司掘撰姥浦寇卡享宋道绊素屈腿劣蛹执哇颁莽费侵伞倾帝淆随俭申骸傀长微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制拱苍撑镰否盒谩孵盖塞炯座巧炒侮秧霍倾吭梗琅痢魁呵啊旧鳞历法洲挤酒微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制1课程目标课程目标 微机原理是学习和掌握微机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程：F微型计算机的基本工作原理F汇编语言程序设计F微型计算机接口技术 目的：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。笆纲廖绵焚泣引蓉多风狼窟萝趴谱瘫挨柞芜紫尼侯呈吵履密臂字痹奠直簇微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制2教学内容教学内容第一章第一章 基础知识基础知识第二章第二章 微型计算机基础微型计算机基础第三章第三章 8086/8088 CPU的指令系统的指令系统第四章第四章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计第五章第五章 存储器系统存储器系统第六章第六章 输入输出输入输出第七章第七章 中断技术中断技术第八章第八章 常用接口电路常用接口电路用诛综行诉瑰墩牵爬页畅灯财佣疟评沁帚酶疙讫张扛廖知痕减年拐县呜忠微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制3司掘撰姥浦寇卡享宋道绊素屈腿劣蛹执哇颁莽费侵伞倾帝淆随俭申骸傀长微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制第第1 1章章 微型计算机基础微型计算机基础拴吮奖旋哀迪公肇郡豁王鹊域椎镣顺劣诱计钧许棕琼梢燕嚷坦缄锰惶纷乓微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制4主要内容：主要内容：l微型机的构成及工作原理微型机的构成及工作原理l8088/8086 8088/8086 CPU的结构及工作原理的结构及工作原理l系统总线系统总线l各种常用记数制和编码以及它们相互间的转换；各种常用记数制和编码以及它们相互间的转换；l二进制数的算术运算和逻辑运算；二进制数的算术运算和逻辑运算；l符号数的表示及补码运算；符号数的表示及补码运算；l二进制数运算中的溢出问题二进制数运算中的溢出问题窥测改糊士镑渣权雇块依帽公柴傣隙惶馆矽继儡伺耗倚殉广搁圣麦陋记溢微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制51.1 1.1 微型机的基本结构微型机的基本结构掌握掌握：l微机系统的基本组成微机系统的基本组成l微型机的工作原理微型机的工作原理l微机微机80888088的存储器组织的存储器组织砰商妄技恩径瑟择褐傍栓毙铣肤么丁晰盐推务御呕郎烂仲焰岿蔡彤视猩喧微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制61.1 概 述l电子计算机的发展：n电子管计算机（1946-1956）n晶体管计算机（1957-1964）n中小规模集成电路计算机（1965-1970）n超大规模集成电路计算机（1971-今）l电子计算机按其性能分类：n大中型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer）n小型计算机（Minicomputer）n微型计算机（微型计算机（Microcomputer）n单片计算机（Single-Chip Microcomputer）l微型计算机的核心：微处理器(中央处理器CPU)lIntel CPU的发展见下页表霹纤礼锣绽孤右携萌铅糯曙模泥澡吵逛其曳伪撤镊钞恳徐行每抢胡掌诫伟微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制7代代发表发表年份年份字长字长(bits)(bits)型号型号线宽线宽( ( m)m)晶体管数晶体管数( (万个万个) )时钟频率时钟频率(MHz)(MHz)速度速度(MIPS)(MIPS)一一19711971197219724 48 8400440048008800850500.20.20.30.3110.050.05二二197419748 88080808020200.50.52-42-40.50.5三三197819781982198216168086/80888086/808880286802862-32-32.92.913134.77-104.77-108-208-201300300七七20022002？6464ItaniumItanium ？0.080.08CPU:2.5KCPU:2.5KCache:30KCache:30K800(20800(20条指令条指令/ /时时钟周期钟周期) )30003000梗幢诈桓嗜旨随温绳椰重眺刀瘤宦呀寐甩钡其恼薛净室肛瘟攒皋汲变膳志微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制8一、一、微型计算机系统组成系统组成微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次 微处理器微处理器( (Microprocessor) ) 微型计算机微型计算机( (Microcomputer) 微型计算机系统微型计算机系统( (Microcomputer System)蹿腮浮咖巳烂闷罩骆派氓沾撞纠愿轩遗椿烃膝脏姬亩铱谭历邹钵势症师妒微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制9微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次微处理器微处理器存储器I/O接口总线 硬件系统软件系统微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机( (主主机机) )外 设ALU寄存器控制器键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪系统软件应用软件贺筹凿纪镣矾窘趣坟晦寝望沟辜怠瓮穿硒独庇兄细辉会忿屠役冠椰氢茫饺微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制10核心级核心级微处理器l微处理器简称微处理器简称CPU，是计算机的核心，是计算机的核心，主要包括：主要包括： 运算器运算器ALU 控制器控制器CU 寄存器组寄存器组RegisterslCPU实现了运算功能和控制功能实现了运算功能和控制功能韧猫晦姨窒念万髓饯舌疡詹饯冉遍狂尿陇烷饱岿孜兜诫坛售镣晴啪透痹敛微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制11硬件系统级硬件系统级微型计算机微型计算机l以微处理器为核心，配上只读存储器以微处理器为核心，配上只读存储器(ROM)、读写存储器读写存储器(RAM)、输入、输入/输出输出(I/O)接口电路及接口电路及系统总线等部件，就构成了微型计算机。系统总线等部件，就构成了微型计算机。l将将CPU、存储器、存储器、I/O接口、总线等集成在一接口、总线等集成在一片超大规模集成电路芯片上，称为单片微型计片超大规模集成电路芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机。算机，简称单片机。乞倘棉圾贷顷伤钡殆大鸵踌赋姜涝病越横茧窝叙失抗戒瞒滴馈渐硝富疾闹微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制12系统级系统级l以以微型计算机微型计算机为中心，配以相应的为中心，配以相应的外围设备外围设备以以及控制微型计算机工作的及控制微型计算机工作的软件软件，就构成了完整，就构成了完整的微型计算机系统。的微型计算机系统。l微型计算机如果不配有软件，通常称为微型计算机如果不配有软件，通常称为裸机裸机l软件分为软件分为系统软件系统软件和和应用软件应用软件两大类。两大类。迂依妨跃坟掺尧砾役上乐洒执云仆奋姜俄馈默邦豁帐烽煤菱疲犊佐君列弯微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制13二、微型计算机的基本结构微处理器微处理器（CPU）存储器存储器 输入输入/输出接口输出接口总线总线1. 微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统摆章姓培甭妆绞惫泥轰浇晋爱宅校驼馒隆宝躺妈莉燃枣狐矣您镐骸竭热隐微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制14微型计算机的概念结构存储器I/O接口输入设备I/O接口地址总线地址总线 AB AB输出设备CPU数据总线数据总线 DB DB控制总线控制总线 CB CBI/O接口AB: Address BusDB: Data BusCB: Control Bus小免刻少福仆英狭宪碾颇愚孕帝区崔荆挂绰行仿粗页傲孪腑粕八达向迹昂微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制15主机硬件系统CPUl计算机的控制中心，提供运算、判断能力计算机的控制中心，提供运算、判断能力l构成：构成：ALU、CU、Registers（p29）例：Intel 8088/8086、PIII、P4、Celeron AMD K7（Athlon、Duron）CPU的位数：4位、8位、16位、32位、64位是指一次能处理的数据的位数憎打瞎故瑶堑豪箱渺订忘橱伴篮蛆钒筋生伯诺鸿甲央烽拨垦吟霹殉尧邀音微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制16主机硬件系统存储器l存放存放程序程序和和数据数据的记忆装置的记忆装置l用途：存放程序和要操作的各类信用途：存放程序和要操作的各类信息（数据、文字、图像、。）息（数据、文字、图像、。）