計(jì)算機(jī)概述和相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)概要

1、1第1章 概論2計(jì)算機(jī)概述和相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)概要31.0 計(jì)算機(jī)概述1.1 微控制器概述1.2 MCU和MPU 1.3 微控制器和嵌入式系統(tǒng)1.4 微控制器的應(yīng)用開發(fā) 1.4.1 硬件和軟件的協(xié)同設(shè)計(jì) 1.4.2 微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法1.5 微控制器的歷史與發(fā)展1.6 相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)概要本章主要內(nèi)容41.0 計(jì)算機(jī)概述一、計(jì)算機(jī)的定義 電子計(jì)算機(jī)是一種能夠高速而精確地進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理的機(jī)器。 計(jì)算機(jī)是一種用電子線路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速計(jì)算處理的機(jī)器。二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史 第一代 電子管 20世紀(jì)40年代末-20世紀(jì)50年代末 1946年賓夕法尼亞大學(xué)和 ENIAC計(jì)算機(jī) 18800只電子管,重28噸，耗

2、電150kW，占地170平米 加法5000次/秒 乘法56次/秒5第二代 晶體管 20世紀(jì)50年代末- 20世紀(jì)60年代末 1957年 TRANSACS-1000第三代 IC、MSI 20世紀(jì)60年代中- 20世紀(jì)70年代初 1964年 IBM360系列第四代 LSI、VLSI 20世紀(jì)70年代初開始 1971年 IBM370系列第五代 計(jì)算機(jī)發(fā)展的未來趨勢 光計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)（IBM，2001年） 生物計(jì)算機(jī)（基因、神經(jīng)）“程序存儲(chǔ)方式” 馮.諾體曼瓶頸-存儲(chǔ)器和中央處理器(CPU)間狹窄通路對(duì)擴(kuò)大存儲(chǔ)容量和提高CPU速度的影響6三、計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 微型化 巨型化 網(wǎng)絡(luò)化 智能化 多媒體

3、化四、計(jì)算機(jī)的分類模擬數(shù)字 按設(shè)計(jì)目標(biāo) 通用、專用 按用途 科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制 按規(guī)模和功能 巨型、大型、中型、 小型、超小型、 微型: 通用（多板） 單板（Single Board） 單片（Single Chip）7 五、 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 通用性 高速性 大的存儲(chǔ)能力 正確性 缺點(diǎn) 缺乏創(chuàng)造和聯(lián)想能力 AI？ 缺乏感情色彩 缺乏舉一反三的能力81.1 微控制器概述早期稱為 Single-chip Microcomputer（單片機(jī)） 現(xiàn)一般稱為 MCU, Microcontroller Unit (微控制器) 或 Embedded Microcontroller （嵌入式微控制

4、器）9微控制器定義： 在一塊芯片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM/ROM等）及輸入輸出（I/O）接口的比較完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)： 體積小，價(jià)格低，穩(wěn)定可靠，較高性價(jià)比和靈活性。代替模擬、數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)大部分計(jì)算、控制功能。101.2 MCU和MPU 微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，形成了兩大分支：微控制器和微處理器。 微處理器MPU（Microprocessor Unit）是計(jì)算機(jī)的核心部件，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要用途是科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、圖像分析、數(shù)據(jù)庫管理、人工智能、數(shù)字模擬和仿真等。 微控制器MCU主要用于控制目的。要求構(gòu)成的檢測控制系統(tǒng)有實(shí)時(shí)、快速的外部響應(yīng)，能迅速采集到大量數(shù)據(jù)，做出邏輯

5、判斷與推理后實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制對(duì)象的參數(shù)調(diào)整與控制。 11 面向測控對(duì)象，嵌入到實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）。 微控制器是典型的嵌入式系統(tǒng)。它應(yīng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的要求而生，并以嵌入式應(yīng)用為唯一目的。 1.3 微控制器和嵌入式系統(tǒng)121.4 微控制器的應(yīng)用開發(fā)1.4.1 硬件和軟件的協(xié)同設(shè)計(jì)硬件和軟件的協(xié)同設(shè)計(jì)在微控制器的應(yīng)用開發(fā)中占有重要地位。微控制器系統(tǒng)將硬件和軟件結(jié)合起來，構(gòu)成一個(gè)專門的計(jì)算裝置，完成特定的功能或任務(wù)。 它是一個(gè)大系統(tǒng)或大的電子設(shè)備中的一部分，工作在一個(gè)與外界發(fā)生交互并受到時(shí)間約束的環(huán)境中，在沒

