1、1,微机原理与接口技术,张 良机械与汽车工程学院 2012年秋季,2,课程特点,客观抽象晦涩难懂枯燥乏味虽然对象是具体的。,3,课程目标,从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术。 初步掌握汇编语言程序设计的基本方法和上机调试过程。 建立微机系统整体概念，具备利用微机技术进行软、硬件开发的初步能力。,4,教学方式,课堂讲授为主（32个学时） 配合理论教学，安排相应的上机实验（16学时）,5,推荐教材或参考书/参考资料,王克义等，微机原理与接口技术教程，北京大学出版社，2004年12月 王克义等，80x86/Pentium处理器硬件、软件及接口技术教程，清华大学出版社，19
2、98 尹建华等，微型计算机原理与接口技术，高等教育出版社，2003年8月 张凡等，微机原理与接口技术，清华大学出版社，2004年3月 李继灿，新编16/32位微型计算机原理及应用，清华大学出版社，2005年7月,6,学生成绩评定方法,平时成绩占30%课堂：10%，上机：10%，小测验：10% 期末考试占70%,7,第1章 绪论,1.1概述 1.2微型计算机的组成 1.3计算机数制 1.4微机的工作过程 1.5微型计算机的主要性能指标,8,1.1概述电子计算机的发展,1）机械计算机的诞生 1614 年:苏格兰人John Napier发明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。1890年:He
3、rman Hollerith 设计了用于美国人口普查的机器。结果仅用6周就得出了准确的人口统计数据(如果用人工方法，大概要花10年时间)。 2）电子计算机时代1906 年: 美国人Lee De Forest 发明电子管，为电子计算机的发展奠定了基础。1946 年: 第一台真正意义上的数字电子计算机（ENIAC）由美国宾夕法尼亚大学研制成功。,9,1946 年: 第一台真正意义上的数字电子计算机（ENIAC）由美国宾夕法尼亚大学研制成功。 重达数吨，占据几间房间，需要多个操作员来维持它们正常工作。 非常昂贵，以至于只有政府和大型机构才能够买得起。 当时的人们认为几台或者几十台这样的机器就能够满足
4、全世界的需求了。,ENIAC (1946),掌上电脑,11,1.1概述电子计算机的发展,电子管计算机（1946-1956） 用机器语言、汇编语言编写程序；用于军事和国防尖端技术 晶体管计算机（1957-1964）开始使用高级语言； 开始用于工程技术、数据处理和其它科学领域 中小规模集成电路计算机（1965-1970）采用微程序、流水线等技术，提高运行速度； 出现操作系统、诊断程序等软件 超大规模集成电路计算机（1971-今） 采用半导体存储器； 采用图形界面操作系统； 器件速度更快, 软件、外设更加丰富,12,1.1概述电子计算机按其性能分类,大中型计算机/巨型计算机-Mainframe Co
5、mputer 小型计算机-Minicomputer 微型计算机-Microcomputer 单片计算机-Single-Chip Microcomputer,13,1.1概述-微型计算机,微型计算机诞生于20世纪70年代 为适应军事和工业自动化的需要 大规模集成电路和超大规模集成电路的迅速发展 微型计算机的特点 集成度高、体积小、重量轻、功耗低、价格低廉； 部件标准化、易于集成及维修； 高可靠性及适应性,14,1.1概述-微型计算机的发展,第一代微型计算机（19711973）4位和低档8位微处理器，Intel4004、8008 第二代微型计算机（19741977） Apple-II微机中高档8位
6、微处理器，Intel8080、MC6800、Z80， 第三代微型计算机（19781984） IBM PC系列机16位微处理器，Intel8086/8088/80286、MC68000、Z8000 第四代微型计算机（19851993） 32位PC机、Macintosh机、PS/2机32位微处理器，Intel80386/80486、MC68020 第五代微型计算机（1993Now） 微机服务器、工程工作站、图形工作站64位微处理器，Intel Pentium/Pentium Pro/Pentium IV、Motorola PowerPC,15,1.1概述-微型计算机的发展,16,1.1概述-摩尔定
7、律,Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，而集成到芯片上的晶体管数目将18个月翻一番。” Gordon Moore，1965（ Intel公司的创始人，著名半导体科学家）,17,1.1概述-代表芯片,Intel 4004,Intel 8008,Motorola 6800,Intel 8086,Intel 80286,Intel 80386,Intel 80486,Intel Pentium,Intel Pentium II,Intel Pentium III,Intel Pentium IV,Intel Itanium,18,1.1概述微型计算机的分类,按处理器的位数分类4位机、8
