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1、 本课程(kchng)在计算机课程(kchng)体系中的位置硬件硬件(yn jin)(yn jin)类类软件软件(run (run jin)jin)类类CPU及整机设计（计算机组成原理）（计算机组成原理）BIOSBIOS与接口驱动程序设计与接口驱动程序设计模拟电路、数字逻辑电路设计模拟电路、数字逻辑电路设计嵌入式嵌入式/ /单片机系统单片机系统SOC芯片设计计计算算机机系系统统结结构构外围接口电路设计外围接口电路设计操作系统操作系统编译系统编译系统数据库数据库数据数据结构结构C+C+JAVAJAVA离离散散数数学学计计算算机机系系统统综综合合设设计计电子商务电子商务多媒体技术多媒体技术算算法法
2、设设计计、数数值值分分析析、信信号号与与系系统统、计计算算机机理理论论课课程程、数数学学基基础础课课程程汇编语言汇编语言软软件件工工程程VBVB第1页/共50页第一页，共51页。第第1章章 计算机基本知识计算机基本知识第第2章章 8086系统结构系统结构第第3章章 8086的指令系统的指令系统(zh ln x tn)第第4章章 8086汇编语言汇编语言(hu bin y yn)程序设计程序设计4123微机微机(wi j)原理原理接口接口技术技术第第6章章 微型计算机的输入微型计算机的输入/输出输出第第7章章 可编程接口芯片可编程接口芯片8255A、8253第第9章章 中断与中断管理中断与中断管
3、理第第10章章 D/A转换及转换及A/D转换转换4123第2页/共50页第二页，共51页。第一章 计算机基本知识1、掌握信息在计算机中的存储形式(xngsh)2、掌握带符号数在计算机中的表示方法 （原码、反码、补码）3、掌握BCD数的编码方式以及BCD数运算中出现的问题4、ASCII码教学要求教学要求教学要求教学要求第3页/共50页第三页，共51页。第4页/共50页第四页，共51页。第5页/共50页第五页，共51页。计算机的发展概况一、计算机的发展概况 第一代：电子管计算机时代（19471957）第二代：晶体管计算机时代（19581964）第三代：集成电路(jchng-dinl)计算机时代（1
4、9641972）第四代：超大规模集成电路(jchng-dinl)（VLSI）计算机时代 （1972年 ）。第五代：智能计算机（1981年 ）。第6页/共50页第六页，共51页。第7页/共50页第七页，共51页。 二、微处理器及微型计算机的发展概况 第一代微处理器 以Intel公司1971年推出的4004，4040为代表的四位微处理机。 第二代微处理机（1973年1977年） 典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微处理机 以16位机为代表，基本上是在第二代微机(wi j)的基础上发展起来的。其中Intel公司的808
5、8。8086是在8085的基础发展起来的；M68000是Motorola公司在M6800 的基础发展起来的； 第四代微处理机Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代表， 第五代微处理机1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM 2又被推向市场。第8页/共50页第八页，共51页。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Intel Pentium（
6、1971-1973）（1973-1977）（1978-1981）（1981-1992）（1993后）特点(tdin)：1、速度越来越快。2、容量越来越大。3、功能越来越强。第9页/共50页第九页，共51页。Intel的CPU的发展史intel 4004，intel 的发展史就是从这块(zh kui)cpu起步的8008第10页/共50页第十页，共51页。8086第11页/共50页第十一页，共51页。80286，intel最后(zuhu)一块16位cpu第12页/共50页第十二页，共51页。80386，intel第一代32位cpu486，这是intel最后一代(y di)以数字编号的cpu第13
7、页/共50页第十三页，共51页。Pentium 586pentium propentium mmx第14页/共50页第十四页，共51页。 三、计算机编程语言的发展概况 机器语言 就是0，1码语言，是计算机唯一能理解并直接执行的语言。汇编语言 用一些助记符号代替(dit)用0，1码描述的某种机器的指令系统，汇编语言就是在此基础上完善起来的。高级语言 BASIC，PASCAL，C语言等等。用高级语言编写的程序称源程序，它们必须通过编译或解释，连接等步骤才能被计算机处理。 面向对象语言 C+，Java等编程语言是面向对象的语言。第15页/共50页第十五页，共51页。1.2微型计算机中信息微型计算机中
