1微機原理及接口技術上海工程技術大學電子信息系概述2345678帶鬧鐘智能電子鐘9

智能快速充電器系統框圖10恒流恒壓電路PWM開關電源外接電源直流12V鍵盤電路顯示電路I/O接口MC68HC908SR12溫度傳感器模擬部分I2C部分A/D部分電池Rsense0.01ΩSDASCL充電電流10bitA/D電流檢測遠程智能防盜報警裝置1112課程目標微機原理是學習和掌握微機硬件知識和匯編語言程序設計的入門課程：微型計算機的基本工作原理匯編語言程序設計微型計算機接口技術目的：建立微型計算機系統的整體概念，形成微機系統軟硬件開發的初步能力。13教學內容第一章基礎知識第二章微處理器的結構第三章8086/8088

CPU的指令系統第四章匯編語言程序設計第五章存儲器系統第六章輸入輸出和中斷技術第七章常用數字接口電路14教材馮博琴主編，微型計算機原理與接口技術(第三版)，清華大學出版社，2011參考書1.周明德，微型計算機系統原理及應用（第四版），清華大學出版社.2002[12.[美]BarryB.brey著，金惠華等譯.Intel微處理器結構、編程與接口（第六版）.電子工業出版社，2004.1

[3.楊全勝.現代微機原理與接口技術.北京：電子工業出版社，2002[4.李繼燦.微型計算機技術及應用－從16位到64位.北京：清華大學出版社，2003課程情況教學：48學時綜合實驗：1.5周考核：考勤10%，作業15%，期中5%，課堂表現10%，期末考試60%答疑輔導地點：行政樓80815第1章基礎知識主要內容：各種常用記數制和編碼以及它們相互間的轉換；二進制數的算術運算和邏輯運算；符號數的表示及補碼運算；二進制數運算中的溢出問題16§1.1概述電子計算機的發展：電子管計算機（1946-1956）晶體管計算機（1957-1964）中小規模集成電路計算機（1965-1970）超大規模集成電路計算機（1971-今）電子計算機按其性能分類：大中型計算機/巨型計算機（MainframeComputer）小型計算機（Minicomputer）微型計算機（Microcomputer）單片計算機（Single-ChipMicrocomputer）微型計算機的核心：微處理器(中央處理器CPU)IntelCPU的發展見下頁表17代發表年份字長(bits)型號線寬(m)晶體管數(萬個)時鐘頻率(MHz)速度(MIPS)一197119724840048008500.20.3<10.05二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.9134.77-108-20<11-2四198519893280386804861-227.512012-3325-666-1220-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200六1995199619971999200132P/ProP/MMXPIIPIIIP5.25-.13.18-.135504507508503000133-200166-233233-450450-12001300-3000>300七2002？64Itanium？0.08CPU:2.5KCache:30K800(20條指令/時鐘周期)>300018§1.2計算機中的數制了解特點；表示方法；相互間的轉換。19一、常用記數制

十進制——符合人們的習慣二進制——便于物理實現十六進制——便于識別、書寫八進制201.十進制特點：以十為底，逢十進一；

共有0-9十個數字符號。表示：212.二進制特點：以2為底，逢2進位；只有0和1兩個符號。表示：223.十六進制特點：以16為底，逢16進位； 有0--9及A--F共16個數字符號。表示：23進位計數制的一般表示一般地，對任意一個K進制數S都可表示為其中：Si

--

S的第i位數碼，可以是K個符號中任何一個；n,m–

整數和小數的位數；K

--

基數；Ki

--K進制數的權24如何區分不同進位記數制的數字在數字后面加一個字母進行區分：二進制：數字后面加B,如1001B八進制：數字后面加Q,如1001Q十進制：一般不加,如1001十六進制：數字后面加H,如1001H在明顯可以區分其記數制的情況下，可以省略數字后面的字母25二、各種數制間的轉換(不講)11、非十進制數到十進制數的轉換.

按相應進位計數制的權表達式展開，再按十進制求和。

例：10110010B

=(178)10

13FAH

=(5114)10

公式(S)K=∑Si×Ki262.十進制到非十進制數的轉換十進制→二進制的轉換： 整數部分：除2取余；小數部分：乘2取整。十進制→十六進制的轉換：整數部分：除16取余；小數部分：乘16取整。以小數點為起點求得整數和小數的各個位。27例如：

126=1111110B最低位最高位整數轉換28小數轉換例如：0.318=0.010100010…B最高位最低位29§1.3無符號二進制數的運算無符號數算術運算

有符號數邏輯運算30一、無符號數的運算算術運算

包括：加法運算減法運算乘法運算除法運算311.規則加法：1+1=0（有進位）,…減法：0-1=1（有借位）,…乘除法：…

一個數乘以2相當于該數左移一位；除以2則相當于該數右移1位。

32[例]：00001011×0100=00101100B

00001011÷0100=00000010.00000011B

即：商=00000010B

余數=00000011B332.無符號數的表示范圍一個n位的無符號二進制數X，其表示范圍為

0≤

X≤2n-1若運算結果超出這個范圍，則產生溢出。（或者說運算結果超出n位，則產生溢出）判別方法：運算時，當最高位向更高位有進位（或借位）時則產生溢出。34[例]：

11111111

+00000001

100000000結果超出８位（最高位有進位），發生溢出。（結果為256，超出８位二進制數所能表示的范圍255）353.邏輯運算與(∧)、或(∨)、非(▔)、異或(⊕)特點：按位運算，無進借位運算規則

