第1講 微機基礎知識

1、微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù)主講：秦金磊主講：秦金磊2 2 /51 /51內(nèi)容及應用內(nèi)容及應用F掌握微型計算機的掌握微型計算機的；F掌握掌握程序設計；程序設計；F掌握微型計算機掌握微型計算機；課程性質(zhì)課程性質(zhì) 必修，必修，4040學時上課學時上課+24+24學時實驗，是學習和掌握學時實驗，是學習和掌握微機微機硬件硬件、匯編語言程序設計匯編語言程序設計和和接口知識接口知識的入門技術(shù)基礎課程。的入門技術(shù)基礎課程。理解理解動手動手綜合綜合 特點特點：內(nèi)容多，較抽象，注重硬件。應在理解的基礎：內(nèi)容多，較抽象，注重硬件。應在理解的基礎上，加強動手實踐訓練。上，加強動手實踐訓練。 應用應用：通過微

2、機軟硬件的開發(fā)，可用于實現(xiàn)電力系統(tǒng)：通過微機軟硬件的開發(fā)，可用于實現(xiàn)電力系統(tǒng)的保護、自動化裝置的控制和電子通信等方面。的保護、自動化裝置的控制和電子通信等方面。3 3 /51 /51學習方法學習方法功夫在功夫在平時平時課堂課堂：認真聽講、注重知識理解：認真聽講、注重知識理解課后課后：仔細讀書、獨立完成作業(yè)：仔細讀書、獨立完成作業(yè)實驗實驗：充分準備、勇于動手實踐：充分準備、勇于動手實踐總成績總成績考試成績考試成績(含期中和期末，約含期中和期末，約90%)考勤、作業(yè)考勤、作業(yè)(約約10%)輔導答疑輔導答疑F 地點：地點： 一校區(qū)綜合樓網(wǎng)管中心一校區(qū)綜合樓網(wǎng)管中心103103室室F 電話：電話： （

3、752752）24742474，1378521809813785218098F 網(wǎng)絡教學平臺：網(wǎng)絡教學平臺：HTTP:/5 HTTP:/5 教務教務信息信息 網(wǎng)絡教學平臺網(wǎng)絡教學平臺只要認真按照要求去做，勤學好問，肯下功夫，就只要認真按照要求去做，勤學好問，肯下功夫，就能夠取得好成績！能夠取得好成績！4 4 /51 /51使用教材使用教材16/3216/32位微機原理及接口技術(shù)位微機原理及接口技術(shù)，朱有產(chǎn)等編著，朱有產(chǎn)等編著，20092009年年8 8月第一版，中國電力出版社。月第一版，中國電力出版社。16/3216/32位微機原理及接口技術(shù)

4、實驗指導書位微機原理及接口技術(shù)實驗指導書，劉淑平，劉淑平等編著，等編著，20102010年年8 8月第一版，中國電力出版社。月第一版，中國電力出版社。參考書籍參考書籍F微型計算機原理與接口技術(shù)（第微型計算機原理與接口技術(shù)（第2 2版）版），馮博琴，馮博琴等編著，等編著，20072007年年8 8月第月第2 2版，清華大學出版社。版，清華大學出版社。F微機原理與接口技術(shù)實用教程微機原理與接口技術(shù)實用教程，劉紅玲等編著，劉紅玲等編著，20082008年年1 1月，電子工業(yè)出版社。月，電子工業(yè)出版社?？傻綀D書館借閱相關書籍可到圖書館借閱相關書籍5 5 /51 /51章節(jié)內(nèi)容及關系第一章第一章 基礎知

5、識基礎知識第二章第二章 微處理器微處理器第三章第三章 指令及匯編指令及匯編掌握微處理器，掌握微處理器，后面各章的基礎后面各章的基礎第四第四八章八章 接口及應用接口及應用進一步深刻理解微處理器進一步深刻理解微處理器的工作，并應用匯編語言的工作，并應用匯編語言實現(xiàn)對微處理器的使用實現(xiàn)對微處理器的使用前述內(nèi)容綜合應用前述內(nèi)容綜合應用6 6 /51 /51第一講第一講 微機基礎知識微機基礎知識內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成(自學自學)二、微機的基本知識二、微機的基本知識三、常用術(shù)語解析三、常用術(shù)語解析四、計算機四、計算機機工作原理機工作原理7 7 /51 /51一、微機的系統(tǒng)

6、構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成微機系統(tǒng)由微機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和和軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。兩大部分構(gòu)成。軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件?？煞譃橄到y(tǒng)軟件和應用軟件。1.1 1.1 基本概念基本概念硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)從外觀上看包括：從外觀上看包括：CPUCPU、內(nèi)存、各種外存、顯卡與顯示器、聲卡與音箱、網(wǎng)卡、內(nèi)存、各種外存、顯卡與顯示器、聲卡與音箱、網(wǎng)卡、鍵盤、鼠標、以及連接上述部件的主板，機箱和電源。鍵盤、鼠標、以及連接上述部件的主板，機箱和電源。8 8 /51 /51一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成各部件功能和性能逐步完善，但基本結(jié)構(gòu)保持不變，各部件功能和性能逐步完善，但基本結(jié)構(gòu)

