《微型计算机原理与接口技术》(第2版)冯博琴、吴宁主编-第1章
第1章 微机技术概论
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第1章 微机技术概论
1.2.1 微控制器的存储结构
2.冯·诺依曼结构
程序存储器和数据存储器合并在同一个寻址空间中。
程序存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，程序指令和数据的宽度 相同。
1.2 微控制器的体系结构
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第1章 微机技术概论
1.2.2 CISC和RISC处理器
1.两种指令集处理器
是计算机的核心，完成取指令、解析指令、执行指令以及与外界存储器和逻 辑部件交换信息，处理计算机软件中的数据。
➢嵌入式系统（Eembedded System），也称为单片微型计算机 （SCMP，Single Chip MicrocomPuter）：
（CPU+存储器+I/O接口） 集成在一块芯片 嵌入到对象体系中，实现嵌入对象智能化的计算机。
2.两大分支的发展方向
➢ 通用计算机系统：主要用途是科学计算、数据分析、图像处理、模拟仿真、 人工智能、多媒体等。发展方向和动力是满足人类无止境的高速、海量数值 运算和处理的需求；要不断增强计算机的处理能力、速度。
➢ 嵌入式计算机系统：以面向对象的测量、控制为目的，发展方向和动力是 满足不断增长的各领域测控和应用需求；不断增强测量控制能力，降低功 耗和成本、减小体积，改善开发环境等。
1.1.3 微处理器、嵌入式系统与微控制器
3.嵌入式系统的特点 嵌入式系统定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统”。 其具有3个基本特点：“嵌入性”、“专用性”与“计算机”。
➢ 嵌入性：将微型计算机嵌入到对象体系中，实现对象体系的智能 测量与控制。
➢ 计算机：单片形态的微型计算机，是对象系统智能化的根本保证。 ➢ 专用性：是指在满足测控要求及环境要求下，软、硬件的可裁剪
微型计算机原理与接口技术(冯博琴著)课后答案
微型计算机原理与接口技术(冯博琴著)课后答案《微型计算机原理与接口技术》以Inter8086微处理器为主要对象，从应用角度系统地介绍了微型计算机的根本原理和接口技术。
以下是要与大家分享的微型计算机原理与接口技术(冯博琴著)的课后答案，供大家参考!《微型计算机原理与接口技术》内容系统，概念清楚，通俗易懂，便于自学，可作为高等学校计算机、电子信息工程、通信工程、自动化等电气信息类专业本科生教材，也适合高职高专及自考人员使用，还可供广阔科技人员自学参考。
第1章微型计算机系统概述1.1 概述1.2 微型计算机分类1.3 微型计算机的系统1.3.1 硬件系统1.3.2 微处理器的内总线构造1.3.3 引脚的功能复用1.3.4 流水线技术1.3.5 软件系统习题第2章计算机中数据的表示2.1 计算机中的数制2.2 计算机中数据的表示方法2.3 计算机中非数值数据信息表示习题第3章8086微处理器3.1 8086 CPU构造与特点3.1.1 执行部件(EU)3.1.2 总线接口部件(BIU)3.1.3 8086CPU指令的流水线3.1.4 8086CPU的内部存放器3.2 8086的总线周期概述3.3 8086的工作模式和引脚特性3.3.1 8086系统工作模式3.3.2 8086的引脚特性3.4 8086CPU系统构造3.4.1 典型相关部件(芯片)介绍3.4.2 最小模式系统组成3.4.3 最大模式系统组成3.4.4 8086系统中存储器的分体构造3.5 8086 CPU的根本操作时序3.5.1 系统的复位和启动操作3.5.2 最小模式系统根本操作时序3.5.3 最大模式系统根本操作时序习题第4章80x86指令系统4.1 指令寻址方式4.1.1 操作数类型4.1.2 有效地址EA和段超越4.1.3 寻址方式4.2 指令系统4.3 80x86/Pentium指令系统习题第5章存储器5.1 存储器概述5.1.1 存储器的分类5.1.2 半导体存储器的性能指标5.1.3 存储器的根本构造5.2 随机存储器5.2.1 静态随机存储器5.2.2 动态随机存储器5.3 只读存储器5.3.1 只读存储器的构造5.3.2 只读存储器的分类5.3.3 典型PROM芯片简介5.4 高速缓存存储器(Cache)5.4.1 Cache存储器原理5.4.2 Cache存储器组织5.5 半导体存储器与CPU的连接5.5.1 需要考虑的问题5.5.2 存储器容量扩充习题第6章输入/输出接口技术第7章中断技术第8章可编程定时器/计数器第9章可编程并行接口芯片8255A第10章串行通信及可编程程串行接口芯片8251A 第11章数/模(D/A)转换及模/数(A/D)转换附录Ⅰ指令系统表附录Ⅱ指令对标志位的影响附录Ⅲ中断向量地址表附录ⅣDOS功能调用表(INT 21H)附录ⅣBIOS中断调用表参考文献1.2.3.。
《微型计算机原理与接口技术》课程简介及要求
7．输入/输入设备
