微机第1章教学课件.ppt
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第1章微型计算机使用基础-PPT精品
高等教育出版社
认识微型计算机——预备知识
5.输入设备 (1)键盘 (2)鼠标 (3)图像扫描仪
高等教育出版社
认识微型计算机——预备知识
6.输出设备 (1)显示器 (2)打印机 (3)绘图仪
高等教育出版社
认识微型计算机——任务描述
请到当地的计算机商店，了解一下当前微机的流行 配置，若有可能，向商店索取一些微机配置价格表， 填入下表中。 表1-1 微机配置价格表
第1章 微型计算机使用基础
1．1 微型计算机
高等教育出版社
认识微型计算机
预备知识 任务描述
课后思考
高等教育出版社
认识微型计算机——预备知识
1.微型计算机系统 微型计出版社
认识微型计算机——预备知识
2.中央处理器 中央处理器（简称CPU），是计算机系
统的核心，主要包括运算器和控制器两个部 件。
高等教育出版社
认识微型计算机——预备知识
3.内存储器 存储器是计算机的记忆部件（如图1-2
b所示），用于存放数据。
高等教育出版社
认识微型计算机——预备知识
4. 硬盘 外存又称辅助存储器（辅存）。外存储
器的容量一般都比较大，有的还可以移动， 便于不同计算机之间进行信息交流。
高等教育出版社
认识微型计算机——任务描述
完成下表
代次
起止年份
电子元件 电子元件图 应用领域
第一代
1946~1957
科学计算
第二代
1958~1964
第三代
1965~1970
第四代
1971~今
科学计算、 数据处理
科学计算、 数据处理、 过程控制
科学计算、 数据处理、 过程控制、 人工智能
认识微型计算机——预备知识
5.输入设备 (1)键盘 (2)鼠标 (3)图像扫描仪
高等教育出版社
认识微型计算机——预备知识
6.输出设备 (1)显示器 (2)打印机 (3)绘图仪
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请到当地的计算机商店，了解一下当前微机的流行 配置，若有可能，向商店索取一些微机配置价格表， 填入下表中。 表1-1 微机配置价格表
第1章 微型计算机使用基础
1．1 微型计算机
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认识微型计算机
预备知识 任务描述
课后思考
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认识微型计算机——预备知识
1.微型计算机系统 微型计出版社
认识微型计算机——预备知识
2.中央处理器 中央处理器（简称CPU），是计算机系
统的核心，主要包括运算器和控制器两个部 件。
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认识微型计算机——预备知识
3.内存储器 存储器是计算机的记忆部件（如图1-2
b所示），用于存放数据。
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4. 硬盘 外存又称辅助存储器（辅存）。外存储
器的容量一般都比较大，有的还可以移动， 便于不同计算机之间进行信息交流。
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认识微型计算机——任务描述
完成下表
代次
起止年份
电子元件 电子元件图 应用领域
第一代
1946~1957
科学计算
第二代
1958~1964
第三代
1965~1970
第四代
1971~今
科学计算、 数据处理
科学计算、 数据处理、 过程控制
科学计算、 数据处理、 过程控制、 人工智能
微机原理课件第一章绪论
分成3组：地址总线、数据总线和控制总线。 3）电器特性：电器特性定义每一根线上信 号的传输方向及有效电平范围。
4）时间特性：时间特性定义了每根线上的
信号在什么时间有效。a
10
2. 总线分类
从总线的不同使用角度可以分为以下几类：
1）内部总线
2）元内件部级总总线线是微处理器内部各个部件之间
传 脚 结 的 有 由 要 数 传 位 微 22据 数 3部 方 接 接 号 统0216与送 的 构 微 利 微 部 据 送 数 型 位 的 位 数 向 口 口 和 需=6元 地 数 控微， 等信 限 ， 处 于 处 件 总 地 决 机 通 据 就 电 部 总 要4K件址据制处最。息制有理内理的线址定的路总具路件线确B级总总理I大的，利器部器总和的了地，线体发向请定。nt总线线器CC寻通目于内数芯线控，址是为信送求，1e6lPP线是是的址8道前集部据片。制是总三号读信一位8UU位0是 用C位范。 内 成 采 传 厂 元 总 三 线 态 而 、 号 般可 输微8，P8连 来数围由 部 度 用 送 家 件 线 态 为 双 定 写 等 为直入处CU故P相接 传为18于 总 提 双 速 生 级 三 单 向 ， 信 。用 与复接理称6位U同计 送位 2制 线 高 总 度 产 总 种 向 如 号 控来存寻位器内2为。0，算 控，C造 大 及 线 加 设 线 。 总 ， 制向储址信=8部准0P1一机 制最芯 多 成 或 快 计 包 线 ， 片 总存器号的8M字U16般系 信大6片 品 的 选 线数 三 。 括 。 数储及内、向的B长位。为统号寻的率。信宽采总内地据器外存中存地为微8中的址面提号度用线部址总或设断容储址1位处6两，范积高；根单结总总线交量I请器总位/，理O个传围和。而据总构线线的换求或线，端1器6重送为I引有系线，是、的位信数8I为外//口位。OO，
第1章微机原理PPT课件
2.第二代微处理器
8080/8085，Z80，6800/6802，6502
位数 集成度 时钟频率
平均指令执行时间
8
5000 2-4MHz
1-2μS
外围电路发展迅速，应用广泛。
.