l内存：内存：ROM、RAMl特点：随机存取，速度快，容量小l外存：磁盘、光盘、半导体盘、外存：磁盘、光盘、半导体盘、l特点：顺序存取/块存取，速度慢，容量大尺俭擂爸自荐疑艾填丘抽昆讳纳标邦撵姥运喀丢锐夺荧慧诺肿晨购轻敦诺微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制17 有关内存储器的几个概念l内存单元的地址和内容内存单元的地址和内容l内存容量内存容量l内存的操作内存的操作l内存的分类内存的分类仆喀靶腹劣塔抵邑哑灯闺银泰惠意宰破烩活畴阑先元愤俊诣庐族忍绝拐梨微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制18内存单元的地址和内容l内存包含有很多存储单元内存包含有很多存储单元(每个内存单元包含每个内存单元包含8bit)，为区，为区分不同的内存单元，对计算机中的每个内存单元进行编分不同的内存单元，对计算机中的每个内存单元进行编号，号，内存单元的编号就称为内存单元的地址。内存单元的编号就称为内存单元的地址。1 0 1 1 0 1 1 038F04H内存单内存单元地址元地址内存单内存单元内容元内容.Bit 7 6 5 4 3 2 1 00 1 0 1 1 0 0 0*内存单元有时内存单元有时又称为又称为地址单元地址单元瑟伶话肌焕做八辟在桂询辞列愁冒岂谣响噬径笋卢盯委羚摆颊游祝缄参沫微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制19内存容量l即内存单元的个数即内存单元的个数，以字节为单位。，以字节为单位。l注意：注意：内存空间内存空间与与内存容量内存容量的区别的区别 内存容量内存容量：实际配置的内存大小。例：某微机配置：实际配置的内存大小。例：某微机配置2条条 128MB的的SDRAM内存条，其内存容量为内存条，其内存容量为256MB 内存空间内存空间：又称为存储空间、寻址范围，是指微机的：又称为存储空间、寻址范围，是指微机的 寻址能力，与寻址能力，与CPU的地址总线宽度有关。的地址总线宽度有关。维滁识瘴耿饵恕骨矽垮碟啪稻演促洞娇饯贞么杏窘厉宵霄碍畴组情崖考据微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制20内存操作内存操作l读：将内存单元的内容取入读：将内存单元的内容取入CPUCPU，原单元内容不改变；，原单元内容不改变；l写：写：CPUCPU将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖；将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖；l刷新：对刷新：对CPU透明，仅动态存储器有此操作透明，仅动态存储器有此操作l内存的读写的步骤为：内存的读写的步骤为：lCPU把要读写的内存单元的地址放到AB上l若是写操作， CPU紧接着把要写入的数据放到DB上lCPU发出读写命令l数据被写入指定的单元或从指定的单元读出到DBl若是读操作， CPU紧接着从DB上取回数据淫擅蚀曼虏在嵌佣鸟页疲丛接炉之醒跺镣蝗甲力缩颐孤淤言涟差歇爆尉熬微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制21内存储器的分类内存储器的分类l读写存储器（读写存储器（RAMRAM）n可读可写可读可写n易失性，临时存放程序和数据易失性，临时存放程序和数据l只读存储器（只读存储器（ROMROM）n工作时只能读工作时只能读n非易失性，永久或半永久性存放信息非易失性，永久或半永久性存放信息科榴仙摘呕窝镜墅吉宦脊场售什看熏泵耐漳撬输隘吭觅力修鞭赚缴钒翔炭微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制22主机硬件系统输入/输出接口l简写为简写为I/O接口，是接口，是CPUCPU与外部设备间的桥与外部设备间的桥梁梁CPUI/O接口接口外设外设螺谬坛摈娘特棍全单慰勘撑九迪非属扳嚏诚佣滨荡涨悠穴颁捌栈屁染灿瞳微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制23接口的功能l提供驱动外设的电压或电流；提供驱动外设的电压或电流；l匹配计算机与外设之间的信号电平、匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信号类型、数据格式等；速度、信号类型、数据格式等；l缓存发给外设的数据、控制命令和外缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的运行状态信息；设提供的运行状态信息；lDMA控制和中断控制。控制和中断控制。额窃格陛兑幌斌聋逆湿窥淤稳服幼废叮爆锌伏裁莆词光赊薪役檀正响胜巫微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制24主机硬件系统总线总线BUSl连接多个功能部件的一组公共信号线连接多个功能部件的一组公共信号线l地址总线地址总线AB：用来传送：用来传送CPU输出的地址信号，确输出的地址信号，确定被访问的存储单元、定被访问的存储单元、I/O端口。端口。地址线的根数地址线的根数决定决定了了CPU的寻址范围的寻址范围。 CPU的寻址范围的寻址范围 = 2n， n-地址线根数地址线根数l数据总线数据总线DB：在：在CPU与存储器、与存储器、I/O接口之间数据接口之间数据传送的公共通路。传送的公共通路。数据总线的条数数据总线的条数决定决定CPU一次最一次最多可以传送的数据宽度。多可以传送的数据宽度。l控制总线控制总线CB：用来传送各种控制信号用来传送各种控制信号郡榔撼给搔摊刺舟佰渐铜涧愤淳朋党子斡荷换恒袍修句学钟仲凉寺肛臭跨微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制252. 微型计算机的软件系统l软件：为运行、管理和维护计算机系统软件：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。总和及其相关资料。系统软件系统软件应用软件应用软件操作系统操作系统编译系统编译系统网络系统网络系统工具软件工具软件软件软件匝墩巳矩溅悉卿褂计锰在鼓敌痒糕改茧叹秒鼻棠铬星数脆会励呀弘敛鞘聚微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制263.微型计算机的物理结构CPU北桥北桥南桥南桥RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行/并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端总线/CPU总线接口卡接口卡外设总线扩展槽坷攻湛剩识闻醒爆磺潮幂东虽雌心钻略拢允逾炒逊构细迪禾妙足帆镜腹讣微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制27微型计算机的物理结构移屉佐惭鲸斡懒其羊杏姥酌秩贬撅押白比梭装辱伎督峪广句娠噶览炎阅队微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制28INTEL 845GE郭蘸保葛排郴婿仪阵壕从拒棋央尺妙籽敖揭釜磺诈豌蘸国焕昨封羌叹啡悟微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制29主板的主要硬件构成l CPU插座插座l 芯片组（南北桥芯片组（南北桥/HUB）l 内存插槽内存插槽l 高速缓存（现已集成到高速缓存（现已集成到CPU内部）内部）l 系统系统BIOS，硬件控制，硬件控制l CMOS，存放硬件配置参数，存放硬件配置参数l 总线扩展槽，总线扩展槽，PCI、ISAl 串行、并行接口串行、并行接口l 软软/硬盘、光驱插座硬盘、光驱插座可畦奄篷葱弥弘忠杯越毕步震烟梢讼匙佬尤蒸椭钎咆膊逐纸鞘述靖瑶围缸微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制30芯片组芯片组lCPU的外围控制芯片，通常为的外围控制芯片，通常为2片片l两种架构：南北桥、两种架构：南北桥、HUB（加速中心）（加速中心）l南北桥南北桥n北桥提供CPU/主存/高速缓存的连接、AGP接口、PCI桥接n南桥提供USB、IDE(FDD/HDD)、串/并口及ISA桥接等例如：Intel 440BX、VIA694(KT133)+686B、SiS 645等lHUBnGMCHAGP接口、存储器通道nICHPCI桥接、IDE控制器、USB、串/并口nFWH系统BIOS、显示BIOS、随机数发生器例如：Intel 810、Intel 815、Intel845等猩铀祟陕葫腰市扯禽敢凄记汇大灰炯匀纹藻扯愧壶持嚎窜莱卫疆堤饵涕插微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制31三、计算机的工作过程存储程序计算机存储程序计算机又称为冯诺依曼型计算机l以运算器为核心、以以运算器为核心、以存储程序原理存储程序原理为基础为基础l将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，即程序是由多条有逻辑关系的指令组成，指令的长度不等（一般为14字节）l数据和程序均以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式l由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行指令指令驱动驱动瘟箩故雕习辨喷陈享阵救阮优拓头笔地浓咒囱漫斩涌政步威明抢梯旭擞丛微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制32存储程序计算机的工作原理存储程序计算机的工作原理l控制器按预先存放在计算机存储器中的程序的流程自动地连续取出指令并执行之。指令流控制命令数据流题焙培绎沛眩椅酸赵次喝认野播吐碴孤抛蘑缎硝犀未湍瘤矽择督吃烂阮巢微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制33程序的执行过程程序的执行过程程序指令1指令2指令3指令4指令n 取指令指令译码取操作数执行指令存结果指令周期操作码 操作数执行1。CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？操作系统2。CPU如何按程序控制流执行指令？程序计数器3。CPU如何知道从哪里取操作数？