第一章 微机基础知识课件

《第一章 微机基础知识课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 微机基础知识课件（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、信息工程学院信息论教研室,1,教学计划, 课堂教学：51学时 上机实验：5次（每次一个单元：3.5小时） 课外作业：8 10次 期中考查：第8周 期末考试：第18周 成 绩：平时（包括上课出勤、交作业）20%， 期中考查10%， 上机实验10%， 期末考试60%。,信息工程学院信息论教研室,2,教学计划（续）, 讲授章节 上机实验：5次 第一章第八章 DEBUG 与 的绝大部分内容 指令练习（ 2次） 不讲章节 编程设计（3次） 第二章的第68节 第五章的第56节 第六章的第4节部分内容,信息工程学院信息论教研室,3,各章授课学时安排, 第一章 微计算机机基础知识 4 学时 第二章 微处理器与

2、系统结构 7 学时 第三章 指令系统 8 学时 第四章 汇编语言及其程序设计 8 学时 第五章 内存储器及其子系统 5 学时 第六章 总线技术 4 学时 第七章 I/O接口与中断系统 7 学时 第八章 接口技术 8 学时 总计 51 学时,信息工程学院信息论教研室,4,教材及参考书, 微机原理与接口技术 王玉良、吴晓非等编著， 北京邮电大学出版社 微机原理与接口技术复习指导和习题解答 王玉良 吴晓非等编著，北京邮电大学出版社 微机原理与接口技术学习指导与实验雷丽文 等编，电子工业出版社,信息工程学院信息论教研室,5,第一章 微机基础知识,信息工程学院信息论教研室,6,本章主要介绍： 微机的基本

3、概念、组成、工作原理、特点 计算机内的信息表示和运算,信息工程学院信息论教研室,7,第一节 微机的基本组成,信息工程学院信息论教研室,8,一、微机的基本硬件构成,微机的基本硬件由下列几部分组成： 运算器（ALU） 控制器（CTRL） 存储器（MEM） 输入设备（INE） 输出设备（OUTE） 总线 （BUS）,信息工程学院信息论教研室,9,微机的硬件构成框图,信息工程学院信息论教研室,10,微机的基本硬件构成（续）,运算器 （ALU-Arithmetic Logic Unit） 进行算术运算（加、减、乘、除与移位）； 进行逻辑运算（与、或、非、异或等）； 为了提高存取数据的速度，与ALU有关的

4、部件还有寄存器阵列,信息工程学院信息论教研室,11,微机的基本硬件构成（续）,控制器（CTRL-Controller） 它是计算机的控制中心，发布与控制计算机工作的各种命令，协调计算机内部以及主机与外设工作的各种关系。 它有两个主要功能： 一个是控制程序的运行； 另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。 （这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请求、总线周期延长等） 上述ALU+CTRL+REG阵列=CPU（中央处理器）,信息工程学院信息论教研室,12,微机的基本硬件构成（续）,存储器（MEM-Memory） 记忆部件。它存储计算机操作的控制信息及各种命令信息（指令）和被处理加工的信

5、息（数据），包括存储加工的中间与最终结果。 存储器内有两类信息： 一类是命令信息（即指令），经译码并执行，放在代码区； 另一类是数据，放在数据区。 它们都以二进制形式存放。 应注意：内存中的代码区和数据区中的信息具有不同的性质与功能，两个区域中的某些单元具有相同的信息，却具有完全不同的含义。,信息工程学院信息论教研室,13,微机的基本硬件构成（续）,输入设备与输出设备 称为外设，其作用是进行信息形式的转换，即外界的语言、文字、图像、机械动作等信息转换成计算机能识别的电信号表示的二进制数形式，或进行相反方向的转换。 输入设备 如：键盘、鼠标、磁盘、光盘、游戏杆、扫描仪、数码相机、A/D转换器等

6、输出设备 如：显示器、打印机、音响、绘图机、磁盘、光盘、D/A转换器等,信息工程学院信息论教研室,14,微机的基本硬件构成（续）,总线（BUS） 总线是计算机各部件间传送信息的公共通路，它把计算机的各个部件连接成为一个整体。 分为内部总线，外部总线。 计算机内部的基本总线分为数据总线（DBUS），地址总线（ABUS），控制总线（CBUS）。通常又称为三总线。 关于总线技术，将在第六章中专门介绍。,信息工程学院信息论教研室,15,二、中央处理器、微处理器和微控制器,中央处理器（CPU-Central Processing Unit） ALU+CTRL+REG阵列 2. 微处理器（MPU-Micr

7、oProcessing Unit） 就是微型计算机的CPU 微控制器（MCU-McroController Unit） 即MPU+MEM+I/O接口+BUS集成在一个芯片上， 又称单片机 MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应用领域。,信息工程学院信息论教研室,16,三、微机系统,微型计算机系统指由硬件、软件组成的微机系统 硬件：主机、外设、电源等 软件：操作系统、编译程序、连接程序、调试 程序、诊断程序、应用软件、数据库等。,信息工程学院信息论教研室,17,第二节 微机的工作原理,信息工程学院信息论教研室,18,一、工作原理,微

8、型计算机是采用“程序存储控制”的原理工作的。这一原理是冯.诺依曼1946年提出的，它构成了计算机系统的结构框架。因此，计算机体系结构又称为冯.诺依曼结构。 1946年第一台计算机（ENIAC)诞生，（电子数值集成计算机），就是采用冯.诺依曼结构框架。 投资150万美元，占地150平米，重30吨，用了18800个电子管，耗电150KW，2KBytes内存， 5000次/s，几小时出一次故障。,信息工程学院信息论教研室,19,二、工作过程,计算机的工作过程，一般来说可分为下述4步： 1、输入程序和数据到内存 2、翻译成机器码（自动或人工汇编） 3、控制器控制程序运行 4、输出结果,信息工程学院信息

