微型计算机概述课件

微型计算机概述1.1微型计算机1.2微机的软件基础1.3微机的技术特点1.1微型计算机

——微型化的电子计算机1.1.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统1.1.2微型计算机性能指标1.1.3微型计算机组成1.1.4微机的分类及其应用1.1.1微处理器、微型计算机和

微型计算机系统◆微处理器（MP，Microprocessor），也可以称为CPU或MPU。微处理器是由算术逻辑部件（ALU）、控制部件（CU）、寄存器（R）组、片内总线等部分组成的大规模集成电路芯片。◆微型计算机（MC，Microcomputer）是以微处理器为核心，配上大规模集成电路的半导体存储器、输入和输出接口电路，以及相应的辅助电路，简称微机或电脑。◆微型计算机系统（MCS，MicrocomputerSystem）是以微型计算机为主体，配上一定规模的系统软件和外设而构成的。1.1.2微型计算机性能指标◆字长：微处理器并行处理的最大位数，通常与微处理器的寄存器、运算器、数据传输线的位数一致。字长是微机的重要性能指标，也是微机分类的主要依据之一。◆存储容量：微机系统能够直接访问的存储单元数目，即主/内存储器能够存放的最大字节数。存储单元/字节数目是由传送存储器地址的传输线条数决定的，以KB，或MB，或GB为单位。◆运算速度：不断提高运算速度，是微机多年发展所努力追求的目标之一。以每秒执行基本指令的条数，百万条/秒（MIP/s）为单位，或以计算机的主频，MHz（106Hz）为单位。◆系统配置：提供必要的人机联系手段。微机的外设配置越高档，软件配置越丰富，则使用越便利，工作效率也就越高。◆性能/价格比：选购微机时，要权衡与比较，取性能/价格高比值的微机系统。1.1.3微型计算机组成硬件微型计算机微处理器ALU，CU，R，....内存储器ROM，RAMI/O接口并行I/O，串行I/O系统总线AB，DB，CB外围设备外部设备键盘，CRT，存储器，....过程通道A/D，D/A，开关量I/O电源软件系统软件监控程序，操作系统，编译程序，....程序语言机器语言，汇编语言，高级语言应用软件软件包，数据库，....1.1.4微机的分类及其应用1．微机的分类

微机通常是以微处理器字长作为微机的分类标准。微机一般分为4位、8位、16位、32位微机等。2．微机的应用特点

◆形小、体轻、功耗低

◆性能可靠

◆价格便宜

◆结构灵活，适应性强

◆应用面广1.2微机的软件基础1.2.1微机中的数和运算1.2.2微机的指令系统1.2.3汇编语言程序设计1.2.1微机中的数和运算

1.

数制十进制二进制十六进制数码0~90，10~9，A~F基(或模)10216进位原则逢十进一逢二进一逢十六进一位权值10i2i16i位值规则通项公式N=∑Di×10i，

i=n-1~-mN=∑Bi×2i，

i=n-1~-mN=∑Hi×16i，

i=n-1~-m数制后缀符号D或者省略BH1.2.1微机中的数和运算

2.信息编码◆

BCD码（BinaryCodedDecimal，二进制编码的十进制数码）是十进制数的编码表示。1位十进数用4位二进制编码表示，0～9的BCD码分别对应0000～1001编码。◆

ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国信息交换标准码）是计算机中最普遍使用的字符编码。它是7位编码，27=128，可表示128个字符（数字、大/小写英文字母等可打印字符和回车、换行、响铃等控制字符）。计算机中用一个字节存放一个ASCII码，D7位恒为0。◆汉字编码由于汉字数目多，编码位数也相应要多。中国根据汉字的使用程度，定出了一级（3755个）和二级（3008个）汉字字符和图形符号集（总共7445个），并制定了国家标准《GB2312-1980信息交换汉字编码》，简称国标码。国标码用两个7位编码表示一个汉字符号，占2字节。现在的汉字输入方式层出不穷，有拼音、五笔字型、自然码……。微机系统可以使用不同的汉字输入法，但得到的内码是统一的，通过内码在汉字库中检索所需要的汉字符号。1.2.1微机中的数和运算

3.

