微机原理与接口技术清华大学出版社北京交通大学出版社制作.ppt

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1、微机原理与接口技术清华大学出版社北京交通大学出版社制作 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望微机原理与接口技术微机原理与接口技术课程简介课程简介 1.课程性质及教学目的 微机原理与接口技术是学习微机基本知识和应用技能的重要课程，其目的是帮助学生掌握微机的硬件结构和基本原理；学会运用指令系统和汇编语言进行程序设计；熟悉各种典型的接口芯片，掌握接口技术及其具体应用，为后继计算机课程的学习及工程实际应用打下良好基础。22.课程教学安排总学时：6080学时；其中

2、实验：2040学时考试形式：笔试+实践操作 3.教材特点按照职业教育的新要求，以必须、够用为原则，着重阐述微机原理与接口技术中必须掌握的基本知识和技能，由浅入深、重点突出、应用性强。微机原理与接口技术微机原理与接口技术课程简介课程简介3 相关概念及应用均以课程基本要求为主，表达上以实例引出概念、提出问题，通过阐述与分析进行归纳总结；内容编排上以典型微机为对象，内容精炼，通俗易懂。强调理解概念、弄懂原理、掌握方法、培养技能、突出实用。强化学习过程中的习题练习和实践训练，每章给出学习指导和小结以及习题和思考题，便于读者学习和练习。微机原理与接口技术微机原理与接口技术课程简介课程简介4 3.教材的主

3、要模块微型计算机基础知识微处理器内外部特性指令系统与汇编语言存储器及其接口总线技术 微机原理与接口技术微机原理与接口技术课程简介课程简介5输入/输出接口技术中断控制接口通用可编程接口人机交互设备及接口模拟量输入/输出接口技术微机原理与接口技术微机原理与接口技术课程简介课程简介6 本章主要教学内容本章主要教学内容微处理器的产生和发展、微型计算机的微处理器的产生和发展、微型计算机的特点、分类、性能指标特点、分类、性能指标微型计算机系统的组成情况微型计算机系统的组成情况计算机中数制及其相互转换、无符号数计算机中数制及其相互转换、无符号数和带符号数的表示方法和带符号数的表示方法ASCII码、码、BCD

4、码的相关概念和应用码的相关概念和应用微型计算机的应用领域微型计算机的应用领域第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 7本章教学目的及要求本章教学目的及要求熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分类、性能指标；机的分类、性能指标；掌握计算机的基本结构及工作原理；掌握计算机的基本结构及工作原理；掌握计算机中常用的数制及其转换、带符号掌握计算机中常用的数制及其转换、带符号数的表示、字符编码等基本知识数的表示、字符编码等基本知识。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 8 1.1 微型计算机概述1.1.1 微处理器的产生和发展 1计算机发展简介

5、 1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台电子数字计算机ENIAC，此后计算机的发展随着其主要电子部件的演变已经历了4代：（1）第一代（19461958）电子管计算机（2）第二代（19591964）晶体管计算机（3）第三代（19651970）中小规模集成电路计算机（4）第四代（1971年以后）大规模和超大规模集成电路计算机第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 9 2微处理器的产生及发展 微处理器诞生于20世纪70年代初，将传统计算机的运算器和控制器等集成在一块大规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微处理器。按照微处理器的字长和功能划分经历了5代演变：（1）第一

6、代（19711973）4位和8位低档微处理器（2）第二代（19741978）8位中高档微处理器（3）第三代（19781980）16位微处理器（4）第四代（19811992）32位微处理器（5）第五代（1993年以后）是32位全新高性能奔腾（Pentium）系列微处理器。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 10 3计算机的发展趋势 随着科学技术的发展，未来计算机的发展趋势有如下几个方面：（1）朝着微型计算机和巨型计算机两级方向发展。（2）开发和研究的热点是多媒体计算机。（3）未来计算机发展的总趋势是智能化计算机。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 11第第1章章1.1.2

7、 微型计算机的特点与性能指标微型计算机的特点与性能指标1微型计算机的特点（1）功能强（2）可靠性高（3）价格低（4）适应性强（5）维护方便微型计算机基础知识微型计算机基础知识 122微型计算机的性能指标微型计算机的性能指标（1）位（Bit）：一个二进制位，由0和1两种状态构成。（2）字长：计算机CPU一次可同时处理的二进制数的位数。（3）字节（Byte）：由8个二进制位组成。（4）字：是计算机内部进行数据处理的常用单位。16位微机由两个字节组成一个字，32位微机由4个字节组成一个双字。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 13（5）主频：也称时钟频率，单位为MHz（兆赫），决定微机的