计算机最常用的输入设备是键盘和鼠标。 计算机最常用的输出设备是显示器和打印机。
1.2.2 微型计算机系统的组成
微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成 ： 微处理器 微计算机 内存储器 I/O接口电路 硬件 系统总线 外部设备 外围设备 过程I/O通道
系统软件
监控程序 操作系统 编辑程序 解释程序 编译程序 诊断程序 机器语言 汇编语言 高级语言
4．输入输出接口电路
输入/输出接口电路也称为I/O（Input /Output）电路，即 通常所说的适配器、适配卡或接口卡。它是微型计算机外 部设备交换信息的桥梁。
5．主机板
主机板也称为系统主板或简称主板。主机板上有CPU 芯片、内存槽、扩展槽、各种跳线和一些辅助电路。
6．外存储器
分为软磁盘、硬磁盘、光盘存储器。 磁盘存储器由磁盘、磁盘驱动器和驱动器接口电路组成， 统称为磁盘机。 光盘存储器是由光盘、光盘驱动器和接口电路组成。
微型计算机的特点是体积小、重量轻、价格低廉、可靠性 高、结构灵活、适应性强和应用面广。 按照微型计算机的CPU字长和功能划分，它经历了6代的演 变。 1. 第一代（1971年~1973年）：4位和8位低档微处理器 2. 第二代（1974年~1977年）：8位中高档微处理器
3. 第三代（1978年~1984年）：16位微处理器
为了区分各种计数制的数据，经常采用以下两种方法进
行书写表达。
（1）在数字后面加写相应的英文字母作为标识。如： B（Binary）表示二进制数； O（Octonary）表示八进制数； D（Decimal）表示十进制数，通常其后缀可以省略；
H（Hexadecimal）表示十六进制数。
（2）在括号外面加数字下标，此种方法比较直观。 如：二进制的11010011可以写成（11010011）2。
微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编
1.1.1. 微型计算机的发展
今天的微处理器（1996～至今）： 64位高档微处理器 代表产品： Pentium 4、Itanium 字长：64位 特点：内部集成16KB的一级（L1）高速缓冲存 储器和256KB的二级（L2）高速缓冲存储器； 使用三个执行部件，可同时执行三条指令 应用：办公自动化、网络服务器
1、取指令阶段的执行过程：（设程序从00H开 始存放）
（1）将程序计数器PC的内容送地址寄存器AR。 （2）程序计数器PC的内容自动加1变为01H，为
取下一条指令作好准备。 （3）地址寄存器AR将00H通过地址总线送至存储
器地址译码器译码，选中00H单元。
35
2、微型计算机的工作原理
（4）CPU发出“读”命令。 （5）选中00单元的内容B0H读至数据总线DB上。 （6）经数据总线DB，读B0H送至数据寄存器DR。 （7）数据寄存器DR将其内容送至指令寄存器IR
中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
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2
PC 00H
1 AR 00H
3
00 01
02
4
03
读命令 04
控制信号
ALU
A
B
操作控制器
ID IR B0H
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR
7
B0H
56
（取第一条指令操作示意图）37
联系方式
公用邮箱：c80888086@ 密码：12345678 姓名：胡欣
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第1章 微型计算机基础概论
主要内容：
微型计算机系统 计算机中的数制及编码 无符号二进制数的算术运算和逻辑运算 有符号数的表示及补码运算
微型计算机原理与接口技术(第二版)第1章 微型计算机基础
第1章
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1.2.1 冯·诺依曼体系结构
• 计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存 储器、输入设备、输出设备。
• 计算机内部采用二进制编码表示指令和数据。 • 存储程序的思想：把程序预先存放于计算机的存储器中，
运行时按程序顺序逐条执行。
输
程序、数据
入 设
备
第1章
存储器
18800多个电子管 1500多个继电器 占地面积170平方米 重约30余吨 耗电150千瓦 每秒钟完成5000次加 法或400次乘法运算 ENIAC的诞生，标识着 计算机时代的到来。精品文档
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1.1.1 微型计算机的产生与发展
1．计算机的诞生
计算机逻辑元件经历了电子管、晶体管、集成电路、超大 规模集成电路、甚大规模集成电路多个时代。
2006~今
Core 2 Duo、 Core（i7、i5、i3）
