微型计算机原理及接口技术(课堂PPT)
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3.编码 编码是为了在特定场合下方便使用而制定的一种数字代号。计算机中常用的编
码有两种（BCD码和ASCII码），是为方便进行特定计算而制定的编码规则。 (1)二进制编码的十进制数（BCD码）
用4位二进制数表示1位十进制数的编码方法叫做BCD码。见表1-1 。
表1-1 十进制数与BCD码对照表
微型计算机原理 及础…………………………… 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
1.3.1 计算机中数的表示 1.3.2 计算机的基本运算方法
1.4 典型微型计算机
1.4.1 主要性能指标 1.4.2 PC系列微型计算机 1.4.3 微型计算机中的主要计算机技术 1.4.4 微型计算机类型 1.4.5 微型计算机的应用及发展
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1.1 微型计算机的组成
微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 1.1.1 微型计算机的硬件系统组成
图1-8 存储器单元与地 址的关系
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1.2.3 微型计算机基本工作过程 计算机的核心是CPU，了解CPU的工作过程对于理解计算机内部工作原理非常
重要。为了便于理解，下面以模型机执行简单程序为例，说明程序的执行过程：
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本段程序已放入内存指定位置，内部结构如图1-9所示：
图1-9 假想模型机与程序执行示例
地址总线用于传送CPU发出的地址信息，是单向总线。地址信息用于找寻存 储器或外设， AB总线的位数决定了外界存储器最大的存储容量 控制总线 CB
控制总线是微处理器向各部件发出的控制信息、时序信息以及外部设备发送到 微处理器的请求信息的总称。控制总线中每一根线的方向都是一定的、单向的， 但作为整体来看则是双向的。
图1-1 微型计算机的硬件基本组成
1.1.2 微型计算机的软件系统组成 计算机的软件系统是由系统软件和应用软件两大部分组成。
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1.2 微型计算机的硬件结构及基本工作过程
目前各种微型计算机的硬件均由微处理器、存储器、输入输出接口、输入输出设 备这几部分组成，如图1-2所示。
图1-2 微型计算机的硬件结构框图
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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
在计算机中，无论数值还是符号，都是用0或1来表示。通常用最高位做符号 位，0表示正数，1表示负数。 2.带符号数的表示方法 原码:在机器数中，将最高位作为符号位，其余二进制位表示该数的绝对值的表 示方法叫做原码表示法。 反码:正数的反码表示与原码相同，负数的反码是将其对应的正数的各位取反， 符号位为负。 补码：正数的补码表示与原码相同，负数的补码是将其对应的正数的各位取反 后再加1，符号位仍为负。
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第1章 微型计算机基础
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1.1 微型计算机的组成
1.1.1 微型计算机的硬件系统组成 1.1.2 微型计算机的软件系统组成
1.2 微型计算机的硬件结构及基本工作过程
1.2.1 数据总线、地址总线和控制总线 1.2.2 微型计算机的主要组成部分及功能 1.2.3 微型计算机基本工作过程
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1.3 微型计算机的运算基础
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1.2.2微型计算机的主要组成部分及功能 1.微处理器
图1-6 微处理器的基本组成
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微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心，主要由运算器、控制器、寄存 器组（阵列）以及内总线组成。 (1)运算器
运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，由累加器Acc、暂存器TMP、算术 逻辑单元ALU、标志寄存器FR和一些逻辑电路组成。 (2)控制器
根据总线的组织方式，可把微型计算机的硬件结构分为单总线结构、双总线结 构和双层总线结构。
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1.单总线结构 2.双总线结构
图1-3 单总线结构的微 型计算机
图1-4双总线结构微型 计算机
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3.双层总线结构
图1-5 双层总线结构微型计算机
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1.2.1数据总线、地址总线和控制总线 数据总线 DB
数据总线用于传输数据信息，是双向总线。 地址总线 AB
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.