8、位机、16位机、32位机、64位机 按组装结构分类 单片机将CPU、ROM、RAM、I/O等集成在一个芯片上； 单板机将微处理器、存储器、I/O接口、简单外设等安装在一块印制电路板上； 多板机将多种功能板组装在一起，构成一个功能强大的微型机,19,1.1概述微型计算机的应用,科学计算和信息处理 辅助设计和辅助制造 测控领域 网络通信 家庭娱乐和家政事务管理,20,1.1概述微型计算机应用的两个方向,用于数值计算、数据处理及信息管理方向 通用微机，例如：PC微机 功能越强越好、使用越方便越好 用于过程控制及智能化仪器仪表方向 专用微机，例如：工控机、单片机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理
9、数据量小,21,第1章 微型计算机的组成,1.1概述 1.2微型计算机的组成 1.3微机的工作过程 1.4微型计算机的主要性能指标,22,微型计算机系统的构成,显示器（输出设备）,主机箱,鼠标（输入设备）,键盘（输入设备）,23,微型计算机系统的构成主机箱,电源,光驱,硬盘,内存,CPU,主板,扩展卡,24,微处理器及其组成 微处理器（微处理机）：由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器，一般也称CPU（Center Process Unit）。其内部通常包括算术逻辑部件，累加器和通用寄存器组，程序计数器，时序和控制逻辑部件，内部总线等等。,25,各种CPU,26,微型计算机及其组成 微型计
10、算机：是指由CPU、存储器、输入输出接口电路和系统总线构成的裸机。内部存贮器，按照读写方式的不同，分为ROM和RAM两种类型； 输入/输出接口电路是外围设备与微型计算机之间的连接电路，在两者之间进行信息交换的过程中，起暂存、缓冲、类型变换及时序匹配的作用； 总线是CPU与其它各功能部件之间进行信息传输的通道，按所传送信息的不同类型，总线可以分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB三种类型。,27,各种存储设备,28,第一章：概述微型计算机系统的基本组成和各部件功能,各种接口卡,29,主板,30,1.2微机组成-冯.诺依曼计算机,计算机中数据和指令的表示方式 二进制 计算机的工作方式： 存储
11、程序 程序控制执行 计算机的基本结构 控制器 运算器 存储器 输入/输出设备,31,1.2微机组成-冯.诺依曼计算机,冯诺依曼在题为关于离散变量自动电子计算机的草案的论文中详细了阐述了他的思想，论文长达101页，也称“101页报告”。,32,1.2微型计算机组成,33,1.2微型计算机组成,中央处理单元（ CPU）CPU是微型计算机的核心部件，提供运算和判断能力，CPU由以下部件构成： 运算器：又称算术逻辑单元 ALU，负责对数据进行加工、处理及运算 控制器：负责计算机的控制和调度包括指令寄存器、指令译码器和定时控制电路 内部寄存器组：由多个功能不同的寄存器构成，负责存放运算的操作数、中间结果
12、及最终结果等，分为专用寄存器和通用寄存器； 内部总线将上述功能部件连接在一起,34,1.2微型计算机组成,主存储器（主存，内存） 主存储器是微型计算机中存储程序和数据的记忆装置，可以分为随机存储器RAM和只读存储器ROM。 主存由一个个存储单元组成，微机中每个存储单元为一个字节（Byte），由存储单元的地址（Address）来区分不同的存储单元； 内存的基本操作分为读操作和写操作，读是非破坏性的，写是破坏性的,35,1.2微型计算机组成,I/O接口电路 提供驱动外设的电压或电流； 匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信号类型、数据格式等； 缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的运行状态信息
13、； 系统总线将微型机的各个部件并行联接起来，以分时方式实现信息交换，方便组成不同规模的微机系统： 三态逻辑门； 地址总线（AB）：传送地址，单向； 数据总线（DB）：传送数据，双向； 控制总线（CB）：传送命令，宏观双向，微观单向,36,1.2微型计算机的组成微机系统的组成,微型计算机系统,硬件,微型计算机 （主机）,微处理器,软件,外围设备,运算器 控制器,存储器,RAM ROM,外部设备,辅助设备,输入设备(键盘、鼠标)输出设备(显示器、打印机、绘图仪、)辅助存储器(磁带、磁盘、光盘),输入/输出接口 (I/O接口),总线 (AB、DB、CB),系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断
