微型计算机技术(修订版)孙德文主编课件1-3章图示.pdf

第一章第节微型计算机的发展和分类一、微机的发展年份典型产品时钟频率(M H Z)字长(位)集成度(管/片)指令执行时间(u s)第一代197 14004、4040、800814/8200020第二代197 3-197 78080/8085.Z 80、6800/68022-4850001-2第三代197 8-197 98086、Z 8000、M 680004-81620000-600000.5第四代1980-80286 6801010161000000.280386 68020 16-20321500000.180486、P e n t i u m1503231000000.05二、微机的发展方向高性能的64位微处理器专用化的单片微型计算机软件固化的微型计算机多微处理机系统和局域网络外围接口电路三、微型机的分类按机器组成和系统规模划分1.位片式:利用位片式处理器可以构成不同字长的微型计算机，结构灵活2.单片式：单片机又称为“微控制器”和 嵌入式计算机”，这是一种把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在芯片之中的计算机单片机的体积小，功耗低，在智能化仪表以及控制领域应用极广3.多 片 一 式：由若干芯片组成计算机。

4.单板机：u p,R AM,R O M 以及一些I/O 接口电路，加上相应的外设安装在块印刷电路板上，构成的一种计算机系统如T P _ 801机,T P _ 86机等，可广泛应用于生产过程的实时控制以及教学实验5.个人计算机所谓个人计算机，是指由微处理器芯片装成的，便于搬动而不需要维护的计算机系统这些计算机的价格很低，可供个人或家庭使用通常分为：家用计算机，业余爱好者计算机以及商用计算机等最早的个人计算机是由美国M I T S公司于197 5年研制的Al T a i r 8080,这是市售的第一台个人计算机1981年8月，世界上最大的计算机公司美国I BM推出了 I BM P C个人计算机由于I BM P C系列机的技术先进，在当今的世界微型计算机市场上处于主流地位个人计算机在商业，家用，科学和教学等领域都得到广泛的应用6.工程工作站微机工程工作站E W S（E ng i ne e r i ng W o r k St at i o n）是80年代出现的新机种，由于E W S具有性能优越，价格便宜，应用范围广，使用方便等优点，因而自1 980年第一台E W S推出以来，十年间得到迅猛的发展，长足的进步。

按最近的观点来看，E W S是指具有5 M的计算机系统，所 谓5 M是指：工作速度为1 M I P S（目前已要求不低于1 0 M I P S）内存容量为1 M B （目前已要求不低于8M）图形显示分辨率为1 M个 象 素（1 0 2 4*1 0 2 4）浮点运算速度为1 M F L 0 P S图形处理速度为I M V e c t o r s/s 一每秒一兆个向量）E W S特别适用于工程上的设计，计算，计划，模拟，分析，办公室自动化业务，实时数据处理，以及C A D/C A M/C A E方面的应用，所以被称为“工程工作站 按制造工艺划分M O S型双极型按字长划分1.4位微处理器：其数据总线4位，可方便组成B C D码2.8位微处理器：用8位代码表示信息-数字，文字字母以及符号，运算速度较快3.1 6位微处理器：运算速度高，可用于处理多个数据的数据处理中心，以及实时多处理任务.4.3 2位微处理器：运算速度更高第二节计算机中数的表示方法一、数制进位数制的表示方式N=KX T X R+KN-Z X RN2+-+K2 X R2+K 1 X R +K o X R K-!X R U&X R?+K,X R*+K-HXRM其中：R：称为基数；它表示该进制逢R进一；有R个表示数的数字。

