四川大學電子信息學院微機原理ppt 1概述

微機原理與接口技術第一章微型計算機概述主要內容微型計算機發(fā)展過程簡介基本概念計算機中的數(shù)的表示方法微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機的工作過程1.微型計算機發(fā)展過程什么是微型計算機？微型計算機是建立在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的技術基礎上的第四代計算機的總稱。構成微機的最重要的部件中央處理器（CPU），包括控制器＆運算器1.微型計算機發(fā)展過程微處理器的發(fā)展過程第一代：電子管第二代：晶體管第三代：中小規(guī)模集成電路第四代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路2.基本概念位、字、字長、字節(jié)位是計算機所能表示的最基本最小的數(shù)據(jù)單元字是計算機內部進行數(shù)據(jù)處理的基本單位字長是每一個字所包含的二進制的位數(shù)字節(jié)相鄰8位二進制數(shù)單板機和單片機嵌入式系統(tǒng)2.基本概念位、字、字長、字節(jié)單板機和單片機單板機是一種功能簡單、價格低廉、專為特殊應用而將CPU、ROM、RAM、I/O口及其他輔助電路全部安裝在一塊電路板上的低檔微機單片機是將CPU、ROM、RAM、I/O口電路全部集成在一塊芯片上，具有基本功能的特殊的計算機嵌入式系統(tǒng)2.基本概念位、字、字長、字節(jié)單板機和單片機嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁減，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。3.計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)據(jù)、數(shù)制以及數(shù)的基與權數(shù)制之間的轉換數(shù)制的編碼計算機中帶符號數(shù)的表示方法數(shù)的小數(shù)點表示方法3.計算機中數(shù)的表示方法數(shù)據(jù)計算機能夠處理的信息，如文字、數(shù)據(jù)、聲音、圖形圖像等統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。計算機中的數(shù)制二進制（0，1）八進制（0~8）、十進制（0~9）、十六進制（0~9，A~F）3.計算機中數(shù)的表示方法數(shù)制的基與權在一種技術制中，表示每個數(shù)位上可用字符的個數(shù)稱為該計數(shù)制的基數(shù)一個數(shù)值中每一個數(shù)碼表示的值還取決于其所處的位置，即不同的位置具有不同的權例如：八進制基數(shù)為8，十進制基數(shù)為10…(111)10中每個位置的1代表的值是不一樣的3.計算機中數(shù)的表示方法數(shù)制之間的轉換十進制轉換成二進制整數(shù)部分除二取余倒排小數(shù)部分乘二取整正排十進制轉換成十六進制，與上雷同，基數(shù)變103.計算機中數(shù)的表示方法十六（八）進制轉換成二進制：對應的十六（八）進制數(shù)用相應的四（三）位二進制代替即可二進制轉換成八（十六）進制：整數(shù)部分由小數(shù)點處向左分成3（4）位一組，最后不足3（4）位補0，小數(shù)部分自小數(shù)點向右分成每3（4）位一組，最后不足3（4）位補0，然后每段用相應的八（十六）進制代替即可，小數(shù)點位置不變。3.計算機中數(shù)的表示方法數(shù)制中的編碼BCD碼：二進制編碼的十進制數(shù)，即一位10進制的數(shù)用4位2進制編碼表示。字符編碼——ASCII碼漢字編碼——國標碼3.計算機中數(shù)的表示方法計算機中帶符號數(shù)的表示方法數(shù)的符號表示法和真值帶有數(shù)碼化的正負號的數(shù)稱為機器數(shù)習慣上約定機器數(shù)的最高位為其符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)0100010011000100正數(shù)符號位數(shù)值部分負數(shù)符號位數(shù)值部分3.