微机原理第一、二、三章章.ppt

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1、Intel 8086/8088微型计算机原理及接口技术0第一章 计算机基础知识1第一章 计算机基础知识n 1.1 微型计算机的发展史n 1.2 微型计算机和微型计算机系统n 1.3 进位计数制与不同进制数间的转换n 1.4 计算机中数的表示及运算n 1.5 逻辑运算n 1.6 小结21.1 微型计算机的发展史19711973年 第一代微处理器 以4位和低档8位的Intel 4004和Intel8088为代表。1974 1977年 第二代微处理器 8位机代表产品有Intel 8080/8085、MC6800、Z80 和6809。1978 1984年 第三代微处理器 16位机代表产品有 Intel

2、 8086/8088、MC6800、Z8000等。1985 1999年 第四代微处理器32位机代表产品有 Intel 80386/80486、MC68020、Pentium pro等。31.2 微型计算机和微型计算机系统4一、微处理器 微处理器(Microprocessor)一般称为CPU（Central Processing Unit），虽然具有运算能力和控制功能，但是它并不是微型计算机，不包含微型计算机硬件的全部功能，但它是微型计算机控制、处理的核心。微处理器包括算术逻辑部件ALU、控制部件和寄存器组三个基本部分，主流微处理器具有通用性，不仅用于微型机也用于工作站及超级计算机。5二、微型计

3、算机 微型计算机(Microcomputer)是以微处理器为核心，加上存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成的。微处理器的性能决定了整个微型计算机的各项关键指标，存储器包括随机存储器RAM和只读存储器ROM，输入/输出接口电路是用来使外部设备和微型计算机相连的，系统总线为 CPU和其它部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。6二、微型计算机 微型计算机微型计算机(Microcomputer)(Microcomputer)是以微处理器为是以微处理器为为核心，加上存储器、输入为核心，加上存储器、输入/输出接口电路和输出接口电路和系统总线组成的。系统总线组成的。微处理器的性能决定了整个微型计算

4、机的各微处理器的性能决定了整个微型计算机的各项关键指标，存储器包括随机存储器项关键指标，存储器包括随机存储器RAMRAM和只和只读存储器读存储器ROMROM，输入，输入/输出接口电路是用来使外输出接口电路是用来使外部设备和微型计算机相连的，系统总线为部设备和微型计算机相连的，系统总线为 CPU CPU和其它部件之间提供数据、地址和控制信息的和其它部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。传输通道。7CPU1.微处理器 微处理器是微型计算机的核心芯片，它包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。运算器又称算术逻辑单元ALU，其主要功能是完成数据的算术和逻辑运算。控制器一般由指令寄存器、指令译码器

5、和控制电路组成，它根据指令的要求，对微型计算机各部件发出相应的控制信息，使它们协调工作。CPU内部的寄存器用来存放经常使用的数据。8存储器CPU2.内存储器内存储器又称主存储器，它是微型计算机的存储和记忆装置，用以存放数据和程序。主要有两种类型：RAM和ROM，CPU对内存的操作有两种：读和写。读操作是指CPU将内存单元的内容送入CPU内部，而写操作是指CPU将其内部信息传送到内存单元保存起来。9存储器I/O接口输入设备I/O接口输出设备CPU3.I/O接口和外部设备外部设备是指微型计算机上配备的输入输出设备，其功能是为微型计算机提供具体的输入输出手段。常用的输入设备有键盘、鼠标器和扫描仪等，

6、常用的输出设备有显示器、打印机和绘图仪等，磁盘、光盘既是输入设备，又是输出设备。由于各种外部设备的工作速度、驱动方法差别很大，无法与CPU直接匹配，所以不能将它们简单地连接到系统总线上。需要有一个接口电路来充当它们和CPU间的桥梁，通过接口电路来完成信号变换、数据缓冲、与CPU联络等工作。这一类电路被称为I/O接口电路。10存储器I/O接口输入设备I/O接口数据总线 DB控制总线 CB地址总线 AB输出设备CPU4.系统总线微型计算机的硬件主要由微处理器、内存、I/O接口和外部设备组成，它们之间是用系统总线连接的。系统总线就是传送信息的公共导线，一般有三组总线。地址总线AB：传送CPU发出的地

7、址信息，是单向总线。数据总线DB：传送数据信息，是双向总线，CPU既可通过DB从内存或输入设备读入数据，又可通过DB将CPU内部数据送至内存或输出设备。控制总线CB：传送控制信息，有些是CPU向内存及外设发出的信息，有些是外设等发送给CPU的信息，通常，CB中每一根线的传送方向是一定的。111.3 进位计数制与不同进制数间的转换1.进位计数制l NR=aiRi l 式中n和m分别为NR小数点左边和右边的位数。l ai 和Ri分别为第i位的数符和第i位的权。l R为进制数的基数。122.不同进制数之间的转换二进制数转换为十进制数方法：各位二进制数与其对应位权的乘积和就是二进 数所对应的十进制数。

