微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编125页PPT
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微机原理与接口技术课件PPT
汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。
微机原理与接口技术课件PPT
指令MOV BX，[BP+COUNT]书写有下面的等效形式： MOV BX，[BP]+COUNT MOV BX，COUNT[BP] 这种寻址方式可用于表格的处理，通过位移量来设置表格的首地址；利 用修改基址寄存器或变址寄存器的内容来获得表项的值。
6 、基址变址寻址
操作数的有效地址是一个基址寄存器和一个变址 寄存器的内容之和。其物理地址为： （DS）×16＋（BX）＋（SI/DI） 或（SS）×16+(BP)+（SI/DI）
例3-8基址变址寻址，假定（DS）=2000H，（SS）＝ 3000H，（BX）=1800H，(BP)=2080H ，(DI)=1000H， (SI)=0800H， (22800H)=80CFH，(32880H)=067AH MOV AX，[BX][DI] MOV AX，[BP+SI]
7、 基址变址相对寻址
3 、直接寻址
直接寻址指的是操作数在存储器中的有效地址EA (Effective Address )直接包含在指令中，书写时 有效地址加上中括号
例3-3 存储器直接寻址 MOV AX，[1000H] ；将DS段的1000H和1001H两个 单元的内容送入AX寄存器中 MOV BX，ES：[2000H] ；将ES段的2000H~2001H两个 单元的内容送入BX寄存中，其中ES为段超越前缀 MOV AX，BUF ；将DS段内以有效地址BUF （符号地址）起始的两个单元的内容送入AX寄存 器中
练习
指出下列指令中源操作数的寻址方式。若 是存储器寻址，写出有效地址和物理地址； 设 （DS）=3000H，（ES）=1000H， （SS）=1500H，（SI）=00B0H， （DI）=5040H，(BX)=0700H,(BP)=1200H; 1) MOV AX,2040H 2) MOV DX,[BP] 3) MOV DI,ES:[BX+2] 4) MOV BX,[20H] 5) MOV AX,[BX+DI] 6) MOV AX,[BX+SI+1]
微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编
13
1.1.1. 微型计算机的发展
电子计算机的发展方向： 第五代：“非冯.诺依曼”计算机时代 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
14
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
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。
39
PC 01H
1 AR 01H
控制信号
ALU
A
B
01H
7
操作控制器
ID IR
00
3
01
02
4
03
读命令 04
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR 01H 56
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
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。
36
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
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。
1.1.1. 微型计算机的发展
电子计算机的发展方向： 第五代：“非冯.诺依曼”计算机时代 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
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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PC 01H
1 AR 01H
控制信号
ALU
A
B
01H
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操作控制器
ID IR
00
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4
03
读命令 04
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR 01H 56
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
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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PC 00H
1 AR 00H
3
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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
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（取第一条指令操作示意图）37
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。
微机原理与接口技术ppt半导体存储器及接口ppt文档
微机原理与接口技术ppt半导体存储器及接口
4.1.1 半导体存储器分类
半导体存储器从使用功能上划分，可 分为两类： 读写存储器RAM(Random Access Memory)又称为随机存取存储器； 只读存储器ROM(Read Only Memory)。RAM 主要用来存放各种现场的输入输出数据、 中间计算结果、与外存交换的信息以及作 为堆栈使用，它的存储单元的内容按照需 要既可以读出，也可以写入或改写。
