微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
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微机原理及接口技术课件
外存储器是微机系统中的低速存储器， 用于长期存储大量数据和程序。
中央处理器是微机系统的核心，负责执 行程序中的指令。
内存储器是微机系统中的高速存储器， 用于存储程序和数据。
微机系统的软件结构
微机系统的软件结构包括系统软件和 应用软件。
应用软件是根据特定需求开发的软件 ，如办公软件、图像处理软件等。
通过微机接口实验，使 学生掌握微机接口的基 本原理和应用技术，培 养学生对微机系统的综 合分析和设计能力。
微机接口实验通常包括 以下几个方面的内容
通过实验箱或实验板等 硬件设备，让学生了解 并掌握各种硬件接口的 工作原理和性能特点。
通过编写软件程序，让 学生掌握各种输入/输出 控制方式、中断处理、 DMA传输等软件接口的 控制原理和编程方法。
计算机的基本组成 包括运算器、控制 器、存储器、输入 输出设备。
控制器是计算机的 指挥中心，负责控 制和协调计算机的 各个部件。
输入输出设备用于 与外部进行信息交 流，如键盘、鼠标 和显示器等。
微机系统的硬件结构
微机系统的硬件结构包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入输出设备等 。
输入输出设备用于与外部进行信息交流 ，如键盘、鼠标和显示器等。
接口技术
包括串行接口、并行接口、USB接口等技术 ，实现微机与其他设备的通信。
C/C语言
一种高级编程语言，广泛应用于微机应用系 统的开发。
中断技术
实现微机应用系统中断处理和任务调度的重 要技术。
06
CATALOGUE
微机接口实验及课程设计
微机接口实验的目的与内容
目的
内容
硬件接口实验
软件编程实验
综合实验
。
串行接口的实现
中央处理器是微机系统的核心，负责执 行程序中的指令。
内存储器是微机系统中的高速存储器， 用于存储程序和数据。
微机系统的软件结构
微机系统的软件结构包括系统软件和 应用软件。
应用软件是根据特定需求开发的软件 ，如办公软件、图像处理软件等。
通过微机接口实验，使 学生掌握微机接口的基 本原理和应用技术，培 养学生对微机系统的综 合分析和设计能力。
微机接口实验通常包括 以下几个方面的内容
通过实验箱或实验板等 硬件设备，让学生了解 并掌握各种硬件接口的 工作原理和性能特点。
通过编写软件程序，让 学生掌握各种输入/输出 控制方式、中断处理、 DMA传输等软件接口的 控制原理和编程方法。
计算机的基本组成 包括运算器、控制 器、存储器、输入 输出设备。
控制器是计算机的 指挥中心，负责控 制和协调计算机的 各个部件。
输入输出设备用于 与外部进行信息交 流，如键盘、鼠标 和显示器等。
微机系统的硬件结构
微机系统的硬件结构包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入输出设备等 。
输入输出设备用于与外部进行信息交流 ，如键盘、鼠标和显示器等。
接口技术
包括串行接口、并行接口、USB接口等技术 ，实现微机与其他设备的通信。
C/C语言
一种高级编程语言，广泛应用于微机应用系 统的开发。
中断技术
实现微机应用系统中断处理和任务调度的重 要技术。
06
CATALOGUE
微机接口实验及课程设计
微机接口实验的目的与内容
目的
内容
硬件接口实验
软件编程实验
综合实验
。
串行接口的实现
第3章-微机原理与接口技术-陈波-清华大学出版社
与数据有关的寻址方式 与地址有关的寻址方式
8
3.1.2指令的寻址方式
立即 数寻 址
寄存 器寻 址
与数 据相 关的寻 址方式
直接 寻址
寄存 器间 接寻址
80
存储器寻址 寄存器相对寻址
86
寻
基址 加变 址寻址
址
方
相对 基址 加变址 寻址
式
段内 寻址
段内 直接 寻址
与地 址相 关的寻 址方式
段内 间接 寻址
10
3.1.2与数据有关的寻址方式
立即数寻址示意图:
代码段
低地址
MOV 28H
高地址
MOV 56H 34H
AX AH AL
AH AL
图3.2 立即数寻址
11
3.1.2与数据有关的寻址方式
说明： ①立即数可以是8位，也可以是16位。 ②立即数存放在存储器的代码段中，低字节在低地址，
高字节在高地址中。
21
3.1.2与数据有关的寻址方式
直接寻址指令可访问一个内存单元数据，也可以 访问两个内存单元数据。它的格式如下：
操作码 操作码
目的操作数寄存器，[立即数(有效地址)] [立即数(有效地址)]，源操作数寄存器
22
3.1.2与数据有关的寻址方式
例3-4 MOV AX，[1234H]
其 中 ， 1234H 立 即 数 为 内 存 中 数 据 段 的 有 效 地 址 。 假 设 (DS)=2000H，则操作数所在的段地址为2000H，有效地址 为1234H，其逻辑地址表示为2000H：1234H。 其 物 理 地 址 为 ： 2000H*10H+1234H=21234H 。 而 其 执 行过程是将内存中物理地址为21234H单元的字节数据取到 累加器AL中，将21235H地址单元内容送到AH中，即取出一 个字数据，低地址单元数据送低8位寄存器AL中，高地址单 元数据送高8位寄存器AH中。
8
3.1.2指令的寻址方式
立即 数寻 址
寄存 器寻 址
与数 据相 关的寻 址方式
直接 寻址
寄存 器间 接寻址
80
存储器寻址 寄存器相对寻址
86
寻
基址 加变 址寻址