6
3.第三代微处理器
70年代后期出现16位处理器，8086/8088，M68000，Z8000
位数 集成度 时钟频率
平均指令执行时间
例 将(10101)2，(72)8，(49)16转换为十进制数。 (10101)2=1×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20=37 (72)8=7×81+2×80=58 (49)16=4×161＋9×160=73
.
31
2. 十进制数转换为二进制数
十进制数转换二进制数,需要将整数部分和小数部分分 开,采用不同方法进行转换,然后用小数点将这两部分连接 起来。
3. 16位微处理器
处理能力强，中高端应用。如Intel 8086/8088/80286，MCS96， 摩托罗拉龙珠系列，当前主流DSP(TMS320VC54X,BF535等)。
.
9
4.32位微处理器
主要中高端应用。
Intel 80386-P4，AMD Duron/Althlon,TM5800,VIA Eden,ARM系 列，MIPS R4000，SH3。
微型计算机系统
微处理器
算术逻辑部件（ALU） 累加器，寄存器 控制部件 内部总线
微型计算机 存储器（RAM/ROM）
输入/ 输出接口
系统总线
外围设备（显示器、磁盘控制器、键盘、执行器等）
系统软件
.
14
二 微处理器
微处理器（CPU）具有运算和控制能力，是微型计算机的核心。
微机原理课件第一章绪论
5）运算速率：运算速率指微机每秒所能执 行的指令条数，单位用MIPS（Million Instruction Per Second），即百万条指令/ 秒。
3. 微型计算机系统
以微型计算机为主体，配上外部输入/输 出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。 外设用来实现数据的输入/输出。如键盘、扫 描仪等都是输入设备，打印机、显示器等都 是输出设备。没有配置软件的计算机称为裸 机，仍然什么事也干不了，必须配上系统软 件和应用软件。图1-4所示的是微型计算机系 统的组成框图。
四、总线 息 结11接. ）的 构的总物在公来方线理计共连式标特算通接。准性机道各包的：系叫个括特物统总功总性理中线能线特，。部的性各微件根指个型的数的部计。、是件算各总总之机个线线间是部的物传以件插理送总都头连信线面、 向插总座线是，什系么统形功状能、扩引展脚时是，如只何要排符列合等总等线。标 准2），功部能件特就性可：以功加能入特到性此描系述统的中是去总。线中每 一根线的功能是什么。从功能上看，总线
3. 总线结CP构U
I/O总I线 /O总线
地址总线
面 双向 总C随系 线PCUP着统结U 主 储存 总 微的构存 器储 线 存 总型单：储 线主 储主 储 计总存 器存 器II算线//OO数 设 接机结据 I备 口/的构总 O接 线┅ 发发口接 展展I/口O┅ II，到//OO接 设总面口 备I线向/OI/接的O存设 口备 结储构器从的 线123）））使单面面如如C如P图图总向向图U图所所对所C线主1图-示示主P示9图结存U1，，存，1-面构 储的8-它面储7系向器双结向面器统微主的总控 合向C进的机存制 IP双了C线行/内U总 单O储P设 以读的线 总结部U总器备上双的/存线构写线的两双总储操结结双种总线器作构总构总线结I；线/IO线结构/而O结接设 结构通C构备 口构过P均U的存与挂特储I在/点O总，
3. 微型计算机系统
以微型计算机为主体，配上外部输入/输 出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。 外设用来实现数据的输入/输出。如键盘、扫 描仪等都是输入设备，打印机、显示器等都 是输出设备。没有配置软件的计算机称为裸 机，仍然什么事也干不了，必须配上系统软 件和应用软件。图1-4所示的是微型计算机系 统的组成框图。
四、总线 息 结11接. ）的 构的总物在公来方线理计共连式标特算通接。准性机道各包的：系叫个括特物统总功总性理中线能线特，。部的性各微件根指个型的数的部计。、是件算各总总之机个线线间是部的物传以件插理送总都头连信线面、 向插总座线是，什系么统形功状能、扩引展脚时是，如只何要排符列合等总等线。标 准2），功部能件特就性可：以功加能入特到性此描系述统的中是去总。线中每 一根线的功能是什么。从功能上看，总线
3. 总线结CP构U
I/O总I线 /O总线
地址总线
面 双向 总C随系 线PCUP着统结U 主 储存 总 微的构存 器储 线 存 总型单：储 线主 储主 储 计总存 器存 器II算线//OO数 设 接机结据 I备 口/的构总 O接 线┅ 发发口接 展展I/口O┅ II，到//OO接 设总面口 备I线向/OI/接的O存设 口备 结储构器从的 线123）））使单面面如如C如P图图总向向图U图所所对所C线主1图-示示主P示9图结存U1，，存，1-面构 储的8-它面储7系向器双结向面器统微主的总控 合向C进的机存制 IP双了C线行/内U总 单O储P设 以读的线 总结部U总器备上双的/存线构写线的两双总储操结结双种总线器作构总构总线结I；线/IO线结构/而O结接设 结构通C构备 口构过P均U的存与挂特储I在/点O总，
微机原理第一章节PPT课件
1989年推出了80486（时钟频率为30～40MHz），集成度达 到15万～50万管/片（168个脚），甚至上百万管/片，因此 被称为超级微型机。
返回
1993年，xx公司推出了新一代高性能处理器Pentium
（奔腾）2，Pen微tium机的速发度展比8史0486快数倍。AMD和Cyrix
