东北大学微机原理第一讲模板

微型机原理与程序设计微型机原理与应用技术微型机原理与程序设计内容简介第一章：微型计算机基础包括微型计算机的体系结构、机内的数据表示方法、中央处理器（CPU）存储器、输入输出、以及计算机解题过程等第二章：8086微处理器及系统包括8086微处理器、存储器管理与扩展、程序设计、输入输出接口设计第三章：89C51单片机原理及应用包括89C51基本结构、存储器管理与扩展、C51程序设计、集成I/O资源第四章：输入输出通道设计包括数字、模拟输入输出通道、串行通讯通道以及人机对话通道的设计微型机原理与程序设计第1章微型计算机原理4-6学时1.1计算机概述1学时1.2基础知识1.3中央处理器1学时1.4存储器2学时1.5输入输出1学时1.6程序设计1学时1.7计算机与控制第2章8086微处理器及系统设计20学时2.18086微处理器2学时2.28086的存储器管理2学时2.38086程序设计6学时2.4程序直接控制输入输出6学时2.5中断输入输出4学时2.6直接存储器存取1、2章复习、测验2学时课时安排微型机原理与程序设计第3章89C51单片机原理及应用24学时3.189C51的结构和原理4学时3.2存储器与I/O2学时3.3高级语言程序设计6学时3.489C51集成I/O资源12学时第4章输入输出通道设计14学时4.1数字量输入输出通道技术2学时4.2模拟量输入输出通道技术6学时4.3人机交互通道技术3学时4.4串行通讯通道技术3学时3、4、5章复习、测验2学时总计64学时课时安排微型机原理与程序设计课堂：随机点名，每次不到扣2分。任何理由超过三次不到扣20分。出现一次代答，代答者本项为0分，被代答者扣2分。实验：按照实验老师要求。一二章测验：1章7分，二章18分的比例出题，时间不多于1小时。不参加考试者0分，考卷雷同者0分。三四章测验：3章16分，四章9分的比例出题，考试1个小时。不参加考试者0分，考卷雷同者0分。总成绩=课堂（10分）+实验（40分）+考试（50分）考核方式微型机原理与程序设计课程负责人毛志忠（信息学馆-339）[e-mail]主讲教师肖冬（333）张颖伟（329）[e-mail]@ise.neu.edu.cn冯琳（333）陈春华（337）[e-mail]@ise.neu.edu.cn袁平（337）秦树凯（323）[e-mail]@ise.neu.edu.cn课程教师微型机原理与程序设计1计算机概述计算机机械计算机电子计算机模拟计算机数字计算机第一台电子计算机电子数字积分和计算机（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer--ENIAC）体系结构的确立离散变量自动电子计算机（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer-EDVAC）微型机原理与程序设计代时间硬件技术速度（次/秒）一代1946~1957电子管40000二代1958~1964晶体管200000三代1965~1971中、小规模集成电路1000000四代1972~1977大规模集成电路100000001978~现在超大规模集成电路1.000000微型机原理与程序设计计算机的发展趋势两极巨型化微型化微型计算机由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出(I/0)接口电路以及相应的辅助电路而构成的。微型机原理与程序设计2微型计算机结构计算机（指硬件）应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件组成。指令和数据以同等地位存放在存储器内，并可按地址访问。指令和数据均用二进制码来表示。指令由操作码和地址组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置。指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的。在特定条件下，可根据运算结果或设定的条件改变执行顺序。计算机以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器实现。微型机原理与程序设计冯•诺依曼型计算机最基本的组成输出设备输入设备控制器存储器程序和数据计算结果运算器微型机原理与程序设计主存储器(MM)算术逻辑单元（ALU）I/O设备控制单元（CU）CPU主机现代计算机构成微型机原理与程序设计总线所谓总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时的发送与接收各部件的信息。CPU系统总线存储器IO接口IO设备1IO接口IO设备N…………图1-1-5单总线结构微型机原理与程序设计数据存储器(DM)CPU程序存储器(PM)DM地址总线DM数据总线PM地址总线PM数据总线DM控制总线PM控制总线哈佛结构地址总线、数据总线和控制总线微型机原理与程序设计2预备知识-数据的机内表示无符号整数的机内表示无符号整数在计算机中采用二进制整数形式表示。二进制整数由0和l两个数码组成，基数为2，按“逢二进一”的原则进行计数。10(2)niiiBB位数（二进制）数值范围（十进制）80~28-1（0~255）160~216-1（0~65535）320~232-1（0~4294967295）640~264-1（0~18446744073709551615）微型机原理与程序设计有符号整数的机内表示↑数值位符号位[X]原=01010101↑数值位符号位[X]原=11010101[+0]原=00000000[-0]原=10000000（1）原码表示法在用二进制原码表示的数中，数据的最高位用来表示符号，称为符号位，符号位为0表示正数，符号位为1表示负数，其余位为数值位，按照无符号整数的表示方法表示。