()第一章 微型计算机基础

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1、微型计算机原理与应用 （讲稿）1微型计算机原理与应用微型计算机原理与应用 课程简介课程简介1. 课程性质及教学目的微型计算机原理与应用是学习微型计算机基本知识和应用技能的重要课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学会运用指令系统和汇编语言进行程序设计；熟悉各种典型的接口芯片和接口技术及其具体应用，为后继计算机课程的学习及工程实际应用打好基础。22. 课程教学安排总学时：48学时；其中实验：16学时 考试形式：笔试 3. 教材特点 该教材体现出注重面向应用型人才的专业技能 和实用技术的培养特点，融合了微型计算机的硬 件和软件知识，树立了微型计算机体系结构的基 本概念。微型计算机原理

2、与应用微型计算机原理与应用 课程简介课程简介3 通过各种类型的接口及其应用的学习，培养学 生运用微型计算机进行相关开发和设计的能力， 为后继计算机课程的学习及应用打下坚实的基础 。 教材内容层次清晰、脉络分明；阐述问题由浅 入深、循序渐进；各章知识重点突出、通俗易懂 。 微型计算机原理与应用微型计算机原理与应用 课程简介课程简介44. 教材的主要模块 对微型计算机基础知识和典型微处理器的介绍； 以典型指令讲解指令系统和寻址方式； 介绍汇编语言程序的基本结构和典型的顺序、分 支、循环、子程序设计； 介绍目前常用的各种微机总线及其接口技术； 介绍半导体存储器及其接口技术；微型计算机原理与应用微型计

3、算机原理与应用 课程简介课程简介5 介绍基本输入/输出接口技术； 以8259A中断控制器介绍中断控制接口技术； 讨论可编程并行接口芯片8255A及其应用； 讨论可编程定时器/计数器接口芯片8253及其应用； 介绍D/A及A/D转换器的有关知识及其应用。微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 课程简介课程简介6课程名称：微型计算机原理及应用任课教师：张萍（河北工业大学自动化系） 答疑地点：科技楼205联系方式：60204355 zhang_课时安排：理论教学（48学时）实验操作（16学时） 2008年2月7主目录 第1章 微型计算机基础 第2章 微型计算机指令系统 第3章 汇编语言程序

4、设计 第4章 半导体存储器 第5章 数字量输入输出 第6章 模拟量输入输出 8第1章 微型计算机基础1.1 微型计算机发展概况 1.2 计算机中的数制和编码 1.3 微型计算机的基本结构 1.4 微处理器91.1 微型计算机发展概况从微处理器的发展来看微型计算机的发展过程 ： 1. 4位微处理器 1971年推出的第一个微处理器Intel 4004由2300个晶体管组 成，其字长为4位，工作时钟频率为108kHz，可寻址640字节内存 ，每秒可执行6万条指令，主要用于进行算术运算。4004的改进型 为Intel 4040 。 2. 8位微处理器 第一个8位微处理器Intel 8008于1972年

5、推出，1974年改进为 Intel 8080。8080微处理器由6000个晶体管组成，工作时钟频率 为2MHz，可寻址640KB内存，指令系统有一定的完整性。之后， 8080改进为8085。103. 16位微处理器 第一个16位微处理器Intel 8086于1978年推出，其内部集成有29000个晶体管。8086的工作时钟频率为8 10MHz，可寻址1MB物理内存，指令系统完备。1982年，Intel公司推出超级16位微处理器80286，其 工作时钟频率为20MHz，内部集成了13.4万个晶体管。 80286不但具有8086的实地址模式，而且还增加了另一种 工作模式保护模式。114. 32位微

6、处理器 第一个32位微处理器Intel 80386于1993年推出，其内 部集成有27.5万个晶体管，工作时钟频率达33MHz。在实地址 模式下，可寻址4GB物理内存。在保护模式下，可访问64TB虚 拟存储空间。 1989年，80386增强型微处理器80486发布，其内部集成 了120万个晶体管。80486不仅把浮点运算部件集成到其内部 ，还在其内部集成了一个8KB的高速缓冲存储器Cache 。1993年，全新的32位高性能微处理器Pentium问世，采用 超标量体系结构 ，内部集成了310万个晶体管 。1996年发布新的Pentium版，主频达166MHz。 121995年发布的Pentiu

7、m Pro ：200MHz 1997年发布的Pentium MMX ：233MHz 1998年发布的Pentium ：333MHz 1999年发布的Pentium ：450MHz 2000年发布的Pentium 4 ：1.3GHz以上 Pentium 4内部集成了4200万个晶体管，工作电压1.51.7伏。5. 64位微处理器2001年，Intel发布第一个64位微处理器Itanium。 2005年，Intel和AMD分别推出各自的双核处理器。双核处理器 是CPU内部包含两个处理器核心的处理器，支持64位指令，主频 1.63.7GHz，二级缓存2MB/4MB。 131.2 计算机中数和字符的表