1~3.6GHz多核心 技术精品文档
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1.1.2 微型计算机的特点
1．体积小、重量轻、功耗低 2．功能强 3．可靠性高 4．价格低廉 5．结构灵活、适应性强 6．使用方便、维护容易
第1章
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1.1.3 微型计算机的分类
计算机的运算速度、存储容量、体积、重量、功耗、成本、 功能、可靠性、软件功能不断完善，性能价格比越来越高。
电子管
第1章
晶体管
集成电路
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超大规精模品文集档成电路
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1.1.1 微型计算机的产生与发展
第1章 微型计算机概述
微型计算机原理 与接口技术
(第二版) 第二版)
中国铁道出版社 杨立 邓振杰 荆淑霞制作
欢
迎
使 用
1
《微型计算机原理与接口技术》 微型计算机原理与接口技术》 课程简介
1. 课程性质及教学目的
《微型计算机原理与接口技术》是学习微型 计算机基本知识和应用技能的重要课程。本课程 帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学 会运用指令系统和汇编语言进行程序设计；熟悉 各种典型的接口芯片和接口技术及其具体应用， 为后继计算机课程的学习及工程实际应用打好基 础。
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第1章 章
微型计算机概述
1-1-1 微处理器的产生和发展
微处理器诞生于20世纪70年代初，将传统计算机的运算 器和控制器等部件集成在一块大规模集成电路芯片上作为 中央处理部件，简称为微处理器（Microprocessor）。微型 计算机是以微处理器为核心，配上存储器、接口电路等芯 片构成。微型计算机以其体积小、重量轻、价格低廉、可 靠性高、结构灵活、适应性强和应用面广等一系列优点， 占领了世界计算机市场并得到广泛的应用，成为现代社会 中不可缺少的重要工具。
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第1章 章
微型计算机概述
3. 系统总线 是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公 共通道。各个部件直接用系统总线相连，信号通过总线相互 传送。根据传送内容的不同，可以分成以下3种： （1）数据总线DB（Data Bus）：用于CPU与主存储器、 CPU与I/O接口之间传送数据。数据总线一般为双向总线，总 线的宽度等于计算机的字长。
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第1章 章
微型计算机概述
（4）字：这是计算机内部进行数据处理的常用单位。16位 二进制为一个字，即由两个字节组成一个字。如果是32位的 微型计算机则由4个字节组成一个双字。 （5）主频：也称时钟频率，单位为MHz（兆赫），它决定 了微型计算机的处理速度。Pentium系列微型计算机的主频 可达到上千兆赫。 （6）主存容量：指主存储器中RAM和ROM的总和，是衡量 微型计算机处理数据能力的一个重要指标。
微型计算机原理与接口技术(周荷琴 吴秀清)课后答案
微机原理与接口技术习题参考答案第一章（p20）1、参考答案：冯?诺伊曼计算机的设计思想（EDVAC方案：存储程序通用电子计算机方案）：①计算机分为计算器、控制器、存储器、输入和输出装置五个部分；②计算机内采用二进制；③将程序存储在计算机内，简称“程序存储”。
其中第三点是冯?诺依曼计算机设计的精华，所以人们又把冯?诺依曼原理叫做程序存储原理，即程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器则按程序指定的逻辑顺序把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。
冯?诺伊曼计算机主要以运算器和控制器为中心，结构框图如下图所示。
2、参考答案：微处理器就是中央处理器CPU，是计算机的核心，单独的CPU不能构成计算机系统；微型计算机由微处理器、主存储器、I/O接口（注意：不是I/O设备）组成；而微型计算机系统除了包括微型计算机外，还有系统软件（即操作系统）、应用软件、外存储器和I/O设备等。
微型计算机系统结构如下图所示。
6、参考答案：由于8086微处理器的地址总线的宽度为20位，所以它可寻址220＝1M字节的存储空间；而PentiumII 微处理器的地址总线的宽度为36位，所以它可寻址236=64G字节的存储空间。
7、参考答案：①PCI(Peripheral Component Interconnect:外围设备互联)，是Intel公司1992年发布486微处理器时推出的32/64位标准总线，数据传输速率位132MB/s，适用于Pentium微型计算机。
