第01章 微處理機概論

《微機原理與接口技術》任課教師聯(lián)系方法葉煒辦公室：工程中心大樓510（控制系新樓510）電話子郵件：wye@課程簡介課程簡介：講授微處理機原理；講授微處理機機系統(tǒng)接口技術；培養(yǎng)學生針對實際應用，設計現(xiàn)代微型計算機系統(tǒng)的能力；增強學生實踐能力，解決實際問題。課程目標：掌握基礎知識、增強實踐能力！課程簡介教材：微處理機原理與接口技術（主編：王汀，浙大出版社）參考書單片機原理及接口技術，清華大學出版社張迎新等，單片機初級教程－單片機基礎，北京航空航天大學出版社。上課時間：每周二上午上課地點：玉泉校區(qū)教7實驗課時間地點：另行通知教學日歷第1周緒論第2周單片機的體系結構（1）第3周單片機的體系結構（2）第4周單片機的指令系統(tǒng)（1）第5周單片機的指令系統(tǒng)（2）第6周匯編語言程序設計（1）第7周匯編語言程序設計（2）第8周MCS-51中斷系統(tǒng)期中考試（不考）教學日歷第9周MCS-51定時器與計數(shù)器第10周MCS-51存儲器及擴展第11周MCS-51并行接口及擴展第12周D/A轉換接口第13周A/D轉換接口第14周MCS-51串行接口第15周人機I/O接口第16周綜合設計；復習期末考試實驗和作業(yè)實驗時間：16學時，分4～5次；實驗內(nèi)容：1、軟件實驗：4～6個，在自己的電腦上完成。2、硬件實驗：4個。作業(yè)：1、微機原理部分：主要是軟件編程2、接口技術部分：包括硬件設計和軟件編程實驗也是作業(yè)的重要組成部分特點：本課程具有很強的實踐性，因此實驗環(huán)節(jié)十分重要要求：獨立完成。考試和成績沒有期中考試作業(yè)、實驗、到課情況、聽課情況這幾項作為平時學習成績，占總成績的10％；要求：聽好每一堂課實驗課成績占總成績的30％；期末考試成績占總成績的60％。

第一章

微處理機概論§1-1課程學習概論：§1-2基本概念：§1-3基礎知識：§1-1課程學習概論：一、什么是微處理機二、為什么要學習微處理機原理課程三、如何學習微處理機原理課程一、什么是微處理機眼睛，耳朵，鼻子等構成大腦的輸入傳感器通過手，胳膊，腿等構成運動控制各種物理傳感器輸入構成輸入設備電機，閥門等輸出設備二、為什么要學習微處理機原理課程

（1）1、微處理機的作用：構成巨型計算機構成微型計算機臺式計算機筆記本計算機掌上計算機構成專用控制器二、為什么要學習微處理機原理課程

（2）

構成專用控制器：家電控制：空調器、電冰箱、電視機、洗衣機等交通設施：汽車、交通控制等二、為什么要學習微處理機原理課程

（3）通訊設施：手機、傳呼機、電話機、交換機等工業(yè)控制：溫度控制、順序控制、過程控制等各種自動控制設施儀器儀表：測試儀器、計算機外設、各種附加儀表等醫(yī)療設施：保健設備、檢查設備、治療設備等娛樂設施：音響設備、聲像設備、游戲設備等二、為什么要學習微處理機原理課程

