10010111B表示十进制数97。（2）非压缩BCD码非压缩BCD码用8位二进制数表示1位十进制数，高4位总为0000，低4位的00001001表示09。例如00001001B表示十进制数9。尽管BCD码比较直观，但BCD码与二进制数之间的转换并不方便，需要转换成十进数后，才能转换为二进制数，反之亦然。前面介绍了在使用计算机时二进制数、十进制数、十六进制数、ASCII码、BCD码以及带符号数的表示等问题，这里要注意微型计算机能处理的数据只有二进制数，计算机并不认识什么正数、负数、BCD码、ASCII码等，计算机中数的表现形式只有二进制数，其他的数制和性质需要人们来进行分析与说明。如在某存储器中存放一个二进制数11111111B（OFFH），这个数多大？这要看人们如何看了，如果是一个无符号数，就是255：如果是一个有符号数，就是1；如果是个BCD码，就是一个无效的数；如果是个ASCII码，就代表“DEL”键的ASCII码值。1.3微型计算机结构微型计算机是由硬件（Hardware）和软件（Software）两大部分组成的。硬件是由电子部件和机电装置所组成的计算机实体，其基本功能是接受计算机程序，并在程序控制下完成信息输入、处理和结果输出等任务。软件是指为计算机运行服务的全部技术资料和各种程序，以保证计算机硬件的功能得以充分发挥。1.3.1微型计算机硬件结构概述微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成，如图1-7所示。数据数搏输入设备运算器存储器K1数据编伊聘输入命令三A命令输出设备飞控制器飞输出命令！CPU内存外围设备接口主机图1-7微型计算机硬件结构框图运算器是计算机处理信息的主要部分；控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作；存储器是存放数据与程序的部件；输入设备用来输入数据与程序，常用的输入设备有键盘、光电输入机等；输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来，常用的输出设备有显示终端、数码管、打印机、绘图仪等。通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称为计算机的外部设备（简称外设）。由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所6
6 10010111B表示十进制数97。 （2）非压缩BCD码 非压缩BCD码用8位二进制数表示1位十进制数，高4位总为0000，低4位的0000～1001表 示0～9。例如00001001B表示十进制数9。 尽管BCD码比较直观，但BCD码与二进制数之间的转换并不方便，需要转换成十进数 后，才能转换为二进制数，反之亦然。 前面介绍了在使用计算机时二进制数、十进制数、十六进制数、ASCII码、BCD码以及 带符号数的表示等问题，这里要注意微型计算机能处理的数据只有二进制数，计算机并不 认识什么正数、负数、BCD码、ASCII码等，计算机中数的表现形式只有二进制数，其他的 数制和性质需要人们来进行分析与说明。如在某存储器中存放一个二进制数11111111B （0FFH），这个数多大？这要看人们如何看了，如果是一个无符号数，就是255；如果是一 个有符号数，就是 1；如果是个BCD码，就是一个无效的数；如果是个ASCII码，就代表 “DEL”键的ASCII码值。 1.3 微型计算机结构 微型计算机是由硬件（Hardware）和软件（Software）两大部分组成的。硬件是由电子 部件和机电装置所组成的计算机实体，其基本功能是接受计算机程序，并在程序控制下完 成信息输入、处理和结果输出等任务。软件是指为计算机运行服务的全部技术资料和各种 程序，以保证计算机硬件的功能得以充分发挥。 1.3.1 微型计算机硬件结构概述 微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组 成，如图1-7所示。 图1-7 微型计算机硬件结构框图 运算器是计算机处理信息的主要部分；控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地 工作；存储器是存放数据与程序的部件；输入设备用来输入数据与程序，常用的输入设备 有键盘、光电输入机等；输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来，常 用的输出设备有显示终端、数码管、打印机、绘图仪等。 通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称 为计算机的外部设备（简称外设）。由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所
