微枫原回米 课程目标 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: 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 目的: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 教学内容 第一章基础知识 第二章微型计算机基础 第三章8086/8088CPU的指令系统 第四章汇编语言程序设计 第五章存储器系统 第六章输入输出和中断技术 第七章常用数字接口电路 第八章模拟量的输入输出 教材 李伯成,侯伯亨,张毅坤主编,微机原理与接口技术,西安电子科技大学出版社 微机原理与接口实验指导书,西安交大 课程情况 教学:60(4*15) 考试:出勤10%,作业30%,期末考试60% 第1章基础知识 主要内容: ●各种常用记数制和编码以及它们 相互间的转换; ●二进制数的算术运算和逻辑运算; 符号数的表示及补码运算 二进制数运算中的溢出问题 §1.1概述 电子计算机的发展 ●电子管计算机(1946-1956) ●晶体管计算机(1957-1964) 中小规模集成电路计算机(1965-1970) 超大规模集成电路计算机(1971-今) 电子计算机按其性能分类: 大中型计算机/巨型计算机( Mainframe Computer) 小型计算机( Minicomputer) 微型计算机( Microcomputer)
课程目标 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： 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 目的：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。 教学内容 第一章 基础知识 第二章 微型计算机基础 第三章 8086/8088 CPU 的指令系统 第四章 汇编语言程序设计 第五章 存储器系统 第六章 输入输出和中断技术 第七章 常用数字接口电路 第八章 模拟量的输入输出 教材 李伯成，侯伯亨，张毅坤主编，微机原理与接口技术，西安电子科技大学出版社。 微机原理与接口实验指导书，西安交大 课程情况 教学：60（4*15） 考试：出勤 10%，作业 30%，期末考试 60% 第 1 章 基础知识 主要内容： ⚫ 各种常用记数制和编码以及它们 相互间的转换； ⚫ 二进制数的算术运算和逻辑运算； ⚫ 符号数的表示及补码运算； ⚫ 二进制数运算中的溢出问题 §1.1 概 述 ⚫ 电子计算机的发展： ⚫ 电子管计算机（1946-1956） ⚫ 晶体管计算机（1957-1964） ⚫ 中小规模集成电路计算机（1965-1970） ⚫ 超大规模集成电路计算机（1971-今） ⚫ 电子计算机按其性能分类： ⚫ 大中型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer） ⚫ 小型计算机（Minicomputer） ⚫ 微型计算机（Microcomputer）
单片计算机( Single-Chip Microcomputer) ●微型计算机的核心:微处理器(中央处理器CPU) §12计算机中的数制 ●特点; 表示方法 相互间的转换 常用记数制 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 如何区分不同进位记数制的数字 在数字后面加一个字母进行区分: 二进制:数字后面加B,如1001B 八进制:数字后面加O,如10010 十进制:一般不加,如1001 十六进制:数字后面加H,如1001H 在明显可以区分其记数制的情况下,可以省略数字后面的字母 非十进制数到十进制数的转换 按相应进位计数制的权表达式展开,再按十进制求和。 例:1010B=(?)10 13FAH=(?)10 2.十进制到非十进制数的转换 十进制 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 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 例:1010001001.10=P)H 0l0II0001001.1100 8 注意:位数不够时要补0 §1.3无符号二进制数的运算 无符号数 算术运算 有符号数 逻辑运算 无符号数的运算 算术运算 包括:加法运算减法运算乘法运算除法运算
⚫ 单片计算机（Single-Chip Microcomputer） ⚫ 微型计算机的核心：微处理器(中央处理器 CPU) ⚫ §1.2 计算机中的数制 ⚫ 了解 ⚫ 特点； ⚫ 表示方法； ⚫ 相互间的转换。 一、常用记数制 ⚫ 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 如何区分不同进位记数制的数字 在数字后面加一个字母进行区分： ⚫ 二进制：数字后面加 B, 如 1001B ⚫ 八进制：数字后面加 O, 如 1001O ⚫ 十进制：一般不加, 如 1001 ⚫ 十六进制：数字后面加 H , 如 1001H ⚫ 在明显可以区分其记数制的情况下，可以省略数字后面的字母 ⚫ . 非十进制数到十进制数的转换 按相应进位计数制的权表达式展开，再按十进制求和。 例：10110010B = (?)10 13FAH = (?)10 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。 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 例： 10110001001.110 = (?)H 0101 1000 1001.1100 5 8 9 . C 注意：位数不够时要补 0 §1.3 无符号二进制数的运算 无符号数 算术运算 有符号数 逻辑运算 一、无符号数的运算 算术运算 包括： 加法运算 减法运算 乘法运算 除法运算