8、十进制数转换为二进制数方法:把要转换的十进制数整数部分不断除以2，并记下 余数，直到商为0为止。把要转换的十进制小数部分不断乘以2，并记下 整数部分，直到结果的小数部分为0为止。132.不同进制数之间的转换十六进制数和二进制数之间的转换方法：把每位十六进制数写成四位二进制数。十六进制数和十进制数之间的转换方法：各位十六进制数与其对应位权的乘积和就是十六进 数所对应的十进制数。141.位(bit)l 指计算机能表示的最基本的单位l 在计算机中采用二进制表示数据和指令，一个 bit 就是一个二进制位，它有两种状态，“0”和“1”2.字节(Byte)l 相邻的8位(bit)二进制数称为一个字节 1

9、Byte=8 bit 如：1100 0011 0101 0111 1.4 计算机中数的表示及运算153.字和字长(Word)l 字是CPU内部进行数据处理的基本单位。l 字长是指每一个字所包含的二进制位数，亦指计 算机内部一次可以处理的二进制数的位数。常与CPU内部的寄存器、运算装置、总线 宽度一致一般计算机的字长取决于它的通用 寄存器、内存储器、ALU的位数和数据总线 的宽度。微型计算机字长有 4位、8位、16位，高档微机字长为32位或64位。16 位 1 或 0 1位 字节 1100 0011 8位 字 1100 0011 0011 1100 16位 双字 1100 0011 0011 1

10、100 1100 0011 0011 1100 32位高字节 低字节 高 字 低 字8086 Cpu 把一个字定为16 位，1 Word=2 Byte 一个双字定为32位 1 DWord=2 Word=4 Byte17 符号被数码化，在对数据进行运算时，符号位应如何处理？把符号位和数值位一起编码：原码，反码，补码。2）原码正数符号位用“0”表示，负数符号用“1”表示，这种表示法称为原码。X=+105 X原=0 1101001 X=-105 X原=1 1101001 符号 数值 原码表示简单,其真值 转换方便，但不便于作减法运算。引进反码，补码。18 3）反码：正数的反码：与其原码相同(最高位“

11、0”表示正，其余位为数值位。)负数的反码：将其(负数)原码的符号位不变,其余位按位取反 例：+4反=0 0000100-4反=1 1111011+127反=0 1111111-127反=1 0000000+0反=0 0000000-0反=1 1111111194）.补码：正数的补码：与其原码相同(最高位 用“0”表示正，其余位为数值位.)负数的补码：将其反码+1+127原=0 1111111+0原=0 0000000-127反=1 0000000-0反=1 1111111-127补=1 0000001-0补=0 0000000208421BCD码n 用4个二进制位表示一个十进制位，即用0000

12、表示0，0001表示1，.1001表示9。n 8421BCD码是十进制数，因为，它有10个数符（0000、0001、.1000、1001），且逢十进一。n 引入8421BCD码的目的是为了使只会二进制运算的计算机进行十进制的运算（即便于人机对话）。n 8421BCD码与十进制数的转换：（0001 1000 0101）BCD（185）10（26）10（0010 0110）BCD21 组合（亦称压缩）组合（亦称压缩）BCDBCD码码 用一个字节（分高4位和低4位）表示2个十进制位，即用4个二进制位 0000B1001B表示09。例如：十进制数6429的压缩BCD码表示为 0110 0100 001

13、0 1001 B（即6429H）分离（亦称非压缩）分离（亦称非压缩）BCDBCD码码 用一个字节表示1个十进制位。其中，低4位与压缩BCD码 相同，高4位无意义。例如：十进制数6429的非压缩BCD码表示为 xxxx0110 xxxx0100 xxxx0010 xxxx1001 B 注意，数字字符 09 的ASCII码可以被称为09的 非压缩BCD码。22ASCII码（主要用于计算机通信）n 采用7位二进制编码（称标准ASCII码），共表示128个字 符。其中，33个为不可打印/显示的控制字符，95个为可打印字符。n 在计算机中，一个ASCII码占一个字节，其最高位在信息 交换时常用作为奇偶校

14、验位，但读取字符时，规定把它当作0。n 数字字符09的ASCII码为30H39H，大写字母字符AZ的ASCII码为4AH5AH。n 扩展ASCII码：采用8位二进制编码，共表示256个字符。其中，前128个同标准ASCII码，后128个为图形符号。231.5 逻辑运算“与 与”运算（运算（AND AND）用符号“”或符号“”表示，真值表如下：“或 或”运算（运算（OR OR）用符号“+”或“”表示。运算规则如下：A B A B0 0 00 1 01 0 01 1 124“非 非”运算（运算（NOT NOT）如果变量为A，则“非”运算为。运算规则如下：A B A B0 0 00 1 11 0 1

