微机原理讲义_第1章04_10_1
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微机原理课件第一章绪论
分成3组：地址总线、数据总线和控制总线。 3）电器特性：电器特性定义每一根线上信 号的传输方向及有效电平范围。
4）时间特性：时间特性定义了每根线上的
信号在什么时间有效。a
10
2. 总线分类
从总线的不同使用角度可以分为以下几类：
1）内部总线
2）元内件部级总总线线是微处理器内部各个部件之间
传 脚 结 的 有 由 要 数 传 位 微 22据 数 3部 方 接 接 号 统0216与送 的 构 微 利 微 部 据 送 数 型 位 的 位 数 向 口 口 和 需=6元 地 数 控微， 等信 限 ， 处 于 处 件 总 地 决 机 通 据 就 电 部 总 要4K件址据制处最。息制有理内理的线址定的路总具路件线确B级总总理I大的，利器部器总和的了地，线体发向请定。nt总线线器CC寻通目于内数芯线控，址是为信送求，1e6lPP线是是的址8道前集部据片。制是总三号读信一位8UU位0是 用C位范。 内 成 采 传 厂 元 总 三 线 态 而 、 号 般可 输微8，P8连 来数围由 部 度 用 送 家 件 线 态 为 双 定 写 等 为直入处CU故P相接 传为18于 总 提 双 速 生 级 三 单 向 ， 信 。用 与复接理称6位U同计 送位 2制 线 高 总 度 产 总 种 向 如 号 控来存寻位器内2为。0，算 控，C造 大 及 线 加 设 线 。 总 ， 制向储址信=8部准0P1一机 制最芯 多 成 或 快 计 包 线 ， 片 总存器号的8M字U16般系 信大6片 品 的 选 线数 三 。 括 。 数储及内、向的B长位。为统号寻的率。信宽采总内地据器外存中存地为微8中的址面提号度用线部址总或设断容储址1位处6两，范积高；根单结总总线交量I请器总位/，理O个传围和。而据总构线线的换求或线，端1器6重送为I引有系线，是、的位信数8I为外//口位。OO，
第1章 概述微机原理与应用优秀课件
第五阶段（20世纪90年代开始）：RISC（精 简指令集计算机）技术的问世使微型机的体 系结构发生了重大变革。
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1.2 微型计算机的特点和应用范围 1.2.1 微型计算机的特点 1.2.2 微型机的应用范围
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1. 2.1 微型计算机的特点
1．体积小、重量轻、价格低廉 2．简单灵活、可靠性高、使用环境要求不高 3．功耗低
计算机（Computer）又称电脑，是20世纪最重要的科技 成果。
计算机是一种能够自动地、高速地、精确地进行信息处 理的现代化电子设备，是一种帮助人类从事脑力劳动 （包括记忆、计算、分析、判断、设计、咨询、诊断、 决策、学习与创作等思维活动）的工具。
1944年哈佛大学和IBM公司合作,在美国首次制造出了现 代计算机的雏形——马克Ⅰ。
在二进制计数系统中，表示数据的数字符号只 有两个，即0和1；大于1的数就需要两位或更多 位来表示；以小数点为界向前诸位的位权依次是 20，21，22，…，向后依次为2-1，2-2，2-3，…； 一个二进制数也可以通过各位数字与其位权之积 的和来计算其大小。
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1.4.2 二进制与十进制的互化
一个二进制的数向十进制转化十分简单，只要 把它按位权展开相加即可。来自图1-1 计算机系统组成
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1.3.2 微型计算机的硬件组成
微型计算机的硬件组成部分主要有微处理器 （CPU）、存储器、I/O设备和系统总线。见图 1-2所示。系统总线包括地址总线AB、数据总线 DB和控制总线CB组成。在微机中，各功能部件 之间通过系统总线相连，这使得各个部件的之间 的相互关系变为面向系统总线的单一关系。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。
第1章微机原理PPT课件
2.第二代微处理器
8080/8085，Z80，6800/6802，6502
位数 集成度 时钟频率
平均指令执行时间
8
5000 2-4MHz
1-2μS
外围电路发展迅速，应用广泛。
.
