外围设备外围设备系统软件、应用软件、数据库等系统软件、应用软件、数据库等微微 型型 计计 算算 机机 系系 统统微型计算机微型计算机计算机原理计算机原理 2013年年9月月121.2 微型计算机的组成和结构计算机原理计算机原理 2013年年9月月131.2 微型计算机的组成和

13、结构计算机原理计算机原理 2013年年9月月141.2.2微型计算机的硬件体系结构微型计算机的硬件体系结构冯冯诺依曼结构诺依曼结构： 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 数据和程序以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存数据和程序以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式。放位置由地址指定，地址码也是二进制形式。 控制器根据存放在存储器中的指令序列（即程序）工作，并由一控制器根据存放在存储器中的指令序列（即程序）工作，并由一个程序计数器（个程序计数器（pc）控制指令

14、的执行。控制器具有判断能力，能）控制指令的执行。控制器具有判断能力，能够根据计算结果选择不同的动作流程。够根据计算结果选择不同的动作流程。1.2 微型计算机的组成和结构计算机原理计算机原理 2013年年9月月151.3.1冯冯 诺依曼存储程序工作原理诺依曼存储程序工作原理存储程序工作原理存储程序工作原理是指把程序存储在计算机内，使计算机能像快速是指把程序存储在计算机内，使计算机能像快速存取数据一样地快速存取组成程序的指令。为实现控制器自动连续存取数据一样地快速存取组成程序的指令。为实现控制器自动连续地执行程序，必须先把程序和数据送到具有记忆功能的存储器中保地执行程序，必须先把程序和数据送到具有

15、记忆功能的存储器中保存起来，然后给出程序中第一条指令的地址，控制器就可依据存储存起来，然后给出程序中第一条指令的地址，控制器就可依据存储程序中的指令顺序周而复始地取指令、译码、执行，直到完成全部程序中的指令顺序周而复始地取指令、译码、执行，直到完成全部指令操作为止，即控制器通过指令流的串行顺序驱动实现程序控制。指令操作为止，即控制器通过指令流的串行顺序驱动实现程序控制。1.3 微型计算机的工作原理计算机原理计算机原理 2013年年9月月161.3.2微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程取指令，pc值加1停机?译码并执行结束yn 微型计算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序由指令序列微型计

16、算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序由指令序列组成，因此，执行程序的过程，就是执行指令序列的过程，即逐条组成，因此，执行程序的过程，就是执行指令序列的过程，即逐条地从存储器中取出指令并完成指令所指定的操作。地从存储器中取出指令并完成指令所指定的操作。 由于执行每一条指令，都包括由于执行每一条指令，都包括取指取指、译码译码和和执行执行三个基本步骤，三个基本步骤，所以，微型计算机的工作过程，也就是不断地取指令、译码和执行所以，微型计算机的工作过程，也就是不断地取指令、译码和执行的过程，直到遇到停机指令时才结束机器的运行。的过程，直到遇到停机指令时才结束机器的运行。1.3 微型计算机的工作原理计

17、算机原理计算机原理 2013年年9月月17计算计算1+2=?汇编语言程序汇编语言程序 对应的机器指令对应的机器指令 对应的操作对应的操作mov al,1 10110000 将立即数将立即数1传送到累加寄存器传送到累加寄存器al中中 00000001add al,2 0000010 计算两个数的和，结果存放到计算两个数的和，结果存放到al中中 00000010mov 0008, al 10100010 将将al中的数传送到地址单元中的数传送到地址单元0008 00001001 00000000hlt 11110100 停机停机1.3 微型计算机的工作原理计算机原理计算机原理 2013年年9月月1

18、81.3 微型计算机的工作原理计算机原理计算机原理 2013年年9月月191.4.1进位计数制及其相互转换进位计数制及其相互转换十进制、二进制、八进制和十六进制采用的都是十进制、二进制、八进制和十六进制采用的都是进位计数制进位计数制，进位计数制中用少量数码按次序排列成数位，并按由低到高的进进位计数制中用少量数码按次序排列成数位，并按由低到高的进位方式进行计数。基数和权是进位计数制的两个基本要素。位方式进行计数。基数和权是进位计数制的两个基本要素。基数是进位计数制中所用数码的个数，基数为基数是进位计数制中所用数码的个数，基数为r的进位计数制中的进位计数制中需要需要r个数码，每个数位计满个数码，每

