微机原理.

数的表示法----整数
• 无符号数:以二进制形式表示。 • 8位无符号数的表示范围是： 0000 0000 B~1111 1111 B 8-1 2 即：0~255 • 16位无符号数的表示范围是 0000 0000 0000 0000B~1111 1111 1111 1 111B 216-1 即：0~65535
• 压缩BCD码 • 每一位数采用4位二进制数来 表示，即一个字节表示2位十 进制数。 • 例如：1000 1001B表示十进制 数89D。
• 非压缩BCD码 • 每一位数采用8位二进制数来表示， 即一个字节表示1位十进制数。而且 只用每个字节的低4位来表示0～9， 高4位为0。 • 例如：十进制数89D，采用非压缩B CD码表示为二进制数是： 00001000 00001001B
2
B
6
10 1011 0110 B =2B6H • 二→十六进制：从右至左将每4个二进制位 用一个十六进制数表示。
二—十进制编码
• BCD（Binary-Coded Decimal）码专门 解决用二进制编码表示十进数的问题。 最常用的是8421编码，其方法是用4位二 进制数表示1位十进制数，自左至右每一 位对应的位权是8、4、2、1。
• 计算机中的数据可分为数和码： • 数：用来直接表示量的多少，有大小 之分，能够进行加减等运算。如二进 制数，十六进制数。 • 码：通常指代码或编码，在计算机中 用来描述某种信息。 如ASCII码，国标 码。
计算机中常用的进位计数制
计数制
二进制 十进制 基 数 2 10
数 码
0 1 0~9
进位 关系 逢 2 进1 逢10进1
1.7 IA-32结构的数据类型 1.7.1 常见名词术语（2）
• 双字（Double Word)：32位，4个字节， 是32位微计算机的字长。 • 四字（Quad Word)：64位，8个字节， 是32位微处理器的双倍精度字。 • 双四字（DQW）：128位，16个字节。 • 模：模是计量器的最大容量。一个4位寄 存器能够存放0000~1111共计16个数，因 此它的模为24。
微机原理
• 任课教师：杨琳 • 办公室：9号楼6楼信息处理教研室 • 电话：68760077(宅） 62459610（小 灵通）67867600(办） • Email:yljiaoxue@yahoo.cn • QQ: 50944299
本课程的学习目的
• 通过本课程的学习，理解与掌握微型计算机的 基本概念与基本工作原理，包括微机的组成， 各组成部分的结构，各组成部分的连结及各部 分的逻辑关系。掌握 8086 指令系统及汇编语言 程序设计，掌握 I/O 接口及中断的一些基本原理 与技术。初步具有分析与设计简单的微机应用 系统软硬件的能力。并为后续的微机应用课程 （如单片机，接口技术等）打下基础，最终目 标为培养学生设计完整的微机应用系统的能力。
• 带符号数 • 原码：正数的符号位为0，负数的符号位 为1。其它位按照一般的方法来表示数的 绝对值。用这样的表示方法得到的就是 数的原码。 • 当机器字长为8位二进制数时： X＝＋101 1011 [X]原码＝ 0 101 1011 Y＝－101 1011 [Y]原码＝ 1 101 1011
• 原码的表示范围 [＋1]原码＝0 000 0001 [－1]原码＝1 000 0001 [＋127]原码＝0 111 1111 [－127]原码＝1 111 1111 • －（2n-1－1）~＋（2n-1－1） 其中n为机器字长。 • 8位: －127~＋127 • 16位: －32767~＋32767
指令1 指令2 指令3 … 指令n
…
本节扩展阅读
• 洪恩在线 -> 电脑乐园 -> 电脑入门------电脑如何工作 http://61.145.70.34:79/cai/hongepc/newer/rumen/w ork/index.htm
1.2 微处理器、微计算机、微处理器系统
• 微处理器（MP、 μP或CPU)：运算器+控制器 • 微计算机（MC或μC）：CPU+RAM+ROM+I/ O接口+辅助电路 • 微处理器系统（MPS或μPS）：以CPU为核心构 成的专用系统
• 例：用二进制数表示2396H。 2 3 9 6
0010
0011
1001 0110
2396H=0010 0011 1001 0110B • 十六→二进制：将每位十六进制数用4位二 进制数表示，不足4位的前面补0。
二→十六进制的转换
• 例：求二进制数 10 1011 0110 B的十六进制表 示。 10 1011 0110 B
微型计算机系统
微处理器
运算器 控制器 寄存器组
内存储器
辅助电路
输入输出接口电路
外部设备 软件
微型计算机
典型微处理器系统
时钟 存储器RAM 存储器ROM 数据总线（双向） 微处理器 CPU 控制总线 接口电路 接口电路
地址总线（单向）
外设
外设
1.3 微处理器的产生和发展
• 第一代：4位和低档8位微处理器时代 Intel 4004 Inte l 8008 • 第二代：8位微处理器时代Intel 8080 MC6800 Z80 • 第三代：16位微处理器时代 Intel 8086 • 第四代： 32位微处理器时代 Intel 80386 Intel 80486 • 第五代：Pentium产品时代 • Intel 80586 K5 6x86 • P6(Pentium pro，高能奔腾） • Pentium MMX • PII • P III • P4
• 反码：对于一个带符号的数来说，正数的 反码与其原码相同，负数的反码为其原码 除符号位以外的各位按位取反。 • 8位反码实例：+1011011与-1011011的反码。
真值 ＋101 1011
原码 0 101 1011 反码 0 101 1011
－101 1011
1 101 1011 1 010 0100
课程内容
• • • • • • 概述—— 入门知识介绍 IA-32结构微处理器 80X86指令系统及汇编语言程序设计 主存储器 I/O接口 中断系统
学习方法
