微机原理与接口课件

微处理器及微型计算机的发展概况    第一代微处理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040为代表的四位微处理机。            第二代微处理机（1973年~1977年），典型代表有：Intel  公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。          第三代微处理机  第三代微机是以16位机为代表，基本上是在第二代微机的基础上发展起来的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基础发展起来的；M68000是Motorola公司在M6800  的基础发展起来的；          第四代微处理机  以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代表，          第五代微处理机的发展更加迅猛，1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM  2又被推向市场。INTEL  CPU  发展历史Intel第一块CPU  4004,4位主理器,主频108kHz,运算速度0.06MIPs(Million  Instructions  Per  Second,  每秒百万条指令),集成晶体管2,300个,10微米制造工艺,最大寻址内存640  bytes,生产曰期1971年11月.8085,8位主理器,主频5M,运算速度0.37MIPs,集成晶体管6,500个,3微米制造工艺,最大寻址内存64KB,生产曰期1976年8086,16位主理器,主频4.77/8/10MHZ,运算速度0.75MIPs,集成晶体管29,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存1MB,生产曰期1978年6月.80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主频25/33/50/66/75/100MHZ,总线频率33/50/66MHZ,运算速度20~60MIPs,集成晶体管1.2M个,1微米制造工艺,168针PGA,最大寻址内存4GB,缓存8/16/32/64KB,生产曰期1989年4月Celeron一代,  主频266/300MHZ(266/300MHz  w/o  L2  cache,  Covington芯心  (Klamath  based),300A/333/366/400/433/466/500/533MHz  w/128kB  L2  cache,  Mendocino核心  (Deschutes-based),  总线频率66MHz,0.25微米制造工艺,生产曰期1998年4月)Pentium  4  (478针),至今分为三种核心:Willamette核心(主频1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工艺),Northwood核心(主频1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工艺,  二级缓存512K),Prescott核心(主频2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工艺,1M二级缓存,13条全新指令集SSE3),生产曰期2001年7月.更大的缓存、更高的频率、  超级流水线、分支预测、乱序执行超线程技术  微型计算机组成结构单片机简介单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、        内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。三、计算机编程语言的发展概况  机器语言    机器语言就是0，1码语言，是计算机唯一能理解并直接执行的语言。汇编语言    用一些助记符号代替用0，1码描述的某种机器的指令系统，汇编语言就是在此基础上完善起来的。高级语言    BASIC，PASCAL，C语言等等。用高级语言编写的程序称源程序，它们必须通过编译或解释，连接等步骤才能被计算机处理。  面向对象语言    C++，Java等编程语言是面向对象的语言。1.3  微型计算机中信息的表示及运算基础（一）  十进制ND有十个数码：0～9，逢十进一。  例  1234.5=1×103  +2×102  +3×101  +4×100  +5×10-1加权展开式以10称为基数，各位系数为0～9，10i为权。  一般表达式：ND=  dn-1×10n-1+dn-2×10n-2  +…+d0×100  +d-1×10-1+…（二）  二进制NB两个数码：0、1,  逢二进一。  例  1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3  加权展开式以2为基数，各位系数为0、1，  2i为权。  一般表达式：    NB  =  bn-1×2n-1  +  bn-2×2n-2  +…+b0×20  +b-1×2-1+…（三）十六进制NH十六个数码0～9、A～F，逢十六进一。  例：DFC.8=13×162  +15×161  +12×160  +8×16-1  展开式以十六为基数，各位系数为0～9，A～F，16i为权。  一般表达式：  NH=  hn-1×16n-1+  hn-2×16n-2+…+  h0×160+  h-1×16-1+…二、不同进位计数制之间的转换（二）二进制与十六进制数之间的转换    24=16  ，四位二进制数对应一位十六进制数。举例：（三）十进制数转换成二、十六进制数整数、小数分别转换      1.整数转换法“除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。举例：2.  小数转换法“乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排到最低位。举例：  三、带符号数的表示方法机器数：机器中数的表示形式。真值：  机器数所代表的实际数值。举例:一个8位机器数与它的真值对应关系如下：    真值：  X1=+84=+1010100B          X2=-84=  -1010100B      机器数：[X1]机=  01010100        [X2]机=  11010100(二)原码、反码、补码最高位为符号位，0表示  “+”，1表示“－”。  数值位与真值数值位相同。  例    8位原码机器数：    真值：      x1    =  +1010100B          x2        =－  1010100B            机器数：  [x1]原    =  01010100    [x2]原  =  11010100原码表示简单直观,但0的表示不唯一，加减运算复杂。正数的反码与原码表示相同。              负数反码符号位为  1，数值位为原码数值各位取反。  例  8位反码机器数：                    x=  +4：  [x]原=  00000100  [x]反=  00000100          x=  -4：  [x]原=  10000100    [x]反=  111110113、补码（Two’s  Complement）正数的补码表示与原码相同。              负数补码等于2n－abs（x）8位机器数表示的真值四、  二进制编码例：求十进制数876的BCD码  876=  1000  0111  0110  BCD    876=  36CH  =  1101101100B  2、字符编码      美国标准信息交换码ASCII码，用于计算            机与计算机、计算机与外设之间传递信息。3、汉字编码  “国家标准信息交换用汉字编码”（GB2312-80标准），简称国标码。  用两个七位二进制数编码表示一个汉字  例如“巧”字的代码是39H、41H汉字内码例如“巧”字的代码是0B9H、0C1H1·4    运算基础  一、二进制数的运算加法规则：“逢2进1”              减法规则：“借1当2”              乘法规则：“逢0出0，全1出1”二、二—十进制数的加、减运算                BCD数的运算规则  循十进制数的运算规则“逢10进1”。但计算机在进行这种运算时会出现潜在的错误。为了解决BCD数的运算问题，采取调整运算结果的措施：即“加六修正”和“减六修正”例：10001000(BCD)+01101001(BCD)                =000101010111(BCD)                                1  0  0  0  1  0  0  0              ＋    0  1  1  0  1  0  0  1                      1  1  1  1  0  0  0  1                ＋    0  1  1  0  0  1  1  0          ……调整                    1  0  1  0  1  0  1  1  1                                                                                进位  例：    10001000(BCD)－  01101001(BCD)=  00011001(BCD)                                      1  0  0  0  1  0  0  0                        －      0  1  1  0  1  0  0  1                          0  0  0  1  1  1  1  1                  －                                        0  1  1  0      ……调整                          0  0  0  1  1  0  0  1    三、  带符号二进制数的运算  1.5  几个重要的数字逻辑电路编码器译码器计数器微机自动工作的条件程序指令顺序存放自动跟踪指令执行1.6  微机基本结构微机结构各部分组成连接方式1、以CPU为中心的双总线结构；2、以内存为中心的双总线结构；3、单总线结构CPU结构管脚特点    1、多功能；2、分时复用内部结构    1、控制;  2、运算;  3、寄存器;  4、地址程序计数器堆栈定义  1、定义；2、管理；3、堆栈形式