微机原理与接口技术课件全套.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《微机原理与接口技术课件全套.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微机 原理 接口 技术 课件 全套
- 资源描述:
-
1、微机原理与接口技术清华大学课件全套2课程目标n掌握:掌握:n微型计算机的基本工作原理微型计算机的基本工作原理n汇编语言程序设计方法汇编语言程序设计方法n微型计算机接口技术微型计算机接口技术n建立微型计算机系统的整体概念,形成微机系统软建立微型计算机系统的整体概念,形成微机系统软硬件开发的初步能力硬件开发的初步能力5一、微型计算机系统n微型机的工作原理微型机的工作原理n微机系统的基本组成微机系统的基本组成61.计算机的工作原理冯冯 诺依曼计算机的工作原理诺依曼计算机的工作原理 存储程序工作原理存储程序工作原理7存储程序原理n将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组将计算过程描述为由许多条指令按一
2、定顺序组成的程序,并放入存储器保存成的程序,并放入存储器保存n指令按其在存储器中存放的顺序执行;指令按其在存储器中存放的顺序执行;n由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行。的执行。8冯 诺依曼计算机体系结构运算器运算器存储器存储器控制器控制器输入设备输入设备输出设备输出设备9冯 诺依曼机的工作过程内存中的程序内存中的程序指令指令1指令指令2指令指令n分析分析获取操作数获取操作数执行执行存放结果存放结果程序计程序计数器数器PC地址地址CPU取出取出操作数操作数10冯 诺依曼机的工作过程n取一条指令的工作过程:取一条指令的工作过程:n将指令所在地址赋
3、给程序计数器将指令所在地址赋给程序计数器PC;nPC内容送到地址寄存器内容送到地址寄存器AR,PC自动加自动加1;n把把AR的内容通过地址总线送至内存储器,经地址译码器译码,的内容通过地址总线送至内存储器,经地址译码器译码,选中相应单元。选中相应单元。nCPU的控制器发出读命令。的控制器发出读命令。n在读命令控制下,把所选中单元的内容(即指令操作码)读到数在读命令控制下,把所选中单元的内容(即指令操作码)读到数据总线据总线DB。n把读出的内容经数据总线送到数据寄存器把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。n指令译码指令译码n因为取出的是指令的操作码,故数据寄存器因为取出的是指令的操作码,故数
4、据寄存器DR把它送到指令寄存器把它送到指令寄存器IR,然后再送到指令译码器,然后再送到指令译码器ID 冯 诺依曼机的特点和不足n特点:特点:n程序存储,共享数据,顺序执行程序存储,共享数据,顺序执行n属于顺序处理机,适合于确定的算法和数值数据的属于顺序处理机,适合于确定的算法和数值数据的处理。处理。n不足:不足:n与存储器间有大量数据交互,对总线要求很高;与存储器间有大量数据交互,对总线要求很高;n执行顺序有程序决定,对大型复杂任务较困难;执行顺序有程序决定,对大型复杂任务较困难;n以运算器为核心,处理效率较低;以运算器为核心,处理效率较低;n由由PC控制执行顺序,难以进行真正的并行处理。控制
5、执行顺序,难以进行真正的并行处理。11典型的非冯 诺依曼机结构n数据流驱动的计算机结构数据流驱动的计算机结构n当指令具有所需数据、且输出端没有数据时就可执当指令具有所需数据、且输出端没有数据时就可执行。行。12数据流处理机存储器主处理机数据通道控制通道高速数据总线磁盘存储器Dataflow Image Processing System132.系统组成 主机主机 硬件系统硬件系统 外设外设 微机系统微机系统 系统软件系统软件 软件系统软件系统 应用软件应用软件CPU存储器存储器输入输入/输出接口输出接口总线总线14微处理器n微处理器简称微处理器简称CPU,是计算机的核心。是计算机的核心。n主要
6、包括:主要包括:运算器运算器 控制器控制器 寄存器组寄存器组15存储器n定义:定义:n用于存放计算机工作过程中需要操作的数据用于存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序。和程序。16有关内存储器的几个概念n内存单元的地址和内容内存单元的地址和内容n内存容量内存容量n内存的操作内存的操作n内存的分类内存的分类17内存单元的地址和内容n内存按单元组织内存按单元组织n每单元都对应一个地址,以方便对单元的寻址每单元都对应一个地址,以方便对单元的寻址1011011038F04H内存地址内存地址单元内容单元内容18内存容量n内存容量:内存容量:n所含存储单元的个数,以字节为单位所含存储单元的个数,以字节为