6、有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。其中，軟件用以實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能并使系統(tǒng)具有適應(yīng)性和靈活性；硬件（處理器、ASIC、存儲(chǔ)器等）用以滿足性能乃至安全的需要。131.4.2 微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 通常，設(shè)計(jì)微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有以下三種：1以印制板計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、軟件和在線仿真器為主要工具 硬件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)性能參數(shù)要求對(duì)各功能模塊所需要使用的元器件進(jìn)行選擇和組合，選擇的基本原則就是選購性價(jià)比最高的通用元器件。從模塊到系統(tǒng)找到相對(duì)優(yōu)化的方案，畫出電路原理圖。硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是利用印制板（PCB）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件對(duì)系統(tǒng)的元器件進(jìn)行布局和布線，然后加工印制板、裝配和硬件調(diào)試。 軟件設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)

7、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，主要包括任務(wù)分析、資源分配、模塊劃分、流程設(shè)計(jì)和細(xì)化、編碼調(diào)試等。軟件設(shè)計(jì)的工作量主要集中在程序調(diào)試，在線仿真器（In-Circuit Emulator，ICE）對(duì)軟件調(diào)試的作用非常重要。 142以嵌入式操作系統(tǒng)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化綜合開發(fā)平臺(tái)為主要工具 嵌入式操作系統(tǒng) （Embedded Operating System，EOS）和高性能的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）綜合開發(fā)平臺(tái)的推出，為開發(fā)復(fù)雜的微控制器系統(tǒng)應(yīng)用軟件提供了底層支持和高效率開發(fā)平臺(tái)。EOS是一種功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)軟件，與通用系統(tǒng)機(jī)中的OS相比，內(nèi)核短小精悍、開銷小、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和可靠性高，還提供各種設(shè)備的

8、驅(qū)動(dòng)程序和TCP/IP協(xié)議支持。用戶可以通過應(yīng)用程序接口（API）調(diào)用函數(shù)形式來實(shí)現(xiàn)各種資源管理，用戶程序可以在EOS的基礎(chǔ)上開發(fā)并運(yùn)行。 設(shè)計(jì)人員從過去選擇和使用標(biāo)準(zhǔn)通用集成電路器件，逐步轉(zhuǎn)向利用各種 EDA工具和標(biāo)準(zhǔn)的半定制邏輯器件，如復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）等，自己設(shè)計(jì)和制作部分專用的集成電路器件，然后把用戶定義的集成電路CSIC（Customer Specified Integrated Circuit）、可編程外圍器件、所選擇的ASIC與微控制器在印制板上布局、布線構(gòu)成系統(tǒng)。 153以IP（Intellectual Property）內(nèi)核庫為設(shè)計(jì)基

9、礎(chǔ)，軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)單片系統(tǒng) 目前,集成設(shè)計(jì)已進(jìn)入單片系統(tǒng)（System on a chip ，SoC）設(shè)計(jì)階段，并開始實(shí)用。單片系統(tǒng)設(shè)計(jì)從整個(gè)系統(tǒng)性能要求出發(fā)，把微處理器、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、外圍器件各層次電路直至器件的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來，并通過建立在全新理念上的系統(tǒng)軟件和硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)，在單個(gè)芯片上完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。達(dá)到高密度、高速度、高性能、小體積和低電壓等指標(biāo)，特別是低功耗要求。 Philips、Atmel和TI等廠商就是利用Intel MCS-5l的IP內(nèi)核模塊，開發(fā)出了各具特長的與 Intel MCS-51兼容的微控制器。 常用的 IP內(nèi)核模塊有各種不同的 CPU（3264位CPU或

10、 816位微控制器）、 3264位 DSP、DRAM、RAM、EEPROM、Flashmemory、 AD、 DA、MPEGJPEG、LJSB、PCI、標(biāo)準(zhǔn)接口、網(wǎng)絡(luò)單元、編譯器、編碼解碼器和模擬器件模塊等。豐富的 IP內(nèi)核模塊庫是快速地設(shè)計(jì)ASIC和SoC從而盡快占領(lǐng)市場的基本保證。 16微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法結(jié)論 上述三種微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法將會(huì)長期并存，各有各的應(yīng)用范圍。大多數(shù)應(yīng)用開發(fā)人員在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，都會(huì)采用前兩種方法。第一種設(shè)計(jì)方法目前仍為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員廣泛采用，并且比較適合于初級(jí)應(yīng)用設(shè)計(jì)人員和小規(guī)模應(yīng)用，可以根據(jù)需要，逐步向第二種方法過渡和發(fā)展。 第三種設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的SoC