址
方
相对 基址 加变址 寻址
式
段内 寻址
段内 直接 寻址
与地 址相 关的寻 址方式
段内 间接 寻址
10
3.1.2与数据有关的寻址方式
立即数寻址示意图:
代码段
低地址
MOV 28H
高地址
MOV 56H 34H
AX AH AL
AH AL
图3.2 立即数寻址
11
3.1.2与数据有关的寻址方式
说明： ①立即数可以是8位，也可以是16位。 ②立即数存放在存储器的代码段中，低字节在低地址，
高字节在高地址中。
21
3.1.2与数据有关的寻址方式
直接寻址指令可访问一个内存单元数据，也可以 访问两个内存单元数据。它的格式如下：
操作码 操作码
目的操作数寄存器，[立即数(有效地址)] [立即数(有效地址)]，源操作数寄存器
22
3.1.2与数据有关的寻址方式
例3-4 MOV AX，[1234H]
其 中 ， 1234H 立 即 数 为 内 存 中 数 据 段 的 有 效 地 址 。 假 设 (DS)=2000H，则操作数所在的段地址为2000H，有效地址 为1234H，其逻辑地址表示为2000H：1234H。 其 物 理 地 址 为 ： 2000H*10H+1234H=21234H 。 而 其 执 行过程是将内存中物理地址为21234H单元的字节数据取到 累加器AL中，将21235H地址单元内容送到AH中，即取出一 个字数据，低地址单元数据送低8位寄存器AL中，高地址单 元数据送高8位寄存器AH中。
第2微机原理与接口技术清华大学-PPT精品
编写相应的程序段。
2020/5/17
18
源程序代码：
LEA SI，DATA
MOV DX，3F8H WATT：IN AL，DX
ATJAZENNSWDDTATAAATLLL，，，0222AHAHH CTJXZEMOSWPRTAAATALTLL，，，0282HAAHH JTJNENSZZT WAWLA，ATT2TT0H
更长字长数的移位。
2020/5/17
30
MOV SI,1000H
MOV DI,3000H MOV CX,4 BBB：MOV AL,[SI] MOV BL,AL AND AL,0FH OR AL,30H MOV [DI],AL INC DI MOV AL,BL
2020/5/17
程序例
PUSH CX MOV CL,4 SHR AL,CL OR AL,30H MOV [DI],AL INC DI INC SI POP CX DEC CX JNZ BBB HLT
2020/5/17
21
算术左移和逻辑左移
• 算术左移指令： SAL OPRD，1 SAL OPRD，CL
有符号数
• 逻辑左移指令： SHL OPRD，1
无符号数
SHL OPRD，CL
移动一位后，若CF与最高不相等，则OF=1；否则OF=0
2020/5/17
22
逻辑右移
• 格式： SHR OPRD，I
CF
0
CF
0
CF
0
24
算术右移
• 格式： SAR OPRD，I SAR OPRD，CL
有符号数 的右移
CF
2020/5/17
25
非循环移位指令的应用
• 左移可实现乘法运算 • 右移可实现除法运算
《微机原理与接口技术》教学课件 第6章
6.2 随机存取存储器
2 动态RAM 2164的工作过程
① 将要读出单元的行地 址送到地址线A0～A7上， RAS 信号有效时，在下 降沿将地址锁存在行地 址锁存器中。
② 将要读出单元的列地 址 送 到 地 址 线 A0 ～ A7 上 ， CAS 信号有效时，在下降 沿将地址锁存在列地址 锁存器中。
目录 CONTENTS
存储器入门 随机存取存储器
只读存储器 高速缓冲存储器
外部存储器
3
引子
计算机之所以能自动、连续地工作，是因为采用了存储程序的原理。计算机中的所有程序和数 据都存放在存储器中，存储器是计算机必不可少的组成部件之一。存储器的性能对整个计算机 系统的性能起着至关重要的作用。本章主要介绍存储器的分类、结构和主要性能指标，并通过 典型的存储器芯片来介绍存储器的工作原理及与CPU的连接方法。
6.1 存储器入门
连续两次读写操作之间所需的最短时间间隔称为存储周期。存储器每秒钟可读写的 数据量称为存储器带宽或数据传输速率，单位为bps（或bit/s）。存取周期和存储器带宽 也常作为存储器的性能指标。
提示
6.2 随机存取存储器
随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）也称随机读/写存储器或随机存储器，它既可以直接 从任何一个指定的存储单元中读出数据，也可以将数据写入任何一个指定的存储单元中。
6.1.2 存储器的性能指标
存储器容量：存储器中所包含存储单元的总数，单位是字节（B）。存储 器容量越大，存储的信息越多，计算机的性能也就越强。
01
02
存取时间：存储器完成一次读写操作所需的时间，单位为ns（纳秒，
1 ns＝10-9 sБайду номын сангаас。
微机原理与接口技术课件全 (9)
（2）键的识别 通常有两种方法可识别被按之键：一种是“行扫描”法； 一种是“反转”法。 1）行扫描法 依次对每一行进行扫描，选使被扫描的行为低电平，其它 所有的行均为高电平，接着检测各列线的状态（称为“列”）。 若各列码均为高电平（即列码为全1），则被按之键不在这行。 继续扫描下一行；若列线不全为高电平（即列码为非全1），则 被按之在此行。根据行扫描码及列码就可知被按之键的坐标值 （即位置码）。再根据位置码通过查表可得到它的键值。查表 法的扫描子程序流程图如图7-6所示。
四、输入/输出寻址方式
