微機(jī)原理全套課件

微機(jī)原理

課程目標(biāo)微機(jī)原理課是工科學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的入門(mén)課程。通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微機(jī)的基本組成、工作原理、接口電路及硬件的連接，建立微機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念，具有微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)的初步能力教材、參考書(shū)微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用（第三版）鄭學(xué)堅(jiān)主編，清華大學(xué)出版社微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用（英文版），丁艷選編，北京理工大學(xué)IBMPC匯編語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)(影印版)大學(xué)計(jì)算機(jī)叢書(shū)考核方式平時(shí)作業(yè)：15%，實(shí)驗(yàn)：15%，期末考試：70%

微機(jī)原理及應(yīng)用（I）1.主要內(nèi)容第一章：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，§1-1、§1-4、復(fù)習(xí)數(shù)碼（ASCII碼、BCD碼）、二進(jìn)制有符號(hào)數(shù)的的表示方法及運(yùn)算第二章：§2-4三態(tài)輸出電路、§2-5總線結(jié)構(gòu)、

§2-6存儲(chǔ)器第三章：基本工作原理，本章以一個(gè)簡(jiǎn)單的模型機(jī)為例，系統(tǒng)的介紹微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，使同學(xué)能更好地理解微機(jī)的軟、硬件。第四章：16位微處理器（以最小工作模式為主）

第五章：8086系列微計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)第六章：程序設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)單匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)）第七章：匯編語(yǔ)言及匯編程序第八章：輸入/輸出接口并行通信及接口芯片8255A，串行通信及接口芯片8251注：第九章以后為微機(jī)原理（II）的內(nèi)容407微機(jī)控制與應(yīng)用技術(shù)考試內(nèi)容數(shù)制、數(shù)碼及計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)：二進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII碼、BCD碼、二進(jìn)制有符號(hào)數(shù)的表示方法及運(yùn)算；8088匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：指令系統(tǒng)、尋址方式、偽指令及匯編語(yǔ)言編程；常用接口電路設(shè)計(jì)及常用接口電路芯片的初始化編程：包括數(shù)據(jù)傳輸方式，中斷技術(shù)，并行通信及接口芯片8255A，串行通信及接口芯片8250，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253，存儲(chǔ)器系統(tǒng)；A/D與D/A轉(zhuǎn)換：基本原理，DAC0832及ADC0809的應(yīng)用；MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)，組成和功能；MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)、尋址方式及MCS-51單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)?？荚囈罅私馕⑿陀?jì)算機(jī)的基本組成電路、8088CPU的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器、總線結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)在電路中的形式；理解可編程接口芯片的初始化編程原理，不要求熟記對(duì)應(yīng)的控制字、方式字等；掌握8088匯編語(yǔ)言的編程方法及可編程接口芯片的初始化編程；理解MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳、CPU、存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及中斷系統(tǒng)等基本結(jié)構(gòu)；掌握MCS-51單片機(jī)的匯編語(yǔ)言編程。參考書(shū)目《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》（第9章除外），清華大學(xué)出版社，馮博琴主編《單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》第二版，（第10、第11章除外），國(guó)防工業(yè)出版社，張迎新等編著。第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)§1-1數(shù)制十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制

1900010011B13H

基：數(shù)制使用數(shù)碼的個(gè)數(shù)權(quán)：數(shù)制中每一位置所具有的基值二進(jìn)制數(shù)是本門(mén)課的基礎(chǔ)，十六進(jìn)制數(shù)是二進(jìn)制的簡(jiǎn)寫(xiě)數(shù)制數(shù)制

是人們利用符號(hào)來(lái)計(jì)數(shù)的科學(xué)方法。數(shù)制可以有很多種，但在計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和使用上常用的則為十進(jìn)制、二進(jìn)制和十六進(jìn)制。

數(shù)制的基和權(quán)十進(jìn)制：基為“10”，權(quán)為以10為底的冪，—D二進(jìn)制：基為“2”，權(quán)為以2為底的冪，—B十六進(jìn)制：基為“16”，權(quán)為以16為底的冪—H數(shù)制所使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)成為基數(shù)制每一位置所具有的值稱為權(quán)

下一頁(yè)思考題二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法：由二進(jìn)制各位的權(quán)乘以各位的數(shù)再加起來(lái)第4頁(yè)例題

例1.3：求二進(jìn)制數(shù)00101011B的十進(jìn)制數(shù)

例1.4：求二進(jìn)制數(shù)0.10100000B的十進(jìn)制數(shù)下一頁(yè)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的方法：將二進(jìn)制數(shù)分為4位一組，然后將其權(quán)的值加起來(lái)既可。

例1.5求二進(jìn)制數(shù)00101011B的十六進(jìn)制數(shù)

0010

1011

結(jié)果為2BH下一頁(yè)思考題1為什么要用二進(jìn)制？

由于電路中通常有兩種穩(wěn)態(tài)：導(dǎo)通與阻塞，飽和與截止，高電位與低電位，因此可采用二值電路來(lái)描述這種電路的狀態(tài)。采用二進(jìn)制，可利用電路進(jìn)行計(jì)數(shù)工作，而用二值電路來(lái)組成的計(jì)算機(jī)，則有運(yùn)算迅速、電路簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以要用二進(jìn)制。

為什么要用十六進(jìn)制？

是為了簡(jiǎn)化二進(jìn)制的書(shū)寫(xiě)，便于記憶返回§1-2邏輯電路邏輯電路由其三種基本門(mén)電路組成。（1）非門(mén)AYY=A

(2)或門(mén)AYY=A+BB1≥1邏輯電路（3）與門(mén)AYY=ABB（4）異或門(mén)AYY=A⊕

BB=AB+AB異或運(yùn)算的特點(diǎn)為：相同為0，相異為1；書(shū)上第5頁(yè)還有由上面這4種電路組合而成的其他電路

&=1§1-4二進(jìn)制計(jì)算及加法電路

0A1A+)0B

+)0B00S01S0A1A+)1B

+)1B01S10S半加器電路

真值表

ABABCS0000C010110011110S

&=1與門(mén)異或門(mén)（進(jìn)位）（和）全加器電路

AiBi

Ci+1

FA

CiS§1-4二進(jìn)制計(jì)算及加法電路

10001001A+)11001010B

101010011S二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算無(wú)專用的減法器將減法運(yùn)算改變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算日常生活的例子：實(shí)際時(shí)間2點(diǎn)，手表指針停在11點(diǎn)，11-9=2，需倒撥9，也可以11+3=12+2舍掉前面的12，這樣就將減法運(yùn)算改變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算。減法變加法