PCI总线是同步且独立于微处理器的具有即插即用(PNP:Plug and play，所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序）的特性.PCI总线允许任何微处理器通过桥接口连接到PCI总线上。
②USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)，是1994年由Compaq，IBM，Microsoft等多家公司联合提出的。
微型计算机原理与接口技术01__Pentium保护模式存储管理可编辑
微型计算机原理与接口技术01__Pentium保护模式存储管理微型计算机原理与接口技术（第2版）赵宏伟于秀峰黄永平秦贵和北京：科学出版社出版吉林大学计算机科学与技术学院制作COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 1COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY第1章 Pentium保护模式存储管理1.1 虚拟存储器及其工作原理? 虚拟存储器又称为虚拟存储系统。
虚拟存储器是为满足用户对存储空间不断扩大的要求而提出的，随着用户程序复杂性的增加，占用存储空间越来越大。
其解决办法是，可扩大主存，但是造价高，空间利用率很低，并不是好的途径。
采用虚拟存储器，可较好地解决这个问题。
? 虚拟存储器这个概念是1961年由英国曼彻斯特大学的Kilburn 等人提出的，并于20世纪70年代广泛应用于大中型计算机之中，现在的微型计算机也都采用了这种技术。
? 虚拟存储器是由主存储器、辅助存储器、辅助硬件和操作系统管理软件组成的一种存储体系。
它把辅助存储器作为主存储器的扩充，对应用程序员来说，好像计算机系统有一个容量很大的主存。
虚拟存储系统的目标是为了增加存储器的存储容量，它的速度接近于主存，单位造价接近于辅存，因此性能价格比很高。
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 2COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY表1.1.1 虚拟存储器和Cache存储器的比较COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 3COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY1.1.1 地址空间及地址? 在虚拟存储器中有3种地址空间及对应的3种地址。
微机原理及应用(吴宁)第一章讲述
（217）10÷2 ----得到余数k0
/2 整数 商 余数： /2
按照相反的方向写下来。 /2 /2 /2 /2 /2 /2 /2
217 108 54 27 13 6 3 1 0 ----商 1 低位 (217)
10=（11011001）2
0
0
标 志 寄存器
控制电路
7．译码器
译码器是将输入代码转换成相应输出信号的逻辑 电路。 指令是CPU能执行的一个基本操作; CPU的设计者对CPU的所有指令进行编码; 用户用编码形式的指令进行编程，程序存放在 内存中; CPU从内存取来编码形式的指令, 对指令进行 译码，发出执行该指令功能所需的信号
10100
10101 10110 。 。 。 (10,0101,0101)BCD
（二）、
1、 二 八
二 八，二 十六，二 BCD之间转换
二→ 八：
以小数点为界向左向右三位一段，不够补0， 三位二进制数用一位八进制数表示。
例：（ 1，101，001.010，011，1 ）2
不够补0
不பைடு நூலகம்补0
而将其保存到标志寄存器中
被加数 10110101 + 10001111 进位 1 1 1 1 1 1 1 01000100 被加数8位 加数8位 运 运 算 算 器 器
PSW 标志 进位 标志寄存器 寄存器
和8位
加数 和
▲字长是衡量CPU工作性能的一个重要参数。 不同类型的CPU有不同的字长。 如: Intel 8080 是 8 位 8088/ 8086/80286 是 16 位 80386/80486, Pentium是 32 位
看一下常用的几种数制写法：八位二进制数
微计算机原理(第2版)第一章课后习题答案 潘名莲 马争 丁庆生 编著 2
第一章基础知识1—1解释和区别名词术语1、微处理器μP，微计算机μC，微处理器系统μPS。
解：（1）、微处理器是把原来的中央处理器单元CPU的复杂电路（包括运算器和控制器）做在一片或几片大规模集成电路的芯片上。
我们把这种微缩的CPU 大规模集成电路称为微处理器简称μP或者MP。
（2）微计算机是以微处理器为核心，再配上其他的芯片，如随机存储器RAM，只读存储器ROM以及I/O接口电路以及其他一些辅助电路而构成的微型化计算机装置，简称MC或者μC。
（3）微处理器系统是以微处理器为核心配置相应的一系列大规模集成电路以满足用户需要的特殊专门用途的系统，简称MPS或者μPS。