（4）2、微處理機在攝影專業(yè)中的應用：⑴普通攝影：攝影器材：電子快門、自動調焦、自動閃光燈、自動測距等沖印器材：自動沖卷、自動擴印、自動補償、自動送紙、自動裁切等⑵數(shù)碼攝影：攝影器材：傳統(tǒng)器材功能之外還要數(shù)碼傳輸、數(shù)碼壓縮、數(shù)碼存儲等沖印器材：數(shù)碼還原、數(shù)碼輸出微處理機已經(jīng)遍布國民經(jīng)濟的各個領域三、如何學習微處理機原理課程1、發(fā)揮主體的主觀能動性：注重課堂聽課，發(fā)揮主體主觀能動性。2、重視實踐環(huán)節(jié)：作業(yè)、編程、實驗3、教材與參考書：脫開書本的索縛，學會自主學習?！?-2基本概念：一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展二、單片機的發(fā)展三、微處理器的分類與特點四、馮·諾依曼計算機結構五、相關概念一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（1）1、數(shù)字式電子計算機的產(chǎn)生：1946年產(chǎn)生第一臺數(shù)字式電子計算機圖片一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（2）隨著電子技術的發(fā)展，計算機集成化程度越來越高電子管→晶體管→集成電路→大規(guī)模集成電路→超大規(guī)模集成電路第一代→→第二代→→→第三代→→→第四代→→（46-57）（58-64）（65-71）（72-今）一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（3）2、微處理器的產(chǎn)生：1968年3個從美國仙童公司跳槽的學者成立Intel公司1969年日本一公司要求Intel公司為其設計一組用于高性能可編程計算器的芯片，日本客戶的原始設計方案至少需要12塊專用芯片，Intel公司的Hoff工程師拒絕了這種笨拙的設計方案，代之以四塊芯片構成：4001

RAM、4002ROM、4003寄存器、40044位CPU該四塊芯片的組合即可達簡單通用計算機的功能。圖片微處理器之父TedHoff一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（4）3、Intel架構PC機的產(chǎn)生：1975年美國MITS公司用8080CPU芯片結合存儲器芯片制造了世界上第一臺PC機Altair8800，銷售量6萬多臺，1975年1月，蓋茨和艾倫為Altair8800開發(fā)出Basic語言一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（5）蘋果電腦公司，AppleIIc于1976年由SteveJobs和SteveWozniak和RonWayn創(chuàng)立。在當年開發(fā)并銷售AppleI電腦。1977年發(fā)售最早的個人電腦AppleII。AppleMacintosh在1984年投放市場，首次結合了16位CPU，鼠標，硬盤，以及支持圖形用戶界面和多任務的操作系統(tǒng)。1981年美國IBM公司用8088CPU芯片制造了世界上第一臺Intel架構PC機。其操作系統(tǒng)MS-DOS成就了微軟公司。一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（5）4、微處理器的發(fā)展向著高速度和高集成度方向發(fā)展！年份型號位數(shù)集成度運算速度1946ENIAC18000個電子管、70000個電阻0.005MIPS1000個電容、1500個繼電器）197040044位2000個晶體管0.06MIPS45條指令197140404位2250個晶體管197280088位3300個晶體管0.03MIPS197480808位4500個晶體管0.2MIPS19768085A8位6200個晶體管0.3MIPS1978808616位25000個晶體管1MIPS19798088準16位29000個晶體管1MIPS80186以8086為核的單片機80188以8088為核的單片機一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（6）19828028616位13.4萬個晶體管1.5MIPS19858038632位27.5萬個晶體管≥5MIPS19898048632位160萬個晶體管≥7MIPS19938058664位330萬個晶體管≥90MIPS1995P-Ⅱ64位550萬個晶體管≥300MIPS1998P-Ⅲ64位？萬個晶體管≥800MIPS2001P-Ⅳ64位4200萬個晶體管≥2000MIPS注：MIPS即為：百萬條指令/秒圖片一、計算機的產(chǎn)生與發(fā)展（7）5、計算機的發(fā)展方向：⑴微型化：目標是：縮小體積、降低功耗、減少成本；⑵巨型化：目標是：提高速度、增強功能、追求效率；⑶網(wǎng)絡化：目標是：資源共享、使用方便、減小空間；⑷智能化：目標是：知識總結、工作輔助、思維方式。⑸多媒體技術：二、單片機的發(fā)展（1）單片機誕生于20世紀70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。SCM：即單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）階段，在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。MCU：即微控制器（MicroControllerUnit）階段，主要的技術發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。在發(fā)展MCU方面，Philips公司其中皎皎者。SoC：片上系統(tǒng)（SystemonChip），尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發(fā)展，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)。二、單片機的發(fā)展（2）（1）第一階段（1976-1978）：初始階段。以Intel公司的MCS–48為代表。其他公司還有Motorola、Zilog等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。（2）第二階段（1978-1982）：完善階段。Intel公司在MCS–48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS–51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。①完善的外部總線。MCS-51設置了經(jīng)典的8位單片機的總線結構，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機通信功能的串行通信接口。②CPU外圍功能單元的集中管理模式。③位地址空間及位操作方式。④指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。二、單片機的發(fā)展（3）（3）第三階段（1982-1990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS–96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著MCS–51系列的推廣應用，許多電氣廠商競相使用80C51為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術、接口技術、多通道A/D轉換部件、可靠性技術等應用到單片機中，增強了外圍電路功能，強化了智能控制的特征。（4）第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。二、單片機的發(fā)展（4）單片機的發(fā)展趨勢