11、是具有一定規(guī)模、廣泛使用的應(yīng)用系統(tǒng)。復(fù)雜的SoC需要大的半導(dǎo)體廠商才能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)用人員來說主要是選用問題。 171.5 微控制器的歷史與發(fā)展一、 微控制器的發(fā)展簡史第一代： 20世紀(jì)70年代 初級(jí)階段 Intel MCS-48 將CPU、串并行口、定時(shí)器和 128字節(jié)RAM集成在一個(gè)芯片內(nèi) ，使用NMOS工藝第二代： 20世紀(jì)80年代 發(fā)展階段 Intel MCS-51、96 使用CMOS、CHMOS工藝第三代： 20世紀(jì)90年代至今 高速發(fā)展階段 采用OTPROM、FlashROM等工藝18按位數(shù)分 4、8、16、32位等按結(jié)構(gòu)分CISC（繁雜指令集微電腦）架構(gòu) Intel MCS-5

12、1 MCS-96 Motorola 68系列 ATMEL 89C51 89C52 RISC（精簡指令集微電腦）架構(gòu) Microchip PIC16F87系列 Elan EM78系列 Zilog Z86HC 二、微控制器的種類19Intel MCS-51系列微控制器Philips 80C51系列微控制器ATMEL公司80C51結(jié)構(gòu)微控制器Motorola M68HC08系列Microchip PIC715、716、87X等系列Holtek HT46-49 HT82、83、86等系列Elan 8-BIT MICRO-CONTROLLER PRODUCT LINE三、典型的微控制器產(chǎn)品20單片機(jī) 單

13、晶片 Single ChipMicrocontroller(c) Microprocessor(p)MCS Micro Computer SystemMCU Micro Controller UnitMPU Micro Processor UnitEMPU Embedded Micro Processor UnitEOS Embedded Operating SystemSOC System On a Chip四、相關(guān)術(shù)語2120世紀(jì)70年代末 初期探索 20世紀(jì)80年代 廣泛應(yīng)用、開設(shè)課程 Zilog Z80 20世紀(jì)80年代末90年代初 Intel MCS-51 20世紀(jì)90年代初至今 百

14、花齊放、百家爭鳴 五、 微控制器在我國的應(yīng)用簡況22六、 微控制器的主要應(yīng)用領(lǐng)域1、微控制器的應(yīng)用特性 體積小 可靠性高總線在芯片內(nèi)，不易受干擾 功能強(qiáng)面向控制，實(shí)時(shí)控制功能強(qiáng) 使用方便應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)非常簡單 性能價(jià)格比高 容易產(chǎn)品化232、微控制器的主要應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)：電機(jī)控制、物理量測量處理、機(jī)器人、過程控制、數(shù)學(xué)控制、智能傳感器、數(shù)據(jù)傳送儀器儀表：智能儀器儀表、醫(yī)療器械、色譜儀、示波器民用：玩具、字典、冰箱、洗衣機(jī)、消毒柜電訊：調(diào)制解調(diào)器、智能線路運(yùn)行控制、程控電話交換機(jī)導(dǎo)航控制：魚雷制導(dǎo)、智能武器裝置、導(dǎo)彈控制、導(dǎo)航、電子干擾系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理：圖形終端、復(fù)印機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、打印機(jī)

15、汽車：點(diǎn)火、變速、24價(jià)格更低使用更加方便功耗更低OTP型(One Time Programmable)低電壓型Flash型七、 微控制器發(fā)展的新特點(diǎn)25251.6 相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)概要1.6.1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 1.6.2 微控制器中常用的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 26261 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成包括硬件和軟件兩部分硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的應(yīng)用范圍（1）硬件1.6.1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2727 微機(jī)的硬件構(gòu)成 PC: CPU、RAM、ROM、I/O接口電路和必要的外設(shè) 單板機(jī)：CPU、RAM、ROM、I/O接口等裝在一塊板上 單片機(jī)（微控制器）：CPU、RAM、ROM、I/O 接口等集成在

