当前位置：文档之家 › 微型计算机原理与接口技术：第1章 微型计算机基础概论

微型计算机原理与接口技术：第1章 微型计算机基础概论

  • 格式：ppt
  • 大小：513.50 KB
  • 文档页数：83

下载文档原格式

  / 83

合集下载

第一章微型计算机基础

第一章微型计算机基础

（2）反码表示法
数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数 同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法 就叫反码表示法。
1．对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值 2．对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值 按位取反。
例 x＝+91＝+10l1011B [x]反=01011011B 例 y＝-91＝-1011011B [y]反=10100100B “0”的表示：[+0]反=00000000B [-0]反 =11111111B 对于8位机，反码可表示的数的范围：-127～ +127。
0⊕1＝1 读作0“异或”1等于1
1⊕0＝1 读作1“异或”0等于1
1⊕1＝0 读作1“异或”1等于0
例：
10101111
⊕11000010
01101101
1.2.2计算机中带符号数的表示方法
几个概念: 无符号数 机器数
带符号数 真值
机器数的三种表示方法: 原码表示法 反码表示法 补码表示法
（1）原码表示法
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大 规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微 处理器(CPU),微型计算机是以微处理器为核心，再 配上存储器、接口电路等芯片构成的。
微处理器按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元 （BIU）和执行单元（EU）。 按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变: ➢ 第一代（1971年～1973年）：4位和8位低档微处理器 ➢ 第二代（1974年～1978年）：8位中高档微处理器 ➢ 第三代（1978年～1980年）：16位微处理器 ➢ 第四代（1981年～1992年）：32位微处理器 ➢ 第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理

微机原理与接口技术课本

微机原理与接口技术课本

第1章微型计算机基础1.1 计算机中数的表示和运算1.1.1 计算机中的数制及转换在微型计算机中，常见和常使用的数制♦十进制♦二进制♦八进制♦十六进制等。

1.十进制十进制计数特征如下：♦使用10个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9♦基数为10♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢十进一决定其实际数值。

任意一个十进制正数D，可以写成如下形式：(D)10＝D n-l³10 n-1 +D n-2³10 n-2 +…+D l³101+D0³100+D—l³10 -1+D-2³10-2+²²+D-n³10-n2.二进制在二进制计数制中，基数是2，计数的原则是“逢2进1”。

特征如下：♦使用两个不同的数码符号0和l♦基数为2♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢二进一决定其实际数值。

任意一个二进制正数B，可以写成如下形式：(B)2＝B n—l³2 n-1 +B n—2³2 n-2+…+B l³21+B0³20+B—l³2 -1+B-2³1-2+²²+B-n³1-n十进制TO二进制把十进制整数转换成二进制整数通常采用的方法是“除以2取余数”。

把十进制小数转换成二进制小数所采用的规则是“乘2取整”。

在计算机中，数的存储、运算、传输都使用二进制。

[例 1-2] 将十进制小数0.6875转换成二进制小数3．八进制在八进制计数制中，基数是8，计数的原则是“逢8进1”。

特征如下：♦使用8个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7♦基数为8♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢八进一来决定其实际数值。

任意一个八进制正数S，可表示为：(S)8＝S n—l³8 n-1+S n—2³8 n-2+²²+S1³8 1+S0³8 0 +S—l³8–1+²²+S-m³8-m转换: 将十进制整数转换成八进制整数的方法是“除以8取余数”。

微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编

微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编
13
1.1.1. 微型计算机的发展
电子计算机的发展方向： 第五代：“非冯.诺依曼”计算机时代 第六代：神经网络计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代
14
1.1.1. 微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、 可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU） 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的 微型计算机
并要求将它送入累加器A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将01H送入累加器A中。
39

PC 01H
1 AR 01H
控制信号
ALU
A
B
01H
7
操作控制器
ID IR
00
3
01
02
4
03
读命令 04
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR 01H 56
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
36
2
PC 00H
1 AR 00H
3
00 01
02
4
03
读命令 04
控制信号
ALU
A
B
操作控制器
ID IR B0H
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR
7
B0H
56
（取第一条指令操作示意图）37
虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。

微机原理及接口技术第一章概述

微机原理及接口技术第一章概述

三、微型计算机的分类
按处理器同时处理数据的位数或字长分：
8位机
按其结构分：
16位机
32位机
64位机
PC机、
单片微型机、 单板微型机
1.2
微型计算机组成
现代计算机结构仍然是在冯· 诺依曼提出 的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建 立起来的。
一、微型计算机的硬件结构
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输 出接口构成，它们之间由系统总线连接。
地址总线 (AB)
只读存储器 ROM 随机存储器 RAM
I/O接口
I/O设备 数据总线 (DB) 控制总线 (CB)
CPU
1. 微处理器
整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也 称CPU。它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组 及控制部件。
ALU ： 算术运算、逻辑运算
寄 存 器：存放操作数、中间结果、地址、标 志等信息 控制部件：整个机器控制中心，包括程序计 数器IP、指令寄存器IR、指令译 码器ID、控制信息产生电路。
外部设备