6
3.第三代微处理器
70年代后期出现16位处理器，8086/8088，M68000，Z8000
位数 集成度 时钟频率
平均指令执行时间
例 将(10101)2，(72)8，(49)16转换为十进制数。 (10101)2=1×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20=37 (72)8=7×81+2×80=58 (49)16=4×161＋9×160=73
.
31
2. 十进制数转换为二进制数
十进制数转换二进制数,需要将整数部分和小数部分分 开,采用不同方法进行转换,然后用小数点将这两部分连接 起来。
3. 16位微处理器
处理能力强，中高端应用。如Intel 8086/8088/80286，MCS96， 摩托罗拉龙珠系列，当前主流DSP(TMS320VC54X,BF535等)。
.
9
4.32位微处理器
主要中高端应用。
Intel 80386-P4，AMD Duron/Althlon,TM5800,VIA Eden,ARM系 列，MIPS R4000，SH3。
微型计算机系统
微处理器
算术逻辑部件（ALU） 累加器，寄存器 控制部件 内部总线
微型计算机 存储器（RAM/ROM）
输入/ 输出接口
系统总线
外围设备（显示器、磁盘控制器、键盘、执行器等）
系统软件
.
14
二 微处理器
微处理器（CPU）具有运算和控制能力，是微型计算机的核心。
微机原理课件第一章绪论
5）运算速率：运算速率指微机每秒所能执 行的指令条数，单位用MIPS（Million Instruction Per Second），即百万条指令/ 秒。
3. 微型计算机系统
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。 外设用来实现数据的输入/输出。如键盘、扫 描仪等都是输入设备，打印机、显示器等都 是输出设备。没有配置软件的计算机称为裸 机，仍然什么事也干不了，必须配上系统软 件和应用软件。图1-4所示的是微型计算机系 统的组成框图。
四、总线 息 结11接. ）的 构的总物在公来方线理计共连式标特算通接。准性机道各包的：系叫个括特物统总功总性理中线能线特，。部的性各微件根指个型的数的部计。、是件算各总总之机个线线间是部的物传以件插理送总都头连信线面、 向插总座线是，什系么统形功状能、扩引展脚时是，如只何要排符列合等总等线。标 准2），功部能件特就性可：以功加能入特到性此描系述统的中是去总。线中每 一根线的功能是什么。从功能上看，总线
3. 总线结CP构U
I/O总I线 /O总线
地址总线
面 双向 总C随系 线PCUP着统结U 主 储存 总 微的构存 器储 线 存 总型单：储 线主 储主 储 计总存 器存 器II算线//OO数 设 接机结据 I备 口/的构总 O接 线┅ 发发口接 展展I/口O┅ II，到//OO接 设总面口 备I线向/OI/接的O存设 口备 结储构器从的 线123）））使单面面如如C如P图图总向向图U图所所对所C线主1图-示示主P示9图结存U1，，存，1-面构 储的8-它面储7系向器双结向面器统微主的总控 合向C进的机存制 IP双了C线行/内U总 单O储P设 以读的线 总结部U总器备上双的/存线构写线的两双总储操结结双种总线器作构总构总线结I；线/IO线结构/而O结接设 结构通C构备 口构过P均U的存与挂特储I在/点O总，
3. 微型计算机系统
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。 外设用来实现数据的输入/输出。如键盘、扫 描仪等都是输入设备，打印机、显示器等都 是输出设备。没有配置软件的计算机称为裸 机，仍然什么事也干不了，必须配上系统软 件和应用软件。图1-4所示的是微型计算机系 统的组成框图。
四、总线 息 结11接. ）的 构的总物在公来方线理计共连式标特算通接。准性机道各包的：系叫个括特物统总功总性理中线能线特，。部的性各微件根指个型的数的部计。、是件算各总总之机个线线间是部的物传以件插理送总都头连信线面、 向插总座线是，什系么统形功状能、扩引展脚时是，如只何要排符列合等总等线。标 准2），功部能件特就性可：以功加能入特到性此描系述统的中是去总。线中每 一根线的功能是什么。从功能上看，总线
3. 总线结CP构U
I/O总I线 /O总线
地址总线
