第2章 微机系统基本工作原理
第2章计算机系统的组成
2.2 计算机硬件系统
算
输 入 设 备 备 设 出
输
1.1 计算机硬件
2. 2. 1
微型计算机的硬件组成
微型计算机硬件系统由主机和常用外围设备两大部分 组成。 组成。 主机由中央处理器(CPU)和内存储器 和内存储器(ROM,RAM)组 主机由中央处理器 和内存储器 组 用来执行程序、处理数据， 成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。 ）。为了 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。为了 与外围设备连接， 与外围设备连，在主机板上还安装有若干个接口插 槽，可以在这些插槽上插入不同外围设备连接的接口 用来连接不同的外部设备。 卡，用来连接不同的外部设备。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。一种是 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。
常用的总线结构有： 常用的总线结构有： （1）ISA总线 ） 总线 （2）MCA总线 ） 总线 （3）EISA总线 ） 总线 （4）VESA总线 ） 总线 （5）PCI总线 ） 总线
2. 2. 2
微型计算机的常见外设
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、 微型计算机常用外围设备有显示器 、 键盘 、 鼠标器 及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘） 及外存储器 。 外存中常用的有硬磁盘 （ 硬盘 ） 、 软 磁盘（软盘）和光盘。 磁盘 （ 软盘 ） 和光盘 。 如果需要还可以根据用户的 要求配置打印机、绘图仪、投影仪； 要求配置打印机 、 绘图仪 、 投影仪 ； 同时为了联网 还可以配置调制解调器等通信设备。 ，还可以配置调制解调器等通信设备。 微机用键盘按照按键个数多少可分为84键 微机用键盘按照按键个数多少可分为 键、101键、 键 104键等几种，目前广泛使用的是 键等几种， 键等几种 目前广泛使用的是101键、104键标准 键 键标准 键盘。这两种键盘一般可分为四个区域： 键盘 。 这两种键盘一般可分为四个区域 ： 主键盘区 功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区） 、功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区）。
第二章微型计算机基础知识
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
第2章 微机保护基础(1)
1、电压变换器（UV）
电压变换器原理接线如图2-11所示，UV原方与电压互感器相 联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源 的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用。
图2-11 电压变换器应用
2、电流变换器（UA）
电流变换器与电压变换器不同，从UA原方看进去，输入阻抗 很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。电流变换器应 用接线如图2-12所示。
图2-4 采样保持过程示意图
2) 采样频率的选择
采样间隔Ts 的倒数称为采样频率fs。
采样频率越高，要求CPU 的运行速度越高。 因为微机保护是一个实时系统，数据采集系 统以采样频率不断地向微型机输入数据，微 型机必须要来得及在两个相邻采样间隔时间 Ts内处理完对每一组采样值所必须做的各种 操作和运算，否则CPU 跟不上实时节拍而无 法工作。相反，采样频率过低，将不能真实 地反映采样信号的情况。 采样函数为一周期信号,采样间隔Ts太大，就 会有一部分相互交迭，新合成的X(f)*G(f)图 形与X(f)/Ts不一致，这种现象称为迭混。 为了避免迭混以便采样后仍能准确地恢复原 信号，采样频率fS必须大于信号最高频率fC 的两倍，即fS＞2fC，这就是采样定理。
<1>采样频率的方式选择
<2>.对多个模拟输入信号的采样方式
微机继电保护绝大多数的算法都是基于多个 模拟输入信号（如三相电压、三相电流等） 采样值进行计算的。如何对多个信号进行采 样，根据多个模拟输入信号在采样时刻上的 对应关系，可分别采用以下三种采样方式： 1、同时采样 2、顺序采样 3、分组同时采样
例
图
MAX125内部结构图
2.1.1
模拟数据采集系统
微机原理及应用讲稿
2.微型计算机的分类
从不同角度可对微型机做不同的分类，这里 给出几种分类方法： （1）按微型机的组成，可分为位片机、单片机、 单板机及多板机等 （2）按处理器的字长，可分为4位、8位、16位、 32位及64位等 （3）按应用领域不同，可分为工控微机、商用 微机、家用微机等
第二节 8086/8088的内部寄存器