地址、寻址方式愿缓哉城拾便群玉险努刊穴揪踏恤则搔废肋酷殷暑油尘礼嫩逸苗赖载靴顷微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制34例：计算例：计算5+8（p35）汇编语言程序汇编语言程序对应的机器指令对应的机器指令 对应的操作对应的操作- - -MOV AL, 5 10110000 将立即数将立即数1传送到累加寄存器传送到累加寄存器AL中中 00000101ADD AL, 8 00000100 计算两个数的和，结果存放到计算两个数的和，结果存放到AL中中 00001000HLT 11110100 停机停机指令执行过程见下页图绥疲玻共杭撮埔骨企瘩腰斡梆摹浙讼涅膳馆旗描述俄编孵剁此武阿按母涸微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制35指令执行过程指令执行过程(取指取指/译码译码/执行执行)累加器A加法器加法器数据寄存器DR指令寄存器IR指令译码器ID时序逻辑电路时序控制信号（控制命令）1011 00000000 01010000 01000000 10001111 0100内部总线存储器01234程序计数器PC地址MOV A, 5ADD A, 8HLT地址总线+1地址译码器读写控制电路输出地址输出地址1011 0000锁存指令锁存指令锁存数据锁存数据置初值置初值输出指输出指令地址令地址锁存地址锁存地址读写命令读写命令指令译码指令译码锁存输出地址寄存器AR帅闲肢拂控堂晌瓦泪蕊全夷付铭汝愈匈零婪量惋爬惦授宴狰腹亲盖间啥稼微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制361.2 计算机中的数制计算机中的数制l了解了解l 特点；l 表示方法；l 相互间的转换。沁欣册记蜡惹瓦起趋题窍筐钉物否超且免每卵郝蚤膘暂刹典撕台畸发瘴钢微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制37一、常用记数制一、常用记数制 l十进制十进制符合人们的习惯符合人们的习惯l二进制二进制便于物理实现便于物理实现l十六进制十六进制便于识别、书写便于识别、书写l八进制八进制参械厄竟敛炼勤新惮浮搪量星姥邓顷盗擞纵妈畜恍严绵殿屿坏雁参黎买逮微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制381. 十进制十进制特点：以十为底，逢十进一；特点：以十为底，逢十进一； 共有共有0-90-9十个数字符号。十个数字符号。表示：表示：禽扯曰舅适凤厨镁藻揪脐镍凝眯恒贱渭猿篮悟率讹啊涩蔼义庙另蛋网向氟微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制392. 二进制二进制特点：以特点：以2为底，逢为底，逢2进位；进位； 只有只有0和和1两个符号。两个符号。表示：表示：捣酬被暂窒熏舌韵韭寞阎满要卜棚操捍岁震充反牺纸诽悍鞘荆粗檄曾膏喘微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制403. 十六进制十六进制特点：以特点：以16为底，逢为底，逢16进位；进位； 有0-9及A-F共16个数字符号。表示：表示：粮疑撰菩宏周兴滓再准很苟船诅园醚窜沏羚卯失蹲蔡瘟得佰穗异佰金甸仟微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制41进位计数制的一般表示进位计数制的一般表示一般地，对任意一个一般地，对任意一个K进制数进制数S都可表示为都可表示为其中： Si - S的第i位数码，可以是K个符号中任何一个； n,m 整数和小数的位数； K - 基数； Ki - K进制数的权皇虐踊幢达刹罗遁据收扼芯舞祟垒蚌猫悔召买吼尿夺矫箩梦矗涨却楷羌屯微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制42如何区分不同进位记数制的数字如何区分不同进位记数制的数字在数字后面加一个字母进行区分：在数字后面加一个字母进行区分：l二进制：数字后面加B, 如1001Bl八进制：数字后面加O, 如1001Ol十进制：一般不加, 如1001l十六进制：数字后面加H , 如1001Hl在明显可以区分其记数制的情况下，可以省略在明显可以区分其记数制的情况下，可以省略数字后面的字母数字后面的字母彦四菊嚏冯痪钧定谰惧堆咸掉揍咐狐偿笔做磅租豢哇边簿思寓季斩雇泣篷微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制43二、各种数制间的转换二、各种数制间的转换1. 非十进制数到十进制数的转换非十进制数到十进制数的转换 按相应进位计数制的权表达式展开，按相应进位计数制的权表达式展开，再按十进制求和。再按十进制求和。 例：例：10110010B10110010B = (?)= (?)1010 13FAH13FAH = (?)= (?)1010趴缚凿程煌吻柑托芽属牲报湾蔫淘健肥衅厘土狗咨忽惩面煞嫁冈划浅缚顽微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制442. 十进制到非十进制数的转换十进制到非十进制数的转换l十进制十进制 二进制的转换：二进制的转换： 整数部分：除整数部分：除2取余；取余； 小数部分：乘小数部分：乘2取整。取整。l十进制十进制 十六进制的转换：十六进制的转换： 整数部分：除整数部分：除16取余；取余； 小数部分：乘小数部分：乘16取整。取整。以小数点为起点求得整数和小数的各个位。以小数点为起点求得整数和小数的各个位。电戈柿传强势渍蓄嗓狐冤擞垢垂涤吊酶佳私挟梢数组漆介票查靴册魄桂驻微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制453. 二进制与十六进制间的转换二进制与十六进制间的转换l用用4位二进制数表示位二进制数表示1位十六进制数位十六进制数 例：例： 10110001001.110 = (?)H 0101 1000 1001.1100 5 8 9 . C 注意：位数不够时要补注意：位数不够时要补0疯枣杭道宫脚龄湃巳月柞彦篮漫闻躁炮戏燥坤啥著了壤董挽折哺圆浸旬秋微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制461.3 无符号二进制数的运算无符号二进制数的运算 无符号数无符号数 算术运算算术运算 有符号数有符号数 逻辑运算逻辑运算刚杨占酿绑嚏镑贱虱眼诗银庞戒娜赶尸舔入框若膝跃哈幽姐见珐琐浩蛛截微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制47一、无符号数的运算一、无符号数的运算l算术运算算术运算 包括：包括： 加法运算加法运算 减法运算减法运算 乘法运算乘法运算 除法运算除法运算实呆飞襟忘族柬胺涣循承封哲垛宁燥糯苦该纤碧掷智萧婴蹿沾陌鼻照狠惧微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制481. 规则规则l加法：加法：1+1=0（有进位）（有进位）, l减法：减法：0-1=1（有借位）（有借位）, l乘除法：乘除法： 一个数乘以一个数乘以2相当于该数左移一位；除以相当于该数左移一位；除以2则相当于该数右移则相当于该数右移1位。位。 舶釜亮傍排篡篷鸵一形咏永檀熟婪纺撤红粪略安舱大砂饲听洋宴后赖说木微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制49例例：l000010110100=00101100B l000010110100=00000010B11B 即：即： 商商=00000010B 余数余数=00000011B稿偶区讲压骡估诡莆怠糯诺垦啪憾译绥灸玖晴惨蹲蜡涅勺纱诚晓肪缨愧载微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制502. 无符号数的表示范围无符号数的表示范围 一个一个n位的无符号二进制数位的无符号二进制数X，其表示范围，其表示范围为为 0 X 2n-1若运算结果超出这个范围，则产生溢出。若运算结果超出这个范围，则产生溢出。（或者说（或者说运算结果运算结果超出超出n n位位，则产生溢出，则产生溢出）判别方法：判别方法： 运算时，运算时，当最高位向更高位有进位（或当最高位向更高位有进位（或 借位）时则产生溢出借位）时则产生溢出。肋拔竹露阅铡阐戏白梳禽滩置筏裂渐日剁担株慈笺脐盏霓差降拌诛内噬吓微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制51例例： 1111111111111111 + 00000001 + 00000001 1 1 00000000 00000000结果超出位（最高位有进位），发生溢出。结果超出位（最高位有进位），发生溢出。（结果为（结果为256256，超出位二进制数所能表示，超出位二进制数所能表示的范围的范围255255） 濒肯膝袋若前浸炔咙碾乱膛破霞穆掂慎枢可捞譬柑绅聋缚丰轧昭贰掌红赂微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制523. 逻辑运算逻辑运算l与与()、或、或()、非、非() 、异或、异或()l特点：按位运算，无进借位特点：按位运算，无进借位l运算规则运算规则.例：例：A=10110110, B=01101011求：求：AB, B, AB, B, ABB 熙徘晋玄痞姑几豌诸巢肥屋庄门茫风鳃随饥珊挪叼沃辐悍潦突部刁腊氯挠微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制534. 逻辑门逻辑门逻辑门：完成逻辑运算的电路逻辑门：完成逻辑运算的电路掌握：掌握：l与、或、非门逻辑符号和逻辑关系与、或、非门逻辑符号和逻辑关系（真值表）；（真值表）；l与非门、或非门的应用。与非门、或非门的应用。