《微型计算机原理及应用》教学课件
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微机原理及应用(第五版)PPT课件
微型计算机原理
• 第一章 微型计算机基础知识 • 第二章 微型计算机组成及微处理器功能结构 • 第三章 80X86寻址方式和指令系统 • 第四章 汇编语言程序设计 • 第六章 半导体存储器及接口 • 第八章 中断和异常 • 第九章 输入/输出方法及常用的接口电路
2021
1
第一章 微型计算机基础知识
X为负时:求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反.
2021
微机原理及应8用
补码没有+0和-0之分;反码有+0和-0之分
[+0]补=00…..00=0 [-0]补=00…..00=0 [+0]反=00…..00=0 [-0]反=00…..00=111…..11
解: ①.设x=129,y=79则
[x]补=10000001B,[y]补=01001111B [-y]补=[y]变补=10110001B [x-y]补=[x]补+[-y]补=00110010B 最高位有进位,
结果为正[x-y]补= [x-y]原=00110010B x-y=50
②.设x=79,y=129则
• 二进制:数的后面加后缀B. • 十进制:数的后面加后缀D或不加. • 十六进制:数的后面加后缀H.
2021
微机原理及应5用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位，最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数
1).原码: 设X=+1011100B,Y=-1011100B
• 补码:优点:符号位和数值一起运算; 减法可以变成加法运算.
• 第一章 微型计算机基础知识 • 第二章 微型计算机组成及微处理器功能结构 • 第三章 80X86寻址方式和指令系统 • 第四章 汇编语言程序设计 • 第六章 半导体存储器及接口 • 第八章 中断和异常 • 第九章 输入/输出方法及常用的接口电路
2021
1
第一章 微型计算机基础知识
X为负时:求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反.
2021
微机原理及应8用
补码没有+0和-0之分;反码有+0和-0之分
[+0]补=00…..00=0 [-0]补=00…..00=0 [+0]反=00…..00=0 [-0]反=00…..00=111…..11
解: ①.设x=129,y=79则
[x]补=10000001B,[y]补=01001111B [-y]补=[y]变补=10110001B [x-y]补=[x]补+[-y]补=00110010B 最高位有进位,
结果为正[x-y]补= [x-y]原=00110010B x-y=50
②.设x=79,y=129则
• 二进制:数的后面加后缀B. • 十进制:数的后面加后缀D或不加. • 十六进制:数的后面加后缀H.
2021
微机原理及应5用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位，最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数
1).原码: 设X=+1011100B,Y=-1011100B
• 补码:优点:符号位和数值一起运算; 减法可以变成加法运算.
微型计算机原理及应用课件01
X86系列微型计算机的发展
第四代：80486（1989年-1992年） •采 用 1 µm工 艺 ， 集成 了120 万 个晶 体管 ， 工作 频率 为 25MHz。80486微处理器由三个部件组成：一个80386体系 结构的主处理器，一个与80387相兼容的数学协处理器和 一个8KB容量的高速缓冲存储器。80486把80386的内部结 构做了修改，大约有一半的指令在一个时钟周期内完成， 而不是原来的两个，这样80486的处理速度一般比80386快 2到3倍。 •Intel公司还生产过80486的其他一些版本：80486SX，工 作频率20MHz，不包含数学协处理器；80486DX2，采用 双倍时钟，内部执行速度达到66MHZ，内存存取速度为 33MHz；80486DX4，采用三倍时钟，内部执行速度达到 100MHZ，内存存取速度为33MHz。
课程目标
微机原理是学习和掌握微机硬件知识和汇编语言程序设计的入 门课程： 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
教学大纲
本课程以8088/8086为核心的PC计算机为例，深入 介绍微型计算机的工作原理和应用方法，对计算 机的硬件和软件两大系统都作了系统的阐释，帮 助学生从寄存器等更深入的角度研究微型计算机 系统，使学生对前面所学到的计算机方面的知识 体系有更深刻的了解。通过本课程学习，使学生 掌握微机系统的硬件结构、指令系统，学会用汇 编语言进行编程，并掌握接口技术的使用。为微 机系统的开发和应用打下良好的基础。