面 双向 总C随系 线PCUP着统结U 主 储存 总 微的构存 器储 线 存 总型单：储 线主 储主 储 计总存 器存 器II算线//OO数 设 接机结据 I备 口/的构总 O接 线┅ 发发口接 展展I/口O┅ II，到//OO接 设总面口 备I线向/OI/接的O存设 口备 结储构器从的 线123）））使单面面如如C如P图图总向向图U图所所对所C线主1图-示示主P示9图结存U1，，存，1-面构 储的8-它面储7系向器双结向面器统微主的总控 合向C进的机存制 IP双了C线行/内U总 单O储P设 以读的线 总结部U总器备上双的/存线构写线的两双总储操结结双种总线器作构总构总线结I；线/IO线结构/而O结接设 结构通C构备 口构过P均U的存与挂特储I在/点O总，
微机原理第一章节PPT课件
1989年推出了80486（时钟频率为30～40MHz），集成度达 到15万～50万管/片（168个脚），甚至上百万管/片，因此 被称为超级微型机。
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1993年，xx公司推出了新一代高性能处理器Pentium
（奔腾）2，Pen微tium机的速发度展比8史0486快数倍。AMD和Cyrix
推出了与Pentium兼容的处理器K5和6x86，获得了少部分 的市场份额。 1971年xx公司1为99了6年设，计x高x公级司袖推珍出计了算P器en设ti计um了P第ro一（台高微能机奔x腾x4）00，4 以CPU的发P1展9e9n、7ti年u演m初变P，过rox的程x发性为布能线了有索P了，en质介tiu的绍m飞微的跃机改。系进统型的号发—展—过Pe程nt，ium 主要以xx公司的MCMPUX为（主多线能。奔腾）。兼容CPU厂商在这段时间也相继推 第一代：4位及低出的档了要8多数位款 A微M产处D品的理来K器与6。Pentium MMX竞争，其中最具代表性 第二代：中、低1档9987位年微推处出理了器PⅡ。PⅡ是对Pentium Pro的改进，因为其 第三代：高、中核速档心度8位结，微构 且处与 支理持Pe器MntiMumX指Pr令o类集似。，但加快了16位指令的执行 第四代：16及低1档99382年位推微出处了理赛器扬（Celeron）PⅡ的二级缓存以及其它可 第五代：高档32以1位9省9微9略年处的 又理东推器出西了，开从发而代将号价为格C降o了pp下er来m。ine的PⅢ，该芯片大 第六代：高档64大位加微强处C理PU器在三维图像和浮点运算方面的能力。 2000年3月底，xx又推出了566MHz和600MHz的赛扬Ⅱ （也叫Coppermine-128kB）。
年 代 电子器件
应 用范围
1946--1958 电子管
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1993年，xx公司推出了新一代高性能处理器Pentium
（奔腾）2，Pen微tium机的速发度展比8史0486快数倍。AMD和Cyrix
推出了与Pentium兼容的处理器K5和6x86，获得了少部分 的市场份额。 1971年xx公司1为99了6年设，计x高x公级司袖推珍出计了算P器en设ti计um了P第ro一（台高微能机奔x腾x4）00，4 以CPU的发P1展9e9n、7ti年u演m初变P，过rox的程x发性为布能线了有索P了，en质介tiu的绍m飞微的跃机改。系进统型的号发—展—过Pe程nt，ium 主要以xx公司的MCMPUX为（主多线能。奔腾）。兼容CPU厂商在这段时间也相继推 第一代：4位及低出的档了要8多数位款 A微M产处D品的理来K器与6。Pentium MMX竞争，其中最具代表性 第二代：中、低1档9987位年微推处出理了器PⅡ。PⅡ是对Pentium Pro的改进，因为其 第三代：高、中核速档心度8位结，微构 且处与 支理持Pe器MntiMumX指Pr令o类集似。，但加快了16位指令的执行 第四代：16及低1档99382年位推微出处了理赛器扬（Celeron）PⅡ的二级缓存以及其它可 第五代：高档32以1位9省9微9略年处的 又理东推器出西了，开从发而代将号价为格C降o了pp下er来m。ine的PⅢ，该芯片大 第六代：高档64大位加微强处C理PU器在三维图像和浮点运算方面的能力。 2000年3月底，xx又推出了566MHz和600MHz的赛扬Ⅱ （也叫Coppermine-128kB）。
年 代 电子器件
应 用范围
1946--1958 电子管
微机原理第一章微机基础知识精品PPT课件
3. 微控制器（MCU-McroController Unit） 即MPU+MEM+I/O接口+BUS集成在一个芯片上，
又称单片机
MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在 自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应 用领域。
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
16
三、微机系统