在計(jì)算機(jī)中A-B=A+（-B）=A+（B的補(bǔ)碼），先將減數(shù)變成其補(bǔ)碼，再與被減數(shù)A相加，其和（舍去進(jìn)位）就是兩數(shù)之差可控反相器及加法/減法電路=1=1=1=1FAFAFAFASUBS0S1S2S3C0C2C3C4C1A3A2A1A0B3B2B1B0異或門(mén)A-B=A+（-B），-B為B的補(bǔ)碼，當(dāng)SUB=1時(shí)進(jìn)行減法運(yùn)算，上面電路可使B轉(zhuǎn)換成B的補(bǔ)，即（-B），當(dāng)SUB=0時(shí)做加法運(yùn)算，B的值不變。復(fù)習(xí)有符號(hào)數(shù)與負(fù)數(shù)的表示法

a.八位二進(jìn)制數(shù)表示的范圍為00000000～11111111(00H—FFH)b.無(wú)符號(hào)數(shù)：全部二進(jìn)制位皆表示數(shù),其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為0—255,共256個(gè)數(shù)值;復(fù)習(xí)有符號(hào)數(shù)與負(fù)數(shù)的表示法c.加法電路與減法電路針對(duì)電信號(hào)的高低來(lái)完成加減法,1為高電平、0為低電平，顯然，運(yùn)算器不管它是正數(shù)還是負(fù)數(shù)；d.日常工作中常用有符號(hào)數(shù)，那么在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中如何來(lái)表示有符號(hào)數(shù)呢？f.假定以這256個(gè)數(shù)為一個(gè)數(shù)集，里面有一部分?jǐn)?shù)表示正數(shù)，另一部分表示負(fù)數(shù)，該如何表示呢？有符號(hào)數(shù)與負(fù)數(shù)的表示法

它們必須遵循以下的規(guī)則：

1.假定X為正數(shù)，Y為其相同絕對(duì)值的負(fù)數(shù)，那么

X+Y=0；

2.某一個(gè)數(shù)所代表的值在這個(gè)集中是唯一的;

3.符號(hào)的引入不能影響運(yùn)算器的運(yùn)算;運(yùn)算器是電路，它完成有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)表現(xiàn)的形式是一樣的。

現(xiàn)將00000000代表0,00000001~011111111代表+1~+127,10000000~11111111代表-128~-1,在不考慮進(jìn)位(借位)的情況下滿足以上規(guī)則.可以認(rèn)為有符號(hào)數(shù)以最高位為符號(hào)位，0為正，1為負(fù)；

為負(fù)數(shù)時(shí)，它表示哪個(gè)負(fù)數(shù)不能單純地將符號(hào)位與數(shù)位分開(kāi)來(lái)考慮。例如，10000000表示-128，10000001表示-127

11111111表示-1，11111110表示-2

例如,10000001不表示-1,11111111不表示-127,它表示多少,取決于它與哪個(gè)正數(shù)相加等于零.也就是說(shuō)它的絕對(duì)值等于0與它的差

0000000000000000-10000001

-11111111

0111111100000001

顯然,10000001表示–127,11111111表示-1.1.可將其按位取反加1求它的絕對(duì)值(也稱為求補(bǔ))2.也可以將最高位的1理解為-128,后面的值為正數(shù),兩者相加即為其表示的有符號(hào)數(shù)值.求反與求補(bǔ)求反：對(duì)每一位按位取反。例，00000101,求反后為11111010

求補(bǔ)：對(duì)每一位按位取反后再加1

例，00000101，求補(bǔ)后為11111011求十進(jìn)制負(fù)數(shù)的二進(jìn)制(補(bǔ)碼)表示的兩種方法1、先寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制正數(shù)表示，然后對(duì)其求補(bǔ)運(yùn)算（按位取反后加1），例：求-13的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，先寫(xiě)出對(duì)應(yīng)正值：00001101

取反為11110010

再加1則為111100112、用0減其對(duì)應(yīng)的正數(shù)表示，不考慮最高借位

00000000

-）00001101

11110011也就是說(shuō)11110011

是-13的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示（或–128+115=–13）求補(bǔ)運(yùn)算、互補(bǔ)、補(bǔ)碼1、對(duì)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位求反后在末位加1的運(yùn)算稱為求補(bǔ)運(yùn)算。2、有兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)A、B，如果A+B=0（不考慮進(jìn)位），則稱A、B為互補(bǔ)，已知A求B或者已知B求A皆可以用求補(bǔ)運(yùn)算來(lái)完成。3、補(bǔ)碼是表示數(shù)的一種方法，在計(jì)算機(jī)中常用補(bǔ)碼來(lái)表示有符號(hào)數(shù)，其規(guī)則如下：b.正數(shù)的表示方法與常規(guī)的二進(jìn)制表示方法相同；c.負(fù)數(shù)的表示方法為其對(duì)應(yīng)正數(shù)的補(bǔ)；d.當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出了有符號(hào)數(shù)所能表示的范圍則稱為溢出。注：無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算不存在溢出問(wèn)題，只可能出現(xiàn)進(jìn)位，而溢出和進(jìn)位是兩個(gè)不同的概念a.數(shù)的最高位為符號(hào)位，0代表正數(shù)，1代表負(fù)數(shù)，運(yùn)算時(shí)符號(hào)位與數(shù)值部分一同參加運(yùn)算；有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)的表示有符號(hào)數(shù)以最高位為符號(hào)位，0為正，1為負(fù)無(wú)符號(hào)數(shù)的最高位不是符號(hào)位而是數(shù)值的一部分機(jī)器運(yùn)算表示有符號(hào)數(shù)表示無(wú)符號(hào)數(shù)

