第一章微機原理與接口技術(shù)

1、第一章第一章 微型計算機系統(tǒng)概述微型計算機系統(tǒng)概述本章學習目標 了解微型計算機的發(fā)展、應用及其分類 掌握計算機數(shù)據(jù)的表示 掌握計算機的組成結(jié)構(gòu) 理解微型計算機的工作過程1、1 微型計算機的發(fā)展、應用及其分類微型計算機的發(fā)展、應用及其分類 1、1、1 微機計算機的發(fā)展微機計算機的發(fā)展1971年，美國年，美國Intel公司研究并制造了公司研究并制造了I4004微處理器芯微處理器芯片。該芯片能同時處理片。該芯片能同時處理4位二進制數(shù)，集成了位二進制數(shù)，集成了2300個晶個晶體管，每秒可進行體管，每秒可進行6萬次運算，成本約為萬次運算，成本約為200美元。它是美元。它是世界上第一個微處理器芯片，以它為

2、核心組成的世界上第一個微處理器芯片，以它為核心組成的MCS-4計算機，標志了世界計算機，標志了世界第一臺微型計算機第一臺微型計算機的誕生。的誕生。微機概念：微機概念：以大規(guī)模、超大規(guī)模構(gòu)成的微處理器作為核以大規(guī)模、超大規(guī)模構(gòu)成的微處理器作為核心，配以存儲器、輸入心，配以存儲器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總路線所輸出接口電路及系統(tǒng)總路線所制造出的計算機。制造出的計算機。劃分階段的標志：劃分階段的標志：以字長和微處理器型號。以字長和微處理器型號。第一代第一代4位和低檔位和低檔8位機位機Intel 4004第二代第二代中高檔中高檔8位機位機8080/8085、Z80、MC6800第三代第三代16位機位

3、機Intel 8086、Z8000、MC6800第四代第四代32位機位機80386、80486第五代第五代64位機位機Intel Pentium（1971-1973）（1974-1978）（1978-1981）（1981-1992）（1993后）后）特點：特點：1、速度越來越快。、速度越來越快。2、容量越來越大。、容量越來越大。3、功能越來越強。、功能越來越強。1、1、2 微型計算機的應用微型計算機的應用1、科學計算和科學研究、科學計算和科學研究 計算機主要應用于解決科學研究和工程技術(shù)中所提出計算機主要應用于解決科學研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學問題（數(shù)值計算）。的數(shù)學問題（數(shù)值計算）。 2、數(shù)

4、據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理 （信息處理）（信息處理）主要是利用計算機的速度快和精度高的特點來對數(shù)字主要是利用計算機的速度快和精度高的特點來對數(shù)字信息進行加工。信息進行加工。 3、工業(yè)控制、工業(yè)控制 用單板微型計算機實現(xiàn)用單板微型計算機實現(xiàn)DDC級控制，用衛(wèi)星計算機實級控制，用衛(wèi)星計算機實現(xiàn)現(xiàn)SCC級監(jiān)督管理控制，用高檔微型計算機實現(xiàn)級監(jiān)督管理控制，用高檔微型計算機實現(xiàn)SCC或低層或低層MIS管理已屢見不鮮。管理已屢見不鮮。 4 4、計算機輔助系統(tǒng)、計算機輔助系統(tǒng) 計算機輔助系統(tǒng)主要有計算機輔助教（計算機輔助系統(tǒng)主要有計算機輔助教（CAICAI）、計算）、計算機輔助設計（機輔助設計（CADCAD）、計算機

5、輔助制造（）、計算機輔助制造（CAMCAM）、計算）、計算機輔助測試（機輔助測試（CATCAT）、計算機集成制造（）、計算機集成制造（CIMSCIMS）等系）等系統(tǒng)。統(tǒng)。 5 5、人工智能人工智能 人工智能主要就是研究解釋和模擬人類智能、智能行人工智能主要就是研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學科，包括智能機器人，模擬人的為及其規(guī)律的一門學科，包括智能機器人，模擬人的思維過程，計算機學習等等。其主要任務是建立智能思維過程，計算機學習等等。其主要任務是建立智能信息處理理論，進而設計可以展現(xiàn)某些近似于人類智信息處理理論，進而設計可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。能行為的計算系統(tǒng)