CMOS化：CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標準MCU芯片的原因。低功耗化：單片機的功耗已從mA級，甚至到uA級以下；使用電壓在3~6V之間，完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。低電壓化：幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3~6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1~2V。目前0.8V供電的單片機已經(jīng)問世。二、單片機的發(fā)展（5）低噪聲與高可靠性：提高單片機的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求。大容量化：以往單片機內(nèi)的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。目前，單片機內(nèi)ROM最大可達64KB，RAM為4KB高性能化：進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集（RISC）結構和流水線技術，可以大幅度提高運行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達100MIPS（MillionInstructionPerSeconds，即兆指令每秒）。二、單片機的發(fā)展（6）小容量、低價格化：以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展動向之一，主要用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品，具有高性價比。高集成化：隨著集成度的不斷提高，把各種外圍功能器件集成在片內(nèi)。除了CPU、ROM、RAM、定時器等基本配置，片內(nèi)集成模/數(shù)轉換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。串行擴展技術：I2C、SPI等串行總線的引入，可以使單片機的引腳設計得更少，單片機系統(tǒng)結構更加簡化及規(guī)范化。二、單片機的發(fā)展（7）在單片機家族中，80C51系列是其中的佼佼者。Intel公司將其MCS–51系列中的80C51內(nèi)核使用權以專利互換或出售形式轉讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機兼容的基礎上改善了80C51的許多特性。最終，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機已成為單片機發(fā)展的主流。三、微處理器的分類與特點

（1）1、按微處理器的字長特征分類：⑴位片式（1位）⑵4位⑶8位⑷16位⑸32位⑹64位圖三、微處理器的分類與特點

（2）2、按微處理器的結構特征分類：⑴復雜指令集CISC結構（Intel8086、MC6800及MCS-51系列等）⑵精簡指令集RISC結構（PIC16系列、AVR單片機等）⑶CISC、RISC兩種結構相兼容（由8086系列發(fā)展過來的如PⅢ、PⅣ等）三、微處理器的分類與特點

（3）3、按微處理器的應用特征分類：⑴通用微處理器目前主流的奔騰Ⅳ型微處理器⑵專用微處理器32位的ARM系列、8位的MCS-51等⑶特殊微處理器數(shù)字信息處理器DSP、模糊邏輯微控制器FMC四、馮·諾依曼計算機結構