10111001（-71）185+00101011+）43+）43

11100100-28228有符號(hào)數(shù)運(yùn)算溢出溢出有符號(hào)8位二進(jìn)制數(shù)范圍：10000000~01111111（-128~+127），運(yùn)算結(jié)果超出范圍時(shí)稱為溢出，實(shí)際上就是運(yùn)算結(jié)果出錯(cuò)，因最高位為符號(hào)位，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出時(shí)會(huì)使符號(hào)位改變。有符號(hào)16位二進(jìn)制數(shù)范圍：8000H~7FFFH(-32768~+32767)無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算進(jìn)位進(jìn)位當(dāng)兩個(gè)無(wú)符號(hào)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)其結(jié)果為9位二進(jìn)制數(shù)（有一進(jìn)位位CY），兩個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)相加不可能超過(guò)9位，因而不存在溢出；（FFH+FFH=1FEH）同樣兩個(gè)無(wú)符號(hào)16位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)其結(jié)果為17位二進(jìn)制數(shù)（有一進(jìn)位位CY），兩個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)相加不可能超過(guò)17位，因而不存在溢出；（FFFFH+FFH=1FFFEH）溢出的判斷法:最高位為符號(hào)位,加法運(yùn)算時(shí)有進(jìn)位影響了符號(hào)位則產(chǎn)生溢出;無(wú)D6到D7進(jìn)位,沒(méi)有溢出發(fā)生;當(dāng)D6到D7有進(jìn)位,而D7到CY也有進(jìn)位時(shí),

也不會(huì)發(fā)生溢出.3+5=8無(wú)溢出125+5=130溢出

0000001101111101+00000101

+00000101

0000100010000010-64+65=1無(wú)溢出

11000000+01000001(1)00000001有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)(8位）………………..………………..+300000011-12410000100+200000010-12510000011+100000001-12610000010000000000-12710000001-111111111-12810000000-211111110-311111101非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

ASCII碼采用7位二進(jìn)制代碼對(duì)字符進(jìn)行編碼(P458)數(shù)字0~9的編碼是0110000~0111001，它們的高3位均是011，后4位正好與其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼相符。英文字母A~Z的ASCII碼從1000001（41H）開(kāi)始順序遞增，字母a~z的ASCII碼從1100001（61H）開(kāi)始順序遞增，這樣的排列對(duì)信息檢索十分有利。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼ASCII碼二進(jìn)制表示十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼壓縮BCD碼的每一位用4位二進(jìn)制表示，0000~1001表示0~9，大于9的數(shù)不用,一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。例如，12H（00010010B）表示十進(jìn)制數(shù)12，而不是18；非壓縮BCD碼用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000，低4位的0000~1001表示0~9。BCD碼BCD碼數(shù)的正負(fù)不在數(shù)碼中體現(xiàn)規(guī)定不能出現(xiàn)大于9的情況,運(yùn)算器是按常規(guī)運(yùn)算的,因而可能出現(xiàn)以下幾種情況使運(yùn)算得不到正確的結(jié)果，在這些情況下需要進(jìn)行BCD碼調(diào)整：03+01=04,沒(méi)出現(xiàn)大于903+08=11的數(shù),也沒(méi)有半進(jìn)位,結(jié)果低4位出現(xiàn)大于9的正確,不需調(diào)整數(shù),需加6進(jìn)行調(diào)整

00000011030000001103+00000001

+01

+00001000

+0800000100040000101111

+0000011000010001BCD碼08+09=17,沒(méi)出現(xiàn)大于930+80=110的數(shù),有半進(jìn)位,結(jié)果不高4位出現(xiàn)大于9的正確,需加6進(jìn)行調(diào)整數(shù),需加60進(jìn)行調(diào)整

00001000080011000030+00001001

+09

+10000000

+80000100011710110000110+00000110

+0110000000010111(1)00010000BCD碼38+89=127,高4位與低4位皆出現(xiàn)大于9或者有進(jìn)位,結(jié)果不正確,需加66進(jìn)行調(diào)整

0011100038

+10001001

+89

11000001127+01100110

(1)00100111

顯然,壓縮BCD碼調(diào)整共有需加00H、06H、60H和加66H四種情況BCD碼數(shù)制、數(shù)碼的意義

單純的數(shù)字是沒(méi)有具體意義的，必須在使用它時(shí)賦予它一定的規(guī)則或約定，所有使用者都必須遵從這些規(guī)則或約定，因此在處理數(shù)據(jù)時(shí)首先要搞清楚是什么類型的數(shù)據(jù)，它有什么規(guī)則或約定，然后處理的數(shù)據(jù)才能得到正確的結(jié)果。也就是說(shuō)，有符號(hào)數(shù)必須遵從有符號(hào)數(shù)的規(guī)則，BCD碼必須遵從BCD碼的規(guī)則，等。課堂練習(xí)：1現(xiàn)用4位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示有符號(hào)數(shù)，請(qǐng)寫(xiě)出其所有的4位二進(jìn)制數(shù)及其所對(duì)應(yīng)的有符號(hào)的十進(jìn)制數(shù)；習(xí)題：1.將下列二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)①11010111

②101010012.設(shè)計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，求機(jī)器數(shù)E3H分別為有符號(hào)、無(wú)符號(hào)數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的值;3.已知X=+87,Y=-56,用二進(jìn)制數(shù)完成下列運(yùn)算，并討論結(jié)果是否溢出?

①X+Y

②X-Y習(xí)題：4.寫(xiě)出下列字符所對(duì)應(yīng)的ASCII碼

a.$b.5c.Fd.t

5.請(qǐng)用二進(jìn)制和十六進(jìn)制寫(xiě)出下列十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的BCD碼,并完成這兩個(gè)BCD碼的相加運(yùn)算

a.15b.274.X=87，Y=-56，X+Y，X-Y87=57H=01010111，-56=11001000=C8H56=38H=00111000

求反得11000111，求補(bǔ)得11001000，即-56=110010000101011101010111+）11001000+）001110000001111110001111測(cè)驗(yàn)講評(píng)4.寫(xiě)出下列字符所對(duì)應(yīng)的ASCII碼

a.$b.5c.Fd.t

24H35H46H74H

5.請(qǐng)用二進(jìn)制寫(xiě)出下列十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的BCD碼,并完成這兩個(gè)BCD碼的相加運(yùn)算

a.15b.27

000101010010011100010101+0010011100111100BCD碼調(diào)整+00000110

結(jié)果為4201000010

第二章微型計(jì)算機(jī)的基本組成電路2.4三態(tài)輸出電路2.5總線結(jié)構(gòu)2.6存儲(chǔ)器.課堂練習(xí)：1現(xiàn)用4位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示有符號(hào)數(shù)，請(qǐng)寫(xiě)出其所有的4位二進(jìn)制數(shù)及其所對(duì)應(yīng)的有符號(hào)的十進(jìn)制數(shù)；習(xí)題：1.將下列二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)①11010111

②10101001215

、

D7H169

、

A9H習(xí)題：4.寫(xiě)出下列字符所對(duì)應(yīng)的ASCII碼

a.$b.5c.Fd.t

5.請(qǐng)用二進(jìn)制和十六進(jìn)制寫(xiě)出下列十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的BCD碼,并完成這兩個(gè)BCD碼的相加運(yùn)算

a.15b.27習(xí)題講解

2.設(shè)計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，求機(jī)器數(shù)E3H分別為有符號(hào)、無(wú)符號(hào)數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的值;

E3H(11100011B)無(wú)符號(hào)數(shù)時(shí)14×16+3=227有符號(hào)數(shù)，為負(fù)，即為-2911100011取反00011100+1=000111011DH為293.已知X=+87,Y=-56,用二進(jìn)制數(shù)完成下列運(yùn)算，并討論結(jié)果是否溢出?