I/O接口电路
存储器 RAM ROM 总线
控制部件
算术逻辑部件
寄存器组
MPU
2. 存储器 微机的存储器分为：主存和辅存 主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正 待处理数据。(CPU内部cache，主 板上的内存, 造价高，速度快，存 储容量小) 辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的 数据，(主机箱内或主机箱外，造 价低，容量大，可长期保存，但 速度慢)
办公自动化
信息高速公路
仪器仪表
将传感器与计算机集 成于同一芯片上，智能
传感器不仅具有信号检
测、转换功能，同时还 具有记忆、存储、解析、 统计、处理及自诊断、 自校准、自适应等功能。

精品课件-微型计算机原理及接口技术-第1章

精品课件-微型计算机原理及接口技术-第1章
西安电子科技大学 计算机学院
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程

《微机原理与接口技术》课程总结

《微机原理与接口技术》课程总结

《微机原理与接口技术》课程总结本学期我们学习了《微型计算机原理与接口技术》，总的来说，我掌握的知识点可以说是少之又少，我感觉这门课的内容对我来说是比较难理解的。

这门课围绕微型计算机原理和应用主题，以Intel8086CPU为主线，系统介绍了微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构、工作模式，介绍了8086CPU的指令系统、汇编语言及程序设计方法和技巧，存储器的组成和I/O接口扩展方法，微机的中断结构、工作过程，并系统介绍了微机中的常用接口原理和应用技术，包括七大接口芯片：并行接口8255A、串行接口8251A、计数器/定时器8253、中断控制器8259A、A/D（ADC0809）、D/A （DAC0832）、DMA（8237）、人机接口（键盘与显示器接口）的结构原理与应用。

在此基础上，对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要介绍。

第一章：微型计算机概论（1）超、大、中、小型计算机阶段（1946年-1980年）采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理（2）微型计算机阶段（1981年-1990年）微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。

（3）计算机网络阶段（1991年至今）。

计算机的数值表示方法：二进制，八进制，十进制，十六进制。

要会各个进制之间的数制转换。

计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。

第二章：80X86微处理器结构本章讲述了80X86微处理器的内部结构及他们的引脚信号和工作方式，重点讲述了8086微处理器的相关知识，从而为8086微处理器同存储器以及I/O设备的接口设计做了准备。

本章内容是本课程的重点部分。

第三章：80X86指令系统和汇编语言本章讲述了80X86微处理器指令的多种寻址方式，讲述了80X86指令系统中各指令的书写方式、指令含义及编程应用；讲述了汇编语言伪指令的书写格式和含义、汇编语言中语句的书写格式。

《微型计算机原理与接口技术》课后习题答案

《微型计算机原理与接口技术》课后习题答案

1. 什么是冯·诺依曼机？答：冯·诺依曼于1945 年提出了存储程序的概念和二进制原理，利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为冯·诺依曼机。

它包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个组成部分。

早期的冯·诺依曼机结构上以运算器和控制器为中心，随着计算机体系结构的发展，现在已演化为以存储器为中心的结构。

2. 微处理器，微型计算机，微型计算机系统有什么联系与区别？答：微处理器是微型计算机系统的核心，也称为CPU（中央处理器）。

主要完成：①从存储器中取指令，指令译码；②简单的算术逻辑运算；③在处理器和存储器或者I/O 之间传送数据；④程序流向控制等。

微型计算机由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成。

以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。

三者关系如下图：3. 微处理器有哪些主要部件组成？其功能是什么？答：微处理器是一个中央处理器，由算术逻辑部件ALU、累加器和寄存器组、指令指针寄存器IP、段寄存器、标志寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。

算术逻辑部件ALU 主要完成算术运算及逻辑运算。

累加器和寄存器组包括数据寄存器和变址及指针寄存器，用来存放参加运算的数中间结果或地址。

指令指针寄存器IP 存放要执行的下一条指令的偏移地址，顺序执行指令时，每取一条指令增加相应计数。

段寄存器存放存储单元的段地址，与偏移地址组成20 位物理地址用来对存储器寻址。

标志寄存器flags 存放算术与逻辑运算结果的状态。

时序和控制逻辑部件负责对整机的控制：包括从存储器中取指令，对指令进行译码和分析，发出相应的控制信号和时序，将控制信号和时序送到微型计算机的相应部件，使CPU内部及外部协调工作。

