微型計(jì)算機(jī)原理第一章

1、教學(xué)參考書：教學(xué)參考書：微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 （第（第4版）版） 鄭學(xué)堅(jiān)鄭學(xué)堅(jiān) 朱定華朱定華 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2. 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用（第（第3 3版）版） 戴梅萼戴梅萼 史嘉權(quán)史嘉權(quán) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社3. Ihe Intel Microprocessors: from 8086/8088 to Pentium Pro Processor Architecture, Programming, and Interfacing (Fifth Edition) Barry B.Brey Higher Education Press 計(jì)

2、算機(jī)原理計(jì)算機(jī)原理Principles of Microcomputer Introduction to Curriculump課程性質(zhì)課程性質(zhì)p課程目標(biāo)課程目標(biāo)p課時(shí)安排課時(shí)安排理論（理論（48學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）+ 實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)（24學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）p考核方式考核方式平時(shí)、作業(yè)（平時(shí)、作業(yè)（30%）實(shí)驗(yàn)（）實(shí)驗(yàn)（20%）期末考試（）期末考試（50%）p課程內(nèi)容課程內(nèi)容先修課程先修課程 Pre-Course Advanced Computer Language Programming Digital Circuit學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 Learning method 軟件和硬件相結(jié)合軟件和硬件相結(jié)合 課本知識(shí)

3、和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合課本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合Table of ContentsChapter 1 Computer Basics Chapter 2 Basic Component Circuits of Microcomputer Chapter 3 Fundamental Working Principles of MicrocomputerChapter 4 The 16-bit MicroprocessorChapter 5 Instruction Sets of Microcomputer 86 series Chapter 6 Program Design of MicrocomputerCh

4、apter 7 Assembly language/program of microcomputerChapter 8 Input and Output InterfaceEDSAC Electronic Discrete Sequential Automatic Computer Time: 1949The first stored-program computer based on the von Neumann model. Introduction A Historical Sketch of Computer EvolutionThe first generation: Vacuum

5、-tube Computer (19461958)ENIAC Electronic Numerical Integrator and Calculator字長：12 bits 速度：5000次加法運(yùn)算組成：18,800 個(gè)真空管 Vacuum tubes 1500個(gè)繼電器 Relays Main Memory : Magnetic drumsThe second generation: Transistor Computer (19581964) Main Memory: Magnetic core Software: High-level language such as Fortran 美

6、國Bell 實(shí)驗(yàn)室的博物館里發(fā)明人：肖克利、巴丁、布拉坦等人。時(shí)間：1947年The third generation: Integrated Circuit Computer (19641971) SSI and MSI Jack Kilby from Texas Instruments invented IC in 1958.Main Memory: Semiconductor memory chipsSecondary Storage: Magnetic disksThe first computer family: IBM System 360 mainframes in 1964Th

7、e fifth generation: The fourth generation: Large-Scale Integrated Computer (1971) Intel 8086 microprocessor (1978): 29,000 transistors, 16 bits Intel 8088 microprocessor: slower than 8086 but cheaper The era of personal computers : IBM PC in the 1980s What is a microprocessor?What is a microcomputer

8、? What is a microcomputer system?第一代第一代(19461958)第二代第二代(19581964)第三代第三代(19641971)第四代第四代(1971)邏輯元件邏輯元件主存主存外存外存編程軟件編程軟件OS應(yīng)用應(yīng)用計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史第一代第一代（19461958）第二代第二代（19581964）第三代第三代（19641971）第四代第四代（1971）邏輯元件邏輯元件電子管電子管晶體管晶體管SSI MSILSI/VLSI主存主存磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁芯磁芯 半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片片RAM ROM外存外存磁帶磁帶磁盤磁盤

9、磁盤磁盤硬盤硬盤編程軟件編程軟件機(jī)器語言、機(jī)器語言、 匯編語言匯編語言高級(jí)語言高級(jí)語言會(huì)話式高級(jí)語會(huì)話式高級(jí)語言言各種高級(jí)各種高級(jí)語言語言O(shè)S無無批處理批處理OS分時(shí)分時(shí)OS網(wǎng)絡(luò)式網(wǎng)絡(luò)式OS應(yīng)用應(yīng)用科學(xué)計(jì)算、軍科學(xué)計(jì)算、軍事研究事研究工業(yè)控制工業(yè)控制企事業(yè)管理與企事業(yè)管理與工業(yè)控制工業(yè)控制各種領(lǐng)域各種領(lǐng)域Microcomputer System微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件硬件軟件軟件微處理器微處理器內(nèi)存器內(nèi)存器I/O接口電路接口電路系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線微型機(jī)微型機(jī)外設(shè)外設(shè)電源電源系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件程序設(shè)程序設(shè)計(jì)語言計(jì)語言 如鍵盤、顯示器、打印機(jī)等如鍵盤、顯示器、打印機(jī)等 外存儲(chǔ)器（如磁盤、光盤）

10、外存儲(chǔ)器（如磁盤、光盤）過程控制過程控制I/O通道（如通道（如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)編輯系統(tǒng)編輯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)診斷系統(tǒng)診斷系統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器語言匯編語言匯編語言高級(jí)語言高級(jí)語言微型機(jī)的發(fā)展階段微型機(jī)的發(fā)展階段第一代4bit/low-end 8 bitIntel 400419711973第二代Mid-range/high-end 8 bitIntel 8080/808519781981第三代16 bitIntel 8086/808819741978第四代32 bitIntel 80386，80486第五代64 bitIntel Itanium198120002001后