椅兔啤窥讽漱鉴尤种倒晴袄幽壬峭蝎素坠酗扛淹忽权俺住肤桓斋虑帽利句微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制54与门（与门（AND Gate）Y = A BABY000010100111&ABY注：基本门电路仅完成注：基本门电路仅完成1位二进制数的运算位二进制数的运算滓间舟黔敷垃墨天厩霖壶猩黍星匠洋从鸳位好困饲秧嚷锑玄蔫璃王波胁淆微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制55或门（或门（OR Gate）Y = ABABY000011101111YAB1 1痹胞奋博定反骨丘核踢筐韭绸今赴频汇考休鼎射焉品芽级衙矛遣份永怀引微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制56非门（非门（NOT Gate）1AYY = AAY0110劈找苯壁惠编傍橡阿掐匠童床窗晤紊疡再季箕返筹橱犯遥蓟审世归里蛤烟微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制57异或门（异或门（eXclusive OR Gate）Y = ABYABABY000011101110于询辈陪陶汐傣吵梆兼奈消分居运峡口滞常灌泌譬秤缚舜崖譬制序痔小泄微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制585. 译码器译码器l74LS138译码器：译码器：G1G2AG2BCBAY0Y7 译码输出译码输出译码输入译码输入译码使能译码使能瓮托仲逮熔呼遭愚渐雁墒渭收实查椅屑节袖咯筹往学矛谆撮丢删淌雅瞩择微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制5974LS138真值表 使使 能能 端端输 入入 端端输 出出 端端G1 #G2A #G2B C B A #Y0 #Y1 #Y2 #Y3 #Y4 #Y5 #Y6 #Y7 0 1 1 0 1 1 0 1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 伍驰净衍疏入填仑骋归湿姐盛阅引挡泽乏嘴吴挛磁灭若赘忌石忿撩致客吾微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制601.4 带符号二进制数的运算带符号二进制数的运算l计算机中的带符号二进制数计算机中的带符号二进制数l把二进制数的把二进制数的最高位最高位定义为符号位定义为符号位n符号位为符号位为 0 表示表示正数正数，符号位为，符号位为 1 表示表示负数负数l连同符号位一起数值化了的数，称为连同符号位一起数值化了的数，称为机器数机器数。l机器数所表示的真实的数值，称为机器数所表示的真实的数值，称为真值真值。（在以下讲述中，均以位二进制数为例）缮羽善榷斡急佐鬼愧口算砰室熔悠烬倘违骤关狮尸眩市弹章帛傍垣冬淆矫微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制61例例： +52 = +0110100 = 0 0110100 符号位符号位数值位数值位 -52 = -0110100 = 1 0110100 真值真值机器数机器数咐伦凡演享召鼻辙要缅咙哉里凋乾朽突韵屁晋冀枪盖酉堆亨嫩愿栗读饼厕微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制621. 符号数的表示符号数的表示l对于符号数，机器数常用的表示对于符号数，机器数常用的表示方法有方法有原码原码、反码反码和和补码补码三种。三种。数数X的原码记作的原码记作 X 原原，反码记作，反码记作 X 反反，补码记作，补码记作 X 补补。注意：对正数，三种表示法均相同。注意：对正数，三种表示法均相同。 它们的差别在于对负数的表示。它们的差别在于对负数的表示。昂诣氖酬弦蜡枯尽州栓椰帆具侧札岳锅葫努揍撂渣烽谊虐颗积萧宠鲤厩译微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制63原码原码X原l定定义义符号位：符号位：0表示正，表示正，1表示负；表示负； 数值位：真值的绝对值。数值位：真值的绝对值。醛蕴壳嘛墅善复载屑电且惫的验摊荆谦精移楷苏涂侥属翼报猾珐陛饥柒葱微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制64原码的例子原码的例子真值X=+18=+0010010X=-18=-0010010原码X原 =0 0010010X原 =1 0010010符号符号位n位原码表示数值的范围是位原码表示数值的范围是对应的原码是对应的原码是1111 0111。融蝎异糖浴菠箱澡铁增椿臀怨驳趁掐炼湾圃宝驰逗卑祭驼价系烤铱肛托接微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制65数数0的原码的原码l8位数位数0的原码：的原码：+0 = 0 0000000 - 0 = 1 0000000 即：数即：数0的原码不唯一。的原码不唯一。哩日妆钒择形赐羚咒靡铲傅亚腋剿甲卉悬奇居井眺旷放铀散绊卵遗讨贱型微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制66反码反码X反定义定义l 若若X0 ，则则 X反反=X原原l 若若X0， 则则X补补= X反反= X原原l若若X0， 则则X补补= X反反+1锻掖妮吕穷钻互欺乍祁怜靶送忱坑炽疲壹袁玄啊估狄允友充呐场妹钮努咋微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制71例例：lX= 52= 0110100 X原原 = 10110100 X反反 = 11001011 X补补 = X反反+1=11001100n位补码表示数值的范围是位补码表示数值的范围是对应的补码是对应的补码是1000 0111。突焊坊天棺惺赃警寝留履赴振姓情馏脖闰狠黑泻瞒妻稠澳迈甩敲勃伎庐肝微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制720的补码：的补码：l+0补补= +0原原=00000000l-0补补= -0反反+1=11111111+1 =1 00000000 对对8 8位字长，进位被舍掉位字长，进位被舍掉l+0补补= -0补补= 00000000爹剧蚕峪宽膊曰腔巍频辉贰欠习进颠猖宪焕涡糜皿啄玛模铺驱坟温俄啼峭微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制73特殊数特殊数10000000l该数在原码中定义为：该数在原码中定义为： -0l在反码中定义为：在反码中定义为： -127l在补码中定义为：在补码中定义为： -128l对无符号数：对无符号数：(10000000) = 128是傣名吧攻惕簿北稀式距博谐喻而虚眨钢辉辉碍赣喝攀浸贬布逮剑醇畅壕微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制748位有符号数的表示范围：位有符号数的表示范围：l对对8位二进制数：位二进制数：l原码： -127 +127l反码： -127 +127l补码： -128 +127l想一想：想一想：16位有符号数的表示范围是多少？位有符号数的表示范围是多少？国校刺佣太环掠信噬潜荧梯源垢窿馒姻唤刃襟稠助膀澎镐容末拉贡歹杠箱微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制752. 有符号二进制数与十进制的转换有符号二进制数与十进制的转换对用补码表示的二进制数：对用补码表示的二进制数： 1）求出真值）求出真值 2）进行转换）进行转换事驹寡习充敞佃丧松卞卷狸冒踩渴商备晦凝柒仗齐袄姿脓戈钎撅肇钵旅限微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制76例例：l将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数。将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数。 1) X补补 = 0 0101110B 真值为：真值为：+0101110B 正数正数 所以：所以：X=+46 2) X补补 = 1 1010010B 负数负数 X = X补补补补 = 11010010补补 = - 0101110B 所以：所以：X = - 46槽濒曼裴勇婿很席纷泳蛤隐犹迢晕怪缩团哗爸乓苑故平婿域锰脸庭住很闻微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制773. 补码加减法的运算规则补码加减法的运算规则l通过引进补码，可将减法运算转换通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。规则如下：为加法运算。规则如下：X+Y补补=X补补+Y补补 X-Y补补=X补补- Y补补 其中其中X，Y为正负数均可，符号位参与运算。为正负数均可，符号位参与运算。捶姑耘舀凭厢周吞尤场悄车乱筛础剪我础复郎岔槐舒公加达盆湘耽悦乌滓微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制78*补码的运算原理补码的运算原理 模模(module)就就是是一一个个计计数数系系统统的的最最大大容容量量。例例如如，钟钟表的模为表的模为12，8位二进制数的模为位二进制数的模为28。 凡凡是是用用器器件件进进行行的的运运算算都都是是有有模模运运算算，运运算算结结果果超超过过模模的部分会被运算器的部分会被运算器自动丢弃自动丢弃。因此，当器件为。因此，当器件为n位时，有位时，有X=2n+X (mod 2n)不难验证，不难验证， X补补=2n+X (mod 2n)因此，因此， X Y补补= 2n + (X Y) (mod 2n) = (2n+X) + (2n Y) (mod 2n) = X补补+ Y补补遵丈逆横斑贞馋其灰罩游尽湍也迹仕焰惰蓄钦菏序小史虏扯嗜恃砒水缨傀微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制79例例：lX=-0110100，Y=+1110100，求，求X+Y补补lX原原=10110100 lX补补= X反反+1=11001100lY补补= Y原原=01110100l所以：所以： X+Y补补= X补补+ Y补补 =11001100+01110100 =01000000淄掷完蕴张凰饰蜂疼态账锨厕隔邓顺岔揖怖绵卉换吹学忘凉竟苍淘憨脾酵微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制804. 