第1章微型計算機基礎知識'''第1章微型計算機基礎知識'''11.1計算機中的數和數制

一、計算機中的數制表示:最簡單,可靠；運算規則最簡單。（一）二進制數特點：1．具有兩個不同的數字符號，即0和1。

2．逢二進位。例如：111．11（二）十六進制數特點：1．具有16個數字符號，采用0～9和A～F。

2．逢16進位小數點左邊的權是16的正次冪小數點右邊的權是16的負次冪'''1.1計算機中的數和數制一、計算機中的數制'''2二進制和十六進制數的轉換

1．十六進制轉換為二進制

2．二進制轉換為十六進制數在機器中是用二進制表示的，但是，一個二進制數書寫起來太長，且容易出錯。我們在書寫時用十六進制來表示。

'''二進制和十六進制數的轉換1．十六進制轉換為二進制'3二進制編碼（一）二進制編碼的十進制數較常用的是8421BCD碼，十進制數的每一位是用四位二進制編碼來表示的，因此，稱為二進制編碼的十進制數（BCD一BinaryCodedDecimal）'''二進制編碼（一）二進制編碼的十進制數'''4例題將一個BCD碼為00111001的數轉化為十六進制應表示為___________H。'''例題將一個BCD碼為00111001的數轉化為十六進制應表示5（二）字母與字符的編碼

ASCII碼（AmericansStandardCodeforInformationInterchange美國標準信息交換碼）（三）漢字的編碼國家根據漢字的常用程序定出了一級和二級漢字字符集，并規定了編碼，這就是中華人民共和國國家標準信息交換用漢字編碼'''（二）字母與字符的編碼'''6

二進制數的運算

（一）二進制加法二進制加法的規則為：①0+0=0②0+1=1+0=1③1+1=0進位1④l＋1＋l=l進位1

（二）二進制減法二進制減法的運算規則為：①0一0＝0②1一1＝0③1一0＝1④0一1=1有借位'''二進制數的運算（一）二進制加法'''7

（三）二進制乘法

二進制乘法的運算規則為：①0*0＝0②0*1＝0③1*0＝1④1*1＝1

這是十分簡單的，只有當兩個1相乘時，積才為1，否則積為0。二進制的乘法也與十進制的類似：

（四）二進制除法除法是乘法的逆運算，與十進制的類似'''

（三）二進制乘法8帶符號數的表示方法

（一）

帶符號數：最高位為符號位：0表示正，1表示負（二）

原碼：（三）

反碼：正數的反碼與原碼同負數的反碼表示為它的正數的按位取反（包括符號位）特點：

1．“0”有兩種表示法。

2．－127～+127。

3．當一個帶符號數由反碼表示時，最高位為符號位。當符號位為0（即正數）時，后面的七位為數值部分；當符號位為1（即負數）時，要按位取反，才表示它的二進制值'''帶符號數的表示方法（一）

帶符號數：最高位為符9（四）補碼：正數的補碼與原碼同

負數的反碼表示為它的它的反碼加1特點：

1．“0”有一種表示法。

2．-128～+1273．當一個帶符號數由補碼表示時，最高位為符號位。當符號位為0（即正數）時，后面的七位為數值部分；當符號位為1（即負數）時，要按位取反加1，才表示它的二進制值

'''（四）補碼：正數的補碼與原碼同'''10已知原碼為00000001，則它的反碼是______________，補碼是_______________。已知原碼為11001001，則它的反碼是______________，補碼是_______________。'''已知原碼為00000001，則它的反碼是__________11

在計算機中，帶符號數一般都以補碼的形式在機器中存放和進行運算。關于補碼運算'''

在計算機中，帶符號數一般都以補碼的形式在機器中存放和進121.2微型計算機結構

現在絕大多數計算機使用馮·諾依曼的結構，也就是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備5個部分組成。'''1.2微型計算機結構現在絕大多數計算機使用馮·13微處理器