微机原理与接口技术
1
教学计划
• 课堂教学：64学时 • 上机实验：6次（每次一个单元：3.5小时） • 课外作业：8 ~ 10次 • 期中考查：第9周 • 期末考试：第18周 • 成 绩：平时作业10%，期中考查10%，
上机试验10%，期末考试70%。 • 辅导答疑：待定
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
4
教材及参考书
• 《 微机原理与接口技术 》王玉良 戴志涛 杨紫珊 编著，北京邮电大学出版社
• 《 微机原理与接口技术考研指导 》王玉良 杨紫珊 编，北京邮电大学出版社
• 《微机原理与接口技术》雷丽文等编著，电子工业 出版社
• 《微机原理与接口技术学习指导与实验》雷丽文 等编，电子工业出版社
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
5
第一章 微机基础知识
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
6
本章主要介绍： • 微机的基本概念、组成、工作原理、特点 • 计算机内的信息表示和运算
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
7
第一节 微机的基本组成
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
8
一、微机的基本硬件构成
❖ 微机的基本硬件由下列几部分组成：
2
教学计划（续）
又称单片机
MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在 自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应 用领域。
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三、微机系统
微机原理与接口技术
1
教学计划
• 课堂教学：64学时 • 上机实验：6次（每次一个单元：3.5小时） • 课外作业：8 ~ 10次 • 期中考查：第9周 • 期末考试：第18周 • 成 绩：平时作业10%，期中考查10%，
上机试验10%，期末考试70%。 • 辅导答疑：待定
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4
教材及参考书
• 《 微机原理与接口技术 》王玉良 戴志涛 杨紫珊 编著，北京邮电大学出版社
• 《 微机原理与接口技术考研指导 》王玉良 杨紫珊 编，北京邮电大学出版社
• 《微机原理与接口技术》雷丽文等编著，电子工业 出版社
• 《微机原理与接口技术学习指导与实验》雷丽文 等编，电子工业出版社
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
5
第一章 微机基础知识
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
6
本章主要介绍： • 微机的基本概念、组成、工作原理、特点 • 计算机内的信息表示和运算
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
7
第一节 微机的基本组成
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
8
一、微机的基本硬件构成
❖ 微机的基本硬件由下列几部分组成：
2
教学计划（续）
微机原理第1次课讲义
微机原理第1次课讲义第1次课：绪论内容：微机发展概况、数和字符的表示、计算机系统概论重点：数和字符的表示难点：补码及运算规则、浮点数表示作业：、、第1章绪论微型计算机发展概况? 电子计算机发展历史简介；? 微型计算机发展历史。
? 微处理器MPU，也叫中央处理器或中央处理单元CPU。
微型计算机各代的划分通常是以其微处理器字长、位数和功能为主要依据。
? 第一代是4位和低档8位微机。
? 第二代是中高档8位微机。
? 第三代是I6位微机。
? 第四代是32位微型计算机的大发展时期。
? 第五代是64位微机发展时期。
? 光学技术、超导技术、仿生技术的相互结合，必然产生一种全新的计算机，而人工智能的研究正在促进计算机面临一场新的革命。
人工智能计算机，人工神经网络计算机计算机中数和字符的表示无符号数表示无符号数，机器字长的所有位都参与表示数值。
若计算机的字长为n位，则n位无符号数可表示的数X的范围是0≤X≤2 n－1 当n=8时，可表示的无符号数的范围为0～255，当n=16时，可表示的无符号数的范围为0～65535。
