微型计算机原理概述及基础知识

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1、冶金工业出版社微机原理及接口技术微机原理及接口技术教材教材:微机系统与接口微机系统与接口 冶金工业出版社冶金工业出版社河海大学能电学院自动化系河海大学能电学院自动化系讲课教师讲课教师:陈冬红陈冬红冶金工业出版社要求和目的要求和目的: : 通过本课程的学习，较全面地掌握通过本课程的学习，较全面地掌握计算机的基本工作原理，学会分析计算计算机的基本工作原理，学会分析计算机系统，掌握汇编语言程序设计基本方机系统，掌握汇编语言程序设计基本方法，为开发计算机系统打好基础，提高法，为开发计算机系统打好基础，提高计算机应用和开发能力。为后续课程的计算机应用和开发能力。为后续课程的学习打下基础，并在今后有关工程

2、设计学习打下基础，并在今后有关工程设计中加以灵活应用中加以灵活应用冶金工业出版社学习成绩学习成绩:小测验（小测验（15%）期末统考（期末统考（70%）考勤、作业（考勤、作业（15%）硬件：读图、画图硬件：读图、画图软件：读程、编程软件：读程、编程重点与难点重点与难点：硬件、软件及应用硬件、软件及应用 冶金工业出版社体会：繁、杂，规定多、约定多体会：繁、杂，规定多、约定多参考书目：参考书目：三级偏硬考试教程（东南大学出版社）三级偏硬考试教程（东南大学出版社）三级考试试卷汇编（苏州大学出版社）三级考试试卷汇编（苏州大学出版社）微机原理与接口技术（陈光军主编微机原理与接口技术（陈光军主编 北京北京大

3、学出版社）大学出版社）微机原理与接口技术（周明德主编微机原理与接口技术（周明德主编 人民人民邮电出版社）邮电出版社）冶金工业出版社内容学时第第1章章 概述及基础知识概述及基础知识 2第第2章章 微处理器微处理器 4第第3章章 8086的寻址方式和指令系统的寻址方式和指令系统 16第第4章章 存储器技术存储器技术 4第第5章章 总线技术总线技术 3第第6章章 中断中断 6第第7章章 可编程定时可编程定时/计数器计数器82544第第8章章 串行通信及其接口技术串行通信及其接口技术 4第第9章章 并行通信及其接口技术并行通信及其接口技术 6第第10章章 数数/模和模模和模/数转换技术数转换技术 5第

4、第11章章 外围设备及其接口外围设备及其接口 2课时计划冶金工业出版社计算机和微机的发展及分类计算机和微机的发展及分类微机系统组成微机系统组成接口及其编址方式接口及其编址方式CPU与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式进制转换和基本逻辑运算进制转换和基本逻辑运算第1章 概述及基础知识 主要内容冶金工业出版社1.1 1.1 微机简介微机简介 计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。状态的快速变化。 1.1.1 1.1.1 计算机的发展计算机

5、的发展第一代计算机是电子管计算机。第一代计算机是电子管计算机。 19461946年，世界上第一台电子计算机年，世界上第一台电子计算机ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator & Electronic Numerical Integrator & ComputerComputer）研制成功。）研制成功。 冶金工业出版社 19451945年年3 3月，冯月，冯诺伊曼起草了一份诺伊曼起草了一份关于关于“离散变量自动电子算机离散变量自动电子算机EDVACEDVAC的设的设计报告，对计报告，对ENIACENIAC作了两项重大的改进：作了两项重大的改进： 一是在

6、计算机内采用二进制，大大简化了计算机的一是在计算机内采用二进制，大大简化了计算机的结构和运算过程；结构和运算过程； 二是把程序和数据一起存贮在计算机内，使得计算二是把程序和数据一起存贮在计算机内，使得计算机的全部运算成为真正的自动过程。机的全部运算成为真正的自动过程。 冶金工业出版社 19561956年，美国贝尔实验室用晶体年，美国贝尔实验室用晶体管代替真空管，制成了世界上第一台管代替真空管，制成了世界上第一台全晶体管计算机全晶体管计算机LepreachaunLepreachaun。 第二代计算机是晶体管计算机。第二代计算机是晶体管计算机。 第三代计算机是中小规模集成第三代计算机是中小规模集成

7、电路计算机。电路计算机。 第四代计算机是大规模集成电第四代计算机是大规模集成电路计算机。路计算机。 第五代计算机是人工智能计算机第五代计算机是人工智能计算机。 这一代的核心设计思想是突破冯这一代的核心设计思想是突破冯诺伊曼体系结构。诺伊曼体系结构。遗憾的是，迄今为止，还没有出现一台真正意义上的第遗憾的是，迄今为止，还没有出现一台真正意义上的第五代计算机。五代计算机。 冶金工业出版社1.1.2 1.1.2 微机的发展与分类微机的发展与分类1. 微机的分类微机的分类（1 1）按结构分可以把微机分成单片机和多片机）按结构分可以把微机分成单片机和多片机 单片机是把中央处理器、随机存取存储器、只读单片机

