微机原理与接口技术(官方课件)
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微机原理与接口技术课件PPT
汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
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感谢您的观看
串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。
微机原理与接口技术PPT课件(共16章)10可编程接口芯片及其应用
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10.1 可编程并行接口芯片8255A
10.1.1 8255A的结构及引脚功能
8255A内部结构如图10.1所示，其中包括三个8位并行 数据I/O端口，两个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电 路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：
1.三个8位并行I/O端口PA、PB、PC。 PA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存
计数器 0号
计数器 1号
控制 寄存器
计数器 2号
图10.19 8253的内部结构
CLK0 GATE0 OUT0
2、PC口的置位/复位控制字：可以对PC口各位进行按位操作，以实现某些 控制功能。对控制寄存器写入一个置位/复位控制字，即可把PC口的某一位 置“1”或清“0”，而不影响其他位的状态。该控制字的格式和定义如图 10.15(b)所示。其中D7是标识位，D7=0表示本字是置位/复位控制字；D6-D4 未用，一般置成000；D3~D1用来确定对PC口的哪一位进行置位/复位操作； D0用于对由D3-D1确定的位进行置“1”或清“0”。
开始
开始
PC口位操作，置 STB，启动外围设备
外围设备不空，等待
PC口采样外围设备状态
N RDY=1 Y
从8255A输入数据
C口采样外围设备状态 外围设备不空，等待
N RDY=1 Y
数据写入8255A，并锁存
PC口位操作，产生STB脉冲
（a）读操作流程图
(b) 写操作流程图
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10.1.3.1 8255A工作方式1
器。可编程为8位输入或8位输出或8位双向输入且输出。 PB口：具有一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲器和一个8位数据
10.1 可编程并行接口芯片8255A
10.1.1 8255A的结构及引脚功能
8255A内部结构如图10.1所示，其中包括三个8位并行 数据I/O端口，两个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电 路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：
1.三个8位并行I/O端口PA、PB、PC。 PA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存
计数器 0号
计数器 1号
控制 寄存器
计数器 2号
图10.19 8253的内部结构
CLK0 GATE0 OUT0
2、PC口的置位/复位控制字：可以对PC口各位进行按位操作，以实现某些 控制功能。对控制寄存器写入一个置位/复位控制字，即可把PC口的某一位 置“1”或清“0”，而不影响其他位的状态。该控制字的格式和定义如图 10.15(b)所示。其中D7是标识位，D7=0表示本字是置位/复位控制字；D6-D4 未用，一般置成000；D3~D1用来确定对PC口的哪一位进行置位/复位操作； D0用于对由D3-D1确定的位进行置“1”或清“0”。
开始
开始
PC口位操作，置 STB，启动外围设备
外围设备不空，等待
PC口采样外围设备状态
N RDY=1 Y
从8255A输入数据
C口采样外围设备状态 外围设备不空，等待
N RDY=1 Y
数据写入8255A，并锁存
PC口位操作，产生STB脉冲
（a）读操作流程图
(b) 写操作流程图
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10.1.3.1 8255A工作方式1
器。可编程为8位输入或8位输出或8位双向输入且输出。 PB口：具有一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲器和一个8位数据
微机原理与接口技术课件PPT
例3-43 将AX的最高位移入DX的最低位 RCL AX，1 ；将AX的最高位移位CF RCL DX，1 ；将CF移入DX的最低位 例3-44 将AX＝00A2H，BX=00B4H，装配在一起形成 AX＝A2B4H MOV CL，8 ；(CL)←移位数8 ROL AX，CL ；AX循环左移8位（AX）=A200H ADD AX，BX