14、,监控程序) 应用软件(科学计算，工业控制，数据处理) 程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言),电源电路 时钟电路,37,第1章 绪论,1.1概述 1.2微型计算机的组成 1.3计算机数制 1.4微机的工作过程 1.5微型计算机的主要性能指标,38,1.3计算机数据格式,一、数制 几种数制的表示(后缀表明数的进制) 二进制 B 例：1101.1010B 八进制 Q或O 例：625.71Q 十进制 D或省 例：1796.34 十六进制 H 例：37C8.A2H,39,十进制：基数10，用09十个符号数字表示 表示方法：每位数字都有相应的权与之对应。 一个十进制数的值等于它的各位数字与对应的
15、权值的乘积之和,40,二进制 二进制：基数2，0，1两个符号数字 表示方法：每位数字都有相应的权与之对应。 一个二进制数的十进制值等于它的各位数字与对应的权值的乘积之和,41,八进制 八进制：基数8，07八个符号数字 表示方法：每位数字都有相应的权与之对应。 一个八进制数的十进制值等于它的各位数字与对应的权值的乘积之和,42,十六进制 十六进制：基数16，09，A,B,C,D,E,F十六个符 号数字 表示方法：每位数字都有相应的权与之对应。 一个十六进制数的十进制值等于它的各位数字与对应的权值的乘积之和,43,数制转换,其他数制转十进制任何基数的数制转换为十进制时，该数每位上的数字与其对应的权
16、值的乘积之和，便是其数制对应的十进制数。 例：将1110.101B转换为十进制数 数码 1 1 1 0 . 1 0 1 权值 数值 8 + 4 + 2 + 0 + 0.5+ 0+ 0.12514.625,44,例2 将325.7Q 转换为十进制数。 数码 3 2 5 . 7 权值 数值192 + 16 + 5 + 0.875 = 213.875 例3 将58.CAH 转换为十进制数。 数码 5 8 . C A 权值 数值80 + 8 + 0 . 75 + 0 . 039 = 88 . 789,45,十进制转换成其它进制,十进制数转换成其它进制时，要分两部分计算。转换十进制整数部分时要用基数去除
17、，转换小数部分时，要用基数去乘。 转换十进制整数部分的算法如下： 1 ）用其它数制的基数除十进制数； 2 ）保存余数（最先得到的余数为最低有效位）； 3 ）重复1 ）和2 ) ，直到商为0 。,46,例1-4 将18 分别转换为二进制，八进制，十六进制数。二进制、八进制、十六进制,47,转换十进制小数部分的算法如下：1 ）用其它数制的基数乘十进制数； 2 ）保存结果的整数部分（最先得到的整数结果为最高位小数) ；3 ）重复步骤 1 ) , 2 ) ，直到小数部分为0。,48,例 1-5 将0.125 分别转换成二进制数，八进制数，十六进制数。,49,二进制编码的十六进制,二进制编码的十六进制（
18、 BCH ）是用二进制编码表示的十六进制数据，便于人们阅读。用二进制编码的 4 位表示 1 位十六进制数，每个十六进制数分别转换成 BCH 码，数位之间用空格分开。 例如：3AC6H 0011 1010 1100 0110 B,50,51,在计算机中，符号只能用数字来表示。 用二进制数字的最高位表示该数的符号。正数为0，负数为1。其余位为数值位。 机器数的表示方法有：原码、反码、补码。,计算机中有符号数的表示,52,一、原码表示法 数的最高位表示数的符号，数值部分是数的绝对值，也称真值，这种表示法称为原码表示法。1对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值。2对于负数： 符号位用1表示，数字位同
19、真值。例 x+91+10l1011B x原=01011011B 例 y-91-1011011B y原=11011011B“0”的表示：+0原=00000000B -0原=10000000B对于8位机，原码可表示的数的范围：-128+127,53,二、反码表示法 数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法就叫反码表示法。1对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值。2对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值按位取反。例 x+91+10l1011B x反=01011011B 例 y-91-1011011B y反=10100100B“0”的表示：+0反=0000