内部总线用于微处理器内部各部件之间进行数据传输的通道。

4. 画一个计算机系统的方框图，简述各部分主要功能。

答：计算机系统由硬件（Hardware）和软件（Software）两大部分组成。

微机原理 1-3系统组成

微机原理 1-3系统组成

•分布式操作系统——分布式计算机，MDS、CDCS 目前常用：DOS、Windows、Unix、Linux、Vista
微机原理与接口技术 §1.3 计算机系统组成
第1章 微型计算机基础知识
§1.3.5 软件系统
操作系统* 汇编程序 语言处理程序* 解释程序 数据库系统 编译程序
分类：
软件系统
系统软件
§1.3I/O接口
输入设备：键盘、鼠标，摄像头、扫描仪、触摸屏、MIC等
（指将原始信息，如数据、程序、控制命令等转换为计 算机所能识别的信息，并存入计算机内存的设备。）
输出设备：显示器、打印机、绘图仪等
（将存储在内存中的处理结果或其它信息，以能为 人所接受的或能为其它计算机接受的形式输出。）
编程对象
语句元素
面向机器
由“0”、“1”构成
面向机器
用助记符编程
面向“过程”
用语言按照语法规 则编写，如BASIC
运行条件
机器直接理解运行
需要“解释器”翻 需要“汇编器”翻 译为目标指令，再 译为机器语言才能 由“编译器”翻译 执行 为机器语言
特点
可读性、可记忆性 难学、难记、难读、难改， 易学、易懂，程序 好，效率高、实时 占内存少，速度快 容量大，速度慢 性强 1011 0000 0001 0000 0000 0100 0000 0101 01000100000011000000000 MOV AL，16 ADD AL，4 MOV ADDR6，AL C++语言 ADDR6=16+4
第1章 微型计算机基础知识
§1.3.5 软件系统
分类：
对计算机本身进行操作 和管理，提供给用户操作 环境和软件运行环境。

微机原理与接口技术(田辉)第一章

微机原理与接口技术(田辉)第一章

1-3-1 微型计算机
2、微型计算机分类
从微型计算机的结构形式来分，为单片机、单板 机和多板机。
单片微型计算机（即单片机）。把微型计算机的主要部件CPU、一 定容量的存储器、I／O接口及时钟发生器集成在一块芯片上的单 芯片式微型计算机。具有体积小、指令系统简单、性价比高等优 点，广泛应用于工业控制、智能仪器仪表等领域。 单板微型计算机，即单板机。是将微处理器、一定容量的存储器、 输入／输出接口、简单的外部设备、辅助设备通过总线装配在一 块印刷电路板上的微型计算机。主要用于实验室以及简单的控制 场合。

变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言

第三代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒

第四代 大规模、超大规模集成电路时代(1971至今)
向大型机和微型机两个方向发展 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化

微型计算机的发展
• 十进制数转换为R进制数：整数和小数部分分 别进行转换
1、整数部分 “除R取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商 为 0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。
二. 进位计数制之间的转换
例：39转换成二进制数 39 =100111B 2 39 2 19 1 （ b0） 2 9 1 （ b1） 2 4 1 （ b2） 2 2 0 （ b3） 2 1 0 （ b4） 0 1 （ b5 ）

1-2 微处理器--- CISC与RISC
精简指令集计算机

提出背景：使用指令的80％，只占处理器指令集的20％ RISC的基本思想 简化指令功能，指令集中只包含使用频度高、功能简单、能够 在一个节拍内执行完成的指令 将较复杂的功能用一段子程序来实现 大量使用寄存器，优化 CPU的控制逻辑，提高程序执行的速度