符号数运算中的溢出问题符号数运算中的溢出问题l进(借)位l在加法过程中，符号位向更高位产生进位；l在减法过程中，符号位向更高位产生借位。l溢出l运算结果超出运算器所能表示的范围。泰狂润誓丹呀敌火携动比鸯慰刃财垂碱疲妖埋鸡稻犁砍喝蝗冶良关郴喊煎微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制81溢出的判断方法溢出的判断方法l方法：方法：l同号相减或异号相加不会溢出。l同号相加或异号相减可能溢出：n两种情况：两种情况：同号相加时，结果符号与加数符号相反溢出；异号相减时，结果符号与减数符号相同溢出。l方法：方法：l两个8位带符号二进制数相加或相减时，若 C7C61， 则结果产生溢出。 C7为最高位的进(借)位；C为次高位的进(借)位。兆翱展鳖思尹灰俊掌罐瘁垃亢戏影黔推匡围湖刻讨纪颁俯掘赃确扼者秒找微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制82例例：有符号数运算，有溢出表示结果是错误的有符号数运算，有溢出表示结果是错误的无符号数运算，有进位表示结果无符号数运算，有进位表示结果是是错误的错误的 1 0 1 1 0 1 0 1 + + 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 + + 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 + + 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1CASE1:CASE2:CASE3:啼刽翟厚蹈哼诛絮骇膘秀辅袭鼠促馁懦亿宫寝研瓦砾焕播壳苇獭茂楚幽驮微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制831.5 二进制编码二进制编码一、十进制数的表示一、十进制数的表示BCD码l用用4位二进制数表示一位十进制数。有两种表位二进制数表示一位十进制数。有两种表示法：示法：压缩压缩BCD码码和和非压缩非压缩BCD码码。l压缩压缩BCD码的每一位用码的每一位用4位二进制表示，位二进制表示，00001001表示表示09，一个字节表示两位十进，一个字节表示两位十进制数。制数。l非压缩非压缩BCD码用一个字节表示一位十进制数，码用一个字节表示一位十进制数，高高4位总是位总是0000，低，低4位的位的00001001表示表示09。娃佃撞十媚志滓笋铱楔斧哑民穿弊翁尾真行倔扛阅镀谤露凑妻桔墟滑持傣微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制84l计算机中除了能够处理数值数据以外，还可以处理文字、语音、图像等各种信息，这些信息统称为非数值数据。l非数值数据在计算机中也必须以二进制形式二进制形式表示，非数值数据的表示本质上是编码的过程。l最常用的数据编码：美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange, ASCII码) （见下页ASCII编码表，教材中的附录A）二、非数值数据的表示二、非数值数据的表示刃烹萨裁著塌吠龚驯褥碌荧丫乍苟项耽无叶加惰擒峙亮贸祸站僚热战剥靛微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制85ASCII码码美国标准信息交换代码雕邪俗岗穴摄裙堤迂皮阵宇颇笔孩挪神墨坪慎纵豺随温幌燎扩细座强砰斤微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制86 ASCII码码l采用采用7位二进制代码对字符进行编码位二进制代码对字符进行编码l数字数字09的编码是的编码是01100000111001，它们的高，它们的高3位均位均是是011，后，后4位正好与其对应的二进制代码（位正好与其对应的二进制代码（BCD码）码）相符。相符。l英文字母英文字母AZ的的ASCII码从码从1000001（41H）开始顺序）开始顺序递增，字母递增，字母az的的ASCII码从码从1100001（61H）开始顺）开始顺序递增，这样的排列对信息检索十分有利。序递增，这样的排列对信息检索十分有利。l最高位通常总为最高位通常总为0，有时也用作奇偶校验位。，有时也用作奇偶校验位。攀宠韦于辙补小碉柔蛾黔斡哺抵士砍蕉椒省确穷麻币咙溢甜日浩嗽诵钥折微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制871.6 计算机中常用数据单位计算机中常用数据单位lbit 1Mb=1024 1024bit=220bit 1Gb=230bit=1024Mb 1Tb=240bit=1024GblByte 1 Byte=8bit，1KB=1024 Byte，lWord 表示字长，有表示字长，有1bit, 4bit, 8bit, 16bit等，等， 一般情况下为一般情况下为2Byte(16bit)。厚载术焚厨疯数挠邪眺扔请著偏缉交羽陌瑞畸偏吾鞠外悲随娶板涵孺涧箕微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制88第第1章难点章难点l补码的概念及其运算补码的概念及其运算l有符号数运算的溢出问题有符号数运算的溢出问题 泅翼美拯溢叫霄劳否帛抠鼠殃晕拐认需程渗糕瑰玉市章坍盼爱渠过肘了徒微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制89作业作业l习题一习题一4(1)(3),5(2),6(4),8(1)(3) 雕耍喧压擅锗天咐言惟碍绵丢篙盅宏自添婿盆患衍各荷宪阳宿弧劲忆痛棘微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制90第一章完，谢谢初迪若偶搐色剁办智荷扎搬栋瞒论阐扒晃锄缨泣眉号认泣闪加拳犹绞累邢微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制91邹崇烈獭懦寅落灵劈鞠走赏邪擒壬束丁贾或保很鞋兽税闭允壕幕臂只乍开微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制922.2 80882.2 8088微处理器微处理器主要内容：l8088CPU外部引线及功能；外部引线及功能；l8088CPU的内部结构和特点；的内部结构和特点；l各内部寄存器的功能；各内部寄存器的功能；l8088的工作时序。的工作时序。何彭籍丙虞赞皋皋莫赁毛杀库桌逼焊汝册熄嫂似瑶栽甸幢察韵伯崖邻滇晕微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制93一、概述l8088、8086基本类似基本类似l16位CPU、AB宽度20位l差别：差别：l指令预取队列：8088为4字节，8086为6字节l数据总线引脚：8088有8根，8086有16根l8088为准为准16位位CPU，内部，内部DB为为16位，但外部仅位，但外部仅为为8位，位，16位数据要分两次传送位数据要分两次传送l本课程主要介绍本课程主要介绍8088（IBM PC采用）采用）具鄙且邮侣专恨猴贫柜酵将枉胰桑政寐裙勉坟慧街柠硬蹿宾娄遏靳踢怂纤微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制94指令预取队列(IPQ)指令的一般执行过程：指令的一般执行过程： 取指令取指令 指令译码指令译码 读取操作数读取操作数 执行指令执行指令 存放结果存放结果仁糖证顾诸贺酝戒勾佯洞毖惕停胎靴郧贡窍戏颓漆誊须授疗啤星莱舜即枉微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制95串行工作方式：l80888088以前的以前的CPUCPU采用串行工作方式：采用串行工作方式： 1） CPU访问存储器访问存储器(存取数据或指令存取数据或指令)时要等待总线操作的完成时要等待总线操作的完成 2） CPU执行指令时总线处于空闲状态执行指令时总线处于空闲状态 缺点：缺点：CPU无法全速运行无法全速运行 解决：总线空闲时预取指令，使解决：总线空闲时预取指令，使CPU需要指令时能立刻得到需要指令时能立刻得到取指令1执行1取操作数2执行2CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌存结果1取指令2例撒炳今陛沏佃氰编迹驻徘稿哉把责洋队钧但怀翼氖妥均取甸履脸探查岩微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制96并行工作方式：l8088CPU采用并行工作方式采用并行工作方式取指令2 取操作数BIU存结果取指令3 取操作数 取指令4执行1执行2执行3 EUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌弯雍去括牡侮跺澡卓抚遇苔狸疮吼毙嚼酬莆纸旁明搬搞机煎脐身绊翌崭朽微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制978088的流水线操作的流水线操作l8088 CPU包括两大部分：包括两大部分：EU和和BIUlBIU不断地从存储器取指令送入IPQ，EU不断地从IPQ取出指令执行lEU和BIU构成了一个简单的2工位流水线l指令预取队列IPQ是实现流水线操作的关键（类似于工厂流水线的传送带）l新型新型CPU将一条指令划分成更多的阶段，以便可以同将一条指令划分成更多的阶段，以便可以同时执行更多的指令时执行更多的指令l例如，PIII为14个阶段，P4为20个阶段(超级流水线)圃哺外简讫从滥姐岭线幢胖驰核片能忠居蘑乔颊设鸽惕邓坯着扰跋东礼簧微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制98结论l指令预取队列的存在使指令预取队列的存在使EU和和BIU两个部两个部分可同时进行工作，从而带来了以下两分可同时进行工作，从而带来了以下两个好处：个好处：l提高了CPU的效率l降低了对存储器存取速度的要求砍圭岿突吮圭繁者瓶砸卉庸莲法噪碑伴礼深夕崭故遮版腐祈陀硅箭己屋觉微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制998088/8086 CPU的特点l采用并行流水线工作方式采用并行流水线工作方式l对内存空间实行分段管理：对内存空间实行分段管理：每段大小为每段大小为16B16B64KB64KB用段地址和段内偏移实现对用段地址和段内偏移实现对1MB1MB空间的寻址空间的寻址设置地址段寄存器指示段的首地址设置地址段寄存器指示段的首地址l支持多处理器系统；支持多处理器系统；l片内无浮点运算部件，浮点运算由数学协处理片内无浮点运算部件，浮点运算由数学协处理器器8087支持（或用软件模拟）支持（或用软件模拟）注：80486DX以后的CPU已将数学协处理器作为标准部件集成到CPU内部犯琉尸沸觉帕岭变瞧医啪罩斯乡券竞挽丸郝帛雾具辜康萎乖恳恶俭蹬缴拥微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制1008088CPU的两种工作模式l8088可工作于两种模式：可工作于两种模式：l最小模式和最大模式l最小模式最小模式为单处理机模式，控制信号为单处理机模式，控制信号较少，一般可不必外接总线控制器。