19、个数位计满r就向高位进一，即逢就向高位进一，即逢r进一。进一。在进位计数制表示的数中，同一数字处在不同位置表示不同的在进位计数制表示的数中，同一数字处在不同位置表示不同的值，它所表示的值是该数字乘以一个由它所处位置所决定的常数，值，它所表示的值是该数字乘以一个由它所处位置所决定的常数，这一常数就是该数位所具有的权。这一常数就是该数位所具有的权。r进制数各位的权是以进制数各位的权是以r为底的为底的幂。幂。1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月20任何一个任何一个r进制数进制数n可以表示为：可以表示为：1-nmiiimm1100111n1nrkrkrkrkrk.rk

20、n 若若r=10，则十进制数，其各位的权是以，则十进制数，其各位的权是以10为底的幂；为底的幂； 若若r=2，则是二进制数，其各位的权是以，则是二进制数，其各位的权是以2为底的幂；为底的幂； 若若r=8，则是八进制数，其各位的权是以，则是八进制数，其各位的权是以8为底的幂，八进制中共为底的幂，八进制中共有八个数码：有八个数码：0、1、2、3、4、5、6、7； 若若r=16，则是十六进制数，其各位的权是以，则是十六进制数，其各位的权是以16为底的幂，十六进为底的幂，十六进制中共有制中共有16个数码：个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f。 为了明确表示一个数所采用

21、的进位计数制，可以该数的后面加上为了明确表示一个数所采用的进位计数制，可以该数的后面加上下标下标(b)、(o)、(d)、(h)，分别表示该数为二进制、八进制、十进制，分别表示该数为二进制、八进制、十进制和十六进制。和十六进制。1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月21r进制数转换为十进制数进制数转换为十进制数按照公式展开求和按照公式展开求和例例1. 分别把二进制数分别把二进制数1011.01和十六进制数和十六进制数f0.c用十进制表示用十进制表示十进制数转换为十进制数转换为r进制数进制数整数部分和小数部分分别进行转换整数部分和小数部分分别进行转换1.4 微型计算

22、机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月22整数部分的转换步骤整数部分的转换步骤： 把把r写成十进制数；写成十进制数； 将将n除以除以r，记录商和余数，并用，记录商和余数，并用r进制表示余数，这余数便是进制表示余数，这余数便是用用r进制表示的数的最低位数字；进制表示的数的最低位数字； 把上次的商进行把上次的商进行中所述除以中所述除以r取余的运算，用取余的运算，用r进制表示余数；进制表示余数；重复这种运算直到商为重复这种运算直到商为0，这时的余数即为十进制数，这时的余数即为十进制数n用用r进制表进制表示时的最高位数字。示时的最高位数字。例例2. 把十进制数把十进制数103用二进制表

23、示用二进制表示例例3. 把十进制数把十进制数506用十六进制表示用十六进制表示1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月23小数部分的转换步骤小数部分的转换步骤： 把把r写成十进制数；写成十进制数； 将将n乘以乘以r，记录积的整数部分和小数部分，并用，记录积的整数部分和小数部分，并用r进制表示整进制表示整数部分，该整数即为转换后数部分，该整数即为转换后r进制小数的最高位；进制小数的最高位； 把上次积的小数部分进行把上次积的小数部分进行中所述乘以中所述乘以r取整的运算，用取整的运算，用r进制进制表示积的整数部分；重复这种运算直到积的小数部分为表示积的整数部分；重复这种

24、运算直到积的小数部分为0，或者达，或者达到所要求的位数，这时的整数部分即为十进制数到所要求的位数，这时的整数部分即为十进制数n转换成转换成r进制小进制小数的最低位。数的最低位。例例4. 把十进制把十进制0.8125用八进制表示用八进制表示1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月24二进制与八进制、十六进制的相互转换二进制与八进制、十六进制的相互转换从二进制转换成十六进制时，从小数点位置开始，整数部分向从二进制转换成十六进制时，从小数点位置开始，整数部分向左，小数部分向右，每四位二进制数为一组用一位十六进制的左，小数部分向右，每四位二进制数为一组用一位十六进制的数字