6、。 1、1、3 微型計算機的分類微型計算機的分類按應用對象分為：按應用對象分為：1、單片機：、單片機：又稱單片微控制器又稱單片微控制器, ,它不是完成某一個邏輯功它不是完成某一個邏輯功能的芯片能的芯片, ,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：它主要是將微處理器、部分存儲器、輸入輸出接括的講：它主要是將微處理器、部分存儲器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上，一塊芯片就成了一臺計口都集成在一塊集成電路芯片上，一塊芯片就成了一臺計算機算機 2、單板機：、單板機：將計算機的各個部分都組裝在一塊印制電路將計算機的各個部分都組裝在一塊印制電路板上，

7、包括微處理器板上，包括微處理器/ /存儲器存儲器/ /輸入輸出接口，還有簡單的輸入輸出接口，還有簡單的七段發(fā)光二極管顯示器、小鍵盤、插座等。功能比單片機七段發(fā)光二極管顯示器、小鍵盤、插座等。功能比單片機強，適于進行生產(chǎn)過程的控制?？梢灾苯釉趯嶒灠迳喜僮?，強，適于進行生產(chǎn)過程的控制?？梢灾苯釉趯嶒灠迳喜僮?，適用于教學。適用于教學。 3、PC機（機（Personal Computer ） :面向個人單獨使用的一面向個人單獨使用的一類微機，實現(xiàn)各種計算、數(shù)據(jù)處理及信息管理等。類微機，實現(xiàn)各種計算、數(shù)據(jù)處理及信息管理等。1 1、2 2 計算機中數(shù)據(jù)的表示和編碼計算機中數(shù)據(jù)的表示和編碼 計算機中的數(shù)據(jù)都

8、是采用二進制形式存儲和處理的，計算機中的數(shù)據(jù)都是采用二進制形式存儲和處理的，二進制數(shù)只有兩個數(shù)字二進制數(shù)只有兩個數(shù)字0 0和和1 1，這與我們?nèi)粘Ｉ钪?，這與我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫氖M制數(shù)是不同的。所使用的十進制數(shù)是不同的。 1 1、2 2、1 1 計算機中常用的進制數(shù)計算機中常用的進制數(shù) 人們最常用的數(shù)是十進制數(shù)，計算機中采用的是二人們最常用的數(shù)是十進制數(shù)，計算機中采用的是二進制數(shù)，同時有的時候為了簡化二進制數(shù)據(jù)的書寫，進制數(shù)，同時有的時候為了簡化二進制數(shù)據(jù)的書寫，也采用八進制和十六進制表示方法。下面將分別介也采用八進制和十六進制表示方法。下面將分別介紹這幾種常用的進制。紹這幾種常用的進制。

9、 1、十進制數(shù)、十進制數(shù) 十進制數(shù)是大家熟悉的，用十進制數(shù)是大家熟悉的，用0 0，1 1，2 2，8 8，9 9十十個不同的符號來表示數(shù)值，它采用的是個不同的符號來表示數(shù)值，它采用的是“逢十進一，逢十進一，借一當十借一當十”的原則。的原則。 2、二進制表示法、二進制表示法基數(shù)為基數(shù)為1010的記數(shù)制叫十進制；基數(shù)為的記數(shù)制叫十進制；基數(shù)為2 2的記數(shù)制叫做二的記數(shù)制叫做二進制。進制。二進制數(shù)的計算規(guī)則是二進制數(shù)的計算規(guī)則是“逢二進一，借一當二逢二進一，借一當二”。 二進制表示數(shù)值方法如下：二進制表示數(shù)值方法如下： NB = Ki * 2i 其中：其中：Ki = 0 或或 1ni=-m例：二進制