①X+Y

②X-Y

87=57H=01010111，-56=11001000=C8H56=38H=00111000

求反得11000111，求補(bǔ)得11001000，即-56=11001000

0101011101010111+）11001000-）0011100000011111（31）10001111

無(wú)溢出溢出習(xí)題講解4.寫(xiě)出下列字符所對(duì)應(yīng)的ASCII碼

a.$b.5c.Fd.t

24H35H46H74H

5.請(qǐng)用二進(jìn)制寫(xiě)出下列十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的BCD碼,并完成這兩個(gè)BCD碼的相加運(yùn)算

a.15b.27000101010010011100010101+0010011100111100BCD碼調(diào)整+00000110

結(jié)果為4201000010

2.4三態(tài)輸出電路>1>1VDDBAE(ENABLE）G1T1G2T2三態(tài):0、1、高阻或門(mén)EAB00高阻01高阻

001112.5總線結(jié)構(gòu)2.5

總線結(jié)構(gòu)2.5總線結(jié)構(gòu)2.5

總線結(jié)構(gòu)L(LOAD)門(mén)：使寄存器接收數(shù)據(jù)的控制門(mén)E(ENABLE)門(mén)：使寄存器輸出數(shù)據(jù)的控制門(mén)總線(Bus)：微型計(jì)算機(jī)各功能部件的連接線，各功能部件之間的公共信息通道。 2-5

微型機(jī)的總線結(jié)構(gòu)總線寬度：總線上能并行傳送的二制進(jìn)位數(shù)。內(nèi)部總線：CPU或單片機(jī)芯片內(nèi)部各邏輯部件之間的信息傳輸線。通常為單總線結(jié)構(gòu)。內(nèi)部總線：CPU或單片機(jī)芯片內(nèi)部各邏輯部件之間的信息傳輸線。通常為單總線結(jié)構(gòu)。外部總線：指微型機(jī)各功能芯片之間的信息傳輸線。CPU或單片機(jī)芯片應(yīng)用系統(tǒng)的主要外部引線。系統(tǒng)總線：微機(jī)系統(tǒng)各邏輯功能板卡之間的信息傳輸線。通常為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)總線。

微型計(jì)算機(jī)總線的主要信號(hào)線：(二)數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)雙向三態(tài)。傳送程序和數(shù)據(jù)的二進(jìn)制代碼。數(shù)據(jù)總線寬度一般與微型機(jī)的字長(zhǎng)相同。(三)控制總線CB(ControlBus)單向三態(tài)。傳送各種控制脈沖、聯(lián)絡(luò)、狀態(tài)電平等信號(hào)，使存儲(chǔ)器、I/O接口等部件協(xié)調(diào)工作。 控制總線的根數(shù)根據(jù)微型計(jì)算機(jī)控制功能的需要而定。(一)地址總線AB(AddressBus)單向三態(tài)。傳送存儲(chǔ)器和I/O接口的地址信息。地址總線寬度決定計(jì)算機(jī)尋址空間(最大尋址)。1、存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的主要組成部分，它既可以用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以用來(lái)存儲(chǔ)程序。存儲(chǔ)器由多個(gè)寄存器組成，可看作一個(gè)寄存器陣列。存儲(chǔ)器有地址，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)。2-6

存儲(chǔ)器2-6

存儲(chǔ)器譯碼器D7D6D5D4D3D2D1D0R0R1R2R14R15A0A1A2A3地址線、地址數(shù)、每個(gè)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)2、存儲(chǔ)器分為兩大類：ROM、RAMROM：只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器又分為PROM、EPROM、E2PROM、FLASHROMRAM：讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，分為動(dòng)態(tài)RAM和靜態(tài)RAMNVRAM：非易失性RAM2-6

存儲(chǔ)器（3)可編程只讀存儲(chǔ)器PROMPROM和ROM的不同點(diǎn)：

PROM實(shí)際上同時(shí)具有RAM和ROM的功能。﹠﹠﹠

﹠

R0R1R2R3ERA1A02134RRRRK33K32K31K30K23K22K21K20K13K12K11K10K03K02K01K00D3D2D1D01、控制字：控制總線傳輸?shù)目刂菩畔?，在此例中CP=1時(shí)PC=PC+1，EP=1允許PC輸出，LM=1允許MAR讀入，ER=1允許ROM輸出；2、本例控制字為4位；3、將數(shù)據(jù)從ROM中讀到W總線上需3個(gè)控制字；4、由CLK信號(hào)協(xié)調(diào)步驟。例2-2的控制字為8位，

256Ⅹ12（地址為8位，數(shù)據(jù)為12位）例2-1

例2-1

程序計(jì)數(shù)器PC

，存儲(chǔ)器地址起寄存器MAR，和ROM通過(guò)總線連接如圖，設(shè)控制字依次是：

⑴CPEPLMER=0110

⑵CPEPLMER=0001

⑶CPEPLMER=1000

問(wèn)它們之間的信息是

如何流通的？1、控制字：控制總線傳輸?shù)目刂菩畔?，在此例中CP=1時(shí)PC=PC+1，EP=1允許PC輸出，LM=1允許MAR讀入，ER=1允許ROM輸出；例2-1

2、本例控制字為4位；3、將數(shù)據(jù)從ROM中讀到W總線上需3個(gè)控制字；4、由CLK信號(hào)協(xié)調(diào)步驟。例2-2將數(shù)據(jù)I0裝入到RAM的過(guò)程（圖2-36）I0=110000011001控制字為8位：CPEPLMWE

MELDLIEI

，

256Ⅹ12（地址為8位，數(shù)據(jù)為12位），設(shè)計(jì)的次序：CON1=01100000CON2=00000010CON3=00000101CON4=00011000CON5=10000000課堂練習(xí)（寫(xiě)上班號(hào)、學(xué)號(hào)按班順序交）

