微机原理与接口技术
大家好！
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课程目标

掌握：

微型计算机的基本工作原理


汇编语言程序设计方法
微型计算机接口技术 建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软 硬件开发的初步能力
2
教材及实验指导书

教材：

《微机原理与接口技术》（第3版）. 冯博琴，吴宁 主编. 清华大学出版社

实验指导书

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3. 符号数的算术运算

通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。 即：[X+Y]补=[X]补+[Y]补
[X-Y]补=[X+(-Y)]补
=[X]补+[-Y]补 注：运算时符号位须对齐
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[例]

X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？


[X]原=10110100
42
[例]：
最高位向前有进位，产生溢出
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3. 逻辑运算

与、或、非、异或 掌握：


与、或、非门逻辑符号和逻辑关系（真值表）；
与非门、或非门的应用。
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“与”、“或”运算

‚与‛运算：

任何数和‚0‛相‚与‛，结果为0。

‚或‛运算：

任何数和‚1‛相‚或‛，结果为1。
&
&
≥1
≥1
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“非”、“异或”运算
系统软件
软件
应用软件
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二、计算机中的数制和编码

数制和编码的表示 各种计数制之间的相互转换
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1. 常用计数法
十进制（D） 二进制（B） 十六进制（H）
27
例：

234.98D或（234.98）D
1101.11B或（1101.11）B ABCD . BFH或（ABCD . BF）
55
[例]

X= -52 = -0110100
[X]原=1 0110100
[X]反=1 1001011
56
0的反码：
[+0]反=00000000
[-0]反 =11111111 即：数0的反码也不是唯一的。
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补码
定义：

若X>0， 则[X]补= [X]反= [X]原

若X<0， 则[X]补= [X]反+1

优点：

真值和其原码表示之间的对应关系简单，容易理解；

缺点：

计算机中用原码进行加减运算比较困难 0的表示不唯一。
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数0的原码

8位数0的原码：+0=0 0000000
-0=1 0000000 即：数0的原码不唯一。
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反码
对一个机器数X：

若X>0 ，则 [X]反=[X]原

若X<0， 则 [X]反= 对应原码的符号位不变， 数值部分按位求反
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BCD码与二进制数之间的转换

先转换为十进 制数，再转换二进 制数；反之同 样。 例：


（0001 0001 .0010 0101）BCD =11 .25 =（1011 .01）
B
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ASCII码

西文 字符的编码，一般用7位二进 制码表示。
D7位为校验位，默认情况下为0。
要求：

73
2. 程序和指令

程序：

具有一定功能的指令的有序集合

指令：

由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。
74
3. 指令执行的一般过程

机器数

计算机中的数据
构成：

符号位 + 真值
“0” “1”
表示正 表示负
50
[例]
+52 = +0110100 = 0 0110100
符号位 真值
-52 = -0110100 = 1 0110100
符号位
真值
51
1. 符号数的表示

机器数的表示方法：

原码
反码
补码
52
原码

最高位为符号位（用‚0‛表示正，用‚1‛表 示负），其余为真值部分。

写：

CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。
19
内存储器的分类
随机存取存储器（RAM）
按工作方 式可分为
只读存储器（ROM）
20
输入/输出接口

接口是CPU与外部设备间的桥梁
I/O
CPU 接口
外 设
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接口的分类
串行接口 并行接口 数字接口 输入接口
输出接口
模拟接口
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接口的功能
[X]补= [X]反+1=11001100 [Y]补= [Y]原=01110100 [X+Y]补= [X]补+ [Y]补 =11001100+01110100
=01000000

X+Y=+1000000
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符号数运算中的溢出问题

两个带符号二进制数相加或相减时，若运算结
果超出可表达范围，则产生溢出
《微机原理与接口技术实验指导书》（讲义） 陈文革，吴宁，夏秦编. 西安交通大学 《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第3版）. 吴宁，陈文革编. 清华大学出版社
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第1章 微型计算机基础概论

主要内容：


微机系统的组成
计算机中的编码、数制及其转换 无符号二进制数的运算

算术运算和逻辑运算 运算中的溢出

内存按单元组织 每单元都对应一个地址，以方便对单元的寻址
单元内容
38F04H
内存地址
10110110
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内存容量

内存容量：

所含存储单元的个数，以字节为单位

内存容量的大小依CPU的寻址能力而定

实地址模式下为CPU地址信号线的位数
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内存操作

读：

将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；
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特殊数10000000


对无符号数:（10000000）B=128
在原码中定义为： -0
在反码中定义为： -127
在补码中定义为： -128
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符号数的表示范围
对8位二进制数：

原码： -127 ~ +127
反码： -127 ~ +127 补码： -128 ~ +127
62

25.5 = 11001.1B = 19.8H 11001010.0110101B =CA.6AH
32

3. 计算机中的编码

BCD码

用二进制编码表示的十进制数

ASCII码

西文字符编码
33
BCD码

压缩BCD码

用4位二进制码表示一位十进制数 每4位之间有一个空格

扩展BCD码

用8位二进制码表示一位十进制数，每4位之间有一 个空格。

溢出的判断方法：

最高位进位状态次高位进位状态＝1，则结果溢出
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[例]：

若：X=01111000， Y=01101001
则：X+Y=
01111000
01101001 11100001

次高位向最高位有进位，而最高位向前无进位，产生 溢出。 （事实上，两正数相加得出负数，结果出错）
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结束语：

‚非‛运算

按位求反

‚异或‛运算

相同则为0，相异则为1
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4.

译码器
各引脚功能
输入端与输出端关系（真值表）
掌握74LS138译码器

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74LS138译码器

主要引脚及功能 G1 G2A G2B C B Y0
• • • •
A
Y7
48
三、机器数（有符号数）的运算
49
计算机中符号数的表示
外设
微机系统
系统软件
软件系统 应用软件
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微处理器

微处理器简称CPU，是计算机的核心。
主要包括： 运算器 控制器
寄存器组
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存储器

定义：

用于存放计算机工作过程中需要操作的数据 和程序。
15
有关内存储器的几个概念

内存单元的地址和内容 内存容量


内存的操作
内存的分类
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内存单元的地址和内容

机器数的表示及运算 基本逻辑门及译码器
4
一、微型计算机系统

微型机的工作原理 微机系统的基本组成
5
1. 计算机的工作原理
冯
•
诺依曼计算机的工作原理
存储程序工作原理
6
存储程序原理

将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组 成的程序，并放入存储器保存
指令按其在存储器中存放的顺序执行；



5B.8H=5×161+11×160+8×16-1 =80+11+0.5 =91.5
30
十进制到非十进制数的转换

到二进制的转换： 对整数：除2取余；