4.2.1 基本存储电路
为了节省面积，这种单管存储电路 的电容不可能做得很大，一般都比数据 线上的分布电容Cd小，因此，每次读出 后，存储内容就被破坏，要保存原先的 信息必须采取恢复措施。
4.2.1 基本存储电路
4.2.2 RAM的结构
一个基本存储电路表示一个二进制位 ，目前微型计算机的通常容量为128MB或 256MB，故需要 128M×8或256M×8个基本 存储电路，因而存储器是由大量的存储电 路组成的。这些存储电路必须有规则地组 合起来，这就是存储体。
译码，经过译码器的输出作为存储芯片的 片选信号，而地位地址作为存储芯片内单 元选择（片内地址）。
4.3 RAM与CPU的连接
4.3 RAM与CPU的连接
(2)部分译码法 部分译码法就是将高位的地址不全部
进行译码，只取部分地址线送译码器译码 ，经过译码器的输出作为存储芯片的片选 信号，而地位地址作为存储芯片内单元选 择（片内地址）。
RAM又分为系统区(即机器的监控程序或操 作系统占用的区域)和用户区，用户区又要 分成数据区和程序区。所以内存的地址分 配是一个重要的问题。另外，目前生产的 存储器，单片的容量仍然是有限的，所以 总是要由许多片才能组成一个存储器，这 就存在一个如何产生选片信号的问题。
4.1.1 半导体存储器分类
半导体存储器从使用功能上划分，可 分为两类： 读写存储器RAM(Random Access Memory)又称为随机存取存储器； 只读存储器ROM(Read Only Memory)。RAM 主要用来存放各种现场的输入输出数据、 中间计算结果、与外存交换的信息以及作 为堆栈使用，它的存储单元的内容按照需 要既可以读出，也可以写入或改写。
4.2.1 基本存储电路
为了节省面积，这种单管存储电路 的电容不可能做得很大，一般都比数据 线上的分布电容Cd小，因此，每次读出 后，存储内容就被破坏，要保存原先的 信息必须采取恢复措施。
4.2.1 基本存储电路
4.2.2 RAM的结构
一个基本存储电路表示一个二进制位 ，目前微型计算机的通常容量为128MB或 256MB，故需要 128M×8或256M×8个基本 存储电路，因而存储器是由大量的存储电 路组成的。这些存储电路必须有规则地组 合起来，这就是存储体。
译码，经过译码器的输出作为存储芯片的 片选信号，而地位地址作为存储芯片内单 元选择（片内地址）。
4.3 RAM与CPU的连接
4.3 RAM与CPU的连接
(2)部分译码法 部分译码法就是将高位的地址不全部
进行译码，只取部分地址线送译码器译码 ，经过译码器的输出作为存储芯片的片选 信号，而地位地址作为存储芯片内单元选 择（片内地址）。
RAM又分为系统区(即机器的监控程序或操 作系统占用的区域)和用户区，用户区又要 分成数据区和程序区。所以内存的地址分 配是一个重要的问题。另外，目前生产的 存储器，单片的容量仍然是有限的，所以 总是要由许多片才能组成一个存储器，这 就存在一个如何产生选片信号的问题。
微机原理与接口技术PPT教学课件
二、存储器容量
存储容量是衡量微型计算机中存储能力的 一个指标，它包括内存容量和外存容量。内存 容量分最大容量和装机容量，外存容量是指磁 盘机和光盘机等容量。
③ 各种服务性程序，如机器的调试、故障检查和 诊断程序、杀毒程序等。
④ 各种数据库管理系统，如SQL Sever、Oracle、 Foxpro等。
2020/12/11
13
1.1 微型计算机及其特点
应用软件是用来为用户解决某种应用问题 的程序及相关的文件和资料。常见应用软件主 要有以下几种: ① 用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软 件包。 ② 文字ห้องสมุดไป่ตู้理软件包（如WPS、Office ）。 ③ 图像处理软件包（如Photoshop、动画处理软 件3DS MAX）。 ④ 各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制 软件、辅助教育等 。
一、微型计算机系统
微型计算机系统由硬件（Hardware）系统和 软件（Software）系统两大部分组成。
硬件系统是指微机的物理实体，由电子部件 和机电装置组成，包括主机箱内的MPU、RAM、 ROM、I/O接口、系统总线及控制电路、外围硬 件设备等。
具体由五大功能部件组成，即：运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备。其中运算 器和控制器统称为微处理器（MPU）或中央处理 器（Contol Processing Unit，CPU）。
通过本章学习内容，会对微型计算 机概况有一个较全面的了解，为后续 内容的学习指明方向。
2020/12/11
3
1.1 微型计算机及其特点
1.1.1 微型计算机系统简介
一、微型计算机系统
微型计算机系统简称为MCS（micro computer system），它以微型计算机为核心， 再配备以相应的外围设备、辅助电路和电源 （统称硬件）及指挥微型计算机工作的系统软 件，便构成了一个完整的系统。
存储容量是衡量微型计算机中存储能力的 一个指标，它包括内存容量和外存容量。内存 容量分最大容量和装机容量，外存容量是指磁 盘机和光盘机等容量。
③ 各种服务性程序，如机器的调试、故障检查和 诊断程序、杀毒程序等。
④ 各种数据库管理系统，如SQL Sever、Oracle、 Foxpro等。
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1.1 微型计算机及其特点
应用软件是用来为用户解决某种应用问题 的程序及相关的文件和资料。常见应用软件主 要有以下几种: ① 用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软 件包。 ② 文字ห้องสมุดไป่ตู้理软件包（如WPS、Office ）。 ③ 图像处理软件包（如Photoshop、动画处理软 件3DS MAX）。 ④ 各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制 软件、辅助教育等 。
一、微型计算机系统
微型计算机系统由硬件（Hardware）系统和 软件（Software）系统两大部分组成。