以常将它们合称为中央处理单元CPU（CentralProcessingUnit）。这样，微型计算机结构就可以用图1-8来进行表示。微型计算机由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路构成，各部分（芯片）之间通过总线（Bus）连接。广地址总线微处理器存储器10接口众个众个数据总线X控制总线图1-8微型计算机结构将微处理器、存储器、I/0接口电路以及简单的输入、输出设备组装在一块印制电路板上，称为单板微型计算机，简称单板机。将微处理器、存储器、I/O接口电路集成在一块芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机。CPU、存储器、I/O口是组成微型计算机的基本部分，在使用时厂家是以芯片的形式或I/O接口电路的形式提供给使用者的。CPU、存储器、I/O口式通过总线联系在一起的。1.微处理器（CPU）微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件（运算器和控制器）集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。该芯片称为微处理器或微处理机（Microprocessor），也称中央处理器CPU。在目前情况下，无论哪种CPU，内部基本组成总是大同小异的，其内部包括三部分：运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器组），如图1-9所示。地址总线数据总线控制总线升 内部总线T运算器控制器寄存器阵列图1-9微处理器结构图（1）运算器运算器是对信息进行加工、处理及运算的逻辑部件。它由算术逻辑运算单元、累加器A、暂存寄存器、标志寄存器、二-十进制调整电路等组成。新型CPU的运算器还可以完成各种高精度的浮点运算。（2）控制器控制器包括指令寄存器、指令译码器和定时与控制电路三部分。计算机工作时，由定时与控制电路按照一定的时间顺序发出一系列控制信号，使计算机各部件能按一定的时间节拍协调一致地工作。控制器是计算机控制和调度的中心，计算机的各种操作都是在控制器的控制下进行的。（3）内部寄存器阵列内部寄存器阵列由多个功能不同的寄存器构成，用以存放参加处理和运算的操作数、7
7 以常将它们合称为中央处理单元CPU（Central Processing Unit）。 这样，微型计算机结构就可以用图1-8来进行表示。微型计算机由CPU、存储器、输入/ 输出（I/O）接口电路构成，各部分（芯片）之间通过总线（Bus）连接。 图1-8 微型计算机结构 将微处理器、存储器、I/O接口电路以及简单的输入、输出设备组装在一块印制电路板 上，称为单板微型计算机，简称单板机。将微处理器、存储器、I/O接口电路集成在一块芯 片上，称为单片微型计算机，简称单片机。 CPU、存储器、I/O口是组成微型计算机的基本部分，在使用时厂家是以芯片的形式或 I/O接口电路的形式提供给使用者的。CPU、存储器、I/O口式通过总线联系在一起的。 1．微处理器（CPU） 微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件（运算器和控制器）集中做在一块集成 电路上的一个独立芯片。 它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。该芯片称为微处理器或微处理 机（Microprocessor），也称中央处理器CPU。在目前情况下，无论哪种CPU，内部基本组成 总是大同小异的，其内部包括三部分：运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器 组），如图1-9所示。 （1）运算器 运算器是对信息进行加工、处理及运算的逻辑部件。它由算术逻辑运算单元、累加器 A、暂存寄存器、标志寄存器、二十进制调整电路等组成。新型CPU的运算器还可以完成各 种高精度的浮点运算。 （2）控制器 控制器包括指令寄存器、指令译码器和定时与控制电路三部分。 计算机工作时，由定时与控制电路按照一定的时间顺序发出一系列控制信号，使计算 机各部件能按一定的时间节拍协调一致地工作。 控制器是计算机控制和调度的中心，计算机的各种操作都是在控制器的控制下进行 的。 （3）内部寄存器阵列 内部寄存器阵列由多个功能不同的寄存器构成，用以存放参加处理和运算的操作数、 图 1-9 微处理器结构图
