[工學(xué)]微機原理PPT課件

1、微機原理與應(yīng)用微機原理與應(yīng)用學(xué)習(xí)本課程建議:抓住五個環(huán)節(jié):預(yù)習(xí) 聽課 復(fù)習(xí) 筆記 作業(yè)注重兩個能力:自學(xué) 實踐注重兩個交流:同學(xué)間 師生間實現(xiàn)一個轉(zhuǎn)變:基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課本課程考核:閉卷（期中、期末）總成績：卷面80 平時20注意與單片機課程異同講授內(nèi)容:第1章第8章參考書: 1,楊文顯,現(xiàn)代微型計算機原理與接口技術(shù)教程, 清華大學(xué)出版社,2006年 2,朱定華,微機原理、匯編與接口技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo), 清華大學(xué)出版社,2006年學(xué)習(xí)內(nèi)容：微機原理與應(yīng)用是一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程；既有硬件又有軟件內(nèi)容，涉及微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部電路擴展以及匯編程序設(shè)計等；知識點多，實踐性強，內(nèi)容較繁雜。世上無難事，只要肯

2、登攀。 微型計算機組成結(jié)構(gòu)微型計算機系統(tǒng)硬件微型計算機（主機）微處理器 (CPU)軟件外圍設(shè)備運算器控制器存儲器 (內(nèi)存)RAMROM外部設(shè)備輔助設(shè)備 輸入設(shè)備(鍵盤、掃描儀、語音識別儀) 輸出設(shè)備(顯示器、打印機、繪圖儀、) 輔助存儲器(磁帶、磁盤、光盤)輸入/輸出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC) (I/O接口) 總線 (AB、DB、CB)系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷,監(jiān)控程序)應(yīng)用軟件(科學(xué)計算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理)程序設(shè)計語言(機器語言、匯編語言、高級語言)電源電路時鐘電路第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1.1 計算機中的數(shù)和編碼1.2 邏輯單元和邏輯部件1.3 微

3、型計算機的結(jié)構(gòu)和工作原理1.4 8086/8088微處理器1.5 8086/8088存儲器結(jié)構(gòu)與堆棧1.6 80 x86、Pentium系列微處理器1.7 新一代微處理器-Itanium1.1 計算機中的數(shù)和編碼1.1.1 計算機中的數(shù)制1.1.2 符號數(shù)的表示法1.1.3 二進制數(shù)的加減運算1.1.4 二進制數(shù)的邏輯運算和邏輯電路1.1.5 二進制編碼1.1.6 BCD數(shù)的加減運算十進制數(shù)(D): 逢十進一1.1.1計算機中的數(shù)制基數(shù)：數(shù)制所使用的數(shù)碼的個數(shù)權(quán)：數(shù)制中每一位所具有的值.二進制數(shù)(B): 逢二進一: 逢十六進一十六進制數(shù)(H)二進制數(shù)的基數(shù)為2，第i 位的權(quán)為2i。 十進制數(shù)、

4、二進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的關(guān)系如表所示十進制二進制十六進制012345678012345678000000010010001101000101011001111000十進制二進制十六進制9101112131415169ABCDEF10100110101011110011011110111110000計算機采用二進制數(shù)的原因1. 物理上容易實現(xiàn)。2. 運算規(guī)則簡單。3. 可以用邏輯代數(shù)作為設(shè)計工具。數(shù)制轉(zhuǎn)換二轉(zhuǎn)十，十六轉(zhuǎn)十方法：按權(quán)展開相加53221510722613631222222011101011K0K1K2 Kn-1 (215)10 = 11010111B方法：除2取余法。十進制數(shù) 二進

5、制數(shù)整數(shù)轉(zhuǎn)換二進制 十六進制數(shù)1. 十六進制數(shù) 二進制數(shù) 一位十六 用四位二進制 表示。(3AB)16 = 3ABH = (0011 1010 1011)2= (1110101011)2(0.7A53)16 = 0.7A53H = (0.0111 1010 0101 0011)22. 二進制數(shù) 十六進制數(shù)四位二進制數(shù)用一位十六進制數(shù)表示。(1 1011 1110 0011.1001 0111 1)2 = (1BE3.978)16#以上未涉及符號（+，-）用一個8位二進制數(shù)表示一個有符號數(shù)：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0符號位數(shù)字位D7 =0正數(shù)1負數(shù)機器數(shù)真值01011011B

6、=+9111011011B=911.1.2 符號數(shù)的表示法一、機器數(shù)和真值機器可使用的帶符號數(shù)，稱為機器數(shù)機器數(shù)所表示的真實數(shù)值，稱為真值1. 原碼D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0符號位數(shù)的大小0正數(shù)1負數(shù)+105原 = 01101001B105原 = 11101001B二、帶符號數(shù)的三種表示方法(原碼、反碼和補碼)原碼的特點：(1) 數(shù)值部分即為帶符號數(shù)的二進制數(shù)(2) “0” 有+0 和 0之分(+0)原 = 0 0000000B(0)原 = 1 000 0000B(3) 8位二進制原碼表示數(shù)的范圍1111,1111B 0111 1111B即 127 +127即：數(shù)0的原碼不