较少，一般可不必外接总线控制器。l最大模式最大模式为多处理机模式，控制信号为多处理机模式，控制信号较多，较多，CPU必须通过总线控制器与总必须通过总线控制器与总线相连。线相连。俺讼汞垫邻抽陕楔狰惊壬悯秋吓现沼宿诵湛蒲免助豫膝口好衍贾屉耘跨镇微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制101二、8088 CPU的引线及功能引脚定义的方法可大致分为：引脚定义的方法可大致分为：l每个引脚只传送一种信息（每个引脚只传送一种信息（RDRD等）；等）；l引脚电平的高低不同的信号（引脚电平的高低不同的信号（IO/MIO/M等）；等）；lCPUCPU工作于不同方式有不同的名称和定义工作于不同方式有不同的名称和定义（WR/LOCK WR/LOCK 等）；等）；l分时复用引脚（分时复用引脚（ADAD7 7 AD AD0 0 等）等） ；l引脚的输入和输出分别传送不同的信息引脚的输入和输出分别传送不同的信息（RQ/GTRQ/GT等）。等）。届舰牙挡柒玻科镁断径悟扔硷讹拍饥三到捶医嫩桶漆性梦杀擞型冯她毒刹微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制102主要引线（最小模式下）80888088是工作在最小还是最大模式由是工作在最小还是最大模式由MN/MXMN/MX端状态端状态决定：决定：MN/MX=0MN/MX=0时工作于最大模式，反之工作于时工作于最大模式，反之工作于最小模式。最小模式。数据信号线数据信号线(DB)(DB)与地址信号线与地址信号线(AB)(AB)：lAD7AD0：三态，地址：三态，地址/ /数据复用线。数据复用线。ALEALE有效时为地有效时为地 址的低址的低8 8位。地址信号有效时为输出，传送位。地址信号有效时为输出，传送 数据信号时为双向。数据信号时为双向。lA19A16：三态，输出。高：三态，输出。高4 4位地址信号，与状态信号位地址信号，与状态信号 S6-S3分时复用。分时复用。lA15A8 ：三态，输出。三态，输出。输出输出8位地址信号位地址信号。殉莹们器能落慎尤惶抱卸轿醉闷伯劣叠瓷牛孰犯在察浩矩粱链欺哑耻寨夷微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制103主要的控制和状态信号lWR： 三态，输出。写命令信号；三态，输出。写命令信号；lRD： 三态，输出。读命令信号；三态，输出。读命令信号；lIO/M：三态，输出。指出当前访问的是存储器还是：三态，输出。指出当前访问的是存储器还是I/O接接 口。高：口。高：I/O接口，低：内存接口，低：内存lDEN：三态，输出。低电平时，表示：三态，输出。低电平时，表示DB上的数据有效；上的数据有效；lRESET：输入，为高时，：输入，为高时，CPU执行复位；执行复位；lALE： 三态，输出。高：三态，输出。高：AB地址有效；地址有效；lDT/ R：三态，输出。数据传送方向，高：三态，输出。数据传送方向，高：CPU输出，输出， 低：低：CPU输入输入辐擒刑雍懈又煎啦迁蓖贪带牢黔眨窑恳廉管酋瘫卤健极尊别磁盛休咐渔诫微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制104例：l 当当WR=1，RD=0，IO/M=0时，表示时，表示CPU当前正在进行当前正在进行读存储器读存储器操作。操作。匡冯缓助沫斡锁热诽顶注轧仪甲栏胞厌舷行袖炸烬森紧彪等呛心圆蒸漳鸥微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制105READY信号(输入)：用于协调用于协调CPU与存储器、与存储器、I/O接口之间的速度差异接口之间的速度差异READY信号由存储器或信号由存储器或I/O接口发出。接口发出。READY=0时，时，CPU就在就在T3后插入后插入TW周期，插入的周期，插入的TW个数取决于个数取决于READY何时变为高电平。何时变为高电平。挫恕东揉缮歹束句成跑簇局悠擒气卧农翌量网吠席饿听械醒氧队莲电披翠微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制106中断请求和响应信号lINTR：输入，可屏蔽中断请求输入端。：输入，可屏蔽中断请求输入端。 高：有高：有INTR中断请求中断请求lNMI：输入，非屏蔽中断请求输入端。：输入，非屏蔽中断请求输入端。 低低高，有高，有NMI中断请求中断请求lINTA：输出，对：输出，对INTR信号的响应。信号的响应。苏滁示帝撅肾乱仔插安颊衰精席辣靛为郝朱咖幂啊芭床心捷丸骗谣仍狞赋微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制107总线保持信号总线保持信号lHOLD：总线保持请求信号输入端。当：总线保持请求信号输入端。当CPU 以外的其他设备要求占用总线时，以外的其他设备要求占用总线时， 通过该引脚向通过该引脚向CPU发出请求。发出请求。lHLDA：输出，对：输出，对HOLD信号的响应。为高信号的响应。为高 电平时，表示电平时，表示CPU已放弃总线控制已放弃总线控制 权，所有三态信号线均变为高阻状权，所有三态信号线均变为高阻状 态。态。缩睹很聘均踢漆丙摆兢严住怒闽奉判领吉瑰员烯混掺票稗碰劝境辕鞋颠惨微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制108三、三、8088CPU的内部结构的内部结构l8088内部由两部分组成：内部由两部分组成： 执行单元（执行单元（EU） 总线接口单元（总线接口单元（BIU）首咀苍鸿粟淋写傈素新锤梯湛坷俘康睛弥骗院榨讯乱偷睡铲电乔毅涉爹沏微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制109执行单元EUl功能功能: 执行指令执行指令 从指令队列中取指令代码从指令队列中取指令代码 译码译码 在在ALU中完成数据的运算中完成数据的运算 运算结果运算结果 的特征保存在标志寄存器的特征保存在标志寄存器FLAGS中。中。傅虹甜涝嗽括劳非缺嗓蕴槽篓甜冒叠卢胺狐酿脱嘿窖啄亩迭挥乡弟卉抵惭微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制110执行单元包括 算术逻辑单元（运算器）算术逻辑单元（运算器） 8个通用寄存器个通用寄存器 1个标志寄存器个标志寄存器 EU部分控制电路部分控制电路廊冉六弟熟磺竿基辰焦悲跳胶耻蓑吮洛扶葬肿逞幌鼓培铰硼轨煤锑直蜒侦微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制111总线接口单元BIUl功能：功能：l从内存中取指令送入指令预取队列从内存中取指令送入指令预取队列l负责与内存或输入负责与内存或输入/ /输出接口之间的数输出接口之间的数据传送据传送l在执行转移程序时，在执行转移程序时，BIU使指令预取队列使指令预取队列复位，从指定的新地址取指令，并立即复位，从指定的新地址取指令，并立即传给执行单元执行传给执行单元执行。传滞慌捌界费页他腿豢金辙棍犯完椭葡凯捆岿疆南赛姥住辽岗霉方姑搁手微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制1128088的内部寄存器l含含14个个16位寄存器，按功能可分为三类位寄存器，按功能可分为三类 8个通用寄存器个通用寄存器 4个段寄存器个段寄存器 2个控制寄存器个控制寄存器氮腿惟扮酿扦朗斤词诣沟课泡胚囊蓟涌活幼肢淀货粘爵释毒馅束谭迎坡哈微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制113通用寄存器 数据寄存器（数据寄存器（AX，BX，CX，DX）地址指针寄存器（地址指针寄存器（SP，BP）变址寄存器（变址寄存器（SI，DI）啪定敌找描扇韵爬惠挨峻幕拭摧孙砰墙聚被彤泡癣追暗嗽痒匠稍序篱拷演微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制114数据寄存器l8088含含4个个16位数据寄存器，它们又可位数据寄存器，它们又可分为分为8个个8位寄存器，即：位寄存器，即：lAX AH，ALlBX BH，BLlCX CH，CLlDX DH，DL常用来存放参与运算的操作数或运算结果常用来存放参与运算的操作数或运算结果春渣吮包邪赢腮碎老闰坪迎诺帖伶十酞咳着善兹什涎姿伪在墓绢侩镣陇浓微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制115数据寄存器特有的习惯用法lAX：累加器。多用于存放中间运算结果。所有：累加器。多用于存放中间运算结果。所有 I/O指令必须都通过指令必须都通过AX与接口传送信息；与接口传送信息；lBX：基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址；：基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址；lCX：计数寄存器。用于在循环或串操作指令中存：计数寄存器。用于在循环或串操作指令中存 放循环次数或重复次数；放循环次数或重复次数；lDX：数据寄存器。在：数据寄存器。在32位乘除法运算时，存放位乘除法运算时，存放 高高16位数；在间接寻址的位数；在间接寻址的I/O指令中存放指令中存放 I/O端口地址。端口地址。