微机原理及应用

移码
• 移码是在数的真值上加一个偏移量形成的，他的定 义为：[X]移=2n-1-1+X 2n-1≥X＞-2n-1 • 其中X表示二进制数真值，n表示包括符号位和数值 部分在内的二进制数位数，2n-1-1为偏移量。 • 例如：若X=+10010B=+18， Y=-10010B=-18，则 [X]移=110001B，[Y]移=001101B。 运算过程： 100000 1 011111 +10010 110001 100000 1 011111 - 10010 001101
第1章：微型计算机应用的两个方向
用于数值计算、数据处理及信息管理方向
通用微机，例如：PC微机 功能越强越好、使用越方便越好
用于过程控制及智能化仪器仪表方向
专用微机，例如：工控机、单片机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小 将CPU以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O 接口）都集成在一个微处理器芯片中 例如：常用的MCS-51、MCS-96
微机原理及应用-课程介绍
微机：IBM PC系列机 原理：8088汇编语言程序设计 应用：半导体存储器及其接口 I/O接口电路及其与外设连接 硬件－－接口电路原理 软件－－接口编程方法
微机原理及应用-参考文献
钱晓捷 陈涛，微型计算机原理及接口技术， 北京：机械工业出版社，1999.1 钱晓捷，汇编语言程序设计（第2版）， 北京：电子工业出版社，2003.6 扬季文等，80X86汇编语言程序设计教程， 北京：清华大学出版社，1998.6 戴梅萼，微型计算机技术及应用， 北京：清华大学出版社，1991 扬素行，微型计算机系统原理及应用， 北京：清华大学出版社，1995 Barry B.Brey著 陈谊等译， Intel系列微处理器结构、编程和接口技术大全 ——80X86、Pentium和Pentium Pro， 北京：机械工业出版社，1998.1
带符号整数、无符号整数、BCD数、字符串、 位、浮点数
数据在内存储器中的存储方式
内存的作用
• 用来存储参加运算的操作数、运算的中间结果和最 后结果。
数据在内存中的存储
• 常以字节Byte为单位进行存储 • 两个相邻字节组成一个字Word，4个相邻字节为双 字DWord
常用数据类型 • 多字节数据的存储采用高位字节在地址高的存储单 元中，低位字节在地址号低的存储单元中的规则 • 举例：
[ X ]反 {X 2 n -1 X
• 补码和反码之间的关系
0 X 2 n 1 -2 n -1 X 0
– X为正数时，[X]补= [X]反=[X]原=X – X为负数时， [X]反是将[X]原的符号位保持不变，其余各位变反； [X]补是将 [X]原的符号位保持不变，其余各位变反加1。或采用 带借位0减。
• 例如：
常用数据类型 若=+1010011B， X2=-1010011B，则 [X1]补= [X1]反= [X1]原=01010011B； [X2]原=11010011B，[X2]反=10101100B ， [X2]补=10101101B 当X为+0时，则 [+0]补=2n+00…00=0 [+0]反= [+0]原= 00…00=0 当X为-0时，则 [-0]补=2n-00…00=0 [+0]反= 111…11
地址 数据1234 地址 数据3C5D7E9F
M+2 M+1 M M-1
xx 12 34 xx
M+4 M+3 M+2 M+1 M
xx 3C 5D 7E 9F
常用数据类型
数的进位制表示约定
进位计数制
• 常用进位制有二进制、十六进制、十进制、八进制 • 不同进制的数常用后缀字母区别。H/h表示十六进制， B/b表示二进制，没有或D/d表示十进制，Q/q表示 八 进 制 。 如 1011B=(1011)2 ， A8H =(A8)16 ， 61Q=(61)8
• 零的原码表示
– 在二进制数原码表示中有正零和负零之分，即 – [+0]原=000…000， [-0]原=100…000
• 综上所述，有如下公式：
[ X ]原 {X n -1-X 2
X 0 X -0
常用数据类型 补码和反码