15、1 1 1A0 11 025“异或 异或”运算（运算（XOR XOR）“异或”可用符号 或者 来表示，运算规则如下：A B A B0 0 00 1 11 0 11 1 0261.6 小 结本章主要内容小结及基本要求：本章主要内容小结及基本要求：v v 掌握不同进制：十进制、二进制、八进制和十六进制。掌握不同进制：十进制、二进制、八进制和十六进制。v v 微型计算机由微处理器、存储器、以及 微型计算机由微处理器、存储器、以及I/O I/O接口组成 接口组成。v v 无符号数和有符号数在计算机中的表示及运算。无符号数和有符号数在计算机中的表示及运算。v v 引入补码的原因。引入补码的原因。v v

16、8421BCD 8421BCD码是一种二进制编码的十进制数。码是一种二进制编码的十进制数。v v ASCII ASCII码是字符的二进制编码。码是字符的二进制编码。27 第二章 微处理器28第二章 8086/8088 微处理器n 2.1 8086/8088 CPU 概述n 2.2 8086 CPU 的内部结构n 2.3 8086 存贮器结构n 2.4 8086 输入输出结构n 2.5 8086 堆栈n 2.6 逻辑运算n 2.7 8086 在最小模式和最大模式下的典型配置n 2.8 8086 的操作和总线时序n 2.9 小结292.1 8086/8088 CPU 概述 INTEL8086/80

17、88 INTEL8086/8088属于第三代处理器，除了数据 属于第三代处理器，除了数据总线宽度不同外，这两种微处理器在其他方面几乎完 总线宽度不同外，这两种微处理器在其他方面几乎完全一样。全一样。8086/8088 8086/8088具有 具有20 20位地址总线，直接寻址能力 位地址总线，直接寻址能力达约 达约1M 1M字节。字节。8086/8088 8086/8088能适应各种不同的环境，具 能适应各种不同的环境，具有两种不同的工作模式。（最大模式和最小模式）有两种不同的工作模式。（最大模式和最小模式）301 2 3 4 内部暂存器 IP ES SS DS CS输入/输出控制电路外部总线

18、执行部分控制电路ALU标志寄存器 AH AL BH BLCH CL DH DL SP BP SI DI通用寄存器地址加法器指令队列执行部件（EU)总线接口部件（BIU)16位20位8位8位ALU数据总线队列总线1、总线接口单元 BIU（Bus Interface Unit）1)功能：负责与 M、I/O 端口传送数据。具体讲：总线接口部件要从内存 取指令送到指令队列；CPU执行指令时，要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件EU；或把执行部件的操作结果传给指定的M或I/O口。1 2 3 4 5 6 2.1 8086的内部结构311 2 3 4 内部暂存器 IP E

19、S SS DS CS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路ALU标志寄存器 AH AL BH BLCH CL DH DL SP BP SI DI通用寄存器地址加法器指令队列执行部件（EU)总线接口部件（BIU)16位20位8位8位8086的内部结构ALU数据总线队列总线2、EU（Execution Unit）1）、功能：负责指令执行。2）、组成：q 4个通用寄存器：AX、BX、CX、DXq 4个专用寄存器：BP、SP、SI、DI，q 标志寄存器（PSW）：9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态，3个控制位。q 算术逻辑单元：16 位加法器，用于对寄存器和指令操作数进行算术或逻辑运算

20、，q EU 控制电路：接受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码，其译码和向 EU 内各有关部分发出时序命令信号，协调执行指令规定的操作。32AH ALBH BLCH CLDH DLSPBPSIDIIPFR(PSW)CSDSSSESAXBXCXDX累加器基址计数数据数据寄存器0 150 7 8 150150 15附加(数据)段堆栈段数据段代码段段寄存器指令指针状态/控制标志控制寄存器堆栈指针基址指针 源变址目的变址地址指针寄存器变址寄存器通用寄存器341、通用寄存器（1）数据寄存器 AX、BX、CX、DX 作为通用寄存器。用来暂存计算过程中所用到的操作数，结果或其它信息。访问形式:可以用16

21、位的访问;或者可以用字节（8位）形式访问,它们的高8位记作:AH、BH、CH、DH。它们的低8位记作:AL、BL、CL、DL。AX（Accumulator）作为累加器。它是算术运算的主要寄存器，所有I/O指令都使用这一寄存器与外部设备交换数据。例：IN AL,20H OUT 30H,AX35BXBase 常用作基址寄存器。在计算内存储器地址时，经常用来存放基址。例：MOV AX,BX+03HCXCounter常用作计数寄存器。在循环LOOP指令和串处理指令中被规定用作计数器。例：MOV CX,8 AGAIN:LOOP AGAIN；(CX)-1(CX),若(CX)0，转AGAIN。DXData常用作数据寄存器。一般在双字乘除法运算时，把DX和AX组合在一起存放一个双字长(32位)数，DX用来存放高16位;对某些I/O操作DX可用来存放I/O的端口地址（口地址 256）。例：MUL BX;(AX)(BX)(DX)(AX)例:IN AL,DX36