1.内部寄存器 在8086/8088微处理器中具有14个16位 可供编程人员访问的寄存器。 这14个16位寄存器按用途可分为数据寄 存器、段寄存器、指针寄存器、变址寄存 器、控制寄存器。
AH BH CH DH SP BP SI DI IP PSWH CS DS SS ES
VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SSO(HIGH) MN/MX RD HLDA(RQ/GT0) HLDA(RQ/GT1) WR(LOCK) IO/M(S2) DT/R(S1) DEN(S0) ALE(QS0) INTA(QS1) TEST READY REST
1983年，Intel推出了80286，内外数据总线 16位，地址线24位，可寻址16MB内存，主 频可达20MHz。 1985年， Intel推出了80386，内外数据总线 32位，地址线32位，可寻址4GB内存，带 Cache。 1989年， Intel推出了80486，内外数据总线 32位，集成了浮点运算器，主频可达 50MHz。
第二节 Intel 80X86系列微处理器
1978年，Intel推出了16位微处理器8086 8086的数据总线16位，地址总线20位， 主频可达8MHz。 一年后，Intel推出了准16位微处理器8088 8088与8086基本相同，只是8088的外部数据总 线为8位。主要是为兼容8位的外围接口芯片。 由8088构成的IBM PC曾风靡全球。
微型计算机原理与接口技术(第三版)冯博琴主编__课后答案
第1章基础知识部分1.1 计算机中常用的计数制有哪些？解：二进制、八进制、十进制（BCD）、十六进制。
1.2 什么是机器码？什么是真值？解：把符号数值化的数码称为机器数或机器码，原来的数值叫做机器数的真值。
1.3 完成下列数制的转换。
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。
解：（1）166，A6H（2）0.75（3）11111101.01B, FD.4H(4 ) 5B.AH, (10010001.011000100101)BCD1.4 8位和16位二进制数的原码、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？解：原码（-127~+127）、（-32767~+32767）补码(-128~+127）、（-32768~+32767）反码（-127~+127）、（-32767~+32767）1.5 写出下列真值对应的原码和补码的形式。
（1）X= -1110011B（2）X= -71D（3）X= +1001001B解：（1）原码：11110011 补码：10001101（2）原码：11000111 补码：10111001（3）原码：01001001 补码：010010011.6 写出符号数10110101B的反码和补码。
解：11001010，110010111.7 已知X和Y的真值，求[X+Y]的补码。
（1）X=-1110111B Y=+1011010B（2）X=56D Y= -21D解：（1）11100011（2）001000111.8 已知X= -1101001B，Y= -1010110B，用补码求X-Y的值。
解：111011011.9 请写出下列字符的ASCII码。
4A3-！解：34H，41H，33H，3DH，21H1.10 若给字符4和9的ASCII码加奇校验，应是多少？解：34H，B9H1.11 上题中若加偶校验，结果如何？解：B4H，39H1.12 计算下列表达式。
第2章 计算机系统的组成与工作原理_习题参考答案
第2章习题参考答案一、选择题1．计算机主机是由CPU和（ D ）构成的。
A．控制器B．输入/输出设备C．运算器D．内存储器2．在计算机软件系统中，用来管理计算机硬件和软件资源的是（ B ）。
A．程序设计语言B．操作系统C．诊断程序D．数据库管理系统3．I/O接口位于（ C ）。
A．主机和I/O设备之间B．主机和总线之间C．总线和I/O设备之间D．CPU和内存储器之间4．计算机中表示信息的最小单位（ A ）。
A．位B．字节C．字D．字长5．计算机中基本的存取单位是（ B ）。
A．位B．字节C．字D．字长6．微型计算机中的Cache是（ B ）。
A．只读存储器B．高速缓冲存储器C．可编程只读存储器D．可擦除可再编程只读存储器7．配置高速缓冲存储器（Cache）是为了解决（ C ）问题。
A．内存与辅助内存之间速度不匹配B．CPU与辅助内存之间速度不匹配C．CPU与内存储器之间速度不匹配D．主机与外设之间速度不匹配8．采用PCI的奔腾微型计算机，其中的PCI是（ B ）。
A．产品型号B．总线标准C．微型计算机系统名称D．微处理器型号二、填空题1．电子计算机能够快速、准确地按照人们的意图进行工作的基本思想是（存储程序），这个思想是由（冯·诺伊曼）提出的，按照这个思想，计算机由5大部件组成，它们是（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）、（输出设备）。
2．CPU是由（运算器）和（控制器）组成的。
3．根据功能的不同，可将内存储器分为（随机存取存储器或RAM）和（只读存储器或ROM）两种。