• 补码：一个二进制数，若以2n为模，他的补码叫做2补码，简 称补码，即 X 0 X 2n 1 [ X ]补 { 2n X -2n -1 X 0 • 反码：一个二进制数，若以2n -1为模，他的补码叫做1补码， 也称反码。即
硬盘适配器 2. PC机仅使用低10位A0～A9， 游戏接口 并行打印机接口LPT2 寻址1024个8位I/O端口 串行通信接口COM2 并行打印机接口LPT1 SDLC通信接口 BSC通信接口 单色显示/打印机适配器 彩色图形适配器CGA 软盘适配器 串行通信接口COM1
I/O端口
I/O 通 道
第1章：1.4 计算机中的数据表示
出的计算机系统
第1章：1.1.1 微型计算机的发展
第1代：4位和低档8位微机
4004→4040→8008
第2代：中高档8位微机
Z80、I8085、M6800，Apple-II微机
第3代：16位微机
8086→8088→80286，IBM PC系列机
第4代：32位微机
80386→80486→Pentium→Pentium II / III / 4 32位PC机、Macintosh机、PS/2机
第0章
第1章：微型计算机系统概述
教学重点
微型计算机的发展 IBM PC系列机的主机板
第1章：1.1 微型计算机的发展和应用
1946年，世界上出现第一台数字式电子计 算机ENIAC（电子数据和计算器） 发展到以大规模集成电路为主要部件的第 四代，产生了微型计算机 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微 处理器芯片Intel4004，开创了一个全新的 以大规模、超大规模集成电路为主 计算机时代 要部件,以集成了计算机主要部件——控 微机发展的几项关键技术 制器和运算器的微处理器为核心所构造
整数
整数分带符号数和无符号数两种 无符号数
• 指字节、字、双字的二进制位都用来表示数值本身， 没有用来表示符号的位，因而为正整数。 • 其中0位为最低有效位，7、15、31分别为最高有效 位。
常用数据类型
无符号整数图示
MSB 7 MSB 15 MSB 31 m+3 24 23 16 15 87 87 0 字 1000000000000000 32768 0 字节 10000000 128
1.了解微机发展概况、熟悉典型微处理器和微 机系统 2.明确微机两个应用方向、区别通用微机（PC 机）和控制专用微机（单片机） 3.了解PC系列机的主机板、存储空间分配和I/O 空间分配
第1章
微型计算机中的数据类型
数据类型
教学重点
数据在内存储器中的存储方式
整数
常用数据类型
80x86系列微机中，常用数据类型包括：
第1章：1.3.3 存储空间的分配
000000H 0A0000H 0C0000H 0E0000H 0F0000H 100000H 系统RAM 640KB 显示RAM 128KB 扩展ROM 128KB 保留ROM 64KB 基本ROM 64KB 扩展RAM ≈15MB 保留ROM 64KB 基本ROM 64KB 常规内存 1MB
0 双字 1000000000000000 0000000000000000 m 地址 2147483648
m+2
m+1
常用数据类型
带符号整数
带符号整数表示法有4种：原码、反码、补码 及移码 原码
• 最高位表示数的符号位，常以0表示正数，1表示负 数，其余各位表示数值本身，则称为原码表示法。 • 例 如 X=+1011100 ， Y=-1011100 ， 则 [X]原=01011100， [Y]原=11011100。 • 是符号数值化的数，可在计算机中使用，称为机器 数。原来的带符号数称为相应机器数的真值。 • 原码与真值之间的关系：
1F0－1F8 200－207 278－27F 2F8－2FF 378－37F 380－38F 3A0－3AF 3B0－3BF 3D0－3DF 3F0－3F7 3F8－3FF
系 统 板
DMA控制器1 中断控制器1 定时计数器 并行接口电路 DMA页面寄存器 中断控制器2 1. 80x86访问外设时，只使用低 DMA控制器2 16位A0～A15，寻址64K个8位 协处理器
常规内存：1MB
