微机原理与接口技术清华大学

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1、1微机原理与接口技术大家好！2课程目标掌握：微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计方法微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力3教材及实验指导书教材：《微机原理与接口技术》（第3版）.冯博琴，吴宁主编.清华大学出版社实验指导书《微机原理与接口技术实验指导书》（讲义）陈文革，吴宁，夏秦编.西安交通大学《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第3版）.吴宁，陈文革编.清华大学出版社4第1章微型计算机基础概论主要内容：微机系统的组成计算机中的编码、数制及其转换无符号二进制数的运算算术运算和逻辑运算运算中的溢出机器数的表示及运算基本逻辑

2、门及译码器5一、微型计算机系统微型机的工作原理微机系统的基本组成61.计算机的工作原理冯•诺依曼计算机的工作原理存储程序工作原理7存储程序原理将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存指令按其在存储器中存放的顺序执行；由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行。8冯•诺依曼计算机体系结构运算器存储器控制器输入设备输出设备9冯•诺依曼机的工作过程内存中的程序指令1指令2指令n┇分析获取操作数执行存放结果┇程序计数器PC地址CPU取出操作数10冯•诺依曼机的工作过程取一条指令的工作过程：将指令所在地址赋给程序计数器PC；PC内容送到地址寄存器A

3、R，PC自动加1；把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码，选中相应单元。CPU的控制器发出读命令。在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数据总线DB。把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。指令译码因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它送到指令寄存器IR，然后再送到指令译码器ID冯•诺依曼机的特点和不足特点：程序存储，共享数据，顺序执行属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据的处理。不足：与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高；执行顺序有程序决定，对大型复杂任务较困难；以运算器为核心，处理效率较低；由PC控制执行顺序，难以

4、进行真正的并行处理。11典型的非冯•诺依曼机结构数据流驱动的计算机结构当指令具有所需数据、且输出端没有数据时就可执行。12DataflowImageProcessingSystem132.系统组成主机硬件系统外设微机系统系统软件软件系统应用软件CPU存储器输入/输出接口总线14微处理器微处理器简称CPU，是计算机的核心。主要包括：运算器控制器寄存器组15存储器定义：用于存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序。16有关内存储器的几个概念内存单元的地址和内容内存容量内存的操作内存的分类17内存单元的地址和内容内存按单元组织每单元都对应一个地址，以方便对单元的寻址1011

5、011038F04H内存地址单元内容18内存容量内存容量：所含存储单元的个数，以字节为单位内存容量的大小依CPU的寻址能力而定实地址模式下为CPU地址信号线的位数19内存操作读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。20内存储器的分类随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）按工作方式可分为21输入/输出接口接口是CPU与外部设备间的桥梁CPUI/O接口外设22接口的分类串行接口并行接口数字接口模拟接口输入接口输出接口23接口的功能数据缓冲寄存；信号电平或类型的转换；实现主机与外设间的运行匹配。24总线基

6、本概念分类工作原理常用系统总线标准及其主要技术指标（具体内容见后续课程）25软件系统软件：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。系统软件应用软件操作系统编译系统网络系统工具软件软件26二、计算机中的数制和编码数制和编码的表示各种计数制之间的相互转换271.常用计数法十进制（D）二进制（B）十六进制（H）28例：234.98D或（234.98）D1101.11B或（1101.11）BABCD.BFH或（ABCD.BF）H292.各种进制数间的转换非十进制数到十进制数的转换十进制到非十进制数的转换二进制与十六进制数之间的转换30非

7、十进制数到十进制数的转换按相应的权值表达式展开例：1011.11B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=8+2+1+0.5+0.25=11.755B.8H=5×161+11×160+8×16-1=80+11+0.5=91.531十进制到非十进制数的转换到二进制的转换：对整数：除2取余；对小数：乘2取整。到十六进制的转换：对整数：除16取余；对小数：乘16取整。32二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制数例：25.5=11001.1B=19.8H11001010.0110101B=CA.6AH333.计算机中