南京邮电大学微型计算机原理与接口技术chap1 孙力娟

1、微型计算机原理与接口技术H本门课的参考书凡与汇编程序设计、与80X86硬件接口有关的书 与资料1.戴梅萼.微型计算机技术及应用(第3版）.清华 大学出版社.2003年2沈美明，温冬婵IBM-PC汇编语言程序设计 北京：清华大学出版社，20013周明德微型计算机系统原理及应用北京： 清华大学出版社，2007H教材 孙力娟等.微型计算机原理与接口技术. 清华大学出版社.2007年2月H本门课的课程与实验安排H考试与成绩序 言课程内容 本课程讲述了位微型机的硬件、软件的基 本知识，其中：硬件： 位微处理器的指令系统，微处理器结构 ，中断系统，I/O系统与常规I/O接口电路及其应用软件：汇编语言程序设计本课程涉及到的基础知识有：数字电路, DOS 操作命令，数制和码制。学习微机原理与接口技术课程的目的:1.从应用的角度出发,了解微机的工作原理,建立微 机工作的整体概念;2.从理论与实践上掌握微型机的硬件及各部件的 功能与组成原理;3.学会用汇编语进行计算机底层软件设计,以及掌 握计算机与其它辅助设备的接口技术的基本能力4.为培养学生具有微机系统软硬件开发的能力打下 必要的基础.汇编语言具有如下

2、一些优点：能够直接访问与硬件相关的存储器或 I/O 端口； 能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制； 能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度； 能够最大限度地发挥硬件的功能。 汇编语言具有如下一些缺点：.编写的代码非常难懂，不好维护； .很容易产生 bug，难于调试； .只能针对特定的体系结构和处理器进行优化； .开发效率很低，时间长且单调。 第1章 计算机基础解决微型机领域中数的不同表示方法一常用计数制1. 十进制数：编程时使用（D）2. 二进制数：计算机内部信息存储，运算，输入/ 输出都是二进制数（B）1.1 计算机中的数制（ ）权： H每位代码非即H高位权是低位权的倍H加减运算法则：逢二进一，借一当二1 0 1 1 1 11 1 0 1 1 0 1 0特点：3.十六进制数：人们最常用的是十进制，但在计算机中为了物理实现的方便，采用的是二进制。人们为了书写阅读方便，又常常采用十六进制数来表示二进制数。十六进制的基数是16，权值为160、161、，数码有0、1、9、A、B、C、D、E、F。十六进制用H表示，二进制数用B表示位二进进制 数 等值值的一位十六进

3、进制数 位二进进制数 等值值的一位十六进进制数 0000010008 0001110019 001021010A 001131011B 010041100C 010151101D 011061110E 011171111F十六进制与二进制的关系：每4位二进制数用1位十六进制数来表示所以，（10，1001， 1010 ，1111）（29AF）16十六进制数特点：（ A F）16权： H每位代码，A F H高位权是低位权的16倍 H加减运算法则：逢十六进一，借一当十六 ( 3 9 )16 ( 7 A )16( B 3 )16( 4 5 )16 ( 2 6 )16( 1 F )164.BCD码:计算机中采用二进制，但二进制书写、阅读不便 ，所以在输入输出时人们仍习惯使用十进制。采用二进制数对每一位十进制数字进行编码来表 示一个十进制数，这种数叫做BCD码。BCD码有多种形式，最常用的是8421BCD码， 它是用4位二进制数对十进制数的每一位进行编 码，这4位二进制码的值就是被编码的一位十进制数的值。401000100300110011200100010100010001000000000等值

4、的一位十进制数 等值的一位BCD码数 四位二进制数 010101015 011001106 011101117 100010008 100110019 1010非法BCD码码 1011 1100 1101 1110 1111 BCD码在计算机中的存储分为紧凑型和非紧凑 型两种：紧凑型BCD码： （37）D = 0011，0111B 非紧凑型BCD码：（37）D = 0000，0011B0000，0111B二数制转换 二、八、十六进制数十进制数算法:每位的代码和该位的权值相乘，再求累加和如：（）（ ？ ） 解： 123122 021 120121122= 8 4 0 1 0.5 0.25=(13.75 )10 如： （A F）16=( ? )10 解： 21639162 10161 15160= 8192 2304 160 15=(10671)10. 二进制数十六进制数四位二进制数为一组，每组用等值的十六进制代换如：(101011.11)(10,1011.1100)2=(2B.C)163十六进制数二进制数一位十六进制数用等值的四位二进制数代换 如: (17E.58)16（0001,011