20、0000B -0反=11111111B对于8位机，反码可表示的数的范围：-127+127,54,三、补码表示法 1对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值。2对于负数： 符号位用1表示，数字位为它的反码末位加1。例 x+91+10l1011B x补=01011011B 例 y-91-1011011B y补=10100100B+1=10100101B例 x+8+0001000B x补=00001000B 例 y-8-0001000B y补=11110111B+1=11111000B从这两个例子中得到如下规律：对一个数的补码连同符号位在内求反加1，即为其相反数的补码。例 已知+X补=0100011
21、0B， 则-X补=?-X补=10111010B“0”的表示：+0补=00000000B -0补=00000000B对于8位机，补码可表示的数的范围：-128+127,55,3.补码的性质与作用x+y补 = x补 + y补x-y补 = x补 + -y补x补补=x;补码的补码等于原码如 32-13=32+（-13）=00100000B+11110011B=00010011B而13-32=00001101B+11100000B=11101101B=-19的补码采用补码可将减法转化为加法，而且符号位同数值位一同参与运算，运算简单。引入补码的目的是：1）便于加减法运算；2）使加法和减法相统一，降低硬件复
22、杂性。,56,例如：有两个补码X=00100000B，Y=00001101B 计算X-Y的过程如下： 1）对Y取补，得到其相反数的补码（-Y）=11110011B 2）启动CPU中的加法器，计算X+(-Y)00100000B+11110011B=000010011B思考：计算Y-X应怎样处理？,57,使用机器数要注意:机器数是二进制数，由于符号位占据一位，因此有符号的数的形式值不等于真正的数值。特别对于负数的表示形式，原码形式最高位的1表示负号，不是数，数值部分是数的真正值；而反码和补码就连数值部分也不是数本身了。所以，若要计算一个负数的机器数为十进制的多少时，只有负数的原码的数值部分才可展开
23、按权相加。,58,计算机引入补码的好处 引入补码,可以使减法运算转化为加法运算，简化了运算器的线路设计。在计算机中，减法可以通过加补码来实现；乘法可以通过一系列移位相加来实现；除法则可以通过一系列移位加补码来实现。因此，计算机中只需要一个加法器就可完成运算。,59,M位二进制数能够表示的无符号数范围为：02M-1M位二进制数能够表示的有符号数范围为：原码 -2M-1+12M-1-1反码 -2M-1+12M-1-1补码 -2M-12M-1-1,无符号数和有符号数的表示范围,60,典型8位二进制数的码值数值 原码 反码 补码127 7FH 7FH 7FH126 7EH 7EH 7EH1 01H 0
24、1H 01H0 00H/80H 00H/0FFH 00H-1 81H 0FEH 0FFH-2 82H 0FDH 0FEH-127 0FFH 80H 81H-128 / / 80H,61,如上所述，一定位数的二进制数能够表示的数值范围是有限的。 两数相加或相减，结果超过该数字位能够表示的无符号数范围（最高位产生进位），称为进位。 两数相加或相减，结果超过该数字位能够表示的有符号数范围（与进位无关），称为溢出。 进位和溢出是互不相干的两种情况。,进位与溢出,62,BCD码：,二 十进制代码，用四位二进制数表示一位十进制数。 四位二进制数可表示16个码，因此有6个码不用。产生了不同的BCD码。 84
25、21码：四位二进制权值分别为8、4、2、1，10101111不用，最通用。 2421码：权值分别为2、4、2、1，0101 1010不用 余3码：将8421码加上0011即得。 求876的BCD码：876BCD = 1000 0111 0110 876 = 36CH = 11 0110 1100B 8位BCD数最大只能表示99。BCD运算与二进制运算有一些不同。 BCD运算：31+42；37+360011 0001 0011 0111 +0100 0010 +0011 01100111 0011 0110 1101 错误,63,减法规则： （1）若相减不发生借位，则减法直接进行。 （2）若相减
26、低位向高位发生借位，则低位应减6修正。 上述调整有专门的指令，在进行BCD运算时直接调用可自动完成修正。,BCD码,加法规则： （1）若二进制和小于10，则保持不变化。 （2）若二进制和大于等于10，则和数应加6修正。,64,BCD码有两种格式：（1）压缩BCD码格式（Packed BCD Format）（也叫组合式BCD码）用4个二进制位表示一个十进制位，就是用0000B-1001B来表示十进制数0-8。例如：十进制数4256的压缩BCD码表示为：0100 0010 0101 0110 B (即4256H)（2）非压缩BCD码格式（Unpacked BCD Format）（也叫分离式BCD码