2、单片微处理器和单片微计算机。
解：（1）、单片微型计算机：所谓单片微型计算机，就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口电路都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，又皆称为单片机或微处理器。
（2）单片微处理器：就是把微处理器的各个逻辑部件都集成在一块芯片上，故称为单片微处理器。
3、硬件和软件解：（1）所谓硬件是指计算机的硬设备，是实体部分。
微型计算机的硬件是指主机箱、系统主板、硬盘驱动器、软盘驱动器，显示器和键盘等基本部件构成的系统。
（2）软件是指微计算机为了方便用户和充分发挥微计算机及其效所必备的各种程序。
它们或存在于内存储器或者外存储器。
硬件和软件是组成微机系统必不可少的组成部分。
4、系统软件、中间件和应用软件解：（1）、系统软件：为了充分发挥计算机效能的系列软件，由厂家提供给用户，包括操作系统，语言处理系统及支撑软件（服务型程序）。
（2）中间件：为协调异构系统之间的最佳联合，所需的软件支撑。
（3）应用软件：为了解决各类应用问题而编写的程序，处于软件系统的最外层，直接面向用户，为用户服务。
它包括用户编写的特定程序以及商品化的应用软件。
5、位、字节、字和双字。
解：(1)、位：一个二进制位是计算机中表示信息的最小单位。
《微机原理及接口技术》(第2版)―习题解答
《微机原理及接口技术》（第2版）―习题解答《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术・第2版》习题解答1第1章微处理器指令系统〔习题1.1〕微型计算机到目前为止已发展了几代？给出各代微机的特点和典型的微处理器。
〔解答〕〔习题1.2〕什么是微型计算机？PC机、单片机和数字信号处理器的含义各是什么？〔解答〕?微型计算机：以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件――控制器和运算器的微处理器为核心，所构造出的计算机系统?PC机：PC（Personal Computer）机就是面向个人单独使用的一类微机?单片机：用于控制的微处理器芯片，内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，如：ROM、RAM、定时器、并行接口、串行接口，有的芯片还集成了A/D、D/A转换电路等。
?数字信号处理器DSP：主要面向大流量数字信号的实时处理，在宿主系统中充当数据处理中心，在网络通信、多媒体应用等领域正得到越来越多的应用〔习题1.3〕微型计算机主要由哪些基本部件组成？各部件的主要功能是什么？〔解答〕CPU：存储器：外部设备：〔习题1.4〕什么是微机的系统总线？微机的总线结构为它带来了哪些好处？除电源和地线外，一般将总线分为哪3组信号？总线的使用特点是什么？〔解答〕?系统总线：传递信息的一组公用导线，CPU通过它们与存储器和I/O设备进行信息交换?好处：组态灵活、扩展方便?三组信号线：数据总线、地址总线和控制总线?其使用特点是：在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线，只能有一个发送者向总线发送信号；但可以有多个设备从总线上同时获得信号。
2〔习题1.5〕简述微型计算机的两个主要应用方向及其应用特点。
〔解答〕?用于数值计算、数据处理及信息管理方向?采用通用微机，要求有较快的工作速度、较高的运算精度、较大的内存容量和较完备的输入输出设备，为用户提供方便友好的操作界面和简便快捷的维护、扩充手段。
?用于过程控制及嵌人应用方向?采用控制类微机，要求能抵抗各种干扰、适应现场的恶劣环境、确保长时间稳定地工作，要求其实时性要好、强调其体积要小、便携式应用强调其省电。
微型计算机原理与接口技术(冯博琴第二版)第1章
1.4 计算机中的编码
BCD码 ASCII码
BCD码
压缩BCD码
用4位二进制码表示一位十进制数
扩展BCD码
用8位二进制码表示一位十进制数
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
1.5 计算机中常用术语
bit 1Mb=10241024bit=220bit 1Gb=230bit=1024Mb 1Tb=240bit=1024Gb Byte 1 Byte=8bit，1KB=1024 Byte word：表示字长，有1bit，4bit，8bit等
对二进制数，乘以2相当于左移一位；
除以2则相当于右移1位。
[例 ]：
00001011×0100=00101100B
00001011÷0100=00000010B
即：商=00000010B 余数=11B
2.无符号数的表示范围 0 ≤ X ≤ 2n-1 若运算结果超出这个范围，则产生溢出。
i m i D 10 i n 1
2. 二进制 特点：以2为底，逢2进位； 只有0和1两个符号。用B表示。 表示：
i B 2 i i m n 1