硬件系统是指微机的物理实体，由电子部件 和机电装置组成，包括主机箱内的MPU、RAM、 ROM、I/O接口、系统总线及控制电路、外围硬 件设备等。
具体由五大功能部件组成，即：运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备。其中运算 器和控制器统称为微处理器（MPU）或中央处理 器（Contol Processing Unit，CPU）。
通过本章学习内容，会对微型计算 机概况有一个较全面的了解，为后续 内容的学习指明方向。
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1.1 微型计算机及其特点
1.1.1 微型计算机系统简介
一、微型计算机系统
微型计算机系统简称为MCS（micro computer system），它以微型计算机为核心， 再配备以相应的外围设备、辅助电路和电源 （统称硬件）及指挥微型计算机工作的系统软 件，便构成了一个完整的系统。
微型计算机原理与接口技术课件冯博琴第2章
指令2
BIU
2020/8/19
忙碌
忙碌
忙碌
忙碌
忙碌
14
4. 8088/8086 CPU的特点
• 采用并行流水线工作方式
—— 通过设置指令预取队列实现
CPU内 部结构
• 对内存空间实行分段管理
—— 将内存分为4个段并设置地址段寄存器，以实
现对1MB空间的寻址
• 支持多处理器系统
存储器 寻址部
分
2020/8/19
25
2020/8/19
26
三、8088CPU的内部结构
• 8088内部由两部分组成：
执行单元（EU） 总线接口单元（BIU）
2020/8/19
27
执行单元包括
运算器 8个通用寄存器 1个标志寄存器 EU部分控制电路
教材第46页 图2-6图
2020/8/19
28
执行单元
• 功能 指令的执行
– 指令译码 – 指令执行 在ALU中完成
第2章
微处理器与总线
2020/8/19
1
主要内容：
• 微处理器的一般构成及工作原理； • 8088微处理器的特点、引线及结构； • 总线的一般概念； • *80386微处理器的特点及结构； • *Pentium 4微处理器中的新技术。
2020/8/19
2
2020/8/19
3
了解：
• 微处理器的功能； • 微处理器的基本组成。
–AD7--AD0：低8位地址和数据信号分时复用 。在传送地址信号时为单向，传送数据信 号时为双向。
–A19--A16：高4位地址信号，分时复用。 –A15--A8 ：输出8位地址信号。
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BIU
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忙碌
忙碌
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忙碌
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4. 8088/8086 CPU的特点
• 采用并行流水线工作方式
—— 通过设置指令预取队列实现
CPU内 部结构
• 对内存空间实行分段管理
—— 将内存分为4个段并设置地址段寄存器，以实
现对1MB空间的寻址
• 支持多处理器系统
存储器 寻址部
分
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三、8088CPU的内部结构
• 8088内部由两部分组成：
执行单元（EU） 总线接口单元（BIU）
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执行单元包括
运算器 8个通用寄存器 1个标志寄存器 EU部分控制电路
教材第46页 图2-6图
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执行单元
• 功能 指令的执行
– 指令译码 – 指令执行 在ALU中完成
第2章
微处理器与总线
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1
主要内容：
• 微处理器的一般构成及工作原理； • 8088微处理器的特点、引线及结构； • 总线的一般概念； • *80386微处理器的特点及结构； • *Pentium 4微处理器中的新技术。
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了解：
• 微处理器的功能； • 微处理器的基本组成。
–AD7--AD0：低8位地址和数据信号分时复用 。在传送地址信号时为单向，传送数据信 号时为双向。
–A19--A16：高4位地址信号，分时复用。 –A15--A8 ：输出8位地址信号。
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微机原理及接口技术参考PPT
IN AL，DX
；读数据
MOV [SI]，AL
MOV DX，8002H
MOV AL，00H
OUT DX，AL
INC SI ；存放数据的内存地址加1
INC BL ；通道地址加1
MOV AL，BL OUT DX，AL ；送通道地址 MOV DX，8002H
DEC BH JNZ GOON POP AX
MOV AL，01H
•14
9.3 A/D转换器ADC0809及应用
➢ 采样：对连续变化的模拟量要按一定的规律和周期取出其 中的某一瞬时值。
➢ 采样频率：一般要高于或至少等于输入信号最高频率的2 倍，实际应用中采样频率一般是信号频率的4~8倍。
➢ 采样周期：相邻两次采样的间隔时间。一次A/D转换所需 要的时间必须小于采样周期。
•10
➢ 应用举例：利用D/A 转换器来构造波形发生器，如图所 示。假设地址译码输出端口为360H。
图９.8 采用DAC0832 构造的波形发生器
•11
(1) 矩形波。给DAC0832 持续256 次送数据0，然后256 次送 数据FFH，依次重复处理。输出矩形波的程序段如下：
MOV DX，360H ；设定地址译码输出端口 DD0： MOV CX，0FFH
2
多2
N位
路
电
二进制数
… …
模
阻
拟
网
开
络
N
关N
运算 放大器
图9.2 D/A转换器框图
模拟电压输出
•3
