微机原理第一讲.ppt

1、杨素梅河北工业大学计算机科学与软件学院计算机基础教学系计算机硬件技术基础，讲师，本课程的位置，学习基础知识的要求，教学目标，学习本课程的方法，主要内容，本课程使用的教材，教学章节和课时，实验内容和安排，第一堂课的重点和难点，本课程的位置， 计算机软件的技术基础、计算机硬件技术基础、计算机硬件技术基础微机原理、微机接口、微机应用、微机操作基础微机组成、基本工作原理、微机系统、对中央处理器体系结构的初步了解、存储系统结构、功能、输入输出接口的基本功能和结构、端口寻址方式和输入输出同步控制方式、中断概念、中央处理器响应条件和处理过程、指令系统和汇编语言程序设计(隐式)、微机原理(重点)， 了解并行接

2、口和串行接口的异同，掌握串行通信的基本概念，掌握可编程并行接口芯片的工作模式，掌握定时器和计数器的原理、功能、应用和编程，了解键盘和显示器等人机交互设备的功能、原理和接口方法，了解和掌握模数、数模转换原理和主要性能参数，了解典型的数模转换器和模数转换器集成芯片。 与微处理器的接口方法、应用和编程了解异步串行通信协议、应用和编程、微机接口(要点)、微机在测控系统中的应用、计算机测控系统的实时处理概念和总体结构、测控系统的分析和设计方法、单片机应用系统的总体分析和设计方法(要点)、微机应用，并学习本课程的基本知识要求。提前学习：1。计算机文化基础2。计算机软件技术基础3。数字电路，模拟电路4。电工

3、基础。教学目标、基础知识、基本技能、思维方法、独立分析和解决问题的能力、实践能力和创新能力、综合应用能力、独立获取知识的能力、教师讲解、学生“启蒙”、教学目标、传授知识与能力培养、理论与理论的统一。充分利用迁移原理，将积累的知识充分发挥出来，并将其迁移到本课的新知识学习中去。2.注重实践，独立思考，认真做实验。3.通过问题研究寻找解决问题的知识、想法和方法。本课及课堂使用的教材有：天达出版社的MCS-51单片机原理及应用实验教学：我校印制的计算机硬件技术基础实验教学、教学章节及课时、实验内容及安排。内容：P1P28书重点：难点：“三微”概念；减法原理；机器码和真补码、定点补码、BCD码、ASC

4、II码溢出算术运算和逻辑运算BCD码运算和调整；第一讲、第一章微机基础、 1微机系统的概念1。微处理器、微型计算机、微型计算机系统2。本课程的主要教学内容和要求。计算机1中的数字、编码和操作。微型计算机的操作基础，第一讲。“三微”概念，1。微处理器的算术逻辑单元，其核心cpu算术单元和控制器寄存器组是微处理器的核心部件；2.微型计算机的微处理器是集成在半导体芯片上的核心半导体存储器、输入输出接口和中断系统总线。装配在一个或几个印刷电路板上的多板微型计算机、单板微型计算机、单芯片微型计算机、两个分支微型计算机、核心器件、微处理器、微控制器、微处理器单元、嵌入式微控制器单元、微处理器、微控制器、微

5、型计算机构成两种结构类型，冯诺依曼型、哈佛型、系统总线型、例：PC机、例：MCS-51单片机、微型计算机系统、硬件系统、软件系统、硬件系统、微型计算机微处理器：运算单元、控制器内部存储器ROM: ROM、PROM、EPROM、E2PROM、Flash ROM:ROM: SRAM、DRAM、iRAM 中断接口，直接存储器存取接口系统总线：数据，地址，控制总线(DB，AB，CB)外围输入/输出设备A/D/A转换器的开/关输入/输出端，微型计算机微处理器：算术单元，控制器内部存储器只读存储器：只读存储器，可编程只读存储器，可编程只读存储器，可编程只读存储器，E2PROM，闪存只读存储器：静态随机存取

6、存储器，动态随机存取存储器，iRAM，非易失性随机存取存储器I/O接口：并行，串行，中断接口，直接存储器存取接口系统总线：数据，地址，控制总线(DB，AB，CB)外围输入/输出设备A/D，D/A转换器输入/输出开关系统软件操作系统编译系统监控程序汇编程序汇编语言机器语言汇编语言高级语言应用软件，语言处理程序自汇编交叉汇编程序用于将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序，本课程的主要内容和要求，微机，微处理器，内存(内存条)，I/O接口，系统总线，布线，编程，综合应用，设备的外部特性掌握规律，具体型号：MCS-51单片机微控制器，MCS-51单片机的基本组成如下：1 . 中央处理器2。时钟电路3。

7、内部存储器4。计时器/计数器(温度/温度)5。并行输入输出端口6。串口7。中断控制系统，和14。微机运算基础(p12) 1.4.1计算机中值的表示方法1.4.2计算机中的编码1.4不同性质数的运算规则和算法。几个重要的概念回顾了不同二进制数3之间的互换。机器编号和真值4。原始代码、补码和五个带符号数字的定点和浮点表示1.4.1计算机中数字的表示方法，1。几个重要的概念，关键概念1:计算机中的数据是以二进制形式存储和操作的，关键概念2:在计算机中存储数据时，每种类型的数据占用的空间一般来说，长度是字节的整数倍。关键概念3:计算机不仅要处理无符号的数字，还要处理有符号的和十进制的数字。例如，在8位

