微型计算机接口技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微机原理及接口技术电子课件,微机原理及接口技术,课程目标,掌握：,微型计算机的基本工作原理,汇编语言程序设计方法,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,教材及主要参考书,教材：,微型计算机原理与接口技术,，何宏主编，天津大学出版社，,2007.3,主要参考书：,微型计算机原理与接口技术学习指导,，何宏主编，天津大学出版社，,2006.9,硬件技术基础,，冯博琴主编，邮电出版社,微型计算机原理及应用,，李伯成等编，西安电子科技大学出版社,计算机基础,1.1,概述,1.1.1,第一代微处理器（,4,位或,8,位）,1.1.2,第二代微处理器（,8,位）,1.1.3,第三代微处理器（,16,位）,1.1.4,第四代高档微处理器（,32,位）,1.1.5,第五代高档微处理器（,64,位）,1.1.6,第六代,Pentium,微处理器,（,64,位）,1.2,计算机中数据的表示,1.2.1,计算机中的数制,1.2.2,计算机中数据的表示方法,1.2.3,计算机中非数值数据信息表示,第,1,章,1.3,微型计算机系统,1.3.1,硬件系统,1.3.2,微处理器的内总线结构,1.3.3,引脚的功能复用,1.3.4,流水线技术,1.3.5,软件系统,1.1,概述,世界上第,1,台计算机,电子管,名称：,ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer),目的：用于第,2,次世界大战后期的弹道计算,诞生时间：,1946,年,2,月,15,日,诞生地：美国宾夕法尼亚大学,ENIAC,计算机,使用,18000,只电子管,占地面积,100m,2,重量,30,吨,耗电量,140,千瓦,教学进程,1.1,概述,（按元器件划分）计算机发展的四个时代,（,1957-1964,）晶体管计算机,（,1965-1971,）集成电路计算机,(1971,年至今,),大规模集成电路计算机,苹果,(Apple),计算机,1959,年美国,Texas,公司利用照像,技术把多个晶体管和电路蚀刻在一,块硅片上，这种半导体集合体就是,:,“,集成电路”,IC(Integrated circuit),（,1946-1957,）电子管计算机,晶体管,教学进程,第一代,4,位和低档,8,位机,Intel 4004,第二代,中高档,8,位机,8080/8085,、,Z80,、,MC6800,第三代,16,位机,Intel 8086,、,Z8000,、,MC6800,第四代,32,位机,80386,、,80486,第五代,64,位机,Intel Pentium,（,1971-1973,）,（,1974-1977,）,（,1978-1984,）,（,1981-1992,）,（,1993,后）,特点：,1,、速度越来越快。,2,、容量越来越大。,3,、功能越来越强。,年代,CPU(,中央处理器,),19711973,Intel 4004/8008,19741977,Intel 8080,19781984,Intel 8086/8088/80286,1985,至今,Intel 80386/80486,Pentium 586,Pentium,Pentium,Pentium,1971,年,第,1,台微型计算机诞生,概述,1.1,掌上电脑,老式电脑,IBM-PC,586,电脑,Pentium,多媒体电脑,笔记本电脑,Intel,公司,推出,32,位微处理器芯片,教学进程,1.2,计算机中数据的表示,1,二进制数,一个二进制数具有两个基本特征：,(1),具有两个不同的数字符号，即,O,和,1,；,(2),逢二进位。,例如：计算,1101.1101,的实际值,（,1101.1101,）,2,=1,2,3,+1,2,2,+0,2,1,+1,2,0,+1,2,-1,+1,2,-1,+1,2,-2,+0,2,-3,+1,2,-4,=(13.8125),10,1.2,计算机中数据的表示,2,十六进制数,在计算机中，最常用十六进制数。,一个十六进制数的基本特点是：,(1),具有,16,个数字符号，采用,0-9,和,A-F,；,(2),逢,16,进位。