27、）用8个二进制位表示一个十进制位，其中，高四位无意义，我们一般用xxxx表示，低四位和压缩BCD码相同。例如：十进制数4256的非压缩BCD码表示为：xxxx0100 xxxx0010 xxxx0101 xxxx0110 B 有时，要求非压缩BCD码的高4位为0，这时，4256（10）的非压缩BCD码为04020506H。,65,（American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准码）：用8位二进制代码表示一个字符，其中低7位是字符的ASCII值，最高位为校验位。 常用于输入输出设备上。 7位ASCII码可表示127个字符。最
28、高位由奇偶校验的类型决定：偶校验指包括校验位在内1的个数为偶数，奇校验指包括校验位在内1的个数为奇数。 如：3的7位ASCII值为0110011， 如偶校验则校验位为0，奇校验则校验位为1。,ASCII码,66,ASCII码：常用的7个字符的ASCII码值如表1.1所示。,例如: 28的ASCII码=32H38H=3238H=00110010，00111000B,67,用计算机处理汉字，每个汉字必须用代码表示。键盘输入汉字是输入汉字的外部码。外 部码必须转换为内部码才能在计算机内进行存储和处理。为了将汉字以点阵的形式输出，还要将内部码转换为字形码。不同的汉字处理系统之间交换信息采用交换码。(1
29、) 外部码汉字主要是从键盘输入，每个汉字对应一个外部码，外部码是计算机输入汉字的代码，是代表某一个汉字的一组键盘符号。外部码也叫输入码。汉字的输入方法不同，同一个汉字的外部码可能不一样。,汉字编码,68,(2) 内部码汉字内部码也称汉字内码或汉字机内码。在不同的汉字输入方案中，同一汉字的外部码不同，但同一汉字的内部码是惟一的。内部码通常是用其在汉字字库中的物理位置表示，可以用汉字在汉字字库中的序号或者用汉字在汉字字库中的存储位置表示。汉字在计算机中至少要用两个字节表示(有用三字节、四字节表示的)，在微型计算机中常用的是两字节汉字内码。 (3) 交换码计算机之间或计算机与终端之间交换信息时，要求
30、其间传送的汉字代码信息要完全一致。为此，国家根据汉字的常用程度定出了一级和二级汉字字符集，并规定了编码，这就是国标GB 2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集，GB2312-80中汉字的编码即国标码。该标准编码字符集共收录汉字和图形符号7445个。,69,(4) 输出码汉字输出码又称汉字字形码或汉字发生器的编码。众所周知，汉字无论字形有多少变化，也无论笔划有多有少，都可以写在一个方块中；一个方块可以看作m行n列的矩阵，称为点阵。一个m行n列的点阵共有mn个点。例如1616点阵的汉字，共有256个点。每个点可以是黑点或者非黑点，凡是笔划经过的点用黑点，于是利用点阵描绘出了汉字字形，汉字的点
31、阵字形在计算机中称为字模。如图1-8表示汉字“中”的1616点阵字模。,70,数据类型,计算机中存储的数据类型有字节，字，双字等，一个字节为8位的二进制数，字节数据以无符号和有符号的整数形式存储。一个字为16位的二进制数，由两个字节组成，双字数据有4个字节，为32位二进制数。,71,数据存储方式 计算机内的信息均以二进制数表示，存储在内存中。 一般以字节Byte为单位存储,每个字节占据一个内存地址，因此存储容量与地址总线的多少有关。 字：两个相邻字节组成的16位二进制数； 双字：四个相邻字节组成的16位二进制数。 多字节数据的存储：高位字节存储在地址号高的单元，低位字节存储在地址号低的单元中。
32、且低位的地址号为该数据的地址。,72,第1章 绪论,1.1概述 1.2微型计算机的组成 1.3计算机数制 1.4微机的工作过程 1.5微型计算机的主要性能指标,73,1、位与字节,1）位 ( Bit) 指计算机能表示的最小信息单位。 在计算机中采用二进制表示数据和指令，故： 位就是一个二进制位，有两种状态，“0” 和 “1”,1.4微机工作过程,2）字节 ( Byte )相邻的8位二进制数称为一个字节 1 Byte = 8 bit 如： 1100 0011 ；0101 0111,74,3）字（Word） 字是CPU内部进行数据处理的基本单位。 字长与CPU内部的寄存器、 运算器、总线宽度是一致