8、微型计算机中，整数216存储为11011000B，整数56存储为00111000B。关键概念4:机器的数量以及真值、和2、4的不同二进制数之间的交换。加权数(2n-2n-1 2n-1 2n-1-1)1)加权的N位二进制数：N位二进制数：Bn-1bn-3B1B0权重：2n-12n-22n-3 2120 2)加权数示例：11111110 011111 b=2n-1-1，即N-1的最高位的权重为2n-1示例：n=8，111111 b=ffh=28-1 0111111机器的数量和真值1)计算机可以识别的机器数量称为机器数量。2)真值：由机器数量表示的真值称为机器数量的真值。3)对于无符号数，机器数与真

9、值表示法相同。例如：真值：100=64H=01100100B对应的机号：64h=01100100B n位二进制数可以代表数字范围：0 2n-1 8位二进制数可以代表数字范围：0 28-1，0，ffh，0，255 16位二进制数可以代表数字。特点：无符号数的机器数等于其真值；4)带符号数(重点和难点)的机器数的表示方法通常包括三种表示法：原码、补码和补码。特征：带符号数的机器数量与其真值表示方法不同，它们之间的关系不是等价的，而是一一对应的。例如，在8位微型计算机中，65的真值可以表示为0100001b的机器号(原始代码)，65的真值可以表示为11000001b的机器号(原始代码)，0，1，1，

10、0，0，0，符号位，数字位，例如，在8位微型计算机中：38个原始100110个原始00100110B 38个原始100110个原始1010010B，计算公式：对于字长为n位的机器数量：当真值为X0时，x可以表示为xn-2xn-3x 0；当真值X0，x可以表示为Xn-2Xn-3X0，那么x的原始代码可以定义为：可以看出，n位原始码的可表示数范围是：(2n11)(2n11)。在八位微型计算机中，可表示的代码数的范围是127到127。原代码的缺点：l“0”的原代码有两种形式，操作起来很不方便。0 original 000000000 original 10000000，也就是说，当添加两个不同的符号

11、数或减去两个相同的符号数时，需要减去分成0和0 l的原始代码。由于微机中只有加法器而没有减法器，为了把减法运算变成加法运算，引入了补码和补码。原码的用途：1原码便于乘除，两个数的符号和数值分别处理。乘积的符号是两个符号位的异或运算结果，乘积的数值部分是两个数的绝对值相乘的结果。(2)反码的定义：正数的反码与原码相同；可以通过保持负原始码的符号位不变并逐位反转数字，或者通过将负数视为正数并逐位反转所有位来获得负代码。因此，在一台有N位机器的计算机中，X的倒数被定义为：缺点是“0”的倒数有两种表示，即0和0。0=00000000=0=1111111b，由n位倒数码表示的数字范围与原始码相同，由8位

12、二进制倒数码表示的范围仍然是127到127。例如，在8位微型计算机中，真值：从反码获得原始码，然后从原始码获得真值，从而可以获得反码的真值。例如反转代码11011001B，符号位是1，并且数字位被逐位反转以获得原始代码10100110B，其真值是0100110B，即十进制数38。(3)补码的定义(难点):正数的补码表示与原码相同，负数的补码等于其补码加1，即x补码x反1。例如，以时钟计时为例说明补码：的含义，现在它从7点钟变为4点钟。，顺时针：79 4 (mod 12)，逆时针：73 4 (mod 12)，因为当时钟超过12点时，数字12会自动丢失，这个自动丢失的数字称为“模块”(缩写为mod

13、)，求补码的公式可以从补码的定义中得到：N位补码所代表的数字范围是2n1 (2n11优势：0的补码是00000000B，这是唯一的形式。(mod 2n)，已知补码真值：已知正数的补码真值与原码相同，只要将符号位0改为(正符号)，就可以得到其真值。求已知负数补码1的真值的方法是：将负数的补码一点一点地反相加1，将符号位的1变成(负号)，然后得到它的真值。方法2:使用公式：X=-(2n-X补码)。已知的补码是0111111b，其真值是111111B=7FH。已知的补码是1111111B，它的真值是： 100000001=1000001 b，它的真值是01H或：x=(。摘要：用符号数1了解机号的求实

14、价值。知道了原代码的真值，正数的补码和补码，就把符号位的“0”改成“.”2.对于已知负数的原代码，真值只需将原代码的符号位“1”改为负号“-”。3.如果你知道一个负数的反码，首先把它变成原来的代码，然后求真值。或者用公式计算：真值x=-(2n-1-x倒数)4。如果已知负数的补码，则数字位取为倒数加1，符号变为-符号，或使用公式：例如，如果已知带符号数的机器数量为56H，则求其真值。真值=56H示例：已知带符号数字的机器数量为0D6H，因此找出它的真值。如果0D6H是原始代码，则真值为-56H 11010110B -1010110B，-29h-(0ffh-0D6H)，如果0D6H是补码，-2AH

15、 -(00H-0D6H)，当n=8时。在计算机中，小数点用两种不同的数字表示，而不是特殊的设备。根据小数点是否固定，数字的表示分为定点表示和浮点表示，相应的机号称为定点数和浮点数。任何二进制数n都可以表示为：NS2J，其中：s称为数n的尾数，表示数n的所有有效位数，它决定了数n的精度。J称为数n的顺序码，其基数为2，表示小数点的位置，决定了数n的大小范围。(1)定点表示法处理定点时， 计算机通常将小数点固定在数字位的后面或前面，数字位分为定点纯小数和定点纯整数，如图1-6所示。 例如， 00011000B，如果它被认为是具有真值24的定点纯整数和具有真值0.1875的定点纯小数。(2)浮点记数法，其中小数点是浮点型的，顺序码j可以取不同的值，那么在计算机中，它不仅要代表尾码s，还要代表顺序码j。因此，浮点数表示为顺序码和尾数，尾数一般是定点纯小数，顺序码是定点纯整数，其形式如图1-7所示。(469.375)10(111010101.011)2(0.11101010101