微型計算機原理第一章

1、教學(xué)參考書：教學(xué)參考書：微型計算機原理及應(yīng)用微型計算機原理及應(yīng)用 （第（第4版）版） 鄭學(xué)堅鄭學(xué)堅 朱定華朱定華 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2. 微型計算機技術(shù)及應(yīng)用微型計算機技術(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

2、算機原理計算機原理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課時安排課時安排理論（理論（48學(xué)時）學(xué)時）+ 實驗（實驗（24學(xué)時）學(xué)時）p考核方式考核方式平時、作業(yè)（平時、作業(yè)（30%）實驗（）實驗（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

3、和實驗相結(jié)合課本知識和實驗相結(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次加法運算組成：18,800 個真空管 Vacuum tubes 1500個繼電器 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 實驗室的博物館里發(fā)明人：肖克利、巴丁、布拉坦等人。時間：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)用計算機發(fā)展歷史計算機發(fā)展歷史計算機的發(fā)展歷史計算機的發(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)體存儲芯半導(dǎo)體存儲芯片片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器語言、機器語言、 匯編語言匯編語言高級語言高級語言會話式高級語會話式高級語言言各種高級各種高級語言語言O(shè)S無無批處理批處理OS分時分時OS網(wǎng)絡(luò)式網(wǎng)絡(luò)式OS應(yīng)用應(yīng)用科學(xué)計算、軍科學(xué)計算、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微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(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)總線微型機微型機外設(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)計語言計語言 如鍵盤、顯示器、打印機等如鍵盤、顯示器、打印機等 外存儲器（如磁盤、光盤）

10、外存儲器（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)機器語言機器語言匯編語言匯編語言高級語言高級語言微型機的發(fā)展階段微型機的發(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、高能物理等等彈道軌跡、天氣預(yù)報、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)自動化、衛(wèi)星飛行方向控制工業(yè)自動化、衛(wèi)星飛行方向控制Questions 微型計算機包括哪幾個主要組成部分？微型計算機包括哪幾個主要組成部分？ 微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)之間有什么微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)之間有什么關(guān)系？關(guān)系？ 計算機的發(fā)展按其使用的邏輯元件劃分為哪幾代？計算機的發(fā)展按其使用的邏輯元件劃分為哪幾代？ 計算機的發(fā)展主要是以邏輯元件劃分的，微型計算機計算機的發(fā)展主要是以邏輯元件劃分的，微型計算機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)1.4二進制數(shù)的運算及其加法電路二進制數(shù)的運算及其加法電路1.1 數(shù)制數(shù)制 數(shù)制的基與權(quán)數(shù)制的基與權(quán)為什么用二進制為什么用二進制為什么用十六進制為什么用十六進制數(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)碼的個數(shù)基數(shù)：數(shù)碼的個數(shù)權(quán)：每一位所具有的值權(quán)：每一位所具有的值十進制十進制(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。個。各位的權(quán)：二進制二進制(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 二進制二進制十進制十進制八進制八進制(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制十六進制(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制和十六進制的基和各位的權(quán)八進制和十六進制的基和各位的權(quán)1.1.2 為什么要用二進制為什么要用二進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 只能代表兩個數(shù)碼：只能代表兩個數(shù)碼：0和和1。1.1.3 為什么要用十六進制為什么要用十六進制用

15、十六進制既可簡化書寫，又便于記憶。用十六進制既可簡化書寫，又便于記憶。B 二進制二進制 H 十六進制十六進制 D 十進制十進制 O 八進制八進制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. 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法用用2除該十進制數(shù)可得商數(shù)及余數(shù)，則此余除該十進制數(shù)可得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)為二進制代碼的最小有效位數(shù)為二進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的二進制代碼。的二進制代碼。結(jié)果為：結(jié)果為：1101。練習(xí)：求練習(xí)：求39的二進制代碼的二進制代碼 十進制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)方法十進制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)方法“乘乘2取整法取整法”【例例1.2】求十進制數(shù)求十進制數(shù)0.625的二進制數(shù)。的二進制數(shù)?！揪毩?xí)練習(xí)】求十進制數(shù)求十進制數(shù)0.913的二進制數(shù)。的二進制數(shù)?！咀鳂I(yè)作業(yè)】求十進制數(shù)求十進制數(shù)14.685的二進制數(shù)。的二進制數(shù)。2. 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的方法二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的方法由二進制數(shù)由二進制數(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制數(shù)。起來就得到十進制數(shù)。【例例1.3】求二進制數(shù)求二進制數(shù)101011的十進制數(shù)。的十進制數(shù)。101011權(quán)：權(quán)：【例例1.4】求二進制數(shù)求二進制數(shù)0.101的十進制數(shù)。的十進制數(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 一個二進制數(shù)可以準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，一個二進制數(shù)可以準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)， 而一個帶小數(shù)的十進制數(shù)不一定能夠準(zhǔn)確地用而