推出了与Pentium兼容的处理器K5和6x86，获得了少部分 的市场份额。 1971年xx公司1为99了6年设，计x高x公级司袖推珍出计了算P器en设ti计um了P第ro一（台高微能机奔x腾x4）00，4 以CPU的发P1展9e9n、7ti年u演m初变P，过rox的程x发性为布能线了有索P了，en质介tiu的绍m飞微的跃机改。系进统型的号发—展—过Pe程nt，ium 主要以xx公司的MCMPUX为（主多线能。奔腾）。兼容CPU厂商在这段时间也相继推 第一代：4位及低出的档了要8多数位款 A微M产处D品的理来K器与6。Pentium MMX竞争，其中最具代表性 第二代：中、低1档9987位年微推处出理了器PⅡ。PⅡ是对Pentium Pro的改进，因为其 第三代：高、中核速档心度8位结，微构 且处与 支理持Pe器MntiMumX指Pr令o类集似。，但加快了16位指令的执行 第四代：16及低1档99382年位推微出处了理赛器扬（Celeron）PⅡ的二级缓存以及其它可 第五代：高档32以1位9省9微9略年处的 又理东推器出西了，开从发而代将号价为格C降o了pp下er来m。ine的PⅢ，该芯片大 第六代：高档64大位加微强处C理PU器在三维图像和浮点运算方面的能力。 2000年3月底，xx又推出了566MHz和600MHz的赛扬Ⅱ （也叫Coppermine-128kB）。
年 代 电子器件
应 用范围
1946--1958 电子管
返回
1993年，xx公司推出了新一代高性能处理器Pentium
（奔腾）2，Pen微tium机的速发度展比8史0486快数倍。AMD和Cyrix
推出了与Pentium兼容的处理器K5和6x86，获得了少部分 的市场份额。 1971年xx公司1为99了6年设，计x高x公级司袖推珍出计了算P器en设ti计um了P第ro一（台高微能机奔x腾x4）00，4 以CPU的发P1展9e9n、7ti年u演m初变P，过rox的程x发性为布能线了有索P了，en质介tiu的绍m飞微的跃机改。系进统型的号发—展—过Pe程nt，ium 主要以xx公司的MCMPUX为（主多线能。奔腾）。兼容CPU厂商在这段时间也相继推 第一代：4位及低出的档了要8多数位款 A微M产处D品的理来K器与6。Pentium MMX竞争，其中最具代表性 第二代：中、低1档9987位年微推处出理了器PⅡ。PⅡ是对Pentium Pro的改进，因为其 第三代：高、中核速档心度8位结，微构 且处与 支理持Pe器MntiMumX指Pr令o类集似。，但加快了16位指令的执行 第四代：16及低1档99382年位推微出处了理赛器扬（Celeron）PⅡ的二级缓存以及其它可 第五代：高档32以1位9省9微9略年处的 又理东推器出西了，开从发而代将号价为格C降o了pp下er来m。ine的PⅢ，该芯片大 第六代：高档64大位加微强处C理PU器在三维图像和浮点运算方面的能力。 2000年3月底，xx又推出了566MHz和600MHz的赛扬Ⅱ （也叫Coppermine-128kB）。
年 代 电子器件
应 用范围
1946--1958 电子管
微机原理第一章微机基础知识精品PPT课件
3. 微控制器（MCU-McroController Unit） 即MPU+MEM+I/O接口+BUS集成在一个芯片上，
又称单片机
MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在 自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应 用领域。
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
16
三、微机系统
微机原理与接口技术
1
教学计划
• 课堂教学：64学时 • 上机实验：6次（每次一个单元：3.5小时） • 课外作业：8 ~ 10次 • 期中考查：第9周 • 期末考试：第18周 • 成 绩：平时作业10%，期中考查10%，
上机试验10%，期末考试70%。 • 辅导答疑：待定
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
4
教材及参考书
• 《 微机原理与接口技术 》王玉良 戴志涛 杨紫珊 编著，北京邮电大学出版社
• 《 微机原理与接口技术考研指导 》王玉良 杨紫珊 编，北京邮电大学出版社
• 《微机原理与接口技术》雷丽文等编著，电子工业 出版社
• 《微机原理与接口技术学习指导与实验》雷丽文 等编，电子工业出版社
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
5
第一章 微机基础知识
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
6
本章主要介绍： • 微机的基本概念、组成、工作原理、特点 • 计算机内的信息表示和运算
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
7
第一节 微机的基本组成
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
8
一、微机的基本硬件构成
❖ 微机的基本硬件由下列几部分组成：
2
教学计划（续）
又称单片机
MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在 自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应 用领域。
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
16
三、微机系统
