微型计算机基础正式版

工业用微型计算机
桂林电子科技大学职业技术学院机电工程系 主讲教师： 郭乾 QQ: 229051030 E-Mail : harmsen123123@
课程内容
第一章 微型计算机基础
第二章 8086/8088微处理器的指令系统
第三章 汇编语言程序设计
第四章 微型计算机的内存及其与CPU的连接
n
内存的容量等于内存的寻址范围也就是内存单 元总数，每个内存单元存放一个字节（8位二进 制）的程序代码或数据。
1KB 2 B 1024B
10
1MB 2 KB 2 2 B 1024KB
10 10 10
(2)、内存的操作 读操作和写操作。 (3)、内存分类：只读存储器(ROM)、随机读写 存储器(RAM)； ROM中的信息只能被CPU读取，不能由 CPU任意写入，只能用专用装置写入。 RAM可被CPU随机读写，但是机器掉电 后，RAM中的信息也随之消失。
将一位十六进制数用4位二进制数来表示即可。 例如： 2F3AH = ( ) B； 解法： 2F3AH 0010 1111 0011 1010 2F3AH = 0010 1111 0011 1010 B
二进制数的运算
1、算术运算： 加法运算：0+0=0；0+1=1+0=1； 1+1=10有进位； 1+1+1=11有进位； 减法运算：0-0=0；1-0=1；1-1=0；0-1=1 有借位； 乘法运算：0×0=0； 1×0=0；0×1=0； 1×1=1； 除法运算：不常见省略
原码表示方法很简单，但缺点是：0有两个原码， 即：[+0]=00000000B 或 [-0]=10000000B
反码 正数的反码等于原码，即最高位是符号位，为 0，符号位之后是数值大小。负数的反码与其 原码相比，符号位不变，数值位按位取反。 举例：[-4] =10000100B [-4] =11111011B 补码：正数的补码等于原码，负数的补码等于 其反码+1； 举例： [-4] =10000100B [-4] =11111011B [-4] = [-4] +1=11111011B +1=11111100B
DMA控制器8237 用于控制器用于直接存取控 制器，它有4个DMA通道。 可编程中断控制器8259 用于中断优先权的控 制。 （2）ROM 只读存储器，PC/XT机只读存储器 的空间是64KB 。32KB固化BASIC解释程序， 8KB的基本输入/输出系统BIOS。 （3）RAM 随机存储器 原装PC机存储器芯片 共36片，组成奇偶校验的64KB内存。现代先 进计算机内存达到1GB以上。
工业控制计算机包括： PC总线和PC/104总线工控机、单片机以及 可编程控制器(plc)。 对工业控制计算机的要求： 追求稳定性可靠性； 能在恶劣的环境中正常工作； 只需完成简单基本的控制即可； 个人计算机或办公计算机的要求： 高性能、高性价比、能实现复杂的功能
第二节 计算机的数制和编码系统 无符号数的表示和运算： 一、进位计数制： 十进制：由十个数码(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)组成，运 算中遵循逢十进一原则。十进制数的分解：
第五章 输入输出及接口芯片的应用
第六章 模拟量输入输出与数据采集卡
第七章 可编程序控制器
第八章 微型计算机的发展和应用
第一章 微型计算机基础
第一节 微型计算机的发展 第二节 计算机的数制和编码系统 第三节 微型计算机体统的组成
第四节 微处理器
第一节
微型计算机的发展
一、计算机简介 1946年 第一台电子计算机问世； 计算机按性能、价格、体积可分为： 巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机 微型计算机的组成： 微处理器、内存、I/O接口和外部设备 处理器是所有计算机的核心，简称CPU；
2011.51 2 10 0 10 110 110 5 10 110 2
3 3 1 0
1
二进制数：由两个数码(0 1)组成，运算中遵循逢二 进一原则。标示方法是数的后面加“B”，如：1101B。 二进制数的分解(二进制转成十进制)如下：
1011.01B 1 2 0 2 1 2 1 2 0 2 1 2
原 反 原 反 补 反
