匯編語言第1章PPT

1、1微機(jī)原理與接口技術(shù)大家好！石家莊鐵道學(xué)院四方學(xué)院主講人：孫秀婷E-mail :2 課程簡介與要求1.本課程的地位 微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)是突出計算機(jī)應(yīng)用的一門課程。是面向各高校開設(shè)的計算機(jī)課程（必修課）。2.教學(xué)目的及要求 掌握先進(jìn)微處理器芯片結(jié)構(gòu)、微型計算機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)、計算機(jī)主板構(gòu)成、接口技術(shù)及其應(yīng)用編程方法； 掌握微機(jī)技術(shù)新的發(fā)展趨勢，提高分析和設(shè)計接口的能力。33、研究內(nèi)容微型計算機(jī)的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計方法微型計算機(jī)接口技術(shù)建立微型計算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力4教材及參考書教材：微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)（第2版）. 馮博琴，吳寧主編. 清華大學(xué)出版社

2、參考書：現(xiàn)代微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)教程 .楊文顯主編 . 清華大學(xué)出版社微型計算機(jī)原理與接口技術(shù) （第4版） .周荷琴，吳秀清編著.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 5第1章 微型計算機(jī)基礎(chǔ)概論主要內(nèi)容：微機(jī)系統(tǒng)的組成計算機(jī)中的常用計數(shù)制、編碼及其相互間的轉(zhuǎn)換無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算符號數(shù)的表示及補(bǔ)碼運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算中的溢出基本邏輯門及譯碼器6主要內(nèi)容：微型計算機(jī)的發(fā)展微型計算機(jī)的工作過程微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成1.1 微型計算機(jī)系統(tǒng)71.1.1 、微型計算機(jī)的發(fā)展第一代計算機(jī)（電子管） ：1946 1958計算機(jī)發(fā)展概述： ENIAC用了17468個真空電子管耗電174千瓦，占地170平方米，重達(dá)3

3、0噸8第二代計算機(jī)（晶體管） ： 1958 19641955年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一臺全晶體管計算機(jī)TRADIC1959年IBM公司研制出以晶體管為主要器件的IBM7090型電腦，從1960 1964年一直統(tǒng)治著科學(xué)計算的領(lǐng)域，并作為第二代電子計算機(jī)的典型代表。TRADIC計算機(jī)IBM7090計算機(jī)計算機(jī)發(fā)展概述9第三代計算機(jī)：集成電路時代， 1964 1970計算機(jī)發(fā)展概述 1961年，IBM董事長小沃森決定轉(zhuǎn)向開發(fā)集成電路大型電腦，1964年4月7日，IBM公司研制出IBM360系列電腦。成為第三代電腦的標(biāo)志性產(chǎn)品。 采用集成電路作為邏輯元件成為第三代計算機(jī)的最重要特征。小沃森10第

4、四代計算機(jī)：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路 1971至今計算機(jī)發(fā)展概述 采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的第四代計算機(jī)，使計算性能飛速提高，應(yīng)用范圍滲透到社會的每個角落。隨著微處理器的問世和發(fā)展，微型計算機(jī)開始普及，計算機(jī)逐漸走進(jìn)普通人家。11 微處理器，也稱中央處理器（CPU，Central processing Unit）采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)。 微處理器的發(fā)展過程大致分為六代：微型計算機(jī)的發(fā)展微型計算機(jī)是第四代計算機(jī)的典型代表；誕生于70年代初。它的發(fā)展伴隨著微處理器的發(fā)展而發(fā)展。12微處理器的發(fā)展：Intel公司成立于1968年，格魯夫（左）、諾依斯（中）和摩爾（右）。 Intel 4

5、004Intel 800813等等；Intel8080微處理器的發(fā)展：14微處理器的發(fā)展：Intel8086Intel80186Intel8028615Intel386Intel486微處理器的發(fā)展：16微處理器的發(fā)展：Intel Pentium17微處理器的發(fā)展：AMD公司K6處理器，18微處理器的發(fā)展：191.1.2 、微型計算機(jī)的工作過程馮 諾依曼計算機(jī)的工作原理 存儲程序工作原理20馮 諾依曼計算機(jī)的特點(diǎn)：將計算過程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，并放入存儲器保存指令按其在存儲器中存放的順序執(zhí)行；由控制器控制整個程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行；以運(yùn)算器為核心，所有的執(zhí)行都經(jīng)過運(yùn)

6、算器。21馮 諾依曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)運(yùn)算器存儲器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備2223例如：7+10的操作MOV AL,7ADD AL,10HLT第一條指令 1011 0000（MOV AL，n） 0000 0111（n=7）第二條指令 0000 0100（ADD AL，n） 0000 1010（n=10或0AH）結(jié)束指令 1111 0100 (HLT)242526271.1.3.微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成 主機(jī) 硬件系統(tǒng) 外設(shè) 微機(jī)系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件 軟件系統(tǒng) 應(yīng)用軟件CPU存儲器輸入/輸出接口總線28計算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)29微處理器微處理器簡稱CPU，是計算機(jī)的核心。主要包括： 運(yùn)算器 控制器 寄存器組3031存儲器

