微機(jī)原理與接口技術(shù)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1 微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 2 課程目標(biāo) 微機(jī)原理是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識和匯 編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程： F微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理 F匯編語言軟件程序設(shè)計(jì) F微型計(jì)算機(jī)硬件接口技術(shù) 目的：建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念， 形成微機(jī)系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)的初步能力。 第1頁/共62頁 3 教學(xué)內(nèi)容 第1章 基礎(chǔ)知識 第2章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 第3章 8086/8088 CPU的指令系統(tǒng) 第4章 匯編語言程序設(shè)計(jì) 第5章 存儲器系統(tǒng) 第6章 輸入輸出和中斷技術(shù) 第7章 常用數(shù)字接口電路 第8章 模擬量的輸入輸出 (略講) 第9章 常用外設(shè)及多媒體技術(shù) (不講） 補(bǔ)充 MCS-51單片

2、機(jī)原理與嵌入式系統(tǒng)(簡介) 課程難度 “教”與“學(xué)”都較難 特點(diǎn)：內(nèi)容多、邏輯聯(lián)系少、概念抽象、記憶多、 綜合強(qiáng)（軟硬結(jié)合）、入門難等。 第2頁/共62頁 4 課程情況 學(xué)時安排：52講課+16實(shí)驗(yàn)+1周課程設(shè)計(jì)（信控系） 47講程+4實(shí)驗(yàn) （動力系 或 電力系） 考試成績：出勤率10% +作業(yè)10%+實(shí)驗(yàn)20%+期末考試60% 作業(yè)要求：每章或幾章結(jié)束交作業(yè)本（準(zhǔn)備2本）10周后發(fā)解答 考試題型：選擇、填空、判斷、名詞解釋、計(jì)算、作圖、編 程等 考試形式：閉卷、試卷庫（任1套/10套，黃云峰老師出題 將重做） 集體統(tǒng)一批改、及格率5075%（含補(bǔ)考） 先修課程 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語言、電子線路等

3、 第3頁/共62頁 5 教材及教學(xué)參考書 1 馮博琴主編，微機(jī)原理與接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2002.2 2 周明德主編, 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用(第四版), 清華大學(xué)出版社, 2003.8 3 龔尚福 朱宇主編, 微機(jī)原理與接口技術(shù),西安電子科技大學(xué)出版社,2003.8 答疑輔導(dǎo) 地點(diǎn)： 綜合實(shí)驗(yàn)大樓305室 辦公電話: 339 將搬到河間路新樓 電子郵箱: 課程地位 專業(yè)基礎(chǔ)課，講課3學(xué)分+實(shí)驗(yàn)1學(xué)分+課程設(shè)計(jì)1學(xué)分=5學(xué)分。 幾乎所有工科（可能是除文科外絕大部分專業(yè)）必學(xué)，電類各專 業(yè)必修，自動化專業(yè)、測控儀表等專業(yè)考研（初、復(fù)試）必考。 與軟件技術(shù)基礎(chǔ)課程形成硬件與軟件配套。 第4

4、頁/共62頁 6 第5頁/共62頁 7 第6頁/共62頁 8 代 發(fā)表 年份 字長 (bits) 型號 線寬 (m) 晶體管數(shù) (萬個) 時鐘頻率 (MHz) 速度 (MIPS) 一 1971 1972 4 8 4004 8008 50 0.2 0.3 10.05 二197488080200.52-40.5 三 1978 1982 16 8086/8088 80286 2-3 2.9 13 4.77-10 8-20 300 七 2002 ？ 64 Itanium ？ 0.08 CPU:2.5K Cache:30K 800(20條指令/ 時鐘周期) 3000 第7頁/共62頁 9 第8頁/共62

5、頁 10 第9頁/共62頁 11 120 120 1 1 1 101010 1010 10 nn nn m m n i i im DDDD DD D 第10頁/共62頁 12 120 2n 120 1 1 1 ( )222 22 2 nn n m m n i i im BBBB BB B 第11頁/共62頁 13 120 1n 20 1 1 1 ( )161616 1616 16 16 nn n m m n i i im HHHH HH H 第12頁/共62頁 14 一般地，對任意一個K進(jìn)制數(shù)S都可表示為 120 n 120 1 1 1 () nn kn m m n i i im SSKSKS