在微機(jī)中為什么要建立“地址”的概念？

第一節(jié)：微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式第二節(jié)：指令系統(tǒng)第三節(jié)：程序設(shè)計(jì)第四節(jié)：執(zhí)行指令的例行程序第五節(jié)：控制部件第三章微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理第六節(jié)：本章小結(jié)第一節(jié)：微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)的目的簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)的組成部件微型計(jì)算機(jī)的基本組成微型計(jì)算機(jī)的基本功能微型計(jì)算機(jī)的基本功能“三能一快”即:

能運(yùn)算：(加、減、乘、除)

能判別：（大、小、等于、偽、真）能決策：（根據(jù)判別來(lái)決定下一步的工作）

這“三能”是建立在“快”的基礎(chǔ)之上的簡(jiǎn)化的模型微型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)硬件特點(diǎn)如下:

功能簡(jiǎn)單——只能做兩個(gè)數(shù)的加減法內(nèi)存量小——只有一個(gè)16x8PROM（可編程序只讀存儲(chǔ)器）字長(zhǎng)短——二進(jìn)制8位顯示手動(dòng)輸入——用撥鈕開(kāi)關(guān)輸入程序和數(shù)據(jù)

借用這個(gè)最簡(jiǎn)單的模型來(lái)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的各個(gè)基本電路和部件之間的信息流通過(guò)程、指令系統(tǒng)的意義、程序設(shè)計(jì)的步驟、控制部件的功能及其結(jié)構(gòu)、控制矩陣產(chǎn)生控制字的過(guò)程等等，以幫助同學(xué)領(lǐng)會(huì)計(jì)算機(jī)的基本工作原理。簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)的目的

通過(guò)簡(jiǎn)化模型來(lái)了解硬件、軟件及軟件如何使硬件完成特定功能微型計(jì)算機(jī)的基本組成CPUMI/OW1中央處理器CPU

包括PC、IR、CON、ALU、A、B）

2記憶裝置Ｍ（ＭＡＲ及ＰＲOＭ）3輸入／輸出Ｉ/Ｏ總體結(jié)構(gòu)可分為三大部分:簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)的組成部件（1）程序計(jì)數(shù)器PC：計(jì)數(shù)范圍0000至1111。每次運(yùn)行之前，先復(fù)位0000，取出一條指令后PC加1。PC中存儲(chǔ)的是下一條指令的地址（2）存儲(chǔ)地址寄存器MAR接收來(lái)自PC的二進(jìn)制的程序地址并作為地址碼送至PROM.PCIRCONMAR16x8PROMAALUBODW48888888884448412CPCLKCLREPCLRCLKCLKCLKCLKL1E1CLKCLKCLRLBLOLMEREUSUEALAERLACPEPLMLIEIEASUEULBLO（3)可編程只讀存儲(chǔ)器PROMPROM和ROM的不同點(diǎn)：

PROM實(shí)際上同時(shí)具有RAM和ROM的功能。﹠﹠﹠

﹠

R0R1R2R3ERA1A02134RRRRK33K32K31K30K23K22K21K20K13K12K11K10K03K02K01K00D3D2D1D0PCIRCONMAR16x8PROMAALUBODW48888888884448812CPCLKCLREPCLRCLKCLKCLKCLKL1E1CLKCLKCLRLBLOLMEREUSUEALAERLACPEPLMLIEIEASUEULBLO（4）指令寄存器IR

IR從PROM接收到指令字（當(dāng)LI=1,EP=1），同時(shí)將指令字分送到控制部件CON和W總線上去。指令是8位的：XXXX|XXXX指令字段—高四位地址字段—低四位（5）控制部件CON

1）每次運(yùn)行之前，CON先發(fā)出CLR=1，使有關(guān)的部件清零。即：PC=0000；IR=000000002）CON有一個(gè)同步時(shí)鐘，能發(fā)出脈沖CLK到各個(gè)部件去，使他們同步運(yùn)行。

3）在CON中有一個(gè)控制矩陣CM，能根據(jù)IR送來(lái)的指令發(fā)出12位的控制字：CON=CPEPLMERL1E2LAEASUEULBIO

根據(jù)控制字中各位的置1或置0情況，計(jì)算機(jī)就能自動(dòng)的按指令而有秩序的運(yùn)行。PCIRCONMAR16x8PROMAALUBODW48888888884448812CPCLKCLREPCLRCLKCLKCLKCLKL1E1CLKCLKCLRLBLOLMEREUSUEALAERLACPEPLMLIEIEASUEULBLOPCIRCONMAR16x8PROMAALUBODW48888888884448812CPCLKCLREPCLRCLKCLKCLKCLKL1E1CLKCLKCLRLBLOLMEREUSUEALAERLACPEPLMLIEIEASUEULBLO（6）累加器A用以存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間的中間結(jié)果可接收w總線送來(lái)的數(shù)據(jù)（LA=1），也能將數(shù)據(jù)送到w總線上去(EA=1)。還有一個(gè)雙態(tài)輸出端(數(shù)據(jù))，將數(shù)據(jù)送至ALU進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。此輸出端不受E門(mén)的控制。(7)算術(shù)邏輯部件ALU

為一個(gè)二進(jìn)制補(bǔ)碼加法器/減法器。當(dāng)SU=0ALU→A+B

當(dāng)SU=1ALU→A-B(8)寄存器B

B到ALU的輸出是雙態(tài)的，即無(wú)E門(mén)控制。主要將要與A相加減的數(shù)據(jù)暫存于其中。PCIRCONMAR16x8PROMAALUBODW48888888884448812CPCLKCLREPCLRCLKCLKCLKCLKL1E1CLKCLKCLRLBLOLMEREUSUEALAERLACPEPLMLIEIEASUEULBLOPCIRCONMAR16x8PROMAALUBODW48888888884448812CPCLKCLREPCLRCLKCLKCLKCLKL1E1CLKCLKCLRLBLOLMEREUSUEALAERLACPEPLMLIEIEASUEULBLO（9）輸出寄存器O

計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，累加器存有答案，如果輸出此答案，就得送入O，此時(shí)EA=1，L0=1，則O=A。

典型的計(jì)算機(jī)具有若干輸出寄存器，稱為輸出接口電路，以驅(qū)動(dòng)不同的外圍設(shè)備。

（10）二進(jìn)制顯示器D

顯示器由發(fā)光二極管組成，每一個(gè)LED接到寄存器O的一位上去。當(dāng)某位為高電平時(shí)，該位LED發(fā)光。寄存器O的位數(shù)決定LED的個(gè)數(shù)。上一頁(yè)第一節(jié)微型計(jì)算機(jī)的基本組成CPUMI/OW1中央處理器CPU