8、是把中央处理器、随机存取存储器、只读存储器、输入存储器、输入/ /输出端口等主要计算机功能部件都集输出端口等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 多片机是指将中央处理器、随机存取存储器、只多片机是指将中央处理器、随机存取存储器、只读存储器、输入读存储器、输入/ /输出端口、总线等主要计算机功能输出端口、总线等主要计算机功能部件，采用微焊接、封装等工艺分别用一块芯片集成，部件，采用微焊接、封装等工艺分别用一块芯片集成，然后再组装起来的微型计算机。然后再组装起来的微型计算机。 冶金工业出版社（2 2）按组装方式可以把微机分为单板机和多板机）

9、按组装方式可以把微机分为单板机和多板机 单板机是指将计算机的各个部分都组装在一块印单板机是指将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包括微处理器、存储器、输入制电路板上，包括微处理器、存储器、输入 输出接输出接口，还有简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插口，还有简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插座等其他外部设备。座等其他外部设备。 多板机是指将多板机是指将CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O接口电路和总线接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）上，再通过接口等组装在一块主机板（即微机主板）上，再通过系统总线和其它多块外设适配板卡连接键盘、显示器、系统总线和其它多块外设

10、适配板卡连接键盘、显示器、打印机、软打印机、软/ /硬盘驱动器及光驱等设备。硬盘驱动器及光驱等设备。 冶金工业出版社（3 3）按外形可以把微机分为台式机、笔记本）按外形可以把微机分为台式机、笔记本（4 4）按）按CPUCPU的数据总线位数分的数据总线位数分 把微机分为把微机分为4 4位机、位机、8 8位机、位机、1616位机、位机、3232位机、位机、6464位机等。位机等。冶金工业出版社2. 微机的发展微机的发展（1 1）第一代：）第一代：4 4位及低档位及低档8 8位微处理器位微处理器（2 2）第二代：中、高档）第二代：中、高档8 8位微处理器位微处理器（3 3）第三代：）第三代：1616

11、位微处理器位微处理器（4 4）第四代：）第四代：3232位微处理器位微处理器（5 5）第五代：高档）第五代：高档3232位微处理器位微处理器（6 6）第六代：）第六代：6464位微处理器位微处理器1.1.3 1.1.3 微机应用领域微机应用领域1. 1. 科学计算和编制程序科学计算和编制程序2. 2. 过程自动控制过程自动控制3. 3. 信息处理和事务管理信息处理和事务管理4. 4. 网络应用和辅助工程网络应用和辅助工程冶金工业出版社1.2 1.2 微机系统基本组成微机系统基本组成冶金工业出版社1.2.1 1.2.1 硬件（硬件（HardwareHardware）及外围设备（）及外围设备（Pe

12、ripheralPeripheral）1. 微处理器（微处理器（CPU）2. 存储器（存储器（Memory） 主要由算术逻辑部件主要由算术逻辑部件ALUALU、控制部件、控制部件CUCU和寄存器组和寄存器组三者组成。三者组成。 由半导体或其他磁性材料的存储器芯片组成，主要由半导体或其他磁性材料的存储器芯片组成，主要用来存放程序、操作数、运算的中间结果和最终数据。用来存放程序、操作数、运算的中间结果和最终数据。 3. 系统总线（系统总线（System Bus） 尽管各种微机的总线类型和标准有所不同，但是尽管各种微机的总线类型和标准有所不同，但是大体上都包含三种不同功能的总线，这就是数据总线大体上

13、都包含三种不同功能的总线，这就是数据总线DBDB（Data BusData Bus）、地址总线）、地址总线ABAB（Address BusAddress Bus）和控制）和控制总线总线CBCB（Control BusControl Bus）。）。 冶金工业出版社输入输入/输出设备（输出设备（I/O设备即外围设备）及其设备即外围设备）及其接口电路接口电路 输入设备是将程序、数据、信息和询问信号输入设备是将程序、数据、信息和询问信号送给微机的一类设备。送给微机的一类设备。 输出设备是将微机的计算和处理结果或回答输出设备是将微机的计算和处理结果或回答信号以各种形式表现出来的一类设备。信号以各种形式表