在计算机中最常用的无符号整数是表示地址的数。
此外，如双精度数的低位字也是无符号整数等。
有符号数的表示方法1．机器数与真值数的最高位为符号位，为0表示正数，为1表示负数。
例如字长为8位的计算机，则D7为符号位，D6～D0为数值位，如下所示。
这种符号数码化的数称为机器数。
机器数所代表的实际数值称为真值。
机器数可以用不同的码制来表示，常用的有原码和补码表示法。
2．原码表示法最高位为符号位，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，其余各位为数值位，这种表示法称为原码表示法。
n位原码可表示的数X 的范围是：n-1n-1－2+1≤X≤＋2-1 当n=8时，8位二进制原码所能表示的数值范围为－127～＋127。
3．补码表示法补码表示法中，正数的补码和原码相同，负数的补码可其原码除符号位保持不变外，其余各位按位取反，再在最末位加1而形成。
微机原理与接口技术第1章 概述
第1章 概述
1.1 微型计算机的组成特点与发展 1.2 微型计算机的系统组成 1.3 8086微处理器的内部组成与工作模式
1
1.1 微型计算机的组成特点与发展 1.1.1 微型计算机的组成特点 1.1.2 微型计算机的产生与发展
2
1.1.1 微型计算机的组成特点
1. 微型计算机的组成特点 (1) 结构紧凑，体积小，重量轻，使用方便灵活。 (2) 功耗小，价格低廉。 (3) 可靠性高，应用广泛。
16 位
运算寄存器
地址加法器 ∑
20 位 16 位
CS DS SS ES IP
内部寄存器
段寄
存器 I/O 控制 电路
外部 总线
ALU 状态寄存器
执行部件 控制电路
123456 8 位 指令缓冲队列
执行部件（EA）
总线接口部件（BIU）
图图1-24.1 8086 微处理器组成原理
Байду номын сангаас
18
（2）通用寄存器 通用寄存器共有8个，即AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI和SI，各 16位。其中AX、BX、CX和DX可分别分为两个8位寄存器，依次表 示为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL。这些寄存器除了作为 通用数据寄存器之外，还有一些专门的用途。 AX（Accumulator）：16位累加器，在8位数据运算时，以AL作为 累加器。 BX（Base）：基址寄存器。 CX（Count）：隐含为计数器。 DX（Data）：高位数据寄存器。 SP（Stack Pointer）：堆栈指针。 BP（Base Pointer）：基址指针，用来指示堆栈区域。 DI（Destination Index）：目的变址寄存器，与DS联用。字符串 处理中与ES联用，隐含为目的操作数地址。
1.1 微型计算机的组成特点与发展 1.2 微型计算机的系统组成 1.3 8086微处理器的内部组成与工作模式
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1.1 微型计算机的组成特点与发展 1.1.1 微型计算机的组成特点 1.1.2 微型计算机的产生与发展
2
1.1.1 微型计算机的组成特点
1. 微型计算机的组成特点 (1) 结构紧凑，体积小，重量轻，使用方便灵活。 (2) 功耗小，价格低廉。 (3) 可靠性高，应用广泛。
16 位
运算寄存器
地址加法器 ∑
20 位 16 位
CS DS SS ES IP
内部寄存器
段寄
存器 I/O 控制 电路
外部 总线
ALU 状态寄存器
执行部件 控制电路
123456 8 位 指令缓冲队列
执行部件（EA）
总线接口部件（BIU）
图图1-24.1 8086 微处理器组成原理
Байду номын сангаас
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（2）通用寄存器 通用寄存器共有8个，即AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI和SI，各 16位。其中AX、BX、CX和DX可分别分为两个8位寄存器，依次表 示为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL。这些寄存器除了作为 通用数据寄存器之外，还有一些专门的用途。 AX（Accumulator）：16位累加器，在8位数据运算时，以AL作为 累加器。 BX（Base）：基址寄存器。 CX（Count）：隐含为计数器。 DX（Data）：高位数据寄存器。 SP（Stack Pointer）：堆栈指针。 BP（Base Pointer）：基址指针，用来指示堆栈区域。 DI（Destination Index）：目的变址寄存器，与DS联用。字符串 处理中与ES联用，隐含为目的操作数地址。
