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西安交通大学微机原理PPT课件

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微机原理课件(西电版)ppt35-2

微机原理课件(西电版)ppt35-2

5. 中断管理功能
发送中断请求和接收中断响应 发送中断类型号
优先级管理功能。
6. 复位功能
接收复位号
7. 可编程功能
可以用软件使其工作于不同的方式 用软件来设置控制信号
8. 错误检测功能
当前多数可编程接口芯片能检测下列两类错误： 传输错误 覆盖错误
接口与系统的连接
接口可分为两个部分 和I/O设备相连部分 和系统总线相连部分
第5章 微型计算机和外设的数据传输
5.1 为什么要用接口电路
（1）接口电路按功能可分为两类:
使微处理器正常工作所需的辅助电路 输入输出接口电路
（2）为什么要用接口电路
外设访问方式的多样性 外设交互信息的多样性 多外设环境的要求 解决速度瓶颈
5.2 CPU和输入输出设备之间的信号
CPU和输入输出设备之间有以下几类信号 :
（1）数据信息,又分为：
数字量 模拟量 开关量
（2）状态信息 （3）控制信息
5.3 接口部件的I/O端口
数据端口 状态端口 控制端口或命令端口
外设通过接口和系统的连接
5.4 接口的功能以及在系统中的连接
微处理器 指令系统 存储器和高速缓存 微机与外设的数据传输 接口技术
接口的功能
基本功能： 在系统和I/O设备之间传输信号
提供缓冲作用
1. 寻址功能
识别区别存储器和I/O的信号 识别片选信号 选择接口中的寄存器
2. 输入输出功能
根据读写信号判断传输方向 传输数据、控制和状态信息
3. 数据转换功能
把CPU的并行数据转换成一些外设所需的 串行数据； 把外设的串行信息转换成并行数据送往CPU。
4. 联络功能
当数据传送完后，能通知CPU。

微机原理课件 西电 第21次课 6-3

微机原理课件 西电 第21次课 6-3

为什么需要高速缓存？
CPU工作速度与内存工作速度不匹配 CPU工作速度与内存工作速度不匹配
例如，800MHz的 CPU的一条指令执行时间约 例如，800MHz的PIII CPU的一条指令执行时间约 1.25ns， 133MHz的SDRAM存取时间为7.5ns， 存取时间为7.5ns 为1.25ns，而133MHz的SDRAM存取时间为7.5ns， 83%的时间CPU都处于等待状态 运行效率极低。 的时间CPU都处于等待状态， 即83%的时间CPU都处于等待状态，运行效率极低。
解决： 解决：
CPU插入等待周期 降低了运行速度； CPU插入等待周期——降低了运行速度； 插入等待周期 降低了运行速度 采用高速RAM RAM——成本太高； 成本太高； 采用高速RAM 成本太高 CPU和RAM之间插入高速缓存 之间插入高速缓存——成本上升不多、 成本上升不多、 在CPU和RAM之间插入高速缓存 成本上升不多 但速度可大幅度提高。 但速度可大幅度提高。
6.3存储器芯片的扩展及其与系统 6.3存储器芯片的扩展及其与系统 总线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ连接
位扩展 存储器的存储容量等于： 存储器的存储容量等于： 单元数×每单元的位数 单元数×
字数 字长
当构成内存的存储器芯片的字长小于内存单元 的字长时，就要进行位扩展， 的字长时，就要进行位扩展，使每个单元的字 长满足要求。 长满足要求。
6.3存储器芯片的扩展及其与系统 6.3存储器芯片的扩展及其与系统 总线的连接
A11 A10 A0~A9 M/IO A0~A9 CS 2114 WE (1) D7~D4 D7~D0 A0~A9 CS 2114 WE (1) D3~D0 A0~A9 CS 2114 WE (2) D7~D4 A0~A9 CS 2114 WE (2) D3~D0