• 在了解微型计算机的基本工作原理和弄清有关基本概念、基本组 成、基本结构的基础上，结合当今计算机的发展，了解一些最新 的技术。 • 本课程在开始的章节内容较为抽象、繁杂，应注意多与实践结合， 同时，在后面章节中再次涉及到有关内容，可以再回到前面的章 节中，重复进行有关部分的学习。 • 可通过典型实例的学习，精选习题、练习及加强实验环节等途径 提高硬件设计和软件编程的能力。 • 本课程的学习过程中要注意原理与应用相结合；软件与硬件相结 合。 • 本课程的实验是学习的重要一环，它对加深有关内容的理解及提 高动手能力很重要。在实验过程中要多动脑筋，多动手，达到学 习目标。 • 学习资源:http://www2.zzu.edu.cn/qwfw/index.asp
1.6 典型微处理器系统结构及工作原理
• 1.6.2 典型微处理器的内部结构图 • 两数相加的操作 • 1.6.3 典型存储器的内部结构 • 读操作 • 写操作 • 1.6.4 简单程序的编制和执行过程
1.7 IA-32结构的数据类型 1.7.1 常见名词术语（1）
• 位：一个二进制位,是计算机中信息表示的最小单位。 • 例如：1010B就有4个二进制位。 • 字节：相邻的8个二进制位。 二进制数1011 • 例：1011 0110 B为一个字节 0011有几位？ • 字：计算机内部进行数据传递、处理的基本单位。在 数1011 0011 0011 1110B PC微机中常把一个字定义为 16位，即2个字节。 有几个字节？ • 例：0111 1010 1110 1100B 即为一个字。 • 字长：一个字所包含的二进制位数。 • 例：16位微处理器的字长为16。
1.1 计算机的基本结构和工作原理
• 人脑的简单计算
1.1 计算机的基本结构和工作原理
• 复杂计算
1.1 计算机的基本结构和工作原理
记录原始数据和算题
保存中间结果 作具体的计算 控制作用 保存和输出最终结果
1.1 计算机的基本结构和工作原理
运算器
输入设备
存储器
输出设备
控制器 计算机的基本结构框图
标识
B D
十六进 制
16
0~9 A~F
逢16进1
H
二——十进制之间的转换
• 例：求十进制56D的二进制表示及二进制数1011 0110B的十进制表示。 56=1×25+1×24+1×23=0011 1000 B 1011 0110B=1×27+1×25+1×24+1×22+1×21 =182D
十六→二进制的转换
类别
二进制编码组合 符号 0 0 0 0 1 1 数值位n-1 11…11 11…10 ┇ 00…01 00…00 11…11 11…10 ┇ 00…01 00…00
n=8 16进制 真值 7FH 7EH ┇ 01H 00H FFH FEH ┇ 81H 80H +127 126 ┇ 1 0 -1 -2 ┇ -127 -128
• 反码的表示范围 [＋1]反码＝0000 0001 [－1]反码＝1111 1110 [＋127]反码＝0111 1111 [－127]反码＝1000 0000 • －（2n-1－1）~＋（2n-1－1） 其中n为机器字长。 • 8位: －127~＋127 • 16位: －32767~＋32767
1.5 微计算机系统的组成
• 1.5.1 硬件系统
算术逻辑单元 微处理器 控制器 寄存器阵列 ROM 内存储器 RAM Cache I/O接口电路 并行I/O 串行I/O 系统总线 I/O设备 外围设备 外存储器 过程I/O通道 外部设备
微计算机主机板
硬件
电源、机箱
Fra Baidu bibliotek.5 微计算机系统的组成
• 1.5.2 软件系统
1.3 微处理器的产生和发展
• 扩展阅读： • 微处理器史话 (一) http://www.zymcu.com/basic/microcontr_01.htm • 巨人之战：近十年来微处理器经典产品回顾http://tech.sina. com.cn/h/2005-05-18/1444610884.shtml • Intel历经磨难的创世之路http://myhard.yesky.com/375/17 27875.shtml • 从8080到K8！AMD火拼Intel的这十几年http://digi.it.sohu. com/20050509/n240040142.shtml • PC演义http://www.bben.cn/itculture/pchistorial/html/pcy y/index.htm • 双核心处理器 http://www.99199.com.cn/archiver/?tid-480.html
数据 控制命令
1.1.2 计算机的工作原理
8086微处理器计算21*12-117*13的源程序: mov al,21 ；将21取出来 mov bl,12 ；将12取出来 mul bl ；计算21*12 mov cx,ax ；将结果暂存起来(得结果1) mov al,117 ；将117取出来 mov bl,13 ；将13取出来 mul bl ；计算117*13(得结果2) sub cx,ax ；将结果1-结果2,得到最终结果 Hlt
• 补码:正数的补码与原码相同，负数的补码 为其为其反码在最低位加1。 • 例： （1）X＝＋1011011 ，求其原码、补码。 [X]原码＝0101 1011 [X]补码＝0101 1011 （2）Y＝－101 1011，求其原码、补码。 [Y]原码＝1101 1011 [Y]反码＝1010 0100 [Y]补码＝1010 0101
系统软件
汇编程序 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
软件 程序设计语言
应用软件：软件包，数据库
1.5 微计算机系统的组成
• 1.5.3 微计算机系统结构的特殊性 • 软件的固化 • 总线结构 • 按级别分 • 片内总线：CPU芯片内部各单元的连接 • 片总线：主板上芯片与芯片间的连线 • 内总线：插件板与插件板之间的连线 • 外总线：系统与系统间的连接 • 按类别分 • 数据总线DB • 地址总线AB • 控制总线CB