《微机原理与接口技术》课件第1章 微型计算机系统概述.pptx

1、微型计算机系统概述微处理器内外部特性8086/8088指令系统汇编语言程序设计总线技术 存储器及其接口课程课程简介简介微机原理与接口技术输入/输出接口技术中断技术通用可编程接口微机的发展方向实验第一章 微型计算机系统概述第 1 章1.11.21.31.41.5七微机原理与接口技术 1.第一第一台台电子电子计算机计算机 1946年,美国宾西法尼亚大学 ENIAC 组成组成：18800个电子管；6万个电阻器；1万个电容器；6千个开关.重量：30吨；占地150平米；功率功率：150千瓦 耗资45万美元 功能功能：5000次/秒加法运算 1.1 1.1 微型计算机微型计算机发展概况发展概况1946 第

2、一台第一台电子电子数字计算机数字计算机 ENIAC ENIAC2.微型计算机的由来：微型计算机的由来：电子管晶体管集成电路中小规模集成电路大规模集成电路（微型计算机，微型计算机，简称微机简称微机 19711971年年）1.1 1.1 微型计算机微型计算机发展概况发展概况1971 第一台微型第一台微型计算机计算机 第一代4位和低档8位机Intel 4004第二代中高档8位机8080/8085、Z80、MC6800第三代16位机Intel 8086、Z8000、MC6800第四代32位机80386、80486第五代64位机Intel Pentium（1971-1973）（1974-1978）（19

3、78-1981）（1981-1992）（1993后）3.CPU的的 迅猛发展迅猛发展1.1 1.1 微型计算机微型计算机发展概况发展概况4.微型计算机的发展规律微型计算机的发展规律：速度越来越快；容量越来越大；功能越来越强。5.发展方向：发展方向：巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化1.1 1.1 微型计算机微型计算机发展概况发展概况天河一号天河一号:2010年我国自主研制的超级计算机超级计算机。峰值运算速度:4700万亿次/每秒“天河一号”运算1小时 =13亿人同时计算340年以上；“天河一号”运算1天 =1台双核电脑运算620年以上超级计算机1.1 1.1 微型计算机微型计算机发展概况

4、发展概况天河2号1.1 1.1 微型计算机微型计算机发展概况发展概况6.微型计算机的分类微型计算机的分类1 1）单片机：）单片机：将微处理器、部分存储器、输入输出接口集成在一块集成电路芯片上，一块芯片一块芯片就成了一台计算机就成了一台计算机 2 2）单板机：）单板机：将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包括微处理器/存储器/输入输出接口，还有简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插座等。功能比单片机强，适于进行生产过程的控制。可以直接在实验板上操作，适用于教学。3 3）PCPC机机（Personal Computer）:面向个人单独使用的一类微机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。1.

5、1 1.1 微型计算机微型计算机发展概况发展概况 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二进制数;计算机中的数据（文字、图片、声音）都是采用二进制（0和1）形式存储和处理的;有的时候为了书写方便，往往将二进制数据采用八进制或十六进制表示.二进制运算规则：二进制运算规则：0 0+0=0 0+1=1+0=0 0+1=1 1+0=1 1+0=1 1+1=10 1+1=10 （逢二进一）（逢二进一）0 0-0=0 10-1=1-0=0 10-1=1（借位）（借位）1-0=1 1-0=1 1-1=01-1=01 1.2 2.1 1 计

6、算机中常用的数制计算机中常用的数制及转换及转换 1.1.几种数制的表示几种数制的表示 二进制（二进制（BinaryBinary）后缀后缀B B 元素：元素：0 0，1 1 例例1010.1011B1010.1011B 八进制（八进制（OctalOctal）后缀后缀O O，为防止与数字，为防止与数字0 0混淆常后缀混淆常后缀Q Q 元素：元素：0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7 例例17.6Q17.6Q 十进制（十进制（DecimalDecimal）后缀后缀D D或省略或省略 元素：元素：0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7，8 8，9 9

7、例例4659.374659.37 十六进制（十六进制（HexadecimalHexadecimal）后缀后缀H H 元素：元素：0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7，8 8，9 9，A A，B B，C C，D D，E E，F F 例例8D.AH 8D.AH 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 1 1.2 2.1 1 计算机中常用的数制计算机中常用的数制及转换及转换 2 2.进进制间的转换制间的转换 （1）R进制数转换为十进制数 方法：按位权进行展开相加即可。例:11101.101 B=124+123+122+021+120+12-1+02

