1、微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程目標(biāo)課程目標(biāo) 微機(jī)原理與接口技術(shù)是工科學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編微機(jī)原理與接口技術(shù)是工科學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程，課程的任務(wù)是使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微語言程序設(shè)計(jì)的入門課程，課程的任務(wù)是使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微機(jī)的基本組成、工作原理、接口電路及硬件的連接，建立微機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)的基本組成、工作原理、接口電路及硬件的連接，建立微機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念，使學(xué)生具有微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力。機(jī)概念，使學(xué)生具有微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力。 目目 錄錄第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 80868086系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)

2、構(gòu)第三章第三章 80868086的尋址方式和指令系統(tǒng)的尋址方式和指令系統(tǒng)第四章第四章 匯編語言程序設(shè)計(jì)匯編語言程序設(shè)計(jì)第五章第五章 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器第六章第六章 I/OI/O接口和總線接口和總線第七章第七章 微型計(jì)算機(jī)中斷系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)中斷系統(tǒng)第八章第八章 可編程計(jì)數(shù)器可編程計(jì)數(shù)器/ /定時(shí)器定時(shí)器82538253及其應(yīng)用及其應(yīng)用第九章第九章 可編程外圍接口芯片可編程外圍接口芯片8255A8255A及其應(yīng)用及其應(yīng)用第十章第十章 串行通信和可編程接口芯片串行通信和可編程接口芯片8251A8251A第一章第一章 緒論緒論1.1 1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義的電

3、子計(jì)算機(jī)是世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義的電子計(jì)算機(jī)是19461946年美國賓夕法尼亞年美國賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的大學(xué)設(shè)計(jì)制造的ENIACENIAC電子計(jì)算機(jī)。電子計(jì)算機(jī)。 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展：電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展： 電子管計(jì)算機(jī)電子管計(jì)算機(jī) 晶體管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī) 集成電路計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī) 大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 電子計(jì)算機(jī)按其性能分類：電子計(jì)算機(jī)按其性能分類： 大型計(jì)算機(jī)大型計(jì)算機(jī) 中型計(jì)算機(jī)中型計(jì)算機(jī) 小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)1.2 1.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 從大型計(jì)算機(jī)到微型計(jì)算機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)屬于馮從大型計(jì)算機(jī)到微型計(jì)算機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)屬于馮諾依曼

4、型計(jì)算諾依曼型計(jì)算機(jī)。它包括運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入設(shè)備和輸出設(shè)備機(jī)。它包括運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5 5個(gè)組成部個(gè)組成部分，基本工作原理是存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序控制的原理。原始的馮分，基本工作原理是存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序控制的原理。原始的馮諾依曼諾依曼機(jī)結(jié)構(gòu)上以運(yùn)算器和控制器為中心，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，演化為機(jī)結(jié)構(gòu)上以運(yùn)算器和控制器為中心，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，演化為以存儲(chǔ)器為中心的結(jié)構(gòu)。以存儲(chǔ)器為中心的結(jié)構(gòu)。 一、微型計(jì)算機(jī)一、微型計(jì)算機(jī)1.1.微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī)由微處理器，存儲(chǔ)器，輸入輸出接口電路和系統(tǒng)總線微型計(jì)算機(jī)由微處理器，存儲(chǔ)器，輸入輸出接口電路和系統(tǒng)總線組成

5、。組成。 微處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，也稱微處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，也稱CPU(CPU(中央處理器中央處理器) )。它主要完。它主要完成成(1)(1)從存儲(chǔ)器中取指令，指令譯碼；從存儲(chǔ)器中取指令，指令譯碼；(2)(2)簡單的算術(shù)邏輯運(yùn)算；簡單的算術(shù)邏輯運(yùn)算；(3)(3)在在處理器和存儲(chǔ)器或者處理器和存儲(chǔ)器或者I IO O之間傳送數(shù)據(jù)；之間傳送數(shù)據(jù)；(4)(4)程序流向控制等。程序流向控制等。 存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMRAM和只讀存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器ROMROM，存儲(chǔ)器主要用來存放，存儲(chǔ)器主要用來存放程序和數(shù)據(jù)。程序和數(shù)據(jù)。CPUCPU從存儲(chǔ)器中讀取指令，通過指令譯碼，執(zhí)行

