微型计算机原理与应用

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1、微型计算机原理及应用微型计算机原理及应用*1微机原理及应用 宋廷强微机微机 原理原理 及 接口接口 技术技术课程 介绍典型机型：IBM PC系列机基本系统：8086CPU和半导体存储器I/O接口电路及与外设的连接硬件接口电路原理 软件接口编程方法Date2微机原理及应用 宋廷强专业技术基础课硬件系列课程之一 计算机组成原理 微机原理及接口技术 计算机体系结构 指定选修课 以技术为主 面向应用 软硬件相结合课程 特点区别Date3微机原理及应用 宋廷强先修课程数字逻辑 提供硬件基础 计算机组成原理 确立计算机部件功能 掌握计算机工作原理 汇编语言程序设计 建立必备软件基础 掌握指令系统、程序格式

2、先修 课程Date4微机原理及应用 宋廷强学习方法很重要复习并掌握先修课的有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩考试成绩实验成绩平时成绩学习 方法Date5微机原理及应用 宋廷强学习资源要利用n钱晓捷之微服网 http:/ http:/202.116.64.20/caicomputer/u钱晓捷 陈涛，微型计算机原理及接口技术， 北京：机械工业出版社，1999.1uBarry B.Brey著 陈谊等译， Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全 80X86、Pentium和Pentium Pro， 北京：机械工业出版社，1998.

3、1学习 资源Date6微机原理及应用 宋廷强第第 1 1 章章*7微机原理及应用 宋廷强第1章 微型计算机系统概述教学目的n 补充必要的基本知识，如数制、编 码等知识，为后面的学习作准备。*8微机原理及应用 宋廷强主要内容主要内容 了解微型计算机的发展、应用及其分类 数制 逻辑电路 布尔代数 二进制运算及加法电路 计算机中的信息表示 Date9微机原理及应用 宋廷强1.1 微型计算机的发展、应用及其分类 1.1.1 微机计算机的发展1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯 片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶 体管，每秒可进行6万次运算，成本约为200美元

4、。它是 世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4 计算机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。微机概念：以大规模、超大规模构成的微处理器作为核 心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总路线所 制造出的计算机。划分阶段的标志：以字长和微处理器型号。Date10微机原理及应用 宋廷强第一代 4位和低档8位机 Intel 4004 第二代 中高档8位机8080/8085、Z80、MC6800 第三代 16位机Intel 8086、Z8000、MC6800 第四代 32位机80386、80486 第五代 64位机（1971-1973 ）（1974-1978 ）（1978-1981 ）（19

5、81-2000 ）（2001后）特点：1、芯片的发展遵循 摩尔定律2、速度越来越快。3、容量越来越大。4、功能越来越强。图片示例Date11微机原理及应用 宋廷强基于SoC的嵌入式核的结构Date12微机原理及应用 宋廷强1.1.2 微型计算机的应用1、科学计算和科学研究 计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出 的数学问题（数值计算）。 2、数据处理 （信息处理）主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字 信息进行加工。 3、工业控制 用单板微型计算机实现DDC级控制等。 Date13微机原理及应用 宋廷强4、计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算 机辅助

6、设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计 算机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等 系统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能 行为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟 人的思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建 立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似 于人类智能行为的计算系统。 Date14微机原理及应用 宋廷强1.2 数制 数制是人们利用符号来记数的科学方法。 1.2.1 数制的基与权 基：数制所使用的数码的个数 权：数制每一位所具有的值通常使用进制：十进制、二进制、八进制和十六进制 十进制十进制(decimal system)的基为“1

7、0”，即它所使用的数码为0，1，2，3 ，4，5，6，7，8，9，共有10个。十进制各位的权是以10为底的幂。十万 万 千 百 十 个 Date15微机原理及应用 宋廷强 二进制 二进制(binary system)的基为“2”，即其使用的数码为0，1，共两个。 二进制各位的权是以2为底的幂 八进制与十六进制八进制(octave system)的基为“8”，即其数码共有8个：0，1，2，3 ，4，5，6，7。八进制的权为以8为底的幂，有时也顺次称其各位为0 权位、1权位、2权位等。十六进制(hexadecimal system)的基为“16”，即其数码共有16个：0 ，1，2，3，4，5，6，

8、7，8，9，A，B，C，D，E，F。十六进制的权 为以16为底的幂，有时也称其各位的权为0权、1权、2权等。例：二进制数1011.1表示如下：(1011.1)B= 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 +1 * 2-11 1 0 1 1 1 25 24 23 22 21 2032 16 8 4 2 1 二进制十进制Date16微机原理及应用 宋廷强1.2.2 各种数制的表示方法 为了区分不同数制的表示，通常在数据的后面用括号加上该数据 的数制。如： 1111(2)， 48(10)， 30(8)，FFAB9（16） 1111(2)=F(16) (即15(10) 11