1. 加权电阻网络D/A转换器的工作原理
VREF
K1
R1
K2
R2
K3
R3
Kn
Rn
微型计算机原理及接口技术PPT课件
微型计算机原理 及接口技术
1
目录
第1章 微型计算机基础…………………………… 3 第2章 Intel系列微处理器……………………….30 第3章 80486微处理器的指令系统……………….52 第4章 汇编语言程序设计………………………. 96 第5章 存储系统………………………………… 171 第6章 输入输出方式及中断系统……………… 210 第7章 可编程接口芯片………………………… 251 第8章 外设接口技术…………………………… 374 第9章 总线……………………………………… 440
它们在程序的执行过程中有特殊功能，如程 序计数器PC、堆栈指示器SP等。
①程序计数器PC
程序计数器PC用于存放下一条要执行的指令 在存储器中存放的地址，通常称为PC指针。
②堆栈及堆栈指示器SP
堆栈一旦形成就必须遵循先进后出FILO （First In Last Out）的原则对栈区的数据 进行操作。如图1-7.
图1-7 堆栈区示意图
13
2.存储器
存储器是计算机中存储程序和数据的部件。存储器的 性能通常用存储容量和存取速度来描述。如图1-8。
3.输入输出接口
该接口是CPU与外部设备之间交换信息的连接电路， 它们通过总线与CPU相连，简称I/O接口。
4.输入输出设备
使用微型计算机就必须进行人机交互，将外部信息传 送到微型计算机称为输入操作；将微型计算机的运行结 果传送出来称为输出。能完成信息输入或输出的设备称 为输入输出设备，二者也合称为外部设备。
34
2.指令流水线和存储器的分段模式 (1) 指令流水线
16
1.3 微型计算机的运算基础
1.3.1 计算机中数的表示 1.机器数和真值
1
目录
第1章 微型计算机基础…………………………… 3 第2章 Intel系列微处理器……………………….30 第3章 80486微处理器的指令系统……………….52 第4章 汇编语言程序设计………………………. 96 第5章 存储系统………………………………… 171 第6章 输入输出方式及中断系统……………… 210 第7章 可编程接口芯片………………………… 251 第8章 外设接口技术…………………………… 374 第9章 总线……………………………………… 440
它们在程序的执行过程中有特殊功能，如程 序计数器PC、堆栈指示器SP等。
①程序计数器PC
程序计数器PC用于存放下一条要执行的指令 在存储器中存放的地址，通常称为PC指针。
②堆栈及堆栈指示器SP
堆栈一旦形成就必须遵循先进后出FILO （First In Last Out）的原则对栈区的数据 进行操作。如图1-7.
图1-7 堆栈区示意图
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2.存储器
存储器是计算机中存储程序和数据的部件。存储器的 性能通常用存储容量和存取速度来描述。如图1-8。
3.输入输出接口
该接口是CPU与外部设备之间交换信息的连接电路， 它们通过总线与CPU相连，简称I/O接口。
4.输入输出设备
使用微型计算机就必须进行人机交互，将外部信息传 送到微型计算机称为输入操作；将微型计算机的运行结 果传送出来称为输出。能完成信息输入或输出的设备称 为输入输出设备，二者也合称为外部设备。
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2.指令流水线和存储器的分段模式 (1) 指令流水线
16
1.3 微型计算机的运算基础
1.3.1 计算机中数的表示 1.机器数和真值
(完整版)《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（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:01001001 1。
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。
微机原理和接口技术第1章 微型计算机系统概述-PPT精选文档
.1 微型计算机的发展
1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一 台电子计算机ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)。这台计算机由电子管组成，每秒可进行 5000次加法运算，而且采用了著名的数学家冯·诺依曼的设 计思想，即 （1）采用二进制计算； （2）存储程序并在程序控制下自动执行； （3）其硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五大部分组成。 这种模式的计算机被称为“冯·诺依曼机”。计算机发 展至今，一直沿用这种设计思想。这是计算机科学发展史上 的一个重要里程碑，它奠定了计算机发展的科学基础。
微型计算机是指以大规模、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MP(Micro Processor)为核心，再配上存储器、接口电 路等所构造出的计算机系统。微型计算机的发展经历了六代。 我们一般以字长（计算机能同时处理的二进制数的位数）和 典型的微处理器芯片作为各阶段的标志。
（一）按照微处理器能够处理的数据字长可以分为：4位机、 8位机、16位机、32位机、64位机。 （二）按照微型计算机的使用形态分类可以分为：单片机、
单板机、位片式机和微型计算机系统。
10
微机原理与接口技术
1.2 计算机中的数据表示
在日常生活中，人们习惯使用十进制数来进行计数和计
算。但计算机系统内部使用的所有指令或数据都采用二进制
4
微机原理与接口技术
随着电子科学技术的发展，计算机的发 展先后经历了电子管、晶体管、大规模集成 电路和超大规模集成电路为主要器件的四个 时代。预计在不久的将来，将诞生以超导器 件、电子仿真、集成光路等技术支撑的第五 代计算机。计算机总的趋势是朝着巨型化、 微型化、网络化、智能化方向发展。