微型计算机的结构
地址总线AB：用来传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单 元、I/O端口。 地址总线的条数决定微处理器的寻址能力 数据总线DB：用来在CPU与存储器、I/O接口之间进行数据传送 数据总线的条数决定微处理器一次最多可以传送的数据宽度 控制总线CB：以来传送各种控制信号
新编16_32位微型计算机原理及应用(李继灿主编)课件第1章
3 2 1 0
每位代码０～９，A ～ F 特点 :
高位权是低位权的16倍 加减运算法则：逢十六进一，借一当十六 ( 4 5 )16 ( 3 9 )16 ＋ ( 7 A )16 － ( 2 6 )16 ( B 3 )16 ( 1 F )16
4.八进制数：在微型机中一般不采用八进制数 5.二～十进制数：在计算机中表示十进制数的 方法用四位二进制数代表一位十进制数，又 称BCD码数 四位 等值的 等值的 二进制数 一位BCD码数 一位十进制数 0000 0000 0 0001 0001 1 0010 0010 2 0011 0011 3 0100 0100 4 一 一
字长为8位的补码机器数为 [x]补=0 0000101 x=－101, 字长为8位的补码机器数为 [x]补=1 1111011 x=+0， 字长为8位的补码机器数为 [x]补=0 0000000
一
二
小结： ①机器数比真值数多一个符号位。 ②正数的原、反、补码与真值数相同。
③负数原码的数值部分与真值相同； 负数反码的数值部分为真值数按位取反; 负数补码的数值部分为真值数按位取反末位加1。 ④没有负零的补码，或者说负零的补码 与正零的补码相同。 ⑤由于补码表示的机器数更适合运算，为此， 计算机系统中负数一律用补码表示。
所以，(11)10=(1011)2
②十进制数纯小数→二进制数 算法:乘2取整,直到乘积的小数部分为0时止 0. 8125 X 2 1 . 625 X 2 1 . 25 ∴ (0.8125)10=(0.1101)2 X 2 0. 5 X 2 1. 0
③十进制带小数 →二进制数 整数、纯小数分别计算,再合并 ∴(11.8125)10=(1011.1101)2
2 ．反码 设 x=+101
每位代码０～９，A ～ F 特点 :
高位权是低位权的16倍 加减运算法则：逢十六进一，借一当十六 ( 4 5 )16 ( 3 9 )16 ＋ ( 7 A )16 － ( 2 6 )16 ( B 3 )16 ( 1 F )16
4.八进制数：在微型机中一般不采用八进制数 5.二～十进制数：在计算机中表示十进制数的 方法用四位二进制数代表一位十进制数，又 称BCD码数 四位 等值的 等值的 二进制数 一位BCD码数 一位十进制数 0000 0000 0 0001 0001 1 0010 0010 2 0011 0011 3 0100 0100 4 一 一
字长为8位的补码机器数为 [x]补=0 0000101 x=－101, 字长为8位的补码机器数为 [x]补=1 1111011 x=+0， 字长为8位的补码机器数为 [x]补=0 0000000
一
二
小结： ①机器数比真值数多一个符号位。 ②正数的原、反、补码与真值数相同。
③负数原码的数值部分与真值相同； 负数反码的数值部分为真值数按位取反; 负数补码的数值部分为真值数按位取反末位加1。 ④没有负零的补码，或者说负零的补码 与正零的补码相同。 ⑤由于补码表示的机器数更适合运算，为此， 计算机系统中负数一律用补码表示。
所以，(11)10=(1011)2
②十进制数纯小数→二进制数 算法:乘2取整,直到乘积的小数部分为0时止 0. 8125 X 2 1 . 625 X 2 1 . 25 ∴ (0.8125)10=(0.1101)2 X 2 0. 5 X 2 1. 0
③十进制带小数 →二进制数 整数、纯小数分别计算,再合并 ∴(11.8125)10=(1011.1101)2
2 ．反码 设 x=+101
微型计算机原理及应用技术
求法与应用
[+3]补=[+3]原=[+3]反=00000011
[-3]补=[-3]反+1=11111100+1=11111101
[+0]补=[+0]原=[+0]反=00000000
注意
[-0]补=[-0]反+1=11111111+1=00000000 [+0]补=[-0]补==00000000，即0的补码为0，且只有一种表示方法。
0001 0000 0001 0001
2. 字母与字符的编码
字母和字符也必须按照特定的规则，用二进制编码才能在 机器中表示。编码可以有各种方式，目前微机中最普遍采 用的是ASCⅡ码(American Standard Code for Information Interchange,美国标准信息交换码)。
ASCⅡ码采用7位二进制编码,故可表示27 =128个字符,其 中包括数码(0-9)，以及英文字母等可打印的字符。
另外，在计算机中，汉字编码采用国标码（GB180302000）,它采用单、双、四字节混合编码，每个字节的最 高位为1，并以此来区分汉字和ASCⅡ码。
1.2.3 带符号数的表示
1. 原码
（0.625）10=（0.101）2
【例1-2】 十进制数430.25转换为十六进制数
整数部分： 16 430 16 26 …余14→E（低位） 16 1 …余10→A 0 …余1(高位)
0. 2 5 ×16
小数部分：
4 . 0 …取整数4
结果：（430.25）10=（1AE.4）16
注意
①整数部分转换，每次只求整数商，将余数作为转换结果的一位， 重复对整数商除基数，一直除到商为0为止。
微型计算机原理与应用课件
MEMR
CPU
A9
&
AAA756
A8
IOW IOR
作业
6.8 6.9 6.10 6.12
B0 XD0~~XD7
插
A7
B7
件 板
板
内
DIRE方CPU注意驱动器方向的控制
6.3 扩展存储器设计
该例题中的插件板板内数据总线驱动与控制电路 74LS245
D0~~D7
A0
B0 XD0~~XD7
系
A7
B7
统
总
线
A19
（
AAA111876
MEMR IOR
&
DIR
E
插 件 板 板 内
）
MEMW
方
方
板内双向数据总线驱动是必需的，其驱动
器的控制一定要保证避免发生数据总线的竞争。
避免发生竞争的原则就是只有当CPU读本插件板
的数据时，才允许通向系统数据总线的三态门
导通。其他任何时刻，这些三态门必须呈现高
阻状态。作为微机系统设计者，若要设计一块
器
插在总线上的插件板，只要满足上述原则，就
可以避免总线竞争，设计出适用的插件板。
≈ ≈
器 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1…1
高位不变地址部分，去参加译码， 作74LS245的数据有效选通信号E
4K
6.3 扩展存储器设计
板内数据总线驱动与控制电路的设计 74LS245
系
D0~~D7
统
总
线
（
MEMR .
A0
B0
XD0~~XD7
A7
B7
DIR
E
CPU
微型计算机原理及应用课件adda
• 最小输出电压与最大输出电压之比
• 用输入端待进行转换的二进制数的位数来表示， 位数越多，分辨 率越高。 分辨率的表示式为： 分辨率=Vref/2位数或 分辨率=（V+ref+V-ref)/2位数 若Vref=5V，8位的D/A转换器分辨率为5/256=20mV。
2、转换精度（误差）
实际输出值与理论值之间的最大偏差
Rf
Vref
S5
S6
S7 S8
VO
这里，上式中的n=8
• 如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1时Si闭合；Di=
0时Si断开)，则不同的二进制代码就对应不同输出电压VO；
• 当代码在0～FFH之间变化时，VO相应地在0～-(255/256)Vref 之间变化； • 为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用 R-2R梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻(R和2R)。
由于微机的I/O指令一次只能输出8位数据，因此对于数
据宽度大于8位DAC只能分两次输入数据，为此一般大于
8位数据宽度的DAC内部均设计有两级数据缓冲，如12位 DAC1210内部就有两级数据缓冲，内部结构如图所示。
–＋10V～－10V
• AGND——模拟信号地 • VCC——电源电压输入端
–＋5V～＋15V
• DGND——数字信号地
单极性电压输出
Vout＝－Iout1×Rfb ＝－（D/28）×VREF
VREF Rfb DI Iout1
_ A
Iout2 AGND
+
Vout
4. 输出精度的调整
5V VREF Rfb DI 1K 调满刻度 电位器
拟量）进行采样、保持，再把模拟量转换为数字量交给计算
微型计算机原理及应用谭浩强第1讲计算机基础PPT课件
使用2n的二进制数(等于1后跟n个0)和十六进制数、十进 制数的对应关系(如下表所示)以及个别十进制整数和十六 进制数的对应关系(如50=32H，80=50H，100=64H 等) 转换，如:
38947=32768+4096+2048+32+3 =8000H+1000H+800H+20H+3H=9823H
如：[68]补=44H→字节， [68]补=0044H→字 [-68]补= BCH →字节， [-68]补= FFBCH→字
微机中，符号数用补码表示！
11
2.2 原码
→数值为其绝对值，正数的符号位为0，负数的符 号位为1。
如： X1= 105=+1101001B X2=-105=-1101001B
[X1]原=01101001B [X2]原=11101001B
12
注： 原码表示的数,8位数中,D7位为符号位,其余7位
为数值位(为真值的绝对值) 8位原码数的数值范围为FFH～7FH（-127～
127）；16位原码数的数值范围为FFFFH～ 7FFFH（-32767～32767） 原码表示简单易懂,且与真值转换方便,但内部运 算复杂,为简化计算机结构,引进了反码和补码
→ 1 1111 1100 0111B → 0001 1111 1100 0111B = 1FC7H
十六→二：用4位二进制数代替1位十六进制数 如： 3AB9H = 0011 1010 1011 1001B
5
数制间转换
2.十六←→十
十六→十：将十六进制数按权展开相加
如： 1F3DH=163×1＋162×15＋161×3＋160×13
1F3DH=2000H-(80H+40H+3H) =8192-(128＋64+3)=7997
38947=32768+4096+2048+32+3 =8000H+1000H+800H+20H+3H=9823H
如：[68]补=44H→字节， [68]补=0044H→字 [-68]补= BCH →字节， [-68]补= FFBCH→字
微机中，符号数用补码表示！
11
2.2 原码
→数值为其绝对值，正数的符号位为0，负数的符 号位为1。
如： X1= 105=+1101001B X2=-105=-1101001B
[X1]原=01101001B [X2]原=11101001B
12
注： 原码表示的数,8位数中,D7位为符号位,其余7位
为数值位(为真值的绝对值) 8位原码数的数值范围为FFH～7FH（-127～
127）；16位原码数的数值范围为FFFFH～ 7FFFH（-32767～32767） 原码表示简单易懂,且与真值转换方便,但内部运 算复杂,为简化计算机结构,引进了反码和补码
→ 1 1111 1100 0111B → 0001 1111 1100 0111B = 1FC7H
十六→二：用4位二进制数代替1位十六进制数 如： 3AB9H = 0011 1010 1011 1001B
5
数制间转换
2.十六←→十
十六→十：将十六进制数按权展开相加
如： 1F3DH=163×1＋162×15＋161×3＋160×13
1F3DH=2000H-(80H+40H+3H) =8192-(128＋64+3)=7997
微型计算机原理与应用课件
如图所示。我们在每次调用子 程序MAIN_PROC之前都写入计 数器的时常数，这样，两次写 时常数的时间间隔为15ms。然 后计数器0工作在方式0，其时 常数确定的定时时间为18ms， 即时常数为 18ms/0.1ms1=179。这样，在程序执行正 常情况下，写入时常数后执行 MAIN_PROC子程序，还没有达 到定时的时间，又会写入时常 数，从而确保OUT0端一直为低 电平；当程序执行异常情况下
解：测量信号频率的方法有两种：计数法和测周期法，所谓计数法是指 在一个确定的时间t 内测出s ( t ) 的脉冲个数N，这样s ( t ) 的周期约为 t/N，要求t 足够长，使N≥100。所谓测周期法是指在s ( t ) 的一个周期 内测出已知标准周期信号（设周期为T0）周期数N，则s ( t ) 的周期约为 N×T0，这种方法也要求N≥100，即基准频率信号的周期足够短。
图 8253所要产生的周期信号 解：本题仅采用8253的三个计数通道来实现。分两步实现：（1）由于要产 生周期信号，因此必定包含方式2或方式3，我们采用方式3产生周期为 1s+12ms = 1012ms的方波信号，题目给定的外部时钟为1MHz，这时需要的
分频系数（即时常数）为：1012ms/1μs = 1012000，显然，通过一个计 数
MOV DX, 000FH MOV AX, 4240H DIV BX MOV SFR,AX ；保存信号频率 POP DX POP BX POP AX
IRET
8253的应用设计
例9．4 利用8253产生可变频率的时钟信号y(t)，外部 基准时钟为1MHz，要求根据键盘输入的2位十进制数，产 生100种时钟信号，其分频系数分别是基准信号的2分频～ 101分频。
➢8086的最小方式 ➢8086的最大方式 ➢IBM PC系统机。
微型计算机原理及应用第四版清华大学出版社郑学坚编.ppt
(3) 从右边第2位开始，各位可以对应相加，并有进位参 与运算，称为全加器(full adder)。 输入量为3个，即Ai,Bi,Ci； 输出量为两个，即Si,Ci+1。
其中i=1,2,3，…，n。
1.5.2 半加器电路
方法2：（十进制数转换为二进制数）
• 降幂法 首先写出要转换的十进制数，其次写出所有小于此数的各位二进 制数值，然后用要转换的十进制数减去与它最相近的的二进制权值，够 减则此位记为1，否则记为0，如此反复。
• 如：N=123.8125D
• 小于123的二进制权
26 25 24 23 22 21 20
例：将(352.6)o转换为二进制数。
3 5 2. 6
011 101 010 110 =(11 101 010 . 11)B
1.3 逻辑电路
逻辑电路由其3种基本门电路(或称判定元素)组成。
基于这3个基本门电路，可发展成许多复杂的逻辑电路。
如：异或门
A
0
=1
0
B
0
Y
Y=A + B =AB+AB
A B
B、二进制数到十六进制数的转换采用“四位化一位”的方法。从小数点开 始向两边分别进行每四位分一组，向左不足四位的，从左边补0；向右不足 四位的，从右边补0。
例：将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。
1 000 110 . 01
001 000 110 . 010 ( 1 0 6 . 2 )O
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出 的数学问题（数值计算）。
2、数据处理 （信息处理）
主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字 信息进行加工。
3、工业控制 用单板微型计算机实现DDC级控制等。
其中i=1,2,3，…，n。
1.5.2 半加器电路
方法2：（十进制数转换为二进制数）
• 降幂法 首先写出要转换的十进制数，其次写出所有小于此数的各位二进 制数值，然后用要转换的十进制数减去与它最相近的的二进制权值，够 减则此位记为1，否则记为0，如此反复。
• 如：N=123.8125D
• 小于123的二进制权
26 25 24 23 22 21 20
例：将(352.6)o转换为二进制数。
3 5 2. 6
011 101 010 110 =(11 101 010 . 11)B
1.3 逻辑电路
逻辑电路由其3种基本门电路(或称判定元素)组成。
基于这3个基本门电路，可发展成许多复杂的逻辑电路。
如：异或门
A
0
=1
0
B
0
Y
Y=A + B =AB+AB
A B
B、二进制数到十六进制数的转换采用“四位化一位”的方法。从小数点开 始向两边分别进行每四位分一组，向左不足四位的，从左边补0；向右不足 四位的，从右边补0。
例：将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。
1 000 110 . 01
001 000 110 . 010 ( 1 0 6 . 2 )O
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出 的数学问题（数值计算）。
2、数据处理 （信息处理）
主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字 信息进行加工。
3、工业控制 用单板微型计算机实现DDC级控制等。
微型计算机原理及应用课件稿
再用余下的纯小数部分乘以N ，记下乘积的 整数部分；不断重复此过程，直至乘积小数 部分为0或已满足要求的精度为止。将所得各 乘积的整数部分顺序排列（先得的整数为高
位，后得的整数为低位）即可。
例 ： 将（35.6875）10转换为二进制数。 ① 用除2取余法将整数部分(35)10转换为二进制整数：
2
第三代：80386（1985年-1988年） •第一个实用的32位微处理器,采用1.5m工艺 ，集成275,000个晶体管,工作频率16MHz。 内部寄存器、数据和地址总线都是32位的。 可寻址空间达到4GB。这时的微型计算机已 达到超级小型机的水平。 •80386的其他一些版本： 80386SX：16位数据总线和24位地址总线， 寻址空间为16MB； 80386SL／80386SLC，l6位数据总线和25位 地址总线，寻址空间为32MB。 由于传输为16位,故也称为准32位微处理器。
X86系列微型计算机的发展：
第一代：8086/8088（1978年-1981年） •1978年--8086 采用3m工艺，集成29,000个晶体管， 工作频率4.77 MHz寄存器和数据总线 均为16位，地址总线为20位，寻址空间 达1MB。CPU的内部结构采用了流水 线结构，并设置了6字节的指令预取队 列。
1.3微处理器组成
•微处理器是微型计算机硬件系统中的核心部 件，它由运算器、控制器、数据和地址缓冲器 四大部分组成。
地址总线(AB) 数据总线(DB)
地址缓冲器
内部总线
数据缓存器
指令寄存器(IR) 指令译码器(ID) 操作控制器(OC)
寄 存 器 组 (RS)
通用寄存器组 堆栈指针(SP) 程序计数器(PC)
1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.5 1.6 微机系统的组成 微型计算机硬件系统的组成 系统总线 微处理器 存储器 输入输出（I/O）接口和外设 微处理器组成 存储系统概述 内存储器单元的地址和内容 内存操作 内存分类 微机工作过程 微机系统的主要技术指标