6、相應(yīng)的操從存儲(chǔ)器中讀取指令，通過指令譯碼，執(zhí)行相應(yīng)的操作，必要時(shí)再從存儲(chǔ)器或作，必要時(shí)再從存儲(chǔ)器或I IO O設(shè)備中取操作數(shù)，指令執(zhí)行結(jié)果送入存設(shè)備中取操作數(shù)，指令執(zhí)行結(jié)果送入存儲(chǔ)器或儲(chǔ)器或l/Ol/O設(shè)備。程序執(zhí)行結(jié)束，任務(wù)完畢。設(shè)備。程序執(zhí)行結(jié)束，任務(wù)完畢。 輸入輸入/ /輸出接口電路用于將外部設(shè)備與輸出接口電路用于將外部設(shè)備與CPU(CPU(或存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器) )相連接，它相連接，它們之間進(jìn)行信息傳送時(shí)，使之在信息的格式、電平、速度上得到匹配。們之間進(jìn)行信息傳送時(shí)，使之在信息的格式、電平、速度上得到匹配。 總線將總線將CPUCPU、存儲(chǔ)器及、存儲(chǔ)器及I/OI/O接口電路相連接，是負(fù)責(zé)在接

7、口電路相連接，是負(fù)責(zé)在CPUCPU與存儲(chǔ)與存儲(chǔ)器和器和I/OI/O之間傳送地址，數(shù)據(jù)和控制信息的公共通道。有三種傳送信之間傳送地址，數(shù)據(jù)和控制信息的公共通道。有三種傳送信息的總線：地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線。息的總線：地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線。 微型計(jì)算機(jī)已具有運(yùn)算功能，能獨(dú)立執(zhí)行程序，但若沒有輸入微型計(jì)算機(jī)已具有運(yùn)算功能，能獨(dú)立執(zhí)行程序，但若沒有輸入輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)及程序不能輸入，運(yùn)算結(jié)果無法顯示或輸出，仍不能輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)及程序不能輸入，運(yùn)算結(jié)果無法顯示或輸出，仍不能正常工作，因此必須構(gòu)成一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才能提供使用。正常工作，因此必須構(gòu)成一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才能提供使用。2.2.微型

8、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 以微型計(jì)算機(jī)為主體，配上外部輸入輸出設(shè)備及系統(tǒng)軟件就構(gòu)以微型計(jì)算機(jī)為主體，配上外部輸入輸出設(shè)備及系統(tǒng)軟件就構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。成了微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 沒有配置軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)，仍然什么工作也不能做，必須沒有配置軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)，仍然什么工作也不能做，必須配置系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。配置系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。3.3.微處理器微處理器 微處理器是一個(gè)中央處理器微處理器是一個(gè)中央處理器CPUCPU，由算術(shù)邏輯部件，由算術(shù)邏輯部件ALUALU，累加器和，累加器和寄存器組，指令指針寄存器寄存器組，指令指針寄存器IP(IP(程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器) )，段寄存器，時(shí)序和控制，段寄