当主机执行I/O操作时，应先对I/O接口中的端口进行寻址， 其寻址方式有如下两种： 此时，I/O端口单独编址。CPU指令系统中有专门用于I/O操 作的指令——I/O指令，CPU访问I/O端口时发出I/O读命令或写 命令，访问内存时发存储器读或写命令。因此，端口地址与存 储单元地址可重叠。此时，I/O端口不占用存储空间且与访问 I/O设备指令有别。 这种寻址方式中，将I/O端口与存储单元统一编址，即CPU 把I/O端口作为存储单元对待，I/O端口占用一定的存储空间。 采用这种寻址方式的CPU指令系统中没有专门的I/O指令，
微型机中常外设有LED显示器、CRT显示器、键盘、打印机、软 磁盘存储器等。单片机应用系统中常设置LED显示器、拔盘、键 盘、点阵式打印机等外设。
§8-2 键盘及其接口
返回
在微型机系统中，键盘是最常用的输入设备，键盘通常由 数字键和功能键组成，其规模取决于系统的要求。
键盘可分为编码键盘和非编码键盘两种，前者有检测键闭 合，去抖动及产生相应键编码的硬件电路，而后者则没有这些 硬件，上述功能在有少量的硬件支持下由软件来完成。由此可 见编码键盘产生键编码的速度快且基本上不占用CPU时间，但硬 件开销大，电路复杂，成本高；非编码键盘则硬件开销省，电 路简单，成本低，但占用CPU时间较长。
精品课件-微型计算机原理及接口技术-第1章
西安电子科技大学 计算机学院
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
《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。
第微机原理与接口技术清华大学ppt课件
ALE
8088 CPU
地址 锁存
数据 收发
地址总线 数据总线
总线 控制器
控制总线
两种任务方式的选择方式
8088是任务在最小还是最大方式由MN/MX端形 状决议。MN/MX=0任务于最大方式，反之任务 于最小方式
二、8088CPU的引线及功能
引脚定义的方法可大致分为： 每个引脚只传送一种信息〔RD等〕； 引脚电平的高低不同的信号〔IO/M等〕； CPU任务于不同方式有不同的称号和定义
保管运算结果特征
总线接口单元
功能：
从内存中取指令到指令预取队列
担任与内存或输入/输出接口之间的数据 传送
在执行转移程序时，BIU使指令预取队列 复位，从指定的新地址取指令EU和BIU两个 部分可同时进展任务，从而
提高了CPU的效率； 降低了对存储器存取速度的要求
AX BX CX DX
AH，AL BH，BL CH，CL DH，DL
数据存放器特有的习惯用法
AX：累加器。一切I/O指令都经过AX与接口传送
信息，中间运算结果也多放于AX中；
BX：基址存放器。在间接寻址中用于存放基地址；
CX：计数存放器。用于在循环或串操作指令
中存放计数值；
DX：数据存放器。在间接寻址的I/O指令中存放
串行任务方式
8088以前的CPU采用串行任务方式：
CPU 取指令1
分析 指令1
BUS 忙碌
执行 指令1
取指令2
分析 指令2
忙碌
执行 指令2
并行任务方式
8088CPU采用并行任务方式
EUCPU
取指令1
分析 指令1
取指令2
执行 指令1
分析 指令2
微机原理与接口技术课件PPT
1 统一编址方式
从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O 接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置 专门的I/O指令 优点： 访问I/O端口可实现输入/输出操作，还可以对端口内 容进行算术逻辑运算、移位等等； 能给端口有较大的编址空间，这对大型控制系统和 数据通信系统是很有意义的；
2．状态信息
CPU 在传送数据信息之前，经常需要先了解外 设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好 、输出设备是否忙等。
用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息， 它总是由外设通过接口输入给CPU的。 状态信息的长度不定，可以是1个二进制位或 多个，含义也随外1 为什么要设置接口电路
CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻 辑定义和时序关系上都不一致 两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低
若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就 会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的 效率 若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖 于CPU，对外设本身的发展不利。
用来发布控制命令、控制外设工作的 信息，例如A/D转换器的启停信号。
控制信息总是CPU通过接口发出的。
返 回
5.1.3 接口的基本功能
1 ． 2． 3. 4． 5. 6 ． 7. 8. 数据缓冲功能 端口选择功能 信号转换功能 接收和执行CPU命令的功能 中断管理功能 可编程功能 返回外设状态的功能 数据宽度与数据格式转换的功能
I/O端口地址选用的原则
凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用 原则上讲，未被占用的地址，用户可以选用，但 对计算机厂家申明保留的地址，不要使用，否则 会发生I/O地址重叠和冲突，造成用户开发的产品 与系统不兼容而失去使用价值 一般，用户可使用300～31FH地址