自考微型计算机及其接口技术笔记串讲汇总

自考微型计算机及其接口技术笔记串讲汇总

応导读：微型计算机及其接口技术这一章笔记主要是针对第一至第七章地重点进行了一个总结•第1章微型计算机概论微处理器一一由运算器、控制器、寄存器阵列组成微型计算机一一以微处理器为基础，配以内存以及输入输出接口电路和相应地辅助电路而构成地裸机微型计算机系统一一由微型计算机配以相应地外围设备及其它软件而构成地系统单片机一一又称为微控制器”和嵌入式计算机”,是单片微型计算机单板机一一属于计算机系统总线——是CPU、内存、I/O接口之间相互交换信息地公共通路,由数据总线（双向>、地址总线和控制总线组成b5E2RGbCAP微机系统中地三种总线：1.片总线，兀件级总线2.内总线（l-BUS>,系统总线3.外总线（E-BUS>,通信总线第2章80X86处理器8086CPU两个独立地功能部件：1.执行部件（EU>,由通用计算器、运算器和EU控制系统等组成,EU从BIU地指令队列获得指令并执行plEanqFDPw2.总线接口部件（BIU>,由段寄存器、指令指针、地址形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列等组成，负责从内存中取指令和取操作数DXDiTa9E3d8086CPU地两种工作方式：1.最小方式,MN/MX接+5V（MX为低电平>,用于构成小型单处理机系统支持系统工作地器件：(1＞时钟发生器，8284A(2＞总线锁存器，74LS373(3＞总线收发器,74LS245控制信号由CPU提供2.最大方式，MN/MX接地(MX为低电平＞,用于构成多处理机和协处理机系统支持系统工作地器件：(1＞时钟发生器,8284A(2＞总线锁存器，74LS373(3＞总线收发器,74LS245(4＞总线控制芯片，8288控制信号由8288提供指令周期、总线周期、时钟周期地概念及其相互关系：1.执行一条指令所需要地时间称为指令周期2.一个CPU同外部设备和内存储器之间进行信息交换过程所需要地时间称为总线周期3.时钟脉冲地重复周期称为时钟周期4.一个指令周期由若干个总线周期组成，一个总线周期又由若干个时钟周期组成5.8086CPU地总线周期至少由4个时钟周期组成6.总线周期完成一次数据传输包括：传送地址，传送数据等待周期一一在等待周期期间，总线上地状态一直保持不变空闲周期一一总线上无数据传输操作MMX ――多媒体扩展SEC——单边接口，PENTIUM2地封装技术SSE――数据流单指令多数据扩展,PENTIUM3地指令集乱序执行一一不完全按程序规定地指令顺序执行(PENTIUM PRO>推测执行一一遇到转移指令时，不等结果出来便先推测可能往哪里转移以便提前执行(PENTIUM PRO>8086CPU逻辑地址与物理地址地关系：1.CPU与存储器交换信息，使用20位物理地址2.程序中所涉及地都是16位逻辑地址3.物理地址==段基值* 16 +偏移地址4.20 条地址线==1M,(00000H ~ FFFFFH〉。

微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)

微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
64
3. 符号数的算术运算

通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。 即：[X+Y]补=[X]补+[Y]补
[X-Y]补=[X+(-Y)]补
=[X]补+[-Y]补 注：运算时符号位须对齐
65
[例]

X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？


[X]原=10110100

将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码， 选中相应单元。

CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
37
三、无符号二进制数的运算
算术运算
无符号数 二进 制数的运算 有符号数
38
逻辑运算
主要内容

无符号二进 制数的算术运算
无符号数的表达范围 运算中的溢出问题 无符号数的逻辑运算 基本逻辑门和译码器
39
1. 无符号数的算术运算

加法运算

1+1=0（有进位）

减法运算

0-1=1（有借位）
55
[例]

X= -52 = -0110100
[X]原=1 0110100
[X]反=1 1001011
56
0的反码：
[+0]反=00000000
[-0]反 =11111111 即：数0的反码也不是唯一的。
57
补码
定义：

01.微机原理_第一章

01.微机原理_第一章

第一章微型计算机基础概论1.1 微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。

一、微型计算机的发展概况①微型计算机诞生：在1946年2月14日世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”由美国宾夕法尼亚大学研制成功。

重达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦，用了18800多个电子管，每秒钟仅能做5000次加法.ENIAC :Electronic Numerical Integrator and Calculator分代第一代年份字长芯片的集成度软件典型的芯片1971~19724/8位12000个管/片以上机器语言、简单汇编语言Intel 4004Intel 8008第二代1973~19778位汇编程序高级语言、(FORTRAN PL/M 等BASIC 操作系统第三代1978~198316位汇编语言高级语言操作系统第四代PentiumPII PIII PIV1981~199232位第五代199332位9000个管/片以上29000个管/片以上15~50万个管/片以上Intel 8080,8085MC 6800Z-80Intel 8086,8088MC 68000Z-8000Intel 80386,80486MC 68020操作系统高级语言软件硬化操作系统高级语言软件硬化高达330万个管/片②微处理器的发展第六代1995~2001Pentium58664位550万个管/片操作系统高级语言软件硬化二、微型计算机的特点和应用1.微型计算机特点微型计算机除具有一般电子数字计算机的快速、精确和通用等许多优点外，还具有独自的特点：(1) 体积小、重量轻、功耗低(2) 可靠性高、对使用环境要求低(3) 结构简单、设计灵活、适应性强(4) 性能价格比高2. 微型计算机的应用领域科学计算过程控制信息处理人工智能网络通信计算机辅助技术三、微型计算机的分类1. 按处理器同时处理数据的位数或字长分：4位机、8位机、16位机、32位机、64位机2. 按结构类型分：单片微型机、单板微型机微型计算机3. 按用途分：(1)个人计算机(PC机)(2)工作站／服务器(3)网络计算机(简称NC)4. 按体积大小分：(1)台式机(又称桌上型)(2)便携式(又称可移动微机、笔记本型、膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)四、微型计算机的主要性能指标1. 运算速度通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS)来描述。

