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1、计算机应用技术 教 材：微机原理与接口技术 编 者：王玉良 戴志涛 杨紫珊 出版社：北京邮电大学出版社 E-mail：zhang.hairong PW：85152026 DateDate 1 1 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 8086是Intel公司在1978年6月9日推出的 一款CPU产品，Intel公司副总裁兼首席技 术官帕特基辛格曾经说过：“正是这款处 理器，催生了世界上首款微型电脑，从而 使计算机进入了个人PC新时代。作为 x86的鼻祖，8086的出现显然是划时代的 。” DateDate 2 2 E-mailE-mail：zhang.
2、hairongzhang.hairong 第一章 微型计算机的基础知识 * * 3 3 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 第一节 微型计算机的基本组成 一、微型计算机的基本硬件构成 王玉良P1图1.1 计算机的硬件构成 1运算器：ALU(算术逻辑运算单元)，完成数据 的算术、逻辑、移位等运算。 字长：运算器一次可完成的运算位数。 2控制器：整个系统的指挥部件。 程序：能完成某种功能的一串指令序列。 DateDate 4 4 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 3存储器 (1)分区：代码区(程序区)：存储命
3、令信息。 数据区：存储数据，即被处理的对象或结果。 (2)分级：内存、外存，狭义的存储器指内存。 (3)存储单元、存储器地址、存储器容量。 4I/O设备(外围设备)：进行信息形式的转换。 5总线：计算机各部件间传送信息的公共通道，各部 件分时复用总线。 基本总线：数据总线DB 地址总线AB 控制(命令)总线CB DateDate 5 5 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 二、中央处理器、微处理器和微控制器 1CPU(中央处理器)：运算器、控制器及数量不 等的寄存器构成，为一片VLSI，是信息处理控 制的中心。 MPU(P、微处理器)：微机的CPU，
4、把CPU集 成于一块芯片。 王玉良P2图1.2 CPU/MPU构成 2MCU(微控制器)：把MPU、存储器、I/O接口 和总线集成于一个芯片，也称单片机。 王玉良P2图1.3 MCU的构成 DateDate 6 6 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 三、微型计算机系统的组成 计算机系统均由硬件和软件两部分组成。 1硬件 (1)主机：CPU、内存、I/O接口、总线和电源 。主机是能够完成数据处理功能的硬件。 (2)外设。 DateDate 7 7 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 固件：形式上似硬件，功能
5、上像软件，可编程和修改。 2软件 (1)系统软件 操作系统常驻内存； 程序设计语言的编译系统为用户开发应用软件 提供支持； 其他程序系统诊断、故障定位、系统配置等。 (2)应用软件(用户软件)：一般驻留于外存，运行时才 调入内存。 软件与硬件的逻辑等价性：对某具体任务，一般既可用 硬件，又可用软件完成。 DateDate 8 8 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 四、计算机的发展 1产生与发展 计算机的诞生： 第一代：电子管数字计算机，1946-1958年 第二代：晶体管计算机，1958-1964年 第三代：集成电路计算机，1964-1971年 第
6、四代：大规模集成电路计算机，1971年以来 1946年 DateDate 9 9 E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 2CPU分类 按字长： 第一代(1971)：4位及8位，Intel 4040、8008。 第二代(1974)：8位，8080、M6800、Z80。 第三代(70年代后期)：16位，8086/8088、 M68000、Z8000、80286。 第四代(1985)：32位，80386、M68020。 (1989)：32位，80486(准64位)。 第五代(1993)：64位，Pentium。 按应用：控制、数据处理；专用、通用。 按结构：
7、单片CPU、位片CPU。 DateDate1010E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 计算机性能的摩尔定律： 每 每1818个月计算机速度约提高个月计算机速度约提高1 1倍，价格下 倍，价格下 降约降约1 1半。半。 DateDate1111E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 3Internet的发展 1969年，美国高级研究计划署，ARPANET。 1986年，美国国家科学基金会，NSFNET成为 Interent骨干网。 1993年，中国始建。 DateDate1212E-mailE-mail：zhan