微机原理与接口技术
1
教学计划
• 课堂教学：64学时 • 上机实验：6次（每次一个单元：3.5小时） • 课外作业：8 ~ 10次 • 期中考查：第9周 • 期末考试：第18周 • 成 绩：平时作业10%，期中考查10%，
上机试验10%，期末考试70%。 • 辅导答疑：待定
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
4
教材及参考书
• 《 微机原理与接口技术 》王玉良 戴志涛 杨紫珊 编著，北京邮电大学出版社
• 《 微机原理与接口技术考研指导 》王玉良 杨紫珊 编，北京邮电大学出版社
• 《微机原理与接口技术》雷丽文等编著，电子工业 出版社
• 《微机原理与接口技术学习指导与实验》雷丽文 等编，电子工业出版社
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
5
第一章 微机基础知识
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
6
本章主要介绍： • 微机的基本概念、组成、工作原理、特点 • 计算机内的信息表示和运算
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
7
第一节 微机的基本组成
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
8
一、微机的基本硬件构成
❖ 微机的基本硬件由下列几部分组成：
2
教学计划（续）
《微机原理》教学课件 第1章 计算机系统概述
0.09μm / 315万
执行速度 (MIPS)
0.06 0.75
1. 5
112
时钟频率 (MHz)
代表产品
<1
MCS-4,MCS-8 4004，8008
<4
Intel8080,8085 M6800,Z80
4~10
Intel8086,80286 M68000,Z8000
16~3G
Intel8386,80486 Pentium ,Ⅱ, Ⅲ，4
（3）知识库管理功能。要求能完成知识获取、检 索和更新等功能。
第一章 计算机系统概论
1.1.2 微型计算机的发展
微型计算机指采用超大规模集成电路，形成体积 小、重量轻、功能强、耗电少的计算机系统。
电子计算机技术 微型计算机
超大规模集成电路工艺技术
结 晶
微型机的发展是以微处理器的发展为表征的，以 微处理器为中心的微型机是电子计算机的第四代产 品。微处理器自1971年诞生以来，发展迅猛，每 2～3年就更换一代。
第一章 计算机系统概论
第五代计算机设想：
1981年日本提出实现智能计算机，但没有取得预 期的结果。美国也有多家公司推出智能计算机。一 般要求智能计算机具有下列功能：
（1）智能接口功能。能自动识别自然语言、图形、 图象。即有语音识别、视觉、感知、理解功能。
（2）解题推理功能。根据自身存储的知识进行推 理，具有问题求解和学习的功能。
第一章 计算机系统概论
2. 电子数字计算机的发展的四个阶段
时间
46－5 8
器件
电子管
58－6 4
晶体管
64－7 1
集成电路
71－今
大规模集 成电路
微机原理第一章计算机基础幻灯片PPT
特点
– 字长： 8位 – 时钟频率： 2～4MHz – 平均执行指令时间： 1～2 μs – 集成度：5000 ～ 10000管/片
第1章 微型计算机基础
1.1 概
第三代微型机（1978-1984）16位微处理器
Intel公司的8086/8088、Motorola公 司的M68000和Zilog 公司的Z8000
冯· 诺依曼结构计算机的 3 点重要设计思想：
① 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设 备5 个基本部分组成。
② 采用二进制。
③ 指令和数据都放在存储器中，机器能自动执行程 序（存储程序思想）
第1章 微型计算机基础
1.1 概
计算机发展简史
1946第一台电子计算机ENIAC。 第一代计算机 — 1946 ~ 1955，电子管。 第二代计算机 — 1956 ~ 1963，晶体管。 第三代计算机 — 1964 ~ 1971，中小规模集成
主要内容：
– 汇编语言：80X86宏汇编语言的程序设计方法及应用 – 微机原理：微处理器结构，存储器原理，中断系统在
微机系统中的实现等等。 – 接口技术：基本的I/O接口芯片（8253，8255A，
8251A，8237A等），常用总线及接口（ISA，EISA， VESA，PCI，USB，AGP)。
微机原理第一章计算机基 础幻灯片PPT
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第1章 微型计算机基础
课程简介
本课程主要涉及Intel系列微处理器的程序设计 以及接口技术，是进一步学习和掌握基于Intel 系列微处理器的电子、通信和控制系统的程序设 计和接口技术以及芯片开发的入门课程。
– 字长： 8位 – 时钟频率： 2～4MHz – 平均执行指令时间： 1～2 μs – 集成度：5000 ～ 10000管/片
第1章 微型计算机基础
1.1 概
第三代微型机（1978-1984）16位微处理器
Intel公司的8086/8088、Motorola公 司的M68000和Zilog 公司的Z8000
冯· 诺依曼结构计算机的 3 点重要设计思想：
① 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设 备5 个基本部分组成。
② 采用二进制。
③ 指令和数据都放在存储器中，机器能自动执行程 序（存储程序思想）
第1章 微型计算机基础