例3-40 NOT AL ；AL中内容求反码，结果在AL中 NOT BX ；BX中内容求反码，结果在BX中 NOT WORD PTR [1000H] ； 1000H和1001H 2个单元中 的内容求反码，再送回这 FH OR AL，0FH XOR AL，0FH TEST AL，0FH
；AL中的高4位请零 ；AL中的低4位置1 ；AL中的低4位求反 ；检查AL中的低4位是否全为零
练习1：对AL寄存器的D7D6清零，D5D4置 “1”， D3D2取反，D1D0不变 AND AL,3FH OR AL,30H XOR AL,0CH 练习2：将AH的D7D5D3D1置1，其他位保持不变； 将AL的D7D5D3D1取反 OR AH,0AAH XOR AL, 0AAH
作用：通常对某些位置1。 除了AF 影响其他五位且 OF=CF=0
1．逻辑运算指令
5）．异或（按位加）指令XOR 语句格式： XOR OPD，OPS 功能：目的操作数与源操作数做按位加运算，结 果送入目的地址。 即（OPD）⊕(OPS) →OPD。 说明：按位加的运算法则为；1⊕1=0，1⊕0=1， 0⊕1=1，0⊕0=0。 作用：用1与某位异或就是取反。 除了AF 影响其他五位且 OF=CF=0
最高位
CF
最低位
d）带CF的循环右移指令RCR
微机原理与接口技术PPT教学课件
二、存储器容量
存储容量是衡量微型计算机中存储能力的 一个指标，它包括内存容量和外存容量。内存 容量分最大容量和装机容量，外存容量是指磁 盘机和光盘机等容量。
③ 各种服务性程序，如机器的调试、故障检查和 诊断程序、杀毒程序等。
④ 各种数据库管理系统，如SQL Sever、Oracle、 Foxpro等。
2020/12/11
13
1.1 微型计算机及其特点
应用软件是用来为用户解决某种应用问题 的程序及相关的文件和资料。常见应用软件主 要有以下几种: ① 用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软 件包。 ② 文字ห้องสมุดไป่ตู้理软件包（如WPS、Office ）。 ③ 图像处理软件包（如Photoshop、动画处理软 件3DS MAX）。 ④ 各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制 软件、辅助教育等 。
一、微型计算机系统
微型计算机系统由硬件（Hardware）系统和 软件（Software）系统两大部分组成。
硬件系统是指微机的物理实体，由电子部件 和机电装置组成，包括主机箱内的MPU、RAM、 ROM、I/O接口、系统总线及控制电路、外围硬 件设备等。
具体由五大功能部件组成，即：运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备。其中运算 器和控制器统称为微处理器（MPU）或中央处理 器（Contol Processing Unit，CPU）。
通过本章学习内容，会对微型计算 机概况有一个较全面的了解，为后续 内容的学习指明方向。
2020/12/11
3
1.1 微型计算机及其特点
1.1.1 微型计算机系统简介
一、微型计算机系统
微型计算机系统简称为MCS（micro computer system），它以微型计算机为核心， 再配备以相应的外围设备、辅助电路和电源 （统称硬件）及指挥微型计算机工作的系统软 件，便构成了一个完整的系统。
存储容量是衡量微型计算机中存储能力的 一个指标，它包括内存容量和外存容量。内存 容量分最大容量和装机容量，外存容量是指磁 盘机和光盘机等容量。
③ 各种服务性程序，如机器的调试、故障检查和 诊断程序、杀毒程序等。
④ 各种数据库管理系统，如SQL Sever、Oracle、 Foxpro等。
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1.1 微型计算机及其特点
应用软件是用来为用户解决某种应用问题 的程序及相关的文件和资料。常见应用软件主 要有以下几种: ① 用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软 件包。 ② 文字ห้องสมุดไป่ตู้理软件包（如WPS、Office ）。 ③ 图像处理软件包（如Photoshop、动画处理软 件3DS MAX）。 ④ 各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制 软件、辅助教育等 。
一、微型计算机系统
微型计算机系统由硬件（Hardware）系统和 软件（Software）系统两大部分组成。
硬件系统是指微机的物理实体，由电子部件 和机电装置组成，包括主机箱内的MPU、RAM、 ROM、I/O接口、系统总线及控制电路、外围硬 件设备等。
具体由五大功能部件组成，即：运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备。其中运算 器和控制器统称为微处理器（MPU）或中央处理 器（Contol Processing Unit，CPU）。