亡：称 为 第i位的位权值K.：表示第i 位的数字1 .十进制2 .二进制3 .八进制4 .十六进制R 进制到十进制的转换按上述展开式展开既可得到1 .二进制1 1 0 1.1 0 1 B2 .十六进制3 A B.8H十进制数转换成R 进制1 .整数部分除R 取余数（最先得到的余数为最低位）2 .小数部分乘 R 取整数（最先得到的整数为最高位）例：1 4 6.2 5 转换成二进制数1 2 8 6 4 3 2 1 6 8 4 2 1 0.5 0.2 51 0 0 1 0 0 1 0 0 1二进制数与十六进制数的转换一位十六进制数对应于四位二进制数例：5 C.8H例：1 0 1 1 0 1 1.1 1 B二、计算机中的编码B C D 码1位 B C D 码用4 位二进制表示L 压缩型B C D 码一个字节表示两位B C D 码2.非压缩型B C D 码一个字节只用低4 位表示B C D 码例：有一个数码3 7 H,试分析当其表示压缩型B C D 码数据时是多少?表示非压缩型B C D 码数据时是多少？ASCH码用 7 位二进制数表示一个字符数字09 的ASCH码：30H39H；大写字母A：41H；小写字母a：61H。

三、带符号数的表示方法机器数数的符号也代码化了的数0：代表整数；1：代表负数原码、反码和补码1 .原码最高位表示符号，其它位用数的绝对值表示正数：为其本身负数：最高位为1,其它位用数的绝对值表示8 位原码表示数的范围:-127+127(1111111101111111)；0 有+0 与-0的分别0：00000000；-0：10000000)例:求 Xl=5、X2=-6的原码2.反码正数：为其本身负数：最高位为1,其它位按位求反表示8 位反码表示数的范围:-127+127(1000000001111111)；0 有+0 与-0的分别0：00000000；-0：11111111)例：求 Xl=5、X2=-6的反码3.补码正数：为其本身负数：反码加18 位补码表示数的范围：-128-+127(10000000-01111111)；0 有唯一的表示(00000000)o例：求 Xl=5、X2=-6的补码四、补码的加减运算注意：补码运算的结果也是补码加法运算 X+Y 产 X 补+丫 朴1.两正数相加例：已知X=64,Y=9,求两数之和2.正数和负数相加例：已知X=64,丫=-9,求两数之和3.两个负数相加例：已知X=-64,丫=-9,求两数之和减法运算 X-Y 补=X 补 +一 丫 *卜1.正数和正数相减例：已知X=6 4,丫=9,求两数之差2 .正数和负数相减例：已知X=6 4,Y=-9,求两数之和溢出的问题判断溢出的方法最高位的进位与次高位的进位相异或，若结果为0 则不溢出；结果为1 则溢出。

例：已知X=-6 4,Y=-6 5,求两数之和五、小数的表示法定点表示1.定点纯小数约定的小数点位置固定在符号位的后面当字长为n+1时，定点小数的表示范围：1-2/-(1-2 )2 .定点纯整数约虻的小数点位置固定在最低数值位后面当字长为n+1时，定点小数的表示范围：2-1-(2-1)浮点表示浮点数由尾数和阶码组成：N=S X 2P1.尾数S表示浮点数的全部有效数字，它是一个有符号的纯小数2 .阶码P指明浮点数实际小数点的位置与尾数约定的小数点位置之间的位移量P该位移量P是一个有符号的纯整数第三节微处理器、微型计算机和微型计算机系统-、微型计算机系统的体系结构微型计算机系统(UCS)微型计算机(UC)微处理器(CPU)算术逻辑部件寄存器阵列控制部件内部总线存储器(R O M、R A M)输入/输出接口系统总线外围设备系统软件二、微处理器我们通常所说的微处理器是指由一片或多片大规模集成电路组成的中央处理器C P U,以及时钟脉冲发生器和系统控制器.C P U的功能：1.可以进行算术和逻辑运算；2.可以保存少量数据；3 .能对指令进行译码并执行规定的动作；4.能和存储器、外设交换数据；5 .可以响应其他部件发来的中断请求。