8、-2+12-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.125 =29.625 127.04Q=87.0625 1DF.4H=479.25210128480878281101216416151613161 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 2 2.进制间的转换进制间的转换（2）、十进制数转换为R进制数A、将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转换结果进行相加。B、整数:除R取余,直到商为0：每一步余数，按逆序排列。C、小数:乘R取整直到小部分为0。将所取整数顺序放在小数点后。1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 1 1.2 2.1 1

9、 计算机中常用的数制计算机中常用的数制及转换及转换例1-2 将十进制数38分别转换成二进制、八进制、十六进制数38=100110B 38=46Q 38=26H 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 1 1.2 2.1 1 计算机中常用的数制计算机中常用的数制及转换及转换 例1-3 将0.6875转换成二进制、八进制、十六进制数 0.6875=0.1011B 0.6875=0.54Q 0.6875=0.BH所以，所以，38.6875=100110.1011B38.6875=100110.1011B 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 1

10、1.2 2.1 1 计算机中常用的数制计算机中常用的数制及转换及转换 2 2.进制间的转换进制间的转换 （3）二进制、八进制数、十六进制数相互转换 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 1 1.2 2.1 1 计算机中常用的数制计算机中常用的数制及转换及转换101 011.101 100B5354=53.54Q0010 1011.1011B2BB=2B.BH5 7 6.3 Q=101111110.011B101 111 110 0113 D.A 9 H=111101.10101001B0011 11011010 10011.2.2 1.2.2 带符号数的表示带符号数

11、的表示1.1.无符号数和带符号数无符号数和带符号数 无符号数：全部有效位均用来表示数的大小 N10001 1010 B 表示无符号数26 N2 1001 1010B 表示无符号数154 带符号数：最高位表示符号位(正数0，负数1)其余位为数值位。N30001 1010 B 表示无符号数+26 N4 1001 1010 B表示无符号数26 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 2.2.机器数与真值机器数与真值 机器数：机器中数的表示形式，如原码、反码、补码。真值：机器数所代表的实际数值 例:8位机器数与真值对应关系：机器数：X1机=0101 0100 B X2机=11

12、01 0100B 真值：X1=+101 0100B=+84 X2=-101 0100B=-84 1.2.2 1.2.2 带符号数的表示带符号数的表示 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 n（1）原码 最高位为符号位，其余位为真值。例：+4原=0000 0100B -4原=1000 0100B 0 原=0000 0000 B -0 原=1000 0000B-0 原 特点：0的表示不唯一；8位机表示范围：-127-+127（即：1111 1111B0111 1111B）3.3.机器数机器数(码码)正数的反码与其原码相同。负数反码符号位为 1，其余位为原码按位取反。例：

13、x=+4：x原=00000100B x反=00000100B x=-4：x原=10000100B x反=11111011B x=+0：x原=00000000 B x反=00000000B x=-0：x原=10000000B x反=11111111B +0 反 x=+127：x原=01111111B x反=01111111B x=-127：x原=11111111 B x反=10000000B特点：0的表示不唯一；8位机表示范围：-127-+127（即10000000B01111111B）（2）反码：1.2.2 1.2.2 带符号数的表示带符号数的表示 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算

14、机中数据的表示和编码 3.3.机器数机器数(码码)n（3 3）补码：计算机常用码）补码：计算机常用码 正数的补码同原码，负数的补码为其反码（含符号位）+1。例：+4补=+4原=00000100B=04H -4补=-4反+1=11111011B+1B=11111100B=FCH +0补=+0原=00000000B=00H -0补=-0反+1=11111111B+1B=00000000B=00H=+0 补 +127补=+127原=01111111B=7FH -127补=-127反+1=10000000B+1B=10000001B=81H -128补=10000000B=80H(对于8位机，-128

15、没有原码和反码)特点：0的表示是唯一的 表示范围-128+127（1000 0000B0111 1111B）1.2.2 1.2.2 带符号数的表示带符号数的表示 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 3.3.机器数机器数(码码)1 1.2 2.3 3 计算机中常用的编码计算机中常用的编码 1.BCDBCD码码 ：二进制编码的：二进制编码的十进制数十进制数（Binary Code Decimal）压缩压缩BCDBCD码码:用4个二进制位表示一个十进制位 非压缩非压缩BCDBCD码格式码格式:用8个二进制位表示一个十进制位，其中高四位无意义，低四位和压缩BCD码相同。1

