微機原理第一章1-05

微型計算機原理及應用計算機基礎教育叢書第三版鄭學堅周斌編著清華大學出版社1內容簡介及學時安排緒論 微型計算機的特點和發(fā)展及分類。第1章計算機基礎知識(2)1.1數制1.2邏輯電路1.3布爾代數1.4二進制數的運算及其加法電路第2章微型計算機的基本組成電路(4)2.1算術邏輯單元（ALU）2.2觸發(fā)器（Trigger）2.3寄存器（Register）2.4三態(tài)輸電路2.5總線結構2.6存儲器（MEMORY)第3章微型計算機的基本工作原理(6+習2)3.1微型計算機的簡化形式3.2指令系統(tǒng)3.3程序設計3.4執(zhí)行指令的例行程序3.5控制部件3.6微型計算機功能的擴展(自學)3.7初級程序設計舉例(自學)3.8控制部件的擴展(自學)3.9現代技術在微型計算機中的應用第4章16位處理器（重點）(8)4.116位微處理器概述4.28086/8088CPU的結構4.38086/8088的引腳的信號和工作摸式4.48086/8088的主要操作功能第5章86系列微型計算機的指令系統(tǒng)(重點)(8)5.186匯編語言及指令的格式與尋址方式5.2傳送類指令5.3數據操作類指令5.4串操作指令5.5控制類指令第6章微型計算機 的程序設計(4習2)6.1程序設計步驟6.2簡單程序6.3分支程序6.4循環(huán)程序6.5子程序6.6查表程序第7章微型計算機匯編語 言及匯編程序(4)7.1宏匯編語言的基本語法7.2偽指令7.3宏指令7.4系統(tǒng)功能調用7.5匯編程序的功能及匯編過程7.6匯編語言程序設計第8章輸入/輸出接口(6+習2)8.1微型計算機的輸入/輸出接口8.2并行通行與并行接口8.3可編程并行通信接口芯片8255A8.4串行通信及串行接口8.5可編程串行接口芯片8251A第9章中斷控制器、計時/定時控制器(6)9.1可編程中斷控制器8259A9.2可編程計時/定時控制器82539.3不要求 總復習2學時課堂教學56學時。實驗教學8學時 共計：64學時參考教材：微型計算機系統(tǒng)原理及應用（四版）周明德清華大學出版社微型計算機原理（第四版）姚燕南西安電子科技大學參考和閱讀書目：（1）微型計算機技術及應用（第二版）戴梅萼

史嘉權清華大學出版社（2）現代微型計算機與接口教程

楊文顯

清華大學出版社

教學目的和要求 通過本章的學習，使學生掌握，數的表示法以及微機中常用的數字代碼與字符代碼，了解基本門電路，了解二進制的運算及加法電路。緒論 數制與編碼基本門電路二進制的運算及加法電路教學內容第1章 計算機基礎知識 本章的內容要熟練掌握,它是我們學習計算機原理所必需掌握的內容。1.1數制(重點)1.2邏輯電路1.3布爾代數1.4二進制數的運算及其加法電路1.1數制

數制是人們利用符號來計數的方法。常用數制有十、二和十六進制。1.1.1數制的基與權1.1.2為什么要用二進制1.1.3為什么要用十六進制1.1.4數制的轉化方法1.1.1數制的基與權基:數制所使用數碼個數權:數制每一位所具有的值十進制（decimalsystem)基為“10”，所用的數碼為0，1，2，3，4，5，6，7，8,9,共有10個。十進制各位的權是以10為底的冪如：523791523791105104103102101100十萬萬千百十個其各位的權為個、十、百、千、萬、十萬，簡化0權位，1權位,…二進制（binarysystem)基為“2”，所用數碼為0，1，共2個。二進制各位的權是以2為底的冪，例如：二進制110111 252423222120十進制32168421各位權為1，2，4，…，即以2為底的0冪、1冪…，或0權位，1權位…十六進制（hexadecimalsystem)基為“16”，所用數碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F,共16個。權以16為底的冪，或稱0權位，1權位等。1.1.2為什么要用二進制

計算機是由電子電路組成的，電路通常只有兩種狀態(tài)：導通與阻塞、飽和與截止，高電位和低電位。 通常用這兩種狀態(tài)，來表示二進制中的二個數碼，即1和0。1.1.3為什么要用十六進制 簡化書寫，又方便記憶。在數字后面加上下面的英文字母B、H、D和O，分別來表示二、十六、十和八進制。1.1.4數制的轉換方法

1、十進制數→二進制數的方法方法：整數部分用除2取余法，小數部分用乘2取整法。例1：求13的二進制代碼

2131 …b0260 …b1231 …b2211 …b3 013=1101B

例2：求十進制0.625的二進制數0.625×2b-11.25←小數后第一位×2b-20.50←小數后第二位×2b-31.00←小數后第三位

0.625=0.101B2、二進制數轉換成十進制數的方法二進制數各位的權乘以其系數，再加起來得十進制數例1.3求二進制數101011的十進制數101011B=1×25+0×24+1×23+0×22+1×21+1×20=43小數轉換用同樣的方法例1.4求二進制數0.101的十進制數0.101B=1×2-1+0×2-2+1×2-3=0.5+0.125=0.625注意：(1)十→二時，帶小數的十進制數不一定能夠準確用二進制數來表示。(2)十→二時，整數部分和小數部分要用不同的方法。本節(jié)習題題1：二進制數101011B轉化成十進制、十六進制數分別是多少？A：43；2BH B：44；2BH4C：43；2AH D：44；2AH1.2邏輯電路 下圖是三個基本門電路,及其名稱、符號和表達式。