控制器是指令执行部件，包括取指令、分析指令（指令译码）和执行指令，由 指令寄存器IR、指令译码器ID和操作控制电路三个部件组成。 (3)寄存器组
在微处理器内部的寄存器组中，主要由通用寄存器和专用寄存器组成。
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通用寄存器
通用寄存器的作用是暂时存放ALU需要用到 的数据，方便完成各种数据操作。
专用寄存器
在计算机里BCD码的表示方法又分为两种： 分离BCD码和组合BCD码。 18
分离BCD码
用1个字节表示1位十进制数，低4位为BCD码，高4位补0。用这种方式表示的BCD 码叫做分离BCD码，见表1-2。
表1-2 十进制数与分离BCD码对照表
组合BCD码
在1个字节中，用低4位表示1位BCD码，同时高4位也表示为1位BCD码，即在1个字 节中同时表示两位十进制数。
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。
3.编码 编码是为了在特定场合下方便使用而制定的一种数字代号。计算机中常用的编
码有两种（BCD码和ASCII码），是为方便进行特定计算而制定的编码规则。 (1)二进制编码的十进制数（BCD码）
用4位二进制数表示1位十进制数的编码方法叫做BCD码。见表1-1 。
表1-1 十进制数与BCD码对照表
微型计算机原理 及础…………………………… 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
1.3.1 计算机中数的表示 1.3.2 计算机的基本运算方法
1.4 典型微型计算机
1.4.1 主要性能指标 1.4.2 PC系列微型计算机 1.4.3 微型计算机中的主要计算机技术 1.4.4 微型计算机类型 1.4.5 微型计算机的应用及发展
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1.1 微型计算机的组成
微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 1.1.1 微型计算机的硬件系统组成
图1-8 存储器单元与地 址的关系
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1.2.3 微型计算机基本工作过程 计算机的核心是CPU，了解CPU的工作过程对于理解计算机内部工作原理非常
重要。为了便于理解，下面以模型机执行简单程序为例，说明程序的执行过程：
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本段程序已放入内存指定位置，内部结构如图1-9所示：
图1-9 假想模型机与程序执行示例
地址总线用于传送CPU发出的地址信息，是单向总线。地址信息用于找寻存 储器或外设， AB总线的位数决定了外界存储器最大的存储容量 控制总线 CB
控制总线是微处理器向各部件发出的控制信息、时序信息以及外部设备发送到 微处理器的请求信息的总称。控制总线中每一根线的方向都是一定的、单向的， 但作为整体来看则是双向的。
图1-1 微型计算机的硬件基本组成
1.1.2 微型计算机的软件系统组成 计算机的软件系统是由系统软件和应用软件两大部分组成。
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1.2 微型计算机的硬件结构及基本工作过程
目前各种微型计算机的硬件均由微处理器、存储器、输入输出接口、输入输出设 备这几部分组成，如图1-2所示。
图1-2 微型计算机的硬件结构框图
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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
在计算机中，无论数值还是符号，都是用0或1来表示。通常用最高位做符号 位，0表示正数，1表示负数。 2.带符号数的表示方法 原码:在机器数中，将最高位作为符号位，其余二进制位表示该数的绝对值的表 示方法叫做原码表示法。 反码:正数的反码表示与原码相同，负数的反码是将其对应的正数的各位取反， 符号位为负。 补码：正数的补码表示与原码相同，负数的补码是将其对应的正数的各位取反 后再加1，符号位仍为负。
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第1章 微型计算机基础
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1.1 微型计算机的组成
1.1.1 微型计算机的硬件系统组成 1.1.2 微型计算机的软件系统组成
1.2 微型计算机的硬件结构及基本工作过程
1.2.1 数据总线、地址总线和控制总线 1.2.2 微型计算机的主要组成部分及功能 1.2.3 微型计算机基本工作过程
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1.3 微型计算机的运算基础
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1.2.2微型计算机的主要组成部分及功能 1.微处理器
图1-6 微处理器的基本组成
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微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心，主要由运算器、控制器、寄存 器组（阵列）以及内总线组成。 (1)运算器
运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，由累加器Acc、暂存器TMP、算术 逻辑单元ALU、标志寄存器FR和一些逻辑电路组成。 (2)控制器
根据总线的组织方式，可把微型计算机的硬件结构分为单总线结构、双总线结 构和双层总线结构。
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1.单总线结构 2.双总线结构
图1-3 单总线结构的微 型计算机
图1-4双总线结构微型 计算机
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3.双层总线结构
图1-5 双层总线结构微型计算机
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1.2.1数据总线、地址总线和控制总线 数据总线 DB
数据总线用于传输数据信息，是双向总线。 地址总线 AB
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.
控制器是指令执行部件，包括取指令、分析指令（指令译码）和执行指令，由 指令寄存器IR、指令译码器ID和操作控制电路三个部件组成。 (3)寄存器组
在微处理器内部的寄存器组中，主要由通用寄存器和专用寄存器组成。
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通用寄存器
通用寄存器的作用是暂时存放ALU需要用到 的数据，方便完成各种数据操作。
专用寄存器
在计算机里BCD码的表示方法又分为两种： 分离BCD码和组合BCD码。 18
分离BCD码
用1个字节表示1位十进制数，低4位为BCD码，高4位补0。用这种方式表示的BCD 码叫做分离BCD码，见表1-2。
表1-2 十进制数与分离BCD码对照表
组合BCD码
在1个字节中，用低4位表示1位BCD码，同时高4位也表示为1位BCD码，即在1个字 节中同时表示两位十进制数。
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。