工业用微型计算机教案

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1、 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College ShanDong Career Development College 第 1 页 共 71 页 工业用微型计算机教案 工业用微型计算机教案 课程代码：22412241 教材：全国高等教育自学考试指定教材工业用微型计算机 主编：赵长德 机械工业出版社 授课教师：zoul sdlgzyxy zoul sdlgzyxy ShanDong Career Development College 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College 第 2 页

2、共 71 页 绪论 绪论 课程简介 工业用微型计算机是机械设计制造及其自动化专业机电系统智能控制方向学生限定选修的一门专业课。 本课程以工业用微型计算机为目标，以 IBM-PC 为背景机，讲述微机系统的组成、工作原理、接口芯片和典型应用，并在此基础上介绍在机电一体化系统中广泛应用的工业控制计算机。通过本课程的学习，使同学们获得工业用微型计算机系统的组成原理、程序设计、接口技术等软硬件的基本知识，并初步掌握微机应用的基本方法和基本技能，建立微机系统的整体概念，具备微机系统软硬件开发的初步能力，为学习机电系统智能控制技术以及从事机电一体化系统设计和产品开发工作打下一定基础。 微型计算机系统 微型计

3、算机是电子计算机技术飞速发展的产物，具有体积小、重量轻、耗电少、价格低廉、可靠性高、结构灵活等特点。 微型计算机最早的是美国 IBM 公司用 Intel 公司的 8086CPU 芯片制造的IBM-PC 机，现在已经由低档的 8 位机 8080、8086、8088，发展到 16 位的 80286，32 位的 80386、80486、奔腾、酷睿双核四核等高档机型。主机的内存容量也由最初的 48K 字节增加到 640K、2M、128M、1GB、2GB 甚至更大。处理速度也越来越快，工作稳定性显著提高。 当前，微型机技术正往两个方向发展，一个是高性能、多功能的方向，另一个是价格低廉、功能转移的方向。在

4、不久的将来，微型机将发展成为融工作、学习、娱乐于一体，集电脑、电视、电话于一身的综合办公设备和新型家用电器，以及信息高速公路上的数字化、多媒体智能终端通过本课程掌握微机关键技术的原理和实现方法，使用户深入理解、牢固掌握、灵活运用微型机最主要的技术，从而能够在日新月异的计算机领域更快地理解、熟悉、掌握新的发展。 在软件方面，本教学软件以介绍 8086 指令系统为基础，重点讨论 Intel 公司的 ASM-86 汇编语言程序设计； 而在硬件方面则着重讨论 8086 的体系结构、 接口技术、 Intel 公司的 I/O 配套支持器件及其应用， 为用户开发应用 8086 系列微型计算机(包括 IBM-

5、PC 机)打下必要的基础。 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College 第 3 页 共 71 页 第一章微型计算机基础 第一章微型计算机基础 课程内容 1)微型计算机的发展 2)计算机中的数制和编码系统 3)微型计算机系统的组成 4)微处理器 本章介绍计算机基础知识，内容包括计算机的发展、特点、分类及应用；计算机中常用的数制以及不同数制间的相互转换；数据的编码；二进制数的算术运算和逻辑运算；数据的存贮组织等。其中涉及到不少名词、术语及其相关概念。 第一节微型计算机的发展 概念概念 MP 微处理器是微型机的核心芯片，通常简称为 MP(Micr

6、oProcessor) MPUMicroProcessorUnit 它是将计算机中的运算器和控制器集成在一个硅片上制成的集成电路，这样的芯片也被称为中央处理单元，一般简称为 CPU CPUCentralProcessingUnit 微型计算机简称 MC(MicroComputer),它是由微处理器、存储器和 I/O 接口电路已经必要的键盘、显示器等外部设备组成的计算机。 MCUMicroControlUnit 中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的 CPU、RAM、ROM、定时计数器

7、和多种 I/O 接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。 计算机的发展概况 第一代：电子管计算机时代(19461956) 第二代：晶体管计算机时代(19571964) 第三代：集成电路计算机时代(19641972) 第四代：大规模集成电路计算机时代 第一台电子计算机于 1946 年在美国诞生(ENIAC)， 人类从此进入电子计算机时代。1958 年集成电路技术的出现，更是为微型计算机的发展创造了条件。微型计算机按单次处理数据位宽的不同可分为五代。 第一代 1971 年1973 年，4 位微处理器和低档 8 位微处理器时期。 典型产品：Intel4004，Int