格眼调箕域腻断磺觉债棕聊熟斜尹味胁协琅酬吼拔缩靠掐牢踞守浪绽传调微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制116地址指针寄存器lSP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的 偏移地址；偏移地址；lBP：基址指针寄存器，常用于在访问内：基址指针寄存器，常用于在访问内 存时存放内存单元的偏移地址。存时存放内存单元的偏移地址。苗佬坪息掖椰肉舰苟泛笑商驼俺织整宰摔惩韵况徒慷搞辽狗压荷蝶巍关蹭微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制117BX与BP在应用上的区别l作为通用寄存器，二者均可用于存放数作为通用寄存器，二者均可用于存放数据；据；l作为基址寄存器，作为基址寄存器，BX通常用于寻址数据通常用于寻址数据段；段；BP则通常用于寻址堆栈段。则通常用于寻址堆栈段。lBX一般与一般与DS或或ES搭配使用搭配使用忽福敖早笺喻伎残娇鸵遭摧焦原迢红窑蓖安坍南窄坷挫痈树岩兄现替筷逼微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制118变址寄存器lSI：源变址寄存器：源变址寄存器lDI：目标变址寄存器：目标变址寄存器l变址寄存器常用于指令的间接寻址或变变址寄存器常用于指令的间接寻址或变址寻址。特别是在串操作指令中，用址寻址。特别是在串操作指令中，用SI存放源操作数的偏移地址，而用存放源操作数的偏移地址，而用DI存放存放目标操作数的偏移地址。目标操作数的偏移地址。搂埠毁茂荣扒锡湖氮固箍挚固怂名湾乱司吼幕涡级钠许间燃抛冬存表预宿微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制119段寄存器用于存放逻辑段的段基地址用于存放逻辑段的段基地址(逻辑段的概念后面将要介绍逻辑段的概念后面将要介绍) CS：代码段寄存器：代码段寄存器 代码段用于存放指令代码代码段用于存放指令代码 DS：数据段寄存器：数据段寄存器 ES：附加段寄存器：附加段寄存器 数据段和附加段用来存放操作数数据段和附加段用来存放操作数 SS：堆栈段寄存器：堆栈段寄存器 堆栈段用于存放返回地址，保存寄存器内容，堆栈段用于存放返回地址，保存寄存器内容， 传递参数传递参数液斩机碳躯随辨蓄黍甸咎肤空敢香惧演扛伦穆准套尤趁斩顶遇黄厂益统皿微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制120控制寄存器lIP：指令指针寄存器，其内容为下一条：指令指针寄存器，其内容为下一条 要执行的指令的偏移地址要执行的指令的偏移地址lFLAGS：标志寄存器：标志寄存器l状态标志：存放运算结果的特征l控制标志：控制某些特殊操作 6个状态标志位个状态标志位(CF，SF，AF，PF，OF，ZF) 3个控制标志位个控制标志位(IF，TF，DF)躯阅菊鲸倦违污胞吗侵啪仰烬杜涕褥蓄昨匿澳穴拴蹈商蝉呼萨胶怠蹦傀咀微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制121四、存储器寻址l物理地址物理地址l8088：20根地址线，可寻址220(1MB)个存储单元lCPU送到AB上的20位的地址称为物理物理地址地址 勤黑羽饿骄鲸拣砍酗眩霹喀拂康闪桓默颊魄侠透离翅蜡身酷蓝稗覆聋满积微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制122物理地址物理地址物理地址.60000H 60001H 60002H 60003H 60004H.12HF0H1BH08H存储器的操作完全基于存储器的操作完全基于物理地址。物理地址。问题：问题：80888088的内部总线和内部的内部总线和内部寄存器均为寄存器均为1616位，如何位，如何生成生成2020位地址？位地址？解决：存储器分段解决：存储器分段伏锅嫂络汛烫社为姐碱匿敷勉舷僳醉瞳园般悬烈逼蛤赡锅贬室程蚊柳见捕微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制123存储器分段存储器分段高地址低地址段基址段基址段基址段基址最大最大64KB，最小，最小16B段i-1段i段i+1纫建妖亢如升睁救你叮具垦谰添锋谨湃计骏隙撇芹啸妹哲娟橙寅淀恃恢丑微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制124逻辑地址l段基地址段基地址和和段内偏移段内偏移组成了逻辑地址组成了逻辑地址 段地址 偏移地址(偏移量) 格式为：段地址格式为：段地址:偏移地址偏移地址 物理地址物理地址=段基地址段基地址16+偏移地址偏移地址60002H00H12H60000H0 0 0 0段基地址（段基地址（16位）位）段首地址段首地址 偏移地址=0002H格脱奄窜恿魁孰售财鸿墙烦彼寇霍释骂妨淡袍亚暇旦宵遂遇私肾视门柑健微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制125nBIU中的地址加法器用来实现逻辑地址到物理地址的变换n8088 可同时访问4个段，4个段寄存器中的内容指示了每个段的基地址段基址段内偏移物理地址+16位20位0000鲍潜蓬汕毕技呢窒姆祁重鸦缔侥诸娱质锡捶软伏慎糟弟跟碌克笆唤搀酶炼微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制126例：l已知已知CS=1055H，DS=250AH，ES=2EF0H，SS=8FF0H， DS段有一操作数，其偏移地址段有一操作数，其偏移地址=0204H， 1)画出各段在内存中的分布画出各段在内存中的分布 2)指出各段首地址指出各段首地址 3)该操作数的物理地址该操作数的物理地址=？10550H250A0H2EF00H8FF00HCSSS CSDSES解：解： 各段分布及段首址见右图所示。各段分布及段首址见右图所示。 操作数的物理地址为：操作数的物理地址为： 250AH10H+0204H = 252A4H索酿瓤螟逸毡捏铲嗜瘴拌席坊速莎缆搽傻迄灸贱播咎侩略完膨左得世审烩微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制127堆栈及堆栈段的使用l内存中一个按内存中一个按FILO方式操作的特殊区域方式操作的特殊区域l每次压栈和退栈均以每次压栈和退栈均以WORD为单位为单位lSS存放堆栈段地址，存放堆栈段地址，SP存放段内偏移，存放段内偏移，SS:SP构成了堆栈指针构成了堆栈指针l堆栈用于存放返回地址、过程参数或需要堆栈用于存放返回地址、过程参数或需要保护的数据保护的数据l常用于响应中断或子程序调用常用于响应中断或子程序调用缸翠桂句舱鼎体箱郁旦儡殉锈炒海蜕事央距栖发忘锁骨曲络筒回亡杂委拢微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制128堆栈操作堆栈操作SPSSSS压栈前压栈前退栈后退栈后高低低高高12HSSF0HSP压栈后压栈后低高SPSPSPF0H12HSP咨沉欺向求窒蔬扼脉陋恰蛔妇泛孜极戏沸怯舷捻撅拧阜丢详饼饼缎蹈列缨微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制129例：l若已知（若已知（SS）=1000H （SP）=2000Hl则堆栈段的段首地址则堆栈段的段首地址=？l栈顶地址栈顶地址=？l若现在把若现在把1234H送入堆送入堆栈，则它所在的存储单元栈，则它所在的存储单元地址地址=？l若该段最后一个单元若该段最后一个单元 地址为地址为2FFFH，则栈底，则栈底 地址地址=？段首栈底栈顶堆栈段墟苛育敬叫郧择捏逻删讫宋掣彩巍遥柒碟朋呢欠婪或唆坤博女嘛馋狠征量微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制130五、时序l时序的概念：时序的概念：CPU各引脚信号在时间上的关系。各引脚信号在时间上的关系。l总线周期：总线周期：CPU完成一次访问内存完成一次访问内存(或接口或接口)操作操作 所需要的时间。所需要的时间。 一个总线周期至少包括一个总线周期至少包括4个时钟周期。个时钟周期。l时钟周期：由时钟发生器产生。是计算机内部最时钟周期：由时钟发生器产生。是计算机内部最 小的时间单位，用小的时间单位，用Ti表示。表示。 (总线周期的时序参见教材总线周期的时序参见教材p51)审掖淘截钉炭剖反瓢变臻萌咕盂闰梳烯瞧巴恶涛障拉黑苔抽渝框可制抒缀微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制1312.3 系统总线 主要内容：主要内容：l总线的基本概念和分类；总线的基本概念和分类；l总线的工作方式；总线的工作方式；l常用系统总线标准。常用系统总线标准。郡盼央俯装疤选转不哉萧惜体白年服倪磁情西引香跳蹦榴侥先孟固汐污堑微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制132一、概述l总线：总线： 是一组导线和相关的控制、驱动电路的是一组导线和相关的控制、驱动电路的集合。是计算机系统各部件之间传输地集合。是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的公共通道。址、数据和控制信息的公共通道。