7、单位n内存容量的大小依内存容量的大小依CPUCPU的寻址能力而定的寻址能力而定n实地址模式下为实地址模式下为CPUCPU地址信号线的位数地址信号线的位数19内存操作n读:读:n将内存单元的内容取入将内存单元的内容取入CPUCPU,原单元内容不改变;原单元内容不改变;n写:写:nCPUCPU将信息放入内存单元,单元中原来的内容被覆盖。将信息放入内存单元,单元中原来的内容被覆盖。20内存储器的分类随机存取存储器(随机存取存储器(RAMRAM)只读存储器(只读存储器(ROMROM)按工作方按工作方式可分为式可分为21输入/输出接口n接口是接口是CPUCPU与外部设备间的桥梁与外部设备间的桥梁CPUI
8、/OI/O接口接口外外设设22接口的分类串行接口串行接口并行接口并行接口数字接口数字接口模拟接口模拟接口输入接口输入接口输出接口输出接口23接口的功能n数据缓冲寄存;数据缓冲寄存;n信号电平或类型的转换;信号电平或类型的转换;n实现主机与外设间的运行匹配。实现主机与外设间的运行匹配。24总线n基本概念基本概念n分类分类n工作原理工作原理n常用系统总线标准及其主要技术指标常用系统总线标准及其主要技术指标 (具体内容见后续课程)(具体内容见后续课程)25软件系统n软件:软件:n为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料
9、。而编写的各种程序的总和及其相关资料。系统软件系统软件应用软件应用软件操作系统操作系统编译系统编译系统网络系统网络系统工具软件工具软件软件软件26二、计算机中的数制和编码n数制和编码的表示数制和编码的表示n各种计数制之间的相互转换各种计数制之间的相互转换271.常用计数法 十进制(十进制(D D)二进制(二进制(B B)十六进制(十六进制(H H)28例:n234.98D或(或(234.98)Dn1101.11B或(或(1101.11)BnABCD.BFH或(或(ABCD.BF)H292.各种进制数间的转换非十进制数到十进制数的转换非十进制数到十进制数的转换十进制到非十进制数的转换十进制到非十
10、进制数的转换二二进制与十六进制数之间的转换进制与十六进制数之间的转换 30非十进制数到十进制数的转换n按相应的权按相应的权值表达式展开值表达式展开n例:例:n1011.11B=123+022+121+120+12-1+12-2 =8+2+1+0.5+0.25 =11.75n5B.8H=5161+11160+816-1 =80+11+0.5 =91.531十进制到非十进制数的转换n到二进制的转换:到二进制的转换:对整数:除对整数:除2取余;取余;对小数:乘对小数:乘2取整。取整。n到十六进制的转换:到十六进制的转换:对整数:除对整数:除16取余;取余;对小数:乘对小数:乘16取整。取整。32二进
11、制与十六进制间的转换n用用4位二进制数表示位二进制数表示1位十六进制数位十六进制数n例:例:n25.5 =11001.1B =19.8H n11001010.0110101B =CA.6AH333.计算机中的编码nBCD码码n用二进制编码表示的十进制数用二进制编码表示的十进制数nASCII码码n西文字符编码西文字符编码34BCD码码n压缩压缩BCD码码n用用4位二进制码表示一位十进制数位二进制码表示一位十进制数n每每4位之间有一个空格位之间有一个空格n扩展扩展BCD码码n用用8位二进制码表示一位十进制数,每位二进制码表示一位十进制数,每4位之间有一位之间有一个空格。个空格。35BCD码与二进制
12、数之间的转换n先转换为十进先转换为十进 制数,再转换二进制数,再转换二进 制数;反之同制数;反之同样。样。n例例:n(0001 0001.0010 01010001 0001.0010 0101)BCDBCD =11.25 =11.25 =(1011.011011.01)B B36ASCII码n西文西文 字符的编码,一般用字符的编码,一般用7位二进位二进 制码表示。制码表示。nD D7 7位为校验位,默认情况下为位为校验位,默认情况下为0。n要求:要求:n理解校验位的作用理解校验位的作用n熟悉熟悉0-F的的ASCII码码37ASCII码的奇偶校验n奇校验奇校验n加上校验位后编码中加上校验位后编