8、信息(xnx)的表示的表示一、位、字、字节一、位、字、字节(z ji) (z ji) 位位(bit)(bit)：是计算机所能表示信息的最：是计算机所能表示信息的最小单位小单位 字节字节(z ji)(Byte)(z ji)(Byte)：相邻：相邻8 8位二进制，位二进制，表示信息的基本单位表示信息的基本单位字字(Word)(Word)：2 2个字节个字节(z ji) (z ji) 字长：计算机一次存取、处理和传输的字长：计算机一次存取、处理和传输的二进制数的位数，称为字长。不同的二进制数的位数，称为字长。不同的计算机，字长是不同的，常用的字长计算机，字长是不同的，常用的字长有有8 8位，位，16
9、16位，位，3232位，位，6464位，也就是位，也就是经常说的经常说的8 8位机，位机，1616位机，位机，3232位机或位机或6464位机。位机。 是衡量计算机性能的一个重要标是衡量计算机性能的一个重要标志。志。第16页/共50页第十六页，共51页。二、二进制编码二、二进制编码(bin m)(bin m)例：求十进制数876876的BCDBCD码876= 1000 0111 0110 BCD 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH876= 36CH = 1101101100B= 1101101100B 1 1、BCDBCD码码 (Binary Coded Dec
10、imal) (Binary Coded Decimal) 二进制代码二进制代码(di m)(di m)表示的十进表示的十进制数制数0-90-9。第17页/共50页第十七页，共51页。组合组合(zh)BCD(zh)BCD码（压缩码（压缩BCDBCD码）码） 用用8 8位二进制编码表示位二进制编码表示2 2位位BCDBCD码码 字节高字节高4 4位二进制编码表示十进制数位二进制编码表示十进制数0-90-9 字节低字节低4 4位二进制编码表示十进制数位二进制编码表示十进制数0-90-9非组合非组合(zh)BCD(zh)BCD码（非压缩码（非压缩BCDBCD码）码） 用用8 8位二进制编码表示位二进制
11、编码表示1 1位位BCDBCD码码 字节高字节高4 4位二进制编码位二进制编码00000000 字节低字节低4 4位表示十进制数位表示十进制数0-90-9第18页/共50页第十八页，共51页。例例1-21-2：用压缩：用压缩(y su)BCD(y su)BCD码表示十进制码表示十进制数数8279D8279D例例1-31-3：用非压缩：用非压缩(y su)BCD(y su)BCD码表示十进制数码表示十进制数8279D8279D 8279D=1000 0010 0111 1001B 8279D=00001000 00000010 00000111 00001001B第19页/共50页第十九页，共5
12、1页。2 2、字符编码、字符编码美国标准信息交换码美国标准信息交换码ASCIIASCII码（码（American American Standard Code for Information Standard Code for Information InterchangeInterchange），将数字、字母、通用符），将数字、字母、通用符号、控制号、控制(kngzh)(kngzh)符号等，按国际标准符号等，按国际标准对其进行编码。对其进行编码。第20页/共50页第二十页，共51页。机器数：机器中数的表示形式(xngsh)(xngsh)真值：机器数所代表的实际数值 例：一个8 8位机器数与它
13、的真值对应关系如下 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= - X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 1010100B 机器数：X1X1机= 01010100 X2= 01010100 X2机= = 1101010011010100三、带符号数的表示三、带符号数的表示(biosh)(biosh)1. 1. 机器数与真值机器数与真值第21页/共50页第二十一页，共51页。最高位为符号(fho)(fho)位，0 0表示 “+” “+”，1 1表示“”，数值位与真值数值位相同。原码表示简单直观，但0 0的表示不唯一，加减 运算复杂。例：8 8位原码机