16、一個(gè)芯片（2） 軟件 系統(tǒng)軟件：使用和管理計(jì)算機(jī)的軟件，包括操作系統(tǒng)等 應(yīng)用軟件：用戶利用計(jì)算機(jī)及它提供的各種系統(tǒng)軟件 編制的解決用戶各種實(shí)際問題的程序或 軟件包 數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)： 數(shù)據(jù)庫(DB):大量的數(shù)據(jù)和表格按一定的規(guī)律組織 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)：便于用戶建立數(shù)據(jù)庫， 查 詢、顯示、修改其中的內(nèi)容，輸出打印各種表格等。28微 機(jī) （嵌入式系統(tǒng)硬件） 的 基 本 結(jié) 構(gòu)29微處理器（1）運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)（加法器！減法、乘法如何實(shí)現(xiàn)？其它？邏輯運(yùn)算？具體的思考！30微處理器 （2）控制器的結(jié)構(gòu)控制器包含：1、指令寄存器IR2、指令譯碼器ID3、可編程邏輯陣列（也稱定時(shí)與控制電路）數(shù)

17、據(jù)與指令如何“分流”？31微處理器 （3）內(nèi)部寄存器陣列結(jié)構(gòu)內(nèi)部寄存器陣列1、累加器A2、數(shù)據(jù)寄存器DR3、程序計(jì)數(shù)器PC4、地址寄存器AR5、標(biāo)志寄存器F32（）存儲(chǔ)器及存貯器的種類33（）半導(dǎo)體存貯器的結(jié)構(gòu)應(yīng)用的技術(shù)分支：DDS34輸入與輸出設(shè)備（控制外部設(shè)備用）問題1：多個(gè)設(shè)備如何區(qū)分？ 2：信息如何交流與控制？ 3：如何控制？：控制、狀態(tài)、數(shù)據(jù)信息如何傳輸？35硬件的基本總線的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線提供系統(tǒng)模塊間傳送數(shù)據(jù)的路徑地址總線指定數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)的來源和去向控制總線控制對(duì)數(shù)據(jù)地址線的訪問和使用數(shù)據(jù)總線的寬度是決定系統(tǒng)總體性能的關(guān)鍵因素地址總線的寬度決定了系統(tǒng)所能使用的最大的存儲(chǔ)器容量36計(jì)

18、算機(jī)總線的模型：AB，DB，CB。37多級(jí)總線結(jié)構(gòu)CPUCache/橋主存儲(chǔ)器SCSIP1394圖形視頻LANFAX擴(kuò)充總線接口Modem串行38硬件知識(shí)的回顧C(jī)PU總線的三態(tài)性: 邏輯“1” 邏輯“0” 高阻態(tài)“浮空” CPU地址/數(shù)據(jù)(狀態(tài))線的分時(shí)復(fù)用特性 即AB,CB,DB分時(shí)復(fù)用總線的地址鎖存，數(shù)據(jù)緩沖與方向控制的重要作用。本質(zhì)：D觸發(fā)器與三態(tài)門的組合。 39微機(jī)接口技術(shù)的補(bǔ)充（一）：I/O端口的二種編址方法: 1:I/O端口和存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址(M68系列) 可用對(duì)存儲(chǔ)器操作的指令對(duì)其操作。 2:I/O端口單獨(dú)編址(X86系列） 用IN,OUT指令對(duì)端口進(jìn)行操作。40二：PC/XT總線

19、(EISA)等簡單介紹（補(bǔ)充）41 42 接口的定義 在CPU和外部設(shè)備之間，為了解決CPU與外設(shè)能協(xié)調(diào)工作、能進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等問題，而設(shè)置的電路。44接口的功能1、數(shù)據(jù)的緩沖2、信號(hào)電平、類型的轉(zhuǎn)換3、同步CPU與外設(shè)的工作4、選擇設(shè)備的相應(yīng)端口45最常用的I/O接口芯片緩沖器 作用：利用三態(tài)門控制數(shù)據(jù)傳送 型號(hào)舉例： 74LS244 74LS245 （單向） （雙向）鎖存器 作用：利用觸發(fā)器暫存數(shù)據(jù)，開展數(shù)據(jù)傳送 型號(hào)舉例： 74LS3734674LS244邏輯功能和引腳1A11A21A31A42A12A22A32A41Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y41G2G1G1A11