包括PC、IR、CON、ALU、A、B）

2記憶裝置Ｍ（ＭＡＲ及ＰＲOＭ）3輸入／輸出Ｉ/Ｏ總體結(jié)構(gòu)可分為三大部分:1中央處理器CPUCPUMI/OWCPU—CentralProcessingUnit。

是將程序計(jì)數(shù)器PC，指令寄存器IR，控制功能CON，算術(shù)邏輯功能ALU，以及暫存中間數(shù)據(jù)的功能（A、B）集成在一塊器件上的集成電路（IC）。

實(shí)際應(yīng)用中的CPU更為復(fù)雜，但主要功能基本一樣。CPUMI/OW

寄存器Ｍ在本例中是由存儲(chǔ)地址寄存器和可編程存儲(chǔ)器。它們是本例微機(jī)的內(nèi)存。

實(shí)際上的內(nèi)存要包括更多的內(nèi)容和更大的存儲(chǔ)容量。2記憶裝置Ｍ（ＭＡＲ及ＰＲＯＭ）3輸入／輸出Ｉ／Ｏ

計(jì)算機(jī)實(shí)行人機(jī)對(duì)話的重要部件。 在本例中輸入是人工設(shè)定ＰＲＯＭ而沒(méi)有輸入電路只有輸出接口Ｏ。

實(shí)際微機(jī)的輸入設(shè)備多為鍵盤(pán)，輸出則為監(jiān)視器，因而必須由專用的輸出接口電路。CPUMI/OW第二節(jié)簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)定義：指令系統(tǒng)就是用來(lái)編制計(jì)算程序的一個(gè)指令集合。注意：在未編制出計(jì)算程序之前，計(jì)算機(jī)是堆無(wú)用的電路硬件。指令程序和指令系統(tǒng)的作用

計(jì)算機(jī)何以能脫離人的直接干預(yù)，自動(dòng)的進(jìn)行計(jì)算，這是由于人把實(shí)現(xiàn)這個(gè)計(jì)算機(jī)的一步步操作用命令的方式—即一條條指令預(yù)先輸入到存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)把這些指令一條條的取出來(lái)，加以翻譯和執(zhí)行。

我們所設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化微機(jī)具有五條指令。即其控制部件能完成一系列例行程序以執(zhí)行五種命令：

ＬＤＡ：把數(shù)據(jù)裝入累加器Ａ ＡＤＤ：進(jìn)行加法運(yùn)算 ＳＵＢ：進(jìn)行減法運(yùn)算 ＯＵＴ：輸出結(jié)果 ＨＬＴ：停機(jī)

這五條指令一起被稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，不同型號(hào)的微機(jī)器指令系統(tǒng)是不同的。例：兩個(gè)數(shù)相加就需要以下幾步：（假定要運(yùn)算的數(shù)已經(jīng)存在存儲(chǔ)器中）（１）把第一個(gè)數(shù)從它所在的存儲(chǔ)單元中取出來(lái)，送至運(yùn)算器。（２）把第二個(gè)數(shù)從它所在的存儲(chǔ)單元 中取出來(lái)，送至運(yùn)算器。（３）相加。（４）把加完的結(jié)果送至存儲(chǔ)器中指定的單元。例：簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)

ＬＤＡＲ９

；把Ｒ9中的數(shù)據(jù)存入Ａ

ＡＤＤＲＡ；把ＲＡ中的數(shù)據(jù)與Ａ的相加

ＡＤＤＲＢ；把ＲＢ中的數(shù)據(jù)與Ａ的相加

ＡＤＤＲＣ；把ＲＣ中的數(shù)據(jù)與Ａ的相加

ＳＵＢＲＤ；把ＲＤ中的數(shù)據(jù)與Ａ的相減

ＯＵＴ；輸出Ａ中的數(shù)據(jù)，即結(jié)果(D)=(A)

ＨＬＴ；停機(jī)，CLR停止發(fā)脈沖上一頁(yè)小結(jié)

所有的這些取數(shù)、送數(shù)、相加、存數(shù)等都是一種操作，我們把要求計(jì)算機(jī)執(zhí)行的各種操作用命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這就是指令。通常一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作，但是計(jì)算機(jī)怎樣能辨別和執(zhí)行這些操作？這是由設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的（由硬件電路來(lái)完成的）。一個(gè)計(jì)算機(jī)能執(zhí)行怎樣的操作，能做多少操作也是由設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)時(shí)所規(guī)定的指令系統(tǒng)決定的。，計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令就是計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)所固有的。小結(jié)第三節(jié)簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)

一般情況下，微型計(jì)算機(jī)是不認(rèn)識(shí)你所寫(xiě)的匯編程序，因此,即使給出程序清單，不能說(shuō)程序已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，我們還必須將指令清單中的每一條指令都翻譯成二進(jìn)制碼即機(jī)器碼。另外由于存儲(chǔ)器中既要寫(xiě)入計(jì)算程序，也要存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，我們還應(yīng)進(jìn)行存儲(chǔ)空間分配。即程序設(shè)計(jì)應(yīng)包括： １、編制匯編語(yǔ)言寫(xiě)的程序；２、助記符的翻譯； ３、存儲(chǔ)器的分配。程序的設(shè)計(jì)步驟一、先需有一個(gè)操作碼表 這是由計(jì)算機(jī)廠家提供的翻譯表，它是每一個(gè)助記符與二進(jìn)制碼相應(yīng)的對(duì)照表。本機(jī)型中的五個(gè)助記符及其相應(yīng)的操作碼為： 助記符：操作碼：

ＬＤＡ００００ＡＤＤ０００1

ＳＵＢ００１０ ＯＵＴ１１１０ ＨＬＴ１１１１二、存儲(chǔ)器的分配

本例微機(jī)中把ＰＲＯＭ總的１６個(gè)存儲(chǔ)單元分配成兩個(gè)區(qū)：程序存放區(qū)（指令區(qū)）和數(shù)據(jù)存放區(qū)（數(shù)據(jù)區(qū)）指令區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)