10、數(shù)例：二進制數(shù)1011.1表示如下：表示如下：(1011.1)B= 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 +1 * 2-1運算規(guī)則：運算規(guī)則：加法運算：加法運算：0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 =10 （逢二進一）（逢二進一）減法運算：減法運算：0-0 = 0 10-1 =1 （借位）（借位） 1-0 = 1 1-1 =0乘法運算：乘法運算：0 * 0 =0 0 * 1 =0 1 * 0 =0 1 * 1 =1除法運算除法運算0 / 1 =0 1 / 1 =13、八進制表示法、八進制表示法八進制數(shù)是基數(shù)為八的計數(shù)制。八進制數(shù)主要采用八進制數(shù)

11、是基數(shù)為八的計數(shù)制。八進制數(shù)主要采用0，1，2，7這八個阿拉伯數(shù)字。這八個阿拉伯數(shù)字。八進制數(shù)的運算規(guī)則為八進制數(shù)的運算規(guī)則為“逢八進一，借一當八逢八進一，借一當八”。八進制表示數(shù)值方法如下：八進制表示數(shù)值方法如下： NO = Ki * 8i 其中：其中：Ki = 0 、1、2、3、4、5、6、7ni=-m例：（例：（467.6)O=4 * 82 + 6 * 81 + 7 * 80 + 6 * 8-14、十六進制表示法、十六進制表示法基數(shù)為基數(shù)為16，用，用0 - 9 、A - F 十五個字符來數(shù)值，逢十六十五個字符來數(shù)值，逢十六進一。進一。各位的權(quán)值為各位的權(quán)值為 16i 。二進制表示數(shù)值方

12、法如下：二進制表示數(shù)值方法如下： NH= Ki * 16i 其中：其中：Ki = 0 - 9 、A - Fni=-m例：（例：（56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-11 1、2 2、2 2 進制間的轉(zhuǎn)換進制間的轉(zhuǎn)換1、二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換、二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（1）、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)）、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)方法：按二進制數(shù)的位權(quán)進行展開相加即可。方法：按二進制數(shù)的位權(quán)進行展開相加即可。例例:11101.101=124+123+122+021+120+12-1+02-2+12-3=16+8+4+0+1+0.5+0

13、.25+0.125 =29.875 （2）、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)）、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)方法：方法：A、將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)、將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進行相加。換結(jié)果進行相加。B、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2取余法：取余法：用用2不斷地去除要轉(zhuǎn)換的不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為數(shù)，直到商為0。再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，。再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。C、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2取整法：取整法：每次用每次用2與小數(shù)部分相乘，與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘取乘積的整數(shù)部

14、分，再取其小數(shù)部分乘2直到小部分為直到小部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。例：將（例：將（136）D轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。 2 136 余數(shù)（結(jié)果）余數(shù)（結(jié)果） 低位低位 2 68 - 0 2 34 - 0 2 17 - 0 2 8 - 1 2 4 - 0 2 2 - 0 2 1 - 0 0 - 1 高位高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（轉(zhuǎn)換結(jié)果：（136）D=（10001000）B例：將（例：將（0.625)D轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。0.625 * 2 1.25 * 2 0.5 * 2 1.0 取整：取整： 高位高位 低位低位轉(zhuǎn)換結(jié)果：

15、轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.625)D = (0.101)B2、二進制數(shù)和八進制數(shù)、十六進制數(shù)間的轉(zhuǎn)換、二進制數(shù)和八進制數(shù)、十六進制數(shù)間的轉(zhuǎn)換（1）、二進制數(shù)到八進制數(shù)、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換）、二進制數(shù)到八進制數(shù)、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換A、二進制數(shù)到八進制數(shù)轉(zhuǎn)換采用、二進制數(shù)到八進制數(shù)轉(zhuǎn)換采用“三位化一位三位化一位”的方的方法。法。從小數(shù)點開始向兩邊分別進行每三位分一組，向從小數(shù)點開始向兩邊分別進行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補左不足三位的，從左邊補0；向右不足三位的，從右邊；向右不足三位的，從右邊補補0。B、二進制數(shù)到十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用、二進制數(shù)到十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用“四位化一位四位化一位”的方法。的方