8、示1.2.1 数的进制 1. 二进制 二进制是一种逢2进1的进位制，一个二进制数只用0和1这两个数字来表示。 例如： N =01001111.1B=126+123+122+121+120+12-1=79.5D 二进进制数各位的权权 i2ii2ii2i -10.501664 -20.25127128 -30.125248256 -40.0625389512 -50.03125416101024 -60.015625532112048142. 十六进制 十六进制是一种逢16进1的进位制，一个十六进制 的数用09，A，B，C，D，E，F这16个数字来表示。 一个十六进制数字用4位二进制编码来表示。例

9、如：N =68.AH=6161+8160+A16-1=104.625D 3. 数的数制转换 例如： 01 1010 0010 1011.11B=1A2B.CH 3C4D.EH=0011 1100 0100 1101.1110B 97.25D=110 0001.01B 97.25D=61.4H 15 表1-1 十六进制与十进/二进制的数值关系十六进进制十进进制二进进制十六进进制十进进制二进进制 000000881000 110001991001 220010A101010 330011B111011 440100C121100 550101D131101 660110E141110 770111

10、F15111116常用的转换方法有多项式替代法和基数乘除法。（1）多项式替代法是将欲转换的数按权展开成多项式，再将多项式中的数 符和基数换成要转换的进位计数制的相应数符，然后按所 要转换的进位计数制计算此多项式，其值即为转换结果。【例1.1】二-十转换,(1001.11)2=(?)10解：(1001.11)2=(123+022+021+120+12(-1)+12(-2)10=(8+1+0.5+0.25)10=(9.75)10【例1.2】 八-十转换,(372.01)8=(?)10解：(372.01)8=(382+781+280+08-1+18-2)10=(250.015625)10 17【例1

11、.3】 十六-十转换, (B5.8)16=(?)10解：(B5.8)16= (11161+5160+816-1)10=(181.5)10在转换过程中整数部分和小数部分一并进行。（2）基数乘除法（2.1）基数除法-整数转换若将十进制整数转换成另一进制的数，可在十进制中用 另一进制的基数去除该数，所得到的余数即是另一进制数 的最低整数位。然后继续去除其商，于是又得一余数，为 另一进制数的次低位，直到商为0。再将所得到余数 的数符换成另一进制的相应数符，按先后顺序由低位到高 位排列起来。182 17 余128 余024 余022 余021 余10【例1.4】 十-二转换，(17)10=(?)2所以(

12、17)10=(10001)2【例1.5】十-八转换，(127)10=(?)88127 余7815 余781 余1 0所以(127)10=(177)819【例1.6】十-十六转换，(258)10=(?)1616258 余21616 余0161 余10所以(258)10=(102)16 (2.2) 基数乘法-小数转换若将十进制小数转换成另一进制的数，可在十进制中用另一进制的基数去乘该数，所得到的整数就是另一进制数的最高小数位。然后再乘 所得积的小数部分，于是又得一整数，为另一进制数的次高小数位。如 此继续下去，直到乘积的小数部分为0或者达到转换精度为止，再将所 得到整数的数符换成另一进制的相应数符

13、，即得另一进制的小数。20【例1.7】 十-二转换，(0.275)10=(?)20.275 2 0.550整数部分为0 2 1.100整数部分为1 0.100 2 0.200整数部分为0 2 0.400整数部分为0 2 0.800整数部分为0 2 1.600整数部分为1 0.600 2 1.200整数部分为1 0.200循环所以(0.275)10=(0.0100011)221（3）二-八进制与二-十六进制转换(3.1) 二-八进制转换由于23=8，即1位八进制数可用3位二进制数来表示，在 转换时，直接按位进行。【例1.8】将二进制数1100101.0101B转换成八进制数。 过程：从小数点开始

14、向左和向右每3位一组，高位和低位 不够3位时补0001 100 101.010 1002.1454即 1100101.0101B=145.24Q22【例1.9】将八进制数72.46Q转换成二进制数。过程如下： 111 010 .100 110.2467即 72.46Q=111010.100110B(3.2) 二-十六进制转换由于24=16，因此1位十六进制数可用4位二进制数表示，可直接按位进行。【例1.10】将二进制数101101110.1001001B转换成十六进制数。过程: 从小数点开始向左和向右每4位一组，高位和低位不够4位时补0，即0001 0110 1110.1001 001016E

15、9.2即 101101110.1001001B=16E.92H23 用二进制编码表示十进制数压缩BCD码压缩BCD码的每一位用4位二进制表示例如：0010 0100B表示的是十进制数34；非压缩BCD码非压缩BCD码的每一位用8位二进制 表示；例如：0000 0100B表示的是十进制数4；24 压缩BCD编码表十进进制数BCD码码十进进制数BCD码码 0000081000 1000191001 20010100001 0000 3001110001 0001 40100120001 0010 50101130001 0011 60110140001 0100 70111150001 0101251.2 计算机中的数制和编码1.2.1无符号数和带符号数的表示1机器数在计算机中数有两种，即无符号数和带符号数。为表示正数和负数，常用最高位作为符号位，用“0”表示正数，“1”表示负数。这种用“0”和“1”作为符号，所表示的数称为机器数，其实际的数值称为真值。由于机器数有一定的长度，即字长。因此，所表示数的范围就有一定的限制。26比如8位可表示的最大无符号数为255（11111111），最大带符号正数为127（01111111）。因此，当数据超