14、现出来的一类设备。 . 输入输入/输出接口电路输出接口电路输入输入/ /输出接口电路是输出接口电路是CPUCPU和和I/OI/O设备打交道的必经设备打交道的必经之路，具有协调和转换功能，通常又简称为接口。之路，具有协调和转换功能，通常又简称为接口。冶金工业出版社1.2.2 1.2.2 软件（软件（SoftwareSoftware）计算机软件可以分为系统软件和应用软件两大类。计算机软件可以分为系统软件和应用软件两大类。 1.2.3 1.2.3 微机结构微机结构1. 冯冯诺伊曼结构诺伊曼结构冶金工业出版社2. 现代微机结构现代微机结构控 制 总 线 冶金工业出版社1.3 1.3 接口基础接口基础1

15、.3.1 1.3.1 接口电路的必要性接口电路的必要性存储器具有以下四个特点：存储器具有以下四个特点：（1 1）功能单一）功能单一 （2 2）外部设备的传送方式复杂）外部设备的传送方式复杂 （3 3）种类有限）种类有限 （4 4）速度匹配）速度匹配 外部设备却不具备以上存储器的这四个特点。外部设备却不具备以上存储器的这四个特点。 （1 1）外部设备的功能各式各样）外部设备的功能各式各样 （3 3）外部设备的种类繁多）外部设备的种类繁多 （4 4）外部设备的速度缓慢）外部设备的速度缓慢 （2 2）传送方式单一）传送方式单一 例：某火灾报警系统的部分接口电路如图所示。该系统例：某火灾报警系统的部分

16、接口电路如图所示。该系统 具有温度和烟雾浓度超限报警和自动灭火功能。当温度具有温度和烟雾浓度超限报警和自动灭火功能。当温度或烟雾浓度超限时，进行光报警；两者同时超限时，进或烟雾浓度超限时，进行光报警；两者同时超限时，进行光、声报警，并开启电磁阀，进行喷淋灭火。按键行光、声报警，并开启电磁阀，进行喷淋灭火。按键A为手动报警按钮，按键为手动报警按钮，按键B为解除报警按钮。半导体温度为解除报警按钮。半导体温度传感器的温度测量范围为传感器的温度测量范围为0127，对应输出电压为，对应输出电压为0V5V。ADC0809输入电压范围为输入电压范围为0V5V。开关式集成。开关式集成烟雾传感器报警时输出高电平

17、，正常工作时输出低电平。烟雾传感器报警时输出高电平，正常工作时输出低电平。8253的通道的通道0、通道、通道1、通道、通道2均工作于方式均工作于方式3（方波发生（方波发生器），按器），按BCD码计数。扬声器的报警声音频率为码计数。扬声器的报警声音频率为2kHz。8253、8255的方式控制字及的方式控制字及8255的置位的置位/复位控制字格复位控制字格式如图所示。式如图所示。 GATE0A0 CLK0A1 OUT0RD CLK1WR 8253 GATE1CS GATE2 OUT1D7D0 CLK2 OUT2IOWIOR A1 A0 PA7PA0D7D0 PB0 PB1CS PB2WR PC0R

18、DA1 PC4A0 8255 PC1 PC5 PC6 PC7D7D0 IN0ADDAADDB ADDCEOC IN7 OESTARTALE ADC 0809+5V烟雾传感器烟雾传感器驱动驱动电磁阀电磁阀喷淋头喷淋头温度传感器温度传感器D7D08259CSA0驱动驱动扬声器扬声器驱动驱动1MHzD7D0D7D0发光二极管发光二极管40H43H80H83HD7D020H21HA0+5V+5V按按键键B解解除除警警报报按按键键A手手动动报报警警IR7IR1IR0部分初始化、主程序及中断服务子程序如下：部分初始化、主程序及中断服务子程序如下：CODESEGMENTASSUME DS:DATA,CS:C

19、ODESTART: ；8259初始化初始化MOV AL,13H ;初始化初始化8259 ICW1OUT 20H,ALMOV AL, ;送中断类型码基值送中断类型码基值OUT 21H,ALMOV AL,0DHOUT 21H,AL;8255初始化初始化MOV AL, ;置置8255工作方式工作方式OUT 83H,ALMOV AL,00H ;C口初始化口初始化OUT 82H,AL91H 08H;8253初始化初始化MOV AL,37H ；置；置8253通道通道0方式控制字方式控制字OUT 43H,ALMOV AL,00H ；置；置8253通道通道0计数初值计数初值OUT 40H,ALMOV AL,1