13、码中“1”的个数为奇数。的个数为奇数。n例:例:A的的ASCII码是码是41H(1000001B)n以奇校验传送则为以奇校验传送则为 C1H(11000001B)n偶校验偶校验n加上校验位后加上校验位后 编码中编码中“1”的个数为偶数。的个数为偶数。n上例若以偶校验传送,则为上例若以偶校验传送,则为 41H。38三、无符号二进制数的运算算术运算算术运算逻辑运算逻辑运算无符号数无符号数有符号数有符号数二进二进 制数的运算制数的运算39主要内容n无符号二进无符号二进 制数的算术运算制数的算术运算n无符号数的表达范围无符号数的表达范围n运算中的溢出问题运算中的溢出问题n无符号数的逻辑运算无符号数的逻
14、辑运算n基本逻辑门和译码器基本逻辑门和译码器401.无符号数的算术运算n加法运算加法运算n1+1=0(有进位)(有进位)n减法运算减法运算n0-1=1(有借位)(有借位)n乘法运算乘法运算n除法运算除法运算41乘除运算例n000010110100 =00101100B n000010110100=00000010B 即:商即:商=00000010B 余数余数=11B422.无符号数的表示范围:0 0 X 2X 2n n-1-1若运算结果超出这个范围,则产生溢出。若运算结果超出这个范围,则产生溢出。对无符号数:运算时,当最高位向更高位对无符号数:运算时,当最高位向更高位 有进位(或借位)时则产生
15、有进位(或借位)时则产生 溢出。溢出。43例:最高位向前有进位,产生溢出最高位向前有进位,产生溢出00000000 100000001 11111111 443.逻辑运算n与、或、非、异或与、或、非、异或n掌握:掌握:n与、或、非门逻辑符号和逻辑关系(真值表);与、或、非门逻辑符号和逻辑关系(真值表);n与非门、或非门的应用。与非门、或非门的应用。45“与”、“或”运算n“与与”运算:运算:n任何数和任何数和“0”相相“与与”,结果为,结果为0。n“或或”运算:运算:n任何数和任何数和“1”相相“或或”,结果为,结果为1。&1146“非”、“异或”运算n“非非”运算运算n按位求反按位求反n“异
16、或异或”运算运算n相同则为相同则为0,相异则为,相异则为1474.译码器n掌握掌握74LS138译码器译码器n各引脚功能各引脚功能n输入端与输出端关系(真值表)输入端与输出端关系(真值表)4874LS138译码器G1G2AG2BCBAY0Y7 n主要引脚及功能主要引脚及功能49三、机器数(有符号数)的运算50计算机中符号数的表示n机器数机器数n计算机中的数据计算机中的数据n构成:构成:n符号位符号位+真值真值 “0”表示正表示正“1”表示负表示负51例 +52=+0110100=0 0110100 符号位符号位 真值真值-52=-0110100=1 0110100 符号位符号位 真值真值521
17、.符号数的表示n机器数的表示方法:机器数的表示方法:n原码原码n反码反码n补码补码53原码n最高位为符号位(用最高位为符号位(用“0”表示正,用表示正,用“1”表表示负),其余为真值部分。示负),其余为真值部分。n优点:优点:n真值和其原码表示之间的对应关系简单,容易理解;真值和其原码表示之间的对应关系简单,容易理解;n缺点:缺点:n计算机中用原码进行加减运算比较困难计算机中用原码进行加减运算比较困难n0的表示不唯一。的表示不唯一。54数0的原码n8位数位数0的原码:的原码:+0=0 0000000 -0=1 0000000 即:数即:数0的原码不唯一。的原码不唯一。55反码对一个机器数对一个
18、机器数X:n若若X0,则则 X反反=X原原n若若X0,则则X补补=X反反=X原原n若若X BX 若若 AX BX OF和和SF状态不同状态不同 AX BX239CMP指令例 LEA BX,MAX LEA SI,BUF MOV CL,20 MOV AL,SINEXT:INC SI CMP AL,SI JNC GOON ;CF=0转移转移 XCHG SI,ALGOON:DEC CL JNZ NEXT MOV BX,AL HLT240程序功能 MAXBUFXXHXXHXXH在在20个数中找最大个数中找最大的数,并将其存放的数,并将其存放在在MAX单元中。单元中。241三、乘法指令无符号的乘法指令无符
19、号的乘法指令MUL*带符号的乘法指令带符号的乘法指令IMULn注意点:注意点:n乘法指令采用隐含寻址,隐含的是存放被乘数的累乘法指令采用隐含寻址,隐含的是存放被乘数的累加器加器ALAL或或AXAX及存放结果的及存放结果的AXAX,DX.DX.2421.无符号数乘法指令n格式:格式:MUL OPRD 不能是立即数不能是立即数n操作:操作:OPRD为字节数为字节数 OPRD为为16位数位数 ALOPRDAXOPRDDXAXAX243无符号数乘法指令例nMUL BYTE PTRBX BXXXHAL XXHAX244四、除法指令无符号除法指令无符号除法指令n格式:格式:nDIV OPRD有符号除法指令
