仁爱学院微机原理复习1

1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术目目 录录第一章第一章 微机基础知识微机基础知识第二章第二章 微处理器和系统结构微处理器和系统结构第三章第三章 指令系统指令系统第四章第四章 汇编语言及其程序设计汇编语言及其程序设计第五章第五章 存储器及存储器子系统存储器及存储器子系统 第六章第六章 总线技术总线技术第七章第七章 中断技术中断技术第八章第八章 接口技术接口技术微机基微机基础础知知识识Logo4本章内容提要本章内容提要l 微机的基本组成、特点微机的基本组成、特点l 计算机内的信息表示和运算计算机内的信息表示和运算 进位计数制的表示及其转换进位计数制的表示及其转换 符号数和无符号数的表示及运算符

2、号数和无符号数的表示及运算 十进制数的二进制表示及运算十进制数的二进制表示及运算 逻辑变量的表示及运算逻辑变量的表示及运算 文字在计算机内的表示文字在计算机内的表示LogoLogoWWW.TJRAC.EDU.CN微机的基本微机的基本组组成成 Logo6一、微机的硬件组成一、微机的硬件组成n 主机n 输入设备n 输出设备思考：思考：主机是由什么构成的？Logo7Logo8（1 1）电源：电源是电脑中不可缺少的）电源：电源是电脑中不可缺少的供电设备供电设备，它的作用，它的作用是将是将220V220V交流转换为电脑中使用的交流转换为电脑中使用的5V5V，12V12V，3.3V3.3V直流电，直流电，

3、其性能的好坏，直接影响到其他设备工作的稳定性，进而其性能的好坏，直接影响到其他设备工作的稳定性，进而会影响整机的稳定性。会影响整机的稳定性。（2 2）主板：）主板：主板是电脑中各个部件工作的一个平台，它把主板是电脑中各个部件工作的一个平台，它把电脑的各个部件紧密连接在一起电脑的各个部件紧密连接在一起，各个部件通过主板进行，各个部件通过主板进行数据传输。也就是说，电脑中重要的数据传输。也就是说，电脑中重要的“交通枢纽交通枢纽”都在主都在主板上，它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性。主板一板上，它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，般为矩形

4、电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有一般有BIOSBIOS芯片、芯片、I/OI/O控制芯片、键盘和面板控制开关接控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。电接插件等元件。Logo9（3 3）CPUCPU：CPU(Central Processing UnitCPU(Central Processing Unit）即中央处理器，）即中央处理器，是一台计算机的运算核心和控制核心。其功能主要是解释是一台计算机的运算核心和控制核心。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

5、计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPUCPU是决定电脑是决定电脑性能的核心部件，很多用户都以它为标准来判断电脑的档性能的核心部件，很多用户都以它为标准来判断电脑的档次。次。（4 4）内存：内存又叫内部存储器（）内存：内存又叫内部存储器（RAMRAM），特点是体积小，），特点是体积小，速度快，有电可存，无电清空，即电脑在开机状态时内存速度快，有电可存，无电清空，即电脑在开机状态时内存中可存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。中可存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。（5 5）硬盘：硬盘属于外部存储器，由金属磁片制成，而磁片）硬盘：硬盘属于外部存储器，由金属磁片制成，而磁片有记功能，

6、所以储到磁片上的数据，不论在开机，还是并机，有记功能，所以储到磁片上的数据，不论在开机，还是并机，都不会丢失。硬盘容量很大，已达都不会丢失。硬盘容量很大，已达TBTB级。级。Logo10二、二、CPU的组成的组成CPUCPU由运算器、控制器、寄存器构成由运算器、控制器、寄存器构成。n运算器（运算器（ALU-Arithmetic Logic UnitALU-Arithmetic Logic Unit）进行算术运算（加、减、乘、除与位）；进行算术运算（加、减、乘、除与位）；进行逻辑运算（与、或、非、异或等）；进行逻辑运算（与、或、非、异或等）； Logo11n控制器（控制器（CTRL-Contro

7、llerCTRL-Controller） 它是计算机的控制中心，发布与控制计算机工作的各种命令，协调计算机内部以及主机与外设工作的各种关系。 它有两个主要功能：它有两个主要功能：控制程序的运行；对不同的外部事件做出相应响应的能力。 （这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请 求、总线周期延长等） Logo12中央处理器中央处理器：ALU+CTRL+REGALU+CTRL+REG阵列阵列微处理器微处理器：就是微型计算机的：就是微型计算机的CPUCPU微控制器微控制器：MPU+MEM+I/OMPU+MEM+I/O接口接口+BUS+BUS集成在一个芯片上，又称集成在一个芯片上，又称单片机，即单

8、片机，即MCUMCU MCU+MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在自控、适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应用领域。仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应用领域。 ABDBCBCPU 存储器存储器I/O接口接口Logo13三、微机系统三、微机系统微型计算机系统指微型计算机系统指由硬件、软件组成的微机系统由硬件、软件组成的微机系统硬件：主机、外设、电源等硬件：主机、外设、电源等软件：操作系统、编译程序、连接程序、调试程软件：操作系统、编译程序、连接程序、调试程序、诊断程序、应用软件、数据库等。序、诊断程序、应用软件、