20、0HOUT 40H,ALMOV AL, ;置置8253通道通道1方式方式控制字控制字OUT 43H,ALMOV AL,00H ；置；置8253通道通道1计数初值计数初值OUT 41H,ALMOV AL,10HOUT 41H,ALMOV AL, 0B7H; 置置8253通道通道2方式控制字方式控制字OUT 43H,AL 77H或或7FH MOV AL, ;置置8253通道通道2计数初值计数初值OUT 42H,ALMOV AL, ;OUT 42H,AL;中断设置中断设置MOV AH,25H;设置中断向量设置中断向量MOV AL,08H ；中断类型号为入口参数；中断类型号为入口参数MOV BX， ;

21、DS:DX指向指向4字节地址字节地址MOV DS,BXMOV DX, ;INT 21HMOV AH,25HMOV AL, ;MOV BX,SEG KEYAINTMOV DS,BX 00H 05H SEG KEYBINT OFFSET KEYBINT 09H MOV DX,OFFSET KEYAINTINT 21HSTI;数据采集数据采集MOV AL,00H ;选选ADC0809模拟量输入通道号模拟量输入通道号OUT 81H,ALLOP:MOV AL, ;置置PC4=1，锁存模拟量通道选择号，锁存模拟量通道选择号OUT 83H,ALNOPMOV AL,08H ;置置PC4=0,启动启动A/D转换

22、转换OUT 83H,ALLOP1:IN AL,82H ;读读8255C口，查询口，查询EOCTEST AL,01HJZ LOP1IN AL,80H ;读读A/D转换结果转换结果CMP AL,0A0H ;判断是否高于上限判断是否高于上限 09HJA ABOVEIN AL,82H ;判断烟雾传感器是否报警判断烟雾传感器是否报警TEST AL,02HJNZ BJMOV AL,0EHOUT 83H,ALJMP LOPABOVE:IN AL,82HTEST AL,02HJZ BJMOV AL,0F0H ；启动报警及灭火功能；启动报警及灭火功能OUT 82H,ALJMP LOPBJ:MOV AL,0FH

23、;光报警光报警OUT 83H,ALJMP LOP；中断服务；中断服务KEYAINT PROC FAR ;按键按键A中断服务子程序中断服务子程序PUSH AXMOV AL,0F0HOUT 82H,ALMOV AL,20H ;给给8259发中断结束命令发中断结束命令OUT 20H,ALPOP AXIRETKEYAINT ENDP；中断服务；中断服务KEYBINT PROC FAR ;按键按键B中断服务子程序中断服务子程序PUSH AXMOV AL, ;OUT 82H,ALMOV AL,20H OUT 20H,ALPOP AXIRETKEYBINT ENDPCODEENDSEND START 0XH

24、或或1XH例例3（P10）：某实验室模拟行人过街交通信号灯控制系）：某实验室模拟行人过街交通信号灯控制系统的统的 部分接口电路如图所示。平时，部分接口电路如图所示。平时，8段段LED显示器不显示器不显示，而发光二极管红灯（显示，而发光二极管红灯（LED1）亮，绿灯（）亮，绿灯（LED2）灭。若有行人要过街，按下按键灭。若有行人要过街，按下按键A或或B后，后，8段段LED显示显示器立即显示器立即显示60s倒计时并保持红灯亮，绿灯灭。一旦倒计倒计时并保持红灯亮，绿灯灭。一旦倒计时时间到，则变为红灯灭，绿灯亮，时时间到，则变为红灯灭，绿灯亮， 8段段LED显示器此显示器此时显示时显示30s倒计时让行

25、人通过，该倒计时时间到，则系统倒计时让行人通过，该倒计时时间到，则系统恢复到平时状态。恢复到平时状态。图中驱动器均为同相驱动器。图中驱动器均为同相驱动器。8253的通道的通道0、通道、通道1、通道、通道2均工作于方式均工作于方式2（分频器），按（分频器），按BCD码计数。码计数。利用它的通道利用它的通道1输出输出OUT1经反相器接经反相器接8259的的IR7，产生，产生1s定时中断。按键定时中断。按键A和按键和按键B信号经或门接信号经或门接8259的的IR2，产生中断请求。产生中断请求。8255的的PC4经驱动后接按键经驱动后接按键A和按键和按键B的的一端，来控制是否允许按键产生中断请求，一端

26、，来控制是否允许按键产生中断请求，8255的的PC5接接8253的的GATE0和和GATE1，以控制通道，以控制通道0和通道和通道1的计的计数。数。8253和和8255的方式控制字见图。的方式控制字见图。 GATE0A0 GATE1A1 RDWR 8253 CLK0 CS OUT0D7D0 CLK1 OUT1IOWIOR A1 A0 PA7PA0D7D0CS PB7PB0WR RDA1 8255A0 PC4PC0 PC5dpa十位十位D7D08259CSA01MHzD7D0D7D0绿灯绿灯40H43H80H83HD7D020H21HA0按键按键B按键按键AIR7IR2驱动驱动器器1驱动驱动器器