7、唯一。2. 反碼（機器數(shù)）+4原 = +4反 = 0 000 0100B4原 = 1 000 0100B正數(shù)：反碼同其原碼負數(shù)：符號位不變，數(shù)字位按位取反4反 = 1 111 1011B+127原 = +127反 = 0111 1111B127原 = 1 111 1111B127反 = 1 000 0000B 真值？3. 補碼（機器數(shù)）+4原 = +4補 = 0 000 0100B4原 = 1000 0100B正數(shù)：補碼同其原碼。負數(shù)：反碼+1。補碼用途：減法轉(zhuǎn)為加法4反 = 1111 1011B127原 = 1111 1111B127反 = 1000 0000B4補 = 1111 1100B

8、127補 = 1000 0001B特殊數(shù)11111111B原碼定義： （-127）原反碼定義： （-0）反補碼定義： （-1）補無符號數(shù)：(11111111) = 255注意：正數(shù):原碼、反碼、補碼均同原碼。 負數(shù)：原碼為真值、反碼為正數(shù)取反、補碼為反碼 加1。8位有符號數(shù)的表示范圍對8位二進制數(shù)：原碼： -127 +127反碼： -127 +127補碼： -128 +127想一想：16位有符號數(shù)的表示范圍是多少？求補碼=求補？求反碼=求反？三、補碼加減法的運算規(guī)則補碼符號位擴展：（真值不變）正數(shù)符號位前補0， +46補=2EH=002EH負數(shù)符號位前補1， -46補=D2H=FFD2H補碼，

9、可將減法運算轉(zhuǎn)為加法運算。X+Y補=X補+Y補 X-Y補=X補+ -Y補 其中X，Y為正負數(shù)均可，符號位參與運算。 雙補還原： （X補）補 =X原 例X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y補X原=10110100 X補= X反+1=11001100Y補= Y原=01110100所以： X+Y補= X補+ Y補 =11001100+01110100 =01000000補碼運算時，向最高位的進借位自然丟失，結(jié)果仍為補碼。1.1.3 二進制數(shù)的加減運算一、無符號數(shù)的運算n位無符號數(shù)范圍：（02n-1）。相加：結(jié)果為正。相減：無借位結(jié)果為正； 有借位結(jié)果為負。#進借位二、符號數(shù)的運算n位

10、符號數(shù)表示的范圍：（-2n-12n-1-1）進(借)位加法，符號位向更高位產(chǎn)生進位；減法，符號位向更高位產(chǎn)生借位。溢出運算結(jié)果超出表示的范圍。溢出的判斷方法兩相加或相減時，若 OF=CYCS，OF1， 則結(jié)果溢出。 OF0， 則結(jié)果無溢出。 CY：符號位向前的進位； CS：次高位向符號位的進位。 OF：溢出標志位 1100 1110 + 1111 1011 1 1100 1001CS=1,CY=1OF=11=0,無溢出 0110 1001 + 0011 0010 1001 1011CS=1,CY=0OF=01=1,有溢出1. “ 非” 運算 （邏輯非，求反） (NOT )A0101若 y =

11、0000 1111B1.1.4 二進制數(shù)的邏輯運算與邏輯電路2. “ 與” 運算（邏輯乘） (AND, , )C = A B 真值表ABC = A B0011110000011100 10100000 11110000 1010例 3. “ 或” 運算（邏輯加） (OR, , + )C = A B 真值表ABC = A B0011110001111100 10100000 11111100 1111例 4. “ 異或” 運算 （邏輯異或） (XOR, )C = A B 真值表ABC = A B0011110001101100 10100000 11111100 0101例 本書用國家標準表達門

12、電路 （正負邏輯、反相圈）一、數(shù)字編碼BCD碼：4位二進制數(shù)表示1位十進制數(shù)。1.1.5 二進制編碼數(shù)字、字母、符號等二進制數(shù)組和壓縮BCD碼： 4位二進制數(shù)表示1位十進制數(shù)。 941001 0100B94H（計算機內(nèi)存放）非壓縮BCD碼： 8位二進制數(shù)表示1位十進制數(shù)。940000 1001 0000 0100B0904H表 標準BCD碼表示法（8421 BCD編碼）0十進制數(shù)0000標準BCD碼0000二進制數(shù)12345678910111563940001001000110100010101100111100010010001 00000001 00010001 01010110 0011

13、1001 010000010010001101000101011001111000100110101011111111111110111100.764 = (0.0111 0110 0100)BCD二、字符編碼ASCII 碼是常用的字符編碼。ASCII：American Standard Code for Information Interchange, 即美國信息交換標準代碼。7位二進制代碼對字符進行編碼最高位通常為0，有時也作奇偶校驗位。數(shù)字09編碼：30H39H英文字母AZ：41H5AH az：61H7AHASCII 字符表LSDMSD01234567000001010011100101

14、1101110123456789ABCDEF0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIBLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSSP!#$%&()*+/0123456789:;?ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ、abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|DEL1.1.6 BCD數(shù)的加減運算十進制數(shù)：逢十進一，借一作十十六進制數(shù)：逢十六進一，借一作十六 加法：加6調(diào)正（每位結(jié)果9時） 減法：減6調(diào)正（向高位借位時）一般對BCD碼的運算結(jié)果要調(diào)整調(diào)整原理：先看一個例子 計算1819 0001 1000 見右式 +0001 1001 0011 0001 31 結(jié)果應(yīng)為37，而計算機相加為31，原因在于運算過程中，如遇到低4位往高4位產(chǎn)生進位時（此時AF=1，AF:輔助進位標志位）是按逢十六進一的規(guī)則，但BCD碼要求逢十進一，因此只要產(chǎn)生進位，個位就會少6，這就要進行加6調(diào)正。這個1代表了16，而實際上BCD碼運算進位僅加了10。 1.BCD數(shù)