16、法。從小數(shù)點開始向兩邊分別進行每四位分一組，從小數(shù)點開始向兩邊分別進行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補向左不足四位的，從左邊補0；向右不足四位的，從右；向右不足四位的，從右邊補邊補0。例：將例：將(1000110.01)B轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)和十六進制數(shù)。轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)和十六進制數(shù)。 1 000 110 . 01 001 000 110 . 010 ( 1 0 6 . 2 )O二進制數(shù)到十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換：二進制數(shù)到十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換：（1000110.01）B = 100 0110 . 01 0100 0110 . 0100(4 6 . 4)H（2）、八進制、十六進制數(shù)到二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換）、八進制

17、、十六進制數(shù)到二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：采用方法：采用“一位化三位（四位）一位化三位（四位）”的方法。的方法。按順序按順序?qū)懗雒课话诉M制（十六進制）數(shù)對應的二進制數(shù)，所寫出每位八進制（十六進制）數(shù)對應的二進制數(shù)，所得結(jié)果即為相應的二進制數(shù)。得結(jié)果即為相應的二進制數(shù)。例：將例：將(352.6)o轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。 3 5 2 . 6 011 101 010 110 =(11 101 010 . 11)B1、2、3 數(shù)的定點與浮點表示數(shù)的定點與浮點表示對對 R進制數(shù)進制數(shù) NR=S * RE，可以有很多表示方法。，可以有很多表示方法。如：十進制數(shù)：如：十進制數(shù)：265.78 可以有：可以有

18、：265.78 、2657.8 * 10-1、0.26578 * 103 、2.6578 *102等。等。1 、定點數(shù)表示法、定點數(shù)表示法一般采用兩種簡單的約定：定點整數(shù)和定點小數(shù)。一般采用兩種簡單的約定：定點整數(shù)和定點小數(shù)。 （1）、定點整數(shù)）、定點整數(shù)A、帶符號整數(shù)：、帶符號整數(shù)：某個某個N位二進制數(shù)，其最高位為符位二進制數(shù)，其最高位為符號位，其它號位，其它N-1位為數(shù)值部分：位為數(shù)值部分： Nf Nn-2 Nn-3 N2 N1 N0符號位符號位 數(shù)值部分數(shù)值部分 小數(shù)點小數(shù)點 B、無符號整數(shù)：所有的數(shù)位都用來表示數(shù)值。、無符號整數(shù)：所有的數(shù)位都用來表示數(shù)值。 Nn-1 Nn-2 Nn-3

19、 N3 N2 N1 N0 數(shù)值部分數(shù)值部分 小數(shù)點小數(shù)點（2）、定點小數(shù)）、定點小數(shù)用最高位表示符號，其它用最高位表示符號，其它N-1位表示數(shù)值部分，將小數(shù)位表示數(shù)值部分，將小數(shù)點定在數(shù)值部分的最高位左邊。點定在數(shù)值部分的最高位左邊。 Nf Nn-2 Nn-1 N2 N1 N0符號位符號位 數(shù)值部分數(shù)值部分 小數(shù)點小數(shù)點 2、浮點數(shù)表示、浮點數(shù)表示浮點數(shù)：小數(shù)點在數(shù)據(jù)中的位置可以左右移動。浮點數(shù)：小數(shù)點在數(shù)據(jù)中的位置可以左右移動。 N = S * R E在計算機內(nèi)，存儲的格式：在計算機內(nèi)，存儲的格式： Ef E(m位位) Sf S(n位位) 階碼部分階碼部分 尾數(shù)部分尾數(shù)部分其中：其中：Ef：