7、保持不變，包括包括五大功能部件五大功能部件和和三總線三總線，如下圖所示：，如下圖所示：1.2 1.2 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)總線（DB） 控制總線（CB） 地址總線（AB） 中央處理器 CPU （運算器 控制器） 內(nèi)存儲器 I/O 接口 I/O 接口 輸入設備 輸出設備 9 9 /51 /51一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成1.3 1.3 三個層次三個層次CPUCPU由算術(shù)邏輯部件由算術(shù)邏輯部件(ALU)(ALU)和控制部件兩大主要部分組成，實和控制部件兩大主要部分組成，實現(xiàn)運算功能和控制功能?，F(xiàn)運算功能和控制功能。微處理器包括：微處理器包括：算術(shù)邏輯部件和控制部件（算術(shù)邏輯部件和控制部件

8、（CPUCPU）；）；一組寄存器（一組寄存器（RegistersRegisters）；）；高速緩沖存儲器（高速緩沖存儲器（CacheCache）。）。集成封裝在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路集成封裝在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路之中，這個器件才被稱為之中，這個器件才被稱為微處理器微處理器。微處理器微處理器 嚴格講，微處理器嚴格講，微處理器 CPU CPU。微處理器微處理器微型計算機微型計算機(微機微機)微機系統(tǒng)微機系統(tǒng)1010 /51 /51一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成1.3 1.3 三個層次三個層次微處理器微處理器不能獨立工作，必須與相應的不能獨立工作，必須與相應的存儲

9、器存儲器（RAMRAM和和ROMROM）、）、輸入輸出接口電路輸入輸出接口電路以及以及系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線配合，構(gòu)成配合，構(gòu)成微型計算微型計算機機才能運行程序。才能運行程序。微型計算機微型計算機( (微機微機) ) 通常將通常將微型計算機微型計算機的各部件封裝在一塊大規(guī)模集成電的各部件封裝在一塊大規(guī)模集成電路板上，形成單板計算機（集成在芯片上的俗稱路板上，形成單板計算機（集成在芯片上的俗稱單片機單片機）。）。微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng) 以以微型計算機微型計算機為主體，并配備為主體，并配備I/OI/O設備及軟件設備及軟件。微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)是軟件與硬件的結(jié)合體，沒有配備軟是軟件與硬件的結(jié)

10、合體，沒有配備軟件的計算機稱之為裸機，在實際中無法使用。件的計算機稱之為裸機，在實際中無法使用。1111 /51 /51一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成1.3 1.3 三個層次三個層次微處理器、微機、微機系統(tǒng)微處理器、微機、微機系統(tǒng)三者之間關系示意圖三者之間關系示意圖。1212 /51 /51第一講第一講 微機基礎知識微機基礎知識內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成二、微機的基本知識二、微機的基本知識三、常用術(shù)語解析三、常用術(shù)語解析四、計算機四、計算機機工作原理機工作原理數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換(自學自學)無符號二進制數(shù)無符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)信息的編碼信

11、息的編碼1313 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.1 2.1 數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)字電子表上的時間數(shù)字電子表上的時間11:59:59,11:59:59,對于分和秒只有對于分和秒只有0 1 0 1 2 2 59 59共共6060個數(shù)，而對于時卻有個數(shù)，而對于時卻有0 1 2 0 1 2 23 23共共2424個數(shù)。個數(shù)。數(shù)制的基數(shù)制的基：使用的數(shù)碼的個數(shù)。如：使用的數(shù)碼的個數(shù)。如6060，2424等。用等。用R R表示表示 123=1 123=1* *100+2100+2* *10+310+3，可認為，可認為1 1位具有的值為位具有的值為10102 2，2 2位位具有的值

12、為具有的值為10101 1，3 3位具有的值為位具有的值為10100 0 。數(shù)制的權(quán)數(shù)制的權(quán)：某一位所具有的值。如：某一位所具有的值。如10102 2，10101 1等，不隨位等，不隨位上數(shù)字的改變而改變，只是和位置有關。上數(shù)字的改變而改變，只是和位置有關。對于不同的數(shù)制，對于不同的數(shù)制，基基與與權(quán)權(quán)可以相應的改變?？梢韵鄳母淖?。日常使用日常使用二進制二進制名稱名稱基本數(shù)碼基本數(shù)碼用途用途十進制十進制0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 1 2 3 4 5 6 7 8 90 10 1計算機使用計算機使用八進制八進制簡化書寫簡化書寫0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6

13、 7 十六進制十六進制0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 A B C D E FA B C D E F D DB BO O或或Q QH HR R10102 28 8 16 16 逢逢R R進進一一借借一一當當R R數(shù)制數(shù)制1414 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.1 2.1 數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制的轉(zhuǎn)換數(shù)制的轉(zhuǎn)換分三類分三類權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)1515 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.1 2.1 數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換例例4 4：將十進制數(shù)：將十進制數(shù)0.3750.375轉(zhuǎn)為二進制形式。轉(zhuǎn)為二進制形式。即：即：(0.3