n 1 n 2 0 1 m ( B ) B 2 B 2 B 2 B 2 B 2 2 n 1 n 2 0 1 m
[例 ]：
X= –52= – 0110100 [X]原=10110100 [X]反=11001011 [X]补= [X]反+1=11001100
微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
‚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
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
输出接口
模拟接口
22
接口的功能
原码： -127 ~ +127
反码： -127 ~ +127 补码： -128 ~ +127
62
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
63
[例]：补码数转换为十进制数
[X]补=0 0101110B
正数
所以：真值=0101110B X=+46
[X]补=1 1010010B
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：
微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
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：
《微型计算机原理与接口技术》清华大学出版社 冯博琴 吴宁主编 课后答案
《微型计算机原理与接口技术》清华大学出版社冯博琴吴宁主编课后答案第1章基础知识?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??1.4?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：??1.7?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：??1.9?请写出下列字符的ASCII码。
?4A3-?！??解：34H，41H，33H，3DH，21H?1.10?若给字符4和9的ASCII码加奇校验，应是多少？??解：34H，B9H??1.11?上题中若加偶校验，结果如何？??解：B4H，39H??1.12?计算下列表达式。
??（1）?129.5D??（2）101010B??第2章微型计算机基础?2.6?简述CPU执行程序的过程。
?解：当程序的第一条指令所在的地址送入程序计数器后，CPU就进入取指阶段准备取第一条指令。
在取指阶段，CPU从内存中读出指令，并把指令送至指令寄存器IR暂存。
在取指阶段结束后，机器就进入执行阶段，这时，由指令译码器对指令译码，再经控制器发出相应的控制信号，控制各部件执行指令所规定的具体操作。
微型计算机原理及接口技术(第2版)
微型计算机原理及接口技术（第2版）
1微型计算机原理及接口技术
微型计算机原理及接口技术是一本重要的理论性有关的参考书，它是由科学家和作者们根据基础理论和经验总结而成的。
它为开发新的微型计算机和实现它们提供了一系列可行的技术支持。
2概述
微型计算机原理及接口技术通常涉及计算机技术，微处理器，面向对象编程技术和编程语言的内容。
这本书不仅介绍了基础的理论，而且介绍了实际的应用，包括高级课程，包括微处理器的硬件原理，IO技术，系统编程和程序性能分析，对特定应用问题进行研究，以及重要的程序设计和编程语言。
书中还介绍了计算机类型、编程平台、编程语言等内容，使学生们可以轻松地掌握开发新技术的基础知识。
3内容
微型计算机原理及接口技术一共12章，涵盖了从基本的微处理器结构到复杂的面向对象编程技术的知识。
第一章介绍计算机系统的抽象模型，以及它们的基本实现原理；第二章介绍冯·诺依曼的早期观点以及在微型计算机中的应用；第三章讨论了微型计算机中的基本构成，包括处理器、内存和外部设备；第四章介绍了微型计算机中处理器构成及其对系统性能的影响；第五章介绍微型计算机系统中的内存构成，以及各种存储技术和技术；第
六章讨论了微型外部设备的技术实现，以及与多种低级访问协议的接口层；此外，本书还涉及其他相关的内容，如多处理器系统、系统编程和安全等，为开发新的微型计算机提供了技术指导和支持。
4结论
微型计算机原理及接口技术（第二版）是一本值得学习和研究的理论工具书。
它由经验丰富的学者和专家们撰写，为开发基于微型计算机的软件和硬件做出了丰富的介绍和讨论，是开发微型计算机的理论技术参考书籍。
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2 PC 01H 1 AR 01H 00 01 4 02 03 A 01H
控制信号
操作控制器
ALU B
ID
IR
7
B0H 01H 04H 02H 5 DR 01H 6
3
读命令
04
F4H
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
计算机系统组成
一个完整的计算机由硬件系统和软件系统 两大部分组成.