11、What is the features of development on the Microcomputer?1.Following the Moores Law2. Speed becomes faster 3. Larger capacity of Memory4. Function is more strongApplications of Microcomputer Numerical calculation 彈道軌跡、天氣預(yù)報(bào)、高能物理等等彈道軌跡、天氣預(yù)報(bào)、高能物理等等 Information management 企業(yè)管理、物資管理、電算化等企業(yè)管理、物資管理、電算化等 Pr

12、ocess control 工業(yè)自動(dòng)化、衛(wèi)星飛行方向控制工業(yè)自動(dòng)化、衛(wèi)星飛行方向控制Questions 微型計(jì)算機(jī)包括哪幾個(gè)主要組成部分？微型計(jì)算機(jī)包括哪幾個(gè)主要組成部分？ 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間有什么微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間有什么關(guān)系？關(guān)系？ 計(jì)算機(jī)的發(fā)展按其使用的邏輯元件劃分為哪幾代？計(jì)算機(jī)的發(fā)展按其使用的邏輯元件劃分為哪幾代？ 計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要是以邏輯元件劃分的，微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要是以邏輯元件劃分的，微型計(jì)算機(jī)采用的邏輯元件是采用的邏輯元件是_Chapter 1 Computer Basics 1.1數(shù)制數(shù)制1.2邏輯電路邏輯電路1.3布爾代數(shù)布

13、爾代數(shù)1.4二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算及其加法電路二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算及其加法電路1.1 數(shù)制數(shù)制 數(shù)制的基與權(quán)數(shù)制的基與權(quán)為什么用二進(jìn)制為什么用二進(jìn)制為什么用十六進(jìn)制為什么用十六進(jìn)制數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法十萬 萬 千 百 十 個(gè)1.1.1 數(shù)制的基與權(quán)數(shù)制的基與權(quán)基數(shù)：數(shù)碼的個(gè)數(shù)基數(shù)：數(shù)碼的個(gè)數(shù)權(quán)：每一位所具有的值權(quán)：每一位所具有的值十進(jìn)制十進(jìn)制(decimal system)的基為的基為“10”，數(shù)碼為數(shù)碼為0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，共有，共有10個(gè)。個(gè)。各位的權(quán)：二進(jìn)制二進(jìn)制(binary system)的基和各位的權(quán)的基和各位的權(quán)1 1 0 1 1 125 24 23 22 21 2

14、0 32 16 8 4 2 1 二進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制(octal system) 基：基： 0，1，2，3，4，5，6，7。 權(quán)：為以權(quán)：為以8為底的冪為底的冪十六進(jìn)制十六進(jìn)制(hexadecimal system) 基：基：0，1，2，3，4，5，6，7， 8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn) 權(quán)：以權(quán)：以16為底的冪為底的冪八進(jìn)制和十六進(jìn)制的基和各位的權(quán)八進(jìn)制和十六進(jìn)制的基和各位的權(quán)1.1.2 為什么要用二進(jìn)制為什么要用二進(jìn)制電路通常只有兩種穩(wěn)態(tài)電路通常只有兩種穩(wěn)態(tài)二值電路二值電路v 只能代表兩個(gè)數(shù)碼：只能代表兩個(gè)數(shù)碼：0和和1。1.1.3 為什么要用十六進(jìn)制為什么要用十六進(jìn)制用

15、十六進(jìn)制既可簡化書寫，又便于記憶。用十六進(jìn)制既可簡化書寫，又便于記憶。B 二進(jìn)制二進(jìn)制 H 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 D 十進(jìn)制十進(jìn)制 O 八進(jìn)制八進(jìn)制1000(2) = 8(16) (即即 8(10)1111(2) = F(16) (即即 15(10)11 0000 (2) = 30(16) (即即 48(10)1.1.4 數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法 1. 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的方法十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的方法用用2除該十進(jìn)制數(shù)可得商數(shù)及余數(shù)，則此余除該十進(jìn)制數(shù)可得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)為二進(jìn)制代碼的最小有效位數(shù)為二進(jìn)制代碼的最小有效位(LSB)的值。的值?！俺?取余法取余法”【例例1.1】求求

16、13的二進(jìn)制代碼。的二進(jìn)制代碼。結(jié)果為：結(jié)果為：1101。練習(xí)：求練習(xí)：求39的二進(jìn)制代碼的二進(jìn)制代碼 十進(jìn)制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)方法十進(jìn)制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)方法“乘乘2取整法取整法”【例例1.2】求十進(jìn)制數(shù)求十進(jìn)制數(shù)0.625的二進(jìn)制數(shù)。的二進(jìn)制數(shù)?！揪毩?xí)練習(xí)】求十進(jìn)制數(shù)求十進(jìn)制數(shù)0.913的二進(jìn)制數(shù)。的二進(jìn)制數(shù)?！咀鳂I(yè)作業(yè)】求十進(jìn)制數(shù)求十進(jìn)制數(shù)14.685的二進(jìn)制數(shù)。的二進(jìn)制數(shù)。2. 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法由二進(jìn)制數(shù)由二進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)乘以各位的數(shù)各位的權(quán)乘以各位的數(shù)(0或或1)再再加加起來就得到十進(jìn)制數(shù)。起來就得到十進(jìn)制數(shù)?！纠?.3】求二進(jìn)制數(shù)求二進(jìn)制數(shù)101011的十進(jìn)制數(shù)。的十進(jìn)制數(shù)。101011權(quán)：權(quán)：【例例1.4】求二進(jìn)制數(shù)求二進(jìn)制數(shù)0.101的十進(jìn)制數(shù)。的十進(jìn)制數(shù)。結(jié)果：結(jié)果：43(10)乘積：乘積： 32 0 8 0 2 125 24 23 22 21 20累加：累加： 43 一個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，一個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)， 而一個(gè)帶小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)不一定能夠準(zhǔn)確地用而