4．在表示存储器的容量时，MB的准确含义是（220字节）。
5．5678.123=(1 0110 0010 1110.0001 1111 01)2=(13056.0764)8=（162E.1F4）H。
6．同一个字母的大小写，（小写）字母的ASCII码值比（大写）字母的ASCII码值要大（32）。
7．微型计算机采用总线结构，根据传送信息的种类不同，系统总线分为（数据总线）、（地址总线）和（控制总线）。
微机原理课件第二章 8086系统结构
但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
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• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。写入的指令 只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。
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•BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所 要求的任务： ①每当8086的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令 队列前部取出指令的代码，然后译码、执行指令。在执 行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口， 那么EU就会请求BIU，完成访问内存或者I／O端口的操 作； ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了 变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会 接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。
微机原理第2章答案
第2章习题参考解答1．8086处理器内部一般包括哪些主要部分?8086处理器与其他处理器一样，其内部有算术逻辑部件、控制与定时部件、总线与总线接口部件、寄存器阵列等。
按功能结构可分为两部分，即总线接口单元(BIU)与执行单元(EU)。
BIU主要包括段寄存器、内部通信寄存器、指令指针、6字节指令队列、20位地址加法器和总线控制逻辑电路。
EU主要包括通用寄存器阵列、算术逻辑单元、控制与定时部件等。
2．什么是总线? —般微机中有哪些总线?所谓总线是指电脑中传送信息的一组通信导线，它将各个部件连接成—个整体。
在微处理器内部各单元之间传送信息的总线称为片内总线；在微处理器多个外部部件之间传送信息的总线称为片外总线或外部总线。
外部总线又分为地址总线、数据总线和控制总线。
随着电脑技术的发展，总线的概念越来越重要。
微机中常用的系统总线有PC总线、ISA总线、PCI总线等。
3．什么是堆栈?它有什么用途?堆栈指针的作用是什么?堆栈是一个按照后进先出的原则存取数据的部件，它是由栈区和栈指针组成的。
堆栈的作用是：当主程序调用子程序、子程序调用子程序或中断时转入中断服务程序时，能把断点地址及有关的寄存器、标志位及时正确地保存下来，并能保证逐次正确地返回。
堆栈除了有保存数据的栈区外，还有一个堆栈指针SP，它用来指示栈顶的位置。
假设是“向下生成”的堆栈，随着压入堆栈数据的增加，栈指针SP的值减少。
但SP始终指向栈顶。
4．在8086 CPU中，FR寄存器有哪些标志位?分别说明各位的功能。
8086 CPU中设置了一个16位的标志寄存器FR，其中用了9位，还有7位保留。
9位中有3位作为控制标志，6位作为状态标志。
IF：中断控制标志。
当IF＝1时，允许可屏蔽中断请求；当IF＝0时，禁止可屏蔽中断请求。
TF：单步运行标志。
当TF＝1，单步运行；TF＝0，连续运行程序。
DF：方向标志。
当DF＝0，串操作时地址按增量修改；DF＝1，地址按减量修改。
第2章 大学计算机基础简明教程
编译程序 源程序 目标程序 连接程序 可执行程序
数据
计算结果
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.C
.OBJ
.EXE
实用程序
完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务 系统设置软件 （不必直接修改注册表） 超级兔子软件、Windows优化大师 诊断程序（识别并且改正计算机系统存在的问题 ） 控制面板的系统 备份程序（备份程序把硬盘上的文件复制到其他存储设备上） “附件|系统工具|”的“备份” 反病毒程序 文件压缩程序
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2.3.2应用软件
为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件 。 例如： 1. 办公软件包 2. 图形和图象处理软件 3.数据库系统 4. Ineternet服务软件 5.娱乐与学习软件
