微机原理教学教案资料文档格式.docx
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微型计算机的基本组成
1.1.3微型计算机的基本工作过程
微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程,也就是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起,逐步取出指令、分析指令,并根据指令规定的操作类型和操作对象,执行指令规定的相关操作。
如此重复,周而复始,直至执行完程序的所有指令,从而实现程序的基本功能,这就是微型计算机的基本工作原理。
工作过程:
1.2微处理器及其发展
1.2.1微处理器的发展历史
1.2.2微处理器的内部结构
1.总线部件
2.预取部件
3.译码器
4.控制器
5.运算逻辑部件
6.存储器管理部件
1.2.3Pentium系列微处理器
1.2.3.1Pentium奔腾微处理器的主要特点:
1、标量体系结构
2、双流水线结构
1.2.3.2PentiumMMX的主要特点
PentiumMMX是在奔腾芯片基础上增加了MMX技术。
1.2.4微处理器的发展趋势
1.3数制与编码
1.3.1数制的表示
1.常用数制
(1)十进制数
我们熟悉的十进制数有两个主要特点:
有十个不同的数字符号:
0、1、2、…、9;
低位向高位进、借位的规律是“逢十进一”“借一当十”的计数原则进行计数。
例如:
1234.45=1×
103+2×
102+3×
101+4×
100+4×
10-1+5×
10-2
式中的10称为十进制数的基数,103、102、101、100、10-1称为各数位的权。
十进制数用D结尾表示。
(2)二进制数
在二进制中只有两个不同数码:
0和1,进位规律是“逢二进一”“借一当二”的计数原则进行计数。
二进制数用B结尾表示。
例如,二进制数11011011.01可表示为:
(11011011.01)2==1×
27+1×
26+0×
25+1×
24+1×
23+0×
22+1×
21+1×
20+0×
2-1+1×
2-2
(3)八进制数
在八进制中有0、1、2…、7八个不同数码,采用“逢八进一”“借一当八”的计数原则进行计数。
八进制数用Q结尾表示。
例如,八进制数(503.04)Q可表示为:
(503.04)Q=5×
82+0×
81+3×
80+0×
8-1+4×
8-2
4)十六进制数
在十六进制中有0、1、2…、9、A、B、C、D、E、F共十六个不同的数码,采用“逢十六进一”“借一当十六”的计数原则进行计数。
十六进制数用H结尾表示。
例如,十六进制数(4E9.27)H可表示为
(4E9.27)H=4×
162+14×
161+9×
160+2×
16-1+7×
16-2
2.不同进制数之间的相互转换
表1-4列出了二、八、十、十六进制数之间的对应关系,熟记这些对应关系对后续内容的学习会有较大的帮助。
1)二、八、十六进制数转换成为十进制数
根据各进制的定义表示方式,按权展开相加,即可转换为十进制数。
【例1-1】将(10101)B,(72)Q,(49)H转换为十进制数。
(10101)B=1×
24+0×
23+1×
22+0×
20=37
(72)Q=7×
81+2×
80=58
(49)H=4×
160=73
(2)十进制数转换为二进制数
十进制数转换二进制数,需要将整数部分和小数部分分开,采用不同方法进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。
①整数部分:
除2取余法。
具体方法是:
将要转换的十进制数除以2,取余数;
再用商除以2,再取余数,直到商等于0为止,将每次得到的余数按倒序的方法排列起来作为结果。
②小数部分:
乘2取整法。
将十进制小数不断地乘以2,直到积的小数部分为零(或直到所要求的位数)为止,每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。
最初得到的为最高有效数位,最后得到的为最低有效数字。
(3)二进制与八进制之间的相互转换
由于23=8,故可采用“合三为一”的原则,即从小数点开始向左、右两边各以3位为一组进行二-八转换:
若不足3位的以0补足,便可以将二进制数转换为八进制数。
反之,每位八进制数用三位二进制数表示,就可将八进制数转换为二进制数。
(4)二进制与十六进制之间的相互转换
由于24=16,故可采用“合四为一”的原则,即从小数点开始向左、右两边各以4位为一组进行二—十六转换,若不足4位的以0补足,便可以将二进制数转换为十六进制数。
反之,每位十六进制数用四位二进制数表示,就可将十六进制数转换为二进制数。
1.3.2常用的信息编码
二—十进制BCD码(Binary-CodedDecimal)
二—十进制BCD码是指每位十进制数用4位二进制数编码表示。
由于4位二进制数可以表示16种状态,可丢弃最后6种状态,而选用0000~1001来表示0~9十个数符。
这种编码又叫做8421码。
2.字符编码(ASCII码)
数字0~9的ASCII码为30H~39H。
大写英文字母A~Z的ASCII码为41H~5AH。
小写英文字母a~z的ASCII码为61H~7AH。
3.奇偶校验码
1.4计算机数值数据表示与运算
1.4.1二进制数在计算机内的表示
1.机器数
