将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码， 选中相应单元。

CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码

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；



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
CPU
I/O
接口
外 设
21
接口的分类
串行接口 并行接口 数字接口 输入接口
Hale Waihona Puke 输出接口模拟接口22
接口的功能
微机原理与接口技术
大家好！
1
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

H
28
2. 各种进制数间的转换
非十进制数到十进制数的转换
十进制到非十进制数的转换
二进制与十六进制数之间的转换
29
非十进制数到十进制数的转换


按相应的权值表达式展开
例：

1011.11B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+ 1×2-2
=8+2+1+0.5+0.25 =11.75
系统软件
软件
应用软件
25
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
26
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）


因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它送到指令寄存器 IR，然后再送到指令译码器ID 10
冯 • 诺依曼机的特点和不足

特点：

程序存储，共享数据，顺序执行 属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据的 处理。 与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高； 执行顺序有程序决定，对大型复杂任务较困难； 以运算器为核心，处理效率较低； 由PC控制执行顺序，难以进行真正的并行处理。
外设
微机系统
系统软件
软件系统 应用软件
13
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
14
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
16
内存单元的地址和内容

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。
由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序 的执行。
7
冯 • 诺依曼计算机体系结构
存储器
输入设备
运算器
输出设备
控制器
8
冯 • 诺依曼机的工作过程
内存中的程序 CPU 取出 指令1 指令2 分析 获取操作数 执行 存放结果
程序计 数器PC
地址
┇
指令n
┇
操作数
9
冯 • 诺依曼机的工作过程

取一条指令的工作过程：
11

不足：

典型的非冯 • 诺依曼机结构

数据流驱动的计算机结构

当指令具有所需数据、且输出端没有数据时就可执 行。
主处理机
控制通道
数据通道
磁盘存储器
高速数据总线 数据流处理机 存储器
Dataflow Image Processing System
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2. 系统组成
主机 硬件系统
CPU 存储器 输入/输出接口 总线

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
18
内存操作

读：

将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；

数据缓冲寄存； 信号电平或类型的转换；

实现主机与外设间的运行匹配。
23
总线


基本概念
分类
工作原理
常用系统总线标准及其主要技术指标 （具体内容见后续课程）
24
软件系统

软件：

为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能 而编写的各种程序的总和及其相关资料。 操作系统 编译系统 网络系统 工具软件
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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
35
ASCII码

西文 字符的编码，一般用7位二进 制码表示。

5B.8H=5×161+11×160+8×16-1 =80+11+0.5 =91.5
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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；
对小数：乘2取整。

到十六进制的转换：
对整数：除16取余；
对小数：乘16取整。
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二进制与十六进制间的转换

用4位二进制数表示1位十六进制数 例：
《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
3

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