微机原理讲义
前言微型计算机是电子计算机技术飞速发展的产物，具有体积小、重量轻、耗电少、价格低廉、可靠性高、结构灵活等特点。
微型计算机最早的是美国IBM公司用INTEL公司的8086CPU芯片制造的IBM-PC机，现在已经由低档的8位机8080、8086、8088，发展到16位的80286，32位的80386、80486、PENTUIM、PENTUIM II、PENTUIM III等高档机型。
主机的内存容量也由最初的48K字节增加到640K、2M、…、128M甚至更大。
处理速度也越来越快，工作稳定性显著提高。
当前，微型机技术正往两个方向发展，一个是高性能、多功能的方向，另一个是价格低廉、功能转移的方向。
在不久的将来，微型机将发展成为融工作、学习、娱乐于一体，集电脑、电视、电话于一身的综合办公设备和新型家用电器，以及信息高速公路上的数字化、多媒体智能终端。
未来的微机在我们工作学习和日常生活中将会充当重要角色，它不仅会改变我们的生活方式，而且会改变我们的文化特征，会出现我们今天无法想象的事物，微机必将成为人类文明之侣。
通过本课程掌握微机关键技术的原理和实现方法，使用户深入理解、牢固掌握、灵活运用微型机最主要的技术，从而能够在日新月异的计算机领域更快地理解、熟悉、掌握新的发展。
在软件方面，本教学软件以介绍8086指令系统为基础，重点讨论 Intel公司的ASM-86汇编语言程序设计；而在硬件方面则着重讨论8086的体系结构、接口技术、 Intel公司的I/O配套支持器件及其应用，为用户开发应用8086系列微型计算机（包括IBM-PC机）打下必要的基础。
第一章绪论本章介绍计算机基础知识，内容包括计算机的发展、特点、分类及应用；计算机中常用的数制以及不同数制间的相互转换；数据的编码；二进制数的算术运算和逻辑运算；数据的存贮组织等。
其中涉及到不少名词、术语及其相关概念，必须弄懂和掌握，为我们以后学习作好必要的知识准备。
世界上第一台计算机，是1946年2月由美国宾夕法尼亚大学研制成功的。
微机原理讲义
电子计算机的发展：
第一代：电子管计算机（1946-1956） 第二代：晶体管计算机（1957-1964） 第三代：中小规模集成电路计算机（1965-1970） 第四代：超大规模集成电路计算机（1971-今）
大型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer） 中型计算机 小型计算机（Minicomputer） 微型计算机（Microcomputer） 单片计算机（Single-Chip Microcomputer）
100-200
8086/8088 80286 80386 32 80486 32 Pentium P/Pro P/MMX PII PIII P4 Itanium
六
32
七
64
0.13
550 133-200 450 166-233 750 233-450 >300 850 450-1200 1000 1300-2400 CPU:2.5K 800(20条指令 >3000 Cache:30K /时钟周期)
(2n1 1) ~ (2n1 1)
对应的原码是1111～ 0111。
33
数0的原码
8位数0的原码：+0 = 0 0000000 - 0 = 1 0000000
即：数0的原码不唯一。
34
反码[X]反
定义 若X>0 ，则 [X]反=[X]原 若X<0， 则 [X]反= 对应原码的符号位 不变，数值部分按位取反
D Dn 1 10 Dn 2 10 D0 10
1 n 1 n2 0
D1 10 D m 10
m
i m
D 10
i
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目前的主流微机为64/32位数据总线。
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共8根线, 即8 位数据总线 输入/输出 8088 CPU
共16根线, 即 16位数据总线 输入/输出 8086 CPU
内存
内存 共16根线, 即 16位数据总线
共8根线, 即8位数据总 线，最多一次传输8位二 进制数据(一个字节)
准16位机
16位机
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数据总线是双向的，既可以由CPU向存储器和外设 送出，又可以接收存储器和外设的数据。同时， 数据总线也存在高阻（浮空）的状态，为双向、 三态总线。