1.1 概
计算机发展简史
1946第一台电子计算机ENIAC。 第一代计算机 — 1946 ~ 1955，电子管。 第二代计算机 — 1956 ~ 1963，晶体管。 第三代计算机 — 1964 ~ 1971，中小规模集成
主要内容：
– 汇编语言：80X86宏汇编语言的程序设计方法及应用 – 微机原理：微处理器结构，存储器原理，中断系统在
微机系统中的实现等等。 – 接口技术：基本的I/O接口芯片（8253，8255A，
8251A，8237A等），常用总线及接口（ISA，EISA， VESA，PCI，USB，AGP)。
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第1章 微型计算机基础
课程简介
本课程主要涉及Intel系列微处理器的程序设计 以及接口技术，是进一步学习和掌握基于Intel 系列微处理器的电子、通信和控制系统的程序设 计和接口技术以及芯片开发的入门课程。
第1章 微型计算机基础PPT课件
➢ 学时：64/16
课程特点
➢ 软(件)硬(件)兼施：是指微型计算机的 应用，要求统筹软件和硬件，构成完 整的系统。
➢ 强(电)弱(电)结合：是指不仅要对计算 机本身，还必须对检测控制对象及其 输入、输出信号的特点、转换、调理 和传输方式有深入的理解，以求达到 理想的效果。
教材与参考书目
➢ 李云.微型计算机原理及应用.清华大学出 版社.2010
的小数点分界，分别进行分组处理，不足的 位用0补足，整数部分在高位补0，小数部分 在低位补0。
例1.2
例1. 2
将二进制数10000111.1101转换为十六进制数。 10000111.1101B=1000 0111.1101B=87.DH
1.2.2 数的表示与运算
0 基本概念 1 原码、反码和补码表示 2 补码的加减运算 3 定点数与浮点数表示
字长
➢ 指计算机内部一次可以处理的二进制数的位数。 ➢ 字长越长，计算机所能表示的数据精度越高，
在完成同样精度的运算时数据的处理速度越快。 ➢ 字长一般是字节的整数倍。
微处理器的构成
➢算术逻辑部件(ALU)：主要实现算术运算(加、减、 乘、除等操作)和逻辑运算(与、或、非、异或等操 作)，是运算器的核心； ➢通用寄存器：存放参加运算的数据、中间结果等； ➢程序计数器(PC)：指向将要执行的下一条指令的位 置，具有自动增1功能，以决定程序的执行顺序； ➢时序与控制逻辑部件：主要负责对整机的控制，包 括对指令的取出、译码、分析，确定指令的操作， 使CPU内部和外部各部件协调工作。
➢ 需要对数的整数部分和小数部分分别进行处 理，再合并得到转换结果。
例1.1
例1.1
将十进制数135.8125转换为二进制数。
课程特点
➢ 软(件)硬(件)兼施：是指微型计算机的 应用，要求统筹软件和硬件，构成完 整的系统。
➢ 强(电)弱(电)结合：是指不仅要对计算 机本身，还必须对检测控制对象及其 输入、输出信号的特点、转换、调理 和传输方式有深入的理解，以求达到 理想的效果。
教材与参考书目
➢ 李云.微型计算机原理及应用.清华大学出 版社.2010
的小数点分界，分别进行分组处理，不足的 位用0补足，整数部分在高位补0，小数部分 在低位补0。
例1.2
例1. 2
将二进制数10000111.1101转换为十六进制数。 10000111.1101B=1000 0111.1101B=87.DH
1.2.2 数的表示与运算
0 基本概念 1 原码、反码和补码表示 2 补码的加减运算 3 定点数与浮点数表示
字长
➢ 指计算机内部一次可以处理的二进制数的位数。 ➢ 字长越长，计算机所能表示的数据精度越高，
在完成同样精度的运算时数据的处理速度越快。 ➢ 字长一般是字节的整数倍。
微处理器的构成
➢算术逻辑部件(ALU)：主要实现算术运算(加、减、 乘、除等操作)和逻辑运算(与、或、非、异或等操 作)，是运算器的核心； ➢通用寄存器：存放参加运算的数据、中间结果等； ➢程序计数器(PC)：指向将要执行的下一条指令的位 置，具有自动增1功能，以决定程序的执行顺序； ➢时序与控制逻辑部件：主要负责对整机的控制，包 括对指令的取出、译码、分析，确定指令的操作， 使CPU内部和外部各部件协调工作。
➢ 需要对数的整数部分和小数部分分别进行处 理，再合并得到转换结果。
例1.1
例1.1
将十进制数135.8125转换为二进制数。
第1章微机原理课件
2024年7月29日星期一
第1章第3页共124页
第1章 微型计算机基础
在研制ENIAC计算机的同 时，冯·诺依曼(Von Neumann)与 莫尔小组合作研制了EDVAC计算机，该计算机采用了存储程序 方案，其后开发的计算机都采用这种方式，称为冯·诺依曼计算 机。冯·诺依曼计算机具有如下基本特点:
第1章 微型计算机基础
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述 1.2 微型计算机系统 1.3 计算机中的数制及其转换 1.4 计算机中数与字符的编码 习题1
2024年7月29日星期一
第1章第1页共124页
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述
1.1.1 计算机的发展史
20世纪40年代, 无线电技术和无线电工业的发展为电子计 算机的研制准备了物质基础, 1943年～1946年, 美国宾夕法尼 亚大学研制的ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer, 电子数字积分器和计算机)是世界上第一台电子计 算机。
2024年7月29日星期一
第1章第16页共124页