9、存器，時(shí)序和控制邏輯部件，內(nèi)部總線等組成。邏輯部件，內(nèi)部總線等組成。 其中算術(shù)邏輯部件其中算術(shù)邏輯部件ALUALU主要完成算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算。數(shù)據(jù)寄存器主要完成算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算。數(shù)據(jù)寄存器和變址及指針寄存器用來存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果或地址。指和變址及指針寄存器用來存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果或地址。指令指針寄存器令指針寄存器IPIP指向要執(zhí)行的下一條指令的偏移地址，順序執(zhí)行指令指向要執(zhí)行的下一條指令的偏移地址，順序執(zhí)行指令時(shí)，每取一條指令增加相應(yīng)計(jì)數(shù)。段寄存器給出存儲(chǔ)單元的段地址，時(shí)，每取一條指令增加相應(yīng)計(jì)數(shù)。段寄存器給出存儲(chǔ)單元的段地址，與偏移地址組成與偏移地址組成2020位物理地址

10、對存儲(chǔ)器尋址。標(biāo)志位寄存位物理地址對存儲(chǔ)器尋址。標(biāo)志位寄存PSW(PSW(或或flag)flag)存放算術(shù)與邏輯運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)，如溢出、符號(hào)、進(jìn)位等，這些狀態(tài)存放算術(shù)與邏輯運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)，如溢出、符號(hào)、進(jìn)位等，這些狀態(tài)位可作為轉(zhuǎn)移指令的控制。位可作為轉(zhuǎn)移指令的控制。 控制邏輯部件負(fù)責(zé)對整機(jī)的控制：包括從存儲(chǔ)器中取指令，對指控制邏輯部件負(fù)責(zé)對整機(jī)的控制：包括從存儲(chǔ)器中取指令，對指令進(jìn)行譯碼和分析，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)和時(shí)序，將控制信號(hào)和時(shí)序令進(jìn)行譯碼和分析，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)和時(shí)序，將控制信號(hào)和時(shí)序送到微型計(jì)算機(jī)的相應(yīng)部件，使送到微型計(jì)算機(jī)的相應(yīng)部件，使CPU內(nèi)部及外部協(xié)調(diào)工作。內(nèi)部及外部協(xié)調(diào)工作

11、。 微處理器不能構(gòu)成獨(dú)立工作的系統(tǒng)，也不能獨(dú)立執(zhí)行程序，必須微處理器不能構(gòu)成獨(dú)立工作的系統(tǒng)，也不能獨(dú)立執(zhí)行程序，必須配上存儲(chǔ)器，外部輸入配上存儲(chǔ)器，外部輸入/ /輸出接口構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)方能工作。輸出接口構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)方能工作。二、存儲(chǔ)器二、存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器一般分為兩大類，內(nèi)部存儲(chǔ)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器一般分為兩大類，內(nèi)部存儲(chǔ)器器( (內(nèi)存或主存內(nèi)存或主存) )和外部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器( (外存外存) )。內(nèi)存存放當(dāng)前正在使用或經(jīng)常。內(nèi)存存放當(dāng)前正在使用或經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)，使用的程序和數(shù)據(jù)，CPUCPU可以直接訪問；外存存放可以直接訪問；外存存放“海

12、量海量”數(shù)據(jù)，相數(shù)據(jù)，相對來說不經(jīng)常使用，對來說不經(jīng)常使用，CPUCPU使用時(shí)要先調(diào)入內(nèi)存。此外，外存總是和外使用時(shí)要先調(diào)入內(nèi)存。此外，外存總是和外部設(shè)備相關(guān)的。部設(shè)備相關(guān)的。 1.1.內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器 內(nèi)部存儲(chǔ)器主要是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器主要是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMRAM和只讀存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器ROMROM。 RAMRAM可以隨機(jī)讀寫，斷電后存儲(chǔ)內(nèi)容消失。可以隨機(jī)讀寫，斷電后存儲(chǔ)內(nèi)容消失。RAMRAM又分為動(dòng)態(tài)又分為動(dòng)態(tài)RAM(Dynamic RAM)RAM(Dynamic RAM)和靜態(tài)和靜態(tài)RAM(Static RAM)RAM(S