规则 加法:1+1=0(有进位) 减法:0-1=1(有借位), 乘除法 个数乘以2相当于该数左移一位;除以2则相当于该数右移1位 00001011×0100=00101100E ●0000101l1÷0100=00000010B…11B 即:商=000000B 余数=0000001B 2.无符号数的表示范围 个n位的无符号二进制数X,其表示范围为 0≤X≤2n-1 若运算结果超出这个范围,则产生溢出。 (或者说运算结果超出n位,则产生溢出) 判别方法:运算时,当最高位向更高位有进位(或借位)时则产牛溢出。 第2章 微型计算机基础 主要内容: 微型机的构成及工作原理 8088/8086CPU的结构及工作原理 系统总线 §2.1微型机的基本结构 掌握: ●微机系统的基本组成 ●微型机的工作原理 ●微机8088的存储器组织 、微型计算机系统组成 微型计算机系统的三个层次 微处理器( Microprocessor 微型计算机( Microcomputer ●微微处理器简称CPU,是计算机的核心,主要包括: 运算器ALU 控制器CU 寄存器组 Registers ●CPU实现了运算功能和控制功能 型计算机系统( Microcomputer System) 硬件系统级—微型计算机 以微处理器为核心,配上只读存储器(ROM、读写存储器(RAM)、输入/ 输出(O)接口电路及系统总线等部件,就构成了微型计算机 ●将CPU、存储器、IO接口、总线等集成在一片超大规模集成电路芯片上, 称为单片微型计算机,简称单片机。 系统级:
1. 规则 ⚫ 加法：1+1=0（有进位）, … ⚫ 减法：0-1=1（有借位）, … ⚫ 乘除法：… 一个数乘以 2 相当于该数左移一位；除以 2 则相当于该数右移 1 位。 ⚫ 00001011×0100=00101100B ⚫ 00001011÷0100=00000010B…11B 即： 商=00000010B 余数=00000011B 2. 无符号数的表示范围 一个 n 位的无符号二进制数 X，其表示范围为 0 ≤ X ≤ 2 n -1 若运算结果超出这个范围，则产生溢出。 （或者说运算结果超出 n 位，则产生溢出） 判别方法：运算时，当最高位向更高位有进位（或 借位）时则产生溢出。 第 2 章 微型计算机基础 主要内容： ⚫ 微型机的构成及工作原理 ⚫ 8088/8086 CPU 的结构及工作原理 ⚫ 系统总线 §2.1 微型机的基本结构 掌握： ⚫ 微机系统的基本组成 ⚫ 微型机的工作原理 ⚫ 微机 8088 的存储器组织 一、微型计算机系统组成 微型计算机系统的三个层次 微处理器(Microprocessor) 微型计算机(Microcomputer) ⚫ 微微处理器简称 CPU，是计算机的核心，主要包括： 运算器 ALU 控制器 CU 寄存器组 Registers ⚫ CPU 实现了运算功能和控制功能 型计算机系统(Microcomputer System) 硬件系统级——微型计算机 ⚫ 以微处理器为核心，配上只读存储器(ROM)、读写存储器(RAM)、输入/ 输出(I/O)接口电路及系统总线等部件，就构成了微型计算机。 ⚫ 将 CPU、存储器、I/O 接口、总线等集成在一片超大规模集成电路芯片上， 称为单片微型计算机，简称单片机。 系统级：
以微型计算机为中心,配以相应的外围设备以及控制微型计算机工作的软 件,就构成了完整的微型计算机系统 微型计算机如果不配有软件,通常称为裸机 软件分为系统软件和应用软件两大类 主机硬件系统 计算机的控制中心,提供运算、判断能力 构成:ALU、CU、 Registers(p29) 例: Intel8088/8086、PIIl、P4、 Celeron AMDK7( Athlon、 Duron) CPU的位数:4位、8位、16位、32位、64位 是指一次能处理的数据的位数 主机硬件系统——存储器 存放程序和数据的记忆装置 用途:存放程序和要操作的各类信息(数据、文字、图像 内存:ROM、RAM 特点:随机存取,速度快,容量小 外存:磁盘、光盘、半导体盘、 特点:顺序存取块存取,速度慢,容量大 有关内存储器的几个概念 内存单元的地址和内容 内存容量 内存的操作 内存的分类 内存单元的地址和内容 内存包含有很多存储单元(每个内存单元包含8bit),为区分不同的内存单元, 对计算机中的每个内存单元进行编号,内存单元的编号就称为内存单元的地址。 内存容量 即内存单元的个数,以字节为单位。 ●注意:内存空间与内存容量的区别 内存容量:实际配置的内存大小。 例:某微机配置2条128MB的 SDRAM内存条,其内存容量为256MB内存空 间:又称为存储空间、寻址范围,是指微机的寻址能力,与CPU的地址总线宽 度有关 内存操作 读:将内存单元的内容取入CPU,原单元内容不改变; 写:CPU将信息放入内存单元,单元中原内容被覆盖 刷新:对CPU透明,仅动态存储器有此操作 内存的读写的步骤为 CPU把要读写的内存单元的地址放到AB上 若是写操作,CPU紧接着把要写入的数据放到DB上 CPU发出读写命令 数据被写入指定的单元或从指定的单元读出到DB 若是读操作,CPU紧接着从DB上取回数据