微型计算机原理与接口技术(第三版)冯博琴主编__课后答案

微型计算机原理与接口技术(第三版)冯博琴主编__课后答案
解：在每个总线周期的T3的开始处若READY为低电平，则CPU在T3后插入一个 等待周期TW。在TW的开始时刻，CPU还要检查READY状态，若仍为低电平， 则再插入一个TW 。此过程一直进行到某个TW开始时，READY已经变为高电平， 这时下一个时钟周期才转入T4。 可以看出，插入TW周期的个数取决于READY电平维持的时间。 2.12 若8088工作在单CPU方式下，在教材第91页的表中填入不同操作时各控制 信号的状态。
AX：主要存放算术逻辑运算中的操作数，以及存放I/O操作的数据。 BX：存放访问内存时的基地址。 CX：在循环和串操作指令中用作计数器。 DX：在寄存器间接寻址的I/O指令中存放I/O地址。在做双字长乘除法运算时， DX与AX合起来存放一个双字长数。 SP：存放栈顶偏移地址。 BP：存放访问内存时的基地址。 SP和BP也可以存放数据，但它们的默认段寄存器都是SS。 SI：常在变址寻址方式中作为源地址指针。 DI：常在变址寻址方式中作为目标地址指针。 专用寄存器包括4个段寄存器和两个控制寄存器： CS：代码段寄存器，用于存放代码段的段基地址。 DS：数据段寄存器，用于存放数据段的段基地址。 SS：堆栈段寄存器，用于存放堆栈段的段基地址。 ES：附加段寄存器，用于存放附加段的段基地址。 IP：指令指针寄存器，用于存放下一条要执行指令的偏移地址。 FLAGS：标志寄存器，用于存放运算结果的特征。 2.15 8086/8088 系统中，存储器为什么要分段？一个段最大为多少个字节？最小 为多少个字节？
解：分段的主要目的是便于存储器的管理，使得可以用16位寄存器来寻址20位的 内存空间。一个段最大为64KB，最小为16B。 2.16 在8086/8088 CPU中，物理地址和逻辑地址是指什么？已知逻辑地址为
1F00：38A0H，如何计算出其对应的物理地址？ 解：物理地址时CPU存取存储器所用的地址。逻辑地址是段和偏移地址形式的地 址，即汇编语言程序中使用的存储器地址。 若 已 知 逻 辑 地 址 为 1F00 ： 38A0H ， 则 对 应 的 物 理 地 址 =1F00H x 16+38A0H=228A0H。 2.17 已知存储器物理地址为78A00H，计算出它所对应的逻辑地址。此结果惟一 吗？ 解 ： 物 理 地 址 可 以 对 应 于 不 同 的 逻 辑 地 址 。 78A00H 对 应 的 逻 辑 地 址 可 以 是 7000H：8A00H，7800H：0A00H，78A0H：0000H等。结果不是惟一的。 2.18 设当前数据段位于存储器的A8000H~B7FFFH，DS段寄存器的内容应是什 么？ 解：因为A8000H到B7FFFH之间的地址范围大小为64KB，未超出一个段的最大 范围。故要访问此地址范围的数据，数据段的起始地址（即段首地址）应为 A8000H，则DS段寄存器为A800H。 2.19 若CS=8000H，则当前代码段可寻址的存储空间的范围是多少？ 解（CS）=8000H时，当前代码段可寻址的存储空间范围为80000H~8FFFFH。 2.20 8086/8088 CPU 在最小模式下构成计算机系统至少应包括哪几个基本部分 （器件）？ 解：其至少应包括：8088CPU、8284时钟发生器、8282锁存器（3片）和8286双 向总线驱动器。 第3章 8088/8086指令系统 3.1什么叫寻址方式？8086/8088CPU共有哪几种寻址方式？ 解：寻址方式主要是指获得操作数所在地址的方法. 8086/8088CPU具有：立即寻 址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址一变址寻 址、基址一变址－相对寻址以及隐含寻址等8种寻址方式。 3.2设（DS)=6000H，（ES)=2000H，（SS)=1500H，（Si）=00A0H,（BX)=0800H， (BP)=1200H，数据变量VAR为0050H. 请分别指出下列各条指令源操作数的寻址 方式？它的物理地址是多少？

微机原理与接口技术 课后答案 高等教育出版社 (徐惠民 着)