13、tatic RAM)。DRAMDRAM的特點(diǎn)是高密度，的特點(diǎn)是高密度，但存取速度慢。它用但存取速度慢。它用MOSMOS電路和電容作為存儲(chǔ)單元，由于電容放電要電路和電容作為存儲(chǔ)單元，由于電容放電要定時(shí)對其充電，稱為刷新。定時(shí)對其充電，稱為刷新。SRAMSRAM用雙極型電路或用雙極型電路或MOSMOS電路組成觸發(fā)器電路組成觸發(fā)器作存儲(chǔ)單元，不需要刷新，作存儲(chǔ)單元，不需要刷新，SRAMSRAM的特點(diǎn)是高速度，但存儲(chǔ)容量小。的特點(diǎn)是高速度，但存儲(chǔ)容量小。 ROMROM只能讀出已存儲(chǔ)的內(nèi)容，不能寫入，已存儲(chǔ)的內(nèi)容由廠家或只能讀出已存儲(chǔ)的內(nèi)容，不能寫入，已存儲(chǔ)的內(nèi)容由廠家或用戶預(yù)先用設(shè)備寫入，因此是非易失

14、性的。用戶預(yù)先用設(shè)備寫入，因此是非易失性的。ROMROM又可分成可編程只讀又可分成可編程只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器PROM(Programmable Read Only Memory)PROM(Programmable Read Only Memory)、可擦除可編程只讀、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)和和EEPROMEEPROM。PROMPROM是廠家根據(jù)用戶需求將芯片內(nèi)二極管燒斷而存儲(chǔ)其內(nèi)容，一般是是廠家根據(jù)用戶需求將芯片內(nèi)

15、二極管燒斷而存儲(chǔ)其內(nèi)容，一般是固化程序用。固化程序用。EPROMEPROM或或EEPROMEEPROM用設(shè)備寫人內(nèi)容后，可由紫外光照或電用設(shè)備寫人內(nèi)容后，可由紫外光照或電擦除其內(nèi)容，芯片可反復(fù)使用。擦除其內(nèi)容，芯片可反復(fù)使用。 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器CacheCache是存儲(chǔ)空間較小、存取速度較高的一種存是存儲(chǔ)空間較小、存取速度較高的一種存儲(chǔ)器，它位于儲(chǔ)器，它位于CPUCPU和主存之間。和主存之間。CPUCPU對程序和數(shù)據(jù)的訪問有局部性，對程序和數(shù)據(jù)的訪問有局部性，CacheCache中存放了處理機(jī)經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)，使中存放了處理機(jī)經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)，使CPUCPU可快速從可快速從

16、CacheCache中讀寫所需的指令和數(shù)據(jù)，減少了訪問主存的次數(shù)，提高了整個(gè)處理中讀寫所需的指令和數(shù)據(jù)，減少了訪問主存的次數(shù)，提高了整個(gè)處理機(jī)的性能。機(jī)的性能。 2.2.外部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器 外部存儲(chǔ)器主要是磁記錄存儲(chǔ)器，典型的有軟盤、硬盤。外部存儲(chǔ)器主要是磁記錄存儲(chǔ)器，典型的有軟盤、硬盤。3.3.存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器組織 微型計(jì)算機(jī)中物理存儲(chǔ)器系統(tǒng)隨著微機(jī)系統(tǒng)而有不同配置。微型計(jì)算機(jī)中物理存儲(chǔ)器系統(tǒng)隨著微機(jī)系統(tǒng)而有不同配置。4.4.存儲(chǔ)器性能指標(biāo)存儲(chǔ)器性能指標(biāo) 存儲(chǔ)器性能指標(biāo)主要用存儲(chǔ)容量、存取速度來衡量。存儲(chǔ)容量指存儲(chǔ)器性能指標(biāo)主要用存儲(chǔ)容量、存取速度來衡量。存儲(chǔ)容量指存儲(chǔ)器有多少個(gè)存儲(chǔ)單元，