（1）約翰·馮·諾依曼（JohnvonNeumann，1903－1957），美籍匈牙利人。22歲獲得數(shù)學博士學位，30歲獲得美國普林斯頓大學的終身教授。馮·諾依曼對人類的最大貢獻是對計算機科學、數(shù)值分析和經(jīng)濟學中的博弈論的開拓性工作。1944-1945年，馮·諾依曼加入ENIAC計算機研制小組。1945年，發(fā)表了“存儲程序通用電子計算機方案”--EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer的縮寫）。在此過程中，馮·諾依曼顯示出他雄厚的數(shù)理基礎知識，所起草的關于EDVAC的研制報告，廣泛而具體地介紹了制造電子計算機和程序設計的新思想。這份報告是計算機發(fā)展史上一個劃時代的文獻，它向世界宣告：電子計算機的時代開始了。迄今為止所有進入實用的電子計算機都是按其1946年提出的結構體系和工作原理設計制造四、馮·諾依曼計算機結構

（2）

1、EDVAC方案明確奠定了新機器由五個部分組成馮·諾依曼計算機的五大部件：

運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備運算器存儲器控制器輸入設備輸出設備數(shù)據(jù)指令數(shù)據(jù)指令采樣文字圖表控制四、馮·諾依曼計算機結構

（3）EDVAC方案描述了這五部分的職能和相互關系，同時對EDVAC中的兩大設計思想作了進一步的論證，為計算機的設計樹立了一座里程碑。1、二進制：報告分析了二進制的優(yōu)點，并預言二進制的采用將大大簡化機器的邏輯線路2、程序內(nèi)存：通過對ENIAC的考察，諾伊曼敏銳地抓住了它的最大弱點--沒有真正存儲器。ENIAC只有20個暫存器，它的程序是外插型的，指令存儲在計算機的其他電路中，工作時需通過手工把相應的電路聯(lián)通。這種準備工作要花幾小時甚至幾天時間，而計算本身只需幾分鐘。計算的高速與程序的手工存在著很大的矛盾。針對這個問題，諾伊曼提出了程序內(nèi)存的思想：把運算程序存在機器的存儲器中，程序設計員只需要在存儲器中尋找運算指令，機器就會自行計算，。四、馮·諾依曼計算機結構

（4）1、馮·諾依曼計算機的六大特點：⑴存儲器是按地址訪問的按順序線性編址的一維結構，每個單元的位數(shù)固定；⑵指令由操作碼和地址碼構成，前者指定指令操作類型，后者指明操作數(shù)存放地址；⑶指令在存儲器中按順序存儲，由指令計數(shù)器指明取指地址，每取完一字節(jié)指令，指令計數(shù)器一般按順序自動加1；⑷在存儲器中，指令與數(shù)據(jù)同等對待，本身不能區(qū)別；四、馮·諾依曼計算機結構

（5）⑸機器以運算器為中心，輸入、輸出設備與存儲器間數(shù)據(jù)傳送都必須途經(jīng)運算器，這四者操作及聯(lián)系都由控制器集中控制；⑹數(shù)據(jù)以二進制編碼表示，采用二進制運算。2、馮·諾依曼計算機的一個根本：即存儲程序控制形式四、馮·諾依曼計算機結構