⚫ 以微型计算机为中心，配以相应的外围设备以及控制微型计算机工作的软 件，就构成了完整的微型计算机系统。 ⚫ 微型计算机如果不配有软件，通常称为裸机 ⚫ 软件分为系统软件和应用软件两大类 ⚫ 主机硬件系统——CPU ⚫ 计算机的控制中心，提供运算、判断能力 ⚫ 构成：ALU、CU、Registers（p29） 例：Intel 8088/8086、PIII、P4、Celeron AMD K7（Athlon、Duron） CPU 的位数：4 位、8 位、16 位、32 位、64 位 是指一次能处理的数据的位数 主机硬件系统——存储器 ⚫ 存放程序和数据的记忆装置 ⚫ 用途：存放程序和要操作的各类信息（数据、文字、图像、。。。） ⚫ 内存：ROM、RAM 特点：随机存取，速度快，容量小 ⚫ 外存：磁盘、光盘、半导体盘、… 特点：顺序存取/块存取，速度慢，容量大 有关内存储器的几个概念 ⚫ 内存单元的地址和内容 ⚫ 内存容量 ⚫ 内存的操作 ⚫ 内存的分类 内存单元的地址和内容 内存包含有很多存储单元(每个内存单元包含 8bit)，为区分不同的内存单元， 对计算机中的每个内存单元进行编号，内存单元的编号就称为内存单元的地址。 内存容量： ⚫ 即内存单元的个数，以字节为单位。 ⚫ 注意：内存空间与内存容量的区别 内存容量：实际配置的内存大小。 例：某微机配置 2 条 128MB 的 SDRAM 内存条，其内存容量为 256MB 内存空 间：又称为存储空间、寻址范围，是指微机的寻址能力，与 CPU 的地址总线宽 度有关 内存操作 读：将内存单元的内容取入 CPU，原单元内容不改变； 写：CPU 将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖； 刷新：对 CPU 透明，仅动态存储器有此操作 内存的读写的步骤为： CPU 把要读写的内存单元的地址放到 AB 上 若是写操作， CPU 紧接着把要写入的数据放到 DB 上 CPU 发出读写命令 数据被写入指定的单元或从指定的单元读出到 DB 若是读操作， CPU 紧接着从 DB 上取回数据
内存储器的分类 读写存储器(RAM) 可读可写 易失性,临时存放程序和数据 只读存储器(ROM) 工作时只能读 非易失性,永久或半永久性存放信息 ●接口的功能 提供驱动外设的电压或电流 匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信号类型、数据格式等; 缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的运行状态信息; DMA控制和中断控制。 连接多个功能部件的一组公共信号线 ●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、IO端口。地址线的根数决定了CPU的寻址范围。 CPU的寻址范围=2n,n地址线根数 数据总线DB:在CPU与存储器、IO接口之间数据传送的公共通 路。数据总线的条数决定CPU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 央处理器 们主板 光驱 电源箱 内存条 8088CPU的两种工作模式 8088可工作于两种模式: 最小模式和最大模式 最小模式为单处理机模式,控制信号较少,一般可不必外接总线控制器 最大模式为多处理机模式,控制信号较多,CPU必须通过总线控制器与 总线相连 引脚定义的方法可大致分为: 每个引脚只传送一种信息(RD等); 引脚电平的高低不同的信号(IOM等) CPU工作于不同方式有不同的名称和定义( WRLOCK等)
内存储器的分类 ⚫ 读写存储器（RAM） ◼ 可读可写 ◼ 易失性，临时存放程序和数据 ⚫ 只读存储器（ROM） ◼ 工作时只能读 ◼ 非易失性，永久或半永久性存放信息 ⚫ 接口的功能 ⚫ 提供驱动外设的电压或电流； ⚫ 匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信号类型、数据格式等； ⚫ 缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的运行状态信息； ⚫ DMA 控制和中断控制。 ⚫ 连接多个功能部件的一组公共信号线 ⚫ 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。地址线的根数决定了 CPU 的寻址范围。 CPU 的寻址范围 = 2n， n-地址线根数 ⚫ 数据总线 DB：在 CPU 与存储器、I/O 接口之间数据传送的公共通 路。数据总线的条数决定 CPU 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 8088CPU 的两种工作模式 ⚫ 8088 可工作于两种模式： ⚫ 最小模式和最大模式 ⚫ 最小模式为单处理机模式，控制信号较少，一般可不必外接总线控制器。 ⚫ 最大模式为多处理机模式，控制信号较多，CPU 必须通过总线控制器与 总线相连。 引脚定义的方法可大致分为：： ⚫ 每个引脚只传送一种信息（RD 等）； ⚫ 引脚电平的高低不同的信号（IO/M 等）； ⚫ CPU 工作于不同方式有不同的名称和定义（WR/LOCK 等）；