14、75)(0.375)1010= (0.011)= (0.011)2 2 同理，可將十進制同理，可將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)、數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)、十六進制數(shù)。十六進制數(shù)。每一個八進制每一個八進制數(shù)對應二進制數(shù)對應二進制的三位。的三位。例例5:5:將八進制數(shù)將八進制數(shù)327.14Q327.14Q轉(zhuǎn)成二進制形式。轉(zhuǎn)成二進制形式。3011 2010 7111 1001 4 1003011 2010 7111 1001 4 100即即 327.14Q= 01101 0111.001100B327.14Q= 01101 0111.001100B例例6 6：將二進制數(shù)：將二進制數(shù)1101 0001B1101 0

15、001B轉(zhuǎn)化成八進制形式。轉(zhuǎn)化成八進制形式。001100110102010201130113即即 (11010001)(11010001)2 2= (321)= (321)8 801616 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.1 2.1 數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換每一個十每一個十六進制數(shù)六進制數(shù)對應二進對應二進制的四位。制的四位。例例7:7:將十六進制數(shù)將十六進制數(shù)3A2F.B1H3A2F.B1H轉(zhuǎn)為二進制形式。轉(zhuǎn)為二進制形式。30011 A101030011 A10102001020010F1111 F1111 B 1011 1 0001 B 1011 1 0001 即即 3A2

16、F.B1H= 0011101000101111.10110001B3A2F.B1H= 0011101000101111.10110001B例例8:8:將二進制將二進制110011011.101B110011011.101B轉(zhuǎn)化成十六進制形式。轉(zhuǎn)化成十六進制形式。1011B1011B100191001900000011 10111 1010 0 A A即即 110011011B= 19B.AH 110011011B= 19B.AH 1 1）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八（十六）進制數(shù)的方法）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八（十六）進制數(shù)的方法 : :F整數(shù)整數(shù): :從小數(shù)點起向左每三從小數(shù)點起向左每三( (四四) )位一組，

17、最后一組不足位一組，最后一組不足3(4)3(4)位，則在其左邊補零直到位，則在其左邊補零直到3(4)3(4)位；位；F小數(shù)小數(shù): :從小數(shù)點起向右每三從小數(shù)點起向右每三( (四四) )位一組，最后一組不足位一組，最后一組不足3(4)3(4)位，則在其右邊補零直到位，則在其右邊補零直到3(4)3(4)位；位；2 2）反之）反之: :F把每個八（十六）進制數(shù)字用把每個八（十六）進制數(shù)字用3 3（4 4）位二進制數(shù)表示。）位二進制數(shù)表示。參看參看P7頁常用數(shù)碼對照表頁常用數(shù)碼對照表1717 /51 /51第一講第一講 微機基礎知識微機基礎知識內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成二

18、、微機的基本知識二、微機的基本知識三、常用術(shù)語解析三、常用術(shù)語解析四、計算機四、計算機機工作原理機工作原理數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換無符號二進制數(shù)無符號二進制數(shù)(自學自學)有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)信息的編碼信息的編碼1818 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.2 2.2 無符號二進制數(shù)無符號二進制數(shù) 之前所述，二進制的所有位數(shù)全部表示數(shù)值本身，沒之前所述，二進制的所有位數(shù)全部表示數(shù)值本身，沒有表示符號的位，可看成是正數(shù)。有表示符號的位，可看成是正數(shù)。1 1、二進制的算術(shù)運算、二進制的算術(shù)運算（2 2）減法運算）減法運算0 0 0 = 0 1 0 = 0 1 0 = 1 1 0

19、 = 1 1 1 = 0 0 1 = 0 0 1 = 1 1 = 1（有借位）（有借位） （3 3）乘法運算）乘法運算0 0 * * 0 = 0 0 0 = 0 0 * * 1 = 0 1 1 = 0 1 * * 0 = 0 1 0 = 0 1 * * 1 = 1 1 = 1CPUCPU：加法和左：加法和左移運算相結(jié)合移運算相結(jié)合形成乘法。形成乘法。（4 4）除法運算）除法運算 乘法的逆運算，可轉(zhuǎn)換為減法和右移運算。每右移一位乘法的逆運算，可轉(zhuǎn)換為減法和右移運算。每右移一位相當于除以相當于除以2 2，右移，右移n n位就相當于除以位就相當于除以2 2n n。（1 1）加法運算）加法運算0 +

20、0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0= 1 1 + 1 = 00 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0= 1 1 + 1 = 0（有進位）（有進位）1919 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.2 2.2 無符號二進制數(shù)無符號二進制數(shù)（5 5）n n個無符號二進制數(shù)表示范圍：個無符號二進制數(shù)表示范圍：（6 6）無符號二進制數(shù)的）無符號二進制數(shù)的溢出溢出判斷判斷最高有效位有進位或借位最高有效位有進位或借位。0 0 2 2n n 1 1如：如：1100+01001100+0100（1 1）“與與”運算運算1 1 = 1 1 0 = 0 0 1 = 0 0 0 =

