微機(jī)原理第1章(1.2)

1、三、二進(jìn)制編碼一般微機(jī)采用TTL電子元件，使用5V電源 通常規(guī)定: 0V0.3V 為0 （低電平） 2.7V5V 為1 （ 高電平） 0.3V2.7V 為高阻（浮空） 計(jì)算機(jī)中所有的數(shù)字、字母、符號(hào)、指令等必須用固定的二進(jìn)制數(shù)表示，這種方法叫二進(jìn)制編碼。1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù) （BCD碼）常用8421BCD碼 例:（ 495.38 ）D = （010010010101.00111000 ）BCD2 、ASC碼 采用七位二進(jìn)制編碼，可以表示128個(gè)字符。 bit7作奇偶校驗(yàn)位，在機(jī)器中表示時(shí)，常認(rèn)為“0”， 用一個(gè)字節(jié)（8位）表示一個(gè)ASC字符。 常用的ASC字符： 09 的ASC碼30H39

2、H AZ 的ASC碼41H5AH az 的ASC碼61H7AH3、BCD碼運(yùn)算時(shí)的修正 BCD碼在計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)算時(shí)，運(yùn)算器仍按二進(jìn)制原則進(jìn)行，則結(jié)果有偏差，我們要求結(jié)果仍是正確的BCD碼，則需要進(jìn)行調(diào)整。 以加法為例說明 ： 例1： A=31 B=56 A+B=87 00110001 + 01010110 10000111 結(jié)果正確無需調(diào)整例2： A=58 B=23 A+B=81 01011000 + 00100011 01111011 結(jié)果不正確需加06H調(diào)整 + 00000110 10000001 得到正確結(jié)果例3： A=49 B=78 A+B=127 01001001 + 01111000

3、 11000001 結(jié)果不正確需加66H調(diào)整 + 01100110 100100111 得到正確結(jié)果總之加法修整的方法是： 低半字節(jié)大于9或向高半字節(jié)有進(jìn)位（半進(jìn)位），則加06H調(diào)整。 高半字節(jié)大于9或有進(jìn)位，則加60H調(diào)整。 以上兩種情況交叉組合，則加66H調(diào)整。 同理，減法、乘法、除法分別由相應(yīng)的調(diào)整方法。在計(jì)算機(jī)中有專用指令完成調(diào)整。3 計(jì)算機(jī)中數(shù)值的表示一、8086中的三種數(shù)據(jù)1、無符號(hào)二進(jìn)制數(shù) 8位 數(shù)值范圍 0255 16位 數(shù)值范圍 0655352、有符號(hào)的二進(jìn)制數(shù) S為符號(hào)位，其余為數(shù)值位（0或1）。 8位 數(shù)值范圍 -128+127 16位 數(shù)值范圍 -32768+32767

4、S XXXXXXX3、BCD碼（只能在一個(gè)字節(jié)中表示，無符號(hào)） 兩種形式： 壓縮型 數(shù)值范圍 099 非壓縮型 數(shù)值范圍 09十位個(gè)位D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00個(gè)位D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0二、碼制（有符號(hào)數(shù)的表示方法）用二進(jìn)制數(shù)的最高位表示符號(hào)0為正，1為負(fù)。 常用三種表示法：原碼、反碼、補(bǔ)碼。 1、原碼表示法： 定義：X原= 0X X0 X原= 2n-1-X X0 （n包括符號(hào)位在內(nèi)） 例： X=105=1101001 X原= 01101001 X=-105=-1101001 X原= 11101001 利用定義求解 n=8 2n-1 =100000

5、00 2n-1-X=10000000-（- 1101001） = 11101001原碼的特點(diǎn)：在原碼中0有兩種表示法 +0原=00H -0原=80H8位原碼表示數(shù)的范圍是 -127+127（FFH7FH）2、反碼表示法：正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是負(fù)數(shù)原碼符號(hào)位不變，其余位取反。 定義：X反= 0X X0 X反= 2n-1+X X0 （n包括符號(hào)位在內(nèi)） 例： X=+1011011 X反= 01011011 X=-1011011 X反= 10100100 利用定義求解 n=8 2n-1 =11111111 2n-1+X =11111111+（- 1011011） = 10100100反碼

6、的特點(diǎn)：在反碼中0有兩種表示法 +0反=00H -0反=FFH8位反碼表示數(shù)的范圍是 -127+127（80H7FH）3、補(bǔ)碼表示法：正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是反碼加1 。 定義：X補(bǔ)= 0X X0 X補(bǔ)= 2n+X X0 （n包括符號(hào)位在內(nèi)） 例： X=+1010011 X補(bǔ)= 01010011 X=-1010011 X補(bǔ)= 10101101 利用定義求解 n=8 2n =100000000 2n+X =100000000+（- 1010011）= 10101101補(bǔ)碼的特點(diǎn)：在補(bǔ)碼中0的表示是唯一的 0補(bǔ)=00H8位補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是 -128+127（80H7FH）補(bǔ)碼中符號(hào)位可

7、以和數(shù)值位一同參與運(yùn)算。補(bǔ)碼可以將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算。小結(jié)：原碼 正數(shù)0X 負(fù)數(shù)1X 反碼 正數(shù)0X 負(fù)數(shù)1X 補(bǔ)碼 正數(shù)0X 負(fù)數(shù)1X+1 （不必利用定義求）原碼反碼補(bǔ)碼真值取反加1求補(bǔ)4、 補(bǔ)碼的應(yīng)用補(bǔ)碼在運(yùn)算時(shí)符號(hào)位與數(shù)值位同等對(duì)待，只要結(jié)果不溢出，則結(jié)果是正確的（仍為補(bǔ)碼）。例：X=-1001110 =-78 Y=+1100011=99 X補(bǔ)=10110010 Y補(bǔ)=01100011 X+Y補(bǔ)= X補(bǔ)+ Y補(bǔ) = 10110010+ 01100011 =00010101 X+Y原=00010101 X+Y=21 練習(xí)： X=+78 Y=-99 求 X+Y將減法變?yōu)榧臃ǎ梢院?jiǎn)化運(yùn)算器

8、的設(shè)計(jì)）原理：在求補(bǔ)碼的過程中已經(jīng)作了減法（ 2n是n位二進(jìn)制數(shù)的模）。應(yīng)用：X=+65 Y=+10 X補(bǔ)= X原=01000001 -X補(bǔ)=10111111 Y補(bǔ)= Y原=00001010 -Y補(bǔ)=11110110 X+Y=75 X+Y補(bǔ)=01001011=+75補(bǔ) X-Y=55 X-Y補(bǔ)= X補(bǔ)+ -Y補(bǔ)= 01000001+ 1111011 =00110111=+55補(bǔ) Y-X=-55 Y-X補(bǔ)= Y補(bǔ)+ -X補(bǔ)=11001001=-55補(bǔ)4 簡(jiǎn)易微型機(jī)的工作過程一、基本結(jié)構(gòu)：CPU 總線 內(nèi)存標(biāo) 志寄存器地址總線 AB程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址譯碼器、指令1指令2指令3指

9、令4、數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3、指令寄存器數(shù)據(jù)暫存器控制電路指令譯碼器地址寄存器PC程序計(jì)數(shù)器寄存器組累加器A運(yùn)算器微操作發(fā)生器1、中央處理器的組成中央處理器（CPU）由運(yùn)算器和控制器組成。運(yùn)算器：計(jì)算機(jī)中加工和處理數(shù)據(jù)的功能部件。功能:（1）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，主要包括算術(shù)和邏輯運(yùn)算，如加、減、乘、與、或、非運(yùn)算等。 （2）暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。主要包括：ALU：算術(shù)邏輯單元 進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算。 A：累加寄存器(存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果)。 其它寄存器。 F：標(biāo)志寄存器 存放運(yùn)算結(jié)果的標(biāo)志（零、正負(fù)、進(jìn)位、溢出等）。 控制器 控制和指揮計(jì)算機(jī)內(nèi)各功能部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成計(jì)算機(jī)程序功能。（1

10、）程序計(jì)數(shù)器（PC）：存放將要取出的指令地 址，指令取出后，其內(nèi)容自動(dòng)加1。（2）指令寄存器（IR）：存放指令的操作碼。（3）指令譯碼器（ID）：將指令的操作碼翻譯成機(jī)器能識(shí)別的命令信號(hào)。（4）微操作控制信號(hào)發(fā)生器（PLA）：產(chǎn)生一系 列微操作控制信號(hào)。（5）地址寄存器（AR）：存放操作數(shù)或結(jié)果單元的地址。2、存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)地址譯碼器、存儲(chǔ)單元、控制邏輯 讀操作AR的內(nèi)容 地址總線 AB 地址譯碼器 選通相應(yīng)單元 存儲(chǔ)單元內(nèi)容 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)寄存器（DR）寫操作AR的內(nèi)容 地址總線 AB 地址譯碼器 數(shù)據(jù)總線 相應(yīng)的存儲(chǔ)單元3、執(zhí)行指令的過程取指令、分析指令、執(zhí)行指令、存結(jié)果周而復(fù)始。4、微

11、型計(jì)算機(jī)的工作過程在進(jìn)行計(jì)算前，應(yīng)做如下工作：（1）用助記符號(hào)指令（匯編語言）編寫程序（源程序）；（2）用匯編軟件（匯編程序）將源程序匯編成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語言程序；（3）將數(shù)據(jù)和程序通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器中存放。例：完成7+10=? 結(jié)果在A中 MOV A，07H /B0H 07H ；07送入累加器A ADD A，0AH /04H 0AH ；10與A中內(nèi)容相加 結(jié)果在A中 HLT /F4H ； 暫停取指令階段的執(zhí)行過程（設(shè)程序從00H開始存放）（1）將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容送地址寄存AR。（2）程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)?1H，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。（3）地址寄存器AR將00H通過地

12、址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中00H單元。（4）CPU發(fā)出“讀”命令。（5）所選中的00單元的內(nèi)容B0H讀至數(shù)據(jù)總線DB上。（6）經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，讀出的B0H送至數(shù)據(jù)寄存器DR。（7）DR將其內(nèi)容送至指令寄存器IR中，經(jīng)過譯碼CPU“識(shí)別”出此操作碼為“MOV A，07H”指令，于是控制器發(fā)出執(zhí)行這條指令的控制命令。PCARALUABDRIRIDPLA01H100H200 B0H01 07H02 04H03 0AH04 F4H34讀命令B0H56B0H7控制信號(hào)（取第一條指令操作示意圖）執(zhí)行指令階段的執(zhí)行過程：（1）將程序計(jì)數(shù)器（PC）的內(nèi)容送地址寄存器AR。（2）程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自

13、動(dòng)加1變?yōu)?2H，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。（3）地址寄存器AR將01H通過地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中01H單元。（4）CPU發(fā)出“讀”命令。（5）所選中的01H單元的內(nèi)容07H讀至數(shù)據(jù)總線DB上。（6）經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，讀出的07H送至數(shù)據(jù)寄存器DR。（7）由控制碼計(jì)算機(jī)已知到讀出的是立即數(shù)，并要求將它送入累加器A中，所以數(shù)據(jù)寄存器DR通過內(nèi)部總線將07H送入累加器A中。PCARALUABDRIRIDPLA02H101H200 B0H01 07H02 04H03 0AH04 F4H34讀命令07H567控制信號(hào)07H（執(zhí)行第一條指令操作示意圖）執(zhí)行第二條指令的取指過程與第一條相同，只

14、是指令碼地址不同。經(jīng)過對(duì)第二條指令操作碼的分析得知第二條指令為加法指令。則執(zhí)行過程如下：（1）（PC）的內(nèi)容送AR。（2）PC+1送 PC（3）AR經(jīng)AB送存儲(chǔ)器地址譯碼器。（4）CPU發(fā)出“讀”命令。（5）所選中的03H單元的內(nèi)容0AH送DB。（6）DB上數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)寄存器DR。（7） DR經(jīng)B送ALU的一端。（8）A的內(nèi)容送ALU的另一端。（9）ALU相加的結(jié)果輸出到A。（取第二條指令操作示意圖）2控制信號(hào)07HPCARALUABDRIRIDPLA03H102H00 B0H01 07H02 04H03 0AH04 F4H34讀命令04H5604H7PCARALUABIRIDPLA04H103H200 B0H01 07H02 04H03 0AH04 F4H34讀命令DR0AH56707H（執(zhí)行第二條指令操作示意圖）0AH11H習(xí) 題1、微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？主要性能指標(biāo)有哪些？字節(jié)和字長(zhǎng)有什么區(qū)別？2、微型計(jì)算機(jī)是由哪幾部分組成的？簡(jiǎn)述各部分的作用。3、微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間有什么聯(lián)系和區(qū)別。4、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部、外部的