对于正数：如X=+85，对于负数：如X=-85，对于零：在原码表示法中，0有两种表示形式：微型机原理与程序设计↑数值位符号位[X]反=01010101↑数值位符号位[X]反=10101010[+0]反=00000000，[-0]反=11111111（2）反码表示法反码是在原码的基础上改进的一种编码方式，其编码规则为：对于正数：反码的表示形式与原码的表示形式相同，即[X]反＝[X]原。如：X=+85，对于负数：符号位为1，其余用数值的反码表示。如：X=-85，对于零：在反码表示法中，0有两种表示形式：微型机原理与程序设计↑数值位符号位[X]补=01010101↑数值位符号位[X]补=10101011[0]补=00000000原码和反码作为表示有符号数的编码方式在早期的计算机中使用。如今，有符号整数都采用补码来表示和存储补码(two‘scomplement)的补码编码规则为：（3）补码表示法对于正数：补码的表示形式与原码的表示形式相同，即[X]补＝[X]原。如：X=+85，对于负数：符号位为1，其余各位按位取反加1。如：X=-85，对于零：在补码表示法中，0只有一种表示形式：微型机原理与程序设计原码、反码、补码之间的转换•（1）原码转换为反码，反码转换为原码–对于负数：符号位不变，其余位取反–[Ｘ]原=10110110,[Ｘ]反=11001001•（2）原码转换为补码，补码转换为原码–对于负数：符号为不变，其余位取反加１–[Ｘ]原=10110110,[Ｘ]补=11001001+1=11001010微型机原理与程序设计位数（二进制）数值范围（十进制）8-27~27-1（-128~127）16-215~215-1（-32768~32767）32-231~231-1（-2147483648~2147483647）64-263~263-（-9223372036854775808~9223372036854775807）微型机原理与程序设计实数的机内表示（1）定点表示法在定点表示法中，数据的小数点的位置是确定的。小数点的位置确定在哪里，是由程序设计人员定义的。在程序的输入、运算和输出程序中体现出来。定点表示法表示的数据一般简称为定点数。1(2)niiimBB小数点位置一般有两种确定方法：小数点位置确定在最低位之后，这时，代码表示纯整数；小数点位置确定在最高位和次高位之间，这时，代码表示纯小数。微型机原理与程序设计（2）浮点表示法如36.625和-36.625的短实数、长实数、临时实数的表示形式为（十六进制）：短实数：42128000和C2128000长实数：4042500000000000和C042500000000000临时实数；40049280000000000000和C0049280000000000000微型机原理与程序设计转换为二进制为100100.101规格化后为1.00100101×25阶码为101加过余量127后01111111+00000101=10000100尾数(23位)00100101000000000000000符号&阶码&尾数01000010000100101000000000000000用16进制表示为42128000符号位变化11000010000100101000000000000000C212800036.625-36.625微型机原理与程序设计十进制数的BCD表示微型机原理与程序设计BCD码举例•两个BCD码相加15+28=43（个位产生进位）相加调整0101(15)100001001000100(281)101)1(3?0110001100000111010011)00(43微型机原理与程序设计BCD码举例•三个BCD码相加191+128=319相加调整000110000001000101001(191)0010(128)10101011(0012?9)1011(2?9)011000100000001(60)0001100100001001)1(319微型机原理与程序设计字符的机内表示微型机原理与程序设计奇偶效验举例奇校验001110000011100010010010100100偶校验001110010011100010010000100100微型机原理与程序设计数据机内表示方法选择要表示的数的类型(小数、整数、实数)；可能遇到的数值范围；数值精确度；数据存储和处理所需要的硬件代价。微型机原理与程序设计例：一个二进制的位串具体表示什么数据或信息，也是由软件人员进行解释的。如在计算机中有一个16位的二进制位串的内容为0100001000110111，可以解释为：(1)表示2字节无符号整数：16951。(2)表示2字节有符号整数：+16951。(3)表示定点数：0.517303466794。(4)表示两个字符的ASCII码：表示B7。(5)表示4位BCD码数据：4237。微型机原理与程序设计编程中数据的书写形式下标表示数制。如：(1010)2、(1010)8、(1010)10、(1010)16后缀字母来表示数制。如：101B、76Q、375D、1A7H。微型机原理与程序设计测验•2.4MB=___B•35.625D=__H=__B=__Q•3B.4H=__B=__Q=__D•-105的原码、反码、补码和过余码表示形式•补码表示的带符号数0D8H，它所表示的十进制数是（）。微型机原理与程序设计测验•2.4MB=B•35.625D=H=B=Q•3B.4H=B=Q=D2.4*22023.A100011.10143.5111011.0173.259.25微型机原理与程序设计测验•-105的原码、反码、补码和过余码表示形式•原码11101001反码•补码•过余码=100101101001011110000000-01101001=00010111微型机原理与程序设计测验•补码表示的带符号数0D8H，它所表示的十进制数是（）。•0D8H11011000B10100111B10101000B-40D