数的表示◆无符号数是正数，无需符号表示，所有数位都是数值数位。n位无符号数N的数值范围是0≤N≤2n-1。◆有符号数的正、负号用一位二进制数码表示，正数用0，负数用1表示。 原码（符号-绝对值）表示法：用其最高有效位作为数的符号位（Sf），其余位为数值位。n位原码的数值范围是-2n-1+1≤N≤2n-1-1。反码表示法：正数的反码与原码表示相同，负数的反码是将它对应的正数，连同符号位一起按位取反所得。n位反码的数值范围是-2n-1+1≤N≤2n-1-1。 补码表示法：正数的补码与原码表示相同，负数的补码是将它对应的正数，连同符号位一起按位取反，再在最末数位上加1。n位补码表示的数N的数值范围是-2n-1≤N≤2n-1-1。◆小数表示是通过人-机约定小数点位置，有定点和浮点两种表示法。定点表示法：若小数点固定在符号位Sf

后，数的绝对值必小于1，称作定点小数表示；若小数点固定在数值位后，只能表示整数，称作定点整数表示。 浮点表示法：为了扩大数值范围，提高运算精度，计算机大多 采用表达式为N=2P×S的浮点表示法。1.2.1微机中的数和运算

4.

基本运算◆计算机的基本运算有算术运算和逻辑运算，由算术/逻辑运算部件ALU完成。◆计算机中的逻辑运算有：反（非）运算、与（∧）运算、或（∨）运算、异或（⊕）运算。对于多位二进制变量的逻辑运算是“按位”运算的，即各对应位分别进行逻辑运算。◆计算机中的四则算术运算最终简化成加/减法运算。ALU的核心电路是加法器，实现的是补码的加/减法运算（不需要判断正/负号，符号位和数值位一起参加运算，能自动得到正确的补码结果，除非出现数值溢出错误）。［X±Y］补码=［X］补码+［±Y］补码

1.2.2微机的指令系统

◆8086/8088微机的指令系统有133条指令，可分为六大功能类。8086/8088符号指令的语句格式：

[〈标号〉

：]〈操作码助记符〉[〈操作数〉][；〈注释〉]

◆8086/8088指令的操作数作为参与指令具体操作的对象，可以是操作的数据，也可以是转移的地址；操作对象所存放的“地址”可以是立即数、寄存器、存储器、I/O接口等多种形式。寻找操作数所在地址的方法，称为寻址方式。◆8086/8088寻址方式分为数据寻址方式（七种）和转移地址寻址方式（四种）两大类。1.2.3汇编语言程序设计

1.汇编程序和汇编过程◆汇编语言（源）程序，必须翻译成机器语言的目标程序才能被执行。计算机用一个系统软件——汇编程序承担这个“翻译”功能，其“翻译”过程就是汇编过程。◆汇编程序以源程序（.ASM）作为输入文件，汇编产生目标程序（.OBJ）和源列表（.LST）两个输出文件。

目标程序是源程序汇编成的机器代码程序，经连接定位后成为可执行程序（.EXE），可以在计算机上运行。列表文件给出了源程序和机器语言代码程序清单，以及符号表，可以提供查阅、调试之用。◆汇编程序不仅能“翻译”符号指令（执行指令），而且还能识别汇编程序自身提供的，对汇编过程起控制作用的辅助汇编命令（伪指令）。例如，分配数据存储单元，给标号赋值，控制汇编过程结束等。◆还有一种宏汇编程序，除了执行指令、伪指令，还能识别宏（Macro）指令。宏指令是按一定语法规则定义的一个执行指令和伪指令的 指令集合。因此，（宏）汇编语言程序由三种基本指令语句： 执行指令、伪指令和宏指令构成的有序组合。1.2.3汇编语言程序设计

2.汇编语言程序上机过程结束运行可执行程序YesNo逻辑错误?开始语法错误?调用编辑程序，建立/修改源程序No调用汇编程序，汇编源程序Yes调用连接程序，装配目标程序调用调试程序，调试/试运行目标程序1.2.3汇编语言程序设计

3.汇编程序设计技术

◆汇编语言程序模块化：模块化程序设计是编制一个较大规模程序的总体设计方法。它的设计思路是：把整个程序系统划分成多个程序模块，以模块为单位独立进行汇编、调试，然后把所有模块连接在一起，形成一个完整的程序系统。模块化程序设计的关键是模块的合理划分。