通过本章学习内容，会对微型计算 机概况有一个较全面的了解，为后续 内容的学习指明方向。
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1.1 微型计算机及其特点
1.1.1 微型计算机系统简介
一、微型计算机系统
微型计算机系统简称为MCS（micro computer system），它以微型计算机为核心， 再配备以相应的外围设备、辅助电路和电源 （统称硬件）及指挥微型计算机工作的系统软 件，便构成了一个完整的系统。
微机原理与接口技术 ppt课件
SI
它支持间接寻址、变址寻址、基址 指示数据段（段默认）或其他
加变址寻址等多种寻址
段（段超越）中源操作数的偏
移地址
目的变址（Destination Index） 串操作时用作目的变址寄存器，
DI 寄存器。它支持间接寻址、变址寻 指示附加段（段默认）中目的 址、基址加变址寻址等多种寻址 操作数的偏移地址
堆栈向低地址方向生成。数据每次进栈时堆栈指针 SP向低地址方向移动(减2)；反之，数据出栈时， SP向高地址方向移动(加2)
(2)BP、BX都被称为基址指针，但两者用法不同。BP 只能寻址堆栈段(段缺省)，不允许段跨越；BX可以寻 址数据段(段缺省)，也可以寻址附加段(段跨越)。
(3)由于大多数算术和逻辑运算中又可以使用BP、SP和 变址寄存器，因而也将这4个寄存器归入通用寄存器组。 使用中应该注意这4个寄存器只能用于16位的存取操作
2.总线接口部件BIU
(1) BIU的功能: 1) BIU从主存取指令送到指令队列缓冲器 2) CPU执行指令时，总线接口单元要配合 EU从指定的主存单元或外设端口中取数据， 将数据传送给EU或把EU的操作结果传送 到指定的主存单元或外设端口中 3) 计算并形成访问存储器的20位物理地址
第2章 微处理器
微处理器，又称中央处理单元（Central Processing Unit,CPU)是采用大规模（LSI）或超大 规模集成电路（VLSI）技术制成的半导体芯片。它 将控制单元，寄存器组，算术逻辑单元（ALU）及 内部总线集成在芯片上，组成具有运算器和控制器 功能的部件。
2.1 8086微处理器的结构
(3)BIU的特点：
2) 地址加法器是用来产生20位存储器物理地址 的。物理地址的计算公式为： • 物理地址(20位)= 段基址(16位)×16+ 偏移地 址(16位) {由寻址方式计算出的有效地址EA（Effective Address） }
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7.1.1 中断、中断源及中断系统
1.中断 在CPU正常运行程序时，由于内部事件、外 部事件或由程序预先安排的事件所引起的 CPU暂时停止正在运行的程序，而转去执行 请求CPU服务的内部/外部事件或预先安排事 件的服务程序，待服务程序处理完毕后又返回 去继续执行被暂停的程序 2.中断源 发出中断请求的外部设备或引起中断的内部原 因称为中断源
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7.2.4 8086的中断响应过程
1．内部中断响应过程 2．外部中断响应过程
1．内部中断响应过程
过程： （1）将类型号乘4，计算出中断向量的地址； （2）CPU的标志寄存器入栈，以保护各个标志位， 此操作类似于PUSHF指令。 （3）清除IF和TF标志，屏蔽新的INTR中断和单 步中断。 （4）保存断点，即把断点处的IP和CS值压入堆 栈，先压入CS值，再压入IP值。 （5）根据第一步计算出来的地址从中断向量表 中取出中断服务程序的入口地址（段和偏移）， 分别送至CS和IP中。 （6）转入中断服务程序执行。
例7-2
将中断服务程序的入口地址直接写入中断向量表。
┇ MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV ┇ AX，00H ES，AX BX，60H*4 ；中断号×4→BX AX，OFFSET_INTR ；中断服务程序偏移值→AX ES：[BX]，AX ；装入偏移地址 AX，SEG_INTR ；中断服务程序的段基址→AX ES：[BX+2]，AX ；装入段基址
T1
T2
INTA T3
周期
第二个总线
T4
T1
T2
INTA T3
周期
T4
图7-5 8086对INTR的中断响应时序
《微机原理与接口技术》课件第11章
11.2 开 关 量 接 口
11.2.1 光电子器件
光电技术应用于计算机系统是当前一种较新的趋势，在信 号传输和存储等环节中，可有效地应用光信号。例如，在电话 与计算机网络的信息传输，声像演播用的CD或VCD，计算机光 盘CD－ROM，甚至于在船舶和飞机的导航装置、交通管理设备 中均采用现代化的光电子系统。光电子系统的突出优点是，抗 干扰能力较强，传输速率极高，而且传输损耗小，工作可靠。 它的主要缺点在于，光路比较复杂，光信号的操作与调制需要 精心设计。光信号和电信号的接口需要一些特殊的光电转换器 件，下面分别予以介绍。