第六代：神经网络计算机时代
光计算机时代 生物计算机时代
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1.1.1. 微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、 可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU） 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的 微型计算机
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总线
地址总线AB：用于传递存储单元或I/O端 口地址信息的一组信号线，由CPU发出， 对存储单元和I/O端口进行寻址，单向并 行
数据总线DB：用于传送数据信息，双向并 行 控制总线CB：用于传送各种控制命令，如 定时脉冲、中断请求等，双向传送
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总线
微型计算机的系统结构框图:
44
1.硬件系统--微处理器
8
1.1.1. 微型计算机的发展
9
1.1.1. 微型计算机的发展
虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
公用邮箱：c80888086@
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姓名：胡欣
3
第1章 微型计算机基础概论
主要内容：
微型计算机系统
计算机中的数制及编码
无符号二进制数的算术运算和逻辑运算 有符号数的表示及补码运算
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1.1、微型计算机系统
5
主要内容
微型计算机的发展 微型计算机的工作过程 微机系统的构成
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寄存器组
寄存器组是CPU内部的若干个存储单元
分为专用寄存器和通用寄存器，专用寄 存器的作用是固定的，如堆栈指针、标 志寄存器等，通用寄存器可有多种用途
寄存器的数目因微处理器而定 寄存器组作用：暂存数据，避免频繁访 问内存，缩短指令长度和执行时间，给 编程带来方便
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49
有关内存储器的几个概念
486，这是intel最后一代 以数字编号的cpu 25
1.1.1. 微型计算机的发展um Pro
26
1.1.1. 微型计算机的发展
Pentium 4
Itanium 2
27
1.1.2. 计算机的工作过程
冯 • 诺依曼计算机的工作原理
存储程序工作原理
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冯 • 诺依曼机的特点：
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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存储器
是微型计算机的存储和记忆部件，用以存放数 据和当前执行的程序。
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1.1.1. 微型计算机的发展
虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
11
29
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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2、微型计算机的工作原理
微型计算机的工作过程就是执行程序的过程， 而程序由指令序列组成，因此，执行程序的过 程，就是执行指令序列的过程，即逐条地从存 储器中取出指令并完成指令所指定的操作。
由于执行每一条指令，都包括取指令和执行指 令两个基本阶段，所以，微型计算机的工作过 程也就是不断地取指令和执行指令的过程，直 到遇到停机指令时才结束机器的运行。
硬件系统：构成计算机物理结构的电气、电子和 机械设备. 软件系统：控制计算机运行的程序.