25、来表示，不足四位的用数字来表示，不足四位的用0补足，就是相应十六进制的表示。补足，就是相应十六进制的表示。从二进制转换成八进制时，从小数点位置开始，整数部分向左，从二进制转换成八进制时，从小数点位置开始，整数部分向左，小数部分向右，每三位二进制数为一组用一位八进制的数字来小数部分向右，每三位二进制数为一组用一位八进制的数字来表示，不足三位的用表示，不足三位的用0补足，就是相应八进制的表示。补足，就是相应八进制的表示。例例5. 把二进制把二进制1011011010111.11101用十六进制表示用十六进制表示例例6. 把八进制数把八进制数62.31用二进制表示用二进制表示1.4 微型计算机内的信

26、息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月251.4.2数值数据的表示数值数据的表示有有符号数的表示符号数的表示 把二进制数的最高一位定义为符号位，符号位为把二进制数的最高一位定义为符号位，符号位为0表示正数，符表示正数，符号位为号位为1表示负数。表示负数。 这种在计算机中使用的、连同符号位一起数值化了的数，称为这种在计算机中使用的、连同符号位一起数值化了的数，称为机机器数器数。机器数所表示的真实的数值，称为。机器数所表示的真实的数值，称为真值真值。对于符号数，。对于符号数，机器机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。数。数x的原码记作的原码记作x

27、原原，反码记作，反码记作x反反，补码记作，补码记作x补补。 最高位表示符号，数值位用二进制绝对值表示的方法，称为原码最高位表示符号，数值位用二进制绝对值表示的方法，称为原码表示法。表示法。 一个负数的原码符号位保持不变，其余位取反就是机器数的另一一个负数的原码符号位保持不变，其余位取反就是机器数的另一种表示方法，反码表示法。正数的反码与原码相同。种表示方法，反码表示法。正数的反码与原码相同。 将负数的反码加将负数的反码加1，则得到机器数的补码表示。正数的补码与原，则得到机器数的补码表示。正数的补码与原码相同。码相同。1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月26补码

28、加减法的运算规则补码加减法的运算规则x y补补=x补补+ y 补补其中其中x，y为正负数均可，符号位参与运算。为正负数均可，符号位参与运算。模（模（module）就是一个计数系统的最大容量，其大小等于以进位计就是一个计数系统的最大容量，其大小等于以进位计数制基数为底，以位数为指数的幂。凡是用器件进行的运算都是有数制基数为底，以位数为指数的幂。凡是用器件进行的运算都是有模运算，运算结果超过模的部分被运算器自动丢弃。模运算，运算结果超过模的部分被运算器自动丢弃。一个字节表示有符号数的范围：一个字节表示有符号数的范围：原码表示：原码表示：-127+127，有，有+0和和-0；反码表示：反码表示：-1

29、27+127，有，有+0和和-0；补码表示：补码表示：-128+127，只有，只有+0，10000000b定义为定义为-128。计算机内有符号数默认用补码表示计算机内有符号数默认用补码表示。1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月27补码加减法的运算规则补码加减法的运算规则例例7. 设设x=23，y=42，计算机字长为，计算机字长为8位（以下各例同），用补码位（以下各例同），用补码运算求运算求x - y。当运算结果超出补码表示的数值范围时，补码运算就不正确了。这当运算结果超出补码表示的数值范围时，补码运算就不正确了。这种现象称为种现象称为。如果处理器进行补码运算产

30、生了溢出，处理器会产生一个溢出标志，如果处理器进行补码运算产生了溢出，处理器会产生一个溢出标志，用用o标识。处理器采用标识。处理器采用双高位的判别双高位的判别方法来产生溢出标志：方法来产生溢出标志：最高位（符号位）是否有进位最高位（符号位）是否有进位cs异或次高位（数值的最高位）是否异或次高位（数值的最高位）是否有进位有进位cp。of=cs xor cp1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月28例例8：127+127=？ 0111 1111 b (127补码补码) + 0111 1111 b (127补码补码) 1111 1110 b = -2 (结果错误，产生

31、溢出结果错误，产生溢出)例例9：-100100=？ 1001 1100 b (-100补码补码) + 1001 1100 b (-100补码补码) 10011 1000 b =+56 (结果错误，产生溢出结果错误，产生溢出)1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月29无符号数的表示无符号数的表示 二进制无符号数二进制无符号数 码值和数值相等。码值和数值相等。n位二进制无符号数所能表示的范围是位二进制无符号数所能表示的范围是02n-1。 bcd码码压缩压缩bcd码码的每一位用的每一位用4位二进制表示，位二进制表示，00001001表示表示09，一，一个字节表示两位十