17、基本存儲(chǔ)單元為位存儲(chǔ)器有多少個(gè)存儲(chǔ)單元，基本存儲(chǔ)單元為位(bit)(bit)，一般以字節(jié)，一般以字節(jié)(Byte)(Byte)或字或字(Word)(Word)來計(jì)算，常用的單位為來計(jì)算，常用的單位為KB(1024Byte)KB(1024Byte)，MB(1024KB)MB(1024KB)，GB(1024MB)GB(1024MB)和和TB(1024GB)TB(1024GB)。存取速度是指從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)。存取速度是指從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器所需要的時(shí)間。包括寫入存儲(chǔ)器所需要的時(shí)間。包括CPUCPU給出存儲(chǔ)器地址，存儲(chǔ)器的選通給出存儲(chǔ)器地址，存儲(chǔ)器的選通信號(hào)和讀寫信號(hào)到存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)

18、讀出或?qū)懭胍淮危鎯?chǔ)器恢復(fù)階段信號(hào)和讀寫信號(hào)到存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)讀出或?qū)懭胍淮危鎯?chǔ)器恢復(fù)階段等時(shí)間的總和。等時(shí)間的總和。三、三、I/OI/O接口接口 輸入輸出接口電路用于輸入輸出接口電路用于CPU(CPU(或存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器) )與外設(shè)之間的信息交換。與外設(shè)之間的信息交換。由于外設(shè)種類繁多，這些設(shè)備與由于外設(shè)種類繁多，這些設(shè)備與CPUCPU之間的工作速度不同，信號(hào)電平之間的工作速度不同，信號(hào)電平不同，數(shù)據(jù)格式不同，因此要配備不同的不同，數(shù)據(jù)格式不同，因此要配備不同的I IO O接口電路來輔助接口電路來輔助CPUCPU工工作，實(shí)現(xiàn)作，實(shí)現(xiàn)CPUCPU與外設(shè)之間的速度匹配，信號(hào)電平匹配，信號(hào)格式匹配，與

19、外設(shè)之間的速度匹配，信號(hào)電平匹配，信號(hào)格式匹配，時(shí)序控制，中斷控制等。時(shí)序控制，中斷控制等。 四、總線四、總線 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個(gè)功能部件的。各個(gè)部件面向總線系統(tǒng)功計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個(gè)功能部件的。各個(gè)部件面向總線系統(tǒng)功能擴(kuò)展時(shí)，只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)，部件就可以加入到系統(tǒng)中去。能擴(kuò)展時(shí)，只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)，部件就可以加入到系統(tǒng)中去。 1.1.總線標(biāo)準(zhǔn)的特性：總線標(biāo)準(zhǔn)的特性： 物理特性物理特性 功能特性功能特性 電器特性電器特性 時(shí)間特性時(shí)間特性2.2.總線分類總線分類從

20、總線的不同使用層次可以分為以下幾類：從總線的不同使用層次可以分為以下幾類：1 1）內(nèi)部總線：內(nèi)部總線是微處理器內(nèi)部各個(gè)部件之間傳送信息的通路。）內(nèi)部總線：內(nèi)部總線是微處理器內(nèi)部各個(gè)部件之間傳送信息的通路。 2 2）元件級(jí)總線：元件級(jí)總線是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩個(gè)主要部件的總線。）元件級(jí)總線：元件級(jí)總線是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩個(gè)主要部件的總線。元件級(jí)總線包括地址總線元件級(jí)總線包括地址總線(AddressBus)(AddressBus)，數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線(DataBus)(DataBus)和控制總和控制總線線(ControlBus)(ControlBus)三種。三種。3 3）系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線是微處理機(jī)