（6）3、馮·諾依曼計算機的工作過程：獲取指令譯碼指令執(zhí)行指令控制器從存儲器在寄存器運算器五、相關概念（1）1、微處理機：μP、MPU數(shù)字式電子計算機中的運算器+控制器是其核心，合稱為中央處理單元或中央處理器CPU。將中央處理單元CPU集成在一塊硅芯片上。也稱微處理單元MPU或微處理器μP。2、主機：通常將中央處理單元CPU+存儲器一起稱作計算機的主機。3、微型計算機：μC、MC以微處理器為核心配上半導體存儲器、輸入輸出設備所構成的計算機硬件。五、相關概念（2）4、微型計算機系統(tǒng)：微型計算機配上電源等輔助硬件及合適的軟件就構成了能夠獨立工作的微型計算機系統(tǒng)。5、單片機：SCMC、MCU將計算機主機及部分I/O部件和I/O接口集成在一塊硅芯片中。其英文縮寫為SCMC即單片微型計算機。由于單片機常常被用作為控制器，國際上稱之為用于控制目的的微型計算機或稱微控制器MCU。五、相關概念（3）6、數(shù)字信息處理器：DSP（DigitalSignalProcessing）一種特殊微處理器7、模糊邏輯微控制器FMC（FuzzyMicroController）一種特殊微處理器8、片上系統(tǒng)SOC（SystemOnChip）多種微處理器集成在一塊硅片上§1-3基礎知識一、軟件基礎：二、硬件基礎：三、指令與程序：一、軟件基礎：（1）1、數(shù)制：⑴二進制數(shù)：二個數(shù)符：0、1B3B2B1B0=B3×23＋B2×22＋B1×21＋B0×20⑵十進制數(shù)：十個數(shù)符：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9D3D2D1D0=D3×103＋D2×102＋D1×101＋D0×100⑶十六進制數(shù)：十六個數(shù)符：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、FH3H2H1H0=H3×163＋H2×162＋H1×161＋H0×160注意：由于有不同數(shù)制數(shù)的存在,若不標出標記將會形成混淆而無法分清數(shù)據(jù)的值，例如：書寫11，若不指明數(shù)制，就要引起混淆若為十進制，表示的是十進制數(shù)11若為二進制，表示的是十進制數(shù)3若為十六進制，表示的是十進制數(shù)17因此，書寫時必須給出數(shù)制的標識！常見的標識方法有兩種一是用括號后加下標，如：

(11)2(11)10(11)16這種標識機器難以識別,一般用于書寫.二是用英文字母加在被標記數(shù)的后面，如：11B11D11H這種標識有利于機器識別,常用.通常對于十進制表示,省略后綴D一、軟件基礎：（2）2、數(shù)制間轉換：⑴二進制數(shù)→十進制數(shù)：按權展開⑵十進制數(shù)→二進制數(shù)：整數(shù)除2取余，直至商為零，注意先得到的為最低位，最后得到的是最高位；小數(shù)乘2取整，直至積為零，注意先得到的為最高位，最后得到的是最低位，小數(shù)表達不盡時根據(jù)精度要求取足夠位；⑶十六進制數(shù)→十進制數(shù)：按權展開一、軟件基礎：（3）⑷十進制數(shù)→十六進制數(shù)：整數(shù)除16取余，直至商為零，注意先得到的為最低位，最后得到的是最高位；小數(shù)乘16取整，直至積為零，注意先得到的為最高位，最后得到的是最低位，小數(shù)表達不盡時根據(jù)精度要求取足夠位；⑸二進制數(shù)→十六進制數(shù)：小數(shù)點為界，整數(shù)自右向左、小數(shù)自左向右四位為單位轉換⑹十六進制數(shù)→二進制數(shù)：一位直接展開成四位二/十/十六進制互換十進制數(shù)十六進制數(shù)二進制數(shù)十進制數(shù)十六進制數(shù)二進制數(shù)000H0000B110BH1011B101H0001B120CH1100B202H0010B130DH1101B303H0011B140EH1110B404H0100B150FH1111B505H0101B1610H00010000B606H0110B1711H00010001B707H0111B1812H00010010B808H1000B1913H00010011B909H1001B2014H00010100B100AH1010B2115H00010101B二/十/十六進制互換【例】十進制1234.56=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2=1000+200+30+4+0.5+0.06【例】二進制111.11B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=7.75【例】十六進制A3.4H=10×161+3×160+4×16-1=160+3+0.25=163.25一、軟件基礎：（4）3、帶符號定點數(shù)表示方法：8位二進制數(shù)稱為1個字節(jié)，其B7B6B5B4B3B2B1B0位在計算機中約定分別以D7到D0表示，D7稱最高有效位MSB，D0稱最低有效位LSB；一個字節(jié)數(shù)據(jù)能夠表達的無符號數(shù)范圍為0至255。有符號數(shù)的正、負號在計算機中也必須用0、1表示，計算機中約定以最高有效位MSB表示符號，且以0表示正號、1表示負號。習慣上把計算機中的數(shù)據(jù)稱作機器數(shù)，帶符號數(shù)機器數(shù)可以分別用原碼、反碼或補碼表示，一個字節(jié)機器數(shù)能夠表達的帶符號數(shù)范圍按表示方法不同而異：圖一個字節(jié)的表示方法無符號數(shù)的表示方法：有符號數(shù)的表示方法：D7D6D5D4D3D2D1D0MSBLSBD7D6D5D4D3D2D1D0符號位數(shù)據(jù)位返回一、軟件基礎：（5）⑴原碼表示方法：正數(shù)符號位用0表示，負數(shù)符號位用1表示，數(shù)值以其自然權值表達的機器數(shù)稱為原碼。原碼表示的一個字節(jié)帶符號數(shù)表達范圍為-127至+127。原碼表示帶符號數(shù)時，零有兩種表達方式，即-0和+0。⑵反碼表示方法：正數(shù)的反碼表示與正數(shù)的原碼相同；負數(shù)的反碼由其自然權表達值按位取反后得到。反碼表示的一個字節(jié)帶符號數(shù)表達范圍也為-127至+127。反碼表示帶符號數(shù)時，零同樣有兩種表達方式，即-0和+0。一、軟件基礎：（6）⑶補碼表示方法：