[理学]微机原理 第二章ppt课件

[理学]微机原理 第二章ppt课件
➢ 集成度高
➢ 时钟频率高
➢ 采用超标量流水线构造 ➢ 采用分立的指令Cache和数据Cache构造， 可以无冲突地同时完成指令预取和数据读写 ➢ 采用新型的分页形式 ➢ 固化常用指令，使指令的运行得到进一步 加快 ➢ 内部提供了一个称之为分支目的缓冲器， 从而加快了循环操作的速度
➢ 重新设计的浮点运算部件，速度比80486快 10多倍
每次需要生成物理地址时，一个段存放器 会自动被选择，且能自动左移4位，再与一 个16位的偏移地址相加，产生所需要的20 位物理地址。
8086有4个段存放器CS、DS、SS、ES用来存放段地 址，还有6个16位的存放器〔IP、SI、DI、BX、BP、 SP〕用来存放偏移地址。在寻址时到底应该使用 哪个存放器是BIU根据执行操作的要求来确定的。
其中：第0位为最低位，第7位称为最高位。一 个字节可以表示28个不同值。
〔3〕字：通常，一个字的长度是16位，字中 位的编号从右到左依次是0～15，其中低8 位为低位字节，高8位为高位字节，如下图。 一个字可以表示216个不同值。
➢同时引进了虚拟地址空间的概念。
➢ 80286内部构造中，除了EU执行单元外， 总线接口部件BIU又细分成地址部件AU、指令 部件IU和总线部件BU
➢ 80286微处理器有两种工作形式：实地址 方式和保护虚拟地址方式 3. 80386微处理器
➢ 是一种32位微处理器
➢ 引进了线性地址和分页处理的概念
➢ 采用了流水线构造
➢ 引入高速缓冲存储器
➢ 80386的内部构造是由6个并行操作的功能部件 组成，即总线接口部件、代码预取部件、指令译 码部件、存储器管理部件、指令执行部件与指令 控制部件。
4. 80486微处理器
➢ 80486主要特征是运算速度快，称之为超级32位 CPU

西南交大,微机原理,教师第2章课件

西南交大,微机原理,教师第2章课件
时，缓冲器中原来的内容将被清除，BIU从内存中新的 位置开始重新预取指令填入队列中。
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地址发生器
组成：地址加法器、指令指针IP和段寄存器。 设立地址加法器的目的：8086CPU地址总线有20 位，而内部地址寄存器都是16位，需要加法器形成 20位地址。 工作原理：段寄存器内容×16＋偏移地址(IP或指 令中的操作数地址给出）。
器的状态
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第一节：8086微处理器内部结构
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指令和程序
机器指令
操作码 + 操作数
若干条指令构成程序
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指令解释方式
微处理器解释一条指令的完整步骤可以归纳为如下两 个阶段：
取指：从内存中取出指令，明确指令规定的功能； 执行：分析指令要求实现的功能，读取所需要的操作 数，执行指令规定的操作，并保存执行结果。
SI
DI
AX 累加器 BX 基址寄存器 CX 计数寄存器 DX 数据寄存器
堆栈指针 基址指针 源变址寄存器 目的变址寄存器
通用寄存器
CS
代码段寄存器
DS ES
数据段寄存器 附加段寄存器
段寄存器
SS
堆栈段寄存器
IP F
指令指针 标志寄存器
专用寄存器
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通用寄存器
（1 ）数据寄存器： 用于存放8 位或16 位的二进制操作 数，这些操作数可以是参加操作的原始数据、运算得到 的中间结果，也可以是操作数的地址。大多数算术和逻 辑运算指令都可以使用这些寄存器。
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微机原理课件(西电版)第2章ppt2-4

微机原理课件(西电版)第2章ppt2-4
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下面将要介绍的5种寻址方式均为内存寻址 种寻址方式均为内存寻址，内存 种寻址方式均为内存寻址 单元的物理地址由段地址 偏移地址 段地址和偏移地址 段地址 偏移地址相加得到。 5种寻址方式如何取得操作数的偏移地址 种寻址方式如何取得操作数的偏移地址，偏移地 种寻址方式如何取得操作数的偏移地址 址又称为有效地址 有效地址EA。 有效地址 计算公式：EA = 基址 + 变址 + 位移量 计算公式： 位移量： 、 、 位 位移量：0、8、16位 基址寄存器： 、 基址寄存器：BX、BP 变址寄存器： 、 变址寄存器：SI、DI
23
举例：MOV AX，[BX][DI] 举例 或MOV AX，[BX+DI] 设(DS) = 2100H (BX) = 100FH (DI) = 10A5H (230B4H) = 67H (230B5H) = 34H 则上述指令的 有效地址EA = 100FH + 10A5H = 20B4H 物理地址 = 21000H + 20B4H = 230B4H 指令执行后（AX）= 3467H 该寻址方式，一般也应用于数组或表格处理，首 址放基址寄存器中，用变址寄存器访问各元素，由于 两个寄存器都可以修改，所以比寄存器相对寻址更灵 活。
6
8086的寻址方式 的寻址方式
头晕！！！为啥 搞这么多名堂？
立即数寻址 寄存器寻址 直接寻址 寄存器 间接寻址 寄存器相对寻址 基址加变址寻址 相对基址加变址寻址
5种内存寻址
7
立即数寻址 －－操作数就在指令中提供。 比如： ；将16进制数80H送入AL MOV AL，80H ； 将 1090H 送 AX ， AH 中 为 10H ， AL 中 为 90H MOV AX，1090H

