匯編語言第1章PPT

1、1微機原理與接口技術(shù)大家好！石家莊鐵道學院四方學院主講人：孫秀婷E-mail :2 課程簡介與要求1.本課程的地位 微型計算機原理與接口技術(shù)是突出計算機應用的一門課程。是面向各高校開設的計算機課程（必修課）。2.教學目的及要求 掌握先進微處理器芯片結(jié)構(gòu)、微型計算機實現(xiàn)技術(shù)、計算機主板構(gòu)成、接口技術(shù)及其應用編程方法； 掌握微機技術(shù)新的發(fā)展趨勢，提高分析和設計接口的能力。33、研究內(nèi)容微型計算機的基本工作原理匯編語言程序設計方法微型計算機接口技術(shù)建立微型計算機系統(tǒng)的整體概念，形成微機系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力4教材及參考書教材：微型計算機原理與接口技術(shù)（第2版）. 馮博琴，吳寧主編. 清華大學出版社

2、參考書：現(xiàn)代微型計算機原理與接口技術(shù)教程 .楊文顯主編 . 清華大學出版社微型計算機原理與接口技術(shù) （第4版） .周荷琴，吳秀清編著.中國科學技術(shù)大學出版社 5第1章 微型計算機基礎(chǔ)概論主要內(nèi)容：微機系統(tǒng)的組成計算機中的常用計數(shù)制、編碼及其相互間的轉(zhuǎn)換無符號二進制數(shù)的算術(shù)運算和邏輯運算符號數(shù)的表示及補碼運算二進制數(shù)運算中的溢出基本邏輯門及譯碼器6主要內(nèi)容：微型計算機的發(fā)展微型計算機的工作過程微機系統(tǒng)的構(gòu)成1.1 微型計算機系統(tǒng)71.1.1 、微型計算機的發(fā)展第一代計算機（電子管） ：1946 1958計算機發(fā)展概述： ENIAC用了17468個真空電子管耗電174千瓦，占地170平方米，重達3

3、0噸8第二代計算機（晶體管） ： 1958 19641955年，貝爾實驗室研制出世界上第一臺全晶體管計算機TRADIC1959年IBM公司研制出以晶體管為主要器件的IBM7090型電腦，從1960 1964年一直統(tǒng)治著科學計算的領(lǐng)域，并作為第二代電子計算機的典型代表。TRADIC計算機IBM7090計算機計算機發(fā)展概述9第三代計算機：集成電路時代， 1964 1970計算機發(fā)展概述 1961年，IBM董事長小沃森決定轉(zhuǎn)向開發(fā)集成電路大型電腦，1964年4月7日，IBM公司研制出IBM360系列電腦。成為第三代電腦的標志性產(chǎn)品。 采用集成電路作為邏輯元件成為第三代計算機的最重要特征。小沃森10第

4、四代計算機：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路 1971至今計算機發(fā)展概述 采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的第四代計算機，使計算性能飛速提高，應用范圍滲透到社會的每個角落。隨著微處理器的問世和發(fā)展，微型計算機開始普及，計算機逐漸走進普通人家。11 微處理器，也稱中央處理器（CPU，Central processing Unit）采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)。 微處理器的發(fā)展過程大致分為六代：微型計算機的發(fā)展微型計算機是第四代計算機的典型代表；誕生于70年代初。它的發(fā)展伴隨著微處理器的發(fā)展而發(fā)展。12微處理器的發(fā)展：Intel公司成立于1968年，格魯夫（左）、諾依斯（中）和摩爾（右）。 Intel 4

5、004Intel 800813等等；Intel8080微處理器的發(fā)展：14微處理器的發(fā)展：Intel8086Intel80186Intel8028615Intel386Intel486微處理器的發(fā)展：16微處理器的發(fā)展：Intel Pentium17微處理器的發(fā)展：AMD公司K6處理器，18微處理器的發(fā)展：191.1.2 、微型計算機的工作過程馮 諾依曼計算機的工作原理 存儲程序工作原理20馮 諾依曼計算機的特點：將計算過程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，并放入存儲器保存指令按其在存儲器中存放的順序執(zhí)行；由控制器控制整個程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行；以運算器為核心，所有的執(zhí)行都經(jīng)過運

6、算器。21馮 諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)運算器存儲器控制器輸入設備輸出設備2223例如：7+10的操作MOV AL,7ADD AL,10HLT第一條指令 1011 0000（MOV AL，n） 0000 0111（n=7）第二條指令 0000 0100（ADD AL，n） 0000 1010（n=10或0AH）結(jié)束指令 1111 0100 (HLT)242526271.1.3.微機系統(tǒng)的構(gòu)成 主機 硬件系統(tǒng) 外設 微機系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件 軟件系統(tǒng) 應用軟件CPU存儲器輸入/輸出接口總線28計算機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)29微處理器微處理器簡稱CPU，是計算機的核心。主要包括： 運算器 控制器 寄存器組3031存儲器