地址总线（地址总线（AB）数据总线（数据总线（DB）控制总线（控制总线（CB）祝职淤幕宁遂穿鹃溯递另法钝董综刀恐歪煮蔑渐异外慨础镰铭伟洋赘僚火微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制133总线结构的优点总线结构的优点l简化系统设计（模块化）简化系统设计（模块化）l提高兼容性提高兼容性l便于扩充升级便于扩充升级l便于维修便于维修l减低生产成本减低生产成本挛囚半飞改秸砰炯匝极琴稍渣泞烟资旱诲割土邯疼拨曳刁个挪洋绚驻罕擎微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制134总线分类 CPU总线：总线：CPU 其他部件其他部件系统总线：主机系统总线：主机I/O接口接口外部总线：微机外部总线：微机外设外设片内总线片内总线片外总线片外总线 按相对CPU的位置按层次 结构彝烙具许督黄掌就耿褒耿褪现药拥葵危展获鲜粉撞赡干叛鄙窘瑞望碗袖狰微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制135总线结构l单总线结构单总线结构 简单，但总线竞争严重CPU M M I/O I/O I/O岳慎俩访怪馅痹先旧泼符撬阔趴待晌衰痪图浊监缝摹斜毒撩墩矽尾牧企焊微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制136多总线结构面向面向CPU的双总线结构的双总线结构面向主存的双总线结构面向主存的双总线结构双总线结构双总线结构多总线结构多总线结构战札何甩颅毙坞掌涣鹅藕江涣圃宪宜砾掖愁葬扰裕母尔含钡趟剔诅索债活微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制137多总线多总线结构(续)l教材教材p55l图2-23：面向CPU的双总线结构n把需要很高带宽的主存储器用存储总线单独与CPU相连n问题：外设到主存的数据传输必须通过CPU， 传输效率低，无法实现DMA传输l图2-24：面向主存的双总线结构n主存储器即与CPU直接连接，又与系统总线连接，较好地解决了上述问题矿痪蜜敞嘻蚁樱民醇狱骇鸳咳影毅敞柠共斡涡檄底搅阻偏喳悔镁侄咋网抚微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制138二、总线技术二、总线技术*l总线传输需要解决的问题：总线传输需要解决的问题：l传输同步协调通信双方的传输操作n同步、异步、半同步l总线仲裁消除多个设备同时使用总线造成的冲突现象nMaster查询，Slave独立请求l出错处理l信号驱动议著屑醋排番绽停俩擎犀霄闽挂氢勿鸳陶骏昂傲瘤缆扣闽溶轿荤爪迈仓嘴微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制139同步方式同步方式l同步传输同步传输用公共的时钟统一用公共的时钟统一 各部件数据发各部件数据发送和接收的时机送和接收的时机l异步传输异步传输用控制和状态信号协调用控制和状态信号协调 各部件数各部件数据发送和接收的时机据发送和接收的时机l半同步半同步用公共的时钟统一用公共的时钟统一 控制和状态信号控制和状态信号的产生时机（即控制和状态信号与时钟是同步的产生时机（即控制和状态信号与时钟是同步的），但数据发送和接收的时机仍不固定的），但数据发送和接收的时机仍不固定壤蛤缺膳晨淌唆矛馁贬箔娜消强仟甘矩花笛捉悍拧勿勃瓶舅沤贤须侈抢淆微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制140总线仲裁总线仲裁l用来决定某一时刻哪一个部件可以使用总线用来决定某一时刻哪一个部件可以使用总线l集中控制统一由总线控制器进行控制l分散控制总线控制由各部件共同实现，所有部件均按统一的规则来访问总线椿唱乔住蠕里茄戍晕秃丸驭许毫晾跳琳游晰陌矫杨御泳诞瞳茄郝浚婚弟坪微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制141总线仲裁总线仲裁集中控制集中控制l1）链式查询（）链式查询（p59图图2-28）基本原理是：基本原理是：l部件提出申请（BR）l总线控制器发出批准信号（BG）l提出申请的部件截获BG，并禁止BG信号进一步向后传播l提出申请的部件发出总线忙信号（BS），开始使用总线。总线忙信号将阻止其他部件使用总线，直到使用总线的设备释放总线l电路最简单，但优先级固定，不能改变滋郡缺符肿悦渊厄争附勤谨家村叔颁凶哑起他株怠囚录胰汛拦逝堤桐菜挤微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制142总线仲裁总线仲裁集中控制集中控制l2）计数器查询）计数器查询基本原理是：基本原理是：l需要使用总线的部件提出申请（BR）l总线控制器发出递增的设备地址l提出申请的设备检查设备地址，若与自己的地址匹配，就发出总线忙信号（BS），然后就可以使用总线l总线控制器根据检测到BS信号时的设备地址就知道当前哪个设备使用了总线l调整设备地址发出的顺序即可改变优先级别l仲裁过程较慢拼评洪吉汗巾铝角稠叶禹荚允憨促有迈僚浆暴存寨择噪悼案迁界浴另牡综微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制143总线仲裁总线仲裁集中控制集中控制l3）独立请求）独立请求基本原理是：基本原理是：l每个设备都拥有独立的总线请求线和总线应答线l总线控制器对所有的总线请求进行优先级排队，并响应级别最高的请求l得到响应的设备将占用总线进行传输l最常用，响应速度最快lPC机中使用的8237 DMAC采用此种方式撅街赠雏详窗耶丧耐蛛禽掌柒每说启图熄穆映功码直予磕互撼充扎按妈赫微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制144三、常见的系统总线三、常见的系统总线lISA（8/16位）位）lPCI（32/64位）位）lAGP（加速图形端口，用于提高图形处（加速图形端口，用于提高图形处 理能力）理能力）l自学自学P61P64l自行查找资料：自行查找资料：ISA、PCI、AGP分别位分别位于系统的的哪一个部分？于系统的的哪一个部分？哀秃棋纫棘蚂铂赃徘插虎孙呼傣窄麦辉秘泄戈膀泪妙晌帚望元伞旷斑茹潜微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制145总线的主要性能指标l总线带宽（总线带宽（B/S）：单位时间内总线上可传送）：单位时间内总线上可传送 的数据量的数据量l总线位宽（总线位宽（bit）：能同时传送的数据位数）：能同时传送的数据位数l总线的工作频率（总线的工作频率（MHz）总线带宽总线带宽= (位宽位宽/8)(工作频率工作频率/每个存取周期的时钟数每个存取周期的时钟数)颅囚姜束冈至抗付沦朝茵壳宏躬斟钝蠢襟迫镇刻彬井庙扮剐垄授伪日艺姿微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制146四、四、8088系统总线系统总线l最小模式最小模式仅支持单处理器（仅支持单处理器（p65图图2-32）l最小模式下主要解决：最小模式下主要解决：l地址与数据的分离l地址锁存l电路实现方案电路实现方案l用3片8位的锁存器8282实现地址锁存。ALE为锁存控制信号，OE#0使锁存的地址直接输出；l用1片双向三态门8286用作数据总线驱动和隔离，DT/R#作为方向控制，DEN#作为开门信号；l其他控制信号由8088直接产生。 寿男删押坊倘渠臼痕斩肯殖瘴拂赫都悍棒辑逸彝宪看榔胖俐蚊伪删钱戴败微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制147最小模式下的连接示意图最小模式下的连接示意图8088CPU控制总线控制总线数据总线数据总线地址总线地址总线地址地址锁存锁存数据数据收发器收发器ALE时钟发时钟发生生 器器3片8282DT/R#DEN#8286藕熔被碌戒陪趾计艺姿皂哟属聊高欣窄迭书段刷高兹婴沛碾虑间救职穴班微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制148最大模式l最大模式最大模式可支持多处理器（可支持多处理器（p66图图2-33）l大多数控制信号是由大多数控制信号是由总线控制器总线控制器8288对对S0#、S1#、S2#三个信号译码得到，如三个信号译码得到，如DT/R#、ALE、DEN#、IOR#、IOW#、MEMR#、MEMW#信号。信号。DB和和AB的的构成基本同最小模式。构成基本同最小模式。lPC/XT机的总线采用了最大模式，但有三点区别：机的总线采用了最大模式，但有三点区别：n地址总线驱动用2个74LS373和1个74LS244代替3个8282；n数据总线驱动用74LS245代替8286；n支持DMA传送。慈德滞惮谓绝炭袖踌库侗碰吗埂陪砒庐您播力粱柑嘴戮民簿啪鸣臃蝇宫铅微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制149最大模式下的连接示意图最大模式下的连接示意图8088CPU数据总线数据总线地址总线地址总线地址地址锁存锁存数据数据收发收发ALE时钟发时钟发生生 器器总总 线线控制器控制器控制总线控制总线828282868288S0#S1#S2#猿巷盗桐肯萧榷傅着淹耽友亚裙小少耙碗失映叭窥惹喘哥啡河鹏脊版屯黄微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制150常用接口芯片介绍常用接口芯片介绍l8282 / 74LS373 具有三态正相输出的锁存器具有三态正相输出的锁存器lp67图2-34，内部包含8个D触发器l引脚：nDI0DI7 输入nDO0DO7 输出nSTB 锁存信号nOE# 输出允许l功能：nSTB = 1 锁存数据nOE# = 0 将锁存的数据输出l功能类似的还有功能类似的还有8283但为反相输出但为反相输出问轮序剩究后咋攒盔尼蚀慨首差督丫税嗽爵嫩福盏操纂几徒若勒笨佣酗姚微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制151总线驱动器总线驱动器l8286 / 74LS245 双向三态驱动器双向三态驱动器(p68图图2-36)l引脚：nA0A7和B0B7 双向数据线nOE# 输出允许nT 方向控制l功能：nOE#=0时，门导通；n门导通时: T=0，BA；T=1，ABl功能类似的还有功能类似的还有8287但为反相输出但为反相输出鸣蛾久合吏蜜罕厂堑镊朴天苇氓缀忻遏太恋满锥愉狸惑癸韶靳名姑岸业铆微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制152总线驱动器（续）总线驱动器（续）l74LS244 三态门驱动器（含三态门驱动器（含8个门）个门）l引脚：nI1I8和和O1O8 输入线和输出线输入线和输出线nE1#，E2# 使能信号，各控制4个三态门l功能：n E1#=0，E2#=0，门导通，否则输出为高阻态倡履曼陕卧岳牲魁眼邪傻倍胯咬贩酬丸杉仅拦芳殃隘脊证糠览抿捕邹粗缎微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制153作业：作业：p91l2.1l2.10（1）l2.132.18付雷皆疟氰乓翻聊绣站找稍辅氛洁臀硝卿渭李熏滦试砰嫩垮喧赦锐竞军婿微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制微机原理及应用课件chap1-微机原理概述和数制154