西安交通大学微机原理PPT课件

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微机原理与接口技术 大家好！
1
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
2
教材及实验指导书
教材
《微机原理与接口技术》（第3版）. 冯博琴，吴宁 主编. 清华大学出版社
实验指导书
符号位 + 真 值
机器数
“0”表示正源自“1”表示负
56
[例]
+52 = +0110100 = 0 0110100
符号位 真值
-52 = -0110100 = 1 0110100
符号位
真值
57
1. 符号数的表示
原码 反码 补码
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原码
最高位为符号位，用“0”表示正，用“1”表 示负；其余为真值部分。
45
乘除运算例
00001011×0100 =00101100B
00001011÷0100=00000010B 即：商=00000010B 余数=11B
46
2. 无符号数的表示范围：
0 ≤ X ≤ 2n-1 若运算结果超出这个范围，则产生溢出。
对无符号数：运算时，当最高位向更高位 有进位（或借位）时则产生 溢出。
ASCII码
字符的编码，一般用7位二进制码表示。在需 要时可在D7位加校验位。
熟悉0---F的ASCII码
41
ASCII码的校验
奇校验
加上校验位后编码中“1”的个数为奇数。 例：A的ASCII码是41H（1000001B），
以奇校验传送则为C1H（11000001B）
偶校验

微机原理(西电版)361PPT课件

When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
中断请求信号 选通信号 状态信息 输出缓冲器满信号 对OBFA的响应信号 中断允许信号 中断允许信号
方式2的控制信号
（3）方式2的时序
(4) 方式2的使用场合 一个并行外设既可以作为输入又可以作为输出 输入输出动作不会同时进行
(5) 方式2和其他方式的组合 如下面4张图所示
A端口工作于方式2，B端口工作于方式0输入情况
(3) 方式1输出时序 OBF# 输出缓冲器满信号 ACK# 外设响应信号 INTR 中断请求信号 INTE 中断允许信号
方式1时输出端口对应的控制信号和状态信号
方式1的输出时序
3. 方式2
(1) 方式2的特点 只适用于端口A。 端口C用5个数位提供控制和状态信号。
(2) 方式2信号
INTRA STBA# IBFA OBFA# ACKA# INTE1 INTE2
2. 方式1
方式1的特点 端口A、B可分别工作在方式1。 端口C作为复合信号配合A、B口工作
(2) 方式1输入时序 下图是端口A、B工作于方式1输入时，各信
号的示意图
上图控制信号说明： STB# 选通信号 IBF 缓冲器满信号 INTR 送往CPU的中断请求信号 INTE 中断允许信号
下图为方式1的输入时序
第6章 串并行通信和接口技术
并行通信和并行接口

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第5章 输入输出基本方式
1．无条件方式
这种方式在传送信息时，已知外设是准备好的状态，所以 输入输出时都不需要查询外设的状态。可直接用IN和OUT指令 完成与接口之间的数据传送。但这种方式必须确保外设已经准 备好时才可使用，否则就会出错，故很少使用。采用无条件传 送方式的接口电路如图5-3所示。
图5-3 无条件传送方式接口电路
第5章 输入输出基本方式
2．查询方式
当CPU与外设之间进行数据传递源自， 很难保证CPU在执行输入操作时，外设一 定是“准备好”的；而在执行输出操作时 ，外设一定是“空闲”的。为保证数据传 送的正确进行，CPU必须在数据传送之前 对外设的状态进行查询，确认外设已经满 足了传送数据的条件后再与外设进行数据 交换，否则一直处于查询等待状态，这就 是查询方式。
第5章 输入输出基本方式
使用查询方式工作的外设必须至少有两个部 件，其中之一是状态部件。CPU每一次与外设进行 数据交换之前，先从状态部件读取信息，判断外 设是否处于“就绪”（Ready）状态。如果来自外 设的状态信息反映出外设“没有准备好”或正 “忙”（Busy），说明还不能进行数据传递；反 之，当CPU检测到外设已准备好（Ready）后，才 可以与外设进行一次数据传递。 （1）查询方式输入
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
“统一编址” 的特点是：内存和I/O端口共用一 个地址空间；所有访问内存的指令都可用于I/O端口 ，包括内存的算术逻辑运算指令。