8、g.hairongzhang.hairong 第二节 计算机运算基础 一、进位计数制 k 1一般表示：N= diRi， i=-m R为基，Ri为di的权(位值)，m位小数，k+1位整数。 2各进制表示 二进制B八进制O或Q 十进制D十六进制H DateDate1313E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 二、进位计数制间的转换 1整数变换：除R取余。 如：28D转换为二进制数。 28D=1 1100B=1CH 2小数变换：乘R取整。 如：0.24D转换为二进制数 0.24=0.0011 110B DateDate1414E-mailE-mail：zha
9、ng.hairongzhang.hairong 三、无符号数的运算 在计算机系统中，二进制数分为有符号数和无符号 数(纯数)。 1加法：如：8+12产生进位(二进制)。 2减法：如：8-12产生借位(二进制)。 在计算机中减法一般转化为加法运算。 DateDate1515E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 4除法 有三种方法：高速除法器，其余二种用减法和 左环移实现。 3乘法 (1)完全软件实现，较少用。 (2)加法器+硬件辅助电路(主要 包括移位寄存器)，8086即采用此法。 (3)专用乘法器：新CPU采用。 DateDate1616E-mailE
10、-mail：zhang.hairongzhang.hairong 四、符号数的表示和运算电路 1原码、反码、补码 正数原=正数反=正数补 负数补=负数反+1 +0原=+0反=+0补=0000 0000B -0原=1000 0000B -0反=1111 1111B -0补=+0补=0000 0000B 负数原=(负数补-1)按位取反=(负数补)按位取反+1 DateDate1717E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 2加减法运算电路 半加器：布尔代数Si=AiBi Ci+1=AiBi 全加器：布尔代数Si=AiBiCi Ci+1=AiBi+AiCi+B
11、iCi 王玉良P19图1.5 补码加/减法器 可控反相器：用来取补码。 DateDate1818E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 复习 第一章 微型计算机的基础知识 第一节 微型计算机的基本组成 一、微型计算机的基本硬件构成 二、中央处理器、微处理器和微控制器 三、微型计算机系统的组成 四、计算机的发展 第二节 计算机运算基础 一、进位计数制 二、进位计数制间的转换 三、无符号数的运算 四、符号数的的表示和运算电路 DateDate1919E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 五、逻辑变量的表示和运算 1表
12、示：逻辑变量只用1bit即可表示。 2运算 与(AND)、或(OR)、非(NOT)、异或(XOR) 六、文字在计算机内的表示 信息交换码：文字信息(外文或汉字)用二进制编码表 示，主要用于人机接口设备。如 7/8bits的ASCII码；2Byte汉字代码等。 DateDate2020E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 第二章 微处理器与系统结构 * * 2121E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 第一节 微处理器的基本结构 组成： ALU(算术逻辑单元) 控制单元 寄存器阵列 总线和总线缓冲器 DateDa
13、te2222E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 一、算术逻辑单元ALU 1CPU基本功能要求 +、AND、OR、NOT、移位，即可实现各种算逻运算。 2CPU算逻运算的实现途径 (1)基本运算：硬件实现。 +、-、求补、AND、OR、NOT、XOR、移位、 BCD码的十进制调整。 BCD码： 压缩/组合BCD码1Byte存2位数字； 非压缩/非组合BCD码 ASCII码表示：1Byte存1位数字的ASCII码； 非ASCII码表示：1Byte存1位数字，高4位为0。 DateDate2323E-mailE-mail：zhang.hairongzhan
14、g.hairong (2)乘除 8bits机软件实现； 16bits机以上硬件实现，有专用乘除法指令。 (3)浮点运算 8或16bits机软件实现，用二个定点数分别表示 尾数和阶；或另配硬件浮点运算部件和浮点CPU 。 高性能CPU硬件实现，浮点处理器与CPU集 成于一片芯片。 3ALU工作原理 王玉良P28图2.1 ALU原理框图 DateDate2424E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 二、控制器(控制与定时部件) 计算机工作原理：存储程序和程序控制。 控制器任务：逐条取指、分析指令、执行指令。 控制器组成：指令部件、时序部件、微操作控制电路。 王玉良P28图2.2 控制器的组成框图 DateDate2525E-mailE-mail：zhang.hairongzhang.hairong 三、寄存器阵列 1存放待处理数据寄存器 (1)累加器：主累加器