正數(shù)的補碼表示與正數(shù)的原碼相同；負數(shù)的補碼由其自然權表達值按位取反加1后得到。補碼表示的一個字節(jié)帶符號數(shù)表達范圍也為-128至+127。補碼表示帶符號數(shù)時，零只有一種表達方式，即-0=+0=00000000B。原/反/補碼表示方法無符號二進制數(shù)無符號十進制數(shù)原碼反碼補碼000000000+0+00000000011+1+1+1000000102+2+2+2……………01111101125+125+125+12501111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-12710000010130-2-125-126……………11111101253-125-2-311111110254-126-1-211111111255-127-0-1注意：對于“0”的表示A)原碼有兩種不同的表示，稱之為+0，-0分別為：00000000B、10000000BB)反碼有兩種不同的表示，稱之為+0，-0分別為：00000000B、11111111BC)補碼的±0只有一種表示，即：00000000B一、軟件基礎：（7）4、數(shù)碼：⑴操作碼：指令中表達計算機操作內(nèi)容的數(shù)碼。⑵地址碼：表達計算機操作數(shù)據(jù)所在地址的數(shù)碼。

一、軟件基礎：（8）⑶BCD碼：用二進制表達十進制數(shù)的數(shù)碼稱BCD碼。BCD碼的方式有很多種，最常用的是自然權BCD碼。一個字節(jié)數(shù)據(jù)中低半字節(jié)為1個BCD碼，高半字節(jié)為0時稱非壓縮BCD碼；一個字節(jié)的高、低半字節(jié)均為BCD碼，且高半字節(jié)為高位、低半字節(jié)為低位時稱壓縮BCD碼。一、軟件基礎：（9）⑷ASCII碼：美國標準信息交換代碼，用七位二進制數(shù)來表示數(shù)字、字母和符號共128種。用一個字節(jié)機器碼表示ASCII碼時，其最高一位常用作奇偶校驗位。⑸七段顯示碼：與硬件結構有關，在相關章節(jié)中講解。一、軟件基礎：（10）5、浮點數(shù)：一個X進制的任何數(shù)據(jù)N均可以表達成：N=XP×S式中：S稱為N的尾數(shù)，P稱為N的階碼，X稱為階碼的底。若:階碼的底為2，階碼P、尾數(shù)S都用二進制數(shù)表示，則可以構成浮點數(shù)機器碼。尾數(shù)S是帶符號補碼表示的純小數(shù)，其所取位數(shù)決定了浮點數(shù)機器碼的有效精度；階碼P是補碼表示的帶符號數(shù)，其所取位數(shù)決定了浮點數(shù)機器碼的表達范圍。二、硬件基礎：（1）1、邏輯代數(shù)：⑴普通代數(shù)與邏輯代數(shù)：普通代數(shù)有加、減、乘、除、乘方、開方、三角函數(shù)等多種運算；邏輯代數(shù)只有加、乘、非三種運算，且含義不同，以加為例：十進制：1+1=2；二進制：1+1=10；邏輯代數(shù)：1+1=1⑵邏輯代數(shù)的基本運算：邏輯加：L=A+B其規(guī)則為：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=1邏輯乘：L=A×BL=A·B或L=AB其規(guī)則為：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1邏輯非：其規(guī)則為：0=11=0二、硬件基礎：（2）⑶邏輯代數(shù)基本公式：0×A=0；1×A=