微型计算机课件 001-基础知识-1303

微机原理及其应用苗清影qymiao@课程内容围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式等。Intelx86CPU的指令系统、汇编语言及程序设计方法。存储器的组成和I/O接口扩展方法，微机的中断结构、工作过程和8259A的编程与应用，DMA控制器的工作过程和8237的编程结构。微机原理基本概念介绍本章内容数值表示和转换术语介绍计算机的基本结构微机原理基本概念介绍本章内容数值表示和转换术语介绍计算机的基本结构微机原理基本概念介绍进位计数制及其表示方法数制之间的转换字和各种字符的编码

数的表示和编码进位计数制及表示方法进位计数制及其要素： 进位计数制：按进位原则进行计数的方法。例：十进制数有: 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十种状态。十进制数基数10，变化范围0~（10-1）,逢十进一。十进制数有二个要素

1.基数：十 每一位0、1、2、3、4、5、6、7、8、10-1

（逢十进一）

2.位权：10i

某一位数绝对值大小=数×位权.

二个要素:适用于二、八、十六进制。 二进制数：基数2位权2i

八进制数：基数8位权8i

十六进制数:基数16位权16i例如：二进制数B=10011101

B=127+124+123+122+120=（157）10在计算机里进行运算和处理均是按二进制数处理的。书写时又以八进制或十六进制表示；日常生活中又常用十进制，因此就有数制转换问题。数制转换数制之间的转换：十二整数十→二（除2取余法，降幂法）（1）除2取余法

数制转换

二→十同样可以用公式进行（0.1001）2=12-1+12-4=0.5+0.0625=（0.5625）10（0.10011）2=12-1+12-4+12-5+12-6

=（0.609375）10常用的几种数制写法：八位二进制数数制转换二→十六： 以小数点为界向左向右四位一段，不够补0,

四位二进制数用一位十六进制数表示。例：（1101001.0100111）2→(69.4E)16 不够补0 不够补0 (0110,1001.0100,1110)2=(69.4E)16十六→二：一位十六进制数用四位二进制数表示。例：(69.4E)16=

(0110,1001.0100,1110)2数制转换字和各种字符的编码（ASCⅡ编码）字和各种字符按照特定规则用二进制编码在机器中表示。编码有各种方式：目前规定在微型机中最普遍采用ASCⅡ码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange)

美国标准信息交换码。字符编码ASCⅡ码:

采用七位二进制编码，可以表示128个字符。

bit7作奇偶校验位，在机器中表示时，常认为“0”，用一个字长（8位）表示一个ASCⅡ字符。常用的ASCⅡ字符：

0—9 的ASCⅡ码30H—39H A—Z的ASCⅡ码41H—5AH a—z的ASCⅡ码61H—7AH字符编码本章内容数值表示和转换

数值表示方法 准换规则微机原理基本概念介绍本章内容数值表示和转换术语介绍计算机的基本结构微机原理基本概念介绍1.位(bit)2.字节(Byte)3.字和字长(word)4.位编号5.指令、指令系统和程序6.寄存器7.译码器有关术语微机原理基本概念介绍1、位(bit)指计算机能表示的最基本最小的单位，在计算机中采用二进制表示数据和指令，故：位就是一个二进制位，有两种状态，“0”

和“1”。2、字节(Byte) 相邻的8位二进制数称为一个字节。1Byte=8bit 如：11000011 01010111位和字节微机原理基本概念介绍

3、字是CPU内部进行数据处理的基本单位。4、字长是每一个字所包含的二进制位数。常与CPU内部的寄存器、运算装置、总线宽度一致。字和字长微机原理基本概念介绍例某CPU内含8位运算器，则：参加运算的数及结果均以

8位

表示,最高位产生的进位或借位在8位运算器中不保存，而将其保存到标志寄存器中10110101被加数8位

+10001111加数8位进位111111101000100和8位PSW标志寄存器运算器标志寄存器运算器被加数加数和进位字微机原理基本概念介绍字长是衡量CPU工作性能的一个重要参数。不同类型的CPU有不同的字长。如:8088/8086/80286是16位

80386/80486、Pentium是32位10101100011001011001100001000011被加数

+11000011110000110001010101011000加数进位

11111111111101110000001010001010110110011011和

4位8次

8位4次16位2次32位1次字长微机原理基本概念介绍位1或0 1位字节11000011 8位字1100001100111100 16位双字11000011001111001100001100111100 32位高字节低字节

高字

低字把一个字定为16位，1Word=2Byte

一个双字定为32位 1DWord=2Word=4Byte微机原理基本概念介绍为便于描述，对字节，字和双字中的各位进行编号。从低位开始，从右到左依次为0、1、2．．．←编号7654321010100010D7D6D5D4D3D2D1D0A7A6A5A4A3A2A1A0字节数据Data地址Address位编号微机原理基本概念介绍D0D7D15D8158101010101010101070A0A7A15A8双字的编号依此类推，为31~0字的编号为15~0微机原理基本概念介绍一个CPU能执行什么操作，是工程人员设计和制造好的，是固定的，用户不能改变。指令是CPU能执行的一个基本操作。如：取数、加、减、乘、除、存数等指令系统是CPU所能执行的全部操作。不同的CPU，其指令系统不同。程序是用户在使用计算机时，为要解决的问题，用一条条指令编写的指令指令的序列。构成程序的指令在存储器中一般都是顺序存放，要破坏这种顺序性，必须由转移指令操作。