7、定義： 用于存放計算機工作過程中需要操作的數(shù)據(jù)和程序。有關(guān)內(nèi)存儲器的幾個概念內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存容量內(nèi)存的操作內(nèi)存的分類32內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容每個單元都對應一個地址，以實現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址。1011011038F04H內(nèi)存地址單元內(nèi)容33內(nèi)存容量內(nèi)存由許多單元組成，每個內(nèi)存單元規(guī)定存放8位二進制數(shù)，即一個字節(jié)。（1byte=8bit)內(nèi)存所含存儲單元的個數(shù)稱為內(nèi)存容量，單位為字節(jié)（byte,簡寫為：B)。內(nèi)存容量的大小依CPU的尋址范圍而定 （即CPU地址信號線的位數(shù)）例：22位地址信號線，則擁有222個內(nèi)存單元， 內(nèi)存容量為222B=4MB34內(nèi)存操作讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，原

8、單元內(nèi)容 不改變；寫：CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原來的 內(nèi)容被覆蓋。35 存儲器的結(jié)構(gòu)如圖所示: 存儲單元：256個（8位地址線）； 用兩位十六進制數(shù)表示（00H0FFH) 存儲內(nèi)容：每一個存儲單元中存放的8位二進制信息 (通常也用兩位十六進制數(shù)表示)。36 37 存儲器操作： 地址總線內(nèi)存地址 地址譯碼器 存儲單元 CPU發(fā)出讀指令 讀出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總線 CPU發(fā)出寫指令 從數(shù)據(jù)總線寫數(shù)據(jù)到 內(nèi)存單元38 (1) 讀操作39 (2) 寫操作40內(nèi)存儲器的分類隨機存取存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）按工作方式可分為41輸入/輸出接口接口是CPU與外部設備間的橋梁CPUI/O接口外設接口

9、的功能:數(shù)據(jù)緩沖寄存；信號電平或類型的轉(zhuǎn)換；實現(xiàn)主機與外設間的運行匹配。42接口的分類串行接口 輸入接口并行接口 輸出接口數(shù)字接口模擬接口43總線基本概念分類工作原理常用系統(tǒng)總線標準及其主要技術(shù)指標 （具體內(nèi)容見后續(xù)課程）44軟件系統(tǒng)軟件：為運行、管理和維護計算機系統(tǒng)或為實現(xiàn)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。系統(tǒng)軟件應用軟件操作系統(tǒng)編譯系統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng)工具軟件軟件451.2 計算機中的數(shù)制及編碼主要內(nèi)容各種計數(shù)制的特點及表示方法；各種計數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換。461.2.1 常用計數(shù)法 十進制 二進制 十六進制471.十進制特點：以十為底，逢十進一；有0-9十個數(shù)字符號。用D表示。權(quán)值表達式

10、：482.二進制特點：以2為底，逢2進位；只有0和1兩個符號。用B表示。權(quán)值表達式：493.十六進制特點：有0-9及A-F共16個數(shù)字符號，逢16進位。用H表示。權(quán)值表達式：50例：234.98D或（234.98）D1101.11B或（1101.11）BABCD . BFH或（ABCD . BF） H511.2.2 各種數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換非十進制數(shù)到十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換十進制到非十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進制與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 521.非十進制數(shù)到十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換按相應的權(quán)值表達式展開 123+022+121+120+ 12-1+ 12-2 =8+2+1+0.5+0.25 =11.75 5161+11160+8

11、16-1 =80+11+0.5 =91.5例： 1011.11B= 5B.8H=532.十進制到非十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換到二進制的轉(zhuǎn)換： 對整數(shù)：除2取余； 對小數(shù)：乘2取整。到十六進制的轉(zhuǎn)換： 對整數(shù)：除16取余； 對小數(shù)：乘16取整。例：112.25=（ ）B 301.6875=( ) H543.二進制與十六進制間的轉(zhuǎn)換用4位二進制數(shù)表示1位十六進制數(shù)例：25.5 = 11001.1B= 19.8H 11001010.0110101B =CA.6AH551.2.3 二進制編碼BCD碼（最常用的是8421碼）用二進制編碼表示的十進制數(shù)ASCII碼西文字符編碼 字符、符號以及十進制數(shù)必須轉(zhuǎn)換為若干位二