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2.4 微型计算机系统的组成
2.4.1 微型计算机概述
常见微机系统
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微机基本结构：显示器、键盘和主机
演示：计算机基本工作原理
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计算机基本工作原理
指令的串行执行是当执行指令的三个部件依次全部完成后，才开 始下一条指令的执行，在此过程中在执行某功能部件时，其他两个 功能部件是不工作的。
取指令 分析指令 (a ) 指 令 的 串 行 执 行 执行指令
2.指令的并行执行 指令的并行执行就是使这三个功能部件并行工作，则可提高计算 机执行指令的速度，现在的计算机一般采用流水线技术。 则有三条指令的并行执行均理论速度是串行执行的3倍
汇编语言
将机器指令的代码用英文助记符来表示，代替机器语言中 的指令和数据。例如用ADD表示加、SUB表示减、JMP表示程 序跳转等等，这种指令助记符的语言就是汇编语言。 例如，计算 A=15+10 的汇编语言程序： MOV A，15 ：把15放入累加器A中 ADD A，10 HLT ：10与累加器A相加，结果存入A中 ：结束，停机
微机原理第02章1
第2章： 溢出和进位的对比
例1：3AH＋7CH＝B6H
无符号数运算： 58＋124＝182 范围内，无进位 有符号数运算： 58＋124＝182 范围外，有溢出
例2：AAH＋7CH＝（1）26H
无符号数运算： 170＋124＝294 范围外，有进位 有符号数运算： －86＋124＝28 范围内，无溢出
常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址
第2章：（2）变址寄存器
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中， SI 、 DI 还有较特殊的 用法 现在不必完全理解，以后会详细展开
第2章：溢出和进位的应用场合
处理器对两个操作数进行运算时，按照无 符号数求得结果，并相应设置进位标志 CF； 同时，根据是否超出有符号数的范围设置 溢出标志OF 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。 也就是说，如果将参加运算的操作数认为 是无符号数，就应该关心进位；认为是有 符号数，则要注意是否溢出
第2章：符号标志SF（Sign Flag）
运算结果最高位为1，则SF＝1； 否则SF＝0
有符号数据用最高有效位表示数据的符号 所以，最高有效位就是符号标志的状态
3AH＋7CH＝B6H，最高位D7＝1：SF＝1
84H＋7CH＝（1）00H，最高位D7＝0：SF＝0
第2章：奇偶标志PF（Parity Flag）
第2章：辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）
运算时D3位（低半字节）有进位或
借位时，AF＝1；否则AF＝0
这个标志主要由处理器内部使用， 用于十进制算术运算调整指令中， 用户一般不必关心 3AH＋7CH＝B6H，D3有进位：AF＝1
微机原理第二章习题答案
1. 8086CPU内部由哪两部分组成？它们的主要功能?8086CPU由指令执行部件EU和总线接口部件BIU两部分组成。
EU完成指令译码和指令执行的工作，BIU是CPU与外部（存储器和I/O口）的接口，它提供了16位双向数据总线和20位地址总线，完成所有的外部总线操作。
具有地址形成、取指令、指令排队、读/写操作数、总线控制等功能。
2.8080CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？答：8086CPU的寄存器有通用寄存器组、指针和变址寄存器、段寄存器、指令指针寄存器及标志位寄存器PSW。
4个16位通用寄存器，它们分别是AX，BX，CX，DX，用以存放16位数据或地址。
也可分为8个8位寄存器来使用，低8位是AL、BL、CL、DL，高8位是AH、BH、CH、DH，只能存放8位数据，不能存放地址。
指针和变址寄存器存放的内容是某一段内地址偏移量，用来形成操作数地址，主要在堆栈操作和变址运算中使用。
段寄存器给出相应逻辑段的首地址，称为“段基址”。
段基址与段内偏移地址结合形成20位物理地址。
指令指针寄存器用来存放将要执行的下一条指令在现行代码中的偏移地址。
16位标志寄存器PSW用来存放运算结果的特征，常用作后续条件转移指令的转移控制条件。
3.8086CPU与8088CPU的主要区别是什么？答：（1）8086的指令队列是6字节，8088是4字节；（2）8088与外部交换数据的总线宽度是8位，所以，对16位数的存储器读/写需要2个总线周期，8086是16位；AD～（3）8088外部数据总线只有8条，所以分时复用的地址/数据总线为7AD；（4）8088中，用IO/M信号代替M/IO；（5）8088中，不需要BHE信号。
4. 简要解释下列名词的意义。