第1章 微型计算机基础
3.指令执行时间
指令执行时间是指计算机执行一条指令所需的平均时间, 其 长短反映了计算机执行一条指令运行速度的快慢。
它一方面决定于微处理器工作时钟频率, 另一方面又取决于 计算机指令系统的设计、CPU的体系结构等。
微处理器工作时钟频率指标可表示为多少兆赫兹, 即MHz； 微处理器指令执行速度指标则表示为每秒运行多少百万条指令 (MIPS, Millions of Instructions Per Second)。
ENIAC计算机共用18000多个电子管, 1500个继电器, 重达30吨, 占地170平方米, 耗电140 kW, 每秒钟能进行5000次加法计算, 领 导研制的是宾夕法尼亚大学的莫克利(J.W.Mauchly)和埃克特 (J.P.Eckert)。
微机原理 第一章 微型计算机基础PPT课件
4004 8008 8080 MC6800 Z-80
1971 1972 1973 1975 1976
第一章 微型计算机基础
第一节 概述
三、微处理器的发展
16位微处理器 Zilog Motorola Intel
Z-8000 MC68000 8086 8088(准16位)
80186\80286
32位微处理器 Intel Motorola
例：X= 45=00101101B X=-45
[X]反= 00101101B [X]反= 11010010B
3、补码 正数的补码与原码相同； 负数的补码为反码加 1 。
例：X= 45=00101101B X=-45
[X]补= 00101101B [X]补= 11010011B
第二节 计算机中的数制和编码
二、有符号数的表示及运算
1、原码 2、反码
பைடு நூலகம்
3、补码
4、符号扩展
在数据处理时，有时需要把8位二进制数扩展成16位 二进制数。对无符号数可直接补0，对有符号数则需要将 符号位扩展。
例： 127的8位二进制补码为01111111B 符号位扩展后16 位二进制补码为0000000001111111B
例： -127的8位二进制补码为10000001B 符号位扩展后16 位二进制补码为1111111110000001B
CPU Central Processing Unit—中央处理单元
第一章 微型计算机基础
第一节 概述
一、电子计算机的发展 二、电子计算机的结构 三、微处理器的发展
CPU，也称为微处理器MP（MicroProcessor）。
4位微处理器 Intel 8位微处理器 Intel
第1章-微型计算机基础PPT课件
1.3微型计算机的运算基础
计算机中数的表示方法
§1.3 微型计算机的运算基础
一、 计算机中数的表示方法
定点法 浮点法
浮点机：用浮点表示的计算机（PC机) 定点机：用定点表示的计算机（51单片机) 定点法表示整数，浮点法表示实数
2021/4/1
2
第1章 微型计算机基础
The Principle and Application Of Microcomputer
用8位二进制数的格式将其表示为浮点数(使用原码形式，
尾数部分和阶码部分各占4位）：
注：规格化后尾数超出三位小数部分自动舍去，所以
用浮点数表示有可能产生误差
计算机中数的浮点表示形式实际上是补码形式，
尾数部分为补码定点纯小数，阶码部分/1
7
第1章 微型计算机基础
The Principle and Application Of Microcomputer
1.3微型计算机的运算基础
计算机中数的表示方法
在计算机中，对于带正、负号的数，其符号 被数码化了，这种表示数据的形式称为机器数。
（数在计算机中的表示形式统称为机器数，连符号位一起做为能被计算机识别的一个数）
注：最基本的机器数有三种：原码、反码、补码
2021/4/1
4
第1章 微型计算机基础
The Principle and Application Of Microcomputer
指1/2<|S|<1；即小数点后面的一位必须 为1，小数点前面一位为0
2021/4/1
6
第1章 微型计算机基础
The Principle and Application Of Microcomputer
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微处理器 微型计算机—主机 微型计算机系统
11
1.3.1 微处理器（CPU）
微处理器(MicroProcessor)：微型计算机的核心芯片， 它是将计算机中的运算器和控制器集成在一片硅片上制 成的集成电路。这样的芯片也被称为中央处理单元，简
称为CPU(Central Processing Unit)。
第二代：中档8位机
第三代：16位机
第四代：32位机
8
第五代：64位机
1.2 微型计算机的分类
分类方法很多，我们只介绍2种 1.按规模分类: 单片式 个人计算机（PC） 笔记本电脑 掌上电脑
9
2. 按处理器字长分类: 4位 8位 16位 32位 64位
10
1.3 微型计算机系统的三个层次
12
CPU是核心部件，其功能如下： ① 可以进行算术和逻辑运算 ② 可保存较少量数据 ③ 能对指令进行译码并执行规定的动作； ④ 能和存储器、外设交换数据 ⑤ 提供整个系统所需要的定时和控制 ⑥ 可以响应其他部件发来的中断请求
13
图示为一个简化的微处理器模型（虚线框内）， 由运算器、控制器和内部寄存器三部分组成。 现将各部件的功能简述如下：
15
2. 累加器和通用寄存器组
包括通用寄存器和专用寄存器两大部分。 ① 累加器和通用寄存器：保存参加的数据以及
运算的中间结果，或保存地址信息。 累加器属于通用寄存器，但与一般的通用寄存器
比较又有些特殊 ② 专用寄存器：为CPU执行指令而特别设置的