8、处理速度。（6）主存容量：主存储器中RAM和ROM的总和。（7）可靠性：计算机在规定的时间和工作条件下正常工作不发生故障的概率。（8）兼容性：计算机的硬件和软件可用于其他多种系统的性能。（9）性能价格比：衡量计算机产品优劣的综合性指标，包括计算机的硬软件性能与售价的关系。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 14 1.1.3 微型计算机的分类1按照字长来分类按照微处理器能够处理的字长可分为8、16、32和64位微机。2按照制造工艺来分类按照微处理器器件的制造工艺可分成MOS型和双极型TTL两类。3按照利用形态来分类按照利用形态可分为位片机、单片机、单板机和PC机等。第第1章章微型计算

9、机基础知识微型计算机基础知识 15 1.2 微型计算机系统简介微型计算机系统简介1.2.1 微型计算机硬件结构 通用微型计算机的硬件系统由微处理器、内存储器、外存储器、系统总线、接口电路、输入/输出设备等部件组成，如图1-1所示。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 16图1-1 通用微型计算机的硬件系统结构第第1章章171.微处理器 也称为CPU，是微机的核心部件，包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件，负责对计算机系统的各个部件进行统一的协调和控制。2.内存储器 也称为主存储器，用来存放各类操作的数据和程序。按功能和性能可分为随机存储器RAM和只读存储器ROM。3.系统

10、总线 是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道，根据传送内容的不同，可以将总线分成数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 184.I/O接口电路 是微型计算机与外部设备交换信息的桥梁。5.主机板 由CPU插座、芯片组、内存插槽、系统BIOS、CMOS、总线扩展槽、串并行接口、各种跳线和一些辅助电路等构成。6.外存储器 使用最多的是磁盘存储器和光盘存储器。7.输入/输入设备 是微机系统与外界通信联系的渠道，最常用的有键盘、鼠标、显示器、打印机等。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 191.2.2 微型计算机系统组成及其

11、功能 完整的微型计算机系统组成框架如图1-2所示。硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机实体；软件是为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料。软件由系统软件和应用软件组成。系统软件简化了计算机操作，支持应用软件的运行并提供服务，包括操作系统、实用程序和语言处理程序等；应用软件是为用户解决某种应用问题的程序及有关的文件和资料。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 20微型计算机系统硬件软件系统软件程序设计语言应用软件（如软件包、数据库等）机器语言汇编语言高级语言监控程序操作系统编辑程序解释程序编译程序诊断程序主机外围设备运算器控制器寄存器阵列

12、微处理器内存储器I/O接口电路系统总线数据总线地址总线控制总线并行I/O串行I/OROMRAM外部设备过程I/O通道I/O设备外存储器模拟量I/O开关量I/O图1-2 微型计算机系统的组成框架第第1章章211.3 计算机中的数据表示计算机中的数据表示1.3.1 常用计数制及其转换 1数的表示 十进制数采用09共10个数字符号及其进位来表示数的大小。09这些数字符号称为“数码”；全部数码的个数称为“基数”，用“逢基数进位”进行计数称为进位计数制。进位以后的数字按其所在位置的前后，将代表不同的数值，表示各位有不同的“位权”，位权与基数的关系是：位权的值等于基数的若干次幂。第第1章章微型计算机基础知

13、识微型计算机基础知识 222计算机中常用的进位计数制表1-1给出了计算机中常用计数制的基数和数码以及进位关系。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 n表1-1 计算机中常用计数制的基数和数码以及进位关系计数制基数数码进位关系二进制20、1逢二进一十进制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十进一十六进制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9A、B、C、D、E、F逢十六进一233计数制的书写规则（1）在数字后面加写英文字母作为标识：B(Binary)表示二进制数；D(Decimal)表示十进制数（通常可以省略）；H(Hexadecimal)表示十六进制数。（2）在括号外面加数

14、字下标作为标识：(1101)2表示二进制数；(287)10表示十进制数；(5AB9)16表示十六进制数。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 24 4数制之间的转换（1）十进制数转换为二进制数：整数转换时，用基数2连续去除该整数直至商等于0，逆序排列余数即可。【例1.1】将十进制整数(35)10转换为二进制整数，采用“除2倒取余”的方法。2 35 余数为1 2 17 余数为1 2 8 余数为0 2 4 余数为0 2 2 余数为0 2 1 余数为1 0 转换后的结果为：(35)10(100011)2第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 25 小数转换时，用基数2去乘以该小数，