20、階碼，表示階碼的符號：階碼，表示階碼的符號 E：階碼，指出小數(shù)點的位置：階碼，指出小數(shù)點的位置 Sf：數(shù)碼，數(shù)值的符號位：數(shù)碼，數(shù)值的符號位 S：尾數(shù)，決定數(shù)值的精度：尾數(shù)，決定數(shù)值的精度1、2、4 機器數(shù)的表示機器數(shù)的表示機器數(shù)：數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中的編碼。機器數(shù)：數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中的編碼。機器數(shù)的真值：機器數(shù)所代表的實際數(shù)值。機器數(shù)的真值：機器數(shù)所代表的實際數(shù)值。常用的編碼方案：原碼、反碼、補碼。常用的編碼方案：原碼、反碼、補碼。1、原碼表示碼、原碼表示碼原碼：用最高位表示符號，其中：原碼：用最高位表示符號，其中：0-正、正、1-負，負，其它位表示數(shù)值的絕對值。其它位表示數(shù)值的絕對值。定義：

21、定義： X原原= X 0= X 1 定點小數(shù)定點小數(shù) 1+ X -1 X =0X原原= X 0= X =2n-1 定點整數(shù)定點整數(shù) 2 n+1 + X -(2 n-1) = X =0例：求例：求X1=0.1011，X2=-0.1011的原碼表示。（的原碼表示。（8位）位）X1原原 = X1 = 01011000X2原原 = 1+ X2 = 11011000小數(shù)點位置小數(shù)點位置例：求例：求X1=1011，X2=-1011的原碼。（的原碼。（8位）位）X1原原=00001011X2原原=10001011小數(shù)點位置小數(shù)點位置0的表示形式（的表示形式（8位）位）+0原原=00000000-0原原=10

22、000000特點特點A、原碼與真值的對應關(guān)系簡單。、原碼與真值的對應關(guān)系簡單。B、0的編碼不唯一，處理運算不方便。的編碼不唯一，處理運算不方便。2、反碼表示法、反碼表示法反碼：最高一位表示符號，數(shù)值位是對負數(shù)取反。反碼：最高一位表示符號，數(shù)值位是對負數(shù)取反。+0反反=00000000 -0反反=1111111+1100111反反=01100111 -1100111反反=100110003、 補碼表示法補碼表示法正數(shù)的補碼和原碼相同。正數(shù)的補碼和原碼相同。負數(shù)的補碼負數(shù)的補碼=反碼反碼+1。例：求例：求0.1011和和 -0.1011的補碼。（的補碼。（8位）位）0.1011補補=0.1011原

23、原=01011000-0.1011補補=-1011000反反+1=10100111+1=101010000補補=+0補補=-0補補=000000001、2、5 計算機中常用的編碼計算機中常用的編碼1、ASCII碼碼 常用的編碼方式為美國標準信息交換（常用的編碼方式為美國標準信息交換（American Standard Card for Information Interchange，ASCII碼）。碼）。 2、BCD碼碼 BCD碼是一種用碼是一種用4位二進制數(shù)字來表示一位十進制數(shù)字位二進制數(shù)字來表示一位十進制數(shù)字的編碼，也成為二進制編碼表示的十進制數(shù)（的編碼，也成為二進制編碼表示的十進制數(shù)（B

24、inary Code Decimal），簡稱），簡稱BCD碼。表碼。表1-2示出了十進制數(shù)示出了十進制數(shù)0-15的的BCD碼。碼。 BCDBCD碼有兩種格式碼有兩種格式：（1 1）壓縮）壓縮BCDBCD碼格式（碼格式（Packed BCD FormatPacked BCD Format） 用用4個二進制位表示一個十進制位，就是用個二進制位表示一個十進制位，就是用0000B-1001B來表示十進制數(shù)來表示十進制數(shù)0-8。例如：十進制數(shù)。例如：十進制數(shù)4256的壓縮的壓縮BCD碼表示為：碼表示為：0100 0010 0101 0110 B（2）非壓縮）非壓縮BCD碼格式（碼格式（Unpacked