21、機(jī)箱內(nèi)的底板總線，用來連接構(gòu)成）系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線是微處理機(jī)機(jī)箱內(nèi)的底板總線，用來連接構(gòu)成微處理機(jī)的各個(gè)插件板。微處理機(jī)的各個(gè)插件板。4 4）外部總線：外部總線用于微處理機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，系統(tǒng)與外部設(shè)）外部總線：外部總線用于微處理機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，系統(tǒng)與外部設(shè)備之間的信息通路。備之間的信息通路。 3.3.總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu) 隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，總線的結(jié)構(gòu)從面向系統(tǒng)的單總線結(jié)構(gòu)發(fā)展隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，總線的結(jié)構(gòu)從面向系統(tǒng)的單總線結(jié)構(gòu)發(fā)展到面向存儲(chǔ)器的雙總線結(jié)構(gòu)：到面向存儲(chǔ)器的雙總線結(jié)構(gòu)：（1 1）單總線結(jié)構(gòu)）單總線結(jié)構(gòu)（2 2）面向）面向CPUCPU的雙總線結(jié)構(gòu)的雙總線結(jié)構(gòu)（3 3）面向主存儲(chǔ)

22、器的雙總線結(jié)構(gòu)）面向主存儲(chǔ)器的雙總線結(jié)構(gòu)五、微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)五、微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)(1)(1)主頻：主頻是指微型計(jì)算機(jī)中主頻：主頻是指微型計(jì)算機(jī)中CPUCPU的時(shí)鐘頻率，微機(jī)運(yùn)行的速度與主的時(shí)鐘頻率，微機(jī)運(yùn)行的速度與主頻有關(guān)。頻有關(guān)。(2)(2)字長：字長指微型計(jì)算機(jī)能夠直接處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，字長越字長：字長指微型計(jì)算機(jī)能夠直接處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，字長越長運(yùn)算精度越高，功能越強(qiáng)，目前微機(jī)字長以長運(yùn)算精度越高，功能越強(qiáng)，目前微機(jī)字長以3232位為主。位為主。(3)(3)內(nèi)存容量：內(nèi)存容量指微機(jī)存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，內(nèi)存容量內(nèi)存容量：內(nèi)存容量指微機(jī)存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，內(nèi)存容量

23、越大，能存儲(chǔ)信息越多，信息處理能力越強(qiáng)。越大，能存儲(chǔ)信息越多，信息處理能力越強(qiáng)。(4)(4)存取周期：存取周期是指主存儲(chǔ)器完成一次讀寫所需的時(shí)間，存取存取周期：存取周期是指主存儲(chǔ)器完成一次讀寫所需的時(shí)間，存取時(shí)間越短，存取速度越快，整機(jī)的運(yùn)算速度越高。存取周期與主存儲(chǔ)器時(shí)間越短，存取速度越快，整機(jī)的運(yùn)算速度越高。存取周期與主存儲(chǔ)器指標(biāo)有關(guān)。指標(biāo)有關(guān)。 (5)(5)運(yùn)算速度：運(yùn)算速度指微機(jī)每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù)，單位用運(yùn)算速度：運(yùn)算速度指微機(jī)每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù)，單位用MIPS MIPS (MillionInstructionPerSecond)(MillionInstructionPerSe

24、cond)，即百萬條指令，即百萬條指令/ /秒。執(zhí)行不同類型的秒。執(zhí)行不同類型的指令所需時(shí)間不同，因此使用各種指令的平均執(zhí)行時(shí)間及相應(yīng)運(yùn)行指令指令所需時(shí)間不同，因此使用各種指令的平均執(zhí)行時(shí)間及相應(yīng)運(yùn)行指令的比例計(jì)算，作為衡量運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)。的比例計(jì)算，作為衡量運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)。1.3 1.3 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式一、數(shù)制一、數(shù)制1.1.幾種數(shù)制的表示幾種數(shù)制的表示2.2.其它數(shù)制轉(zhuǎn)換到十進(jìn)制其它數(shù)制轉(zhuǎn)換到十進(jìn)制3.3.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成其它進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成其它進(jìn)制4.4.二進(jìn)制編碼的十六進(jìn)制二進(jìn)制編碼的十六進(jìn)制二、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式二、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式1.1.補(bǔ)碼補(bǔ)碼 計(jì)算機(jī)中的數(shù)用二進(jìn)制表示，數(shù)的