16、 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 例：十进制 压缩BCD码 非压缩BCD码 13 0001 0011 0000 0001 0000 0011 1622 0001 0110 0010 0010 0000 0001 0000 0110 0000 0010 0000 0010 1 1.2 2.3 3 计算机中常用的编码计算机中常用的编码 2.ASCII码：美国标准信息交换标准码 （American Standard Coded for Information Interchange）09+30H=ASCII码 AF+37H=ASCII码 AZ ASCII码+20H=az

17、 ASCII码 1 1.2 2 计算机中数据的表示和编码计算机中数据的表示和编码 1 1.微处理器：也称微处理器：也称中央处理器（CPU）组成：组成：运算器、控制器和寄存器。（1）运算器：计算机中加工和处理数据的功能部件。功能：1）对数据进行加工处理，主要包括算术和逻辑运算，如加、减、与、或运算等。2）暂时存放参与运算的数据和中间结果。（2）控制器:控制和指挥计算机内各功能部件协同动作，完成计算机程序功能。（3）寄存器：14个（将来学单片机也要学寄存器）AX、BX、CX、DX、BP、SP、SI、DI CS、DS、ES、SS FR、IP 1 1.3 3 微型计算机系统微型计算机系统 指令执行的基

18、本过程：1.1.微处理器：微处理器：指令执行过程指令执行过程：（1）找地址：寄存器IP中保存待执行指令存放的地址。（2）取指令：控制器 将IP中的地址信息送至地址寄存器MAR，并发出读命令。从该地址取出一条指令，经过数据总线送入指令寄存器IR。（3）执行指令：译码器对IR中的指令进行译码，并由控制逻辑阵列向存储器、运算器等部件发出操作命令，执行指令操作码规定的操作。（4）修改IP的内容，重复以上操作 1 1.3 3 微型计算机系统微型计算机系统 2 2.微型计算机（主机）微型计算机（主机）AB外设 包括：CPU 存储器 I/O接口 总线 1 1.3 3 微型计算机系统微型计算机系统 （1）总线

19、 概念：传递信息的一组公共通道。系统总线分为：数据总线DB、控制总线CB、地址总线AB AB：决定能够访问的存储空间 AB=16条：存储空间：216=64 KB。AB=20条:存储空间：220=1 MB。1K=1024B 1M=1024 KB 1G=1024 MB DB:决定一次能够输入/输出的数据位数 1 1.3 3 微型计算机系统微型计算机系统 2 2.微型计算机（主机微型计算机（主机）（2）存储器存储器 功能功能：存放程序和数据：存放程序和数据。（3）I/O接口：CPU与外设的适配器 功能：完成信号转换、数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作。显示器卡：完成显示器与总线的连接。声卡：完成声

20、音信号的输入/输出。网卡：完成网络数据的转换。调制解调器卡：模拟信号与数字信号相互转换。USB接口：通用串行接口。1 1.3 3 微型计算机系统微型计算机系统 2 2.微型计算机（主机微型计算机（主机）1 1.3 3 微型计算机系统微型计算机系统 3 3 .微型计算机系统微型计算机系统微处理器微处理器+？=微型计算机微型计算机+？=微机系统硬件微机系统硬件+？=微型计算机系统微型计算机系统 1位B（Bit）计算机中信息的最小单位，只有两种状态：0和1 2 字节DB（Byte）相邻的8个二进制位。3.字DW（Word）相邻的16位二进制位，即2个字节。4.双字DD（Double Word）、四字

21、QW(Quad Word)、双四字(DQW)双字：32位；四字：64位；双四字：128位1.4 1.4 计算机常用的名词术语计算机常用的名词术语 1.字长 ：等于DB数 CPU与存储器或输入/输出设备之间一次传送数据的位数。字长通常等于数据总线的 位数和通用寄存器的位数。反映了一台计算机的精度反映了一台计算机的精度 2.主存容量：与AB数有关 1）用字节表示。2）用单元数字长表示。3.主频 1khz，1MHZ,1GHZ 4.运算速度 5.系统可靠性 6.系统的兼容性 7.性能价格比1.5 1.5 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标 1.1.微机发展概况微机发展概况 电子管晶体管集成电路大规模集成 2.2.计算机中数的表示与编码计算机中数的表示与编码（难点）（难点）原码、反码、补码、BCD码、ASCII码 3.3.微型计算机系统组成微型计算机系统组成 微处理器（CPU）微机（主机）微机系统本章重点本章重点 1-1、1-2、1-3、1-4、1-5作业作业