21、01 1 = 1 1 0 = 0 0 1 = 0 0 0 = 0（2 2）“或或”運算運算0 v 0 = 0 0 v 1 = 1 1 v 0 = 1 1 v 1 = 10 v 0 = 0 0 v 1 = 1 1 v 0 = 1 1 v 1 = 1（3 3）“非非”運算運算1 = 0 0 = 11 = 0 0 = 1（4 4）“異或異或”運算運算0 0 0 = 0 1 0 = 0 1 1 = 0 0 1 = 0 0 1 = 1 1 1 = 1 1 0 = 1 0 = 1模模2 2加法加法2 2、二進制數(shù)的邏輯運算、二進制數(shù)的邏輯運算2020 /51 /51第一講第一講 微機基礎知識微機基礎知識內(nèi)

22、容提要：內(nèi)容提要：一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成二、微機的基本知識二、微機的基本知識三、常用術(shù)語解析三、常用術(shù)語解析四、計算機四、計算機機工作原理機工作原理數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換無符號二進制數(shù)無符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)信息的編碼信息的編碼2121 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)0 0”+”+”，1 1”-”-”，將符號數(shù)碼化并放在最左端。，將符號數(shù)碼化并放在最左端。0101 01010101 0101 = +85 = +101 0101B = +85 = +101 0101B1101 0101 = -85 =

23、-101 0101B1101 0101 = -85 = -101 0101B機器數(shù)機器數(shù) 真值真值 真值真值符號符號 數(shù)值部分數(shù)值部分 根據(jù)數(shù)值部分不同的表示方法，機器數(shù)有三種表示方法根據(jù)數(shù)值部分不同的表示方法，機器數(shù)有三種表示方法: : 原碼、反碼和補碼。原碼、反碼和補碼。下面以下面以X X表示真值表示真值進行定義進行定義。直接用直接用“+”+”和和“-”-”來表示其正負的數(shù)為有符號數(shù)的來表示其正負的數(shù)為有符號數(shù)的真值真值。連同一個符號位在一起的一個數(shù)稱為。連同一個符號位在一起的一個數(shù)稱為機器數(shù)機器數(shù)。機器數(shù)。機器數(shù)的長度稱為的長度稱為字長字長。二進制位數(shù)長度二進制位數(shù)長度為為8 8，字長為

24、字長為8 8. .2222 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)原碼原碼 機器數(shù)中最高位為符號位，數(shù)值部分是真值絕對值。機器數(shù)中最高位為符號位，數(shù)值部分是真值絕對值。例如：例如：設計算機字長為設計算機字長為8 8，即一個數(shù)據(jù)用，即一個數(shù)據(jù)用8 8位（二進制）來位（二進制）來表示，則：表示，則：+23+23的原碼為的原碼為 0 001 01110 001 0111-23-23的原碼為的原碼為 1 001 01111 001 01110 0的原碼怎么表示？的原碼怎么表示？+0+0原原=0000 0000=0000 0000-0-0原原=10

25、00 0000=1000 0000最高位是符號位最高位是符號位，后后7 7位是數(shù)值位。位是數(shù)值位。字長為字長為n：1111, 21022|, 0(21)nnnnXXXXXX 原2323 /51 /51例如例如：+23+23的反碼為的反碼為0 001 0111B0 001 0111B-23-23的反碼為的反碼為1 110 1000B1 110 1000B二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù) 正數(shù)，同原碼；正數(shù)，同原碼； 負數(shù)，其原碼數(shù)值位按位取反（負數(shù)，其原碼數(shù)值位按位取反（“非非”運算）。運算）。注注: : 反碼再求反反碼再求反一次就是其原碼。一次就

26、是其原碼。01 1001 10反碼反碼+0+0反反=0000 0000=0000 0000-0-0反反=1111 1111=1111 1111字長為字長為n：11, 2102121 |, 0(21)nnnnXXXXXX 反2424 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)正數(shù)，同原碼。負數(shù)，其反碼數(shù)值位正數(shù)，同原碼。負數(shù)，其反碼數(shù)值位末位加末位加1 1。 注注: : 補碼再求補一次就是其原碼。即可得真值。補碼再求補一次就是其原碼。即可得真值。-23-23補補= = 1 110 1001 110 1001 10 0的補碼有幾種？的補碼有幾種？

27、補碼補碼00補補=0000 0000=0000 0000例如例如：求：求-23-23的補碼。的補碼。 -23-23反反=1 110 100=1 110 1000 0+1字長為字長為n:11, 21022|, 12nnnnXXXXXX 補-128-128補補=2=28 8+ (-128)=1000 0000+ (-128)=1000 00002525 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)計算機中使用計算機中使用補碼補碼進行運算，并且進行運算，并且符號位參與運符號位參與運算。算?？梢蕴岣哌\算速度，簡化硬件結(jié)構(gòu)?？梢蕴岣哌\算速度，簡化硬件結(jié)構(gòu)

