主讲教师方义秋辅导教师易芝.ppt
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1、主讲教师 方义秋 辅导教师 易芝,微机原理,教材,32位微型计算机原理与接口技术 仇 玉 章 主编 清华大学出版社,参考文献:,微型计算机硬件技术及应用基础 邹逢兴 主编 国防科技大学出版社 32微型计算机原理接口技术及其应用 史新福 等编 西北工业大学出版社 http:/ 广东工业大学 http:/ 华北航天工业大学 http:/ 南京理工大学 http:/ 东南大学,微型机原理与接口技术 课程简介及要求,1. 课程性质及教学目的 微型计算机原理与接口技术是学习以Intel 80486为背景的32位微型计算机基本知识和应用技能的重要课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用;学会运用
2、指令系统和汇编语言进行程序设计;熟悉各种类型的接口及其应用,树立起微型计算机体系结构的基本概念,为后继计算机课程的学习及应用打好基础。,微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求,2. 课程教学安排 理论教学学时:58学时 实验学时:6学时 考试形式:以笔试为主占70%,实践占20%,作业占10% 3. 教材主体内容结构 基本知识与基本概念 计算机中的数据表示:数制与编码 计算机的系统组成:硬件、软件 存储器的基础知识,微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求,80486微处理器 微处理器内部结构 80486的工作模式:实地址模式、保护虚地址模式和虚拟86方式 80486的外部引脚 指令系统与汇
3、编语言 指令的概念与寻址方式 80486指令系统介绍 汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍 汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试,微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求,汇编语言程序设计及其应用 程序设计的方法和步骤 顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计 DOS和BIOS中断调用 DOS功能调用 BIOS中断调用,微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求,输入输出系统 输入输出接口概述 信息交换方式:无条件方式、查询方式、中断方式及DMA方式 可编程定时/计数器8254 中断系统 中断的概念 中断向量及其作用 软中断与硬件中断的区别 微机系统的中断处理过程 可编程中断控制器8259A及
4、其应用,微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求,串行通信 1串行同步通信与异步通信的基本概念 2串行通信接口标准RS-232C 38250接口的内部结构,端口地址分配,分频率系数的计算与初始化步骤。 48251A的内部结构,同步收/发与异步收/发,初始化方法 并行I/0接口芯片 18255A的内部结构:两组控制电路,三个端口,方式0、方式1与方式2的特点与使用场合。 28255A方式选择控制字和C口置位/复位控制字的含义及使用。8255A的应用和初始化。,微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求,DMA控制器 1DMA的工作过程 28237A的内部结构和基本功能 38237A各个内部寄存器的
5、作用 存储系统 1虚拟存储器的概念 280486的段式存储器、页式存储器、段页式存储器 3Cache的工作原理,11,第一章 数制和码制,1.1计算机中的数制 1.2计算机中的码制 .3浮点数基本概念,12,1.1计算机中的数制,计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的,二进制数只有两个数字0和1,这与我们日常生活中所使用的十进制数是不同的。 、计算机中常用的计数制 人们最常用的数是十进制数,计算机中采用的是二进制数,同时有的时候为了简化二进制数据的书写,也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介绍这几种常用的进制。 1、十进制数 十进制数是大家熟悉的,用0,1,2,8,9十个不同的符号
6、来表示数值,它采用的是“逢十进一,借一当十”的原则。,13,2、二进制表示法 基数为10的记数制叫十进制;基数为2的记数制叫做二进制。 二进制数的计算规则是“逢二进一,借一当二”。,二进制表示数值方法如下: NB = Ki * 2i 其中:Ki = 0 或 1,n,i=-m,例:二进制数1011.1表示如下: (1011.1)B= 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 +1 * 2-1,14,运算规则: 加法运算: 0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 =10 (逢二进一) 减法运算: 0-0 = 0 10-1 =1 (借位) 1-0 = 1 1
7、-1 =0 乘法运算: 0 * 0 =0 0 * 1 =0 1 * 0 =0 1 * 1 =1 除法运算 0 / 1 =0 1 / 1 =1,15,3、八进制表示法 八进制数是基数为八的计数制。八进制数主要采用0,1,2,7这八个阿拉伯数字。 八进制数的运算规则为“逢八进一,借一当八”。,八进制表示数值方法如下: NO = Ki * 8i 其中:Ki = 0 、1、2、3、4、5、6、7,n,i=-m,例:(467.6)O=4 * 82 + 6 * 81 + 7 * 80 + 6 * 8-1,16,4、十六进制表示法 基数为16,用0 - 9 、A - F 十五个字符来数值,逢十六进一。 各位
8、的权值为 16i 。,二进制表示数值方法如下: NH= Ki * 16i 其中:Ki = 0 - 9 、A - F,n,i=-m,例:(56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-1,17,下表给出了计算机中不同计数制的基数、数码、进位关系和表示方法。,18,1、2 数制间的转换 1、二进制数和十进制数之间的转换 (1)、二进制数转换为十进制数 方法:按二进制数的位权进行展开相加即可。 例:11101.101 =124+123+122+021+120+12-1+02-2+12-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125 =29.