20、A22Y42Y32Y21A31A42Y1GND2G1Y11Y22A42A32A21Y31Y42A1VCC123456789102019181716151413121174LS2444774LS245邏輯功能和引腳GDIRA1B1A8B8123456789101112 13 141516 17 18 20 19DIRVCCGNDA1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8G74LS2454874LS373邏輯功能和引腳GDCQDCQOE1D8D1O8O74LS373真值表-OEGDO低高高高低高低低低低鎖存高高阻態(tài)49接口電路中常遇到的幾種端口數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口命令端口數(shù)據(jù)緩沖

21、存儲(chǔ)外設(shè)的忙、準(zhǔn)備好、出錯(cuò)等信號(hào)存放對(duì)外設(shè)的啟動(dòng)、停止、中斷屏蔽等命令信號(hào)50I/O端口的編址方式（I/O端口地址的編排方式）與存儲(chǔ)單元統(tǒng)一編址優(yōu)點(diǎn)：簡化了指令系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺點(diǎn)：端口占用了內(nèi) 存的空間 訪問端口需要的時(shí)間長單獨(dú)編址優(yōu)點(diǎn)：不占用內(nèi)存空間缺點(diǎn)：需要設(shè)計(jì)專用的 I/O指令和I/O控 制線8088/8086微機(jī)上采用51CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的控制方式電路舉例1、程序控制方式 （1）無條件傳送的控制方式 （2）條件傳送的控制方式2、中斷控制方式3、直接存儲(chǔ)器存儲(chǔ)方式（DMA方式）4、I/O處理器控制方式52無條件傳送方式 這種方式主要用于對(duì)外設(shè)的狀態(tài)是可以預(yù)先確定的場合. 這種方式所

22、需要的硬件和軟件很少. 硬件往往采用一個(gè)緩沖器作輸入寄存器或者采用一個(gè)鎖存器作輸出寄存器. 軟件則是用一條輸入指令或一條輸出指令.在執(zhí)行這條指令時(shí),一方面選中輸入/輸出接口,一方面達(dá)到數(shù)據(jù)傳送的目的. 開關(guān)、燈的控制，可采用這種控制方式。53無條件傳送方式（輸入方式）（同步傳送方式）+5VIO/M80H1Y11A21A12A41Y22Y4D0D1D7RD1G 2G 74LS244電阻RK0K1K7IN AL，80H54無條件傳送輸出方式應(yīng)用舉例IO/M82HWRD0D1D71D2D8D1Q2Q8QCLK 74LS273LEDOUT 82H，AL55條件傳送方式（查詢式傳送控制方式）處理流程 輸

23、入外設(shè)狀態(tài) 外設(shè)準(zhǔn)備好 輸入/輸出數(shù)據(jù)NY56查詢式輸入接口電路輸入設(shè)備數(shù)據(jù)鎖存器數(shù)據(jù)緩沖器I/O譯碼選通+5VRDRDCS1（80H）CS2（81H）D7D0A15A0READYIO/MDCRQD057查詢式輸出接口電路輸入設(shè)備數(shù)據(jù)鎖存器I/O譯碼+5VRDWRCS1（83H）CS2（84H）D7D0A15A0BUSYIO/MDCQD1ACKR58查詢方式綜合應(yīng)用舉例G1G2AG2BCBAY1Y3Y5IO/MA4A3A2A1A0A5A6A7+5VCECECED7D0D7D0D2D0I7I0I7I0D7 8選1電子開關(guān)V0V1V7Vi模擬量轉(zhuǎn)換結(jié)束模擬量輸入轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量A/D轉(zhuǎn)換器開關(guān)控制信

24、號(hào)數(shù)據(jù)緩沖器(1)數(shù)據(jù)緩沖器(2)數(shù)據(jù)鎖存器I7I059四:I/O口地址譯碼技術(shù)(補(bǔ)充）本質(zhì):1:AB譯碼;2:限制條件;3:控制信號(hào).1:PC/XT總線(EISA)應(yīng)用: 用A0-A9來單獨(dú)I/O編址;前512供系統(tǒng)板用,后512供擴(kuò)充插槽用,所以設(shè)計(jì)槽口接口板時(shí)A9=1. 0 AEN(gao電平):DMA控制總線;CPU控制總線?AEN(die電平)-限制條件.602:I/O口地址譯碼方式:目標(biāo)：尋到I/O端口的地址（類似存儲(chǔ)器的CS）， 然后才能對(duì)端口進(jìn)行操作。 用門電路 用譯碼器 用比較器 一般三種方式的組合61 62 63 64 65 2 計(jì)算機(jī)中的信息66663 指令與指令系統(tǒng)指令