CPU：中央处理单元CPU （Control Processing Unit）也称微处理器，是微型计算机的核心部件，由运算器ALU、控制器、寄存器组以及总线接口等部件组成。
主要完成各种运算，负责对整机的控制。
微型计算机-第2章 8086微型计算机系统
4、总线控制逻辑 微型计算机系统采用总线结构 总线是连接计算机各组成部件的公共数据通路。 在微型计算机系统中，总线分为：
片内总线：连接CPU内部的各个部件； 片级总线：连接CPU、存储器及I/O接口等电
路，构成所谓的主机板； 系统总线：用来连接外部设备。系统总线的
第2章 8086微型计算机系统
本章主要内容
1 半80导86体微处存理储器器的的结分构类及工作模式 2 8086微处理器的引脚特性 3 8086微型计算机系统的总线时序 4 8086微型计算机系统的组成
第2章 8086微型计算机系统
2.1 概述
微型计算机（简称微机）： 将计算机的核心器件中央处理器（运算 器和控制器）集成在一块半导体芯片上 ，配以存储器、I/O接口电路及系统总 线等设备的计算机。
总线控制逻辑的任务就是产生和接受这些操作 所需要的信号。
第2章 8086微型计算机系统
5、外存储器
也称辅存或外存，用来存储大量暂时不参加运算或处 理的数据和程序，是主存的后备和补充。
常见的外存储器主要有： 硬盘：安装在主机箱内，常见容量有：80GB、 120GB、250GB等。 光盘：信息读取要借助于光驱，其容量为650MB。 DVD光盘：存储密度高，存储容量大，容量一般为 4.7GB。 优盘：是利用闪存在断电后还能保持存储的数据不 丢失的特点而制成的，特点是重量轻、体积小。 移动硬盘：可以通过USB接口即插即用，特点是体 积小、重量轻、容量大、存取速度快。
内存储器分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器 （ ROM）两大类。 随机存储器：RAM接受程序的控制，可由用户写 入数据或读出数据，但是断电后数据会消失。 RAM可以用来临时存放程序、输入数据和中间结 果等。 只读存储器：ROM中的信息由厂家预先写入，一 般用来存放自检程序、配置信息等。通常只能读 出而不能写入，断电后信息不会丢失。
微型计算机原理范文
微型计算机原理范文一、硬件原理1.数据传输：微型计算机通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据的传输。
数据总线用于传输数据信息，地址总线用于传输存储器或外设的地址，控制总线用于传输控制信号。
2.运算：中央处理器是微型计算机的核心组件，主要负责数据的处理和运算。
它由算术逻辑单元（ALU）和控制单元组成。
ALU用于进行算术和逻辑运算，控制单元用于控制指令的执行顺序。
3.存储：主存储器用于存储数据和程序。
它的存取速度较快，但容量较小。
微型计算机还可以连接辅助存储器，如硬盘、光盘和闪存，用于存储大量的数据和程序。
4.控制：微型计算机通过控制单元来控制指令的执行。
控制单元根据指令寄存器中的指令来产生相应的控制信号，实现指令的取指、译码、执行和访存等过程。
5.外围设备：微型计算机可以连接各种外围设备，如显示器、打印机、键盘、鼠标、扫描仪等。
它们通过输入输出端口与计算机系统进行通信。
二、软件原理1.系统软件：系统软件包括操作系统和语言处理程序等。
操作系统是微型计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供给应用软件的环境。
语言处理程序用于将高级语言转换为计算机可以执行的机器语言。
2.应用软件：应用软件包括各种办公软件、设计软件、娱乐软件等。
它们是根据用户需求来开发的，用于解决特定的实际问题。
三、微型计算机的工作原理1.初始化：当微型计算机通电时，控制单元首先从BIOS（基本输入输出系统）中读取并执行一段特定的程序，进行系统的初始化。
2.取指：控制单元从主存储器中按照程序计数器指定的地址读取指令，存放在指令寄存器中。
3.译码：控制单元对指令进行译码，确定指令的执行类型和操作对象。
4.执行：根据指令的类型和操作对象，控制单元产生相应的控制信号，使算术逻辑单元和主存储器执行相应的操作。
5.存取数据：微型计算机通过数据总线和地址总线将数据和地址传输到相应的部件，实现对数据的存取。
6.结果输出：微型计算机将运算结果通过数据总线和输出接口传输到相应的外围设备，如显示器或打印机。
微机原理 第2章_8086系统结构
8086 CPU的引脚及其功能
8086 CPU的两种工作模式
最小模式：用于单机系统，系统所需要的控 制信号由8086直接提供，MN/MX=1，CPU 工作于最小模式 最大模式：用于多处理机系统，系统所需的 控制信号由总线控制器8288提供， MN/MX=0，CPU工作于最大模式
8086 CPU在最小模式下的引脚定义 8088与8086的区别
通 用 寄 存 器
AX BX CX DX SP BP SI DI
8086 CPU结构框图
20位地址总线
Σ
数据 总线 16位
ALU数据总线 (16位) 暂存器
队列 总线 (8位)
CS DS SS ES IP 内部寄存器 指令队列
总线 控制 电路 8086 总线
ALU
标志寄存器
EU 控制器
1 3 4 5 6
PSW