12、進制格式的代碼才能為計算機所處理，這就是信息和數(shù)據(jù)的二進制編碼。56BCD碼壓縮BCD碼用4位二進制碼表示一位十進制數(shù)擴展BCD碼用8位二進制碼表示一位十進制數(shù)57BCD碼與二進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換先轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，再轉(zhuǎn)換二進制數(shù)；反之同樣。例：（0001 0001 .0010 0101）BCD =11 .25 =（1011 .01） B58ASCII碼字符的編碼，用7位二進制碼表示128個字符和符號。字節(jié)的最高位D7恒為零，有時在需要時可在最高位D7位加校驗位。熟悉：數(shù)字09的ASCII碼為:30H39H 大寫字母AZ的ASCII碼為:41H5AH 小寫字母az的ASCII碼為:61H7AH59A

13、SCII碼的校驗奇校驗 加上校驗位后編碼中“1”的個數(shù)為奇數(shù)。 例：A的ASCII碼是41H（1000001B）， 以奇校驗傳送則為C1H（11000001B）偶校驗 加上校驗位后編碼中“1”的個數(shù)為偶數(shù)。 上例若以偶校驗傳送，則為41H。601.3 無符號數(shù)的運算算術(shù)運算邏輯運算無符號數(shù)有符號數(shù)二進制數(shù)的運算61主要內(nèi)容無符號二進制數(shù)的算術(shù)運算無符號數(shù)的表達范圍運算中的溢出問題無符號數(shù)的邏輯運算基本邏輯門和譯碼器621. 無符號數(shù)的算術(shù)運算加法運算（1+1=0（有進位）減法運算（0-1=1（有借位）乘法運算（注意乘數(shù)為1時的規(guī)律）除法運算（注意除數(shù)為1時的規(guī)律）63乘除運算例00001011

14、0100 =00101100B 000010110100= 即：商=00000010B 余數(shù)=11B642. 無符號數(shù)的表示范圍： 0 X 2n-1 若運算結(jié)果超出這個范圍，則產(chǎn)生溢出。得到不正確的結(jié)果。對無符號數(shù)：運算時，當最高位向更高位 有進位（或借位）時則產(chǎn)生 溢出。65例： 最高位向前有進位，產(chǎn)生溢出663. 邏輯運算與 或 非 異或67“與”、“或” 、“非”、“異或”運算 任何數(shù)和“0”相“與”，結(jié)果為0。 任何數(shù)和“1”相“或”，結(jié)果為1。“非”運算即按位求反兩個二進制數(shù)相“異或”：相同為0，相異則為1684. 邏輯門掌握：與、或、非門邏輯符號和邏輯關(guān)系（真值表）；與非門、或非門

15、的應用。695. 譯碼器74LS138譯碼器：G1G2AG2BCBAY0Y7 掌握：各引腳功能；輸入端與輸出端關(guān)系（真值表）701.4 有符號數(shù)的運算71計算機中符號數(shù)的表示 符號位 + 數(shù)值 機器數(shù)“0” 表示正“1” 表示負72例 +52 = +0110100 = 0 0110100 真值 符號位 機器數(shù)-52 = -0110100 = 1 0110100 真值 符號位 機器數(shù)731.4.1 符號數(shù)的表示 原碼 反碼 補碼74原碼最高位為符號位，用“0”表示正，用“1”表示負；其余為真值部分。優(yōu)點： 真值和其原碼表示之間的對應關(guān)系簡單，容易理解；缺點： 計算機中用原碼進行加減運算比較困難，

16、0的表示不唯一。75數(shù)0的原碼8位數(shù)0的原碼：+0=0 0000000 -0=1 0000000 即：數(shù)0的原碼不唯一。76反碼對一個機器數(shù)X：若X0 ，則 X反=X原若X0， 則X補= X反= X原若X0， 則X補= X反+1例 X= 52= 0110100 X原=10110100 X反=11001011 X補= X反+1=11001100對一個機器數(shù)X：790的補碼：+0補= +0原=00000000-0補= -0反+1=11111111+1 =1 00000000 對8位字長，進位被舍掉所以： +0補= -0補=00000000 80特殊數(shù)10000000對無符號數(shù):（10000000）

17、B=128在原碼中定義為： -0在反碼中定義為： -127在補碼中定義為： -12881符號數(shù)的表示范圍 對8位二進制數(shù)：原碼：11111111B01111111B ( -127 +127)反碼：10000000B01111111B ( -127 +127)補碼：10000000B01111111B ( -128 +127)821.4.2 補碼數(shù)與十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換對用補碼表示的二進制數(shù)： 1）求出真值 2）進行轉(zhuǎn)換83例：將一個用補碼表示的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)X補=0 0101110B 正數(shù) 所以：數(shù)值=0101110B X=+46X補=1 1010010B 負數(shù)所以：真值不等于-1010010B而是：X=X補補=11010010補= - 0101110 = - 46841.4.3 符號數(shù)的算術(shù)運算通過引進補碼，可將減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算。即：X+Y補=X補+Y補 X-Y補=X+(-Y)補 =X補+-Y補85例X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？X原=10110100 X補= X反+1=11001100Y補= Y原=01110100所以：