25、BCD Format） 用用8個二進制位表示一個十進制位，其中，高四位無意個二進制位表示一個十進制位，其中，高四位無意義，我們一般用義，我們一般用xxxx表示，低四位和壓縮表示，低四位和壓縮BCD碼相同。碼相同。 例如：十進制數(shù)例如：十進制數(shù)4256的非壓縮的非壓縮BCD碼表示為：碼表示為： xxxx0100 xxxx0010 xxxx0101 xxxx0110 B 1、3 微型計算機的一般概念 1、3、1 中央處理器的組成中央處理器的組成中央處理器（中央處理器（CPU）由）由運算器運算器和和控制器控制器組成。組成。1、運算器：計算機中加工和處理數(shù)據(jù)的功能部件。、運算器：計算機中加工和處理數(shù)據(jù)

26、的功能部件。功能功能：（：（1）、對數(shù)據(jù)進行加工處理，主要包括算術(shù)和）、對數(shù)據(jù)進行加工處理，主要包括算術(shù)和邏輯運算，如加、減、乘、與、或、非運算等。邏輯運算，如加、減、乘、與、或、非運算等。 （2）、暫時存放參與運算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。）、暫時存放參與運算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。ALU數(shù)據(jù)寄存器1#數(shù)據(jù)寄存器2#存存儲儲器器外外設設2、控制器、控制器控制和指揮計算機內(nèi)各功能部件協(xié)同動作，完成計算機控制和指揮計算機內(nèi)各功能部件協(xié)同動作，完成計算機程序功能。程序功能。由程序計數(shù)器（由程序計數(shù)器（IP）、指令寄存器（）、指令寄存器（IR）、指令譯碼）、指令譯碼器（器（ID）和時序信號發(fā)生器組成。）和時序信號

27、發(fā)生器組成。（1）、程序計數(shù)器（）、程序計數(shù)器（IP）：程序指令所在單元地址。）：程序指令所在單元地址。（2）、指令寄存器（）、指令寄存器（IR）：保存當前正在執(zhí)行的一條）：保存當前正在執(zhí)行的一條指令。指令。（3）、指令譯碼器（）、指令譯碼器（ID）：將指令的操作碼翻譯成機）：將指令的操作碼翻譯成機器能識別的命令信號。器能識別的命令信號。（4）、時序信號發(fā)生器：根據(jù)指令譯碼器（）、時序信號發(fā)生器：根據(jù)指令譯碼器（ID）產(chǎn)生）產(chǎn)生的命令信號產(chǎn)生具體的控制信號。的命令信號產(chǎn)生具體的控制信號。 3. 3.寄存器陳列寄存器陳列 包括一組通用寄存器組和專用寄存器。通用寄存器包括一組通用寄存器組和專用寄存

28、器。通用寄存器用于暫存參加運算的一個操作數(shù)，例如數(shù)據(jù)寄存器用于暫存參加運算的一個操作數(shù)，例如數(shù)據(jù)寄存器可以用來存放可以用來存放8 8位或位或1616位的二進制操作數(shù)。這些操位的二進制操作數(shù)。這些操作數(shù)可以是參加操作的數(shù)據(jù)，操作的中間結(jié)果，也作數(shù)可以是參加操作的數(shù)據(jù)，操作的中間結(jié)果，也可以是操作數(shù)的地址，大部分算術(shù)和邏輯運算指令可以是操作數(shù)的地址，大部分算術(shù)和邏輯運算指令都可以使用這些數(shù)據(jù)寄存器。專用寄存器通常有指都可以使用這些數(shù)據(jù)寄存器。專用寄存器通常有指令指針令指針I(yè)PIP或程序計數(shù)器或程序計數(shù)器PCPC和堆棧指針和堆棧指針SPSP等等 1、3 、2 微型計算機的組成微型計算機的組成ABDB

29、CBCPU 存儲器存儲器I/O接口接口外外設設（微型計算機組成框圖）（微型計算機組成框圖）1、微處理器、微處理器微處理器（微處理器（CPU）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯片內(nèi)集成有控制器、運算器和寄存器等相關(guān)部件，芯片內(nèi)集成有控制器、運算器和寄存器等相關(guān)部件，完成對計算機系統(tǒng)內(nèi)各部件進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。完成對計算機系統(tǒng)內(nèi)各部件進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。2、存儲器、存儲器功能：存放程序和數(shù)據(jù)。功能：存放程序和數(shù)據(jù)。存儲器存儲器內(nèi)存（主存）內(nèi)存（主存）外存（輔存）外存（輔存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM軟盤、軟盤、硬盤、硬盤、光盤光盤3、