33、的。 通常也将2个字节（16位）定义为一个字；,4）位编号,75,内存容量的单位：,通常以字节为单位。1Byte=8bit（二进制信息的最小单位） 210Byte=1024Byte，简计为1kB或1k； 220Byte=1024kByte=1MByte，简计为1MB或1M； 230Byte=1024MByte=1GByte，简计为1GB或1G； 240Byte=1024GByte=1TByte，简计为1TB或1T；,76,指令是CPU能执行的一项基本操作。如：存数、取数、加、减、乘、除等,2、指令与指令系统,指令系统（或指令集）是某CPU所能执行的全部操作的总和。不同的CPU，其指令系统不同。
34、,程序是用户为使用计算机完成特定任务而编写的指令的序列。,77,为使指令能被计算机识别，必须以二进制编码形式表示，称为机器码。用机器码形式表示的指令不便于人来记忆和理解，于是用一些助记符表示指令代码。如: MOV AX, 3561H; ADD BL, 21H用助记符表示指令代码的语言称为汇编语言。汇编源程序经特定的软件进行编译，形成机器码程序目标程序。 高级语言：按一定语法规则设计的便于理解和编程的计算机编程语言，需经特定的编译软件转化为机器语言才能被计算机执行。,78,3、计算机的工作过程,程序存放在存储器中，CPU上电后自动从存储器特定位置开始逐条执行指令。 执行过程： 取一条指令 分析指
35、令 执行指令,79,举例一段汇编程序MOV AL，7 ；将数值7装入累加器AL中ADD AL，10 ；AL内容与10相加，结果存于AL中HLT ；停止操作,编译成机器码： 10110000 （MOV AL，X） 00000111 （ X=7 ） 00000100 （ADD AL，X ）00001010 （ X=10 ） 11110100 （HLT ）,80,微机启动的过程（DOS）,打开电源,CPU从固定地址处 执行一条跳转指令,系统自检POST,中断初始化,初始化BIOS数据区,从磁盘装入引导程序,检查操作系统文件,加载设备驱动程序 并初始化设备,加载DOS内核,加载用户界面,BIOS,OS
36、,81,1.4微机工作过程-微处理器的结构,82,1.4微机工作过程-微处理器的结构,运算器 控制器指令寄存器IR；指令译码器ID；定时与控制电路；内部寄存器累加器A；数据缓冲寄存器MDR；地址缓冲寄存器MAR；程序计数器PC；标志寄存器F；通用寄存器阵列,83,1.4微机工作过程,工作原理:存储程序和程序控制 基本过程 将编制好的程序存入存储器中； 启动机器后，PC指向第一条指令； 控制器取出指令、分析指令、执行指令，周而复始； 在指令执行期间完成的操作包括: 读/写外部数据存储器； 取出一条指令，PC内容自动加1;遇有跳转指令时，PC内容为转移地址 执行指令时，控制器将执行过程分为多个步骤
37、，称为微操作，相应命令称为微指令； 微机的周期有：时钟周期、机器周期和指令周期,84,逻辑电路 逻辑电路由其3种基本门电路(或称判定元素)组成 （高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑“0”） 逻辑函数：Y=F（A，B）,85,（二）多位逻辑运算例： 与 或 异或11010 11010 1101010110 10110 1011010010 11110 01100*按位进行逻辑运算，不存在进位或借位问题。,86,微机系统中的接口问题,1、I/O接口的概念： 负责将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。 实现外设与主机之间的信息交换。,信号不兼容（功能定义、逻辑定义、时序关系）速度不兼容为了提高C
38、PU的效率为了利于外设自身的发展,2、为什么要在CPU与外设之间设置接口,87,3、接口的功能,1）执行CPU命令的功能CPU对外设的控制通过接口电路完成命令口 2）返回外设状态的功能正常工作状态、故障状态状态口 3）数据缓冲功能输入/输出缓冲；三态特性数据口 4）设备选择功能地址代码 I/O设备选择信号端口地址译码电路,5）信号转换功能信号的功能定义、逻辑关系、电平高低、工作时序 6）数据宽度与数据格式转换功能串行通信：串 并转换、串行数据格式化,基本功能,88,第1章 绪论,1.1概述 1.2微型计算机的组成 1.3计算机数制 1.4微机的工作过程 1.5微型计算机的主要性能指标,89,1.5 微型计算机的性能指标,字长：计算机内一次可处理二进制代码的位数，它决定着内部寄存器、运算器及数据总线的位数。主存容量：主存储器所能存储信息的总量，通常以字节数(Byte)来表示。 运算速度：微处理器执行指令的速率，可以由计算机的主频来表示，也可以用执行指令的平均速度 MIPS (Million Instruction Per Second) 来表示。 指令系统：复杂指令集与精简指令集 总线性能：总线传输速率，指总线每秒钟能够传送的最大字节数。 平均无故障运行时间：MTBF (Mean Time Between Failures)，微机可靠性指标。,