微處理器是用一片或少數幾片大規模集成電路組成的中央處理器（CPU，CentralProcessingUnit）。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。微處理器的基本組成部分有：寄存器堆、運算器、時序控制電路以及數據和地址總線。微處理器能完成取指令、執行指令以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作，是微型計算機的運算控制部分，它可與存儲器和外圍電路芯片組成微型計算機。'''微處理器微處理器是用一片或少數幾片大規模集成電路組成14微型計算機

微型計算機（Microcomputer）是指以微處理器為基礎，配以內存儲器及輸入輸出（I/O）接口電路和相應的輔助電路而構成的裸機。把微型計算機集成在一個芯片上即構成單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）。'''微型計算機微型計算機（Microcomput15微型計算機系統

由微型計算機配以相應的外圍設備（如打印機、顯示器、磁盤機和磁帶機等）及其它專用電路、電源、面板、機架以及足夠的軟件構成的系統叫做微型計算機系統（MicrocomputerSystem）。'''微型計算機系統由微型計算機配以相應的外圍設備16微型計算機的結構和工作原理一、微型計算機功能部件'''微型計算機的結構和工作原理一、微型計算機功能部件'''17''''''181、中央處理器

CPU微型計算機的核心部件，由運算器、控制器組成運算器運算器進行數據分析、計算和處理控制器處理程序指令，并協調各邏輯部件按一定時序工作。'''1、中央處理器CPU微型計算機的核心部件，由運算器、控制器19（1）算術邏輯單元ALU

運算器的核心部件，執行算術運算、邏輯運算、移位、比較等各種數據處理的相關操作運算器

'''（1）算術邏輯單元ALU 運算器的核心部20特殊功能寄存器SFR累加器工作寄存器也叫通用寄存器，用來暫存ALU待處理的數據和中間結果。規定了特殊用途的寄存器，其內容會影響計算機的工作方式和過程使用最頻繁的寄存器，配合ALU進行各種數據處理（2）寄存器組

'''特殊功能寄存器SFR累加器工作寄存器也叫通用寄存器，用來暫存21（1）指令部件讀取程序指令、指令譯碼、修改程序指針控制器

'''（1）指令部件控制器 '''22指令寄存器IR指令譯碼器ID程序計數器PC存放當前指令地址。CPU執行程序時，先按PC給出的地址到存儲器取一條指令，PC自動加1。CPU執行完一條指令，再到存儲器取下一條指令，…。暫存當前指令。指令操作碼送指令譯碼器。將每條指令譯碼變成控制電平'''指令寄存器IR指令譯碼器ID程序計數器PC存放當前指令地址23（2）時序部件時鐘和內部分頻電路。時鐘信號經過分頻，與指令譯碼信號組合，形成一定節拍的時序信號，控制各邏輯部件協調工作。控制器

'''（2）時序部件控制器 '''241)PC給出當前指令的存儲地址PC=程序存儲器地址

程序代碼0000H

指令代碼10001H

指令代碼20002H

指令代碼3…

N

指令代碼nPC=PC=2)CPU到存儲器取指令，PC自動加13)指令譯碼器對指令譯碼，CPU執行指令4)CPU到存儲器取指令，PC=PC+15)CPU執行下一條指令，…CPU執行程序的簡要過程'''1)PC給出當前指令的存儲地址PC=程序存儲器PC=PC=2252、存儲器位b(bit)：一個二進制位，信息最小單位字節B(Byte)：8位為一個字節字長W(WordLength)：一個字包含的二進制位數'''2、存儲器位b(bit)：一個二進制位，信息最小單位''26（1）存儲器結構存儲器功能：存放程序和數據等信息存儲內容：程序或數據的二進制代碼存儲地址：存儲器每個單元的位置編號存儲器容量：指存儲單元的多少，如存儲器容量為1KB=1024×8位1KB存儲器地址

存儲內容

010011010101101011…102310100111'''（1）存儲器結構存儲器功能：存放程序和數據等信息1KB存儲器27存儲器讀：將信息從存儲器中讀入CPU存儲器寫：將信息從CPU寫到存儲器中