1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一 台电子计算机ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)。这台计算机由电子管组成，每秒可进行 5000次加法运算，而且采用了著名的数学家冯·诺依曼的设 计思想，即 （1）采用二进制计算； （2）存储程序并在程序控制下自动执行； （3）其硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五大部分组成。 这种模式的计算机被称为“冯·诺依曼机”。计算机发 展至今，一直沿用这种设计思想。这是计算机科学发展史上 的一个重要里程碑，它奠定了计算机发展的科学基础。
微型计算机是指以大规模、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MP(Micro Processor)为核心，再配上存储器、接口电 路等所构造出的计算机系统。微型计算机的发展经历了六代。 我们一般以字长（计算机能同时处理的二进制数的位数）和 典型的微处理器芯片作为各阶段的标志。
（一）按照微处理器能够处理的数据字长可以分为：4位机、 8位机、16位机、32位机、64位机。 （二）按照微型计算机的使用形态分类可以分为：单片机、
单板机、位片式机和微型计算机系统。
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微机原理与接口技术
1.2 计算机中的数据表示
在日常生活中，人们习惯使用十进制数来进行计数和计
算。但计算机系统内部使用的所有指令或数据都采用二进制
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微机原理与接口技术
随着电子科学技术的发展，计算机的发 展先后经历了电子管、晶体管、大规模集成 电路和超大规模集成电路为主要器件的四个 时代。预计在不久的将来，将诞生以超导器 件、电子仿真、集成光路等技术支撑的第五 代计算机。计算机总的趋势是朝着巨型化、 微型化、网络化、智能化方向发展。
《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(官方课件)
程序计 数器PC
地址
┇
指令n
┇
操作数
10
冯 • 诺依曼机的工作过程
取一条指令的工作过程：
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
存储程序工作原理
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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；
由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序 的执行。
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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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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
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 11
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。
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为什么补码可以把减法变成加 法？
从10进制来说： 减一，和 加99，效果相同吗？ 在100之内，它们就是相同的。 99，就是1的补数，100就是模。 从8位2进制来说： 减一，和 加255，效果也是相同的。 255，就是1的补码，二进制数 1 0000 0000 就是模，即十进制的 256。 求出补码后，就可以用‚加补码‛完成减法运算。 原理就是上述的‚同模‛理论。 如果结果的数字太大，超出了256所能容纳的范围，就是溢出。 溢出了，并没有解决的办法。 反码+1的方式，只是经验公式而已，没有原理。 它说明不了－128的补码。因为在8位二进制的条件下，－128并没有反码。
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11111111 00000001 1 00000000
最高位向前有进位，产生溢出
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3. 逻辑运算
与 或 非 异或
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4. 逻辑门
符号位 真值
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1. 符号数的表示：
原码 反码 补码
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原码：
最高位为符号位，用“0”表示正，用 “1”表示负；其余为真值部分。
优点： 真值和其原码表示之间的对应关 系简单，容易理解；
[例]：
若：X=01111000， Y=01101001 则：X+Y=
01111000
01101001 11100001
即：次高位向最高位有进位，而最高位向前无进 位，产生溢出。
（事实上，两正数相加得出负数，结果出错）
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§1.4 计算机中的编码
缺点： 计算机中用原码进行加减运算比 较困难，0的表示不唯一。
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数0的原码
8位数0的原码：+0=0 0000000 -0=1 0000000
即：数0的原码不唯一。
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若：X=01111000， Y=01101001 则：X+Y=
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