存放状态标志、控制标志和系统标 志
PSW格式：
15 11 10
OF DF
9 IF
8
7
6
4 AF
2 PF
0 CF
TF SF ZF
状态标志
状态标志用来记录程序中运行结果的状态信息，它们根据有关指 令的运行结果由CPU自动设置，这些状态信息往往作为后续条件 转移指令的转移控制条件，包括6位： OF：溢出标志，在运算过程中，如操作数超出了机器数的表示范 围，称为溢出，OF=1，否则OF=0 SF：符号标志，记录结果的符号，结果为负SF=1，否则SF=0 ZF：零标志，运算结果为0，ZF=1，否则ZF=0 CF：进位标志，进行加法运算时从最高位产生进位，或减法运算 从最高位产生借位CF=1，否则CF=0 AF：辅助进位标志：本次运算结果，低4位向高4位产生进位或借 位，AF=1，否则AF=0 PF：奇偶标志，用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情 况提供检验条件，当结果操作数中低8位中1的个数为偶数时PF=1， 否则PF=0
第2章 单片机的内部结构及工作原理
（9）定时器0和定时器1寄存器 TCON：定时器控制寄存器。 TMOD：定时器方式寄存器。 TL0、TH0：定时器0寄存器。 TL1、TH1：定时器1寄存器。 （10）P0～P3端口寄存器 （11）栈指针SP寄存器 栈指针SP寄存器指示出堆栈顶部在内部数据存储器 中的位置。系统复位后，SP初始化为07H，如果不重新 设置，就使得堆栈由08H单元开始。但08H～1FH单元属 于工作寄存器区，所以在程序设计中，最好把SP的值 设置的大一些，一般将堆栈开辟在30H～7FH区域中。 SP的值越小，堆栈容量就越大，但最大为128字节。
专用寄存器（Special Function Registers）也叫特殊功能寄存 器，就是将内部RAM的高128单元作为特殊功能寄存器使用。 其单元地址为80H～FFH。
寄存器 0 F8H F0H E8H E0H D8H D0H C8H C0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H
88H 80H
P3口的特殊功能 口的特殊功能
引脚 1（80C52） 2（80C52） 10 11 12 13 14 15 16 17 特殊功能符号 P1.0/ T2 P1.1/ T2 P3.0/ RXD P3.1/ TXD P3.2/ INT0 P3.3/ INT1 P3.4/ T0 P3.5/ T1 P3.6/ WR P3.7/ RD 功能说明 定时/计数器 T2 计数输入端 T2 的捕捉/重新加载的触发输入 串行数据输入端 串行数据输出端 外部中断 0 申请信号 外部中断 1 申请信号 定时/计数器 T0 计数输入端 定时/计数器 T1 计数输入端 外部数据 RAM 写控制信号 外部数据 RAM 读控制信号
单片机引脚
（9）ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号。 有以下三个作用： 当外接存储器（RAM/ROM）时，ALE（允许地 址锁存）的输出用于锁存地址的低8位。一般 ALE接锁存器的EN端。 当没有外部存储器时，ALE端可输出脉冲信号， 此频率为石英振荡频率的1/6。因此，它可用作 对外部芯片提供输出的时钟，或用于定时的目 的。 （10）（29脚）：外部程序存储器的读选通 信号
微机原理及应用课件第2章
四、内部寄存器
内部寄存器的类型
含14个16位寄存器，按功能可分为三类
8个通用寄存器 4个段寄存器 2个控制寄存器
深入理解：每个寄存器中数据的含义
28
1. 通用寄存器
数据寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指针寄存器（SP，BP） 变址寄存器（SI，DI）
29
数据寄存器
8088/8086含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个 8位寄存器，即：
DX：
数据寄存器。在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址；在 32位乘除法运算时，存放高16位数。
地址指针寄存器
SP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址； BP：基址指针寄存器，常用于在访问内存时存放内存单
元的偏移地址。
BP与BX的区别：
作为通用寄存器，二者均可用于存放数据； 作为基址寄存器，用BX表示所寻找的数据在数据段；用
┇
操作数
35
状态标志位（1）
CF（Carry Flag）
进位标志位。加(减)法运算时，若最高位有进(借)位则CF=1
OF（Overflow Flag）
溢出标志位。当算术运算的结果超出了有符号数的可表达范 围时，OF=l
ZF（Zero Flag）
零标志位。当运算结果为零时ZF=1
SF（Sign Flag）
欲实现对1MB内存空间的正确访问，每个内
存单元在整个内存空间中必须具备20位字长
的惟一地址
物理地址
XXXXXH
12H
00H
内存地址变换：
…
如何将直接产生的16位编码变换
…
为20位物理地址?