28、。運算方法運算方法運算公式：運算公式：X+YX+Y補補= X= X補補+ +YY補補，X-YX-Y補補= X= X補補- -YY補補，= X= X補補+ +-Y-Y補補差的補碼等于第一個數(shù)的補碼與第二個數(shù)的負數(shù)的補碼差的補碼等于第一個數(shù)的補碼與第二個數(shù)的負數(shù)的補碼之和，即：之和，即：X X Y Y補補=X + (-Y)=X + (-Y)補補=X=X補補 + + -Y -Y補補和的補碼等于補碼之和。即和的補碼等于補碼之和。即X+YX+Y補補=X=X補補+ +YY補補 X XYY補補=X=X補補+ + YY補補2626 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制

29、數(shù)有符號二進制數(shù)表示范圍表示范圍有符號數(shù)（有符號數(shù)（8 8位）的表示范圍？位）的表示范圍？8 8位二進制數(shù)的運算結(jié)果位二進制數(shù)的運算結(jié)果超出范圍超出范圍時，會產(chǎn)生溢出。時，會產(chǎn)生溢出。原碼：原碼：1111 11111111 1111 1000 00001000 0000（-127-127 -0-0）0000 00000000 0000 0111 1111（+0 +127）反碼：反碼：1000 0000 1000 0000 1111 1111 1111 1111（-127-127 -0-0） 0000 00000000 0000 0111 1111 0111 1111（ +0 +127+127）

30、補碼：補碼：1000 0000 1000 0000 1111 11111111 1111（-128-128 - -1） 0000 0000 0000 0000 0111 11110111 1111（ 0 +127+127）2727 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)溢出判別溢出判別溢出只能出現(xiàn)在溢出只能出現(xiàn)在兩個同符號數(shù)相兩個同符號數(shù)相加加或或兩個異符號數(shù)相減兩個異符號數(shù)相減的情況下。的情況下。1 1）如果）如果次次高位向高位向最最高位高位有有進（借）位（進（借）位（C C6 6=1=1），而），而最最高位向前高位向前無無進（借）位（

31、進（借）位（C C7 7=0=0），則），則發(fā)生溢出發(fā)生溢出。2 2）如果）如果次次高位向高位向最最高位高位無無進（借）位（進（借）位（C C6 6=0=0），而），而最最高位向前高位向前有有進（借）位（進（借）位（C C7 7=1=1），則），則發(fā)生溢出發(fā)生溢出。依據(jù)依據(jù)：對于：對于8 8位二進制數(shù)，若位二進制數(shù)，若D6D6位產(chǎn)生的進（借）位記為位產(chǎn)生的進（借）位記為C C6 6，D7D7位產(chǎn)生的進（借）位記為位產(chǎn)生的進（借）位記為C C7 7，若若C C7 7 C C6 6=1=1，則結(jié)果產(chǎn)生溢則結(jié)果產(chǎn)生溢出。出。思考：思考：同號相減同號相減oror異異號相加為何無溢出？號相加為何無溢出？

32、2828 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)溢出判別溢出判別例：用補碼計算（例：用補碼計算（+72+72）+ +（+98+98）+170 +127+170 +127解解：( (+72)+72)補補=0100 1000 (+98)=0100 1000 (+98)補補=0110 0010=0110 00101 010 10101 010 1010 0 100 1000 0 100 1000+ 0 110 0010+ 0 110 0010C C6 6=1=1C C7 7=0=0 +72 +72+ +98+ +98真值真值:- 86:- 86

33、C C7 7 C C6 6=1,=1,發(fā)生溢出。發(fā)生溢出。2929 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.3 2.3 有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)溢出判別溢出判別例：用二進制補碼計算（例：用二進制補碼計算（- 83- 83）+ +（- 80- 80）解解：( (-83)-83)補補=1 010 1101 (-80)=1 010 1101 (-80)補補=1 011 0000=1 011 0000 1 010 1101 1 010 1101 -83 -83 + 1 011 0000 -80 + 1 011 0000 -80 10 101 1101 +93 10 101 1101

34、+93 （-83-83）+ +（-80-80）= -163 -128= -163 -128上述是上述是同號相加同號相加產(chǎn)生溢出情況，而對兩個產(chǎn)生溢出情況，而對兩個異號相異號相減減，同樣有可能產(chǎn)生溢出，使結(jié)果出錯。，同樣有可能產(chǎn)生溢出，使結(jié)果出錯。進位自進位自然丟失然丟失3030 /51 /51第一講第一講 微機基礎知識微機基礎知識內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成二、微機的基本知識二、微機的基本知識三、常用術(shù)語解析三、常用術(shù)語解析四、計算機四、計算機機工作原理機工作原理數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制及轉(zhuǎn)換無符號二進制數(shù)無符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)有符號二進制數(shù)信息的編碼信息的編碼3131