27、2驱驱动动器器3dpa个位个位红灯红灯+PC1PC0PC4PC2PC3af b de c g dp八段八段LED显示器显示器P11 初始化程序及主程序为初始化程序及主程序为START,按键中断服务子按键中断服务子程序为程序为KEYINT,定时中断服务子程序为定时中断服务子程序为TIMEINT，程序如下：程序如下：DATE SEGMENTTABDB 3FH,06H,5BH, ，6FH;09的段码的段码DATAENDSCODESEGMENTASSUME DS:DATA,CS:CODESTART: MOV AL,13H ;初始化初始化8259 ICW1OUT 20H,ALMOV AL,08H ;送中

28、断类型码基值送中断类型码基值OUT 21H,ALMOV AL,0DH ;一般中断结束方式一般中断结束方式OUT 21H,AL MOV AL, ;置置8255工作方式工作方式OUT 83H,ALXOR AL,AL ;A口、口、B口、口、C口初始化口初始化OUT 80H,ALOUT 81H,ALOUT 82H,ALMOV AL, 35H ;置置8253通道通道0方式控制字方式控制字OUT ,ALMOV AL,00H ；置；置8253通道通道0计数初值计数初值OUT 40H,AL MOV AL,10H OUT 40H,ALMOV AL,75H;置置8253通道通道1方式控制字方式控制字OUT 43H

29、,AL 43H80H MOV AL, ；置；置8253通道通道1计数初值计数初值OUT 41H,ALMOV AL, ;OUT 41H,AL MOV AH,25H;设置中断向量设置中断向量MOV AL,0AH ；中断类型号为入口参数；中断类型号为入口参数MOV BX； ;DS:DX指向指向4字节地址字节地址MOV DS,BXMOV DX, ;INT 21HMOV AH,25HMOV AL, ；MOV BX,SEG TIMEINTMOV DS,BX 00HSEG KEYINT 0FH 10HOFFSET KEYINTMOV DX,OFFSET TIMEINTINT 21H STILOPM:MOV

30、AL,14H ;禁止禁止8253通道通道0、1计数计数OUT 82H,AL ;允许按键申请中断，红灯允许按键申请中断，红灯亮，绿灯灭亮，绿灯灭WAIT0:JMP WAIT0MOV AL,0BH ;允许允许8253通道通道0、1计数计数OUT ,ALMOV CX,3CHLOP1:CALL DISPLWAIT1:JMP WAIT1LOOP LOP1 83HMOV AL,04H ;红灯灭红灯灭OUT 83H,ALMOV AL, ;绿灯亮绿灯亮OUT 83H,ALMOV CX, ；LOP2:CALL DISPLWAIT2:JMP WAIT2LOOP LOP2 MOV AL,00H ; 8段段LED显示

31、器灭显示器灭OUT 80H,ALOUT 81H,ALJMP LOPMDISPLPROC FAR ;从从CL中取数，转换成十进制中取数，转换成十进制 ；取出十位数，查字形码，送去显示；取出十位数，查字形码，送去显示 ；取出个位数，查字形码，送去显示；取出个位数，查字形码，送去显示DISPL ENDP 07H 1EHKEYINTPROC FARPUSH AX MOV AL,08H ;禁止按键申请中断禁止按键申请中断OUT 83H,ALMOV AL,20H ;给给8259发中断结束命令发中断结束命令OUT 20H,ALPOP AX IRETKEYINTENDPTIMEINTPROC FARPUSH

32、AX MOV AL,20HOUT 20H,ALPOP AX IRETTIMEINTENDPCODEENDSEND START请回答下列问题：请回答下列问题：1、程序空白处填空。、程序空白处填空。2、程序中等待按键中断的语句是、程序中等待按键中断的语句是 。3、数字、数字8的字形码是的字形码是 。4、若设置、若设置8253通道通道0工作于方式工作于方式3（方波发生器），此时（方波发生器），此时系统还（能、不能）系统还（能、不能） 正常工作。正常工作。5、图中、图中8255的的C口还有两根口还有两根I/O线未用，它们还（能、不线未用，它们还（能、不能）能） 作输入线使用。作输入线使用。6、若按键、

33、若按键A损坏不能弹起，则系统将（会、不会损坏不能弹起，则系统将（会、不会） 不停地响应中断。不停地响应中断。 7、数据段、数据段DATA的定位类型（的定位类型（WORD、PAGE、PARA、BYTE）为）为 。 WAIT0:JMP WAIT07FH能能 不能不能会会PARA冶金工业出版社1.3.2 CPU1.3.2 CPU和输入和输入/ /输出设备之间的信号以及接口的功能输出设备之间的信号以及接口的功能1. CPU和输入和输入/输出设备之间的信号输出设备之间的信号 CPUCPU和输入和输入/ /输出设备之间交换的信息包括数据信输出设备之间交换的信息包括数据信息、状态信息和控制信息。息、状态信息