7、定義： 用于存放計算機(jī)工作過程中需要操作的數(shù)據(jù)和程序。有關(guān)內(nèi)存儲器的幾個概念內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存容量內(nèi)存的操作內(nèi)存的分類32內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容每個單元都對應(yīng)一個地址，以實(shí)現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址。1011011038F04H內(nèi)存地址單元內(nèi)容33內(nèi)存容量內(nèi)存由許多單元組成，每個內(nèi)存單元規(guī)定存放8位二進(jìn)制數(shù)，即一個字節(jié)。（1byte=8bit)內(nèi)存所含存儲單元的個數(shù)稱為內(nèi)存容量，單位為字節(jié)（byte,簡寫為：B)。內(nèi)存容量的大小依CPU的尋址范圍而定 （即CPU地址信號線的位數(shù)）例：22位地址信號線，則擁有222個內(nèi)存單元， 內(nèi)存容量為222B=4MB34內(nèi)存操作讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，原

8、單元內(nèi)容 不改變；寫：CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原來的 內(nèi)容被覆蓋。35 存儲器的結(jié)構(gòu)如圖所示: 存儲單元：256個（8位地址線）； 用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示（00H0FFH) 存儲內(nèi)容：每一個存儲單元中存放的8位二進(jìn)制信息 (通常也用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示)。36 37 存儲器操作： 地址總線內(nèi)存地址 地址譯碼器 存儲單元 CPU發(fā)出讀指令 讀出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總線 CPU發(fā)出寫指令 從數(shù)據(jù)總線寫數(shù)據(jù)到 內(nèi)存單元38 (1) 讀操作39 (2) 寫操作40內(nèi)存儲器的分類隨機(jī)存取存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）按工作方式可分為41輸入/輸出接口接口是CPU與外部設(shè)備間的橋梁CPUI/O接口外設(shè)接口

9、的功能:數(shù)據(jù)緩沖寄存；信號電平或類型的轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)間的運(yùn)行匹配。42接口的分類串行接口 輸入接口并行接口 輸出接口數(shù)字接口模擬接口43總線基本概念分類工作原理常用系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)及其主要技術(shù)指標(biāo) （具體內(nèi)容見后續(xù)課程）44軟件系統(tǒng)軟件：為運(yùn)行、管理和維護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)編譯系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工具軟件軟件451.2 計算機(jī)中的數(shù)制及編碼主要內(nèi)容各種計數(shù)制的特點(diǎn)及表示方法；各種計數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換。461.2.1 常用計數(shù)法 十進(jìn)制 二進(jìn)制 十六進(jìn)制471.十進(jìn)制特點(diǎn)：以十為底，逢十進(jìn)一；有0-9十個數(shù)字符號。用D表示。權(quán)值表達(dá)式

10、：482.二進(jìn)制特點(diǎn)：以2為底，逢2進(jìn)位；只有0和1兩個符號。用B表示。權(quán)值表達(dá)式：493.十六進(jìn)制特點(diǎn)：有0-9及A-F共16個數(shù)字符號，逢16進(jìn)位。用H表示。權(quán)值表達(dá)式：50例：234.98D或（234.98）D1101.11B或（1101.11）BABCD . BFH或（ABCD . BF） H511.2.2 各種數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制到非十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 521.非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換按相應(yīng)的權(quán)值表達(dá)式展開 123+022+121+120+ 12-1+ 12-2 =8+2+1+0.5+0.25 =11.75 5161+11160+8

11、16-1 =80+11+0.5 =91.5例： 1011.11B= 5B.8H=532.十進(jìn)制到非十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換： 對整數(shù)：除2取余； 對小數(shù)：乘2取整。到十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換： 對整數(shù)：除16取余； 對小數(shù)：乘16取整。例：112.25=（ ）B 301.6875=( ) H543.二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十六進(jìn)制數(shù)例：25.5 = 11001.1B= 19.8H 11001010.0110101B =CA.6AH551.2.3 二進(jìn)制編碼BCD碼（最常用的是8421碼）用二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)ASCII碼西文字符編碼 字符、符號以及十進(jìn)制數(shù)必須轉(zhuǎn)換為若干位二

12、進(jìn)制格式的代碼才能為計算機(jī)所處理，這就是信息和數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼。56BCD碼壓縮BCD碼用4位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)擴(kuò)展BCD碼用8位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)57BCD碼與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換先轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)；反之同樣。例：（0001 0001 .0010 0101）BCD =11 .25 =（1011 .01） B58ASCII碼字符的編碼，用7位二進(jìn)制碼表示128個字符和符號。字節(jié)的最高位D7恒為零，有時在需要時可在最高位D7位加校驗(yàn)位。熟悉：數(shù)字09的ASCII碼為:30H39H 大寫字母AZ的ASCII碼為:41H5AH 小寫字母az的ASCII碼為:61H7AH59A