32、进制数。个字节表示两位十进制数。非压缩非压缩bcd码码用一个字节表示一位十进制数，高用一个字节表示一位十进制数，高4位总是位总是0000，低，低4位的位的00001001表示表示09。一个代码，赋予不同类型，其数值不一样。而类型要由人编程指定一个代码，赋予不同类型，其数值不一样。而类型要由人编程指定1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月30非数值数据的表示非数值数据的表示 ascii码码(美国标准信息交换代码美国标准信息交换代码)采用采用7位二进制代码对字符进行编码位二进制代码对字符进行编码数字数字0-9的编码是的编码是0110000-0111001，它们的高，

33、它们的高3位均是位均是011，后，后4位正好与其对应的二进制代码相符。位正好与其对应的二进制代码相符。英文字母英文字母a-z的的ascii码从码从1000001（41h）开始顺序递增，字母）开始顺序递增，字母a-z的的ascii码从码从1100001（61h）开始顺序递增，这样的排列对信息）开始顺序递增，这样的排列对信息检索十分有利。检索十分有利。1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月31 ascii 字符表0000010100111001011101110000nuldlesp0pp0001sohdc1!1aqaq0010stxdc22brbr0011etxd

34、c3#3cscs0100eotdc4$4dtdt0101engnak%5eueu0110acksyn&6fvfv0111beletb7gwgw1000bscan(8hxhx1001htem)9iyiy1010lfsub*:jzjz1011vtesc+;kk1100fffs,nn1111sius/?oodel注：h 表示高 3 位，l 表示低 4 位。hl1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月32 汉字编码汉字编码汉字编码包括输入编码、内码和字模编码，分别用于输入、内部处汉字编码包括输入编码、内码和字模编码，分别用于输入、内部处理和输出。理和输出。汉字的输

35、入编码是为了使用西文标准键盘把汉字输入到计算机中，汉字的输入编码是为了使用西文标准键盘把汉字输入到计算机中，其编码方法主要有数字编码、拼音码和字形编码三类。除了键盘输其编码方法主要有数字编码、拼音码和字形编码三类。除了键盘输入以外，利用语音或图象识别技术自动将汉字输入到计算机内的方入以外，利用语音或图象识别技术自动将汉字输入到计算机内的方法也已经实现。法也已经实现。汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，它采用两个字节的二进制形式表示一个汉字。为了与英文字符能相它采用两个字节的二进制形式表示一个汉字。为了与英文字符能相

36、互区别，汉字机内代码中两个字节的最高位均规定为互区别，汉字机内代码中两个字节的最高位均规定为l。汉字字模编码是用来描述汉字字形的代码，它是汉字的输出形式。汉字字模编码是用来描述汉字字形的代码，它是汉字的输出形式。汉字库有点阵字库、汉字库有点阵字库、truetype字库、矢量字库等类型。字库、矢量字库等类型。1.4 微型计算机内的信息表示计算机原理计算机原理 2013年年9月月33计算机的硬件主要由逻辑门，触发器（计算机的硬件主要由逻辑门，触发器（d触发器）和三态门构成，触发器）和三态门构成，使用器件多为使用器件多为cmos,ttl,nmos。ttl和和cmos电平范围如下表所示：电平范围如下表

37、所示：单位单位(v)gndvolvilvohvihvcc5v ttl00.40.822.453.3v cmos00.40.822.43.35v cmos00.41.53.54.4451.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月34三态缓冲器三态缓冲器 三态门三态门 oe为低电平，为低电平，f=a oe为高电平，为高电平，f浮空，可以由与浮空，可以由与f相连的其他输出器件输出。相连的其他输出器件输出。afoe计算机中与总线相连的输出部件均为三态缓冲器。计算机中与总线相连的输出部件均为三态缓冲器。1.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月35三态缓冲器三态

38、缓冲器单向三态缓冲器单向三态缓冲器74ls244 单向三态缓冲器单向三态缓冲器 74ls244 74ls244为为ttl的单向三态缓冲器，有两个三态控制使能引脚的单向三态缓冲器，有两个三态控制使能引脚g1和和g2，分别控制，分别控制4个三态门。个三态门。 当当g1为低电平，为低电平，1a输出到输出到1y。 当当g2为低电平，为低电平，2a输出到输出到2y。 当当g1、g2为高电平时，输出为三态。为高电平时，输出为三态。1a11a21a31a42a12a22a32a41y11y21y31y42y12y22y32y4g1g274ls2441.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9