4) 多路转换开关 在生产过程中，要监测或控制的模拟量往往不止一个，尤 其是数据采集系统中，需要采集的模拟量一般比较多，而且不 少模拟量是缓慢变化的信号。对这类模拟信号的采集，可采用 多路模拟开关切换，使多个模拟信号共用一个A/D转换器进行 采样和转换，以降低成本。
5) 采样保持电路 在数据采样期间，保持输入信号不变的电路称为采样保持 电路。由于输入模拟信号是连续变化的，而A/D转换器完成一 次转换需要一定的时间，这段时间称为转换时间。不同的A/D 转换芯片，其转换时间不同。对于变化较快的模拟输入信号， 如果在转换期间输入信号发生变化，就可能引起转换误差。 A/D转换芯片的转换时间越长，对同样频率模拟信号的转换精 度的影响就越大。所以，在A/D转换器前面要增加一级采样保 持电路，以保证在转换过程中，输入信号的值不变。
0.4～1
1～2
2.0～2.2
2～4
5～10
2.0～2.2
1～3
3～8
2.2～2.4
0.5～3
1.5～8
发光二极管的另一种重要用途是将电信号变为光信号，通 过光缆传输，然后再用光电二极管接收，再现电信号。图11.5表 示一发光二极管发射电路通过光缆驱动一个光电二极管电路。 在发射端，一个0～5 V的脉冲信号通过300 Ω的电阻作用于发光 二极管(LED)，这个驱动电路可使LED产生一数字光信号，并作 用于光缆。由LED发出的光约有20％耦合到光缆。在接收端传 送的光中，约有80％耦合到光电二极管上，以致在接收电路的 输出端可复原为0～5 V电平的数字信号。
《微机原理与接口技术》课件第6章
第6章 主 存 储 器
6.1 概述 6.2 随机存储器(RAM) 6.3 只读存储器(ROM) 6.4 CPU与存储器的连接 6.5 现代RAM 6.6 存储器的扩展及其控制 习题6
6.1 概 述
6.1.1 存储器的一般概念和分类 按存取速度和用途可把存储器分为两大类，内部存储器和
外部存储器。把具有一定容量，存取速度快的存储器称为内部 存储器，简称内存。内存是计算机的重要组成部分，CPU可对 它进行访问。目前应用在微型计算机的主内存容量已达256 MB～1 GB，高速缓存器(Cache)的存储容量已达128～512 KB。 把存储容量大而速度较慢的存储器称为外部存储器，简称外存。 在微型计算机中常见的外存有软磁盘、硬磁盘、盒式磁带等， 近年来，由于多媒体计算机的发展，普遍采用了光盘存储器。 光盘存储器的外存容量很大，如CD-ROM光盘容量可达650 MB， 硬盘已达几十个GB乃至几百个GB，而且容量还在增加，故也称 外存为海量存储器。不过，要配备专门的设备才能完成对外存 的读写。例如，软盘和硬盘要配有驱动器，磁带要有磁带机。 通常，将外存归入到计算机外部设备一类，它所存放的信息调 入内存后CPU才能使用。
新的数据。对所存的内容读出时，仍需地址译码器的某一输出
线送出高电平到V5、V6管栅极，即此存储单元被选中，此时V5、 V6导通。于是，V1、V2管的状态被分别送至I/O线、 I/O线，这 样就读取了所保存的信息。显然，存储的信息被读出后，存储
的内容并不改变，除非重写一个数据。
由于SRAM存储电路中，MOS管数目多，故集成度较低， 而V1、V2管组成的双稳态触发器必有一个是导通的，功耗也比 DRAM大，这是SRAM的两大缺点。其优点是不需要刷新电路， 从而简化了外部电路。
如Intel 2114芯片容量为1 K×4位/片，Intel 6264为8 K×8位/片。
6.1 概述 6.2 随机存储器(RAM) 6.3 只读存储器(ROM) 6.4 CPU与存储器的连接 6.5 现代RAM 6.6 存储器的扩展及其控制 习题6
6.1 概 述
6.1.1 存储器的一般概念和分类 按存取速度和用途可把存储器分为两大类，内部存储器和
外部存储器。把具有一定容量，存取速度快的存储器称为内部 存储器，简称内存。内存是计算机的重要组成部分，CPU可对 它进行访问。目前应用在微型计算机的主内存容量已达256 MB～1 GB，高速缓存器(Cache)的存储容量已达128～512 KB。 把存储容量大而速度较慢的存储器称为外部存储器，简称外存。 在微型计算机中常见的外存有软磁盘、硬磁盘、盒式磁带等， 近年来，由于多媒体计算机的发展，普遍采用了光盘存储器。 光盘存储器的外存容量很大，如CD-ROM光盘容量可达650 MB， 硬盘已达几十个GB乃至几百个GB，而且容量还在增加，故也称 外存为海量存储器。不过，要配备专门的设备才能完成对外存 的读写。例如，软盘和硬盘要配有驱动器，磁带要有磁带机。 通常，将外存归入到计算机外部设备一类，它所存放的信息调 入内存后CPU才能使用。
新的数据。对所存的内容读出时，仍需地址译码器的某一输出
线送出高电平到V5、V6管栅极，即此存储单元被选中，此时V5、 V6导通。于是，V1、V2管的状态被分别送至I/O线、 I/O线，这 样就读取了所保存的信息。显然，存储的信息被读出后，存储
的内容并不改变，除非重写一个数据。
由于SRAM存储电路中，MOS管数目多，故集成度较低， 而V1、V2管组成的双稳态触发器必有一个是导通的，功耗也比 DRAM大，这是SRAM的两大缺点。其优点是不需要刷新电路， 从而简化了外部电路。
如Intel 2114芯片容量为1 K×4位/片，Intel 6264为8 K×8位/片。