15、取出乘积整数部分，连续乘到小数部分等于“0”，然后顺序排列乘积的整数。【例1.2】将十进制小数(0.8125)10转换为二进制小数，采用“乘2顺取整”的方法。0.812521.625 取整数位10.62521.25 取整数位1 0.2520.5 取整数位00.521.0 取整数位1 转换后的结果为：(0.8125)10(0.1101)2 同理，十进制转换为十六进制可采用“除16倒取余”或“乘16顺取整”的方法。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 26 （2）二进制、十六进制数转换为十进制数：按照“将位权展开求和”的方法就可以得到。【例1.3】将二进制数(100101.101)2 转

16、换为十进制数，过程如下：(100101.101)2125122120121123 32410.50.125(37.625)10第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 27 十六进制数转换为十进制数时，用其各位所对应的系数来乘以基数为16的相应位权，就可以得到相应的十进制数。【例1.4】将十六进制数(F5.B)16 转换为十进制数，过程如下：(F5.B)1615161516011161 24050.6875 (245.6875)10第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 281.3.2 无符号数与带符号数的表示 把一个数及其符号在机器中的表示加以数值化，这样的数称为机器数。机器数

17、的表示要考虑以下3个因素：（1）机器数的范围（2）机器数的符号（3）机器数中小数点的位置第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 291数的原码、反码、补码表示（1）原码：正数的原码将其符号位置“0”，负数的原码将其符号位置“1”，其余各位按照通常的方法来表示。（2）反码：正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位以外的各位按位取反。（3）补码：正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反码在最低位加1。引入补码可以将减法运算化成加法运算，从而简化机器的控制线路，提高运算速度。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 30 【例1.7】已知X补码11011011B，求其值X。由

18、于X补码的符号位为“1”，表示该数为负数，则其值为：X(1011011反码1)2(01001001)2(0100101)2(125122120)(3241)37第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 312.定点数和浮点数表示（1）定点数：对于整数来说，将小数点约定在最低位的右边称为定点整数；对于纯小数来说，将小数点约定在符号位之后称为定点小数。（2）浮点数：小数点的位置是不固定的。通常，一个二进制数可以表示为：N2PS式中S称为N的尾数，即全部的有效数字，2前面的号是尾数的符号；P称为N的阶码，指明小数点的实际位置，2的右上方的号是阶码的符号。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基

19、础知识 321.3.3 ASCII码与BCD码 字符在计算机中也必须用二进制数表示。目前通用的字符编码分别是美国信息交换标准代码（ASCII码）和二十进制编码（BCD码）。1.美国信息交换标准代码（ASCII码）ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码是美国信息交换标准代码，可以表示英文字母的大小写、数字、专用字符、控制字符等。该编码由7位二进制数组合而成，可表示128种字符。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 33第第1章章2.BCD码 BCD（Binary-Coded Decimal）码又称为“二十进制

20、编码”，专门解决用二进制数表示十进数的问题。常用的“二十进制编码”是8421编码，采用4位二进制数表示1位十进制数，自左至右每一位对应的位权是8、4、2、1。BCD码有压缩BCD码和非压缩BCD码两种表示形式。微型计算机基础知识微型计算机基础知识 34 1.4 微型计算机的应用 微型计算机的应用已经深入到各行各业，成为当今信息社会不可缺少的重要工具，其应用领域可以归纳为以下几个方面：1.科学计算2.信息处理（1）办公自动化（2）数据库应用（3）多媒体技术3.过程控制4.计算机辅助设计与仿真5.网络与信息化 第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识 35本章小结本章小结 微型计算机的硬件系统主要由CPU、存储器、系统总线、接口电路及I/O设备等部件组成。软件是提高计算机使用效率、扩大计算机功能的程序总称，它由各种程序和数据组成。系统软件是对硬件功能的扩充与完善。要掌握计算机内部的信息处理方法和特点，熟悉各类数制之间的相互转换，理解无符号数和带符号数的表示方法，掌握BCD码和字符的ASCII码以及汉字编码及其应用。为后续内容的学习打下一个良好的基础。第第1章章36 第第1 1章内容到此结束章内容到此结束 谢谢各位谢谢各位!37