基本RAM区：640KB 保留RAM区：128KB 扩展ROM区：128KB 基本ROM区：64KB
FE0000H
扩展内存 扩展内存：用作RAM区 15MB
FFFFFFH
第1章：1.3.4 I/O空间的分配
000－01F 020－03F 040－05F 060－07F 083.1 硬件基本组成
16位PC机 32位PC机的基本部件相同
第1章：1.3.2 主机板组成
8259 中断控制 1. 微处理器子系统 器 8088CPU：16位内部结构、8位数据总线、20地址总线 位地址 地址锁存器 8087 8088 I/O 数据总线 总线、4.77MHz主频 协 微 通 数据收发器 处 2. 存储器 处 道 控制总线 理 理 ROM-BIOS（基本输入输出系统）、主体为RAM 器 器 8288 3. I/O接口控制电路 总线控制器 8237 8253 8255 8259A、8253、8237A、8255等 DMA控制器 定时控制器 并行接口 8284 I/O通道 4. 时钟发生器 62线的IBM PC总线 键盘 系统 扬声器 接口 配置 接口 开关 只读存储器 ROM 随机存储器 RAM
存储容量的表达
比特b（二进制1位） 字节B （二进制8位） 1KB＝210B＝1024B 1MB＝220B、1GB＝230B
进制的表示
二进制数用B或b结尾 十进制数可不用结尾字母， 也可用D或d结尾 十六进制数用H或h结尾
请 大 家 复 习 掌 握 本 小 节 内 容
微机原理及应用-第0章教学要求
基数
• 某种进位计数制中所包含的数码个数就是该数的基 数，如二进制为2，N进制为N。 • 基数体现了该数制中进位和借位的原则：当在某一 位数上计够一个基数时需要向上进1，反之，从上位 借1在下位当一个整基数来使用
常用数据类型
权
• 表示进位计数制中各个数位上的单位值。 • 权一般以基数幂的形式来表示，如：十进制数 1111.11D，其中的各个1有不同的权重，从左到右 分别为：103、102、101、100、10-1、10-2。
微机原理及应用-课程特点
专业技术基础课
硬件系列课程之一
• 计算机组成原理 • 微机原理及接口技术 • 计算机体系结构
区别
特色
• 以技术为主 • 面向应用 • 软硬件相结合
微机原理及应用-先修课程
数字逻辑
• 提供硬件基础
计算机组成原理
• 确立计算机部件功能 • 掌握计算机工作原理
高级语言程序设计
• 熟悉DOS环境程序设计的方法 • 掌握基本程序设计思想
第5代：64位微机
Itanium、64位RISC微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站
第1章：1.1.2 微型计算机的应用
计算机应用通常分成如下各个领域
科学计算，数据处理，实时控制 计算机辅助设计，人工智能，……
由于微型计算机具有如下特点
体积小、价格低 工作可靠、使用方便、通用性强……
所以，可以分为两个主要应用方向

微机原理及应用-课程内容
章节目录
第1章 微型计算机系统概述 第2章 微处理器指令系统 第3章 汇编语言程序设计 第4章 微处理器外部特性 第5章 半导体存储器及其接口 第6章 基本输入输出接口 第7章 中断控制接口 第8章 定时计数控制接口 第10章 并行接口
计划学时
6 12 16 6 4 6 6 6 6
第1章：1.2 微型计算机的系统组成
微型计算机系统 微处理器 微型计算机
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 输入输出输出 接口电路 外部设备 软件 区别3个概念 总线
第1章：1.3 IBM PC系列机系统
16位IBM PC系列机是32位微机的基础 8088CPU
IBM PC机 IBM PC/XT机 IBM PC/AT机
常用数据类型
• 正数的原码表示
– 设X=+Xn-2Xn-3…X1X0，[X]原=0 Xn-2Xn-3…X1X0
• 负数的原码表示
– 设X=-Xn-2Xn-3…X1X0，[X]原=1 Xn-2Xn-3…X1X0 = 2n-1+ Xn-2Xn-3…X1X0 =2n-1-（ -Xn-2Xn-3…X1X0 ）= 2n-1-X