微机原理与接口技术课件PPT
例题
例3-45将首地址为SRC的源字符串传送到DEST 为首地址的内存区，字符串的长度为N个字节。 CLD ；DF=0,增量方向 LEA SI，SRC ；DS：SI←字符串首地址 LEA DI，ES：DEST ；ES：DI←目标地址 MOV CX，N ；字符串长度 REP MOVSB ；重复字符串传送
1．基本串操作指令
（1）串传送指令 MOVSB ；字节传送，ES：[DI]←DS：[SI]， SI←SI±1，DI←DI±1 MOVSW ；字传送，ES：[DI]←DS：[SI]， SI←SI±2，DI←DI ±2 DF=0,(SI)和(DI)增量；DF=1， ,(SI)和(DI)减量 不影响FR寄存器的值
5）串搜索指令 SCASB ；字节搜索，AL-ES：[DI]，DI←[DI] ±1. SCASW ；字搜索， AX-ES：[DI]，DI←[DI] ±2 DF=0,(SI)和(DI)增量；DF=1， (SI)和(DI)减量 影响FR寄存器的所有标志位
2．重复前缀指令
格式： REP ；无条件重复前缀指令 REPE/REPZ ；条件重复前缀指令 REPNE/REPNZ ；条件重复前缀指令
（3）存串指令 STOSB ；存字节，ES：[DI]←AL，DI←[DI] ±1 STOSW ；存字， ES：[DI]←AX，DI←[DI] ±2. DF=0,（DI）增量；DF=1， (DI)减量 不影响FR寄存器的值
例题2
使内存中0400H开始的256个单元清零 CLD LEA DI，[0400H] MOV CX, 0080H XOR AX ,AX REP STOSW
REP指令用在MOVS、STOS指令之前，每执行一次串 指令，CX←(CX)-1，直到CX=0，重复执行结束 REPE/REPZ指令用在CMPS、SCAS指令之前，每执 行一次串指令，CX←(CX)-1，并判断ZF标志位是否为 0；只要CX=0或ZF=0，则重复执行结束 REPNE/REPNZ指令用在CMPS、SCAS指令之前，每 执行一次串指令，CX←(CX)-1，并判断ZF标志位是否 为1；只要CX=0或ZF=1，则重复执行结束 LODS指令之前不能添加重复前缀
微机原理与接口技术(课程介绍)_ppt课件
1-9 Copyright © SWFC-CISD, 2006. All rights reserved.
Visual Basic Programming Language
考核方式
• • •
平时成绩：到课率 + 课堂练习
期中考试：随堂考 期末考试：笔试考
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
•
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
1-5 Copyright © SWFC-CISD, 2006. All rights reserved.
Visual Basic Programming Language
本课程的基本要求
•
学生通过本课程的学习，能以微处理器、总 线、接口、通道和管理程序为主线索，正确建立 微型计算机系统的整体概念，理解硬软件间的辩 证关系，并了解微机系统及接口技术的最新发展 。
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
1-3 Copyright © SWFC-CISD, 2006. All rights reserved.
Visual Basic Programming Language
课程简介
•
通过本课程的学习，学习微处理器芯片 基本功能、指令系统、构成微型计算机的外 围芯片，以及构成微型计算机系统的接口芯 片。掌握微型计算机结构特点，以及实现微 型计算机与外部连接的软、硬件基础知识和 基本技能；掌握和了解各种典型环境下接口 设计原则；熟悉和正确选择常用的几种大规 模集成接口电路。
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
Visual Basic Programming Language
考核方式
• • •
平时成绩：到课率 + 课堂练习
期中考试：随堂考 期末考试：笔试考
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
•
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
1-5 Copyright © SWFC-CISD, 2006. All rights reserved.
Visual Basic Programming Language
本课程的基本要求
•
学生通过本课程的学习，能以微处理器、总 线、接口、通道和管理程序为主线索，正确建立 微型计算机系统的整体概念，理解硬软件间的辩 证关系，并了解微机系统及接口技术的最新发展 。
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
1-3 Copyright © SWFC-CISD, 2006. All rights reserved.