,（,FF0E,）,16,=15,16,3,15,16,2,十,O,16,1,十,14,16,0,=,（,65294,）,10,（,A8.6C,）,16,=10,16,1,8,16,0,十,6,16,-1,十,12,16,-2,3.,数制的转换,（,1,）二进制与十六进制的转换,（,1 1 0 1 0 1 1 1 1 0.1 1 0 1 0 1 0 1 1 1,）,2,转 换 为,0011 0l0l 1110,1101 0101 1100,3 5 E .D 5 C,转换结果为：（,35E,D5C,）,16,例 如：,（,8BC.7E,）,16,转 换 为,（,1000 1011 1100,0111 1110,）,2,3.,数制的转换,(,续,),（,2,）二进制与十进制转换,整数部分的转换方法是除,2,取余法，,小数部分的转换方法是乘,2,取整法。,例如,(206.385),10,=(),2,（,206,）,10,（,11001110,）,2,，,(0.385),10,（,0.0110001,）,2,（,206.385,）,10,=,（,11001110,0110001,）,2,1.2.2,计算机中数据的表示方法,1,带符号数的表示方法,一个数的最高位定为符号位,。,0,表示正，用,1,表示负。,X,（,01011011,）,2,91,X,（,11011011,）,2,91,机器数：,连同一个符号位在一起作为一个数称为机器数，而它的数值称为机器数的,真值,。,1.2.2,计算机中数据的表示方法,(,续,),（,1,）,原码,正数的符号位用,0,表示，负数的符号位用,l,表示,X=,100,x,原,=0 1100100,Y=,100 Y,原,=1 1100100,（,2,）,反码,正数的反码表示与原码相同，,负数的反码表示，为它的正数,“,按位取反,”,（连同符号位）。,0,反,=0 0000000,0,反,=1 1111111,127,反,=1 0000000,6,反,=0 0000110,127,反,=0 1111111,以,8,位二进制反码表示的数有以下特点,：,一,6,反,=1 1111001,0,有两种表示方法；,能表示的数值范围为,127,127,；,一个带符号数由反码表示时，其最高位,D7,为符号位，,0,表示正数，,1,表示负数，后,7,位数为数值；对于负数，一定把它“按位取反”才得到它的二进制值。,教学进程,正数的补码表示与原码相同，而负数的补码表示为它的正数“按位取反”（包括符号位），并且在最低位加,1,而形成。,6,补,=0 0000110,一,6,补,=1 1111001,1,=1 1111010,127,补,=0 1111111,127,补,=1 0000001,0,补,=0 0000000,一,0,补,=0 0000000,当负数采用补码表示时，,可以把减法转换成加法。,8,位带符号数的补码表示，有如下特点：,0,补,=,0,补,=00000000,；,8,位二进制补码所能表示的,数值范围为,127,128,；,一个用补码表示的二进制数，其最,高位为符号位；当符号位为,0,时，表示,为正数，其余,7,位为此数的二进制值；,但当符号位为,1,时表示为负数，其余几位,不是此数的二进制值，应把它“按位取反”，,且在最低位加,1,，才是它的二进制值。,（,3,）补码,x+y,补,=x,补,+y,补,x-y,补,=x,补,+-y,补,已知,y,补求,-y,补,的方法是,对,y,补连同符号位,在内一起变反加,1,得,到,小结,(1),补码运算时，参加运算的两个数,均为补码，结果也是补码，欲得真值，,还需转换。,(2),运算时，第一，符号位与数值位,一起参加运算,；,第二，符号位产生的,进位舍掉不管；,第三，要保证运算结,果不超过补码所能表示的最大范围，,否则将产生“溢出”错误。,(4),补码的运算,1.2.2.2,十进制数的表示方法,BCD,码,二进制编码的十进制数,称为二十进制码，,简称,BCD,（,Binary coded decimal,）,码。,最常用的,BCD,码是,8421,码，它用四位二进制数表示一位十进制数，,例如十进制数,934D,，,采用,BCD,码表示为,1001 0011 0100,。