C P U的内部结构1.算术逻辑部件A L U；2 .累加器和通用寄存器；3.程序计数器、指令寄存器和译码器；4 .时序和控制部件控制信号的分类1.由C P U内部产生：通过对指令的译码，由C P U内部产生的信号，发往存储器、输入/输出接口和其他部件2.向C P U发出请求的信号，如中断请求、总线请求微处理器的典型结构利用内部总线(内部总线、片内总线)把运算器、控制器、寄存器阵列连接在起，构成这三部分的信息传输通道三、微型计算机是指以微处理器为基础，配以内存储器以及输入输出接口电路和其它相应的配套电路而构成的裸机把微型计算机制作在一个芯片上即构成单片微型计算机微机的结构由C P U、存储器、输入/输出接口电路和片总线组成片总线1.数余总线：用于传送数据数据总线是双向的数据总线上传送的可以是指令代码、状态量及控制量2.地址总线：用于传送地址信息地址总线是单向的地址总线的位数决定C P U可以直接寻址的内存范围3.控制总线：用来传送控制信号四、微型计算机系统由微型计算机以相应的外部设备及其专用电路，电源,面板,机架以及足够的软件而构成的系统由三类总线把组成系统的各部件互连在一 起片总线：元件级总线。

内总线(I-B U S)：又称系统总线、微机总线、板级总线外总线(E-B U S)：又称通信总线第四节微型计算机的应用一、微型计算机的应用科学计算数据处理（信息处理和事务管理）过程控制仪器、仪表控制家用电器和民用产品控制二、微型机技术的发展向高性能、多功能的方向；价格低廉、功能专一的方向；向数字化、多媒体智能终端发展第二章第1节8086的编程结构二、总线接口部件功能负责与存储器、I/O端口传送数据组成L 4个段地址寄存器C S -1 6位的代码段寄存器D S -1 6位的数据段寄存器E S -1 6位的附加（扩展）段寄存器S S -1 6位的堆栈段寄存器用于保存段地址2.1 6位的指令指针寄存器I P用于保存程序的偏移地址3.2 0位的地址加法器：产 生2 0位的地址4.6字节的指令队列（8 08 8为4个字节）三、执行部件功能负责指令的执行组成1 .4个通用的1 6位寄存器，每 个1 6位的寄存器可拆成2个8位寄存器A X A H；A L（累加器）B X B H；B L（基址寄存器）C X C H；C L（计数器）D X D H；D L（外设间址寄存器）2 .4个1 6位专用寄存器（地址指针）S I 源变址寄存器D I 目的变址寄存器B P 基址指针寄存器S P 堆栈指针寄存器3 .堆栈以“后进先出”方式操作的内存区域。

S P指针用于指出堆栈的栈顶位置堆栈的操作以字为单位4.标志寄存器O F D FD 1 5 D 1 4 D 1 3 D 1 2 D 1 1 D 1 0 D 9D 8D 7D 6D 5D 4D 3D 2D ID OI F T FS FZ FA FP FC F状态标志例：无符号数9 A H+8 8 H名称符号结果对标志的影响值号示符若结果符号标志S F字：九位字节:D i位0P L正数1NG负数零标志Z F0NZ结果非零D o+D +D?1 51Z R结果为零奇/偶标志P FD o、D i、D7的异或非0P 0低8位中1的个数为奇数1P E低8位中1的个数为偶数进（借）位标志C F字：g的进（借）位字节：D：的进（借）位0NC无进（借）位1C Y有进（借）位辅助进（借）位标zfcrAF D 3的进（借）位0NA无辅助进（借）位1AC有辅助进（借）位溢出标志O F最高两位的进（借）位的异或0NV无溢出1o v有溢出例：带符号数9 AH+8 8 H目的操作数与源操作数的关系CF ZF SF OF带符号操作数目的操作数等于源操作数0100小于001小于010大于000大于01无符号操作数目的操作数等于源操作数0100低于10一高于00一注：表 中“”表示异或。

控制标志名称符号值符号表示结果方向标DF0UP增值志1DN减值中断标IF0DI禁止中断志1EI允许中断跟踪标TF0禁止土Jilt*1跟踪4.算术逻辑运算。