34、和控制信息。 2. 接口的功能接口的功能（1 1）寻址能力）寻址能力 （2 2）输入）输入/ /输出功能输出功能 （3 3）数据转换功能）数据转换功能 （4 4）联络功能）联络功能 （5 5）中断管理）中断管理 （6 6）复位）复位 （7 7）可编程）可编程 （8 8）错误检测）错误检测 冶金工业出版社1.3.3 1.3.3 接口的编址方式接口的编址方式1. 统一编址方式统一编址方式 优点：只要是对存储优点：只要是对存储器操作的指令都可以器操作的指令都可以使用；可增加外设的使用；可增加外设的数量；读、写控制选数量；读、写控制选择简单。择简单。 缺点：占用了一部分缺点：占用了一部分存储空间；识别

35、端口存储空间；识别端口地址复杂。地址复杂。 冶金工业出版社2. 独立编址方式独立编址方式 优点：存储器地址空间不受优点：存储器地址空间不受I/OI/O端口影响；译码简单，寻端口影响；译码简单，寻址速度快；专门的址速度快；专门的I/OI/O指令，指令，程序清晰便于理解。程序清晰便于理解。 缺点：缺点：I/OI/O指令类型少、处理指令类型少、处理能力不强、控制逻辑复杂等。能力不强、控制逻辑复杂等。 冶金工业出版社1.3.4 CPU1.3.4 CPU和外设之间的数据传送方式和外设之间的数据传送方式 CPUCPU与外设之间传递信息的方式：程序方式、中与外设之间传递信息的方式：程序方式、中断方式、断方式

36、、DMADMA方式、采用通道和专用方式、采用通道和专用I/OI/O处理机方式。处理机方式。 1. 程序方式程序方式（1 1）无条件传送方式）无条件传送方式 如果计算机能够确信一个外设已经准备就绪，那如果计算机能够确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而可直接进行信息传输。就不必查询外设的状态而可直接进行信息传输。 （2 2）条件传送方式）条件传送方式 无条件传送的前提是外设必须就绪，否则就会出无条件传送的前提是外设必须就绪，否则就会出错。而实际上，外设往往都不是就绪的，所以产生了错。而实际上，外设往往都不是就绪的，所以产生了条件传送方式。条件传送方式。 冶金工业出版社冶金工业出版社2

37、. 中断方式中断方式 中断传送方式就是外部设备中断中断传送方式就是外部设备中断CPUCPU的工作，使的工作，使CPUCPU停止执行当前程序，而去执行一个数据输入停止执行当前程序，而去执行一个数据输入/ /输出输出的程序，这个程序称为中断处理子程序或中断服务子的程序，这个程序称为中断处理子程序或中断服务子程序。中断子程序执行完后，程序。中断子程序执行完后，CPUCPU又转回来执行原来又转回来执行原来的程序。的程序。 断点：断点：被外界中断时，程序中下一条指令所在处。被外界中断时，程序中下一条指令所在处。 举例： 冶金工业出版社3. DMA方式方式 在在DMADMA方式下，外设利用专用的接口电路（

38、即方式下，外设利用专用的接口电路（即DMADMA控制器控制器 DMA ControllerDMA Controller）直接和存储器进行高速数据）直接和存储器进行高速数据传送，而并不经过传送，而并不经过CPUCPU。 4. 采用通道和专用采用通道和专用I/O处理机方式处理机方式 通道是用来负责管理通道是用来负责管理I/OI/O设备及实现与设备及实现与I/OI/O设备间设备间交换信息的部件。交换信息的部件。 I/OI/O处理机又称为外围处理机，基本独立于主机工处理机又称为外围处理机，基本独立于主机工作。作。 冶金工业出版社1.4 1.4 进制转换运算和逻辑运算的基础知识进制转换运算和逻辑运算的基

39、础知识1.4.1 1.4.1 进制转换进制转换1. 概念引入概念引入N N进制的基数表示为：进制的基数表示为：0 0，1 1，2N-22N-2，N-1N-1N N进制的权一般可以表示：进制的权一般可以表示：N NX X（X X就是某数在它的数列就是某数在它的数列中所处位置）中所处位置）十进制数字系统二进制数字系统八进制数字系统十六进制数字系统0000000010001011200100223001103340100044501010556011006670111077810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E151