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课程简介
•
通过本课程的学习，学习微处理器芯片 基本功能、指令系统、构成微型计算机的外 围芯片，以及构成微型计算机系统的接口芯 片。掌握微型计算机结构特点，以及实现微 型计算机与外部连接的软、硬件基础知识和 基本技能；掌握和了解各种典型环境下接口 设计原则；熟悉和正确选择常用的几种大规 模集成接口电路。
云南经贸外事职业学院计科系 —— 西南林学院计算机与信息科学系——鲁 宁戴 伟
微机原理与接口技术优秀课件
存器以及存储单元都集成在一个芯片中，体积特别小 功耗低，一般为几十毫瓦(mW)
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
地
AB 地
址
址 译 码
锁
和
存
驱
动
存储体
读写控制 CB
I/O
控 DB
制
电
路
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
只读 可编程只读存储器PROM
存
存储器 可擦除可编程只读存储器EPROM ROM 电可擦可编程只读存储器EEPROM
储
快闪存储器Flash Memory
器
磁表面 存储器
磁盘存储器 磁带存储器
硬盘 软盘
光介质存储器
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.1 存储器的分类——按信息的可保存性分类
➢ 价格/位——常用每字节或每MB成本表示，即C=价格/容量
➢ 可靠性——通常用平均无故障工作时间（Mean Time Between Failures，简称MTBF）即两次故障之间的平均时间来衡量。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.3 存储系统的概念
存储系统由存放程序和数据的各类存储设备及相关软件构成。
➢ 辅助存储器——又称外部存储器，主要用来存放当前暂时不 参加运算的程序和数据，通常CPU不直接访问辅存。
➢ 高速缓冲存储器(Cache)——用于弥补计算机内部各器件之间 的速度差异。主要采用双极型(TTL)半导体存储器件。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
地
AB 地
址
址 译 码
锁
和
存
驱
动
存储体
读写控制 CB
I/O
控 DB
制
电
路
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
只读 可编程只读存储器PROM
存
存储器 可擦除可编程只读存储器EPROM ROM 电可擦可编程只读存储器EEPROM
储
快闪存储器Flash Memory
器
磁表面 存储器
磁盘存储器 磁带存储器
硬盘 软盘
光介质存储器
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.1 存储器的分类——按信息的可保存性分类
➢ 价格/位——常用每字节或每MB成本表示，即C=价格/容量
➢ 可靠性——通常用平均无故障工作时间（Mean Time Between Failures，简称MTBF）即两次故障之间的平均时间来衡量。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.3 存储系统的概念
存储系统由存放程序和数据的各类存储设备及相关软件构成。
➢ 辅助存储器——又称外部存储器，主要用来存放当前暂时不 参加运算的程序和数据，通常CPU不直接访问辅存。
➢ 高速缓冲存储器(Cache)——用于弥补计算机内部各器件之间 的速度差异。主要采用双极型(TTL)半导体存储器件。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
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微机原理与接口技术
大家好！
1
课程目标
掌握：
微型计算机的基本工作原理
汇编语言程序设计方法
微型计算机接口技术 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
2
教材及实验指导书
教材：
《微机原理与接口技术》（第3版）. 冯博琴，吴宁 主编. 清华大学出版社
实验指导书
64
3. 符号数的算术运算
通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。 即：[X+Y]补=[X]补+[Y]补
[X-Y]补=[X+(-Y)]补
=[X]补+[-Y]补 注：运算时符号位须对齐
65
[例]
X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？
[X]原=10110100
42
[例]：
最高位向前有进位，产生溢出
43
3. 逻辑运算
与、或、非、异或 掌握：
与、或、非门逻辑符号和逻辑关系（真值表）；
与非门、或非门的应用。
44
“与”、“或”运算
‚与‛运算：
任何数和‚0‛相‚与‛，结果为0。
‚或‛运算：
任何数和‚1‛相‚或‛，结果为1。
&
&
≥1
≥1
45
“非”、“异或”运算
系统软件
软件
应用软件
25
二、计算机中的数制和编码
数制和编码的表示 各种计数制之间的相互转换
26
1. 常用计数法
十进制（D） 二进制（B） 十六进制（H）
27
例：
234.98D或（234.98）D
1101.11B或（1101.11）B ABCD . BFH或（ABCD . BF）
55
[例]
X= -52 = -0110100
[X]原=1 0110100
[X]反=1 1001011
56
0的反码：
[+0]反=00000000
[-0]反 =11111111 即：数0的反码也不是唯一的。
57
补码
定义：
若X>0， 则[X]补= [X]反= [X]原
若X<0， 则[X]补= [X]反+1
优点：
真值和其原码表示之间的对应关系简单，容易理解；
缺点：
计算机中用原码进行加减运算比较困难 0的表示不唯一。
53
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。
54
反码
对一个机器数X：
若X>0 ，则 [X]反=[X]原
若X<0， 则 [X]反= 对应原码的符号位不变， 数值部分按位求反
34