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第7章 接口电路应用举例
7.1 A/D转换器 7.2 A/D转换器
7.3 综合应用举例
第7章 接口电路应用举例
7.3.1简易电压表
通常对电压的测量是用指针式电压表或数字 式万用表，而数字式万用表使用了专用的LCD显示 模块,并内嵌了A/D转换器。我们使用ADC0809作 A/D转换，采集的数据经过处理后在数码管上显示 电压值，制作简易电压表。 使用的接线如图7-3所示，电压输入通过IN0 端口，用8255控制七段数码管显示电压值（05.00 V）。8255的CS接A15，ADC0805的CS接A14。 8位A/D转换为0-255（00-FF）代表0-5V，每1V由 255/5=51个检测点表示，为了便于计算，我们也 可以用255代表5.1V。用PA口发送七段码数据、B 口选择段。启动检测后设置了数码管检查程序， 用来检查数码管有无缺段。程序流程图如图7-6所 示。
第7章 接口电路应用举例
图7-1
ADC0809内部结构框图
第7章 接口电路应用举例
ADC0809芯片的引脚如图7-2所示，其引脚功能如下：
图7-2
ADC0809引脚图
第7章 接口电路应用举例
IN0～IN7：8路模拟量输入端口； D0～D7：8位数字量输出端口； START：启动转换控制端口，输入一个正脉冲后开始A/D转换； ALE：地址锁存控制端口，在其上升沿，将ADDA、ADDB、ADDC三个地址 信号送入地址锁存器，经译码后选择相应的模拟量输入通道； EOC：转换结束信号输出端，转换开始EOC变为低电平，转换结束后变 为高电平，并将转换后的数字信号送入三态输出锁存器。 CLK：时钟信号输入端口，须外接10kHz～1280kHz的时钟信号，典型值 为640kHz，一般也可用系统中的ALE信号。 OE：输出允许控制端口，当该端口由低电平变为高电平时，打开输出 锁存器将数据发送到数据总线上； Vref(+)、Vref(-)：基准参考电压输入端口，它决定输入模拟量的范 围，一般情况下Vref(+)接+5V，Vref(-)接地， 0～5V对应的数字量为00H～FFH。