0 1 即可寻址4个空间，4个字节。 1 0 1 1
27
同样，3根地址线共 有8种状态，为：
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
4根地址线共有16种 状态，为： 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
ALU 微处理器 微型计算机 累加器、寄存器 控制器 系 统 总 线 ： AB、 CB、 DB I/O接 口 ： 串 /并 行 接 口 等 微机系统 存 贮 器 ： ROM、 RAM 系 统 软 件 ： OS、 汇 编 、 编 译 等 外 设 ： 打 印 机 、 键 盘 、 CRT等
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微型计算机采用总线结构
二、微型计算机的特点
1. 体积小，重量轻 2. 价格低 3. 可靠性高，结构灵活 4. 应用面广 5. 功能强，性能高
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11
CPU实物图
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习题与思考：
• 试述微型计算机系统与一般计算机系统 的联系和差别。 • 微型计算机系统有哪些特点？具有这些 特点的根本原因是什么？
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1. 2
微机工作过程
地址 20H 21H 22H 23H 24H 25H 26H …… 30H
内容 01110100 00001010 00110100
00010100
汇编语言
将一个数10 放入AL中 AL中的 数加上20 MOV AL, 10 ADD AL, 20
01010011 00110000 01000011 …… 00011110
7
时间
1978
系列
8086
DB AB 内存 (内/外) 16/16 20
备注
1MB IBM用其制造PC机
1979
1982 1985 1989
8088
80286 80386 80486
16/8
16/16 32/32
20
1MB IBM用其制造PC机
增加保护模式,处理 24 16MB 超过1MB的内存 32 内存分页,模拟多个 4GB 8086同时工作
…
…
读出控制 写入控制
b7
b6
…… ……
…
b0
… …
数据总线 21 DB
地址线1为0电平，地址 线2为1电平，第一个存 地址线1 储器的存储单元中的数 据与数据线相连，在控 制信号的作用下进行操 作。
b0 b6 b7 …
b7
b6
b0
…
…
b7
b6
…… ……
…
b0
… …
地址线1为1电平，地址 地址线2 线2为0电平，第二个存 储器的存储单元中的数 据与数据线相连，在控 制信号的作用下进行操写入控制 作。
以8位微机为例进行说明
35
欲完成的任务：
将整数10和20相加，将结果放入内存地址为 30H的单元中。
分析：在计算机中，两个数不能直接相加， 首先应将一个整数10放入累加器AL中，再使 AL与另一个整数20相加，结果就在AL中，然 后将AL中的内容放到指定的内存单元中。
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内存中相应的机器码如下：
n根地址线最多可寻址2n个单元
如果一个微机的CPU有16根地址引出线，那么 这个微机最多能有多大容量的存储器？ 64KB 问：1MB容量的内存需要多少根地址线？ 26
地址总线（Address Bus）
用来传送地址的信号线 地址总线的根数(位数)决定了CPU可以直接寻址的 内存范围。 比如，有两根地址线，每一根地址线都可以有0, 1两种状态，两根地址线共有 0 0 这四种状态，
软驱、硬盘 IDE连接器 电源连接器
芯片组
CPU插座
PCI总线 插槽
内存条插座
I/O 端口
华硕P4T主板实物照片
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地址总线
存储器 微处理器 （CPU）
数据总线
输入/输出 接口电路
外围 设备
控制总线
微型机的基本结构
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内存读写时地址、数据、控制总线如何配合？ 1. 地址线控制数据线导通 2. 写入数据时，写入控制 有效，数据线上的位信息 （0或1）进入存储器。
地址线的根数(位 数)n与CPU可直接 寻址范围的大小之 间的关系为： 内存范围＝2n