9、 0000(2)=30(16) (即48(10)也有用字母符号来表示这些数制的， B二进制 ，H十六进制 ，D十进制， O八进制 1.2.3 数制间的转换 1、二进制数和十进制数之间的转换 （1）、二进制数转换为十进制数 方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。 例:11101.101 =124+123+122+021+120+12-1+02-2+12-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125 =29.875 Date17微机原理及应用 宋廷强（2）、十进制数转换为二进制数方法1：A、将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转 换结果进行相加。B、整数转换采用除2取余法：用2

10、不断地去除要转换的 数，直到商为0。再将每一步所得的余数，按逆序排列 ，便可得转换结果。C、小数转换采用乘2取整法：每次用2与小数部分相乘 ，取乘积的整数部分，再取其小数部分乘2直到小数部 分为0。将所取整数顺序放在小数点后即为转换结果。Date18微机原理及应用 宋廷强例：将（136）D转换为二进制数。2 136 - 0 余数（结果） 低位2 68 - 02 34 - 02 17 - 12 8 - 02 4 - 02 2 - 01 高位转换结果：（136）D=（10001000）BDate19微机原理及应用 宋廷强例：将（0.625)D转换为二进制数。转换结果：(0.625)D = (0.1

11、01)BDate20微机原理及应用 宋廷强方法2：（十进制数转换为二进制数） 降幂法 首先写出要转换的十进制数，其次写出所有小于此数的各位二 进制数值，然后用要转换的十进制数减去与它最相近的的二进制权值 ，够减则此位记为1，否则记为0，如此反复。 如：N=123.8125D 小于123的二进制权26 25 24 23 22 21 2064 32 16 8 4 2 1 123 59 27 11 3 3 11 1 1 1 0 1 1 小于0.8125小数部分的二进制权21 22 23 24 0.5 0.25 0.125 0.06250.8125 0.3125 0.0625 0.06251 1 0

12、1 所以：123.8125D1111011.1101BDate21微机原理及应用 宋廷强注意事项： (1) 一个二进制数可以准确地转换为十进制数，而一个 带小数的十进制数不一定能够准确地用二进制数来 表示。 (2) 带小数的十进制数在转换为二进制数时，以小数点 为界，整数和小数要分别转换。Date22微机原理及应用 宋廷强2、二进制数和八进制数、十六进制数间的转换（1）、二进制数到八进制数、十六进制数的转换A、二进制数到八进制数转换采用“三位化一位”的方法。从小数点开始向两 边分别进行每三位分一组，向左不足三位的，从左边补0；向右不足三位的 ，从右边补0。B、二进制数到十六进制数的转换采用“四

13、位化一位”的方法。从小数点开始 向两边分别进行每四位分一组，向左不足四位的，从左边补0；向右不足四 位的，从右边补0。例：将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。1 000 110 . 01 001 000 110 . 010( 1 0 6 . 2 )O二进制数到十六进制数的转换：（1000110.01）B = 100 0110 . 01 0100 0110 . 0100 (4 6 . 4)HDate23微机原理及应用 宋廷强（2）、八进制、十六进制数到二进制数的转换方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按顺序写 出每位八进制（十六进制）数对应的二进制数，所得 结果即为相应的

14、二进制数。例：将(352.6)o转换为二进制数。3 5 2 . 6011 101 010 110 =(11 101 010 . 11)BDate24微机原理及应用 宋廷强1.3 逻辑电路逻辑电路由其3种基本门电路(或称判定元素)组成 。Date25微机原理及应用 宋廷强基于这3个基本门电路，可发展成许多复杂的逻辑电路。 如：异或门Date26微机原理及应用 宋廷强 异或非门Date27微机原理及应用 宋廷强基本门电路可以扩展成以下的扩展逻辑电路最后一个叫作缓冲器(buffer)，为两个非门串联以达到改变输出电阻的目 的。可以提高带负载的能力。Date28微机原理及应用 宋廷强1.4 1.4 布尔代数布尔代数 布尔代数也称为开关代数或逻辑代数，可以写成下 面的表达式： Y=f(A,B,C,D)特点： (1) 其中的变量A，B，C，D等均只有两种可能 的数值：0或1。布尔代数变量的数值并无大 小之意，只代表逻辑关系。(2) (2) 函数函数f f只有只有3 3种基本运算方式：种基本运算方式：“ “或或” ”运算，运算，“ “ 与与” ”运算及运算及“ “反反” ”运算。下面分别讲述这运算。下面分别讲述这3 3种运种运 算的规律。算的规律。Date29微机原理及应用 宋廷强1.4.1 1.4.1 真值