14、器数 真值 x1 = +1010100B x2 = x1 = +1010100B x2 = -1010100B-1010100B 机器数 x1 x1原 = 01010100 x2 = 01010100 x2原 = = 11010100110101002.2.原码原码(yun m)(True (yun m)(True Form)Form)第22页/共50页第二十二页，共51页。正数的反码与原码表示相同。负数(fsh)(fsh)反码符号位为 1 1，数值位为原码数值各位取反。例：8 8位反码机器数 x= +4 x= +4： x x原= 00000100= 00000100xx反= = 000001
15、0000000100 x= -4x= -4： x x原= 10000100 x= 10000100 x反= = 11111011111110113. 3. 反码反码(fn m)(fn m)（Ones Ones ComplementComplement）第23页/共50页第二十三页，共51页。4. 4. 补码补码(b m)(b m)（Twos Twos ComplementComplement）正数的补码表示与原码相同(xin tn)(xin tn)负数补码等于2n2nabsabs（x x） 例：求 8位补码(b m)机器数： x=+4 x原=x反=x补= 00000100 x=-4 x原 =
16、10000100 x反 = 11111011 x补 = 10000000000000100 = 11111100补码反码加1 1补码表示的优点0 0的表示唯一，加减运算方便第24页/共50页第二十四页，共51页。8 位机器数 有符号数 十六进制 二进制 无符号数 原码 反码 补码 00 01 7F 80 FE FF 00000000 00000001 01111111 10000000 11111110 11111111 0 1 127 128 254 255 +0 +1 +127 - 0 -126 -127 +0 +1 +127 -127 - 1 - 0 +0 +1 +127 -128 -
17、2 - 1 8位机器(j q)数表示的真值第25页/共50页第二十五页，共51页。习题1-11.X的8位原码是10100101，则X的补码：2.X的8位补码是10110100，则X的原码：3.（10010101）B分别为原码、补码时，对应(duyng)的10进制为：4.已经8位机器数，若X-3，则X的补码为：H第26页/共50页第二十六页，共51页。第27页/共50页第二十七页，共51页。1.3几种几种(jzhn)进制之间进制之间的相互转换的相互转换二进制和十六进制(shlijnzh)数之间的相互转换将二进制从右边开始，4位一化，左边不够补0例：将二进制数101011B转换成十六进制(shli
18、jnzh)。将二进制数110001110转换成十六进制(shlijnzh)。例：将十六进制(shlijnzh)数8BDH转换成二进制数。将十六进制(shlijnzh)数0C5AFH转换成二进制数。第28页/共50页第二十八页，共51页。硬件软件控制器运算器系统软件应用软件 BIOS与操作系统 Windows XPWindows XP、 LinuxLinuxCPU存储器输入设备输出设备支撑软件支撑软件 汇编、编译、调试、数据库管理软件汇编、编译、调试、数据库管理软件汇编、编译、调试、数据库管理软件汇编、编译、调试、数据库管理软件微机系统 硬件是系统的硬平台 操作系统是系统的软平台 系统应用软件通
19、常支撑(zh chng)用户软件的开发1.4 微型计算机的基本组成(z chn)（补充内容）第29页/共50页第二十九页，共51页。1.4.1 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统(xtng)的组成的组成 微型计算机硬件系统的组成微型计算机硬件系统的组成 微机由运算器、控制器、存储器、输入设备微机由运算器、控制器、存储器、输入设备(shbi)、输出设备、输出设备(shbi)等五大部分组等五大部分组成成 。 第30页/共50页第三十页，共51页。1. 1. 1. 1. 微处理器（微处理器（微处理器（微处理器（CPUCPUCPUCPU）运算器运算器运算器运算器: : : :以累加器为核心以累加器为
20、核心以累加器为核心以累加器为核心(h(h(h(h xn) xn) xn) xn) 控制器控制器控制器控制器:PC,IR,ID,PLA :PC,IR,ID,PLA :PC,IR,ID,PLA :PC,IR,ID,PLA 寄存器组寄存器组寄存器组寄存器组第31页/共50页第三十一页，共51页。2. 2. 存储器存储器第32页/共50页第三十二页，共51页。多个功能部件之间设置公共的通信线即总线ABCA B C 总线示意图 总线上能同时传送(chun sn)二进制信息的位数称为总线宽度3. 3. 3. 3. 总线总线总线总线(zn (zn (zn (zn xin)xin)xin)xin)第33页/共