9、875,19,(2)、十进制数转换为二进制数 方法: A、将整数部分和小数部分分别进行转换,然后再把转换结果进行相加。 B、整数转换采用除2取余法:用2不断地去除要转换的数,直到商为0。再将每一步所得的余数,按逆序排列,便可得转换结果。 C、小数转换采用乘2取整法:每次用2与小数部分相乘,取乘积的整数部分,再取其小数部分乘2直到小部分为0。将所取整数顺序放在小数点后即为转换结果。,20,例:将(136)D转换为二进制数。 2 136 余数(结果) 低位 2 68 - 0 2 34 - 0 2 17 - 0 2 8 - 1 2 4 - 0 2 2 - 0 2 1 - 0 0 - 1 高位,转换结
10、果:(136)D=(10001000)B,21,例:将(0.625)D转换为二进制数。 0.625 * 2 1.25 * 2 0.5 * 2 1.0 取整: 高位 低位,转换结果:(0.625)D = (0.101)B,22,2、二进制数和八进制数、十六进制数间的转换 (1)、二进制数到八进制数、十六进制数的转换 A、二进制数到八进制数转换采用“三位化一位”的方法。从小数点开始向两边分别进行每三位分一组,向左不足三位的,从左边补0;向右不足三位的,从右边补0。 B、二进制数到十六进制数的转换采用“四位化一位”的方法。从小数点开始向两边分别进行每四位分一组,向左不足四位的,从左边补0;向右不足四
11、位的,从右边补0。 例:将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。 1 000 110 . 01 001 000 110 . 010,( 1 0 6 . 2 )O,23,二进制数到十六进制数的转换: (1000110.01)B = 100 0110 . 01 0100 0110 . 0100,(4 6 . 4)H,(2)、八进制、十六进制数到二进制数的转换 方法:采用“一位化三位(四位)”的方法。按顺序写出每位八进制(十六进制)数对应的二进制数,所得结果即为相应的二进制数。 例:将(352.6)o转换为二进制数。 3 5 2 . 6 011 101 010 110 =(11 10
12、1 010 . 11)B,24,1.1.3 计算机中常用的编码 计算机除了用于数值计算之外,还要进行大量的文字信息处理,也就是要对表达各种文字信息的符号进行加工。计算机中目前最通用的两种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的简称,用于给西文字符编码,包括英文字母的大小写、数字、专用字符、控制字符等。 这种编码由7位二进制数组合而成,可以表示128种字符,目前在国际上广泛流
13、行。 (见书 P.3 表1.2),25,2. 二十进制编码BCD码 BCD(Binary-Coded Decimal)码又称为“二十进制编码”,专门解决用二进制数表示十进数的问题。 “二十进制编码”最常用的是8421编码,其方法是用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。 由于4位二进制数有00001111共16种状态,而十进制数09只取00001001的10种状态,其余6种不用。,26,27,通常,BCD码有两种形式,即压缩BCD码和非压缩BCD码。 (1)压缩BCD码:压缩BCD码的每一位数采用4位二进制数来表示,即一个字节表示两位十进制数。例如:十进制数5
14、9D,采用压缩BCD码表示为二进制数是01011001B。 (2)非压缩BCD码:非压缩BCD码的每一位数采用8位二进制数来表示,即一个字节表示1位十进制数。而且只用每个字节的低4位来表示09,高4位为0。例如:十进制数87D,采用非压缩BCD码表示为二进制数是00001000 00000111B。,28,3. 汉字编码 具有汉字信息处理能力的计算机系统,除了配备必要的汉字设备和接口外,还应该装配有支持汉字信息输入、输出和处理的操作系统。 (1)汉字输入码:用于外部输入汉字,也称为外码。有顺序码将汉字按一定顺序排好,然后逐个赋予1个号码作为该汉字的编码,例如区位码;音码根据汉字的读音进行编码,
15、例如拼音码;形码根据汉字的字形进行编码,例如五笔字型;音形码根据汉字的读音和字形进行编码,例如双拼码。 (2)汉字机内码:是汉字处理系统内部存储、处理汉字而使用的编码,简称内码。内码与国家标准GB2312-80汉字字符集有简明的一一对应关系。,29,(3)汉字交换码:是汉字信息处理系统之间或通信系统之间传输信息时,对每个汉字所规定的统一编码。我国已指定了汉字交换码的国家标准“信息交换用汉字编码字符集基本集”,代号GB2321-80,又称“国标码”。国标码字符集共收录汉字和图形符号7445个。其中:一级常用汉字3755个;二级非常用汉字和偏旁部首3008个;图形符号682个。国标码是所有汉字编码