30、I/O設備和設備和I/O接口接口（1）、）、I/O設備：微機配備的輸入設備：微機配備的輸入/輸出設備（外設）。輸出設備（外設）。標準輸入標準輸入/輸出設備（控制臺）：鍵盤和顯示器（輸出設備（控制臺）：鍵盤和顯示器（CRT）。）。I/O設備設備輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備鍵盤鍵盤鼠標鼠標掃描儀、數(shù)碼相機掃描儀、數(shù)碼相機顯示器顯示器打印機打印機繪圖儀繪圖儀（2）、）、I/O接口：連接外設備和系統(tǒng)總線，完成信號接口：連接外設備和系統(tǒng)總線，完成信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與CPU進行信號聯(lián)絡等工作。進行信號聯(lián)絡等工作。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。聲

31、卡：完成聲音的輸入聲卡：完成聲音的輸入/輸出。輸出。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。掃描卡：連接掃描儀到計算機。掃描卡：連接掃描儀到計算機。調(diào)制解調(diào)器卡：模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換。調(diào)制解調(diào)器卡：模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換。鍵盤接口、打印機接口等。鍵盤接口、打印機接口等。232接口：串行數(shù)據(jù)接口。接口：串行數(shù)據(jù)接口。USB接口：通用串行接口。接口：通用串行接口。4、系統(tǒng)總線、系統(tǒng)總線（1）、總線：）、總線：傳遞信息的一組公用導線。傳遞信息的一組公用導線。（2）、系統(tǒng)總線：）、系統(tǒng)總線：從處理器引出的若干信號線，從處理器引出的若干信號線，CPU通過它們與存儲器或通過它們與存儲

32、器或I/O設備進行信息交換。系統(tǒng)總線設備進行信息交換。系統(tǒng)總線分為：分為：（A）、地址總線：）、地址總線：傳遞地址信息的總線，即傳遞地址信息的總線，即AB。CPU在地址總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或在地址總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口端口的地址，該總線為單向總線。的地址，該總線為單向總線。內(nèi)存容量的計算：內(nèi)存容量的計算：16條地址線可訪問條地址線可訪問 216 = 64 KB。 20條地址線可訪問條地址線可訪問 220 = 1 MB。 1K = 1024B 1M = 1024 KB 1G = 1024 MB （B）、數(shù)據(jù)總線：）、數(shù)據(jù)總線：傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即

33、DB。在在CPU進行進行讀操作讀操作時，時，內(nèi)存或外設的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總內(nèi)存或外設的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往線送往CPU；在在CPU進行進行寫操作寫操作時，時，CPU數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設存或外設，數(shù)據(jù)總線是，數(shù)據(jù)總線是雙向總線雙向總線。（C）、控制總線：）、控制總線：傳遞控制信息的總線，即傳遞控制信息的總線，即CB?？刂瓶偩€的方向：控制總線的方向：一部分一部分是從是從CPU輸出：通過對指令的譯碼，由輸出：通過對指令的譯碼，由CPU內(nèi)內(nèi)部產(chǎn)生，由部產(chǎn)生，由CPU送到存儲器、輸入送到存儲器、輸入/輸出接口電路和其輸出接口電路和其它部件。如時鐘信號、控制信號等。它部件。如時

34、鐘信號、控制信號等。另一部分另一部分是由系統(tǒng)中的部件產(chǎn)生，送往是由系統(tǒng)中的部件產(chǎn)生，送往CPU，如：中，如：中斷請求信號、總線請求信號、狀態(tài)信號。斷請求信號、總線請求信號、狀態(tài)信號?？刂瓶偩€的部件（總線主控設備）：控制總線的部件（總線主控設備）： CPU 和和 DMA 控制器?？刂破?。被總線控制的部件（總線控制設備）：被總線控制的部件（總線控制設備）： 存儲器存儲器 和和 I/O設備。設備。總線的使用特點：總線的使用特點：1、在某一時刻，只能由一個總線主控設備來控制總線，、在某一時刻，只能由一個總線主控設備來控制總線，其它總線主控設備此時必須放棄對總線的控制。其它總線主控設備此時必須放棄對總線