寄存器。 包括：程序计数器、堆栈指针、标志寄存器等。
1983-1985年， Intel 80386 ，32位字长，150000500000管/ 片，16-20MHz
1995年后， Intel 80486，Pentium，64位字长，GHz
7
微处理器的发展
30多年来，微处理器和微型计算机获得了极快的发展， 几乎每两年微处理器的集成度翻一番，每24年更新换代 一次，现已进入第五代。 第一代：4位或低档8位机
16
3. 控制器
控制器又称控制单元CU (Control Unit)，是全 机的指挥控制中心。它负责把指令逐条从存储 器中取出，经译码分析后向全机发出取数、执 行、存数等控制命令，以保证正确完成程序所 要求的功能。
17
控制器有下列几个部分构成：
指令寄存器IR (Instruction Register)：用来存放从存 储器取出的将要执行的指令码。当执行一条指令时， 先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中，然后再传送 到指令寄存器IR中。
2
为什么要学习《微型计算机原理》？
实时数据（信息）处理和过程控制要求实时性，希望编写 的程序更精练，运行起来更快（一般情况下，对于完成相同的 任务，用机器语言或汇编语言编写的程序运行起来比用高级语 言编出的程序快得多）；专用的输入输出设备与计算机的连接 和编程控制（称为接口），更不是只具有高级语言编程知识所 能胜任的。为此，必须对计算机的工作原理有更深入的了解， 对计算机的逻辑组成、工作原理、与外界的接口技术以及直接 依赖于计算机逻辑结构的机器语言、汇编语言编程方法等需要
1973-1977年， Intel 8080/8085，8位字长，500010000管/片，2-4MHz
1978-1979年， Intel 8086/8088 ，8-16位字长， 20000-60000管/片，4-8MHz
1980年后， Intel 80286，16位字长，100000管/ 片， 10MHz
世界上第一台现代意义的计算机是美国宾夕法 尼亚大学1946年设计制造的ENIAC
电子计算机按其性能分类： 巨型、大型、中型、小型、微型机
微型机主要特点： 体积小、重量轻，价格低廉，可靠性高、结
构灵活，应用面广
6
微处理器的发展
1971-1973年，Intel 4004、4040、8008，4-8位字长， 2000管/片，1MHz
微机原理及应用
1
课程介绍
本课程是工科各专业非常重要的计算机基础 课之一。本课程以Intel 80x86CPU构成的微机为 主讲机型，系统深入地介绍微型计算机的工作原 理、80x86指令系统、汇编语言程序设计、半导 体存储器、输入/输出与中断以及常见可编程接口 芯片及应用等知识。通过本课程学习，应掌握微 型计算机的工作原理、熟练掌握汇编语言程序设 计方法，掌握输入/输出接口设计的基本知识。
微处理器 (CPU)
标志寄存器
ALU
PC
A
内部数据总线DB AR
至外部CB
PLA
ID RA
IR
DR
14
外部AB
存储器
4001H 4002H 4003H 4004H 4005H
E7H 34H A5H 62H 38H
地址 单元内容 微处理器结构图
外部DB
1. 算术逻辑部件
又叫运算器。 功能：进行算术运算、逻辑运算。 通过算数与逻辑运算实现对信息的加工处理。
3 进一步的学习。本课程就是基于此目的而设置的。
课程主要内容
微型计算机的基础知识 微处理器（16位、32位） 指令系统 存储器 输入输出与中断 可编程接口芯片
4
第一章 微型计算机概述
本章重点
CPU功能和内部模块 微型计算机的基本结构 数据总线 地址总线 控制总线
5
1.1 微型计算机的特点和发展
18 机完成相应的操作。
1.3.2 微型计算机---主机
微型计算机(Microcomputer)是指以微处理器为 核心，配上存储器、输入/输出接口电路、系 统总线等所组成的计算机（又称为主存或内 存）。它是微型计算机的存储和记忆装置，用来存放 指令、原始数据、中间结果和最终结果。
在计算机内部，程序和数据都以二进制形式表示，8 位二进制代码作为一个字节。为了便于对存储器进行 访问，存储器通常被划分为许多单元，每个存储单元 存放一个字节的二进制信息，每个存储单元分别赋予 一个编号，称为地址。如图所示，地址为4005H的存 储单元中存放了一个八位二进制信息00111000B
指令译码器ID (Instruction Decoder)：用来对指令寄 存器IR中的指令操作码字段（指令中用来说明指令功 能的字段）进行译码，以确定该指令应执行什么操作。
可编程逻辑阵列PLA (Programmable Logic Array)： 用来产生取指令和执行指令所需要的各种微操作控制 信号，并经过控制总线CB送往有关部件，从而使计算
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1.3.1 微处理器（CPU）
微处理器(MicroProcessor)：微型计算机的核心芯片， 它是将计算机中的运算器和控制器集成在一片硅片上制 成的集成电路。这样的芯片也被称为中央处理单元，简
称为CPU(Central Processing Unit)。
第二代：中档8位机
第三代：16位机
第四代：32位机
8
第五代：64位机
1.2 微型计算机的分类
分类方法很多，我们只介绍2种 1.按规模分类: 单片式 个人计算机（PC） 笔记本电脑 掌上电脑
9
2. 按处理器字长分类: 4位 8位 16位 32位 64位
10
1.3 微型计算机系统的三个层次
12
