《微机原理、汇编语言与接口技术 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 周杰英 张萍 郭雪梅 黄方军 第1章 绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理、汇编语言与接口技术 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 周杰英 张萍 郭雪梅 黄方军 第1章 绪论（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微机原理与应用,周杰英 张萍 郭雪梅 中山大学信息科学与技术学院,2,微机原理是学习和掌握微机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程，包括以下几个方面的内容： 微型计算机的基本工作原理 汇编语言程序设计 微型计算机接口技术 通过该课程的学习，学生应建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力。,课程目标,3,第1章 绪 论 第2章 微处理器的结构 第3章 80x86指令系统 第4章 汇编语言程序设计 第5章 微机总线技术 第6章 存储系统 第7章 输入输出及接口 第8章 常用接口技术,课程安排,第1章 绪论,主要内容 微型计算机的发展及应用 微型计算机组成原理 数据的表示方法,
2、4,5,1.1 微型计算机的发展及应用,世界上第一台电子计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学设计制造的”ENIAC”。 占地上百平方米 重量几千吨 功耗几十千瓦,6,电子计算机的发展： 第一代：电子管计算机（1946-1956） 第二代：晶体管计算机（1957-1964） 第三代：中小规模集成电路计算机（1965-1970） 第四代：超大规模集成电路计算机（1971-今）,7,四个阶段计算机的主要特点：,8,电子计算机按其性能分类： 大型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer） 中型计算机 小型计算机（Minicomputer） 微型计算机（Microcomputer） 单片
3、计算机（Single-Chip Microcomputer） 微型计算机的应用： 科学计算 ； 数据处理和管理 ； 计算机控制 ； 计算机辅助设计计算机辅助制造(CAD/CAM)； 智能模拟 。,9,由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成,1.2 微型计算机的组成原理,运算器和控制器集成在一块芯片上，称为中央处理单元（Central Process Unit，CPU），也称为微处理器。 存储器分为内存和外存。内存又分为随机访问存储器（Random Access Memory, RAM)和只读存储器(Read Only Memory, ROM)。RAM是易失性的，掉电后信息丢失
4、。ROM是非易失性的，掉电后信息不丢失。 CPU和内存在主板上。 输入设备和输出设备通过接口与系统总线相连。外存也是一种外设。 系统总线实现各部件间信息的传输。 微机的组成原理图如下一页图所示。,图1-1 微型计算机的组成,基本的微型计算机的硬件由微处理器、内存储器、系统总线、I/O接口和外部设备等构成。 微处理器由运算器和控制器两部分组成，是计算机的核心，负责对数据的处理及对整个计算机的控制。 内存用来存储数据、程序、运算的中间结果和最后结果。内存按单元寻址。内存也称为主存。 输入/输出接口电路将外围设备连接到系统总线上，起到主机和外设之间信息传递时的匹配和缓冲的作用。 微型计算机的系统总线
5、则用来实现各部件间的信息传递。,总线可分为数据总线（Data Bus, DB）、地址总线（Address Bus, AB）和控制总线（Control Bus, CB）。 地址总线AB：用来传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。地址总线的条数决定微处理器的寻址能力 数据总线DB：用来在CPU与存储器、I/O接口之间进行数据传送。数据总线的条数决定微处理器一次最多可以传送的数据宽度 控制总线CB：用来传送各种控制信号。,14,计算机中的数值单位：,位bit（b） 兆位 1Mb=10241024bit=220bit 千兆位 1Gb=230bit=1024Mb 兆兆位 1Tb=2
6、40bit=1024Gb 字节Byte（B） 1 Byte=8bit，1KB=1024 Byte 字Word：表示字长，有1bit,4bit,8bit,16bit等 一般情况下为2Byte(16bit),典型的8位微处理器的基本结构,8位微处理器主要包括运算器和控制器两大部件 。 运算器是对数据进行加工处理的部件，主要完成算术运算和逻辑运算；由算术逻辑单元（Arithmetical and Logical Unit，ALU）、累加器、寄存器组、多路转换器和数据总线等逻辑部件组成。 控制器根据预先存放在存储器中的程序对计算机进行控制。控制器一般由指令寄存器、指令译码器和控制电路组成，它根据程序中
7、每一条指令的要求，对微型计算机各部件发出相应的控制信息，使这些部件协调地工作，实现程序指定的功能。,微机主要是以CPU 的发展而升级换代。 但微机的升级换代并不仅仅取决于CPU 的换代， 是由多方面技术的发展所决定的， 包括存储技术、总线技术、接口技术等。,17,以Intel公司生产的80x86 微处理器的发展,18,8位模型机程序运行示例,例：计算1+2=? 汇编语言程序 对应的机器指令 对应的操作 MOV AL, 1 10110000 将立即数1传送到累加寄存器AL中 00000001 ADD AL, 2 00000100 计算两个数的和，结果存放到AL中 00000010 MOV 000