35、的控制。2、在連接系統(tǒng)的各個設備中，在某一時刻只能有一發(fā)、在連接系統(tǒng)的各個設備中，在某一時刻只能有一發(fā)送者發(fā)送信號，但可以有多個設備從總線上同時獲得送者發(fā)送信號，但可以有多個設備從總線上同時獲得信號。信號。3、通過總線插槽來接口板連接。、通過總線插槽來接口板連接。1 1、3 3、3 3 微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的組成一個微型計算機系統(tǒng)包括一個微型計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和和軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)。硬件和。硬件和軟件的結(jié)合，才能使計算機正常工作運行。軟件的結(jié)合，才能使計算機正常工作運行。 計算機硬件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)是一個為執(zhí)行程序建立物質(zhì)基礎的物理是一個為執(zhí)行程序建立物質(zhì)基礎的物理裝

36、置，稱為硬件或裸機。裝置，稱為硬件或裸機。 計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)指為運行、管理、應用、維護計算機所指為運行、管理、應用、維護計算機所編制的所有程序及文檔的總和。編制的所有程序及文檔的總和。依據(jù)功能的不同，軟件分為依據(jù)功能的不同，軟件分為系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和和應用軟件應用軟件兩大類。兩大類。 1、3、4 微型計算機的工作過程微型計算機的工作過程在進行計算前，應做如下工作：在進行計算前，應做如下工作：（1）、用助記符號指令（匯編語言）編寫程序（源程序）；）、用助記符號指令（匯編語言）編寫程序（源程序）；（2）、用匯編軟件（匯編程序）將源程序匯編成計算機能識別）、用匯編軟件（匯編程序）將源程序

37、匯編成計算機能識別的機器語言程序；的機器語言程序；（3）、將數(shù)據(jù)和程序通過輸入設備送入存儲器中存放。）、將數(shù)據(jù)和程序通過輸入設備送入存儲器中存放。完成完成5+6=？的程序：？的程序：MOV A，05H /B0H 05H ；把；把05送入累加器送入累加器AADD A，06H /04H 06H ；06與與A中內(nèi)容相加，中內(nèi)容相加， 結(jié)果存入累加器結(jié)果存入累加器AHLT /F4H ；停止所有操作。；停止所有操作。1、取指令階段的執(zhí)行過程：（設程序從、取指令階段的執(zhí)行過程：（設程序從00H開始存放）開始存放）（1）、將程序計數(shù)器（）、將程序計數(shù)器（PC或或IP）的內(nèi)容送地址寄存器）的內(nèi)容送地址寄存器AR。（2）、程序計數(shù)器）、程序計數(shù)器PC的內(nèi)容自動加的內(nèi)容自動加1變?yōu)樽優(yōu)?1H，為取下一條指，為取下一條指令作好準備。令作好準備。（3）、地址寄存器）、地址寄存器AR將將00H通過地址總線送至存儲器地址譯碼通過地址總線送至存儲器地址譯碼器譯碼，選中器譯碼，選中00H單元。單元。（4）、）、CPU發(fā)出發(fā)出“讀讀”命令。命令。（5）、所選中的）、所選中的00單元的內(nèi)容單元的內(nèi)容B0H讀至數(shù)據(jù)總線讀至數(shù)據(jù)總線DB上。上。（6）、經(jīng)數(shù)據(jù)總線）、經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，讀出的，讀出的B0H送至數(shù)據(jù)寄存器送至數(shù)據(jù)寄存器DR。（7）、數(shù)據(jù)寄存器）、數(shù)據(jù)寄存器DR將其內(nèi)容送至指令寄存器將其內(nèi)容送至指令寄存器I