13、SCII碼的校驗(yàn)奇校驗(yàn) 加上校驗(yàn)位后編碼中“1”的個數(shù)為奇數(shù)。 例：A的ASCII碼是41H（1000001B）， 以奇校驗(yàn)傳送則為C1H（11000001B）偶校驗(yàn) 加上校驗(yàn)位后編碼中“1”的個數(shù)為偶數(shù)。 上例若以偶校驗(yàn)傳送，則為41H。601.3 無符號數(shù)的運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算無符號數(shù)有符號數(shù)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算61主要內(nèi)容無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算無符號數(shù)的表達(dá)范圍運(yùn)算中的溢出問題無符號數(shù)的邏輯運(yùn)算基本邏輯門和譯碼器621. 無符號數(shù)的算術(shù)運(yùn)算加法運(yùn)算（1+1=0（有進(jìn)位）減法運(yùn)算（0-1=1（有借位）乘法運(yùn)算（注意乘數(shù)為1時的規(guī)律）除法運(yùn)算（注意除數(shù)為1時的規(guī)律）63乘除運(yùn)算例00001011

14、0100 =00101100B 000010110100= 即：商=00000010B 余數(shù)=11B642. 無符號數(shù)的表示范圍： 0 X 2n-1 若運(yùn)算結(jié)果超出這個范圍，則產(chǎn)生溢出。得到不正確的結(jié)果。對無符號數(shù)：運(yùn)算時，當(dāng)最高位向更高位 有進(jìn)位（或借位）時則產(chǎn)生 溢出。65例： 最高位向前有進(jìn)位，產(chǎn)生溢出663. 邏輯運(yùn)算與 或 非 異或67“與”、“或” 、“非”、“異或”運(yùn)算 任何數(shù)和“0”相“與”，結(jié)果為0。 任何數(shù)和“1”相“或”，結(jié)果為1?！胺恰边\(yùn)算即按位求反兩個二進(jìn)制數(shù)相“異或”：相同為0，相異則為1684. 邏輯門掌握：與、或、非門邏輯符號和邏輯關(guān)系（真值表）；與非門、或非門

15、的應(yīng)用。695. 譯碼器74LS138譯碼器：G1G2AG2BCBAY0Y7 掌握：各引腳功能；輸入端與輸出端關(guān)系（真值表）701.4 有符號數(shù)的運(yùn)算71計算機(jī)中符號數(shù)的表示 符號位 + 數(shù)值 機(jī)器數(shù)“0” 表示正“1” 表示負(fù)72例 +52 = +0110100 = 0 0110100 真值 符號位 機(jī)器數(shù)-52 = -0110100 = 1 0110100 真值 符號位 機(jī)器數(shù)731.4.1 符號數(shù)的表示 原碼 反碼 補(bǔ)碼74原碼最高位為符號位，用“0”表示正，用“1”表示負(fù)；其余為真值部分。優(yōu)點(diǎn)： 真值和其原碼表示之間的對應(yīng)關(guān)系簡單，容易理解；缺點(diǎn)： 計算機(jī)中用原碼進(jìn)行加減運(yùn)算比較困難，

16、0的表示不唯一。75數(shù)0的原碼8位數(shù)0的原碼：+0=0 0000000 -0=1 0000000 即：數(shù)0的原碼不唯一。76反碼對一個機(jī)器數(shù)X：若X0 ，則 X反=X原若X0， 則X補(bǔ)= X反= X原若X0， 則X補(bǔ)= X反+1例 X= 52= 0110100 X原=10110100 X反=11001011 X補(bǔ)= X反+1=11001100對一個機(jī)器數(shù)X：790的補(bǔ)碼：+0補(bǔ)= +0原=00000000-0補(bǔ)= -0反+1=11111111+1 =1 00000000 對8位字長，進(jìn)位被舍掉所以： +0補(bǔ)= -0補(bǔ)=00000000 80特殊數(shù)10000000對無符號數(shù):（10000000）

17、B=128在原碼中定義為： -0在反碼中定義為： -127在補(bǔ)碼中定義為： -12881符號數(shù)的表示范圍 對8位二進(jìn)制數(shù)：原碼：11111111B01111111B ( -127 +127)反碼：10000000B01111111B ( -127 +127)補(bǔ)碼：10000000B01111111B ( -128 +127)821.4.2 補(bǔ)碼數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換對用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)： 1）求出真值 2）進(jìn)行轉(zhuǎn)換83例：將一個用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)X補(bǔ)=0 0101110B 正數(shù) 所以：數(shù)值=0101110B X=+46X補(bǔ)=1 1010010B 負(fù)數(shù)所以：真值不等于-1010010B而是：X=X補(bǔ)補(bǔ)=11010010補(bǔ)= - 0101110 = - 46841.4.3 符號數(shù)的算術(shù)運(yùn)算通過引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。即：X+Y補(bǔ)=X補(bǔ)+Y補(bǔ) X-Y補(bǔ)=X+(-Y)補(bǔ) =X補(bǔ)+-Y補(bǔ)85例X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？X原=10110100 X補(bǔ)= X反+1=11001100Y補(bǔ)= Y原=01110100所以：