BCD码与二进制数之间的转换
先转换为十进 制数，再转换二进 制数；反之同 样。 例：
（0001 0001 .0010 0101）BCD =11 .25 =（1011 .01）
B
35
ASCII码
西文 字符的编码，一般用7位二进 制码表示。
D7位为校验位，默认情况下为0。
要求：
73
2. 程序和指令
程序：
具有一定功能的指令的有序集合
指令：
由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。
74
3. 指令执行的一般过程
机器数
计算机中的数据
构成：
符号位 + 真值
“0” “1”
表示正 表示负
50
[例]
+52 = +0110100 = 0 0110100
符号位 真值
-52 = -0110100 = 1 0110100
符号位
真值
51
1. 符号数的表示
机器数的表示方法：
原码
反码
补码
52
原码
最高位为符号位（用‚0‛表示正，用‚1‛表 示负），其余为真值部分。
写：
CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。
19
内存储器的分类
随机存取存储器（RAM）
按工作方 式可分为
只读存储器（ROM）
20
输入/输出接口
接口是CPU与外部设备间的桥梁
I/O
CPU 接口
外 设
21
接口的分类
串行接口 并行接口 数字接口 输入接口
输出接口
模拟接口
22
接口的功能
[X]补= [X]反+1=11001100 [Y]补= [Y]原=01110100 [X+Y]补= [X]补+ [Y]补 =11001100+01110100
=01000000
X+Y=+1000000
66
符号数运算中的溢出问题
两个带符号二进制数相加或相减时，若运算结
果超出可表达范围，则产生溢出
《微机原理与接口技术实验指导书》（讲义） 陈文革，吴宁，夏秦编. 西安交通大学 《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第3版）. 吴宁，陈文革编. 清华大学出版社
3
第1章 微型计算机基础概论
主要内容：
微机系统的组成
计算机中的编码、数制及其转换 无符号二进制数的运算
算术运算和逻辑运算 运算中的溢出
内存按单元组织 每单元都对应一个地址，以方便对单元的寻址
单元内容
38F04H
内存地址
10110110
17
内存容量
内存容量：
所含存储单元的个数，以字节为单位
内存容量的大小依CPU的寻址能力而定
实地址模式下为CPU地址信号线的位数
18
内存操作
读：
将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；
60
特殊数10000000
对无符号数:（10000000）B=128
在原码中定义为： -0
在反码中定义为： -127
在补码中定义为： -128
61
符号数的表示范围
对8位二进制数：
原码： -127 ~ +127
反码： -127 ~ +127 补码： -128 ~ +127
62
25.5 = 11001.1B = 19.8H 11001010.0110101B =CA.6AH
32
3. 计算机中的编码
BCD码
用二进制编码表示的十进制数
ASCII码
西文字符编码
33
BCD码
压缩BCD码
用4位二进制码表示一位十进制数 每4位之间有一个空格
扩展BCD码
用8位二进制码表示一位十进制数，每4位之间有一 个空格。
溢出的判断方法：
最高位进位状态次高位进位状态＝1，则结果溢出
67
[例]：
若：X=01111000， Y=01101001
则：X+Y=
01111000
01101001 11100001
次高位向最高位有进位，而最高位向前无进位，产生 溢出。 （事实上，两正数相加得出负数，结果出错）
68
结束语：
‚非‛运算
按位求反
‚异或‛运算
相同则为0，相异则为1
46
4.
译码器
各引脚功能
输入端与输出端关系（真值表）
掌握74LS138译码器
47
74LS138译码器
主要引脚及功能 G1 G2A G2B C B Y0
• • • •
A
Y7
48
三、机器数（有符号数）的运算
49
计算机中符号数的表示
外设
微机系统
系统软件
软件系统 应用软件
13
微处理器
微处理器简称CPU，是计算机的核心。
主要包括： 运算器 控制器
寄存器组
14
存储器
定义：
用于存放计算机工作过程中需要操作的数据 和程序。
15
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
16
内存单元的地址和内容
机器数的表示及运算 基本逻辑门及译码器
4
一、微型计算机系统
微型机的工作原理 微机系统的基本组成
5
1. 计算机的工作原理
冯
•
诺依曼计算机的工作原理
存储程序工作原理
6
存储程序原理
将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组 成的程序，并放入存储器保存
指令按其在存储器中存放的顺序执行；
5B.8H=5×161+11×160+8×16-1 =80+11+0.5 =91.5
30
十进制到非十进制数的转换
到二进制的转换： 对整数：除2取余；
大家好！
1
课程目标
掌握：
微型计算机的基本工作原理
汇编语言程序设计方法
微型计算机接口技术 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
2
教材及实验指导书
教材：
《微机原理与接口技术》（第3版）. 冯博琴，吴宁 主编. 清华大学出版社
实验指导书
64
3. 符号数的算术运算
通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。 即：[X+Y]补=[X]补+[Y]补
[X-Y]补=[X+(-Y)]补
=[X]补+[-Y]补 注：运算时符号位须对齐
65
[例]
X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？
[X]原=10110100
42
[例]：
最高位向前有进位，产生溢出
43
3. 逻辑运算
与、或、非、异或 掌握：
与、或、非门逻辑符号和逻辑关系（真值表）；
与非门、或非门的应用。
44
“与”、“或”运算
‚与‛运算：
任何数和‚0‛相‚与‛，结果为0。
‚或‛运算：
任何数和‚1‛相‚或‛，结果为1。
&
&
≥1