25、：計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令機(jī)器指令：以二進(jìn)制碼表示的指令指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合（1）指令格式 操作碼 操作數(shù)1，操作數(shù)2，操作數(shù)3（2）尋址方式 立即尋址 直接尋址 間接尋址 變址尋址 相對(duì)尋址6767（3）指令類型數(shù)據(jù)傳送算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算程序控制輸入/輸出其他：停機(jī)、等待、空操作等（4）字和字長字：計(jì)算機(jī)中表示數(shù)據(jù)和指令的一組二進(jìn)制編碼，稱為“機(jī)器字”，簡稱字字長：一個(gè)機(jī)器字所包含的二進(jìn)制位數(shù)，也即CPU一次可處理的二進(jìn)制位數(shù),常用字節(jié)來表示1字節(jié)（Byte）=8位(bit)684. 計(jì)算機(jī)的工作過程 “程序存儲(chǔ)”的工作方式：程序加載到計(jì)算機(jī)的存器中，啟動(dòng)后，計(jì)算機(jī)在控

26、制器控制下自動(dòng)進(jìn)行工作(1)送地址：開始執(zhí)行程序時(shí)，把第一條指令的地址送至程序計(jì)數(shù)器PC； (2)取指：以PC作為地址指針，從存貯器中取出一條指令送至指令寄存器IR，并使PC增量，使PC指向下一條指令的存貯地址； (3)譯碼：譯碼器對(duì)指令的操作碼進(jìn)行譯碼，確定該指令所要執(zhí)行的全部操作， (4)執(zhí)行：若需要從存貯器中取操作數(shù)，根據(jù)尋址方式，由地址形成部件產(chǎn)生地址信息，控制器把地址發(fā)至存貯器，并發(fā)出讀命令，從存貯器中讀出數(shù)據(jù)送至運(yùn)算器，由運(yùn)算器根據(jù)操作的規(guī)定進(jìn)行處理，結(jié)果再送至有關(guān)的寄存器或存貯器。 重復(fù)(1)一(4)的過程，直至碰到停機(jī)指令，程序執(zhí)行完為止。 6969 由此可見，在一條指令的執(zhí)行

27、過程中包含了一系列的微操作(如送地址、發(fā)讀命令、取指令、取數(shù)據(jù))，這些微操作都具有一定的次序，控制器的功能就是協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)中各個(gè)功能部件的操作，使它們有條不紊地工作。 70回顧所學(xué)的內(nèi)容P/的概念及其關(guān)系的結(jié)構(gòu)（功能）微處理器工作過程：1：程序的執(zhí)行過程（存儲(chǔ)-順序；指令格式- 操作碼，操作數(shù)；指令周期-取指，執(zhí)行。） 2：MP的功能結(jié)構(gòu)是如何工作的？ 微處理器的主要性能指標(biāo) 模型機(jī)的執(zhí)行過程？71模型機(jī)的執(zhí)行過程 模型機(jī)指令格式，數(shù)據(jù)格式如下，且存儲(chǔ)器中存放圖示數(shù)據(jù)，表述執(zhí)行過程7273735 總線 總線(BUS)就是計(jì)算機(jī)中各個(gè)功能部件之間傳送信息的公用通道，是連接各個(gè)功能部件并為它們服務(wù)的

28、一組信息傳遞導(dǎo)線7474 總線分類： (1)數(shù)據(jù)總線(Data Bus簡稱DB)：是各功能部件之間用來相互傳送數(shù)據(jù)、狀態(tài)特征、標(biāo)志等信息的總線，總線的寬度一般和計(jì)算機(jī)的字長一致；(2)地址總線(Address Bus。簡稱AB)：是用來傳送CPU發(fā)出的地址信息的總線，總線的寬度由CPU對(duì)存貯器或外圍設(shè)備的尋址范圍確定；(3)控制總線(Control Bus，簡稱CB)：是用來傳送讀命令、寫命令等控制信息的總線7575相關(guān)術(shù)語系統(tǒng)總線：DB、AB、CB的統(tǒng)稱，有ISA、 EISA、PCI、RS-232（485）等總線寬度：并行傳送信息代碼的位數(shù)總線方向：由門電路控制 AB：單向 DB、CB:雙向

