学习课件微机原理与接口技术

数据流驱动的计算机结构

当指令具有所需数据、且输出端没有数据时就可执 行。
主处理机
控制通道
数据通道
磁盘存储器
高速数据总线 数据流处理机 存储器
Dataflow Image Processing System
10
2. 系统组成
主机 硬件系统
CPU 存储器 输入/输出接口 总线
外设
微机系统
系统软件
软件系统 应用软件
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1. 无符号数的算术运算

加法运算

1+1=0（有进位）

减法运算

0-1=1（有借位）


乘法运算
除法运算
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乘除运算例

00001011×0100
=00101100B

00001011÷0100=00000010B 即：商=00000010B
余数=11B
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2. 无符号数的表示范围：
0 ≤ X ≤ 2n-1
[+0]反=00000000
[-0]反 =11111111 即：数0的反码也不是唯一的。
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补码
定义：

若X>0， 则[X]补= [X]反= [X]原

若X<0， 则[X]补= [X]反+1
55
[例]

X= – 52= – 0110100
[X]原=10110100 [X]反=11001011 [X]补= [X]反+1=11001100
程序存储，共享数据，顺序执行 属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据的 处理。 与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高； 执行顺序有程序决定，对大型复杂任务较困难； 以运算器为核心，处理效率较低； 由PC控制执行顺序，难以进行真正的并行处理。
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不足：

典型的非冯 • 诺依曼机结构
算术运算和逻辑运算 运算中的溢出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

机器数的表示及运算 基本逻辑门及译码器
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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
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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；


由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序 的执行。

偶校验

加上校验位后 编码中‚1‛的个数为偶数。

上例若以偶校验传送，则为 41H。
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三、无符号二进制数的运算
算术运算
无符号数 二进 制数的运算 有符号数
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逻辑运算
主要内容

无符号二进 制数的算术运算
无符号数的表达范围 运算中的溢出问题 无符号数的逻辑运算 基本逻辑门和译码器
• • • •
A
Y7
45
三、机器数（有符号数）的运算
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计算机中符号数的表示

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
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[例]
+52 = +0110100 = 0 0110100
符号位 真值
-52 = -0110100 = 1 0110100
符号位
真值
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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）
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输入/输出接口

接口是CPU与外部设备间的桥梁
CPU
I/O
接口
外 设
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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
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接口的功能

数据缓冲寄存； 信号电平或类型的转换；

实现主机与外设间的运行匹配。
B
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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：

理解校验位的作用 熟悉0---F的ASCII码
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ASCII码的奇偶校验

奇校验

加上校验位后编码中‚1‛的个数为奇数。 例：A的ASCII码是41H（1000001B）

以奇校验传送则为 C1H（11000001B）
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软件系统

软件：

为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能 而编写的各种程序的总和及其相关资料。 操作系统 编译系统 网络系统 工具软件
系统软件
软件
应用软件
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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
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1. 常用计数法
十进制（D） 二进制（B） 十六进制（H）
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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
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2. 符号二进制数与十进制的转换
对用补码表示的二进制数：
1）求出真值
2）进行转换
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[例]：补码数转换为十进制数

[X]补=0 0101110B
正数
所以：真值=0101110B X=+46
-0=1 0000000 即：数0的原码不唯一。
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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
52
[例]

X= -52 = -0110100
[X]原=1 0110100
[X]反=1 1001011
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0的反码：
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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
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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。
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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
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内存单元的地址和内容

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
若运算结果超出这个范围，则产生溢出。
对无符号数：运算时，当最高位向更高位 有进位（或借位）时则产生 溢出。
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[例]：
最高位向前有进位，产生溢出
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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。
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“与”、“或”运算

‚与‛运算：
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0的补码：

[+0]补= [+0]原=00000000

[-0]补= [-0]反+1=11111111+1
=1 00000000
对8位字长，进位被舍掉
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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
单元内容
38F04H
内存地址
10110110
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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
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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，单元中原来的内容被覆盖。

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）
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结束语：

第1章难点：
补码的概念及其运算
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第2章
微处理器与总线
67
主要内容：

微处理器的功能和结构

8088/8086微处理器

特点


主要引线功能和内部结构
内部寄存器 实地址模式下的存储器寻址 总线时序
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总线
一、微处理器及8088/8086CPU
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1. 微处理器
运算器 微处理器 控制器 内部寄存器
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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。
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3. 指令执行的一般过程
取指令 指令译码 读取操作数
执行指令
存放结果
取指部件，分析部件，执行部件
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冯 • 诺依曼计算机体系结构
存储器
输入设备
运算器
输出设备
控制器
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冯 • 诺依曼机的工作过程
内存中的程序 CPU 取出 指令1 指令2 分析 获取操作数 执行 存放结果
程序计 数器PC
地址
┇
指令n
┇
操作数
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冯 • 诺依曼机的工作过程

取一条指令的工作过程：

将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码， 选中相应单元。