9、论教研室,20,二、工作过程（续）,例子：计算Z=X+Y X在内存2000H中， Y在内存2001H中， Z在内存2002H中。 程序在内存2100H中， A为CPU内的寄存器。 PC指向程序的首地址， 每取出一条指令，PC 自动加1或2，4； 从内存取出指令MOV A，2000H 分析执行后再取下一条指令， 重复直至CPU暂停。 执行程序的过程 即CPU 不停的取指令、分析指令、执行指令。,信息工程学院信息论教研室,21,第三节 微机的特点、应用及发展方向,信息工程学院信息论教研室,22,微机特点,运算速度快（每秒几兆条指令到几千兆条指令或每秒几十亿次运算。MIPS（106），GIPS（10

10、 9） 处理能力强（如各种管理、计算、决策） 能连续不间断地工作（多任务、高效、高质量） 能干几乎所有的工作,信息工程学院信息论教研室,23,应用,各行各业，无所不用 科技、生产、学习、日常生活等各个方面,信息工程学院信息论教研室,24,发展方向,性能：运行速度不断提高，处理器字长不断增加（摩尔定律指出，每18个月计算机的运算速度就大体提高一倍，而价格则大约降低一半） 功能：支持多媒体技术，并与网络技术全面结合 体系结构：向多处理器和网络化过渡；向以通信为中心的体系结构发展；由冯.诺依曼体系结构向数据流结构发展 可用性：从面向过程的机制向面向对象的机制转变，向智能化方向发展 制造工艺：向超高集

11、成度发展，制造光集成芯片、生物芯片，设计超导、量子、生物、光计算机,信息工程学院信息论教研室,25,第四节 计算机运算基础,信息工程学院信息论教研室,26,一、进位计数制,计算机中全部信息（包括指令和数据）都是采用二进制数，为了书写方便，又经常采用十六进制。而人们在日常生活中又广泛采用十进制。二进、十六进、十进制都是进位计数制。,信息工程学院信息论教研室,27,一、进位计数制（续）,十进计数制 5188.888 10+3 10-3 该数中有5位都是8，但由于其位置不同，其值也不同，即“位值”不同。该数可看成两部分组成： 数字值 如5，1，8 位值（权值）， 隐含着 ，如10-3 上面的十进数可

12、表示为： 5188.888=1035+1021+101 8+1008+10-18+10-28+10-38 对于有n位整数和m位小数的十进制数 N 可表示为： n-1 N = di 10i i= -m,信息工程学院信息论教研室,28,一、进位计数制（续）,十进制数有如下特点 每位数字di可取0，1，2，3, ,9十个值之一； 逢10进1，即每位达到10向高位进1，本位回0， 相邻高位的权值是本位权值的10倍。 对于任意R进制表示的数N，可写成 n-1 N = di Ri i= -m 其中 di 可取0，1，2，R-1个值之一； 逢R进1（R为进位计数制的基数（Radix)； R是大于或等于2的整

13、数，Ri 称为di 的权值或位值。,信息工程学院信息论教研室,29,一、进位计数制（续）,当R=10 为十进制数（Decimal，书写后缀 D或省略） 当R=2 为二进制数（Binary， 书写后缀 B） 当R=3 为三进制数（Trinary，书写后缀 T） 当R=8 为八进制数（Octal， 书写后缀 O或Q） 当R=16 为十六进制数（Hexa-decimal,书写后缀 H）,信息工程学院信息论教研室,30,一、进位计数制（续）,2. 二进计数制 101.11 特点： 只有两个数字符号0，1 22 2 2 逢2 进1 计算机中广泛采用二进制的原因 容易实现，每位只取两个值，易用两个逻辑状态

14、的器件表示； 运算规则简单，只有三种加法和乘法；（运算规则为：R(R+1）/2） 工作可靠，不同状态之间的转换是质变而非量变； 电路设计可借助布尔代数进行设计。,信息工程学院信息论教研室,31,一、进位计数制（续）,八进制和十六进制 八进制每位可取0，1，2，7八个值之一，逢八进一。 十六进制每位可取0，1，2，9，A,B,F十六个值之一，逢十六进一，大于9的数字借助于字母AF表示。 在编程时，为了书写方便，常用十六进制表示。,信息工程学院信息论教研室,32,二、进位计数制间的转换,P进制数N R进制数 通常把N分为整数与小数部分分别转换 1、整数部分转换 把R表示成P进制数 对P进制数N按P

15、进制作除R取余方法进行 例1. 把八进制数N=303Q表示成十进制数 （P=八进数，R=十进数） 解： 把R=10表示成八进数为12Q 对N=303Q按八进制作除12Q取余运算,信息工程学院信息论教研室,33,二、进位计数制间的转换（续）,12Q,3 0 3 Q,2 3 Q,2 4,4 3,3 6,5 Q,D0=5,余数,12Q,2 3 Q,1 Q,1 2,1 1 Q,D1=9,余数,12Q,1 Q,0 Q,0,1 Q,D2=1,余数, 303Q=195D,上述除法与十进制除法没有什么不同。每次除12Q之后取余数，而商再除以12Q，直到商为0停止。,信息工程学院信息论教研室,34,例2. 把10 进制数29 转换成二进制数 解： 由于2是十进制数集内之数，不必作变换； 对于N=29 D 作除2 取余运算。,2 9,2,1 4,余数1 （B0 ）,7,2,2,3,2,1,2,0,余数0 （B1 ）,余数1 （B2 ）,余数1 （B3 ）,余数1 （B4 ）,