存儲(chǔ)單元Ｒ０—Ｒ７Ｒ８—ＲＦ二進(jìn)制地址００００—０１１１１０００—１１１1十六進(jìn)制地址０Ｈ——７Ｈ８Ｈ——ＦＨ

方法：根據(jù)助記符與二進(jìn)制的對(duì)照表將上例題中的每一條指令的助記符譯成二進(jìn)制碼，并將存儲(chǔ)單元符號(hào)寫(xiě)成地址碼。三、將源程序翻譯成目的程序源程序目的程序存儲(chǔ)單元LDAR9HLTOUTADDRCSUBRDADDRBADDRA指令區(qū)00001001000110100001101100101101000111011110xxxx1111xxxx0000(R0)0001(R1)0010(R2)0100(R4)0011(R3)0101(R5)0110(R6)00010000000101000001100000100000000111001001(R9)1010(RA)1011(RB)1101(RD)1100(RC)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元16102010241032102810數(shù)據(jù)區(qū)指令翻譯為機(jī)器碼的過(guò)程十進(jìn)制數(shù)據(jù)四、程序及數(shù)據(jù)的輸入方法

將ＰＲＯＭ分為兩個(gè)區(qū):(1)指令區(qū)：一旦存入指令就不許再改（除非要計(jì)算的公式改變了）。(2)數(shù)據(jù)區(qū)：是可以隨時(shí)存入要運(yùn)算的數(shù)據(jù)。在第一次安排程序時(shí)，都得把程序和數(shù)據(jù)存入。(3)方法：是將ＰＲＯＭ的每一個(gè)數(shù)據(jù)位的開(kāi)關(guān)撥向置０或置１的位置即可。

注意:

程序設(shè)計(jì)好，并輸入至ＰＲＯＭ之后就可以開(kāi)始執(zhí)行程序了，程序執(zhí)行的第一步必須先使計(jì)算機(jī)復(fù)位，此時(shí)，控制器發(fā)出一個(gè)ＣＬＲ為高電位的脈沖，同時(shí)時(shí)鐘脈沖CLK開(kāi)始工作，即發(fā)出脈沖電壓系列到各個(gè)部件，每一個(gè)ＣＬK脈沖都起到指揮各部件的同步運(yùn)行作用.但究竟每一個(gè)脈沖發(fā)出后,哪些部件起響應(yīng)作用,這就得由控制部件的控制字來(lái)決定了。環(huán)形計(jì)數(shù)器及機(jī)器節(jié)拍 環(huán)形計(jì)數(shù)器的作用：環(huán)形計(jì)數(shù)器不是用來(lái)計(jì)數(shù)用的，而是用來(lái)發(fā)出順序控制信號(hào)的。機(jī)器周期：執(zhí)行一條指令的時(shí)間。它可分為取指周期和執(zhí)行周期。第四節(jié)執(zhí)行指令的例行程序指令周期示意圖T0T1T2T3T4T5Q5Q4Q3Q2Q1T5T4T3T2T1T0CLKCLRQ4T5T4T3T２T1T0T=執(zhí)行周期取指周期注意二、取指周期

<1>地址節(jié)拍（T0=1）在T0=1時(shí)，應(yīng)將PC的內(nèi)容（第一個(gè)地址碼）送到MAR（并通過(guò)MAR而達(dá)到PROM）

所以應(yīng)有：

EP=1PC準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)

LM=1即MAR準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù) 因此控制部件應(yīng)發(fā)出的控制字為：

CON=CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO=011000000000示意圖<2>存儲(chǔ)節(jié)拍（T1=1）

在T1=1時(shí)，應(yīng)將PROM中由PC送來(lái)的地址碼所指定的存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容送到IR，同時(shí)IR立即將其高四位送至控制部件。

ER=1，即PROM準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)

LI=1，即IR準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)因此控制部件應(yīng)發(fā)出的控制字為： 示意圖CON=CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO=000110000000<3>增量節(jié)拍（T2=1）

T2=1時(shí)，PC加1，做好下一條指令的取指準(zhǔn)備即CP=1。因此控制部件應(yīng)發(fā)出的控制字為：

CON=CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO=

100000000000

下面我們以LDA例行程序?yàn)槔?考查在執(zhí)行周期中各寄存器的內(nèi)容變化。示意圖執(zhí)行周期<4>T3=1

在T3=1時(shí)，IR已將從PROM來(lái)的指令的高四位送至控制部件進(jìn)行分析。

EI=1，將IR的低四位送至W總線。

LM=1，MAR接收低四位數(shù)作為地址并立即送至PROM。因此控制部件應(yīng)發(fā)出的控制字為：

CON=CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO=001001000000

即第二次訪問(wèn)PROM。示意圖<5>T4=1

將PROM的數(shù)據(jù)區(qū)的存儲(chǔ)單元（R9即1001）的內(nèi)容送至累加器A，即：

ER=1，PROM準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)，LA=1，A準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。因此控制部件應(yīng)發(fā)出的控制字為：

CON=CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO=000100100000

示意圖<6>T5=1

因?yàn)門(mén)4=1時(shí)已將數(shù)據(jù)存放入A中，所以LDA的例行程序就已完成，T5節(jié)拍變成空拍。所以CON=000000000000

加空拍是為了使每條機(jī)器指令的機(jī)器周期都一樣長(zhǎng)。同理可以理解ADD的指令周期內(nèi)各部件的工作情況返回示意圖注意

時(shí)鐘脈沖是經(jīng)過(guò)反相器再接到環(huán)形計(jì)數(shù)器上的CLK端的所以各節(jié)拍之間的轉(zhuǎn)換是在時(shí)鐘脈沖的負(fù)邊緣開(kāi)始的。返回示意圖控制部件是使計(jì)算機(jī)能夠成為自動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件。其它控制電路控制矩陣（CM)指令譯碼器（ID）環(huán)形計(jì)數(shù)器（RC）

用以發(fā)出環(huán)形字，從而產(chǎn)生機(jī)器節(jié)拍。

控制器

控制部件

第五節(jié)控制部件一指令譯碼器（ID）I7I6I4I5﹠﹠﹠﹠﹠12345LDAADDSUBOUTHLT

ＬＤＡ００００ＡＤＤ０００1ＳＵＢ００１０ＯＵＴ１１１０ＨＬＴ１１１１

一個(gè)動(dòng)作相當(dāng)于一條控制線，要實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作就必須使該控制線為高電平，因此，這個(gè)由四位組成的編碼必須被譯成一個(gè)信號(hào)，即譯為某一控制線為高電位，這就是譯碼的任務(wù)。進(jìn)入IR的數(shù)據(jù)的高四位就是各種控制動(dòng)作的代碼。