29、 76761.6.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法及運(yùn)算 數(shù)的表示方法 按進(jìn)制：十、二、八、十六等 按性質(zhì)：整數(shù)、小數(shù) 按符號(hào)：無符號(hào)、有符號(hào) 按精度：單精度、多精度 按小數(shù)點(diǎn)位置：定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)77771 進(jìn)位計(jì)數(shù)制特點(diǎn)：有固定基數(shù)r，數(shù)的每一位只能取r個(gè)不同的數(shù)字，即符號(hào)集為0,1,r-1 逢r進(jìn)位，第i位對(duì)應(yīng)一個(gè)稱為“權(quán)”的值 ；小數(shù)點(diǎn)左面的權(quán)是基數(shù)的正次冪，依次為0,1,2,n-1次冪；右面為負(fù)次冪，依次為-1,-2,-m 一般用( 表示進(jìn)制數(shù)，或在數(shù)后跟上英文字頭D（十進(jìn)制，一般省略）、B（二）、O（八）、H（十六） 因此，r進(jìn)制數(shù)N 可表示為 7878（1） 十進(jìn)制數(shù) 特點(diǎn)：基數(shù)r=10，

30、符號(hào)集為0,1,2,9逢10進(jìn)位，權(quán)為 Ex. （2） 二進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：基數(shù)r=2，符號(hào)集為0,1逢2進(jìn)位，權(quán)為 Ex. 7979 （3） 八進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：基數(shù)r=8，符號(hào)集為0,1,2,7逢8進(jìn)位，權(quán)為 Ex.（4） 十六進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：基數(shù)r=16，符號(hào)集為0,1,2,9,A,B,C,D,E,F逢16進(jìn)位，權(quán)為 Ex.808081812不同進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換(1) 直接相乘法 將表示成r進(jìn)制數(shù)的M轉(zhuǎn)換為t進(jìn)制數(shù)。即基數(shù)r用基數(shù)t來表示，M的各位數(shù)字用t進(jìn)制的數(shù)系來表示，然后作乘法和加法，結(jié)果便是t進(jìn)制數(shù)。 例5 把十進(jìn)制數(shù)725轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。8282(2) 余數(shù)法（適用于整數(shù)部分轉(zhuǎn)換） 將表示成r進(jìn)制

31、的整數(shù)M轉(zhuǎn)換為t進(jìn)制數(shù)的整數(shù)，除以t取余法8383(3) 取整法（適用于小數(shù)部分轉(zhuǎn)換）8484(4)遞歸法（適用于計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換） 8585(1)機(jī)器數(shù)與真值 機(jī)器數(shù)：一個(gè)數(shù)在機(jī)器中的表示形式 真值：機(jī)器數(shù)的所代表的數(shù)值 無符號(hào)數(shù)，兩者具有一致的形式 有符號(hào)數(shù)，機(jī)器數(shù)中最高位為符號(hào)位，其余為數(shù)值部分例：真值 N1=+1001010B(+74),N2=-1001010B(-74) 其機(jī)器數(shù)為 N1=01001010B(+74),N2=11001010B(-74) 機(jī)器中帶符號(hào)數(shù)有三種表示方法：原碼、反碼、補(bǔ)碼8686(2)帶符號(hào)數(shù)的三種表示方法原碼規(guī)則：真值的符號(hào)部分用0或1表示特點(diǎn)（8位二進(jìn)制）：“0”有兩種表示方法 表示范圍為 127-+127 原碼 真值：符號(hào)位還原例：真值X1=+4，其原碼為 X1原=00000100 X2=-4 X2原=10000100反碼 規(guī)則：正數(shù)的反碼與原碼相同 負(fù)數(shù)的反碼為除符號(hào)位外按位取反 特點(diǎn)：“0”有兩種表示方法 表示范圍為 127-+127 反碼 真值：符號(hào)位還原后各位取反例：真值X1=+4，其反碼為 X1反=00000100 X2=-4 X2反=111110118787補(bǔ)碼規(guī)則：正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為除符號(hào)位外按位取反加1特點(diǎn)：“0”只有一種表示方法