35、 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.4 2.4 信息的編碼信息的編碼BCDBCD碼碼作用作用：用：用BCDBCD碼進行運算，可繞過二進制、十進制間的轉(zhuǎn)化碼進行運算，可繞過二進制、十進制間的轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，環(huán)節(jié)，節(jié)省機器時間節(jié)省機器時間。參看參看P14P14頁頁BCDBCD編碼表編碼表( (B Binary inary C Coded oded D Decimal)ecimal)二進制編碼的十進制數(shù)二進制編碼的十進制數(shù)定義定義：采用二進制數(shù)對：采用二進制數(shù)對每一位十進制數(shù)字每一位十進制數(shù)字進行編碼的方法進行編碼的方法來表示一個十進制數(shù)，這種數(shù)叫做來表示一個十進制數(shù)，這種數(shù)叫做BCD

36、BCD碼碼。兩種兩種形式形式：壓縮壓縮BCDBCD碼碼：用：用4 4位二進制數(shù)對十進制數(shù)的每一位進位二進制數(shù)對十進制數(shù)的每一位進行編碼，這行編碼，這4 4位二進制碼的值就是被編碼的一位十進制數(shù)的位二進制碼的值就是被編碼的一位十進制數(shù)的值。值。非壓縮非壓縮BCDBCD碼：碼：用一個字節(jié)用一個字節(jié)(8b)(8b)表示一個十進制數(shù)，表示一個十進制數(shù)，其區(qū)別在于高其區(qū)別在于高4 4位用位用0 0填充。填充。3232 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.4 2.4 信息的編碼信息的編碼字符編碼字符編碼字符，如（字符，如（A A，B B，C C等）如何在計算機中表示等）如何在計算機中表示

37、? ? 該方案共有該方案共有128128個符號（個符號（2 27 7=128=128），編號從），編號從 (0000000)(0000000)2 2到到(1111111)(1111111)2 2。 數(shù)字符號（數(shù)字符號（0 0，1 1，9 9）的）的ASCIIASCII碼是碼是30H 30H 39H39H， 英文大寫字母（英文大寫字母（A A，B B， ，Z Z）的）的ASCIIASCII碼是碼是41H 41H 5AH 5AH， 英文小寫字母（英文小寫字母（a a，b b， ，z z）的）的ASCIIASCII碼是碼是61H 61H 7AH 7AH 。詳見詳見P368P368附錄附錄1 1 采用

38、美國標準信息交換代碼，用采用美國標準信息交換代碼，用七位七位二進制編碼來表示二進制編碼來表示一個符號，稱為一個符號，稱為ASCIIASCII碼碼。3333 /51 /51二、微機的基本知識二、微機的基本知識2.4 2.4 信息的編碼信息的編碼漢字編碼漢字編碼也采用二進制編碼形式，常用編碼標準也采用二進制編碼形式，常用編碼標準GB2312-80GB2312-80，該，該標準包含一、二級漢字標準包含一、二級漢字67636763個，其他符號個，其他符號682682個。個。國標碼：國標碼：將區(qū)位碼中的區(qū)號和位號分別加將區(qū)位碼中的區(qū)號和位號分別加32(20H)32(20H)。則：則：“啊啊”的國標碼為的

39、國標碼為0 01 11 00001 0000，0 01 10 00010 0001機器內(nèi)碼機器內(nèi)碼：漢字在計算機內(nèi)存儲與傳送時使用的編碼。為了：漢字在計算機內(nèi)存儲與傳送時使用的編碼。為了和機器內(nèi)的和機器內(nèi)的ASCIIASCII相區(qū)分而高位置相區(qū)分而高位置1 1。區(qū)位碼：區(qū)位碼：將將GB2312GB2312字符集排列成字符集排列成9494行行9494列的二維矩陣，每個列的二維矩陣，每個漢字所處的行漢字所處的行( (區(qū)區(qū)) )號和列號和列( (位位) )號組成的二進制編碼。號組成的二進制編碼。如：如：“啊啊”的區(qū)位碼為的區(qū)位碼為001 0000001 0000，000 0001(16000 000

40、1(16區(qū)，區(qū)，1 1位位) )“啊啊”的機器內(nèi)碼：的機器內(nèi)碼：1 1011 0000011 0000，1 1010 0001010 0001（高位置（高位置1 1）可用可用debugdebug中的中的D D命令查看機內(nèi)碼。命令查看機內(nèi)碼。3434 /51 /51第一講第一講 微機基礎知識微機基礎知識內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成二、微機的基本知識二、微機的基本知識三、常用術(shù)語解析三、常用術(shù)語解析(自學自學)四、計算機工作原理四、計算機工作原理3535 /51 /51三、三、常用術(shù)語解析常用術(shù)語解析基本概念基本概念F 位位(b)(b)和字節(jié)和字節(jié)(B=8b) (B=8

41、b) F 字長字長 F 主頻主頻 F 微處理器的生產(chǎn)工藝微處理器的生產(chǎn)工藝 F 數(shù)據(jù)在內(nèi)存儲器中的存儲方式數(shù)據(jù)在內(nèi)存儲器中的存儲方式 F 字符串字符串 一次處理二進制的位數(shù)，一次處理二進制的位數(shù)，32位機，位機，64位機。位機。K、M、G、T表示的大小。表示的大小。CPU的運行速度、也叫時鐘頻率。的運行速度、也叫時鐘頻率。硅晶體管之間的距離，越小越先進硅晶體管之間的距離，越小越先進一個存儲單元存放一個字節(jié)，一個存儲單元存放一個字節(jié)，存儲單元從存儲單元從0編號，該編號編號，該編號稱為稱為地址地址。如字節(jié)串，以字節(jié)單位。字如字節(jié)串，以字節(jié)單位。字串，以字為單位。雙字串等。串，以字為單位。雙字串等。