指令、指令系统和程序微机原理基本概念介绍寄存器是用来存放数据和指令的一种基本逻辑部件。根据存放信息的不同，有指令寄存器、数据寄存器、地址寄存器等。标志寄存器地址总线AB数据总线DB控制总线CB指令寄存器数据寄存器控制电路指令译码器地址寄存器指令指针寄存器R1R2R3R4寄存器组运算器IPCPU结构示意图寄存器微机原理基本概念介绍译码器是将输入代码转换成相应输出信号的逻辑电路。指令是CPU能执行的一个基本操作;CPU的设计者对CPU的所有指令进行编码;用户用编码形式的指令进行编程，程序存放在内存中;CPU从内存取来编码形式的指令,对指令进行译码，发出执行该指令功能所需的信号。译码器CPU总线内存标志寄存器地址总线AB程序数据数据总线DB控制总线CB地址译码器、、、指令1指令2指令3指令4、、、、、、数据1数据2数据3、、、指令寄存器数据暂存器控制电路指令译码器地址寄存器指令指针寄存器R1R2R3R4寄存器组运算器IP根据译码内容的不同，可分为：指令译码器:将指令代码转换成该指令所需的各种控制信号。地址译码器:将地址信号转换成各地址单元相应的选通信号。本章内容术语介绍 位、位编号 字节、字和字长 指令、指令系统和程序 寄存器、译码器微机原理基本概念介绍本章内容数值表示和转换术语介绍微型计算机的基本结构微机原理基本概念介绍

总线中央处理器内存

I/O端口工作过程

微型计算机的基本结构微机原理基本概念介绍存储器I/O接口输入设备I/O接口数据总线DB控制总线CB地址总线AB输出设备CPU基本结构微机原理基本概念介绍微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成；输入/输出设备通过输入/输出接口与系统相连；

(输入/输出接口简称I/O接口)各部件通过总线连接。构成部件微机原理基本概念介绍基本结构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。总线BUS存储器I/O接口输入设备I/O接口输出设备CPU总线微机原理基本概念介绍地址总线AB(AddressBus)：单向用来传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。微机原理基本概念介绍地址总线地址总线的条数决定CPU的寻址能力。10根→21010241K20根→2201024K1M32根→23222×2304G36根→

23626×23064G数据总线DB(DataBus)：双向用来在CPU与存储器、I/O接口之间进行数据传送。数据总线的条数决定一次可最多传送数据的宽度。微机原理基本概念介绍8根→一次传送8位16根→一次传送16位32根→一次传送32位64根→一次传送64位数据总线用于传送各种控制信号。

有的是CPU发出，如读控制信号、写控制信号；有的是发向CPU，如外设向CPU发出的中断申请信号。微机原理基本概念介绍控制总线中央处理器计算机的核心部件,用来实现指令的自动装入和自动执行，实现计算机本身的自动化。微机原理基本概念介绍CPU结构示意图地址信号标志寄存器指令寄存器数据暂存器控制电路指令译码器地址寄存器指令指针寄存器R1R2R3R4寄存器组运算器IP数据信号控制信号ALU微机原理基本概念介绍内存是存储程序和数据的部件，由地址译码器、内存单元等构成。内存n根CPU地址线AB数据线DB控制线CB地址译码器1100110000110011101010101111000010001000地址00...0000地址00...0001地址00...0010地址00...0011地址11…1111内存结构示意图微机原理基本概念介绍存储信息的基本单元。每片内存芯片有若干个内存单元。每个单元可存储1位或多位等二进制数。内存单元的地址为区分各内存单元，每个内存单元对应有一个地址。地址线上的数据经译码后只有唯一的内存单元被选中。内存单元的内容每个内存单元所存储的二进制数据。微机原理基本概念介绍内存单元对内存的读/写操作CPU发出地址信号，选中相应的内存单元。若是读操作，CPU发出内存读控制信号，被选中的内存单元将其内容经数据总线送入CPU。若是写操作，CPU发出内存写控制信号，CPU将欲写的内容经数据总线，写入被选中的内存单元。微机原理基本概念介绍内存单元I/O接口外设的电信号、运行速度与CPU不匹配，不能与CPU直接相连，必须通过I/O接口与CPU相连。存储器I/O接口输入设备I/O接口数据总线DB控制总线CB地址总线AB输出设备CPU微机原理基本概念介绍I/O接口CPU通过对I/O端口进行读/写操作，实现对外设的控制。I/O端口1I/O端口2I/O端口3地址译码数据缓冲控制电路外设ABDBCBCPU微机原理基本概念介绍I/O接口内部通常有一个或多个寄存器，用以存放各种信息，称I/O寄存器或I/O端口。I/O端口的地址为区分各I/O端口，每个端口对应有一个端口地址。I/O端口的内容指I/O端口存放的二进制数据。根据存放内容的不同可分为：状态端口，数据端口，控制端口I/O接口对I/O端口的读/写操作：（与内存的读/写操作相类似）CPU发出地址信号，选中相应的I/O端口。若是读操作，CPU发出I/O端口读控制信号，被选中的I/O端口将其内容经数据总线送入CPU。若是写操作