20、有符号除法指令n格式:格式:nIDIV OPRD245除法指令的操作若若OPRD是字节数是字节数n执行:执行:AX/OPRD n结果:结果:nAL=商商 AH=余数余数若若OPRD是双字节数是双字节数n执行:执行:DXAX/OPRDn结果:结果:nAX=商商 DX=余数余数指指令令要要求求被被除除数数是是除除数数的的双双倍倍字字长长246五、BCD码调整指令n将指令执行的二进制运算结果调整为压缩将指令执行的二进制运算结果调整为压缩BCD码或扩展码或扩展BCD码表示的十进制数。码表示的十进制数。n共共6条,均为隐含寻址方式,隐含的操作数是条,均为隐含寻址方式,隐含的操作数是 AL或或AL、AH;
21、n不能单独使用,要紧跟在相应的算术运算指令不能单独使用,要紧跟在相应的算术运算指令 之后;之后;247逻辑运算和移位指令248指令类型n逻辑运算逻辑运算n与,或,非,异或与,或,非,异或n移位操作移位操作n非循环移位,循环移位非循环移位,循环移位249 一、逻辑运算n逻辑运算指令对逻辑运算指令对 操作数的操作数的 要求大多与要求大多与MOV指令指令 相同。相同。n“非非”运算指令运算指令 要求操作数要求操作数 不能是立即数;不能是立即数;n除除“非非”运算指令运算指令 外,其余指令的执行都会外,其余指令的执行都会使标志位使标志位OF=CF=02501.“与”指令:n格式:格式:n AND OP
22、RD1,OPRD2n操作:操作:n两操作数相两操作数相“与与”,结果送目标地址。,结果送目标地址。251“与”指令的应用n实现两操作数实现两操作数 按位相与的按位相与的 运算运算nAND BL,SIn使目标操作数的使目标操作数的 某些位不变,某些位清零某些位不变,某些位清零nAND AL,0FHn在操作数在操作数 不变的不变的 情况下使情况下使CF和和OF清零清零nAND AX,AX252“与”指令应用例n从地址为从地址为3F8H 端口中读入一个字节数,端口中读入一个字节数,如果该数如果该数 bit1位为位为1,则可从,则可从38FH端口将端口将DATA为首地址的为首地址的 一个字输出,否则就
23、不一个字输出,否则就不能进行数能进行数 据传送。据传送。编写相应的编写相应的 程序段。程序段。253“与”指令应用例开开 始始取待输出数的取待输出数的偏移地址偏移地址读入状态字读入状态字测试测试bit1位状态位状态Bit1=1?取输入口地址取输入口地址取输出口地址取输出口地址 输出一个字输出一个字NY254“与”指令应用例 LEA SI,DATA MOV DX,3F8HWATT:IN AL,DX AND AL,02H JZ WATT ;ZF=1转移转移 MOV DX,38FH MOV AX,SI OUT DX,AX2552.“或”运算指令n格式:格式:nOR OPRD1,OPRD2n操作:操作
24、:n两操作数相两操作数相“或或”,结果送目标地址,结果送目标地址256“或”指令的应用n实现两操作数实现两操作数 相相“或或”的的 运算运算nOR AX,DIn使某些位不变,某些位置使某些位不变,某些位置“1”nOR CL,0FHn在不改变操作数的在不改变操作数的 情况下使情况下使OF=CF=0nOR AX,AX257“或”指令的应用例 OR AL,AL JPE GOON OR AL,80H GOON:.PF=1转移转移258“或”指令的应用将一个二进将一个二进制数制数9变为字变为字符符9如何实现如何实现?2593.“非”运算指令n格式:格式:nNOT OPRDNOT OPRDn操作:操作:n
25、操作数按位取反再送回原地址操作数按位取反再送回原地址n注:注:n指令中的操作数不能是立即数指令中的操作数不能是立即数n指令的执行对标志位无影响指令的执行对标志位无影响n例:例:NOT BYTE PTRBXNOT BYTE PTRBX2604.“异或”运算指令n格式:格式:nXOR OPRD1,OPRD2n操作:操作:n两操作数相两操作数相“异或异或”,结果送目标地址,结果送目标地址n例:例:XOR BL,80H XOR AX,AX2615.“测试”指令n格式:格式:nTEST OPRD1,OPRD2n操作:操作:n执行执行“与与”运算,但运算的结果不送回目运算,但运算的结果不送回目标地址。标地
展开阅读全文