CPU是核心部件，其功能如下： ① 可以进行算术和逻辑运算 ② 可保存较少量数据 ③ 能对指令进行译码并执行规定的动作； ④ 能和存储器、外设交换数据 ⑤ 提供整个系统所需要的定时和控制 ⑥ 可以响应其他部件发来的中断请求
13
图示为一个简化的微处理器模型（虚线框内）， 由运算器、控制器和内部寄存器三部分组成。 现将各部件的功能简述如下：
15
2. 累加器和通用寄存器组
包括通用寄存器和专用寄存器两大部分。 ① 累加器和通用寄存器：保存参加的数据以及
运算的中间结果，或保存地址信息。 累加器属于通用寄存器，但与一般的通用寄存器
比较又有些特殊 ② 专用寄存器：为CPU执行指令而特别设置的
寄存器。 包括：程序计数器、堆栈指针、标志寄存器等。
1983-1985年， Intel 80386 ，32位字长，150000500000管/ 片，16-20MHz
1995年后， Intel 80486，Pentium，64位字长，GHz
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微处理器的发展
30多年来，微处理器和微型计算机获得了极快的发展， 几乎每两年微处理器的集成度翻一番，每24年更新换代 一次，现已进入第五代。 第一代：4位或低档8位机
16
3. 控制器
控制器又称控制单元CU (Control Unit)，是全 机的指挥控制中心。它负责把指令逐条从存储 器中取出，经译码分析后向全机发出取数、执 行、存数等控制命令，以保证正确完成程序所 要求的功能。
17
控制器有下列几个部分构成：
指令寄存器IR (Instruction Register)：用来存放从存 储器取出的将要执行的指令码。当执行一条指令时， 先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中，然后再传送 到指令寄存器IR中。
2
为什么要学习《微型计算机原理》？
实时数据（信息）处理和过程控制要求实时性，希望编写 的程序更精练，运行起来更快（一般情况下，对于完成相同的 任务，用机器语言或汇编语言编写的程序运行起来比用高级语 言编出的程序快得多）；专用的输入输出设备与计算机的连接 和编程控制（称为接口），更不是只具有高级语言编程知识所 能胜任的。为此，必须对计算机的工作原理有更深入的了解， 对计算机的逻辑组成、工作原理、与外界的接口技术以及直接 依赖于计算机逻辑结构的机器语言、汇编语言编程方法等需要
1973-1977年， Intel 8080/8085，8位字长，500010000管/片，2-4MHz
1978-1979年， Intel 8086/8088 ，8-16位字长， 20000-60000管/片，4-8MHz
1980年后， Intel 80286，16位字长，100000管/ 片， 10MHz
世界上第一台现代意义的计算机是美国宾夕法 尼亚大学1946年设计制造的ENIAC
电子计算机按其性能分类： 巨型、大型、中型、小型、微型机
微型机主要特点： 体积小、重量轻，价格低廉，可靠性高、结
构灵活，应用面广
6
微处理器的发展
1971-1973年，Intel 4004、4040、8008，4-8位字长， 2000管/片，1MHz
微机原理及应用
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课程介绍
本课程是工科各专业非常重要的计算机基础 课之一。本课程以Intel 80x86CPU构成的微机为 主讲机型，系统深入地介绍微型计算机的工作原 理、80x86指令系统、汇编语言程序设计、半导 体存储器、输入/输出与中断以及常见可编程接口 芯片及应用等知识。通过本课程学习，应掌握微 型计算机的工作原理、熟练掌握汇编语言程序设 计方法，掌握输入/输出接口设计的基本知识。
微处理器 (CPU)
标志寄存器
ALU
PC
A
内部数据总线DB AR
至外部CB
PLA
ID RA
IR
DR
14
外部AB
存储器
4001H 4002H 4003H 4004H 4005H
E7H 34H A5H 62H 38H
地址 单元内容 微处理器结构图
外部DB
1. 算术逻辑部件
又叫运算器。 功能：进行算术运算、逻辑运算。 通过算数与逻辑运算实现对信息的加工处理。
3 进一步的学习。本课程就是基于此目的而设置的。
课程主要内容
微型计算机的基础知识 微处理器（16位、32位） 指令系统 存储器 输入输出与中断 可编程接口芯片
4
第一章 微型计算机概述
本章重点
CPU功能和内部模块 微型计算机的基本结构 数据总线 地址总线 控制总线
5
1.1 微型计算机的特点和发展
18 机完成相应的操作。
1.3.2 微型计算机---主机
微型计算机(Microcomputer)是指以微处理器为 核心，配上存储器、输入/输出接口电路、系 统总线等所组成的计算机（又称为主存或内 存）。它是微型计算机的存储和记忆装置，用来存放 指令、原始数据、中间结果和最终结果。
在计算机内部，程序和数据都以二进制形式表示，8 位二进制代码作为一个字节。为了便于对存储器进行 访问，存储器通常被划分为许多单元，每个存储单元 存放一个字节的二进制信息，每个存储单元分别赋予 一个编号，称为地址。如图所示，地址为4005H的存 储单元中存放了一个八位二进制信息00111000B
指令译码器ID (Instruction Decoder)：用来对指令寄 存器IR中的指令操作码字段（指令中用来说明指令功 能的字段）进行译码，以确定该指令应执行什么操作。
可编程逻辑阵列PLA (Programmable Logic Array)： 用来产生取指令和执行指令所需要的各种微操作控制 信号，并经过控制总线CB送往有关部件，从而使计算