A；0+A=A；1+A=1；A+A=A；A×A=A；A+A=1；A×A=0；A=A；二、硬件基礎：（3）⑷化簡邏輯代數(shù)的基本公式：交換律：A+B=B+A；A×B=B×A；結合律：（A+B）+C=A+（B+C）；A×（BC）=（AB）×C；分配律：AB+AC=A（B+C）以上三規(guī)律在普通代數(shù)中也成立，以下為邏輯代數(shù)所特有：反演律：A+B=A×B；A×B=A+B；吸收律：A+AB=A；A+AB=A+B；A（A+B）=A；A（A+B）=AB分配律：A+BC=（A+B）（A+C）二、硬件基礎：（4）⑸邏輯真值表：邏輯代數(shù)式的輸入變量與輸出變量之間的組合狀態(tài)排成表格就叫真值表。二、硬件基礎：（5）2、邏輯電路：⑴與門：實現(xiàn)邏輯“與”操作的電路叫與門。（邏輯乘關系）Y=A×B⑵或門：實現(xiàn)邏輯“或”操作的電路叫或門。（邏輯加關系）Y=A+B⑶非門：實現(xiàn)輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)相反的邏輯電路叫非門。（邏輯非關系）Y=A⑷與非門：與門之后接一個非門即可構成與非門。Y=A×B⑸或非門：或門之后接一個非門即可構成或非門。Y=A+B二、硬件基礎：（6）⑹異或門：實現(xiàn)邏輯異或的電路，則稱之為異或門。其邏輯關系為：Y=AB+AB或表示為：Y=A㈩B3、運算電路：⑴一位二進制加法（半加器）：考慮進位后，一位二進制數(shù)A+B等于由進位位C和該位的和S組成。由邏輯關系可以推出C、S與A、B的邏輯關系為：S=A㈩B；C=A×B；因此，一位二進制加法（半加器）可由一只異或門和一只與門構成。電路符號二、硬件基礎：（7）⑵多位二進制加法（全加器）：全加器的邏輯關系為：Si=Ai㈩Bi㈩Ci-1；Ci=AiBi+BiCi-1+CiAi-1；因此，全加器可由與門、或門和異門構成。⑶二進制減法：被減數(shù)以補碼表示后即可方便地用全加器來實現(xiàn)。⑷乘法器：（略）⑸除法器：（略）二、硬件基礎：（8）4、觸發(fā)器：⑴組合邏輯電路：門電路、復合門電路、運算電路等組合邏輯電路的三特點：A、電路輸入信號每一組組合狀態(tài)必定對應有一個輸出信號；B、某一組輸入信號一旦消失，輸出信號立即發(fā)生變化，即電路無記憶功能；C、任一時刻的輸出信號狀態(tài)僅與當時輸入信號狀態(tài)有關，而與電路以往歷史無關。運算器、譯碼器、編碼器、奇偶校驗電路等都是組合邏輯電路范圍。二、硬件基礎：（9）⑵時序邏輯電路：各種數(shù)制的計數(shù)器、寄存器、鎖存器等時序邏輯電路有以下兩個特點：A、有記憶功能，即當輸入信號消失后電路的輸出狀態(tài)仍能保留下來；B、有嚴格的時間次序概念，即輸出狀態(tài)不僅取決于電路當時輸入狀態(tài)且往往與此前曾經(jīng)輸入的狀態(tài)有關。時序邏輯電路的基本電路單元是觸發(fā)器。時序電路有兩種類型：輸入狀態(tài)起作用要借助于時鐘脈沖，各觸發(fā)器同步進行，這叫同步時序電路；輸入信號無須時鐘脈沖控制，隨到隨起作用，各觸發(fā)器異步工作，這就叫異步時序電路。二、硬件基礎：（10）⑶觸發(fā)器功能：每到來一個時鐘，觸發(fā)器不外乎以下四種可能：A、翻轉：原來為0狀態(tài)翻為1狀態(tài)，原來為1狀態(tài)翻為0狀態(tài)；B、不變：原來為0狀態(tài)仍為0狀態(tài)，原來為1狀態(tài)仍為1狀態(tài)；C、清“0”：不管原來是0還是1，電路總歸成為0狀態(tài)；D、