（2）存儲器的讀寫操作'''存儲器讀：將信息從存儲器中讀入CPU（2）存儲器的讀寫281KB存儲器地址

存儲內容

010011010101101011…102310100111

CPU

地址內容讀寫控制存儲器的讀寫操作B、發出讀寫控制時序信號，對選定單元進行讀或寫A、CPU先送出一個確定的單元地址給存儲器'''1KB存儲器地址內容讀寫控制存儲器的讀寫操作B、發出29RAM：隨機讀寫存儲器。 能方便讀出和改寫信息，但失電后信息將不復存在。RAM常用作數據存儲器，暫存各種現場數據、運算結果和正在調試的程序。ROM：只讀存儲器。

工作時從ROM中讀出信息，不能隨意改寫。斷電后信息不會丟失。ROM常用作程序存儲器，存放已調試好的固定程序和常數。（3）存儲器的分類'''RAM：隨機讀寫存儲器。ROM：只讀存儲器。

工作時從RO30注意

所謂的只讀和隨機存取都是指在正常工作情況下而言，也就是在使用這塊存儲器的時候，而不是指制造這塊芯片的時候。'''注意'''31程序存儲器：存放程序指令代碼，每個指令周期CPU自動對程序存儲器讀操作。數據存儲器存放待處理數據，數據存儲器讀寫操作發生在CPU執行程序的過程中。'''程序存儲器：'''323、I/O接口

I/O接口是聯系微型計算機與外部設備的橋梁，每一臺外部設備必須通過I/O接口與計算機連接。

微型計算機有多種功能I/O接口：

PIO：并行I/O接口

SIO：串行I/O接口

CTC：定時計數器

ADC、DAC：A/D、D/A轉換器

INT：中斷輸入口

'''3、I/O接口 I/O接口是聯系微型計算機與外33二、微型計算機結構特點

微型計算機由大規模集成電路組成，其應用系統一般也采用特定功能的大規模集成電路器件和組件。'''二、微型計算機結構特點微型計算機由大規模集成電路組成34總線(Bus)

微型計算機各功能部件的連接線，各功能部件之間的公共信息通道。

總線寬度：總線上能并行傳送的二進制位數。內部總線

CPU或單片機芯片內部各邏輯部件之間的信息傳輸線，通常為單總線結構。1、微型機的總線結構'''總線(Bus)1、微型機的總線結構'''35外部總線指微型機各功能芯片之間的信息傳輸線。CPU或單片機芯片應用系統的主要外部引線。系統總線

微機系統各邏輯功能板卡之間的信息傳輸線。通常為統一標準總線。'''外部總線'''36（3）控制總線CB

單向三態。傳送各種控制脈沖、聯絡、狀態電平等信號，使存儲器、I/O接口等部件協調工作。控制總線的根數根據微型計算機控制功能的需要而定。1KB存儲器地址

存儲內容

010011010101101011…102310100111

CPU

地址內容讀寫控制'''（3）控制總線CB單向三態。傳送各種控制脈沖372、微型計算機總線的主要信號線（2）數據總線DB

雙向三態。傳送程序和數據的二進制代碼。數據總線寬度一般與微型機的字長相同。（1）地址總線AB

單向三態。傳送存儲器和I/O接口的地址信息。地址總線寬度決定計算機尋址空間(最大尋址)。MCS-51有16根地址總線，尋址空間216=64K=65536'''2、微型計算機總線的主要信號線（2）數據總線DB（1）地38''''''393、微處理器與外設之間數據傳送的三種方式（1）查詢結構簡單，但信息交換速度慢，CPU效率低，通常用來實現CPU與低速外設間的信息交換。（2）中斷 當CPU需要輸入輸出時，若外設已準備好，CPU就暫停原執行的程序，轉去執行輸入輸出任務，完成后，再繼續執行原來的程序。中斷方式適用于隨機出現的服務（如：鍵盤、打印機）'''3、微處理器與外設之間數據傳送的三種方式（1）查詢'''40（3）DM