┇
内存单元的编址（1）
内存每个单元的地址在逻辑上都由两部分组成：
微机原理与接口技术(第三版) 龚尚福章 (2)
第2章 微处理器及其结构
6) 整片集成技术(Wafer scale Integration) 目前高档微处理器已基本转向CMOS VLS工艺，集成度已突 破千万晶体管大关。一个令人瞩目的动向是新一代的微处理器 芯片已将更多的功能部件集成在一起，并做在一个芯片上。目 前在一个MPU的芯片上已实现了芯片上的存储管理、高速缓存、 浮点协处理器部件、通信I/O接口、时钟定时器等。同时，单 芯片多处理器并行处理技术也已由不少厂家研制出来。
第2章 微处理器及其结构
它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若干条控制 总线，其具体任务是：负责从内存单元中预取指令，并将它们 送到指令队列缓冲器暂存。CPU执行指令时，总线接口单元要 配合执行单元，从指定的内存单元或I/O端口中取出数据传送 给执行单元，或者把执行单元的处理结果传送到指定的内存单 元或I/O端口中。
第2章 微处理器及其结构
2.2 微处理器的功能结构
2.2.1 微处理器的典型结构 一个典型的也是原始意义上的微处理器的结构如图2.1所
示。由图可见，微处理器主要由三部分组成，它们是： (1) 运算器：包括算术逻辑单元(ALU)，用来对数据进行
算术和逻辑运算，运算结果的一些特征由标志寄存器储存。
第2章 微处理器及其结构
(2) 控制器：包括指令寄存器、指令译码器以及定时与控 制电路。根据指令译码的结果，以一定时序发出相应的控制信 号，用来控制指令的执行。
(3) 寄存器阵列：包括一组通用寄存器和专用寄存器。通 用寄存器用来临时存放参与运算的数据，专用寄存器通常有指 令指针IP(或程序计数器PC)和堆栈指针SP等。
在微处理器内部，这三部分之间的信息交换是采用总线结 构来实现的，总线是各组件之间信息传输的公共通路，这里的 总线称为“内部数据线”(或称“片内总线”)，用户无法直接 控制内部总线的工作，因此内部总线是透明的。
微机原理及应用(第五版)
-2x109到2x109
长整数
Байду номын сангаас
64
-9x1018到9x1018
压缩BCD
80
-99…99到99..99(18位)
短实数
32
-3.39x10-38到3.39x1038
长实数
64
-1.19x10-308到1.19x10308
临时实数
80
-1.19x10-4932到1.19x104932
微机原理及应用
1.2.1 整型数 80387支持长整型数,而80386支持字节整型数.
微机原理及应用
2.1.3 输入/输出设备及其接口电路
输入设备:将程序、原始数据及现场信息以计算机能 识别的形式送到计算机中,供计算机自动计 算或处理。(键盘 鼠标 数字化仪 扫描仪 A/D等)
[-0]原=10000000 综上述
[X]原={
X 2n-1-X
X为正 X为负
微机原理及应用
2).补码和反码
举一实例:3点钟-7小时=8时
3点钟+5小时=8时
即:3-7=3+5
为什么?
答:时钟是以12为模,5是-7的补码.
在计算机中采用补码主要原因有二,一是 可以将减法变成加法来运算.二是补码的符号 位可以参加运算.
微机原理及应用
3).移码
针对补码不易比较大小的缺点而出现了移码
[X]移= 2n-1 -1+X 2n-1-1为偏移量
X>-2n-1 且X<=2n-1
例如:X=+10010B=+18,Y=-10010B=-18
[X]移= 26-1 -1+X=011111+010010=110001B [Y]移= 26-1 -1+Y=011111-010010=001101B
第二章_微型计算机基础
CPU的位数是指能同时处理的二进制数据的位数， 有4位、8位、16位、32位、64位之分，位数越多 处理能力越强。
7
主机硬件系统之二：存储器
存储器是存放程序和数据的记忆装置，分为内存 和外存。
内存：ROM、RAM，用来存放当前正在执行的 程序和正在处理的数据。
8086的流水线操作
8086CPU流水线的实现 BIU不断地从存储器取指令送入指令队列IPQ，EU不 地从IPQ取出指令执行 EU和BIU构成了一个简单的2段流水线 指令预取队列IPQ是实现流水线操作的关键（类似于 工厂流水线的传送带）
新型CPU将一条指令划分成更多的阶段，以便可以同时执 行更多的指令 例如，PIII为14个段，P4为20个段（超标量流水线）
CPU送到AB上的20位的地址称为物理地址。
34
物理地址：数据交换时CPU使用的实际地址
物理地址
存储器的操作完全基 于物理地址。 ➢问题： 8086的内部总线和内 部寄存器均为16位， 如何生成20位地址？ ➢解决：存储器分段
. . 60000H F0H 60001H 12H 60002H 1BH 60003H 08H 60004H . . .