在计算机中,因为只有“0”和“1”两种形式,所以数的正、负号,也必须以“0”和“1”表示。
通常把一个数的最高位定义为符号位,用0表示正,1表示负,称为数符:
其余位仍表示数值。
把在机器内存放的正、负号数码化的数称为机器数,把机器外部由正、负号表示的数称为真值数。
要注意的是,机器数表示的范围受到字长和数据的类型的限制。
字长和数据类型定了,机器数能表示的数值范围也就定了。
例如,若表示一个整数,字长为8位,则最大的正数为01111111,最高位为符号位,即最大值为127。
若数值超出127,就要“溢出”。
最小负数为10000000,最高位为符号位,即最小值为-128。
2.数的定点和浮点表示
计算机内表示的数,主要分成定点小数、定点整数与浮点数三种类型。
(1)定点小数的表示法
定点小数是指小数点准确固定在数据某一个位置上的小数。
一般把小数点固定在最高数据位的左边,小数点前边再设一位符号位。
按此规则,任何一个小数都可以写成:
N=NSN-1N-2·
·
N-M,NS为符号位
(2)整数的表示法
整数所表示的数据的最小单位为1,可以认为它是小数点定在数值最低位右面的一种表示法。
整数分为带符号和不带符号两类。
对带符号的整数,符号位放在最高位。
可以写成:
N=NSNnNn-1·
N2N1N0,NS为符号位
一般定点数表示的范围和精度都较小,在数值计算时,大多数采用浮点数。
(3)浮点数的表示方法
浮点表示法对应于科学(指数)计数法,如数110.011可表示为:
N=110.011=1.10011×
2+10=11001.1×
2-10=0.110011×
2+11
在计算机机中一个浮点数由两部分构成:
阶码和尾数,阶码是指数,尾数是纯小数。
应当注意:
浮点数的正、负是由尾数的数符确定,而阶码的正、负只决定小数点的位置,即决定浮点数的绝对值大小。
带符号数的表示
在计算机中,带符号数可以用不同方法表示,常用的有原码、反码和补码。
(1)原码
(2)反码
(3)补码
1.4.2补码的运算
1.4.3逻辑运算
(1)“与”运算。
(2)“或”运算。
(3)“异或”运算。
第2章8086微处理器
教研室主任
教务科长
教具
知识目标:
本章主要讲述8086的硬件结构、外部引脚、内部寄存器的组织、和总线时序。
引脚功能和总线时序。
2.18086CPU的结构
2.2.18086的结构特点
微处理器执行一段程序通常是通过重复执行如下步骤来完成。
即:
(1)
从内存储器中取出一条指令,分析指令操作码;
(2)
读出一个操作数(如果指令需要操作数);
(3)
执行指令;
(4)
将结果写入内存储器(如果指令需要)。
1.总线接口部件
(1)4个段地址寄存器
CS--16位的代码段寄存器
DS--16位的数据段寄存器
ES--16位的扩展段寄存器
SS--16位的堆栈段寄存器
(2)16位的指令指针寄存器IP
(3)20位的地址加法器
(4)6字节的指令队列。
2.执行部件
(1)4个通用寄存器,即AX、BX、CX,DX;
(2)4个专用寄存器,即基数指针寄存器BP,堆栈指针寄存器SP,源变址寄存器SI,目的变址寄存器DI;
(3)标志寄存器Flag;
(4)算术逻辑单元ALU;
8086的执行部件(EU)有如下特点:
(1)4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用,也可以作为8位寄存器使用。
(2)AX寄存器也常称为累加器,8086指令系统中有许多指令都是通过累加器的动作来执行的。
(3)加法器是算术逻辑部件主要部件,绝大部分指令的执行都是由加法器完成的。
(4)标志寄存器共有16位,其中,7位未用
状态标志有6个,即SF、ZF,PF、CF,AF和OF。
符号标志SF(SignFlag):
它和运算结果的最高位相同。
若运算结果最高位为1,则SF=1,否则SF=0。
零标志ZF(ZeroFlag):
如果当前的运算结果为零,则ZF=1,否则ZF=0。
奇偶标志PF(ParityFlag):
如果运算结果的低8位中所含的1的个数为偶数,则PF=1,否则PF=0。
进位标志CF(CarryFlag):
当执行一个加法运算使最高位产生进位时,或者执行一个减法运算引起最高位产生借位时,则CF=1,否则CF=0。
辅助进位标志AF(AuxiliaryCarryFlag):
当加法运算时,如果第三位往第四位有进位,或者当减法运算时,如果第三位从第四位有借位,则AF=1,否则AF=0。
溢出标志OF(OverflowFlag):
当运算过程中产生溢出时,会使OF=1,否则OF=0。
控制标志有3个,即DF、IF、TF。
方向标志DF(DirectionFlag):
这是控制串操作指令的标志。
如果DF=0,则串操作过程中地址会不断增值,反之,如果DF=1,则串操作过程中地址会不断减值。
中断标志IF(1uterruptEnableFlay):
这是控制可屏蔽中断的标志。
如IF=0,则CPU不能对可屏蔽中断请求作出响应,如果IF=1,则CPU可以接受可屏蔽中断请求。
跟踪标志TF(TrapFlay):
如果TF=1,则CPU按跟踪方式执行指令。
2.2.28086的总线工作周期
在8086中,一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成
①在T1状态,CPU往多路复用总线上发出地址信息,以指出要