8、8, AL 10100010 将AL中的数传送到地址单元0008 00001000 00000000 HLT 11110100 停机,19,8位模型机的工作过程,20,1.3 数据的表示方法,重点理解 特点； 表示方法； 相互间的转换； 二进制运算,21,一、进位计数制,十进制符合人们的习惯 二进制便于物理实现 十六进制便于识别、书写 八进制,22,进位计数制的一般表示,按进位的方法进行计数，称为进位计数制。在进位制中每个数规定使用的数码符号的数量，称为进位基数，用R表示。使用R为基数的计数制称为R进制数，常用的有十进制数、二进制数、十六进制数、八进制数等。若每位数码用ai来表示（下标i指示位
9、数），则进位计数制表示的方法如下： N=（an-1 ,an-2 ,ai, a1, a0 ）R（数码） Rn-1, Rn-2 , ,Ri, R1,R0 （权值）,23,进位计数制的一般表示,建立了权值的概念后，对任意一个R进制数N都可表示为:,其中： ai - N的第i位数码，可以是R个符号中任何一个； n,m - 含义同前； R - 基数； Ri - K进制数的权,24,1. 十进制 (标识：后缀D或省略),特点：以十为底，逢十进一； 共有0-9十个数字符号(数码) 表示: （权展开式）,25,2. 二进制 (标识：后缀B),特点：以2为底，逢2进位； 只有0和1两个数字符号 表示： （权展开
10、式）,26,3. 十六进制 (标识：后缀H),特点：以16为底，逢16进位； 有0-9及A-F共16个数字符号 注：数据以字母（AF）开头时，须在前面加“0” 表示： （权展开式）,27,二、各进制数间的转换,1. 非十进制数到十进制数的转换 按该数制的权表达式展开，再按十进制求和 例：10110010 B = (?)10 13FA H = (?)10,28,将基数为R的数（R进制数）转换成基数为10的数（十进制数）的过程是根据下式中已知的ai求dj： 这一过程比较简单，只要将Ri和ai用十进制表示，然后作十进制运算即可得到需要的结果。,29,例1： 例2：,（2A4)16=2162+1016
11、1+4 =512+160+4 =676,30,2. 十进制到非十进制数的转换,十进制 二进制的转换： 整数部分：除2取余； 小数部分：乘2取整。 十进制 十六进制的转换： 整数部分：除16取余； 小数部分：乘16取整。 以小数点为起点求得整数和小数的各个位,31,3. 二进制与十六进制间的转换,用4位二进制数表示1位十六进制数 以小数点为起点分别向左(整数)、向右(小数)进行四位分组 例： 10110001001.110 B= (?)H 0101 1000 1001.1100 5 8 9 . C,左补0,右补0,32,三、二进制数的运算,算术运算 无符号数 逻辑运算 有符号数：算术运算,33,
12、1、无符号数的运算,（1）算术运算： 加法运算 减法运算 乘法运算 除法运算,34,规则,加法：11=0（有进位）, 减法：01=1（有借位）, 乘法：, 乘以2相当于左移1位； 除法：, 除以2则相当于右移1位。 例：00101110 B0000010 B = ? 00101110 B/00000010 B = ?,35,例：,000010110100 =00101100 B 000010110100 =00000010 B 即： 商=00000010 B 余数=11B,36,（2）无符号数的表示范围,一个n位的无符号二进制数X （Xn-1Xn-2X1X0） 其表示范围为： 0 X 2n-1
13、 若运算结果超出这个范围，则产生溢出。 判别方法： 运算时，当最高位（Xn-1）向更高位有进位（或借位）时则产生溢出。,37,例：,11111111 + 00000001 1 00000000 结果超出位（最高位D7有进位），发生溢出 （结果为256，超出位二进制数所能表示的范围0255）,38,（3）逻辑运算,与()、或()、非() 、异或() 特点：按位运算，无进借位 运算规则 ,39,逻辑运算的运用,已知：数据D (D7D6D0) 与() 字节操作数据清0： D00H 位操作D5位清0，其它位不变：D11011111 B 或() 字节操作数据置1： D0FFH 位操作D5位置1，其它位不
14、变：D00100000 B 非() 字节操作数据取反： D 异或() 字节操作数据取反： D0FFH 位操作D5位取反，其它位不变：D00100000B,40,2、有符号数的运算,（1）计算机中有符号数的表示： 把二进制数的最高位定义为符号位，其余为数值位 符号位为 0 表示正数，符号位为 1 表示负数 连同符号位一起数值化了的数，称为机器数 机器数所表示的真实的数值，称为真值 （在以下讲述中，均以位二进制数为例）,41,例：,+52 = +0110100 B = 0 0110100 B 符号位 数值位 -52 = -0110100 B = 1 0110100 B,真值,机器数,42,有符号数
15、的机器表示,对于有符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种 数X（真值）的原码记作X原 反码记作X反 补码记作X补 注意：对于正数，三种表示法均相同， 它们的差别仅在于对负数的表示,43,原码X原,定义 符号位：0表示正，1表示负； 数值位：真值的绝对值。,二进制数：,原码：,44,原码的例子,真值,X=+18=+0010010,X=-18=-0010010,原码,X原,=0 0010010,X原,=1 0010010,符号,符号位,n位原码表示数值的范围是： 对应的原码是1111 0111。,45,数0的原码,8位数0的原码：+0 = 0 0000000 - 0 = 1 0000000 即：数0的原码不唯一。,46,反码X反,定义 若X0 ，则 X反=X原 若X0， 则 X反= 对应原码的符号位 不变，数值部分按位取反,二进制数：,反码：,47,例：,X= - 52 = -0110100 X原 = 10110100 X反 = 11001011,48,反码的例子,真值,X=+18=+0010010,X=-18=-0010010,反码,X反,=0 0010010,X反,=1 1101101,符号,符号位,n位反码表示数值的范围是 对应的反码是1000