21、50页第三十三页，共51页。总线总线总线总线(zn (zn xin)xin)的分类的分类的分类的分类 按信息传送的方向可分为： 单向总线只能向一个方向发送信息 双向总线则可在两个(lin )方向传送 按所传信息的类别，通常分为： 数据总线、地址总线和控制总线。第34页/共50页第三十四页，共51页。(1) 数据总线 (Data Bus)是微微处处理理器器与存存储储器器和I/O电电路路间数据交换的通道，可双双向向传送。数据总线的宽宽度度一般与微处器处理数据的字字长长相同，三状态。第35页/共50页第三十五页，共51页。(2) 地址总线 (Address Bus)是微处理器输出地址(dzh)用的总
22、线，它将地址(dzh)送到存储器或I/O电路，用来确定存储器中信息存放的地址(dzh)或I/O电路的地址(dzh)，AB一般为单向、三状态。 内存容量的计算：16条地址(dzh)线可访问 2 = 64 KB 20条地址(dzh)线可访问 2 = 1 MB1KB = 1024B 1MB = 1024 KB 1GB = 1024 MB1620第36页/共50页第三十六页，共51页。(3) 控制控制(kngzh)总线总线 (Control Bus)是用来传送控制信号(xnho)，使各功能部件动作同步。不同的控制信号(xnho)有不同的方向。写信号(xnho)由CPU送往存储器。中断响应信号(xnho
23、)由接口送往CPU。第37页/共50页第三十七页，共51页。总 线 小 结控制总线的部件(bjin)（总线主控设备）： CPU 和 DMA 控制器被总线控制的部件(bjin)（总线控制设备）： 存储器 和 I/O设备第38页/共50页第三十八页，共51页。4. 输入输出接口(ji ku)及外部设备 输入设备：鼠标、键盘输入设备：鼠标、键盘输入设备：鼠标、键盘输入设备：鼠标、键盘(jinpn)(jinpn)、扫描仪、摄像机、扫描仪、摄像机、扫描仪、摄像机、扫描仪、摄像机等等等等 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响设备等输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响设备等输出设备：显示器、打印机、绘图
24、仪、音响设备等输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响设备等 外设只有通过外设只有通过外设只有通过外设只有通过I/OI/O接口才能和接口才能和接口才能和接口才能和CPUCPU进行数据交换进行数据交换进行数据交换进行数据交换 CPUI/O 接口接口I/O及及外外部设备部设备第39页/共50页第三十九页，共51页。1.4.2 微型计算机的工作微型计算机的工作(gngzu)过程过程n n冯诺依曼体系冯诺依曼体系 n n存储程序、程序控制存储程序、程序控制 n n指令指令 n n即为指定计算机完成某一特定操作即为指定计算机完成某一特定操作(cozu)的命令，由二进制编码组成。的命令，由二进制编码组成。为
25、方便记忆，常用英文缩写为指令的助为方便记忆，常用英文缩写为指令的助记符号记符号第40页/共50页第四十页，共51页。 举例：710？ 我们需要做如下工作 首先用助记符号指令编写程序，此即源程序 由于机器不能识别助记符号，需要翻译（汇编）成机器语言指令 将数据和程序通过输入设备送至存储器中存放，整个程序一共3条指令，5个字节(z ji )，假设它们存放在存储器从00H单元开始的相继5个存储单元中第41页/共50页第四十一页，共51页。名称名称 助记符助记符 机器码机器码 十六十六进制进制 说说 明明 立即数取入累加器 MOV AL，07H10110000 00000111 B0H 07H 这是一
26、条双字节指令，把指令第2字节的立即数07H取入累加器AL中 加立即数 ADD AL，0AH 00000100 00001010 04H 0AH 这是一条双字节指令，把指令第2字节的立即数0AH取与AL中的内容相加，结果暂存AL 暂 停 HLT 11110100 F4H停止所有操作 第42页/共50页第四十二页，共51页。微机工作微机工作微机工作微机工作(gngzu)(gngzu)过程取第过程取第过程取第过程取第1 1条指令条指令条指令条指令A、指令指针PC的内容(nirng)（00H）送至地址寄存器B、当PC的内容已送入地址寄存器后，PC的内容自动(zdng)加1,此时PC=01H。C、地址寄
27、存器把地址号00H通过地址总线送至存储器。经地址译码器译码，选中00H号单元D、CPU发出读命令E、所选中的00H号单元的内容B0H读至数据总线上F、读出的内容经过数据总线送至数据寄存器G、因为是取指阶段，取出的为指令，故DR把它送至指令寄存器IR,然后经过译码发出执行该指令的各种控制命令第43页/共50页第四十三页，共51页。微机工作微机工作微机工作微机工作(gngzu)(gngzu)过程执行第过程执行第过程执行第过程执行第1 1条指令条指令条指令条指令当DR把第一条指令送至指令寄存器IR后，经过译码器译码后知道，这是一条把操作数送至累加器AL的指令，而操作数在指令的第二个字节(z ji)。