◆结构化汇编语言程序设计：结构化程序设计是为了使编制的程序结构清晰、易于理解、易于调试和修改，充分显示出程序模块化的优点。◆汇编程序的基本结构：顺序结构、选择结构（分支结构）和循环结构是汇编程序的三种基本结构，每种结构只有一个入口和一个出口。这三种结构的任意组合和嵌套就构成了结构化的程序设计。

◆子程序设计：子程序设计方法是程序设计的重要技术之一。甚至，子程序还可以设计成子程序再调用其它子程序——子程序嵌套， 子程序再调用自身——子程序递归调用，子程序被中断并能再 次被中断程序调用——子程序可重入等各种结构形式。1.3微机的技术特点

1.3.1总线结构1.3.2引脚的功能复用1.3.3流水线技术1.3.4微机中常用的数字部件1.3.1总线结构 微机的核心部件是微处理器，微机的总线是指微机主板或单板机上以微处理器芯片为核心的、芯片与芯片之间的连接总线，称为系统总线。系统总线好似整个微机系统的“中枢神经”，把微处理器、存储器和I/O接口电路（外部设备与微型计算机相连的协调电路）有机地连接起来，所有的地址、数据和控制信号都经过总线传输。

I/O接口微处理器存储器数据总线DB控制总线CB地址总线AB外部设备存储器I/O接口1.3.2管脚的功能复用

由于工艺技术和生产成本的考虑，大规模集成电路芯片的封装尺寸和管脚数目受到限制。为了弥补一个集成芯片上管脚数目的不足，微机中采用了管脚功能复用技术，即把一个管脚设计成由多个功能“共用”的管脚，以此达到扩充管脚数目。所谓多功能“共用”管脚，实际是让各个功能分开时间（简称分时）来使用该管脚，所以，管脚功能复用也称为管脚分时复用。为了能区分功能，达到节约管脚的目的，这需要有相应的辅助电路，实现分时控制逻辑。所以，采用管脚功能复用技术是以延长信息传输时间，增加系统的复杂性为代价的。随着微机字长和寻址能力的增加，微处理器的管脚功能复用技术越来越普遍。例如，8位微处理器有40管脚（其中，地址线16根，数据线8根，其他是电源和控制线），而16位微处理器（例如，Intel8086）仍然只有40管脚，由于可寻址1MB，需要地址线20根，再加上数据线需要16根，如果不采取措施，很显然40管脚不够用。采用管脚功能复用办法就是将地址总线、数据总线分时使用微处理器的同一组管脚，即微处理器8086的20条管脚具有两个功能，在某时刻传送20位地址，在另一时刻用其中的16条管脚传送16位数据。1.3.3流水线技术

为了提高执行速度，除了采用更高速的半导体器件和提高系统主频以外，再一个解决方法就是使系统采用同时进行若干操作的并行处理方式。流水线技术就是一种同时（或称为同步）进行若干操作的处理方式。这种方式的操作过程类似于工厂的流水线作业装配线，故形象地称之为流水线技术。流水线技术的实现除了必须增加硬部件外，要保证流水线有良好性能，必须要有一系列有效的技术支持，例如，流水线协调管理技术和避免阻塞技术等。流水线技术已广泛应用于16位以上的微机系统，有指令流水线技术、运算操作流水线技术、寻址流水线技术等一系列应用。它主要目的是加快取指令和访问存储器等操作（这些操作量是很大的），在某些情况下，可以使运行的速度达到数量级增长。1.3.4微机中常用的数字部件

1.三态门电路挂接在微机系统总线上的功能部件既要“共享”总线通道，又要避免总线冲突和信息串扰。微机总线结构中广泛采用三态门电路把部件与总线相连。三态门具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗，可以改善传输特性，故对传输数据起到缓冲作用，同时能对传输的数据进行功率放大，具有一定的增强数据驱动能力。

EABE2E1AB

E=1B=AE1=1B=AE=0B高阻态E2=1A=B（断开）E1=E2=0A、B断开

单向三态门双向三态门1.3.4微机中常用的数字部件

2.数据缓冲/驱动器

Intel8286（74LS245）是由8位双向三态门构成的双向数据缓冲/驱动器（数据收/发器）。A0~A7，B0~B7：双向数据端口。OE：输出允许信号，低电平有效。T：传送方向控制信号。当T=1，数据A→B传送，当T=0，数据B→A传送。A1A2A3A4A5A6A7A0B1B