40、11117F各进制数字转换关系 冶金工业出版社2. 进制的转换进制的转换1 1）其他进制转换成十进制）其他进制转换成十进制 一般常用进制有简写，这样是为了不混淆，如十一般常用进制有简写，这样是为了不混淆，如十进制在末尾加个字母进制在末尾加个字母D D（DecimalDecimal），通常可以省略；），通常可以省略；二进制在末尾加二进制在末尾加B B（BinaryBinary）；八进制在末尾加）；八进制在末尾加O O（OctalOctal）；十六进制在末尾加）；十六进制在末尾加H H（HexHex）。）。 举例：1011B（123+022+121+120）D=11 123O（182+281+38

41、0）D83 AB9H（10162+11161+9160）D2745 冶金工业出版社2 2）十进制转换成二进制）十进制转换成二进制 在进行十进制转换成二进制时，通常将一个十进在进行十进制转换成二进制时，通常将一个十进制数的整数部分和小数部分分开处理。制数的整数部分和小数部分分开处理。 整数部分的数制转换，采用的方法是整数部分的数制转换，采用的方法是“基数除法基数除法”。 （1 1）将给定的十进制整数除以基数）将给定的十进制整数除以基数2 2，余数便是等值的，余数便是等值的二进制的最低位。二进制的最低位。（2 2）将上一步的商再除以基数）将上一步的商再除以基数2 2，余数便是等值的二进，余数便是等

42、值的二进制数的次低位。制数的次低位。（3 3）重复步骤）重复步骤2 2，直到最后所得的商等于，直到最后所得的商等于0 0为止。各次为止。各次除得的余数，便是二进制各位的数，最后一次的余数是除得的余数，便是二进制各位的数，最后一次的余数是最高位。最高位。冶金工业出版社小数部分的数制转换，采用的方法是“基数乘法”。（1）将给定的十进制纯小数乘以基数2，其积的整数部分便是等值二进制纯小数的最高位。（2）将上一步中乘积的小数部分再除以基数2，这时候所得乘积的整数部分便是次高位。（3）重复步骤（2），直到乘积的小数部分为0，或者达到要求的精确度为止（舍入误差小于最低位对应的数值）。各次乘积的整数部分便是

43、二进制纯小数的各位，最后一次乘积的整数部分是最低位。冶金工业出版社举例：将29.78转换成二进制数。 首先进行整数部分的转换 整数部分29D11101B。 冶金工业出版社进行小数部分的转换 小数部分0.78D0.11B，舍入精度为2-20.25。 29.78D转换成二进制为11101.11B。 冶金工业出版社3）十进制转换成八进制 十进制转换成八进制的方法与十进制转换成二进制的方法基本一样。 举例：将87.375D转换成八进制。 首先进行整数部分的转换 整数部分87D127O。 冶金工业出版社进行小数部分的转换 小数部分0.375D0.3O。 87.375D转换成八进制为127.3O。 冶金工

44、业出版社4）十进制转换成十六进制 十进制转换成十六进制的方法也是与十进制转换成二进制基本一样，只是基数变为16。 举例：将43969.6719D转换成十六进制。 首先进行整数部分转换 整数部分43969DABC1H。 冶金工业出版社进行小数部分的转换 小数部分0.6719D0.AC01H。 43969.6719D转换成十六进制为ABC1.AC01H。 冶金工业出版社5）八进制与十六进制的转换（1）八进制转换成十六进制。 首先将每个数位转换成三个一组的二进制，若不足三个的，在前面加零补齐；接着，再以小数点分界，分别向左和向右，以四个二进制位重新分组，若不足加零补齐；最后再计算出十六进制。 举例：

45、将346.7O转换成十六进制 冶金工业出版社（2）十六进制转换成八进制。 首先将每个数位转换成四个一组的二进制，若不足四个的，在前面加零补齐；接着，再以小数点分界，分别向左和向右，以三个二进制位重新分组，若不足加零补齐；最后再计算出八进制。 举例：将E6.EH转换成八进制 冶金工业出版社6）十进制转换成八进制或十六进制的快速方法 将十进制按前面介绍的方法，先转换成二进制，然后再由二进制转换成八进制或十六进制。 举例：将29.78D转换成八进制 先将其转换成二进制得11101.11B；然后再以三位一组进行分组，得到011 101.110；最后计算出八进制数35.6O。 冶金工业出版社1.4.2

46、1.4.2 几种基本的逻辑运算几种基本的逻辑运算 逻辑代数是英国数学家乔治逻辑代数是英国数学家乔治布尔布尔（GerogeBooleGerogeBoole）于）于18471847年在他的著作中首先进行年在他的著作中首先进行系统论证的，所以又称布尔代数。系统论证的，所以又称布尔代数。 1. 逻辑代数的三种基本运算逻辑代数的三种基本运算 逻辑与逻辑与（也叫逻辑乘，可表示为（也叫逻辑乘，可表示为ANDAND）可定义如下：）可定义如下：“只有决定一件事情的所有条件全都具备之后，这件只有决定一件事情的所有条件全都具备之后，这件事情才会发生事情才会发生”。 表示逻辑与运算的逻辑函数表达式为表示逻辑与运算的逻