42、參看教材參看教材1.3節(jié)內(nèi)容。節(jié)內(nèi)容。3636 /51 /51第一講第一講 微機基礎知識微機基礎知識內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成一、微機的系統(tǒng)構(gòu)成二、微機的基本知識二、微機的基本知識三、常用術(shù)語解析三、常用術(shù)語解析四、計算機工作原理四、計算機工作原理指令程序與指令系統(tǒng)指令程序與指令系統(tǒng)程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程執(zhí)行過程舉例執(zhí)行過程舉例3737 /51 /51指令指令：一組二進制編碼信息，指出計算機進行哪種操作，：一組二進制編碼信息，指出計算機進行哪種操作，以及操作的內(nèi)容。以及操作的內(nèi)容。四、計算機機工作原理四、計算機機工作原理4.1 4.1 指令程序和指令系統(tǒng)指令程序和指令系統(tǒng)指令

43、與程序指令與程序根據(jù)指令的長度可分為一字節(jié)指令、二字節(jié)指令根據(jù)指令的長度可分為一字節(jié)指令、二字節(jié)指令及多字節(jié)指令。及多字節(jié)指令。包括兩部分：包括兩部分：操作碼操作碼（Operation CodeOperation Code）和）和操作數(shù)操作數(shù)(Operand)(Operand)執(zhí)行什么操作執(zhí)行什么操作指明操作數(shù)本身或所在地址指明操作數(shù)本身或所在地址程序程序：按照一定順序編好的，用一系列指令表示的計算：按照一定順序編好的，用一系列指令表示的計算步驟。步驟。計算機之所以能夠自動地執(zhí)行一系列操作，無須人的直計算機之所以能夠自動地執(zhí)行一系列操作，無須人的直接干預，就在于利用程序一步一步地完成。接干預，

44、就在于利用程序一步一步地完成。3838 /51 /514.1 4.1 指令程序和指令系統(tǒng)指令程序和指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)一臺計算機所能執(zhí)行的各種一臺計算機所能執(zhí)行的各種不同指令的集合不同指令的集合. .二進制編碼不便記憶，且易出錯，采用二進制編碼不便記憶，且易出錯，采用助記符助記符代替操代替操作碼，用符號表示操作數(shù)。作碼，用符號表示操作數(shù)。不同類型的計算機，其指令系統(tǒng)也是不同的，它們是不同類型的計算機，其指令系統(tǒng)也是不同的，它們是在設計計算機時規(guī)定好的。在設計計算機時規(guī)定好的。例：例：兩個數(shù)相加兩個數(shù)相加, , 需以下幾步需以下幾步( (設運算的數(shù)已在存儲器中設運算的數(shù)已在存儲器中) )第一

45、步：第一步：把一個數(shù)從它所在把一個數(shù)從它所在存儲單元中取出，送至運算存儲單元中取出，送至運算器；器；( MOV AL, 2000H )( MOV AL, 2000H )第二步：第二步：把第二個數(shù)從它所在把第二個數(shù)從它所在存儲單元中取出，送至運算器；存儲單元中取出，送至運算器；( MOV BL, 3000H )( MOV BL, 3000H )第三步：第三步：相加；相加； ( ADD AL, BL )( ADD AL, BL )第四步：第四步：相加結(jié)果，送存儲器相加結(jié)果，送存儲器指定單元。指定單元。 ( MOV 3500H, AL )( MOV 3500H, AL )四、計算機機工作原理四、計算

46、機機工作原理3939 /51 /514.2 4.2 程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程基本結(jié)構(gòu)圖基本結(jié)構(gòu)圖微處理器微處理器 存儲器存儲器 接口電路接口電路 雙向雙向數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線控制控制總線總線地址地址總線總線微處理器微處理器CPUCPU存儲器存儲器接口電路組成接口電路組成地址總線地址總線(Address Bus)(Address Bus)控制總線控制總線(Control Bus)(Control Bus)雙向數(shù)據(jù)總線雙向數(shù)據(jù)總線(Data Bus)(Data Bus)不考慮外設及其接口電路，認為要不考慮外設及其接口電路，認為要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)已存入存儲器執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)已存入存儲器四、計算機機工

47、作原理四、計算機機工作原理4040 /51 /514.2 4.2 程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程CPUCPU結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖ALU ALU I2I1OBL BL PLA PLA ID ID IR IR F F PC PC AR AR DR DR 256256字節(jié)字節(jié) RAMRAMAL AL CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線存儲器ABDB執(zhí)行算術(shù)和邏輯運算，一個在累加執(zhí)行算術(shù)和邏輯運算，一個在累加器器AL，另一個由數(shù)據(jù)總線或寄存器，另一個由數(shù)據(jù)總線或寄存器BL提供，數(shù)據(jù)寄存器提供，數(shù)據(jù)寄存器DR供給內(nèi)存讀供給內(nèi)存讀出；操作結(jié)果放在出；操作結(jié)果放在AL中。中。標志寄存器標志寄存器程序計數(shù)器程序計數(shù)器地址寄存器地址寄存

