微机原理1

《微机原理与接口技术》第1章微型计算机概述

教案

作者：李芷

2003.5.10

第1章微型计算机概述

1.1 微型计算机

1.2微机的软件基础

1.3微机的技术特点

1.1 微型计算机

——微型化的电子计算机

1.1.1微处理器、微型计算机和

微型计算机系统

1.1.2微型计算机性能指标

1.1.3微型计算机组成

1.1.4微机的分类及其应用

1.1.1 微处理器、微型计算机和

微型计算机系统

◆微处理器（MP，Microprocessor），也可以称为CPU或MPU。微处理器是由算术逻辑部件（ALU）、控制部件（CU）、寄存器（R）组、片内总线等部分组成的大规模集成电路芯片。

◆微型计算机（MC，Microcomputer）是以微处理器为核心，配上大规模集成电路的半导体存储器、输入和输出接口电路，以及相应的辅助电路，简称微机或电脑。

◆微型计算机系统（MCS，Microcomputer System）是以微型计算机为主体，配上一定规模的系统软件和外设而构成的。

1.1.2 微型计算机性能指标

◆字长：微处理器并行处理的最大位数，通常与微处理器的寄存器、运

算器、数据传输线的位数一致。字长是微机的重要性能指标，也是微机分类的主要依据之一。

◆存储容量：微机系统能够直接访问的存储单元数目，即主/内存储器能

够存放的最大字节数。存储单元/字节数目是由传送存储器地址的传输线条数决定的，以KB，或MB，或GB为单位。

◆运算速度：不断提高运算速度，是微机多年发展所努力追求的目标之

一。以每秒执行基本指令的条数，百万条/秒（MIP/s）为单位，或以计算机的主频，MHz（106Hz）为单位。

◆系统配置：提供必要的人机联系手段。微机的外设配置越高档，软件

配置越丰富，则使用越便利，工作效率也就越高。

◆性能/价格比：选购微机时，要权衡与比较，取性能/价格高比值的微机

系统。

1.1.3 微型计算机组成

硬件

微型

计算机

微处理器ALU，CU，R ，....

内存储器ROM，RAM

I/O接口并行I/O ，串行I/O

系统总线AB，DB ，CB

外围设备

外部设备键盘，CRT，存储器，....

过程通道A/D，D/A，开关量I/O 电源

软件系统软件监控程序，操作系统，编译程序，....程序语言机器语言，汇编语言，高级语言

应用软件软件包，数据库，....

1.1.4 微机的分类及其应用

1．微机的分类

微机通常是以微处理器字长作为微机的分类标准。

微机一般分为4位、8位、16位、32位微机等。

2．微机的应用特点

◆形小、体轻、功耗低

◆性能可靠

◆价格便宜

◆结构灵活，适应性强

◆应用面广

1.2 微机的软件基础

1.2.1微机中的数和运算1.2.2微机的指令系统1.2.3汇编语言程序设计

1.数制

十进制二进制十六进制数码0~90，10~9，A~F 基(或模)10216

进位原则逢十进一逢二进一逢十六进一位权值10i2i16i

位值规则

通项公式N=∑D

i ×10i，

i = n-1~ -m N=∑B i×2i，

i = n-1~ -m

N=∑H i×16i，

i = n-1~ -m

数制后缀

符号

D或者省略B H

2. 信息编码

◆BCD码（Binary Coded Decimal，二进制编码的十进制数码）是十

进制数的编码表示。1位十进数用4位二进制编码表示，0～9的BCD 码分别对应0000～1001编码。

◆ASCII码（American Standard Code for Information Interchange，美

国信息交换标准码）是计算机中最普遍使用的字符编码。它是7位编码，27=128，可表示128个字符（数字、大/小写英文字母等可打印字符和回车、换行、响铃等控制字符）。计算机中用一个字节存

位恒为0。

放一个ASCII码，D

7

◆汉字编码由于汉字数目多，编码位数也相应要多。中国根据汉字的

使用程度，定出了一级（3755个）和二级（3008个）汉字字符和图形符号集（总共7445个），并制定了国家标准《GB2312-1980信息交换汉字编码》，简称国标码。国标码用两个7位编码表示一个汉字符号，占2字节。现在的汉字输入方式层出不穷，有拼音、五笔字型、自然码……。微机系统可以使用不同的汉字输入法，但得到的内码是统一的，通过内码在汉字库中检索所需要的汉字符号。

1.2.1 微机中的数和运算

3.数的表示

◆无符号数是正数，无需符号表示，所有数位都是数值数位。n位无符

号数N的数值范围是0≤N≤2n-1。

◆有符号数的正、负号用一位二进制数码表示，正数用0，负数用1表示。

原码（符号-绝对值）表示法：用其最高有效位作为数的符号位

（S

f ），其余位为数值位。n位原码的数值范围是-2n-1+1≤N≤2n-1-1。

反码表示法：正数的反码与原码表示相同，负数的反码是将它对应的正数，连同符号位一起按位取反所得。n位反码的数值范围是-2n-1+1≤N≤2n-1-1。

补码表示法：正数的补码与原码表示相同，负数的补码是将它对应的正数，连同符号位一起按位取反，再在最末数位上加1。n位补码表示的数N的数值范围是-2n-1≤N≤2n-1-1。

◆小数表示是通过人-机约定小数点位置，有定点和浮点两种表示法。

定点表示法：若小数点固定在符号位S

f 后，数的绝对值必小于1，称

作定点小数表示；若小数点固定在数值位后，只能表示整数，称作定点整数表示。

浮点表示法：为了扩大数值范围，提高运算精度，计算机大多

采用表达式为N=2P×S的浮点表示法。