置“1”：不管原來是0還是1，電路總歸成為1狀態(tài)；具有A、B兩種功能的電路稱為T觸發(fā)器；只有A一種功能的電路稱為T’觸發(fā)器；具有C、D兩種功能的電路稱為D觸發(fā)器；具有B、C、D三種功能的電路稱為R-S觸發(fā)器；具有A、B、C、D全部四種功能的電路稱為J-K觸發(fā)器?；綬-S觸發(fā)器是構成其他形式觸發(fā)器的基礎，D觸發(fā)器在微處理機中常用作狀態(tài)鎖存器，故須了解。國際常用門電路符號國際流行符號國際流行符號國際流行符號國際流行符號與門或門非門異或門返回三、指令與程序：（1）1、計算機工作過程：要讓一臺計算機為人類解決某一個實際問題，必須經(jīng)過以下幾個方面：⑴建立數(shù)學模型：以數(shù)學方法來描述某個需要解決的實際問題；⑵設計計算方法：針對數(shù)學模型，考慮計算機本身的特點，提出實現(xiàn)解決某個實際問題的具體方法；⑶編制應用程序：用計算機的指令把算法表達成計算機能夠操作的控制過程，指令通常以助記形式語句表示；三、指令與程序：（2）⑷翻譯機器代碼：將助記形式表達的計算機程序翻譯成計算機所能接受的機器代碼，該過程可以人工完成，也可以借助計算機完成。對高級語言翻譯過程稱為編譯，對匯編語言翻譯過程稱為匯編；⑸裝入機器代碼：把機器代碼按一定順序裝入計算機能夠訪問的內(nèi)部存儲器中，以便下一步的計算機執(zhí)行。裝入機器代碼的過程可以有多種形式：EPROM的固化、由鍵盤輸入到RAM中、由監(jiān)控程序將外存中的程序讀入到內(nèi)存中、用通訊方式從另一臺計算機中獲取機器代碼等；三、指令與程序：（3）⑹計算機的運行：計算機的運行過程，實際上是CPU周而復始的從內(nèi)存中逐條取出指令、解釋指令、執(zhí)行指令而實現(xiàn)的。程序中，一般情況下指令是按順序執(zhí)行的，但根據(jù)算法也穿插一些判斷、轉移指令，使得程序的執(zhí)行順序千變?nèi)f化，從而實現(xiàn)非常復雜、內(nèi)容豐富的控制功能。三、指令與程序：（4）2、計算機中的指令：程序由若干條有序的指令構成。⑴指令的本質：控制計算機進行各種操作的命令稱為指令，也可理解為：計算機硬件能夠執(zhí)行的基本操作的命令；三、指令與程序