10
存储器相关概念3：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 RAM又分静态RAM和动态RAM，即SRAM、DRAM
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
11
主机硬件系统之三：输入输出接口
I/O接口是指主机与外设的交接部分，位于系统 总线和外设之间，是主机和外设联系的桥梁。
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计算机工作过程的一般描述
1-8
机器语言 程 序
汇编语言 程 序 高级语言 程 序
为克服机器语言程序的缺点，常用 助记符来代替机器语言指令。助记符与 机器语言指令之间有一一对应关系。这 种用助记符构成的指令系统叫汇编语言。
用汇编语言编写的程序叫汇编语言 程序。 汇编语言程序的优点是直观、易懂、 便于记忆。但又存在着计算机无法识别 的缺点。
计算机工作过程的一般描述
1-9
机器语言 依赖于机器 的编程语言，统称为低级语言。 与此相对应，高级语言则是一种比 较接近于习惯的自然语言和数学语言的 程序设计语言。它以语句和数据的定义 为基础，且通常一个语句都是由一组机 器语言指令或汇编语言指令构成的。用 高级语言编写的程序即为高级语言程序。 高级语言程序比汇编语言程序更直 观易懂，更易于面向问题和对象。
完成汇编、解释、编译的程序则分别叫作 汇 编 程 序 （ Assembler ） 、 解 释 程 序 （ Interpreter ）、编译程序（ Compiler ） , 它 们作为工具软件事先存放在计算机中。
1-11
2.2 指令执行过程
1. 指令的执行 微型计算机每执行一条指令都分成三个阶段 进行(即三步曲):
ORG 1000H 1： MOV A，5CH 2： ADD A，2EH
对应机器码
； B0H 5CH ； 04H 2EH ； 70H 0AH 10H ； A2H 00H 02H F4H
3： JO
100AH
4： MOV 动画演示 5： HLT
(0200H)，A
指令执行过程
1-12
2. 程序的执行
微机程序的执行过程，实际上就是周而复始地完 成这三阶段操作的过程，直到遇到停机指令才结束运 行。
取指令，PC值加1
分 析 指 令
停机？
Y
结束
N
执 行 指 令
1-13
程序执行过程举例
程序功能：5CH+2EH,如结果无溢出，将结果存放 到内存0200H单元后停机；如有溢出，则直接停机。 程序如下：
微机工作的过程，本质上就是执行程序 的过程。而程序是由若干条指令组成的，微 机逐条执行程序中的每条指令，即可完成一 个程序的执行，从而完成一项特定的工作。 因此了解微机工作原理的关键，就是要了 解指令和指令执行的基本过程。
计算机工作过程的一般描述
1-4
1. 指 令
1)指令——规定计算机执行特定操作的命令。 2)指令系统——计算机全部指令的集合。 指令系统准确定义了计算机的处理能力。 不同型号的计算机有不同的指令系统，从而 形成各自的特点和相互差异。
计算机工作过程的一般描述——指令
1-5
3)指令结构 任何一条指令均由两部分组成： 操作码 地址码(操作数) 指明参加规 定操作的数据存 放地址或数据。
指明要完成操作 的性质，如：加、减、 乘、除等。
计算机工作过程的一般描述
1-6
2.程序
为解决某一问题而编写在一起的指令序列。
目前微机系统中使用着三个层次、三种形式 的程序：
机器语言程序
汇编语言程序 高级语言程序
计算机工作过程的一般描述
1-7
机器语言 程 序 汇编语言 程 序 高级语言 程 序
计算机中的指令以二进制代码形式 存在，叫机器码指令。 机器码指令构成的指令系统叫机器 语言，用机器语言编写的程序叫机器语 言程序。 机器语言程序优点是能被计算机直 接理解和执行；缺点是编程繁琐、不直 观、难记忆、易出错。
高级语言 程 序
计算机工作过程的一般描述
1-10
机器语言 程 序
汇编语言 程 序 高级语言 程 序
高级语言程序和汇编语言程序必须先翻译 成机器语言程序才能执行。这个翻译过程，对 汇编语言程序叫汇编（ Assemble ）；对高级 语言程序有的叫解释（ Interpretation ），有 的叫编译（Compila-tion）。 通常又将翻译前的程序叫源程序，而将翻 译后的机器语言程序叫目标程序。
1-1
第2章 微机系统组成及工作原理
2.1 微机系统的体系结构 2.2 微机各大组成部分结构及功能 2.3 微机基本工作原理 2.4 典型微型计算机系统
1-2
2.1 微机基本工作原理
2.1.1 计算机工作过程的一般描述
2.1.2 指令执行过程
2.1.3 程序执行过程举例
1-3
2.1.1 计算机工作过程的一般描述
将IR中的指令 操作码译码，分析 其指令性质，如指 令要求操作数，则 寻找操作数地址。
取指令 分析指令 执行指令
根据程序计数器PC中 的值从存储器读出现行指 令，送到指令寄存器IR， 然后PC自动加1,指向下一 条指令地址或本条指令下 一字节。
取出操作数，执行指令 规定的操作。根据指令不同 还可能写入操作结果。