≥1
45
“非”、“异或”运算
系统软件
软件
应用软件
25
二、计算机中的数制和编码
数制和编码的表示 各种计数制之间的相互转换
26
1. 常用计数法
十进制（D） 二进制（B） 十六进制（H）
27
例：
234.98D或（234.98）D
1101.11B或（1101.11）B ABCD . BFH或（ABCD . BF）
55
[例]
X= -52 = -0110100
[X]原=1 0110100
[X]反=1 1001011
56
0的反码：
[+0]反=00000000
[-0]反 =11111111 即：数0的反码也不是唯一的。
57
补码
定义：
若X>0， 则[X]补= [X]反= [X]原
若X<0， 则[X]补= [X]反+1
优点：
真值和其原码表示之间的对应关系简单，容易理解；
缺点：
计算机中用原码进行加减运算比较困难 0的表示不唯一。
53
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。
54
反码
对一个机器数X：
若X>0 ，则 [X]反=[X]原
若X<0， 则 [X]反= 对应原码的符号位不变， 数值部分按位求反
34
BCD码与二进制数之间的转换
先转换为十进 制数，再转换二进 制数；反之同 样。 例：
（0001 0001 .0010 0101）BCD =11 .25 =（1011 .01）
B
35
ASCII码
西文 字符的编码，一般用7位二进 制码表示。
D7位为校验位，默认情况下为0。
要求：
73
2. 程序和指令
程序：
具有一定功能的指令的有序集合
指令：
由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。
74
3. 指令执行的一般过程
机器数
计算机中的数据
构成：
符号位 + 真值
“0” “1”
表示正 表示负
50
[例]
+52 = +0110100 = 0 0110100
符号位 真值
-52 = -0110100 = 1 0110100
符号位
真值
51
1. 符号数的表示
机器数的表示方法：
原码
反码
补码
52
原码
最高位为符号位（用‚0‛表示正，用‚1‛表 示负），其余为真值部分。
写：
CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。
19
内存储器的分类
随机存取存储器（RAM）
按工作方 式可分为
只读存储器（ROM）
20
输入/输出接口
接口是CPU与外部设备间的桥梁
I/O
CPU 接口
外 设
21
接口的分类
串行接口 并行接口 数字接口 输入接口
输出接口
模拟接口
22
接口的功能
[X]补= [X]反+1=11001100 [Y]补= [Y]原=01110100 [X+Y]补= [X]补+ [Y]补 =11001100+01110100
=01000000
X+Y=+1000000
66
符号数运算中的溢出问题
两个带符号二进制数相加或相减时，若运算结
果超出可表达范围，则产生溢出
《微机原理与接口技术实验指导书》（讲义） 陈文革，吴宁，夏秦编. 西安交通大学 《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第3版）. 吴宁，陈文革编. 清华大学出版社
3
第1章 微型计算机基础概论
主要内容：
微机系统的组成
计算机中的编码、数制及其转换 无符号二进制数的运算
算术运算和逻辑运算 运算中的溢出
内存按单元组织 每单元都对应一个地址，以方便对单元的寻址
单元内容
38F04H
内存地址
10110110
17
内存容量
内存容量：
所含存储单元的个数，以字节为单位
内存容量的大小依CPU的寻址能力而定
实地址模式下为CPU地址信号线的位数
18
内存操作
读：
将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；
60
特殊数10000000
对无符号数:（10000000）B=128
在原码中定义为： -0
在反码中定义为： -127
在补码中定义为： -128
61
符号数的表示范围
对8位二进制数：
原码： -127 ~ +127
反码： -127 ~ +127 补码： -128 ~ +127
62
25.5 = 11001.1B = 19.8H 11001010.0110101B =CA.6AH
32
3. 计算机中的编码
BCD码
用二进制编码表示的十进制数
ASCII码
西文字符编码
33
BCD码
压缩BCD码
用4位二进制码表示一位十进制数 每4位之间有一个空格
扩展BCD码
用8位二进制码表示一位十进制数，每4位之间有一 个空格。
溢出的判断方法：
最高位进位状态次高位进位状态＝1，则结果溢出
67
[例]：
若：X=01111000， Y=01101001
则：X+Y=
01111000
01101001 11100001
次高位向最高位有进位，而最高位向前无进位，产生 溢出。 （事实上，两正数相加得出负数，结果出错）
68
结束语：
‚非‛运算
按位求反
‚异或‛运算
相同则为0，相异则为1
46
4.
译码器
各引脚功能
输入端与输出端关系（真值表）
掌握74LS138译码器
47
74LS138译码器
主要引脚及功能 G1 G2A G2B C B Y0
• • • •
A
Y7
48
三、机器数（有符号数）的运算
49
计算机中符号数的表示
外设
微机系统
系统软件
软件系统 应用软件
13
微处理器
微处理器简称CPU，是计算机的核心。
主要包括： 运算器 控制器
寄存器组
14
存储器
定义：
用于存放计算机工作过程中需要操作的数据 和程序。
15
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
16
内存单元的地址和内容
机器数的表示及运算 基本逻辑门及译码器
4
一、微型计算机系统
微型机的工作原理 微机系统的基本组成
5
1. 计算机的工作原理
冯
•
诺依曼计算机的工作原理
存储程序工作原理
6
存储程序原理
将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组 成的程序，并放入存储器保存
指令按其在存储器中存放的顺序执行；
5B.8H=5×161+11×160+8×16-1 =80+11+0.5 =91.5
30
十进制到非十进制数的转换
到二进制的转换： 对整数：除2取余；