9、数据库等。Logo14微机的软件部分构成微机的软件部分构成系统软件操作系统：是常驻内存的软件系统，包括系统资源管理，存储器管理，I/O管理和驱动程序，任务管理，文件管理和程序库。如DOS、WIN98、WINXP、VISTA、WIN7等。编译软件：为用户开发的应用软件提供有力的支持。如汇编程序、C/C+、BASIC的编译程序、连接程序以及各种程序调试工具。其他程序：如系统诊断程序、故障定位程序以及系统配置程序等等。Logo15应用软件用户为实现给定的任务而编写或选购的程序。只适用于给定环境的给定用途，且一般驻留在外部存储器中，只有在运行时，才会调入内存。软件和硬件是相辅相成的，缺一不可。硬件是物

10、质基础，软件是计算机的灵魂。没有硬件，软件就失去了运行的基础和指挥对象；没有软件，计算机就不能工作，其效能就不能充分发挥出来。LogoLogoWWW.TJRAC.EDU.CN微机的特点、微机的特点、应应用及用及发发展方向展方向Logo17一、微处理器的发展一、微处理器的发展1971.111971.11，IntelIntel公司第一枚微处理器芯片公司第一枚微处理器芯片40044004，4 4位机，它总共集成了位机，它总共集成了22002200个晶体管。个晶体管。19721972年年4 4月，月，IntelIntel公司宣布另一种型号的微处理器公司宣布另一种型号的微处理器80088008研制成功。

11、研制成功。 8 8位位机。机。 19751975年年1 1月，月，MotorolaMotorola公司宣布推出它的公司宣布推出它的8 8位微处理器位微处理器68006800。 19791979年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了Intel 8086/8088Intel 8086/8088微处理器。微处理器。 19831983年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了Intel 80286Intel 80286微处理器，它是完全微处理器，它是完全1616位微处理器位微处理器 19851985年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了Intel 80386Intel 803

12、86微处理器。（全微处理器。（全3232位处理器）位处理器） 19891989年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了Intel 80486Intel 80486微处理器。（微处理器。（RISC RISC ）19931993年年3 3月，月，IntelIntel公司推出了名为公司推出了名为PentiumPentium（经典奔腾）的微处理（经典奔腾）的微处理 。（对。（对外外6464位数据总线）位数据总线）19951995年年1111月月IntelIntel公司又推出了公司又推出了Pentium ProPentium Pro（高能奔腾）。（高能奔腾）。19971997年年1 1月，月，I

13、ntelIntel公司又推出了公司又推出了Pentium MMXPentium MMX（多能奔腾）。（多能奔腾）。19971997年年5 5月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了PentiumPentium（奔腾二代）（奔腾二代） 19991999年年2 2月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了Pentium Pentium （奔腾三代）（奔腾三代） 20002000年年1111月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了Pentium4Pentium4（奔腾四代）。（奔腾四代）。20012001年年5 5月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了6464位微处理

14、器位微处理器ItaniumItanium。 Logo18Intel 4004Intel 8008Motorola 6800Intel 8086Intel 80286Intel 80386Intel 80486Intel PentiumIntel Pentium IIIntel Pentium IIIIntel Pentium IV 第一代第一代1971年年1973年年第二代第二代1974年年1977年年第三代第三代1978年年1980年年第四代第四代1980年以后年以后典型的微处理器典型的微处理器芯片芯片Intel 4004Intel 4040Intel 8008Intel 8080M6800

15、Z-80Intel 8086/8088M68000Intel 80X86M68020Z-80000字长（位）字长（位）4/881616/32集成度（晶体管集成度（晶体管数数/芯片）芯片）10002000500090002000070000100000时钟频率（时钟频率（MHZ）0.50.81451010数据总线宽度数据总线宽度（位）（位）4/881616/32地址总线宽度地址总线宽度（位）（位）48820242432存储容量存储容量16KB实存实存64KB64KB实存实存1MB1MB实存实存4GB4GB实存和实存和64GB64GB虚存虚存指令执行时间指令执行时间（ s）1010151 1211

16、0.125 = 0)2N-1X (X = 0)2N-1X (X=0)X (X=0) (2(2N N1) + X (X=0) 1) + X (X=0X=0）2 2N N +X +X （X=0X9A9，所以，所以+66 +66 1 0 7 1 0 7 Logo52五、十进制数的二进制表示与运算（续）五、十进制数的二进制表示与运算（续）BCDBCD码运算（减法）码运算（减法） 例例3 3 若若X X、Y Y为十进制数，为十进制数，X=75X=75，Y=26Y=26，计算，计算X-Y=?X-Y=? 75 75 BCDBCD码中没有字母，结果中的码中没有字母，结果中的 F (1111) F (1111)