8、el8008。 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College 第 4 页 共 71 页 第二代 1973 年1978 年，8 位微处理器时期。 典型产品：Intel8080，MC6800，Z80，Intel8085。 第三代 1978 年1983 年，16 位微处理器时期。 典型产品：Intel8086，Z8000，MC68000，Intel80286。 第四代 1983 年2001 年，32 位微处理器时期。 典型产品：Z80000，MC68020，Intel80386 到 Pentium4。AMD 公司 K5，K6，Athron，Duro

9、n 等。 第五代 2001 年以后，进入 64 位微处理器时期。 典型产品：Intel64 位安腾，Pentium4F，AMDAthlon64 等 四代机和五代机的分类年份略有差别，并不统一。 第二节计算机中的数制和编码系统 一、进制/位权一、进制/位权 102168 十进制(D)数制 0，1，2，9 10NN 整数有正有负，0107、103、100、10-1(小数) 193703=1105+9104+3103+7102+0101+3100 二进制(B)0/1252423222120 32168421 11101B=124+123+122+021+120=29 10110011B=127+02

10、6+125+124+023+022+121+120 =128+032+16+0+0+2+1=179 十六进制(H) 0，1，2，9，A(10)，B(11)，C(12)，D(13)，E(14)，F(15) 163162161160 256BH=2163+5162+6161+B160 =24096+5196+616+B1 =8192+980+96+11=9279 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College 第 5 页 共 71 页 二、转换 二、转换 210 81924096204810245122561286432168421 216 每四位

11、二进制对应一位 16 进制 0000001004100081100C(12) 0001101015100191101D(13) 00102011061010A(10)1110E(14) 00113011171011B(11)1111F(15) 11010010D2H10011111001111009F3CH10101015H 二进制的运算 算术运算+-/逻辑运算与或非异或 三、带符号数的表示 三、带符号数的表示 有符号数/无符号数 有符号数最高位为符号位 0 正数 1 负数 正/负/0 原码反码补码 (1)原码 正数 0 真值+700000111 负数 1 真值-710000111 00000

12、0000 10000000 8 位-1270、0+127 (2)反码 正数 0 真值+700000111 负数 1 真值取反-711111000 000000000 11111111 0-、-1270+127 (3)补码 正数 0 真值+700000111300000011 负数 1 真值取反+1-711111001-311111101 000000000 11111111 -1280+127 注意：求真值(负数 1 真值取反+1)补码取反+1，符号位不参与 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College 第 6 页 共 71 页 Bin 原码

13、反码 补码 00000000 +0 +0 +0 00000001 +1 +1 +1 00000010 +2 +2 +2 01111111 +127+127 +127 10000000 -0 -127 -128 10000001 -1 -126 -127 10000010 -2 -125 -126 1111101 -125-2 -3 11111110 -126-1 -2 11111111 -127-0 -1 注意目前各微型计算机大都以补码作为机器码； 补码的减法运算可变为加法运算，可以省掉减法电路； 而且符号位与数值一起参加运算，运算后能自动获得正确结果 三、字符编码 三、字符编码 BCD 码

14、ASCII 码(美国标准信息交换码) (1)BCD 码用四位二进制表示一位十进制 十进值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 BCD 码 0000 0001 0010001101000101011001111000 1001 一共十个数 (2)ASCII 码 P240 附录 1ASCII 码表 168=128 16 行 0F00001111(低 4)8 列 08000111(高 3) 一个字符的 ASCII 码通常占一个字节， 由 7 位二进制数编码组成， 所以 ASCII码最多可以表示 128 个不同的符号。由于没有用到字节的最高位，很多系统利用这一位作为校验码。 其他的表示方法十六进制

15、数表示 常用的 ASCII 码 编号代码表示字符 4830H0 4931H16541HA6561Ha 5032H26642HB6662Hb 5133H36743HC6763Hc 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College 第 7 页 共 71 页 5739H9585AHZ907AHz BCD 码与 ASCII 码都是一种编码方式，在信息处理过程中还有其他的编码方式，用一组数制编码代表一种信息文字、图像、声音等(像电报译码本) 其他编码 格林码余 3 码等等 工业用微型计算机 教案 ShanDong Career Development College 第 8 页 共 71 页 第三节微型计算机系统的组成 微型计算机的系统组成 硬件 微处理器、存储器、输入输出接口、总线 1.微处理器 微机系统的核心部件 2.存储器 存储器主存或内存，是微机的存储和记忆部件，用以存放程序代码和运算需要的数据 内存通常使用半导体存储器