0000代表LDA的控制動(dòng)作

0001代表ADD的控制動(dòng)作

0010代表SUB的控制動(dòng)作

二控制矩陣（CM） CM是控制部件的核心，控制字為12位，每一個(gè)指令要執(zhí)行六拍，每拍均由不同位為高電位。開(kāi)機(jī)前總預(yù)先使CLR為高電平，則此時(shí)環(huán)形計(jì)數(shù)器復(fù)位至T0=1，其它各位為零，即保證每一節(jié)拍都是從T0開(kāi)始的。CLKCLR

﹠﹠≥1﹠﹠﹠≥1﹠﹠≥1﹠﹠﹠≥1﹠﹠﹠﹠﹠﹠≥1﹠﹠﹠≥1T5T4T3T2T1T0CPEULBLOSUEAEREIEPLILALMLDAADDSUBOUT圖3-6控制矩陣（CM）控制矩陣（CM）T0T1T2T3T4T5源程序目的程序存儲(chǔ)單元00001001LDAR90000(R0)000100001001(R9)1610例：以LDAR9為例分析簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)各部件之間的協(xié)調(diào)工作(動(dòng)畫(huà)演示）。小結(jié)一數(shù)據(jù)：

即R0單元中存儲(chǔ)的是指令00001001R9單元中存儲(chǔ)的是數(shù)據(jù)00010000………..小結(jié)二以8086/8088的指令系統(tǒng)為例，分析一個(gè)簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部件之間協(xié)調(diào)工作。例一：MOVAL，71011000000000111ADDAL，100000010000001010例二：MOVAL，[17H];10100000

;00010111

ADDAL，0AH;00000100

;00001010

總結(jié)

通過(guò)對(duì)第三章的學(xué)習(xí)，應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)有個(gè)整體的概念（硬件、軟件），了解硬件與軟件的關(guān)系，了解計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的過(guò)程（指令在何處？如何取指令，如何將指令變?yōu)榭刂菩盘?hào)，數(shù)據(jù)存放在何處？如何取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的運(yùn)算結(jié)果放在何處？）；另外還應(yīng)了解下面內(nèi)容的基本概念：三總線、存儲(chǔ)器地址、指令、指令系統(tǒng)、指令周期、程序、編譯（匯編）作業(yè)：自學(xué)本章3.6節(jié)

習(xí)題：3.2、3.9

第四章16位微處理器§4-1微處理器概述§4-28086/8088CPU的結(jié)構(gòu)§4-38086/8088CPU的引腳信號(hào)和工作模式§4-48086/8088的主要操作功能系統(tǒng)的復(fù)位和啟動(dòng)操作總線操作中斷操作最小工作模式下的總線保持8282鎖存器8286收發(fā)器

執(zhí)行部件、總線接口部件BIU、

存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)、總線工作周期微機(jī)原理及應(yīng)用北京理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院微處理器概述微機(jī)原理及應(yīng)用微處理器(Microprocessor)是微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算及控制部件，也稱為中央處理單元（CPU）。它本身不構(gòu)成獨(dú)立的工作系統(tǒng)，因而它也不能獨(dú)立地執(zhí)行程序。通常，微處理器由算術(shù)邏輯單元（ALU）、控制部件、寄存器組和片內(nèi)總線等幾部分組成。一什么是微處理器？二微處理器的發(fā)展第一代微處理器第二代微處理器第三代微處理器第四代微處理器現(xiàn)代微處理器微機(jī)原理及應(yīng)用一執(zhí)行部件二總線接口部件三存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)8086/8088CPU的結(jié)構(gòu)四8086總線的工作周期ALU執(zhí)行部分控制電路輸入/輸出控制電路地址加法器20位16位指令隊(duì)列緩沖器8位執(zhí)行部件（EU）總線接口部件（BIU）外部總線16位運(yùn)算寄存器標(biāo)志寄存器通用寄存器8086CPU結(jié)構(gòu)圖段寄存器DLCLBLALSIDIBPSPDHCHBHAH內(nèi)部暫存器IPESSSDSCS微機(jī)原理及應(yīng)用BIU負(fù)責(zé)與存儲(chǔ)器、I/O端口傳送數(shù)據(jù)，即8086/8088CPU與存儲(chǔ)器之間的信息傳送，都是由BIU進(jìn)行的。具體地說(shuō)，即BIU負(fù)責(zé)從內(nèi)存的指定部分取出指令，送到指令流隊(duì)列中排隊(duì)；在執(zhí)行指令所需的操作數(shù)也由BIU從內(nèi)存的指定區(qū)域取出，傳送給EU部分去執(zhí)行。EU部分負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。ExecutionUnitandBusinterfaceUint

AsillustratedinFigure1-2,theprocessorispartitionedintotwologicalunits;anexecutionunit(EU)andabusunit(BIU).TheroleoftheEUistoexecuteinstructions,whereastheBIUdeliversinstructionsanddatatotheEU.TheEUcontainsanarithmeticandlogicunit(ALU),Acontrolunit(CU),andanumberofregisters.Thesefeaturesprovideforexecutionofinstructionsandarithmeticandlogicaloperation.寄存器（一）AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器專用寄存器AX累加器BX基數(shù)CX計(jì)數(shù)DX數(shù)據(jù)堆棧指針基數(shù)指針目的變址源變址微機(jī)原理及應(yīng)用寄存器（二）IPFRHFRLCSDSSSES指令指針寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器16位代碼段寄存器16位數(shù)據(jù)段寄存器16位堆棧段寄存器16位附加段寄存器微機(jī)原理及應(yīng)用標(biāo)志寄存器（FR）1514131211109876543210OFDFIFTFSFZFAFPFCFOF(OverflowFlag):溢出DF(DirectionFlag):方向IF(InterruptFlag):

中斷TF(TrapFlag):跟蹤SF(SignFlag):符號(hào)ZF(ZeroFlag):零AF(AuxiliaryCarryFlag):半進(jìn)位PF(ParityFlag):奇偶CF(CarryFlag):進(jìn)位標(biāo)志寄存器（1）狀態(tài)標(biāo)志(6個(gè)):SF（符號(hào)標(biāo)志）：與運(yùn)算結(jié)果的最高位相同；SF=1（NG）SF=0（PL）ZF（零標(biāo)志）：運(yùn)算結(jié)果為零時(shí)，ZF=1（ZR），反之ZF=0（NZ）PF（奇偶標(biāo)志）運(yùn)算結(jié)果的低8位中含1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)PF=1（