17、 为非法码，为非法码， - 2 6 - 2 6 应在该位应在该位 - 6 - 6修正，使借高位的数得到修正。修正，使借高位的数得到修正。 例例4 4 X=30X=30，Y=42Y=42，计算，计算X-Y=? X-Y=? 30 30- 4 2- 4 2 E E E E 因为低因为低4 4位有借位（位有借位（AF=1AF=1） - 6 6 - 6 6 高高4 4位也有借位（位也有借位（CF=1CF=1） 8 8 8 8 所以所以6666修正修正 4 F - 0 6 4 9Logo53五、十进制数的二进制表示与运算（续）五、十进制数的二进制表示与运算（续）BCDBCD码加法修正原则是：码加法修正原则

18、是： 若运算结果低位大于若运算结果低位大于9 9或或AFAF（半进位）（半进位）=1=1，则结果，则结果+06+06； 若运算结果高位大于若运算结果高位大于9 9或或CFCF（进位）（进位）=1=1，则结果，则结果+60;+60; 若若 都满足时，则结果都满足时，则结果+66+66。BCDBCD码减法修正原则是：码减法修正原则是： 若运算结果低位大于若运算结果低位大于9 9或或AFAF（半借位）（半借位）=1=1，则结果，则结果-06-06； 若运算结果高位大于若运算结果高位大于9 9或或CFCF（借位）（借位）=1=1，则结果，则结果-60;-60; 若若 都满足时，则结果都满足时，则结果-

19、66-66。说明：微机的说明：微机的CPUCPU中都有专门的十进制运算调整部件中都有专门的十进制运算调整部件DAA DAA ， 还设有专门的十进制加减运算调整指令还设有专门的十进制加减运算调整指令DAADAA与与DASDAS等。等。Logo54六、逻辑变量的表示与运算六、逻辑变量的表示与运算逻辑变量逻辑变量 只有两个值，只有两个值，“真真”或或“假假”，1bit 1bit 可以表示一个逻辑变量。若可以表示一个逻辑变量。若“1”“1”表示表示 “ “真真”，“0”“0”表示表示”假假”。逻辑运算逻辑运算 逻辑运算都是比特运算。与算术运算区别在于，前者只在对应的比特逻辑运算都是比特运算。与算术运算

20、区别在于，前者只在对应的比特 之间进行，各位之间没有进之间进行，各位之间没有进/ /借位，本位运算结果不影响其它位。借位，本位运算结果不影响其它位。 常用的逻辑运算有：逻辑与、逻辑非、逻辑或、逻辑异或。常用的逻辑运算有：逻辑与、逻辑非、逻辑或、逻辑异或。1. 1. 逻辑与运算（逻辑与运算（ANDAND） 与运算通常用于与运算通常用于屏蔽掉某些位（清屏蔽掉某些位（清0 0），保留某些位不变。），保留某些位不变。 例如：例如：(A5H) AND (F0H)=A0H ; (A5H) AND (F0H)=A0H ; 屏蔽低屏蔽低4 4位（清位（清0 0），保留高），保留高4 4位。位。2. 2. 逻辑

21、或运算（逻辑或运算（OROR） 逻辑或运算通常把某些位置逻辑或运算通常把某些位置1 1，某些位不变。，某些位不变。 例如例如: (: (A5H) OR (0FH)=AFH ; A5H) OR (0FH)=AFH ; 高高 4 4 位不变，低位不变，低 4 4 位置全位置全1 1。Logo55六、逻辑变量的表示与运算（续）六、逻辑变量的表示与运算（续）3 3. .逻辑非运算（逻辑非运算（NOTNOT） 把逻辑变量变成反码。把逻辑变量变成反码。 例如：例如：NOT (A5H)=5AHNOT (A5H)=5AH4.4.逻辑异或运算（逻辑异或运算（XORExclusive OR XORExclusiv

22、e OR ） 异或运算可以使某些位清零，某些位变反。异或运算可以使某些位清零，某些位变反。 通常用于寄存器或内存单元清通常用于寄存器或内存单元清0 0。 例例1 1:(A:(A5H) XOR 5H) XOR （0FH0FH）=AAH; =AAH; 高高4 4位不变，低位不变，低4 4位变反。位变反。 例例2:(A5H2:(A5H） XOR XOR （A5HA5H）=00H=00H；一个数自身异或，相当于清；一个数自身异或，相当于清0 0。 逻辑运算中，标志位逻辑运算中，标志位CFCF、AFAF、SFSF、OFOF均无意义（虽然能置成某种状态）均无意义（虽然能置成某种状态）CPUCPU中设有专门的反映逻辑运算结果的标志。中设有专门的反映逻辑运算结果的标志。Logo56七、文字在计算机内的表示七、文字在计算机内的表示计算机中的文字信息计算机中的文字信息 计算机中的文字，不论外文或中文，都是用二进制编码表计算机中的文字，不论外文或中文，都是用二进制编码表示的。示的。 文字信息主要用于人文字信息主要用于人- -机接口设备。如键盘、显示器、打印机接口设备。如键盘、显示器、打印机等设备。机等设备。 信息代码必须有约定，才能使不同厂家生产的计算机及外信息代码必须有约定，才能使不同厂家生产的计算机及外部设备相互间交换信息，这种约定的信息代码称为信息交换部设备相互间交换