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第6章 典型输入输出接口芯片
图6-4 74LS373 逻辑图和引脚图
第6章 典型输入输出接口芯片
74LS373、74LS374锁存器主要用于锁存地址 信息、数据信息以及DMA页面地址信息等。 8086/8088系统使用的74LS244、74LS345、 74LS373如图6-5所示。从图中我们可以看出：CPU 发出的地址总线、数据总线和控制总线要经过一 些总线接口器件变成系统总线中的对应信号，地 址总线和数据总线的接口部件为：地址锁存器 74LS373、地址缓冲器74LS244和数据收发器 74LS245。
第6章 典型输入输出接口芯片
6.1.1 三态逻辑门接口芯片
典型的三态逻辑门电路接口芯片是74LS244，该芯片 是由8个三态逻辑门构成，每四个为一组由一个控制端E控 制。当控制端为低电平时有效，三态逻辑门导通；当控制 端为高电平时，三态逻辑门呈高阻状态。74LS244芯片如 图6-1所示。 利用三态逻辑门可实现对输入信号的接口，由于三态 逻辑门不具有锁存功能，所以要求输入信号是可以保持的 。
第6章 典型输入输出接口芯片
图6-1 74LS244 逻辑图和引脚图
第6章 典型输入输出接口芯片
74LS244是单向数据传输的，74LS245是可以双向传输数据的接口芯 片，它可以方便的对数据进行读取或输出传送，芯片如图6-2所示。
图6-2 74LS245 逻辑图和引脚图
第6章 典型输入输出接口芯片
第6章 典型输入输出接口芯片
图6-10 方式2之下的信号定义
第6章 典型输入输出接口芯片
当A口工作在方式2下时，其控制信号/OBF 、/ACK 、 /STB 、IBF及INTR 与前面的叙述时一样的。所不同的主 要是： 因为在方式2下A口既作为输出又作为输入，因此只能 当ACK有效时才能打开A口输出数据三态门，使数据由 PA0～PA7输出。当ACK无效时，A口的输出数据三态门呈高 阻状态。 在这种方式下，A口输入或输出数据均可以引起中 断。因此，A口提出中断请求就由两位C口的数据来控制。 其中利用置位PC6来允许A口的输出中断请求；而利用置位 PC4允许A口的输入中断请求。
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6
第1章 微型计算机基础概论
主要内容：
微机系统的组成 计算机中的常用计数制、编码及其相互间的转换 无符号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 基本逻辑门及译码器
7
一、微型计算机系统
8
主要内容
特点： 有0--9及A--F共16个数字符号，逢16进位。用H
表示。 权值表达式：
31
例：
234.98D或（234.98）D 1101.11B或（1101.11）B ABCD . BFH或（ABCD . BF） H
32
2. 各种进制数间的转换
非十进制数到十进制数的转换 十进制到非十进制数的转换 二进制与十六进制数之间的转换
各种计数制的特点及表示方法；
各种计数制之间的相互转换。
27
1. 常用计数法
十进制 二进制 十六进制
28
十进制
特点： 以十为底，逢十进一；有0-9十个数字符号。
用D表示。 权值表达式：
29
二进制
特点： 以2为底，逢2进位；只有0和1两个符号。用B
表示。 权值表达式：
30
十六进制
3. 计算机中的编码
BCD码
用二进制编码表示的十进制数
ASCII码
西文字符编码
37
BCD码
压缩BCD码
用4位二进制码表示一位十进制数 1010 — 1111为非法BCD码 例：
（1000.0110）BCD = 8.6
扩展BCD码
用8位二进制码表示一位十进制数 例：
（00001000.00000110）BCD = 8.6
38
SUCCESS
THANK YOU
2019/6/17
BCD码与二进制数之间的转换
先转换为十进制数，再转换二进制数；反之同 样。
例：（0001 0001 .0010 0101）BCD =11 .25 =（1011 .01） B
到二进制的转换： 对整数：除2取余； 对小数：乘2取整。
到十六进制的转换： 对整数：除16取余； 对小数：乘16取整。
35
二进制与十六进制间的转换
用4位二进制数表示1位十六进制数
例：
25.5
= 11001.1B= 19.8H
11001010.0110101B
=CA.6AH
36
4
考核方式
平时作业
10%
客观题（填空和选择题在电子教室作答）
主观题（编程和设计题用纸本作答）
实 验
10%
计算机教学实验中心机房 通过电子教室提供电子版实验报告
期末考试
80%
传统试卷
5
联系方式
Office
计算机教学实验中心501
Email
qxia@(需要学校邮箱)
的执行； 以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。
11
冯 • 诺依曼计算机体系结 构
输入设备
存储器 运算器 控制器
输出设备
12
2. 系统组成
主机
外设 微机系统
系统软件
CPU 存储器 输入/输出接口 硬件系统总线
13
微处理器
微处理器简称CPU，是计算机的核心。 主要包括：
运算器 控制器 寄存器组
自编实验讲义
辅导书
《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第2版）. 吴宁，陈文革编. 清华大学出版社
提供教材课后题答案、软件部分实验
3
网络资源
电子教室
202.117.35.239 u=p=学号 提供课件、作业、实验软件、通知
精品课程网站
微机原理与接口技术 提供视频、百问、软件实验部分说明
微机系统的基本组成 微型机的工作原理
9
1. 计算机的工作原理
冯 • 诺依曼计算机的工作原理 存储程序工作原理
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冯 • 诺依曼机的特点：
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
指令按其在存储器中存放的顺序执行； 由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序
20
输入/输出接口
接口是CPU与外部设备间的桥梁
CPU
I/O 接口
外 设
21
接口的分类
串行接口 并行接口
数字接口 模拟接口
输入接口 输出接口
22
接口的功能
数据缓冲寄存； 信号电平或类型的转换； 实现主机与外设间的运行匹配。
23
总线
计算机系统各部件之间传输地址、数据和 控制信息的通节为单位 内存容量的大小依CPU的寻址范围而定
（即CPU地址信号线的位数）
18
内存操作
读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容 不改变；
写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的 内容被覆盖。
19
内存储器的分类
按工作方 式可分为
随机存取存储器（RAM） 只读存储器（ROM）
内容包括：
基本概念 分类 工作原理 常用系统总线标准及其主要技术指标
24
软件系统
软件：
为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能 而编写的各种程序的总和及其相关资料。
系统软件 软件
操作系统 编译系统 网络系统 工具软件
应用软件
25
二、计算机中的数制及编码
26
主要内容
33
非十进制数到十进制数的转换
按相应的权值表达式展开 例：
1011.11B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+ 1×2-2 =8+2+1+0.5+0.25 =11.75
5B.8H=5×161+11×160+8×16-1 =80+11+0.5 =91.5
34
十进制到非十进制数的转换
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存储器
定义：
用于存放计算机工作过程中需要操作的 数据和程序。
15
有关内存储器的几个概念
内存单元的地址和内容 内存容量 内存的操作 内存的分类
16
内存单元的地址和内容
每个单元都对应一个地址，以实现对单元 内容的寻址。
单元内容 38F04H 10110110
内存地址
17
微机原理与接口技术 大家好！
1
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
2
教材及实验指导书
教材
《微机原理与接口技术》（第3版）. 冯博琴，吴宁 主编. 清华大学出版社
实验指导书