25、符號(hào)也用二進(jìn)制表示，一般用最計(jì)算機(jī)中的數(shù)用二進(jìn)制表示，數(shù)的符號(hào)也用二進(jìn)制表示，一般用最高有效位來表示數(shù)的符號(hào)，高有效位來表示數(shù)的符號(hào)，0 0表正數(shù)，表正數(shù)，1 1表示負(fù)數(shù)。將一個(gè)數(shù)與符號(hào)用數(shù)表示負(fù)數(shù)。將一個(gè)數(shù)與符號(hào)用數(shù)值化表示，這樣的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)的字長由計(jì)算機(jī)字長決定，也值化表示，這樣的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)的字長由計(jì)算機(jī)字長決定，也就是決定了機(jī)器數(shù)的表示范圍。就是決定了機(jī)器數(shù)的表示范圍。8 8位字長可以表示位字長可以表示256256個(gè)數(shù)，對無符號(hào)數(shù)，個(gè)數(shù)，對無符號(hào)數(shù)， 取數(shù)范圍為取數(shù)范圍為0255(0FFH)；對有符號(hào)數(shù)，取數(shù)范圍為；對有符號(hào)數(shù)，取數(shù)范圍為128127 (80H7FH)

26、。16位字長的微機(jī)，無符號(hào)數(shù)的取數(shù)范圍為位字長的微機(jī)，無符號(hào)數(shù)的取數(shù)范圍為065535(0FFFFH)，有符號(hào)數(shù)的取數(shù)范圍為，有符號(hào)數(shù)的取數(shù)范圍為3276832768(8000H7FFFH)。 機(jī)器數(shù)可以用原碼，補(bǔ)碼和反碼表示，常用的是補(bǔ)碼表示法。機(jī)器數(shù)可以用原碼，補(bǔ)碼和反碼表示，常用的是補(bǔ)碼表示法。 補(bǔ)碼表示法中正數(shù)補(bǔ)碼表示法中正數(shù)X采用符號(hào)絕對值表示，即數(shù)的最高有效位為采用符號(hào)絕對值表示，即數(shù)的最高有效位為0，其，其余部分用數(shù)的絕對值。負(fù)數(shù)余部分用數(shù)的絕對值。負(fù)數(shù)X用用 表示，表示，n為機(jī)器字長。求負(fù)數(shù)補(bǔ)為機(jī)器字長。求負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的簡單方法是將此數(shù)對應(yīng)的正數(shù)原碼寫出，再按位求反得到反碼，反碼的

27、簡單方法是將此數(shù)對應(yīng)的正數(shù)原碼寫出，再按位求反得到反碼，反碼加碼加1得到補(bǔ)碼。得到補(bǔ)碼。 2.BCD碼碼 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制(BCD)(BCD)是將十進(jìn)制數(shù)的每一位以二進(jìn)制數(shù)編碼是將十進(jìn)制數(shù)的每一位以二進(jìn)制數(shù)編碼方式表示，十進(jìn)制的方式表示，十進(jìn)制的0 09 9分別用分別用BCDBCD數(shù)的數(shù)的00000000到到10011001表示，而不是整個(gè)表示，而不是整個(gè)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式。十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式。BCDBCD碼有壓縮和非壓縮兩種形式。壓縮碼有壓縮和非壓縮兩種形式。壓縮BCBC數(shù)據(jù)以每字節(jié)數(shù)據(jù)以每字節(jié)2 2個(gè)數(shù)字的形式存儲(chǔ)，非壓縮個(gè)數(shù)字的形式存儲(chǔ)，非壓縮BCDBCD