47、辑函数表达式为 F=ABC.F=ABC.冶金工业出版社 或运算或运算（也叫逻辑加，可表示为（也叫逻辑加，可表示为OROR）可定义如下：）可定义如下：“决定一件事情的多个条件中只要有一个条件具备，决定一件事情的多个条件中只要有一个条件具备，这件事情就发生这件事情就发生”。 表示逻辑或运算的逻辑函数表达式为表示逻辑或运算的逻辑函数表达式为F FA+B+C A+B+C 非运算非运算可定义如下：可定义如下：“条件不具备时，事件才发生条件不具备时，事件才发生”。 表示逻辑非运算的逻辑函数表达式为表示逻辑非运算的逻辑函数表达式为F=F= 冶金工业出版社2. 复合逻辑运算复合逻辑运算 由与、或、非三种基本逻

48、辑运算可以组合成多种由与、或、非三种基本逻辑运算可以组合成多种复合逻辑运算，常用的几种复合逻辑运算是异或（表复合逻辑运算，常用的几种复合逻辑运算是异或（表示为示为XORXOR）和同或（表示为）和同或（表示为XNORXNOR）。）。 异或逻辑运算是：两输入变量，输入相异输出为异或逻辑运算是：两输入变量，输入相异输出为1 1，输入相同输出为，输入相同输出为0 0。其表达式是。其表达式是 同或逻辑运算是：两输入变量，输入相同输出为同或逻辑运算是：两输入变量，输入相同输出为1 1，输入相异输出为，输入相异输出为0 0。其表达式是。其表达式是 冶金工业出版社小小 结结 计算机系统是能够自动地、快速地、准

49、确地进行计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。距今为止，计算机发展了五代：电状态的快速变化。距今为止，计算机发展了五代：电子管计算机、晶体管计算机、中小规模集成电路计算子管计算机、晶体管计算机、中小规模集成电路计算机、大规模集成电路计算机和人工智能计算机。机、大规模集成电路计算机和人工智能计算机。 按按CPUCPU的数据总线位数可以把微机分为的数据总线位数可以把微机分为4 4位机、位机、8 8位位机、机、1616位机、位机、3232位机、位机、6464位机等。微处理器（位机等。微处理

50、器（CPUCPU）、）、微机和微机系统这三者的概念和含义是不同的，它们微机和微机系统这三者的概念和含义是不同的，它们之间的关系是微型计算机系统之间的关系是微型计算机系统 微型计算机微处理器 微型计算机系统由硬件和软件两大部分组成，硬件微型计算机系统由硬件和软件两大部分组成，硬件主要包括微处理器、存储器、系统总线、输入主要包括微处理器、存储器、系统总线、输入/ /输出设输出设备、接口电路等；软件主要包括系统软件和应用软件。备、接口电路等；软件主要包括系统软件和应用软件。冶金工业出版社 接口是在微机的接口是在微机的CPUCPU和输入和输入/ /输出设备之间进行连输出设备之间进行连接、沟通的部件。接

51、口的功能包括寻址能力、输入接、沟通的部件。接口的功能包括寻址能力、输入/ /输输出功能、数据转换功能、联络功能、中断管理、复位、出功能、数据转换功能、联络功能、中断管理、复位、可编程以及错误检测等。接口的编址的方式分为统一可编程以及错误检测等。接口的编址的方式分为统一编址方式（又称为存储器映射方式）和独立编址方式编址方式（又称为存储器映射方式）和独立编址方式（又称为（又称为I/OI/O映射方式）。映射方式）。CPUCPU与外设之间的数据传送与外设之间的数据传送方式包括：程序方式、中断方式、方式包括：程序方式、中断方式、DMADMA方式、采用通道方式、采用通道和专用和专用I/OI/O处理机方式。处理机方式。 计算机的基础知识主要包括常用的进制转换运算计算机的基础知识主要包括常用的进制转换运算和逻辑运算。在计算机中经常使用的进制包括二进制、和逻辑运算。在计算机中经常使用的进制包括二进制、八进制、十进制和十六进制，它们之间可以进行相互八进制、十进制和十六进制，它们之间可以进行相互转换。在逻辑代数中有与、或、非三种基本逻辑运算。转换。在逻辑代数中有与、或、非三种基本逻辑运算。 小小 结（续）结（续）