软件系统（程序) 硬件系统（设备）
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系统组成
主机
硬件系统 外设 微机系统 系统软件
I/O接口 存储器 总线 寄存器组 CPU 控制器 运算器
软件系统
应用软件
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总线
总线：就是连接多个部件的一组公共信 息传输线，它能分时地发送与接收信息 ，包括地址总线、数据总线、控制总线 总线是一种内部结构，它是cpu、内存、 输入、输出设备传递信息的公用通道， 主机的各个部件通过总线相连接，外部 设备通过相应的接口电路再与总线相连 接，从而形成了计算机硬件系统。
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2 PC 00H 1
控制信号
操作控制器
ALU
AR 00H
00 01 02 03 04
A
B
ID IR B0H 7
3 4 读命令
B0H 01H 04H 02H F4H
DR B0H
5 6
36 （取第一条指令操作示意图）
2、微型计算机的工作原理
2、执行指令阶段的执行过程：
（1）将程序计数器PC的内容送地址寄存器AR。
计算1+2=? 对应的 对应的操作
将立即数1传送到 累加寄存器AL
汇编语言
程序
MOV AL, 1
机器指令
10110000 00000001
ADD AL, 2
HLT
00000100
00000010 11110100
计算两个数的和，结果
存放到AL中 停机
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2、微型计算机的工作原理
1、取指令阶段的执行过程：（设程序从00H开 始存放）
20
1.1.1. 微型计算机的发展
intel 4004，intel 的发展史就是从这块cpu起 步的
21
1.1.1. 微型计算机的发展
8008
8085
22
1.1.1. 微型计算机的发展
8086
8088
23
1.1.1. 微型计算机的发展
80286
24
1.1.1. 微型计算机的发展
80386，intel第一代32位cpu
6
1.1.1. 微型计算机的发展
时代背景：第二次世界大战期间 军事用途：弹道计算 诞生时间：1946年2月14日 诞生地点：美国宾夕法尼亚大学 第一台计算机：ENIAC 电子数字积分计算机
7
1.1.1. 微型计算机的发展
埃尼阿克（ENIAC）：
承担开发任务的“莫尔小组” 由四位科 学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博 克斯组成，总工程师埃克特当时年仅24岁。 ENIAC描述： 占地面积达170平方米，30个操作台 ，约 为10间普通房间的大小 ，重达30吨，5000次 加法/秒，500次乘法/秒 ，耗电量150千瓦， 造价48万美元
（1）将程序计数器PC的内容送地址寄存器AR。 （2）程序计数器PC的内容自动加1变为01H，为 取下一条指令作好准备。 （3）地址寄存器AR将00H通过地址总线送至存储 器地址译码器译码，选中00H单元。
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2、微型计算机的工作原理
（4）CPU发出“读”命令。
（5）选中00单元的内容B0H读至数据总线DB上。 （6）经数据总线DB，读B0H送至数据寄存器DR。 （7）数据寄存器DR将其内容送至指令寄存器IR 中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
（2）程序计数器PC的内容自动加1变为02H，为 取下一条指令作好准备。
（3）地址寄存器AR将01H通过地址总线送至存储 器地址译码器译码，选中01H单元。
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2、微型计算机的工作原理
（4）CPU发出“读”命令。
（5）选中01H单元内容01H读至数据总线DB上。 （6）经数据总线DB，读01H送至数据寄存器DR。 （7）由控制码计算机已知到读出的是立即数， 并要求将它送入累加器A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将01H送入累加器A中。
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1.1.1. 微型计算机的发展
今天的微处理器（1996～至今）：
64位高档微处理器
代表产品： Pentium 4、Itanium
字长：64位 特点：内部集成16KB的一级（L1）高速缓冲存 储器和256KB的二级（L2）高速缓冲存储器； 使用三个执行部件，可同时执行三条指令 应用：办公自动化、网络服务器
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2、微型计算机的工作原理
程序执行过程
（1）首先将第一条指令由内存中取出；
（2）将取出的指令送指令译码器译码，以确 定要进行的操作； （3）读取相应的操作数（即执行的对象）； （4）执行指令；
（5）存放执行结果；
（6）一条指令执行完后，转入了下一条指令 的取指令阶段。
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2、微型计算机的工作原理
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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运算器
运算器是计算机进行算术逻辑运算的部件 运算器的核心部件是算术逻辑单元 加法器为基础，移位寄存器及相应控制逻 辑组合而成的电路，在控制信号的作用下 可完成加减乘除四则运算和各种逻辑运算
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控制器
控制器用于计算机硬件系统中，指挥、 协调各部件的有序工作，是整个计算机 的中枢 基本功能：取指令、分析指令、执行指 令、输入/输出控制、中断处理 控制器由指令寄存器、指令译码器和操 作控制电路组成