数据处理的中间结果和最终结果等。寄存器可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，如堆栈指针寄存器、标志寄存器、指令指针寄存器等；而通用寄存器可由编程者依据需要规定其用途。多次使用的操作数和中间结果可暂时存放在寄存器中，避免对存储器的频繁访问，从而缩短指令执行时间，同时也给编程者带来很大的方便。在使用CPU时，用户主要关注的是，在了解CPU功能的基础上对CPU内部寄存器的使用。因此，要正确使用CPU，就必须掌握CPU内部寄存器的名字（符号）、大小（存放的二进制位数）及特殊功能。（4）地址总线地址总线是CPU用来向存储器或I/O端口传送地址信息的，是三态单向总线。地址总线的宽度决定了CPU可管理的存储器和I/O端口地址的数量。8条地址线用A7～A0表示，A7为最高位地址线，A0为最低位地址线，最大寻址范围为28=256；16条地址线用A15～A0表示，A15为最高位地址线，A0为最低位地址线，最大寻址范围为216=65536=64K。通过地址总线确定要操作的存储单元或I/O端口的地址。（2）数据总线数据总线是CPU与存储器及外设交换数据的通路，是三态双向总线。数据总线的位数与微处理器的位数相同，一般有8位、16位、32位等。8位数据线用D7～D0表示，D7为最高有效位，DO为最低有效位；16位数据线用D15～DO表示，D15为最高有效位，DO为最低有效位。最高有效位用MSB表示，最低有效位用LSB表示。通常定义8位二进制数位一个字节（BYTE），这样就有了半字节（4位）数据、单字节（8位）数据，双字节（16位、字）数据等。（3）控制总线控制总线是用来传输控制信号的，传送方向依据具体控制信号而定，如CPU向存储器或I/O接口电路输出读信号、写信号、地址有效信号，而I/O接口部件向CPU输入复位信号、中断请求信号等。控制总线的宽度根据系统需要而定。总线在微型计算机硬件结构中，就是在微型计算机各芯片之间或芯片内部各部件之间传输信息的一组公共通信线。微型计算机采用总线结构后，芯片之间不需要单独走线，这就大大减少了连接线的数量。采用总线结构后，系统中各功能部件间的相互关系转变为各部件面向总线的单一关系，符合总线标准的设备都可以连接到系统中，使系统功能得到折展。在现代专用的嵌入式微型计算机系统设计中，不是对CPU的选择，而是对单片机的选择，但要特别关注CPU数据总线的位数。CPU是微型计算机的核心，它的性能决定了整个微型计算机的各项关键指标。微处理器本身不能构成独立工作的系统，也不能独立执行程序，必须配上存储器、外部输入/输出接口构成一台微型计算机方能工作。2.存储器存储器是微型计算机的重要组成部分，是用来存放程序和数据的，计算机有了存储器才具备记忆能力。（1）存储器的基本组成8
8 数据处理的中间结果和最终结果等。寄存器可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器 的作用是固定的，如堆栈指针寄存器、标志寄存器、指令指针寄存器等；而通用寄存器可 由编程者依据需要规定其用途。多次使用的操作数和中间结果可暂时存放在寄存器中，避 免对存储器的频繁访问，从而缩短指令执行时间，同时也给编程者带来很大的方便。 在使用CPU时，用户主要关注的是，在了解CPU功能的基础上对CPU内部寄存器的使用。 因此，要正确使用CPU，就必须掌握CPU内部寄存器的名字（符号）、大小（存放的二进制位 数）及特殊功能。 （4）地址总线 地址总线是CPU用来向存储器或I/O端口传送地址信息的，是三态单向总线。地址总线 的宽度决定了CPU可管理的存储器和I/O端口地址的数量。8条地址线用A7～A0表示，A7为最 高位地址线，A0为最低位地址线，最大寻址范围为28 = 256；16条地址线用A15～A0表示， A15为最高位地址线，A0为最低位地址线，最大寻址范围为216 = 65 536 = 64K。通过地址 总线确定要操作的存储单元或I/O端口的地址。 （2）数据总线 数据总线是CPU与存储器及外设交换数据的通路，是三态双向总线。数据总线的位数与 微处理器的位数相同，一般有8位、16位、32位等。8位数据线用D7～D0表示，D7为最高有 效位，D0为最低有效位；16位数据线用D15～D0表示，D15为最高有效位，D0为最低有效 位。最高有效位用MSB表示，最低有效位用LSB表示。 通常定义8位二进制数位一个字节（BYTE），这样就有了半字节（4位）数据、单字节（8 位）数据，双字节（16位、字）数据等。 （3）控制总线 控制总线是用来传输控制信号的，传送方向依据具体控制信号而定，如CPU向存储器或 I/O接口电路输出读信号、写信号、地址有效信号，而I/O接口部件向CPU输入复位信号、中 断请求信号等。控制总线的宽度根据系统需要而定。 总线在微型计算机硬件结构中，就是在微型计算机各芯片之间或芯片内部各部件之间传 输信息的一组公共通信线。微型计算机采用总线结构后，芯片之间不需要单独走线，这就 大大减少了连接线的数量。采用总线结构后，系统中各功能部件间的相互关系转变为各部 件面向总线的单一关系，符合总线标准的设备都可以连接到系统中，使系统功能得到扩 展。 在现代专用的嵌入式微型计算机系统设计中，不是对CPU的选择，而是对单片机的选择， 但要特别关注CPU数据总线的位数。 CPU是微型计算机的核心，它的性能决定了整个微型计算机的各项关键指标。微处理器 本身不能构成独立工作的系统，也不能独立执行程序，必须配上存储器、外部输入/输出接 口构成一台微型计算机方能工作。 2．存储器 存储器是微型计算机的重要组成部分，是用来存放程序和数据的，计算机有了存储器 才具备记忆能力。 （1）存储器的基本组成