計算機中數(shù)的表示方法機器數(shù)有3中不同的編碼形式：原碼、反碼、補碼原碼：最高位為0表示正數(shù)，為1表示負數(shù)，其余各位為該數(shù)的二進制數(shù)值(54)原＝00110110(-67)原＝110000110取原值不變符號位數(shù)值部分正數(shù)1取原值不變符號位數(shù)值部分負數(shù)3.計算機中數(shù)的表示方法反碼：正數(shù)的反碼與原碼同，負數(shù)的反碼是除符號位不變，其余個數(shù)值位在原碼的基礎上“按位取反”得到(54)反＝00110110(-67)反＝101111000取原值不變符號位數(shù)值部分正數(shù)1按位取反符號位數(shù)值部分負數(shù)3.計算機中數(shù)的表示方法補碼：正數(shù)的補碼與原碼相同，負數(shù)的補碼等于該數(shù)的反碼加1(54)補＝00110110(-67)補＝10111101注： 表示范圍： 原碼：－127~+127(10000000=00000000=0) 反碼：－127~+127(10000000=00000000=0) 補碼：－128~+127(-128=10000000)(00000000=0)溢出3.計算機中數(shù)的表示方法數(shù)的小數(shù)點表示方法計算機中數(shù)的表示方法有兩種：定點表示法：小數(shù)點位置人為約定，隱含，不占位置，無需用任何二進制數(shù)值來表示。浮點表示法：小數(shù)點位置浮動，不固定。定點表示法定點純小數(shù)：約定小數(shù)點位置固定在符號位之后，最高數(shù)值位之前。定點純整數(shù)：約定小數(shù)點位置固定在最低數(shù)值位之后。符號位尾數(shù)S小數(shù)點隱含處符號位尾數(shù)S小數(shù)點隱含處浮點表示法IEEE標準規(guī)定，浮點數(shù)可用下述公式表示：(-1)S2E(b0▽b1b2…bp-1)(209.125)10表示成單精度浮點數(shù)(209.125)10=(11010001.001)2=1.1010001001×27指數(shù)為7，加上偏移量127，E＝7＋127＝134符號位S=0,1指數(shù)帶偏移量的整數(shù)，表示成無符號的整數(shù)尾數(shù)bi,二進制的數(shù)位隱含的小數(shù)點的位置尾數(shù)長度，共有p位規(guī)格化形式010000110101000100100…0000000SE(8位)b1b2b3b4b5b6b7…b22b234微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機由硬件（主機、輸入輸出設備、電源）和軟件（系統(tǒng)軟件、用戶軟件）組成。4.1微型計算機硬件系統(tǒng)的組成微型計算機硬件系統(tǒng)的組成微機由微處理器、總線、存儲器、輸入/輸出設備及各種接口模塊組成4.1.1微處理器微處理器（CPU）運算器以累加器為核心控制器（PC,IR,ID,PLA）寄存器組4.1.2系統(tǒng)總線微機在組織形式上采用了總線結構，即各個部分通過一組公共的信號聯(lián)系起來，實現(xiàn)計算機各模塊之間以及計算機與外設之間的數(shù)據(jù)傳輸，這組信號線稱為系統(tǒng)總線4.1.2系統(tǒng)總線總線根據(jù)功能劃分為3種地址總線（AB）：用于傳送CPU輸出的地址信號，以尋址存儲器單元和外設接口。數(shù)據(jù)總線（DB）：用于在CPU與存儲器和I/O接口之間傳輸數(shù)據(jù)，是雙向的，也是三態(tài)的?？刂瓶偩€（CB）：用于傳送各種控制信號，即用于CPU與其他設備之間的通信，CPU發(fā)出的命令和接收的請求信號由控制總線傳送。4.1.2系統(tǒng)總線采用總線結構形式的優(yōu)點：可以減少機器中的信息傳送線的根數(shù)，從而簡化了系統(tǒng)結構，提高了機器的可靠性；可以方便地對存儲器芯片及I/O接口芯片進行擴充；缺點：分時傳送操作為代價，降低了系統(tǒng)的工作速度

4.1.3存儲器馮．諾依曼存儲程序程序控制存儲器分類存儲器根據(jù)其位置不同分為內存儲器和外存儲器內存根據(jù)工作原理