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 28 1
8位地址线直接寻址范围为256个字节。 16位地址线直接寻址范围为216＝64KB
8086的地址总线为20位，故8086的寻址范围为220 字节，即1MB。 地址总线的信号总是从CPU送出，所以地址总线是 单向的。
地址总线上的信号除了高低电平外，还可以处于 高阻（浮空）状态，称为单向、三态总线。
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数据总线（Data Bus）
用来传送指令代码和数据的信号线，即传送的 是内存中存储的内容，数据总线的位数决定CPU一 次可以传输或处理多少字节的数据，这个指标也 称数据总线的宽度。 8086为16位微处理器，即数据总线可允许16位二 进制数据一次通过，进行运算存储处理。 8088的内部为16位数据总线，外部为8位数据总线
将AL中的数 MOV [30H], AL 放入30H单元 停止操作 HLT
运行后 的结果
汇编语言与机器 一一语言对应。
b7
b6
b0
…
…
b7
读出控制
b6
…… ……
…
b0
… …
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数据总线 DB
地址线1为1电平，地址 线2为1电平，两个存储 地址线1 器的存储单元中的数据 与数据线都不相连。 地址线1为0电平，地址 线2为0电平，两个存储 器的存储单元中的数据 地址线2 都与数据线相连，造成 数据总线混乱，不能进 行正确操作。
算术逻辑 单元ALU
指示运算结 果的状态
标志寄存器F 寄存器 阵 列
地址总线A15～A0 地址缓冲器
控制信号 ……
…
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定时与控制 地址寄存器 通用寄存器组 指令译码器ID
外 来 控 制 信 号
累加器A
存放下一条 指令的地址
内部数据总线
多路转换开关
指令寄存器IR
特殊的寄存器, 有很多指令与 其有关
数据缓冲器
倍频,使外部设备的 发展跟上CPU主频
超标量结构,具有超 频性能 8
1993 Pentium
时间
系列
特点
1996
片内封装了与原CPU同频运行的 Pentium pro 256KB或512KB二级缓存 ,支持动 (高能奔腾) 态预测执行
1997
1997
1998
1999 2000
Pentium MMx 一级缓存32KB,增加MMX(多媒体 (多能奔腾) 扩展指令) Pentium pro的改进,锁定CPU的倍 PII 频数 较好的超频性能 赛扬 CPU序列号,支持SSE(单一指令多 PIII 数据流扩展),大大加强在三维图像 和浮点运算方面的能力 二级缓存与CPU之间的通道扩展 赛扬 II 9 到256位
CPU中的存 储单元,8位
双向数据总线D7～D0
典型8位微处理器结构
二、微机工作过程
程序存储：将编写好的程序放入计算机的内存， 程序中的每条指令是按顺序存放的。 程序控制：控制器从存储器中一条一条地取出指 令、分析指令、根据不同的指令向各部件发出完 成该指令的控制信号。
程序在计算机是以指令的形式存储的，指令是计 算机可以识别的命令，是一系列的二进制代码。
写入控制
b0 b6 b7 …
b7
b6
b0
…
…
b7
b6
…… ……
…
b0
… …
b7
b6
b0
…
…
b7
读出控制
b6
…… ……
…
b0
… …
数据总线 由此可见，在任何时候，最多只能有一个地址线信号为0 DB
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内存的容量为1M字节，即1024×1024个字节， CPU芯片不可能引出这么多的地址线，如何解决地 址线单一控制的问题？
4
学习方法建议
学习并掌握先修课的有关内容
课堂： 课后： 实验： 成绩： 听讲与理解、适当笔记 认真看书、消化记忆、完成作业 充分准备、细心实验 期末考试成绩80% +平时成绩20%
学习 要求
5
第一章 微型计算机概述
6
1.1
微机发展概述
一、微机的发展
微处理器近30年的发展历程，头20年是Intel 时代。每隔7、8年，处理器位数就会有一个较大 的飞跃。如1971年第一片4位微处理器4004，1978 年16位处理器8086，1985年32位处理器80386。 计算机的发展核心部件为CPU，因此本小节主 要以CPU的发展情况来分析微机的发展过程，以 Intel公司的CPU为主线。
地址线 数据线（双向）
3. 读出数据时，读出控制 b0 read write 有效，存储器上的位信息 写入控制 读出控制 （0或1）流向数据线。 b0为1或0