教学进程,两类,BCD,码,有两类,BCD,码：,一类叫,组合的,BCD,码,，即一个字节表示两个,BCD,码，如,01000101,表示,45,；,另一类叫,非组合的,BCD,码,，一个字节只用低,4,位表示一位,BCD,码，高,4,位为,0,，如,00001000,表示,8,。,ASCII,000,001,002,003,004,005,006,007,:,010,012,:,字符,NUL,SOH,STX,ETX,EOT,ENO,ACK,(,振铃,),:,LF,FF,:,ASCII,:,032,033,034,:,048,049,050,:,063,064,:,字符,:,space,!,0,1,2,:,?,:,ASCII,:,065,066,067,:,097,098,099,:,254,255,字符,:,A,B,C,:,a,b,c,:,空格,FF,注意：,不同的语言程序,使用不同进制的,ASCII,码表。如,mod.16,10,进制,ASCII,码表,教学进程,1.2.3,计算机中非数值数据信息表示,字符编码,1,ASCII,（,American Standard Code for Information Interchange,）,码,美国国家信息交换标准代码。,ASCII,码是,7,位二进制编码，表示,2,7,共,128,种字符。包括,0,9,十个阿 拉伯数字，英文字母共,52,个（大小写各,26,个），其他为常用的标点 和控制字符。,教学进程,1.2.3,计算机中非数值数据信息表示,中文信息的表示,2,为了在计算机中传送和识别汉字，需对汉字进行编码，该编码称之,为,“,汉字代码,”,。,汉字代码,国家标准信息交换汉字编码字符集,汉字总数,6763,个,一级汉字,3775,个,GB 2312-80,ASCII,码,0,汉字代码,1,1,编码表示形式,教学进程,1.3,微型计算机系统,存,储,器,I/O,接,口,输,入,设,备,I/O,接,口,地址总线,AB,输,出,设,备,C,P,U,数据总线,DB,控制总线,CB,I/O,接,口,AB:Address Bus,DB:Data Bus,CB:Control Bus,1.3,微型计算机系统,键盘,扫描仪,硬件系统,软件系统,计算机系统,微处理器,存储器,输入,/,输出接口,显示器,系统软件,应用软件,外围设备,主机,输入设备,鼠标,打印机,输出设备,输出,/,输出设备,总线,软盘驱动器,Unix,Windows,系统,数据库系统,开发工具包,硬盘驱动器,光盘驱动器,教学进程,微处理器也称为,中央处理单元,（,Central Processing Unit,，,CPU,），,包括运算器、控制器以及寄存器组，是整个硬件系统的核心。,1.3,微处理器,计算机系统中的一种存储记忆设备，用来存放指令、数据、运算,结果以及各种需要保存的信息。,总线,指一组信号线的集合，计算机系统中各部件之间传输地址、数据和,控制信息的公共通路。从物理结构来看，它由一组导线和相关的控,制电路、驱动电路组成。,输入输出接口,微机通过它们与外界进行数据交换。,外围设备,主要分为输入设备、输出设备和输入,/,输出双向设备。,硬件系统,教学进程,存储器,1.4,软件系统,1.4.1,系统软件,系统软件,又称,系统程序,，主要用来管理计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，确保整个系统高效运行,。,包括：,编译系统,操作系统,设备驱动系统,程序开发系统,应用软件,又称应用程序，是由用户或第三方软件公司专门为解,决某个应用领域中的具体任务而编写的程序。,1.4.2,应用软件,操作系统主要有：,DOS,、,Windows,、,UNIX,。,PC,机多数是微软的,Windows,操作系统。,按发展历程，其版本为,Win3.1,、,Win95,、,Windows98,、,Win NT,、,Win2000,、,Windows XP,等，从单机版到服务器版。,教学进程,教材：,第,22,页 题,1-2,第,23,页,题,1-5,，题,1-6,（,1,）（,2,）（,3,）（,4,）,题,1-8,，题,1-10,，题,1-13,，题,1-15,重要练习题,思考题与习题,第,1,章,概论,