39、月月36 双向三态缓冲器双向三态缓冲器74ls24574ls245为为ttl双向三态缓冲器，有控制引脚双向三态缓冲器，有控制引脚dir和和en。 当当en为低电平，三态门导通为低电平，三态门导通:dir为低电平，由为低电平，由b传输到传输到adir为高电平，由为高电平，由a传输到传输到b en为高电平时，为高电平时，a、b均为三态。均为三态。a1a2a3a4a5a6a7a8direnb1b2b3b4b5b6b7b874ls245计算机原理计算机原理 2013年年9月月37缓冲输出与非缓冲输出缓冲输出与非缓冲输出缓冲输出：缓冲输出：驱动能力强，如果一个芯片是缓冲输出，那么输出拉驱动能力强，如果一

40、个芯片是缓冲输出，那么输出拉电流可达电流可达15ma，灌电流可达，灌电流可达20ma。1.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月38非缓冲输出：非缓冲输出：驱动能力较弱（拉电流能力很弱，灌电流能力较驱动能力较弱（拉电流能力很弱，灌电流能力较强），如果一个芯片是非缓冲输出，那么输出拉电流一般为几百强），如果一个芯片是非缓冲输出，那么输出拉电流一般为几百微安，灌电流可达微安，灌电流可达8ma。1.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月39缓冲输出与非缓冲输出的例子缓冲输出与非缓冲输出的例子输入为输入为1时，时，led能被点能被点亮亮缓冲输出拉电流能力强缓

41、冲输出拉电流能力强输入为输入为0时，时，led能被点亮能被点亮缓冲输出灌电流能力强缓冲输出灌电流能力强缓冲输出带载能力1.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月40非缓冲输出带载能力非缓冲输出带载能力输入为输入为0时，时，led不能被点亮不能被点亮非缓冲输出拉电流能力弱非缓冲输出拉电流能力弱输入为输入为1时，时，led能被点亮能被点亮非缓冲输出灌电流能力较强非缓冲输出灌电流能力较强1.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月41锁存器锁存器 d触发器触发器dcqqdcqqdcqqrs1) 电平锁存电平锁存2) 上升沿锁存上升沿锁存3) 带异步清带异步清

42、0的的 上升沿锁存上升沿锁存1.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月42是具有异步清零的是具有异步清零的ttlttl上升沿锁存器上升沿锁存器 锁存器锁存器 74ls273当当clk上升沿到来时，将输入端的数据上升沿到来时，将输入端的数据d0d7锁存到输出端锁存到输出端q0q7，当，当clr为低电平时将锁存器输出清零。为低电平时将锁存器输出清零。d7d6d5d4d3d2d1d0q7q6q5q4q3q2q1q0clkclr74ls2731.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月43 锁存器锁存器 74ls373是具有缓冲输出的是具有缓冲输出的ttl低电

43、平锁存器低电平锁存器oe为低电平时，输出三态门打开，此时为低电平时，输出三态门打开，此时 le为高电平，为高电平，q7q0跟随跟随d7d0 le为低电平，数据锁存为低电平，数据锁存oe为高电平时，输出为高电平时，输出q7q0为三态为三态d7d6d5d4d3d2d1d0q7q6q5q4q3q2q1q0leoe74ls3731.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2013年年9月月44计算机总线计算机总线总线是计算机中连接各部件的一组公共通信线。总线是计算机中连接各部件的一组公共通信线。1970年年dec公司公司pdp-11小型计算机首次采用总线技术。小型计算机首次采用总线技术。总线结构的优点：总线结构的优点：便于采用模块化结构设计方法，简化系统设计便于采用模块化结构设计方法，简化系统设计标准总线得到各厂商的支持，便于开发相互兼容的硬件板标准总线得到各厂商的支持，便于开发相互兼容的硬件板卡和软件卡和软件模块结构便于系统的扩充和升级模块结构便于系统的扩充和升级便于故障诊断和维修便于故障诊断和维修.1.5 相关硬件知识补充计算机原理计算机原理 2012年年9月月45总线的使用特点：总线的