48、器字長字長8 8位，所有寄存器、總線都是位，所有寄存器、總線都是8 8位，內(nèi)存為位，內(nèi)存為256256個單元；個單元； CPUCPU各個寄存器之間及各個寄存器之間及ALUALU之間數(shù)據(jù)的傳送采用內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)。之間數(shù)據(jù)的傳送采用內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)。四、計算機機工作原理四、計算機機工作原理指令寄指令寄存器存器4141 /51 /514.2 4.2 程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程存儲器結(jié)構(gòu)存儲器結(jié)構(gòu)F0HF1HF2HF3HF4H.FFH地地址址譯譯碼碼器器00H01H02H03H04HFFH控制控制 CPUCPU來的來的 控制信號控制信號 ABDB地址地址 內(nèi)容內(nèi)容 1.1.地址總線地址總線8 8位地址位地

49、址; ;2.2.經(jīng)經(jīng)ABAB送入譯碼器送入譯碼器; ;3.3.經(jīng)譯碼器譯碼經(jīng)譯碼器譯碼; ;4.4.找到存儲單元找到存儲單元; ;5.5.在在CPUCPU控制信號下，控制信號下，對該存儲單元內(nèi)容進對該存儲單元內(nèi)容進行讀或?qū)懖僮?。行讀或?qū)懖僮鳌Ｃ總€存儲單元存每個存儲單元存8 8位，地址、數(shù)據(jù)總線位，地址、數(shù)據(jù)總線8 8根。根。操作過程：操作過程： 四、計算機機工作原理四、計算機機工作原理4242 /51 /514.2 4.2 程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程存儲器讀操作存儲器讀操作F0HF1HF2HF3H1000 0100.FFH地地址址譯譯碼碼器器00H01H02H03H04HFFH控制控制 CP

50、UCPU來的來的 讀信號讀信號 ABDB地址地址 內(nèi)容內(nèi)容 1.1.地址總線地址總線8 8位地址位地址04H04H經(jīng)經(jīng)ABAB送入譯碼器送入譯碼器; ;2.2.經(jīng)譯碼器譯碼經(jīng)譯碼器譯碼, ,找到找到04H04H單元單元; ;3.3.在在CPUCPU讀信號下，對讀信號下，對該存儲單元內(nèi)容進行該存儲單元內(nèi)容進行讀操作。讀操作。CPUCPU從存儲器取操作數(shù)的過程。從存儲器取操作數(shù)的過程。操作過程：操作過程： 04H04H4.4.讀出的數(shù)據(jù)由讀出的數(shù)據(jù)由DBDB送出。送出。84H四、計算機機工作原理四、計算機機工作原理4343 /51 /514.2 4.2 程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程存儲器寫操作存儲

51、器寫操作 F0HF1HF2HF3H.FFH地地址址譯譯碼碼器器00H01H02H03H04HFFH控制控制 CPUCPU來的來的 寫信號寫信號 ABDB地址地址 內(nèi)容內(nèi)容 1.1.地址總線地址總線8 8位地址位地址04H04H經(jīng)經(jīng)ABAB送入譯碼器送入譯碼器; ;2.2.經(jīng)譯碼器譯碼經(jīng)譯碼器譯碼, ,找到找到04H04H單元單元; ;4.4.在在CPUCPU寫信號下，對寫信號下，對該存儲單元內(nèi)容進行該存儲單元內(nèi)容進行寫操作。寫操作。CPUCPU向存儲器寫入操作數(shù)的過程。向存儲器寫入操作數(shù)的過程。操作過程：操作過程： 04H04H3.3.寫入的數(shù)據(jù)由寫入的數(shù)據(jù)由DBDB送出。送出。26H0010

52、 0110四、計算機機工作原理四、計算機機工作原理4444 /51 /514.3 4.3 執(zhí)行過程舉例執(zhí)行過程舉例例如：兩個數(shù)例如：兩個數(shù)7 7和和1010相加，程序如下：相加，程序如下：MOVMOVALAL，7 7 ；AL AL 7 7ADD ALADD AL，1010；AL AL AL+10 AL+10HLTHLT；停機停機MOV ALMOV AL，7 7 ADD ALADD AL，10 10 HLT HLT 該程序?qū)臋C器碼：該程序?qū)臋C器碼：1011 00001011 00000000 01110000 01110000 01000000 01000000 10100000 10101111 01001111 0100四、計算機機工作原理四、計算機機工作原理4545 /51 /51指令存放在存儲器指令存放在存儲器00H00H開始的單元：開始的單元：00H01H02H03H04H0000 00000000 00010000 00100000 00110000 01001011 00000000 01110000 01000000 10101111 0100內(nèi)容內(nèi)