微机原理与接口技术 课后答案 高等教育出版社 (徐惠民 着)
答： 1011.1010B，十进制：11.625，十六进制：B.AH
1111101.11B，十进制：125.75,十六进制：7D.CH 1-7．(5487)10＝（ 0101010010000111）BCD＝ 1010101101111 B 1-8．设字长为 8 位，请写出下列数的原码、反码、补码和移码：
B.用于选择进行信息传输的设备
C.用于给存储器单元和I/O 设备接口电路的选择地址
D.以上都不正确
2-14．设当前 SS＝C000H，SP＝2000H，AX＝2355H，BX＝2122H，CX＝8788H，则
当前栈顶的物理地址是多少？若连续执行 PUSH AX，PUSH BX，POP CX 3 条指令后，堆
定是否插入Tw 。
A．T2 B.T3
C.T3 下降沿 D. T2 上升沿
2-8．8086/8088 系统中为什么要有地址锁存器？需要锁存哪些信息？
答：
因 8086/8088 系统中地址线、数据线是复用的，所以要有地址锁存器锁存 T1 状态输出
的地址。8086 系统锁存 20 位地址及 BHE 信号， 8088 系统锁存 20 位地址。
在指令执行过程中利用eu分析指令操作码和执行指令时不占用总线操作时间的特点biu自动地通过总线读取存贮器中的指令码存入biu指令队列从而使biu与eu并行工作提高cpu执行指令的速度
第 1 章 微型计算机系统概述
习题
1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？ 答： 微型计算机由 CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。 CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。暂存少量 数据。对指令译码并执行指令所规定的操作。与存储器和外设进行数据交换的能力。提供整 个系统所需要的定时和控制信号。响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能 模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组 成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU 和外设之间起适配作用。 1-2．CPU 执行指令的工作过程。 答： 取指令、执行指令。 指令执行的基本过程： （1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令 存放在存储器的哪个单元。 （2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。存储器根 据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。 （3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。 （4）修改程序计数器的内容。 1-3．果微处理器的地址总线为 20 位，它的最大寻址空间为多少？

第一章 微型计算机基础知识

第一章 微型计算机基础知识

3、控制器（Control unit ）
它是计算机的控制中心，根据程序中的命令发出各 种控制信号，协调计算机内部以及主机与外设工作的各 种关系。 有两个主要功能： 一个是控制程序的运行； 另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。 （这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请 求、总线周期延长等）
A0 A1 A2 A6 A7 RD 控制 WR D0 D1 D6 D7 存储器
1.1.2 中央处理器、微处理器和微控制器 在计算机中，通常把运算器和控制器以及数量不等 的寄存器作成一个独立部件，用一片VLSI实现，称为中 央处理器，缩写为CPU ( Central Processing Unit )，如 图1.2所示。
1.1.3 微型计算机系统的组成 微型计算机系统由硬件和软件两部分组成。 1．硬件部分 硬件部分包括主机和外部设备。 (1)主机包括CPU、内存储器、I／O接口、总线和 电源。 (2)外部设备包括输入设备和输出设备。 2．软件部分 软件部分包括系统软件和应用软件。 (1)系统软件 系统软件包括操作系统、程序设计语言的编译程 序和其他程序 (2)应用软件（或称用户软件）
5、总线（BUS）
现代的计算机系统广泛采用总线(Bus)结构。总线 是计算机各部件间传送信息的公共通路。 各部件分时复用总线，以保证数据、地址、指令和 控制信息在各部件之间 的传送。 有了总线结构以后， CPU 系统中各功能部件之间 的相互关系变为各个部 件面向总线的单一关系。 一个部件只要满 足总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统 中去。
指令部件的构成如图1.4所示。
1.2.2 CPU内的寄存器 各种CPU内都包含数量不等的寄存器，它们可用于 暂存数据，做存储器I／O地址指针、计数器以及存放程 序运行的各种状态，如程序状态字寄存器(PSW： Program Status Word)或简称状态寄存器(SR)或标志 寄存器(FR)等。 由于CPU内部的寄存器的存取速度远比存储器快， 所以，寄存器用于暂时存储程序重复使用的数据、变量 和中间结果，可以大大提高程序的运行速度。 而寄存器数量的多少也是衡量CPU功能强弱的重要 指标之一。

第一章微型计算机基础知识

第一章微型计算机基础知识

第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识§1-11-1.1微型计算机微型计算机的组成微型计算机是大规模集成电路发展的产物，自1971年微型计算机问世以来，经过近30年的发展，它的应用范围之广，已达到了惊人的地步。