存储器由一些能够表示二进制数0和1状态的物理器件组成，这些器件本身具有记忆的功能，如电容、双稳态电路等。这些具有记忆功能的物理器件或者电路就构成了一个基本存储单元。每个基本存储单元可以保存一位二进制信息，若干个基本存储器单元构成一个存储单元，通常一个存储单元由8个基本存储单元构成，即一个存储单元可以存储8个二进制信息，许多存储单元组织在一起构成了存储器。形象地说，把学校的一座宿舍楼比做存储器的话，那么宿舍楼中的各个宿舍就是存储单元，各个宿舍中的每张床就是基本存储单元。存储器各部分组成之间的关系如图1-10所示。1个基本存储单元（1位二进制数）...1个存储单元(8位二进制数）1个基本存储单元(1位二进制数）1存储器:（多个8位二进制数）11个基本存储单元（1位二进制数）1个存储单元..（8位二进制数）1个基本存储单元（1位二进制数）图1-10存储器组织关系图（2）存储器的分类存储器的分类如图1-11所示内部存储器：内部存储器也称为内存，是主存储器，位于计算机主机的内部。它用来存放当前正在使用的或经常使用的程序和数据，它由半导体集成电路芯片所组成。内存工作速度快，可以直接与CPU交换数据、参与运算。但内存的容量有限，通常为几十到几百KB字节（1K=1024个）。RAM-一静态RAM一内存储器动态RAM一掩模式ROMROM-一可编程PROM存储器一一紫外线擦除EPROM一电擦除EEPROM一闪存FlashMemory一外存储器，一磁带厂磁盘图1-11存储器分类图外部存储器：外部存储器也称为外存，是辅助存储器。外存的特点是大容量，所存储的信息既可以修改，也可以保存，存取速度较慢，要由专用的设备来管理。如磁带、磁盘、光盘等，一盘磁带可存储150KB字节的信息，一片硬磁盘可存储数十兆字节的信息。磁带、磁盘的数量可随意增加。从这个意义上说，外存储器的容量无限，但外存的工作速度低，它们不能直接参与计算机的运算，一般情况下外存只与内存成批交换信息。也就是说，外存储器仅起到扩大计算机存储容量的作用。在计算机中，外存储器是外部设备的组成部分。在专用的微型计算机系统设计中一般应用的是内存储器。①随机存取存储器RAM：随机存取存储器RAM又称读写存储器，它的数据读取、存入时间都很短，因此计算机运行时，既可以从RAM中读数据，又可以将数据写入RAM。但掉电后9
9 存储器由一些能够表示二进制数0和1状态的物理器件组成，这些器件本身具有记忆的 功能，如电容、双稳态电路等。这些具有记忆功能的物理器件或者电路就构成了一个基本 存储单元。每个基本存储单元可以保存一位二进制信息，若干个基本存储器单元构成一个 存储单元，通常一个存储单元由8个基本存储单元构成，即一个存储单元可以存储8个二进 制信息，许多存储单元组织在一起构成了存储器。形象地说，把学校的一座宿舍楼比做存 储器的话，那么宿舍楼中的各个宿舍就是存储单元，各个宿舍中的每张床就是基本存储单 元。存储器各部分组成之间的关系如图1-10所示。 图1-10 存储器组织关系图 （2）存储器的分类 存储器的分类如图1-11所示 内部存储器：内部存储器也称为内存，是主存储器，位于计算机主机的内部。它用来 存放当前正在使用的或经常使用的程序和数据，它由半导体集成电路芯片所组成。内存工 作速度快，可以直接与CPU交换数据、参与运算。但内存的容量有限，通常为几十到几百KB 字节（1K=1024个）。 存储器 内存储器 RAM ROM 外存储器 磁带 磁盘 静态 RAM 动态 RAM 掩模式 ROM 可编程 PROM 紫外线擦除 EPROM 电擦除 EEPROM 闪存 Flash Memory 图1-11 存储器分类图 外部存储器：外部存储器也称为外存，是辅助存储器。外存的特点是大容量，所存储 的信息既可以修改，也可以保存，存取速度较慢，要由专用的设备来管理。如磁带、磁 盘、光盘等，一盘磁带可存储150KB字节的信息，一片硬磁盘可存储数十兆字节的信息。磁 带、磁盘的数量可随意增加。从这个意义上说，外存储器的容量无限，但外存的工作速度 低，它们不能直接参与计算机的运算，一般情况下外存只与内存成批交换信息。也就是 说，外存储器仅起到扩大计算机存储容量的作用。在计算机中，外存储器是外部设备的组 成部分。 在专用的微型计算机系统设计中一般应用的是内存储器。 ①随机存取存储器RAM：随机存取存储器RAM又称读写存储器，它的数据读取、存入时 间都很短，因此计算机运行时，既可以从RAM中读数据，又可以将数据写入RAM。但掉电后