5、1,1110.0101,1000)24 . 十进制数二进制数 十进制整数二进制数算法：除取整，直到商为零为止 ，倒排1 1222120所以，(11)10=(1011)252 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，顺排 (0.8125)10=(0.1101)20. 8125 1 . 625 221. 2502 1. 02 0. 5十进制带小数 二进制数整数、纯小数分别计算,再合并(11.8125)10=(1011.1101)2 例:设 X =(01010110)2 Y =(5 A)16问: X,Y谁大? 解: 转换成同一数制比。等值的十进制数谁最大 。 X=(01010110)2=26242221=(86)10Y=(5A) 16= 516110160=(90) 10 Y大 不同数制的数比大小,可看它等值的十进制数谁大。1.2 计算机中数据的编码解决不同信息在计算机中的具体表示一.字符的编码ASCII码在计算机中除了数值之外，还有一类非常重要的数 据，那就是字符，计算机常用的输入输出设备有 键盘、显示器、打印机，它们处理的数都是人熟悉 的字符,有英文的大小写字母

6、，数字符号（0，1， ，9）以及其他常用符号（如：%、+等）。在计算机中，这些符号都是用二进制编码的形式表 示，每一个字符被赋予一个惟一固定的二进制编码 。目前，一般都是采用美国标准信息交换码（ ASCII），它使用七位二进制编码来表示一个符号 。由于用七位码来表示一个符号，故该编码方案中 共有128个符号（27=128）。如：键入“”，实际写入键盘存储区的是31H即 00110001B键入“A”， 实际写入键盘存储区的是41H即 01000001B又如：欲显示“0”，应把 30H 即 00110000B 显示存储区 欲显示“F ”，应把 46H 即 01000110B 显示存储区 要求同学们要牢记以下18个字符的ASC码： 09的ASC码为 30H 39H AF的ASC码为 41H 46H 回车符的ASC码为 0DH 换行符的ASC码为 0AH二. 码制 解决在微型机领域中如何表示有符号数？（一） 真值和机器数的概念 计算机只能识别0和1组成的数或代码，所以有符号数的符号也只能用0和1来表示，1真值：一个数的数值。用“”表示正数，用“”表示负数 如：+101 -101 把符号数值化，

7、用0表示“+”，用1表示“-”，这样，连同符号位在一起作为一个数，称为机器数。正数 负数 0 XXXXXXX1 XXXXXXX2机器数：在计算机中如何表示正负? 由于数值部分的表示方法不同，有符号数可有三种表示方法，即机器数有三种形式，分别叫做原码、反码和补码。3字长：包括符号位在内，一个二进制数占有的位数如：字长n=8的二进制数，除了符号位，数值部分为7位1. 原码：原码表示的有符号数，最高位为符号位，数值 位部分就是该数的绝对值。例如：假设某机器为8位机，即一个数据用8位（二进制）来表示，则：+23(17H)的原码机器数为 00010111- 23(-17H)的原码机器数为 10010111其中最高位是符号位，后7位是数值位。2. 反码：反码表示的有符号数，也是把最高位规定为符号 位，但数值部分对于正数是其绝对值，而对于负 数则是其绝对值按位取反（即1变0，0变1）。 例如：+23的反码机器数为 00010111- 23的反码机器数为 11101000数字0的反码有2种表示： (+0)10=(00000000)2(- 0)10=(11111111)2 3. 补码： 补码表示的有符号

8、数，对于正数来说同原码、反 码一样，但负数的数值位部分为其绝对值按位取 反后末位加1所得。例如：+23的反码为 00010111-23的反码为 11101000- 23的补码为 11101001小结：机器数比真值数多一个符号位。正数的原、反、补码与真值数相同。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。没有负零的补码，或者说负零的补码与正零的补 码相同。 补码机器数的数值范围设机器数字长=n位,用来表示整数,则n位补码数,其 真值范围为 -2n-1 +2n-1 - 1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。设：8位补码数为1000,0000 0111,1111 则：十进制真值数为 - 128 +127设：16位补码数为1000,0000,0000,00000111,1111,1111,1111 则：十进制真值数为 -32768 +32767（1）设X补=(96)16,则x=( ? )10解: x补=(96)16=10010110则 x= -1101010=(-106)10（2）设x=(-120)10,则x补=( ? )16解：x=(-120)10=(-1111000)2则 x补=(1000,1000) =(88)16（3）设x=(100)10,则x补=( ? )16解: x=(100)10=(+110,1100)2则 x补=(0110,1100)2 =(6C)16真值与机器数的转换(设字长n=8) （4）设X补=(96)16,则x=( ? )10一二若已知一个负数的补码，再取一次补，则x补补= x原解: x补=(96)16=1001011011101001+ 1x原= 11101010 则 x=1101010=(-106)10 （二）整数补码的运算关于“模”的概念一个计量器的最大容量称为该计量器的“模”四位计数器能存00001111共十六个数, 模24八位计数器能存0000,00001111,1111共256个数， 模 28十六位计数器能存 0000,0000,0000,00001111,1111,1111,1111共65536个数， 模 216 2 四位的加法器（由四个全加器组成）模 2416 一位全加器有3个输入端(加数,被加数,低

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