计算机除在科学计算领域中大显身手外，还在大到航天技术、人造地球卫星，小到家用电器等控制领域中大显神威，可以讲，计算机在现代社会中已是无孔不入。

而在不同领域和不同场合使用的计算机，其组成的形式和外观差异是很大的，如人们通常所见的微型计算机，由主机箱、键盘和显示器等组成，有的还配有打印机等。

也有一些计算机系统的组成与上述组成差别较大，如微电脑控制的家用洗衣机上的计算机，与洗衣机组成一体，没有通常所见的主机箱、键盘和显示器等，但在洗衣机上有塑料薄膜按键用于操作和选择工作状态，用发光二极管的亮灭来指示洗衣机的工作状态，这也是一种形式的计算机系统。

但是，不管计算机系统的形式和外观如何变化，计算机的基本组成结构还是有一定的模式，可以分为五大部分，如图1-1所示，其中最关键的一大部分就是运算器和控制器，它们组成中央处理单元CPU，从广义的角度来讲，只要具有中央处理单元CPU，其他部分不论如何组合，都可认为这就构成了计算机。

1．运算器运算器是计算机对各种代码信息进行处理的主要部件，这好比是人的大脑。

运算器对各种二进制数据进行运算、逻辑判别最后得出结果。

运算器由算术逻辑单元、寄存器、加法器以及一些控制电路等组成。

1-1 总线BUS 输入设备输出设备运算器存储器输入指令输出指令操作指令存取指令控制器图1-1 微型计算机的组成第一章微型计算机基础知识2．控制器控制器是计算机的总指挥部，由控制器发出控制指令，实现计算机各部分之间的有机联系，使计算机各部分能协调一致地工作。

控制器如同马路上的交通警察，控制器由时序电路和一些逻辑电路构成。

3．存储器计算机的存储器分为内存储器和外存储器二部分。

存储器是用于存放计算机程序、计算机参数设置、原始数据、中间结果或最终结果的部件。

微机原理与接口技术总结

微机原理与接口技术总结

第一章微型计算机基础1、几个关键字：时钟频率、字长、寻址范围、地址总线、数据总线2、冯诺依曼结构中微型计算机的四大组成部分：CPU、内存、I/O接口、系统总线3、微处理器（CPU）包含：运算器（ALU）：算数逻辑运算控制器（CU）：指令译码，根据指令要求发挥出相应控制信息寄存器（Registers）：存放数据4、存储单元是存放信息(程序和数据)的最小单位，用地址标识。

单位：位、字节、字5、三总线：地址总线（AB）：输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址数据总线（DB）：数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线（CB）：协调系统中各部件的操作，决定系统总线的特点6、“裸机”指未装备任何软件的计算机所有物理装备的集合=硬件系统=裸机：CPU、I/O接口电路和半导体存储器（ROM和RAM）7、字长是指计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数8、时钟周期<总线周期<指令周期9、任意进位制数→十进制数：按位权展开十进制数→任意进位制数：辗转相除第二章8086/8088微处理器1、8086 CPU有两个独立逻辑部件组成（内部功能结构）：总线接口部件（BIU）：与内存或I/O端口传送指令或数据、产生20位的物理地址指令执行部件（EU）：负责执行指令2、BIU负责取指令，EU负责执行指令，重叠执行大大减少了等待指令所需的时间，提高了CPU的利用率和整个系统的执行速度3、段寄存器：代码CS、数据DS、堆栈SS、附加ES通用寄存器：数据寄存器：AX、BX、CX、DX变址寄存器：源DI、目的SI指针寄存器：基址BP、栈SP标志寄存器：FLAGS指令指针寄存器：IP4、8086 CPU通过CS寄存器和IP寄存器能准确找到指令代码5、8086/8088段寄存器的功能是用于存放段起始地址及计算物理地址6、指针寄存器和变址寄存器：只能按16位存取。

7、可以用于寄存器间接寻址、基址变址等寻址方式的寄存器有BX、BP、SI、DI。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