…..例：A=10110110,B=01101011求：A∧B,A∨B,A⊕B

364.邏輯門邏輯門：完成邏輯運算的電路掌握：與、或、非門邏輯符號和邏輯關系（真值表）；與非門、或非門的應用。37與門（ANDGate）Y=A∧BABY000010100111&ABY注：基本門電路僅完成1位二進制數的運算38或門（ORGate）Y=A∨BABY000011101111YAB≥139非門（NOTGate）1AYY=AAY011040異或門（eXclusiveORGate）Y=A⊕BYAB⊕ABY000011101110415.譯碼器74LS138譯碼器：G1G2AG2BCBAY0Y7????譯碼輸出譯碼輸入譯碼使能4274LS138真值表

使能端輸入端輸出端G1G2AG2B

CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

01

10

11

0

100100100100100100100100

000

001010011100101110111

11111111

11111111

11111111

1111111101

111111

101

111111

1

01

1111

1

1

101

1111

1

1

1

01

11

1

1

1

1

1

01111111

10111111

1

10

43§1.4帶符號二進制數的運算計算機中的帶符號二進制數把二進制數的最高位定義為符號位符號位為0

表示正數，符號位為1

表示負數連同符號位一起數值化了的數，稱為機器數。機器數所表示的真實的數值，稱為真值。（在以下講述中，均以８位二進制數為例）44[例]：

+52=+0110100=0

0110100

符號位數值位

-52=-0110100=1

0110100

真值機器數451.符號數的表示對于符號數，機器數常用的表示方法有原碼、反碼和補碼三種。數X的原碼記作[X]原，反碼記作[X]反，補碼記作[X]補。

注意：對正數，三種表示法均相同。它們的差別在于對負數的表示。46原碼[X]原定義 符號位：0表示正，1表示負；數值位：真值的絕對值。47原碼的例子真值X=+18=+0010010X=-18=-0010010原碼[X]原=00010010[X]原=10010010符號符號位n位原碼表示數值的范圍是對應的原碼是1111～0111。48數0的原碼8位數0的原碼：+0=00000000-0=10000000即：數0的原碼不唯一。49反碼[X]反定義

若X>0，則[X]反=[X]原

若X<0，則[X]反=對應原碼的符號位不變，數值部分按位求反50[例]：X=-52=-0110100[X]原=10110100[X]反=1100101151反碼的例子真值X=+18=+0010010X=-18=-0010010反碼[X]反=00010010[X]反=11101101符號符號位n位反碼表示數值的范圍是對應的反碼是1000～0111。520的反碼：[+0]反=00000000[-0]反=11111111即：數0的反碼也不是唯一的。53補碼定義：若X>0，則[X]補=[X]反=[X]原若X<0，則[X]補=[X]反+154[例]：X=–52=–0110100[X]原=10110100[X]反=11001011[X]補=[X]反+1=11001100n位補碼表示數值的范圍是對應的補碼是1000～0111。550的補碼：[+0]補=[+0]原=00000000[-0]補=[-0]反+1=11111111+1=100000000

對8位字長，進位被舍掉∴[+0]補=[-0]補=0000000056特殊數10000000該數在原碼中定義為：-0在反碼中定義為：-127在補碼中定義為：-128對無符號數：(10000000)２=128578位有符號數的表示范圍：對8位二進制數：原碼：-127~+127反碼：-127~+127補碼：-128~+127想一想：16位有符號數的表示范圍是多少？582.有符號二進制數與十進制的轉換對用補碼表示的二進制數：

1）求出真值2）進行轉換59[例]：將一個用補碼表示的二進制數轉換為十進制數。

1)

[X]補=00101110B真值為：+0101110B

正數

所以：X=+462)[X]補=11010010B

負數

X=[[X]補]補=[11010010]補=-

0101110B所以：X=

-

46603.補碼加減法的運算規則通過引進補碼，可將減法運算轉換為加法運算。規則如下：[X+Y]補=[X]補+[Y]補[X-Y]補=[X]補+[-Y]補其中X，Y為正負數均可，符號位參與運算。61[例]：X=-0110100，Y=+1110100，求[X+Y]補，[X-Y]補[X]原=10110100[X]補=[X]反+1=(10110100)+1=11001011+1=11001100[Y]補=[Y]原=01110100所以：[X+Y]補=[X]補+[Y]補=11001100+01110100=0100000062[X]補=11001100-Y=-1110100=Z[z]原=11110100[z]補=[z]反+1=(11110100)+1

=10001011+1=10001100所以：[X-Y]補=[X]補+[z]補=11001100+10001100=101011000結果出錯，為什么？正數進位位丟棄63溢出的判斷方法方法１：同號相減或異號相加——不會溢出。同號相加或異號相減——可能溢出：兩種情況： 同號相加時，結果符號與加數符號相反——溢出；異號相減時，結果符號與減數符號相同——溢出。方法２：兩個8位帶符號二進制數相加或相減時，若

C7C6＝1，則結果產生溢出。C7為最高位的進(借)位；C６為次高位的進(借)位。64[例]：有符號數運算，有溢出表示結果是錯誤的無符號數運算，有進位表示結果是錯誤的

10110101

+10001111

101000100

01000010

+0110001110100101

01000010

+11001101

10000111