28、數(shù)據(jù)以每字節(jié)數(shù)據(jù)以每字節(jié)l l位數(shù)字的位數(shù)字的形式存儲(chǔ)。壓縮形式存儲(chǔ)。壓縮BCDBCD數(shù)據(jù)常用于微處理機(jī)指令系統(tǒng)中的某些指令，例如數(shù)據(jù)常用于微處理機(jī)指令系統(tǒng)中的某些指令，例如BCDBCD加法和減法。加法和減法。 X2 n3.ASCII3.ASCII碼碼 計(jì)算機(jī)中的字符，字符串，在機(jī)器中必須用二進(jìn)制數(shù)來表示，另計(jì)算機(jī)中的字符，字符串，在機(jī)器中必須用二進(jìn)制數(shù)來表示，另外從鍵盤輸入的信息（數(shù)字或字符）或顯示輸出的信息都是以字符的外從鍵盤輸入的信息（數(shù)字或字符）或顯示輸出的信息都是以字符的方式輸入輸出的。方式輸入輸出的。4.4.數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型有字節(jié)計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型有字節(jié)

29、(Byte)(Byte)，字，字(Word)(Word)，雙字，雙字(double (double word)word)等。一個(gè)字節(jié)為等。一個(gè)字節(jié)為8 8位二進(jìn)制數(shù)，字節(jié)數(shù)據(jù)以無符號(hào)和有符號(hào)的整數(shù)位二進(jìn)制數(shù)，字節(jié)數(shù)據(jù)以無符號(hào)和有符號(hào)的整數(shù)形式存儲(chǔ)。一個(gè)字為形式存儲(chǔ)。一個(gè)字為1616位二進(jìn)制數(shù)，由兩個(gè)字節(jié)組成，雙字?jǐn)?shù)據(jù)有位二進(jìn)制數(shù)，由兩個(gè)字節(jié)組成，雙字?jǐn)?shù)據(jù)有4 4個(gè)個(gè)字節(jié)，為字節(jié)，為3232位二進(jìn)制數(shù)。用匯編語言定義字節(jié)，字，雙字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，分別位二進(jìn)制數(shù)。用匯編語言定義字節(jié)，字，雙字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，分別用偽指令用偽指令DBDB，DWDW，DDDD定義。在存儲(chǔ)器中存放時(shí)，最低有效字節(jié)存放在低定義。在存儲(chǔ)器中

30、存放時(shí)，最低有效字節(jié)存放在低地址存儲(chǔ)單元中，高有效位存放在高地址存儲(chǔ)單元中。地址存儲(chǔ)單元中，高有效位存放在高地址存儲(chǔ)單元中。 5.5.浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù) 計(jì)算機(jī)中小數(shù)點(diǎn)的表示有定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩種。定點(diǎn)的小數(shù)點(diǎn)固定在最計(jì)算機(jī)中小數(shù)點(diǎn)的表示有定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩種。定點(diǎn)的小數(shù)點(diǎn)固定在最高位的最右邊或最低位的最右邊。在高位的最右邊或最低位的最右邊。在3232位字長的計(jì)算計(jì)中，用浮點(diǎn)數(shù)來位字長的計(jì)算計(jì)中，用浮點(diǎn)數(shù)來表示。浮點(diǎn)數(shù)包括符號(hào)位表示。浮點(diǎn)數(shù)包括符號(hào)位S S，尾數(shù)（有效小數(shù)）和指數(shù)（階）。，尾數(shù)（有效小數(shù)）和指數(shù)（階）。4 4字節(jié)的字節(jié)的浮點(diǎn)數(shù)為單精度，浮點(diǎn)數(shù)為單精度，8 8字節(jié)的浮點(diǎn)數(shù)為雙精度。如下圖所示：字節(jié)的浮點(diǎn)數(shù)為雙精度。如下圖所示： 其中圖其中圖(a)(a)為單精度格式，包括一個(gè)符號(hào)位，為單精度格式，包括一個(gè)符號(hào)位，8