PIII
P4
64
Itanium ？
0.6 0.6 0.35 .25-.13 .18-.130Fra bibliotek08550
133-200
450
166-233
750
233-450
850
450-1200
3000
1300-3000
CPU:2.5K 800(20条指令/ Cache:30K 时钟周期)
>300 >3000
1.1.2微型计算机的工作过程
32
80386 80486
1-2
2.9 13
27.5 120
4.77-10 8-20
12-33 25-66
<1 1-2
6-12 20-40
五 1993 32 Pentium 0.6-0.8
330
60-200
100-200
1995
1996
六 1997
1999
2001
七
2002 ？
P/Pro
P/MMX
32 PII
1993年，Intel公司推出了32位微处理器Pentium(P5),它集成了 330万个晶体管，内部采用4级起标量结构，数据线64位， 地址线36位。处理速度达110MIPS。
6、第六代微处理器
1996年，Intel公司又推出了Pentium Pro微处理器，它的运算 速度达到200MIPS，它内部集成了16KB的一级高速缓存器和256的 二级高速缓存器，使用三个执行部件，可同时执行三条指令。
1、第一代微处理器
世界上的第一片微处理器是Intel公司生产的 4004，于1971年 研制成功，是一个4位的处理器。它可进行4位二进制的并行运算， 拥有45条指令，速度为0.05MIPS。它主要用于计算器，电动打字 机，照相机，台称及电视机等家用电器。
1971年末，Intel公司又推出了8位扩展型微处理器8008，它与 4004相比，可一次处理8位二进制数据，其寻址空间扩大为16KB。 特点：指令系统比较简单，运算能力较弱，速度也比较低。
16位微处理器与8位微处理器功能大大增强，主要表现在以下： ●数据总线的位数由8位增加到16位，提高了数据处理能力。 ●地址总线的位数增加到20位以上，增强了存储器的寻址能力。 ●系统的运算速度提高，基本指令执行时间约0.15微秒。 ●增加了4字节或6字节指令高速缓冲器，使指令的存取的执行 并行进行，处理速度快。 ●CPU内部的通用寄存器增多，减少了对内存的访问频度。 ●扩充了指令系统。 ●可处理多种数据类型。有二进制，压缩BCD码，字节，字等。 ●中断功能增强 ● 具有构成多微处理器系统的能力。 ●配备较强的系统软件。
发表 年份
字长
(bits)
型号
线宽 (m)
晶体管数 (万个)
时钟频率 (MHz)
速度 (MIPS)
一
1971 1972
4 4004 8 8008
50
0.2 0.3
<1
0.05
二 1974 8 8080
20
0.5
2-4
0.5
三
1978 1982
16
8086/8088 80286
2-3
四
1985 1989
2、第二代8位微处理器
1973年，Intel公司在8008的基础上推出了另一种8位微处理器 8080，它的寻址空间增加到64KB，速度达到0.5MIPS，比8008快 10倍。另外它使CPU外部电路的设计变得更加容易且成材降低。
3、第三代16位微处理器
由于超大规模集成电路的发展，1978年，Intel公司推出了16位 微处理器8086，并在一年多又推出了准16位微处理器8088。
主要内容：
微机系统（发展、组成、各部分功能等）； 各种常用记数制和编码以及它们相互间的转换； 二进制数的算术运算和逻辑运算； 符号数的表示及补码运算； 二进制数运算中的溢出问题
§1.1 微型计算机系统
电子计算机的发展：
电子管计算机（1946-1956） 晶体管计算机（1957-1964） 中小规模集成电路计算机（1965-1970） 超大规模集成电路计算机（1971-今）
4、第四代32位微处理器
1985年，Intel公司推出了第四代微处理器80386，它具有32位 数据线和32位地址线，存储器直接寻址能力可达4GB。其执行速度 达到3~4MIPS。
随着集成电路工艺水平的进一步提高，1989年，Intel公司又推出 性能更高的32位微处理器80486。
5、第五代32位微处理器
7、双核微处理器
从20世纪90年代末，多核技术开始研发并很快 得到发展和普及。2006年，Intel公司推出了个人 计算机的“双核”处理器Core2，也就是将两个功 能相同的计算内核集成在一个处理器中，使处理 器每个时钟周期内执行能力增加了一倍，从而提 高了计算能力。
Intel主要CPU发展表
代
1 .冯 • 诺依曼的计算机
计算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序则 是指令的集合。每台计算机都拥有各种类型的机器指令， 这些指令按照一定的规则存放在存储器中，在中央控制 系统的统一控制下，按一定顺序依次取出执行，这就是 冯 • 诺依曼的计算机的核心原理。----存储程序的工 作原理。
存储程序就是指把程序和数据送到具有记忆功能的 存储器中保存起来，计算机工作时只要给程序中第一条 指令的地址，控制器就依据存储器中的指令顺序地，周 而复始地取出指令，执行指令，直到执行完全部指令为 止。
冯 • 诺依曼的计算机的主要特点：
1.将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成 的程序，并放入存储器保存；
2.程序中的指令和数据必须采用二进制编码，且能 够被执行该程序的计算机所识别；
微型计算机原理与接口技术
课程性质：专业基础课 学时：60+12（上课60+4个实验） 学分：5学分 考核方式：考试
第1章 微型计算机基础概论
1.1 微型计算机系统 1.2 计算机中的数制及编码 1.3 无符号二进制数的算术运算和逻辑运算 1.4 有符号二进制数的表示及运算
第1章 微型计算机基础概论
电子计算机按其性能分类：
大中型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer） 小型计算机（Minicomputer） 微型计算机（Microcomputer） 单片计算机（Single-Chip Microcomputer）
微型计算机的核心：微处理器(中央处理器CPU)
Intel CPU的发展大致可分为: