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微型计算机原理与接口技术 吴瑞坤 第一章 微型计算机基础知识 第一节、计算机的发展与分类 1946年在宾夕法尼亚大学建成的ENIAC是第一台成功的高速电子计算机，从此开始了计算机发展的新历史。 第一代电子管计算机，年代大约在1946-1958年。 第二代晶体管计算机，年代大约在1958-1964年。 第三代集成电路计算机，年代大约在1964-1971年。 第四代大规模集成电路（LSI），70年代。超大规模集成电路计算机（VLSI），80年代之后。 第三节、微型计算机的基本组成及工作原理 * 微型计算机应用：无孔不入，体现在： 3C（communication,computer,control）、3A（FA-factory automation,OA-office automation,HA-home automation) 第二节、数制与码制 1、二、十、十六及八进制数的表示方法及相互转换。 十进制数转换为二进制数的方法（整数与小数） 二进制数转换为十进制数的方法（按权展开求和） 2、带符号数的原码、反码、补码表示方法，二进制数的运算及其加法电路 （1）正数的补码与原码和反码相同；负数的补码为负数反码加1； 3、计算机中常用的编码 （1）十进制数的BCD表示方法——数的编码（4bit） （2）字符的ASCII表示方法——西文字母编码（8bit） （2）布尔代数及逻辑运算 （3）二进制数运算及加法电路 （3）汉字的编码（16bit） 4、计算机中数的表示 定点数： D7 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D6 整数 符号位 数值位 小数点 D7 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D6 纯小数 符号位 数值位 小数点 ● ● 浮点数： 表达式为 K称为尾数，一般取纯小数；b是指数，又称为阶码，它是一整数；a称为浮点数的基，通常取a=2； 阶符 数符 阶 码 尾数高7位 尾数低8位 I/O设备 CPU 运算器 控制器 内存 RAM ROM I/O接口 AB 地址总线 DB 数据总线 CB 控制总线 8255、8251 8253、8259 键盘、打印机 显示器、软硬盘 A/D、D/A等 一、微型计算机的基本组成 系统总线 二、微型计算机的工作过程 取指令 执行指令 执行指令 取指令 1、程序执行过程示意图 2、介绍模型机工作过程 首先查阅模型机的指令系统 1HLT 停机 把累加器的内容与一个常数n相加，结果送到累加器 2n ADD A，n 加法 把立即数n送累加器 2n MOV A，n 数据传送 操 作 指令长度 机器码 助记符 指令名称 讨论模型机如何来执行一段简单的程序，如5+8=？。 程序编写过程：分析问题并建立模型、制定方案和确定算法、绘制流程图、编写程序、调试程序或系统测试。 根据指令系统编写程序 MOV A，5 ；数5传送给累加器A ADD A，8 ；累加器A中的数与8相加送累加器 HLT ；暂停 将上面程序编译成机器码为 00H 1011 0000 01H 0000 0101 02H 0000 0100 03H 0000 1000 04H 1111 0100 地址 机器码 指令在内存中的存放形式 下面介绍指令执行过程 取第一条指令操作码的操作步骤 0000 0000 PC +1 AR 0000 0000 AB 00H 00 01 02 03 04 0 I1 I2 A ALU RA DR DB IR ID PLA 1011 0000 1011 0000 内部总线 存储器 读 取指控制 执行控制 1011 0000 0000 0101 0000 0100 0000 1000 1111 0100 ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ① 0000 0001 PC +1 AR 0000 0001 AB 01H 00 01 02 03 04 0 I1 I2 A ALU RA DR DB IR ID PLA 0000 0101 0000 0101 内部总线 存储器 读 1011 0000 0000 0101 0000 0100 0000 1000 1111 0100 ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ① 取第一条指令操作数的操作步骤 取第二条指令的操作示意图 ① 执行第二条指令的操作示意图 *