28、所以，执行第一条指令就必须把存储器单元中的第二个字节(z ji)中的操作数取出来 将程序计数器PC的内容(nirng)01H送至地址寄存器AR PC+1PC，即程序计数器的内容自动加1变为02H，为取下一条指令作准备 地址寄存器AR将01H通过地址总线送至存储器，经地址译码选中01H单元 CPU发出“读”命令 选中的01H存储单元的内容07H读至数据总线DB上 通过数据总线，把读出的内容07H送至数据寄存器DR 经过译码已经知道读出的是立即数，并要求将它送到累加器AL，故数据寄存器DR通过内部数据总线将07H送至累加器AL第44页/共50页第四十四页，共51页。微机工作微机工作微机工作微机工作
29、(gngzu)(gngzu)过程取第过程取第过程取第过程取第2 2条指令条指令条指令条指令指令指针(zhzhn)PC的内容（02H）送至地址寄存器 当PC的内容(nirng)已送入地址寄存器后，PC的内容(nirng)自动加1，此时PC=03H 地址寄存器把地址号02H通过地址总线送至存储器。经地址译码器译码，选中02号单元 CPU发出“读”命令所选中的02H号单元的内容04H读至数据总线上读出的内容经过数据总线送至数据寄存器因为是取指阶段，取出的为指令，故DR把它送至指令寄存器IR,然后经过译码发出执行该指令的各种控制命令第45页/共50页第四十五页，共51页。微机工作过程执行微机工作过程执
30、行微机工作过程执行微机工作过程执行(zhxng)(zhxng)第第第第2 2条指令条指令条指令条指令把PC的内容(nirng)03H送至AR 当把PC内容可靠地送至AR以后(yhu)，PC的值自动加1，指向下一指令单元 AR通过地址总线把地址03H送至存储器，经过译码，选中相应的单元 选中的03H存储单元的内容0AH读出至数据总线数据通过数据总线送至DR CPU发出“读”命令累加器AL中的内容送ALU，且执行加法操作因由指令译码已知读出的为操作数，且要与AL中的内容相加，故数据由DR通过内部数据总线送至ALU的另一输入端相加的结果由ALU输出至累加器AL中第46页/共50页第四十六页，共51页
31、。微机工作微机工作(gngzu)过程过程PC ABARRAMDBIRIDPLA存储器地址ABARRAMDB寄存器、累加器、ALU读(取)操作数过程(guchng)运算(ynsun)过程I1I2累加器、寄存器累加器、寄存器存储器、寄存器存储器、寄存器AL、R、RAMALU读读(取取)指令过程指令过程 第47页/共50页第四十七页，共51页。 1.原码、反码(fn m)、补码2.BCD数的编码方式、压缩BCD码、非压缩BCD码3.ASCII码本章本章本章本章(bn (bn zhn)zhn)小小小小结结结结第48页/共50页第四十八页，共51页。作业作业作业作业(zuy)(zuy)1.1.将下列二进
32、制数转换成十进制数、将下列二进制数转换成十进制数、BCDBCD码。码。1)01000100B 2)00110111B 3)00101101B 4)01001111B1)01000100B 2)00110111B 3)00101101B 4)01001111B2.2.将下列十进制数转换成二进制数、十六进制数。将下列十进制数转换成二进制数、十六进制数。1)18 2)34 3)87 4)255 5)4096 6)62472 7)655351)18 2)34 3)87 4)255 5)4096 6)62472 7)655353.3.试指出试指出CRCR、LFLF两个两个(lin )(lin )符号的符
33、号的ASCIIASCII码值及其含义。码值及其含义。4.4.试指出十六进制数计数符号试指出十六进制数计数符号0-90-9及及A-FA-F的的ASCIIASCII码值，说明它们码值，说明它们ASCIIASCII码值之间的数值关系。码值之间的数值关系。5.5.大写字母大写字母A-ZA-Z与小写字母与小写字母a-za-z的的ASCIIASCII码值有何区别。码值有何区别。第49页/共50页第四十九页，共51页。感谢您的欣赏(xnshng)！第50页/共50页第五十页，共51页。内容(nirng)总结本课程在计算机课程体系中的位置。第9章 中断与中断管理。第二代微处理机（1973年1977年）。1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世(min sh)，98年PENTIUM 2又被推向市场。机器数：机器中数的表示形式。3.（10010101）B分别为原码、补码时，对应的10进制为：。控制器:PC,IR,ID,PLA。为方便记忆，常用英文缩写为指令的助记符号。C、地址寄存器把地址号00H通过地址总线送至存储器第五十一页，共51页。