16、都应该遵循的标准,自公布这一标准后,汉字机内码的编码、汉字字库的设计、汉字输入码的转换、输出设备的汉字地址码等,都以此标准为基础。 返回,30,1.2 计算机中的码制,1. 基本概念 在计算机内部表示二进制数的方法通常称为数值编码,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。机器数所代表的数称为该机器数的真值。,31,(1)机器数的符号:在算术运算中,数据是有正有负的,称之为带符号数。为了在计算机中正确地表示带符号数,通常规定每个字长的最高位为符号位,并用“0”表示正数,用“1”表示负数。例如:字长为8位二进制时,D7为符号位,其余D6D0为数值位;字长为16位二进制数时,D
17、15为符号位,其余D14D0为数值位。, 如: 01100000B,10110000B称机器数,对应 有符号的数:+1100000B ,-0110000B 称真值数,值为+96,-48 无符号的数:01100000B,10110000B 其十进制数为96,176,32,(2)机器数的范围:由计算机的CPU字长来决定。 当使用8位寄存器时,字长为8位,所以一个无符号整数的最大值是: (11111111)B=(255)D,此时机器数的范围是0255。 当使用16位寄存器时,字长为16位,所以一个无符号整数的最大值是: (1111111111111111)B=(FFFF)H=(65535)D,此时机
18、器数的范围是065535,33,(3)机器数中小数点的位置: 在机器中,小数点的位置通常有两种约定,一种规定小数点的位置固定不变,这时的机器数称为“定点数”;另一种规定小数点的位置可以浮动,这时的机器数称为“浮点数”。,34,2. 机器数的原码、反码、补码 (1)原码:规定正数的符号位为0,负数的符号位为1,其它位按照一般的方法来表示数的绝对值。用这样的表示方法得到的就是数的原码。 例如:当机器字长为8位二进制数时: X1011011 X原码01011011 Y1011011 Y原码11011011 X0000000 X原码00000000 Y0000000 Y原码10000000 原码表示的
19、整数范围是(2n-11)(2n-11),其中n为机器字长。 通常:8位二进制原码表示的整数范围是127127, 16位二进制原码表示的整数范围是3276732767。,35,(2)反码:对于一个带符号的数来说, 正数反=正数原,既正数的反码与其原码相同; 负数反=其原码除符号位以外的各位按位取反。 例如:当机器字长为8位二进制数时: X1011011 X原码01011011 X反码01011011 Y1011011 Y原码11011011 Y反码10100100 X0000000 X原码00000000 X反码00000000 Y0000000 Y原码10000000 Y反码11111111
20、反码表示的整数范围是(2n-11)(2n-11),其中n为机器字长。 负数的反码与负数的原码有很大的区别,反码通常用作求补码过程中的中间形式。,36,(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。 例如: X1011011 X0000000 X原码01011011 X原码00000000 X补码01011011 X补码00000000 Y1011011 Y0000000 Y原码11011011 Y原码10000000 Y反码10100100 Y反码11111111 Y补码10100101 Y补码00000000 补码表示的整数范围是2n-1(2n-11),其中n为机器字长
21、。 则:8位二进制补码表示的整数范围是128127, 16位二进制补码表示的整数范围是3276832767。 负零的补码和正零的补码相同。,37,3整数补码的运算,()模某一计量器的最大单位。 如:时钟点; 位寄存器,可表达0000000011111111共256个数,故模为28 N位寄存器,模为2n (2) 有模的运算 凡是用器件进行的运算都是有摸运算。当运算结果大于摸时,超出的部分被运算器自动“丢弃”(保存在进位标志寄存器中)。,38,如:时钟拨准,现是3点,而时针指向5点,拨准的方法有二: (逆时针拨小时) ,丢失 (顺时针拨小时) (mod 12) 有 X+12=X 若, 则 , 即
22、7 称是()对模的补码。 在摸12的意义下,负数可以转化为正数,而正负数相加也可转化为正数间的相加。如: 4(5)=(),39,(3) 求补运算按位取反,末位加 例如: X+75=1001011 X-75= - 1001011 +X补码01001011 -X补码10110101 按位取反: 10110100 01001010 末位加1: 10110101 01001011 对补码按位取反末位加,就得到补码 对补码按位取反末位加,就得到补码,40,补码与真值之间的转换:给定机器数的真值可以通过补码的定义来完成真值到补码的转换,若已知某数的补码求其真值,计算方法如下: 正数补码的真值等于补码的本身
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