AY Y=AABYY=A+B≥1

&ABYY=AB圖三個基本門電路基極發(fā)射極集電極+Vcc(+5V)接地輸出輸入電阻電源+Vcc

基極發(fā)射極集電極+Vcc(+5V)接地輸出輸入電阻電源+Vcc

基極發(fā)射極集電極+Vcc(+5V)接地輸出輸入電阻電源+Vcc

基極發(fā)射極集電極+Vcc(+5V)接地輸出輸入電阻電源+Vcc

基極發(fā)射極集電極+Vcc(+5V)接地輸出輸入電阻電源+Vcc

基極發(fā)射極集電極+Vcc(+5V)接地輸出輸入電阻電源+Vcc

反相器線路下圖是由基本門電路組合而成的復合門電路?！?

&=1=1ABABABABABAYY=A+BYY=A?BYY=A⊕B=AB+ABYY=A⊕BYY=A緩沖器（變阻器）圖復合門電路1.3布爾代數 布爾代數也稱為邏輯代數或開關代數，其表達式為Y=f(A，B，C，D) 兩個特點：1、變量A，B，C，D等的數值只能為0或1，無大小之意。代表事物的兩個不同性質，如開關,0：關斷;1：閉合，等2、函數f只有三種基本方式：“或”運算，“與”運算及“反”運算。1.3.1“或”運算變量A,B只有0或1二種可能,所以其各種可能結果如下:Y=0+0=0→Y=0Y=0+1Y=1+0→Y=1Y=1+1當A和B為多位二進制數時，A=An……A3A2A1B=Bn……B3B2B1Y=A+B=（An+Bn）……（A3+B3）（A2+B2）（A1+B1）對于多變量進行“邏輯或”運算時，各對應位分別進行或運算。1.3.2“與”運算（Y=A×B）Y=0×0=0Y=1×0=0→Y=0Y=0×1=0Y=1×1=1→ Y=1若A和B為多位二進制數時，A=An……A2A1B=Bn……B2B1Y=AB=（An×Bn）……（A2×B2）(A1×B1） 各對應位分別進行與運算1．3．3反運算

變量A,其“邏輯非”或“邏輯反”為: Y=A 當A為多位變量時,如: A=An……A3A2A1 則: Y=A=An……A3A2A1本節(jié)例題（1）設A=0101B=1011Y=A+B=（0+1）（1+0）（0+1）（1+1）=1111B（2）A=1100B=0101Y=AB=（1×0）（1×1）（0×0）（0×1）=0100（3）設A=1101Y=A=00101．3．4布爾代數的基本運算規(guī)律1.恒等式A·0=0A·1=AA·A=A

A+0=AA+1=1A+A=A

A+A=1A·A=0A=A2.運算規(guī)律布爾代數有交換律、結合律、分配律。交換律A·B=B·AA+B=B+A結合律（AB）C=A（BC）=ABC（A+B）+C=A+（B+C）=A+B+C分配律A（B+C）=AB+AC（A+B）（C+D）=AC+AD+BC+BD 利用運算規(guī)律及恒等式，可以化簡很多邏輯關系式。恒等式和運算規(guī)律本身的正確性可用真值表來證明。例8：A+AB=A（1+B）=AA+AB=A+AB+AB=A+（A+A）B=A+B例9:用布爾代數簡化照明原控制線路,原控制線路如圖A所示。BABBAAVVLL原控制線路燈和觸點的關系,用布爾代數表示如下：L=（A+AB）×B=AB+ABB=AB 簡化后的線路圖如圖B所示.圖A圖B1.3.5摩根定理

在電路設計時，經常要用摩根定理，解決元件的互換，而不改變原電路的邏輯功能。 二變量的摩根定理: A+B=AB;AB=A+B多變量的摩根定理: A+B+C+…=ABC… ABC…=A+B+C+… 用真值表可證明摩根定理例題:A×B=A+B=A+B

A+B+C=A·B·C=A·B·C1.3.6真值表與布爾代數式的關系 真值表通過分析輸入量的所有組合，較直觀地反映輸入與輸出之間的關系。 例如，兩個一位二進制數A和B的相加，其和S及進位C用真值表來描述。 ABSC0000011010101101從真值表直接地分別寫出S、C的邏輯代數式:S=AB+AB C=AB 從真值表寫出布爾代數式的方法：（1）輸出欄有幾個“1”項，就有幾個“或”項。（2）每項各因素之間是“與”關系，每項每個因素都寫上，因素是“0”添反，因素是“1”不添。ABSC0000011010101101S=AB+AB C=AB用真值表描述問題，不僅全面，而且通過它可寫出布爾代數式，用邏輯門來實現。1．4二進制數的運算及其加法電路 加法電路是計算機的一個基本部件，用它能完成算術的4種基本運算。1.4.1二進制數的相加(1)兩個二進制數相加時,可以逐位相加,如二進制數寫成: A=A3A2A1A0 B=B3B2B1B0 其結果可以寫成: Ｓ＝Ｓ３Ｓ２Ｓ１Ｓ０