6、K SKSK SK 其中： Si - S的第i位數(shù)碼，可以是K個符號中任何一個； n,m 整數(shù)和小數(shù)的位數(shù)； K - 基數(shù)； Ki - K進(jìn)制數(shù)的權(quán) 第13頁/共62頁 15 第14頁/共62頁 16 第15頁/共62頁 17 第16頁/共62頁 18 第17頁/共62頁 19 第18頁/共62頁 20 第19頁/共62頁 21 參見P910的例子 第20頁/共62頁 22 第21頁/共62頁 23 第22頁/共62頁 24 第23頁/共62頁 25 第24頁/共62頁 26 第25頁/共62頁 27 Y = AB ABY 000 010 100 111 & A B Y 注意：基本門電路僅完成

7、1位二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算 第26頁/共62頁 28 Y = AB ABY 000 011 101 111 Y A B 1 第27頁/共62頁 29 1 A Y Y = A AY 01 10 第28頁/共62頁 30 Y = AB =AB+AB Y A B ABY 000 011 101 110 第29頁/共62頁 31 G1 G2A G2B C B A Y0 Y7 譯碼輸出 譯碼輸入 譯碼使能 第30頁/共62頁 32 使 能 端輸 入 端輸 出 端 G1 #G2A #G2B C B A #Y0 #Y1 #Y2 #Y3 #Y4 #Y5 #Y6 #Y7 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0

8、0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 第31頁/共62頁 33 為為真值真值。 （

9、在以下講述中，均以位二進(jìn) 制數(shù)為例） 第32頁/共62頁 34 真值機(jī)器數(shù) 第33頁/共62頁 35 第34頁/共62頁 36 n n n X X X X X 1 1 1 2 2 2 0 0- 即當(dāng)X為正數(shù)和零(+0)時 即當(dāng)X為負(fù)數(shù)和零(-0)時 第35頁/共62頁 37 真值X=+18=+0010010 X=-18=-0010010 原碼X原 =0 0010010 X原 =1 0010010 符號符號位 n位原碼表示數(shù)值的范圍是 對應(yīng)的原碼是1111 0111。 (當(dāng)n=8時, 1 1111111B0 1111111B, 即-127127之間) () () nn 11 2121 第36頁/

10、共62頁 38 第37頁/共62頁 39 n n n XX X XX 1 1 2 (21)2 0 0- 即當(dāng)X為正數(shù)和零(+0)時 即當(dāng)X為負(fù)數(shù)和零(-0)時 第38頁/共62頁 40 第39頁/共62頁 41 真值X=+18=+0010010 X=-18=-0010010 反碼X反 =0 0010010 X反 =1 1101101 符號符號位 n位反碼表示數(shù)值的范圍是 對應(yīng)的反碼是1000 0111。 (當(dāng)n=8時, 1 0000000B0 1111111B, 即-127127之間) () () nn 11 2121 第40頁/共62頁 42 第41頁/共62頁 43 - n n n X X

11、 X X X 1 1 2 2 2 0 0 - 即當(dāng)X為正數(shù)和零(+0)時 即當(dāng)X為負(fù)數(shù)和零(-0)時 第42頁/共62頁 44 n位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是 對應(yīng)的補(bǔ)碼是1000 0111。 (當(dāng)n=8時, 1 0000000B0 1111111B, 即-128127之間) () 11 221 nn 第43頁/共62頁 45 第44頁/共62頁 46 第45頁/共62頁 47 第46頁/共62頁 48 第47頁/共62頁 49 所以：X = - 46 第48頁/共62頁 50 第49頁/共62頁 51 模(module)就是一個計(jì)數(shù)系統(tǒng)的最大容量。例如，鐘表的模為12，8位二進(jìn)制數(shù)的模為28。 凡

12、是用器件進(jìn)行的運(yùn)算都是有模運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果超過模的部分會被運(yùn)算器自動丟棄。因此，當(dāng)器件為n位時，有 X=2n+X (mod 2n) 不難驗(yàn)證， X補(bǔ)=2n+X (mod 2n) 因此， XY補(bǔ)= 2n + (XY) (mod 2n) = (2n+X) + (2n Y) (mod 2n) = X補(bǔ)+ Y補(bǔ) 第50頁/共62頁 52 =01000000 第51頁/共62頁 53 注意: 有符號數(shù)運(yùn)算，有溢出表示結(jié)果是錯誤的 無符號數(shù)運(yùn)算，有進(jìn)位表示結(jié)果是錯誤的 第52頁/共62頁 54 第53頁/共62頁 55 有符號數(shù)運(yùn)算，有溢出表示結(jié)果是錯誤的 無符號數(shù)運(yùn)算，有進(jìn)位表示結(jié)果是錯誤的 1 0 1 1 0 1 0 1 + 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 + 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 + 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 CASE1:CASE2: CASE3: 參見P2122例子 第54頁/共62頁 56 個字節(jié)表示一位十