微机原理与接口技术清华大学版第4章 ppt课件
定义字符串必须用DB伪指令
例：
DATA1 DB ‘ABCD’，66H
41H ‘ 42H A‘’ 43H B‘’ 44H C‘’
66H D’
2020/12/27
4
1. 汇编语言源程序与汇编程序
汇编语言源程序
用助记符编写
汇编程序
源程序的编译程序
汇编语言 源程序
汇编程序
机器语言 目标程序
2020/12/27
5
2. 汇编语言程序设计与执行过程
输入汇编语言源程序（EDIT） 汇编（MASM） 链接（LINK） 调试（TD）
源文件 . ASM 目标文件 .OBJ 可执行文件.EXE 最终程序
20
取值运算符
用于分析存储器操作数的属性
OFFSET SEG
取得其后变量或标号的偏移地址 取得其后变量或标号的段地址
TYPE LENGTH SIZE
取变量的类型 取所定义存储区的长度 取所定义存储区的字节数
2020/12/27
21
取值运算符例
MOV AX，SEG DATA MOV DS，AX MOV BX，OFFSET DATA
[变量名] 伪指令助记符 操作数，… ；[注释]
表示符号地址
定义变量类型
定义变量值 及区域大小
2020/12/27
29
1. 数据定义伪指令助记符
DB DW DD DQ DT
定义的变量为字节型 定义的变量为字类型（双字节） 定义的变量为双字型（4字节）
定义的变量为4字型（8字节）
定义的变量为10字节型
例：
MOV AL，8 AND 4 MOV AL，8+4-1
2020/12/27
微机原理与接口技术ppt课件
NMI——不可屏蔽中断情求〔输入〕，上升沿有效。有效时 表示外部有不可屏蔽中断恳求。
RESET——复位〔输入〕，高电平有效。有效时将终止 80486正在进展的一切的操作，并设置80486为初始形状。在 RESET之后，80486将从FFFFFFF0H单元开场执行指令。
4.3.3 时钟信号
CLK——时钟信号〔输入〕。CLK为80486提供根本的定时 和内部任务频率。一切外部定时与计数操作都是相对于CLK 的上升沿而制定的。
HLDA——总线坚持呼应〔输出〕，高电平有效。有效时表 示微处置器已将总线控制权交给提出总线坚持恳求的总线设 备。
BOFF——总线释放〔输入〕，低电平有效。有效时将强迫 微处置器在下一个时钟周期释放对总线的控制。
11. 总线宽度控制信号 BS8、BS16——总线宽度控制〔输入〕，低电平有效。BS8 和BS16均由外部硬件提供，用来控制数据总线传送的速度， 以满足8位和16位设备数据传送的需求。当BS8有效时，传送 8位数据；BS16有效时，传送16位数据; BS8和BS16同时有效 时，传送8位数据；BS8和BS16均无效时，传送32位数据。 12. 中断/复位信号 INTR——可屏蔽中断恳求〔输入〕，高电平有效。有效时 表示外部有可屏蔽中断恳求。
9. 第20位地址A20屏蔽信号 A20M——地址位A20屏蔽〔输入〕，低电平有效。有效时 微处置器在查找内部Cache或访问某个存储单元之前，将屏 蔽第20位地址线〔A20〕使微处置器只访问1MB以内的低序 地址。
10. 总线仲裁信号 BREQ——总线恳求〔输出〕，高电平有效。有效时表示 80486内部已提出一个总线恳求。 HOLD——总线坚持恳求〔输入〕，高电平有效。其它总线 设备要求运用系统总线时，经过HOLD向80486提出总线坚 持恳求。
RESET——复位〔输入〕，高电平有效。有效时将终止 80486正在进展的一切的操作，并设置80486为初始形状。在 RESET之后，80486将从FFFFFFF0H单元开场执行指令。
4.3.3 时钟信号
CLK——时钟信号〔输入〕。CLK为80486提供根本的定时 和内部任务频率。一切外部定时与计数操作都是相对于CLK 的上升沿而制定的。
HLDA——总线坚持呼应〔输出〕，高电平有效。有效时表 示微处置器已将总线控制权交给提出总线坚持恳求的总线设 备。
BOFF——总线释放〔输入〕，低电平有效。有效时将强迫 微处置器在下一个时钟周期释放对总线的控制。
11. 总线宽度控制信号 BS8、BS16——总线宽度控制〔输入〕，低电平有效。BS8 和BS16均由外部硬件提供，用来控制数据总线传送的速度， 以满足8位和16位设备数据传送的需求。当BS8有效时，传送 8位数据；BS16有效时，传送16位数据; BS8和BS16同时有效 时，传送8位数据；BS8和BS16均无效时，传送32位数据。 12. 中断/复位信号 INTR——可屏蔽中断恳求〔输入〕，高电平有效。有效时 表示外部有可屏蔽中断恳求。
9. 第20位地址A20屏蔽信号 A20M——地址位A20屏蔽〔输入〕，低电平有效。有效时 微处置器在查找内部Cache或访问某个存储单元之前，将屏 蔽第20位地址线〔A20〕使微处置器只访问1MB以内的低序 地址。
10. 总线仲裁信号 BREQ——总线恳求〔输出〕，高电平有效。有效时表示 80486内部已提出一个总线恳求。 HOLD——总线坚持恳求〔输入〕，高电平有效。其它总线 设备要求运用系统总线时，经过HOLD向80486提出总线坚 持恳求。
微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
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
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。
CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
37
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
38
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
39
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）
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：
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
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。
CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
37
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
38
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
39
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）
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
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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。
CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
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；
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
CPU
I/O
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
Hale Waihona Puke 输出接口模拟接口22
接口的功能
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
H
28
2. 各种进制数间的转换
非十进制数到十进制数的转换
十进制到非十进制数的转换
二进制与十六进制数之间的转换
29
非十进制数到十进制数的转换
按相应的权值表达式展开
例：
1011.11B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+ 1×2-2
=8+2+1+0.5+0.25 =11.75
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）
因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它送到指令寄存器 IR，然后再送到指令译码器ID 10
冯 • 诺依曼机的特点和不足
特点：
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。
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
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。
由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序 的执行。
7
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
8
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
9
冯 • 诺依曼机的工作过程
取一条指令的工作过程：
11
不足：
典型的非冯 • 诺依曼机结构
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
12
2. 系统组成
主机 硬件系统
CPU 存储器 输入/输出接口 总线
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；
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。
23
总线
基本概念
分类
工作原理
常用系统总线标准及其主要技术指标 （具体内容见后续课程）
24
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
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。
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；
对小数：乘2取整。
到十六进制的转换：
对整数：除16取余；
对小数：乘16取整。
31
二进制与十六进制间的转换
用4位二进制数表示1位十六进制数 例：
《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