二进制补码的特点： [+0] =[-0] =00000000B ； 8位二进制补码所能表示的数值范围： +127~-128； 补码求真值时，正数的补码等于其真值，负数补 码的真值等于该补吗再求补码。（例） 当负数采用补码时，减法就变成了加法；（例）
补 补
三、8位与16位二进制数的表示范围
（4）I/O接口电路及总线部分 I/O接口电路即 输入输出电路，例如P14；总线部分有62芯线， 包括数据线、地址线、中断请求线、DMA控制 线、电源线、外设读写线等等。
二、带符号数的表示方法
一、机器数
把一个数放在计算机中的表示形式叫机器数
表示形式有：原码、反码、补码
原码 最高位是符号位， 1表示负数，0表示正数 ，符号位 之后表示数值的大小，这种表示方法称为原码。 举例：课本page7：
[13] =00001101B [-13] =10001101B
原 原
8位二进制的范围：
1、无符号数：0~255或者 00H~FFH； 2、有符号数： （1）原码： - 127 ~ + 127 或11111111B ~ 01111111B 两个零即：10000000B（-0）和00000000B（+0） （2）反码： - 127 ~ +127 或10000000B~01111111B 两个零即：11111111B（-0）和00000000B（+0）
Байду номын сангаас
（3）补码： - 128 ~ + 127 或 10000000B ~ 01111111B 两个零即：00000000B（0） 十六进制数的表示范围： 1、无符号数：0~65535 或者 0000H ~ FFFFH 2、有符号数： - 32768 ~ + 32767 或 8000H ~ 7FFFH 一个零 即：0000H（0）
3 2 1 0
1
2
=11.75
这就是将二进制数化成 十进制数的方法
十六进制：由(0 、1、 2 、3 、4 、5、 6 、7、 8 、9、 A、 B 、C、 D、 E、 F)十六个数码组成，A~F也可 以是小写最好统一大写。运算原则遵循逢十六进一； 标示方法是在数的后面加“H” 。如：80A7H 十六进制数的分解(十六进制转成十进制)如下：
2、逻辑运算： “与” 运算：按位相与运算，有0为0，全1为1； 用“∧”或“·”表示举例 “或” 运算：按位相或运算，为1为1，全0为0； 用“∨”或“＋”表示举例
“异或” 运算：不同为1，相同为0；用“⊕ ” 表示 “同或”运算：相同为1，不同为0；用“ ⊙ ” 表示 “取反”运算：按位取反
二、微处理器的发展
第一代（1971~1973）：以Intel 4004和 040 为代表的4位 微处理器。 第二阶段（1974~1977）：以8位微处理器为 基础，典型的 微处理器有Intel 8080/8085、 Zilog公司(美国齐格洛公司) 的Z80及Motorola 公司的6800。 第三代（1978~1981）：以16位和准32位微 处理器为代表，如Intel公司的8086、 Motorola的68000和Zilog的Z8000。
控制器由指令寄存器、指令译码器和逻辑控制器组成。控 制器根据指令要求，对CPU内部和外部发出相应控制信息， 协调微机各部件工作，完成指令要求操作。 CPU内部寄存器用于存放运算过 程的数据
2、存储器（Memroy） 叫主存或内存，是微机的存储 和记忆部件，用以存放程序代码和运算所需的数据。
（ 1）内存容量： CPU地址线为n根，则内存的 寻址范围 2 字节
3、I/O接口和外部设备 I/O接口电路是CPU与外部设备进行数据传输之间的 桥梁。 外部设备： 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、模数转换器 输出设备：显示器、打印机、绘图仪 4、总线 CPU、存储器、I/O接口和设备都是通过系统 总线连接起来。 系统总线：地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB
微型计算机软件 1、系统软件包括操作系统和系统应用程序；
Dos 、Windows、Unix、Linux和系统应用程序
2、应用软件 ；
工业微型计算机概况
1、微机分类、工业微型计算机 按用途分类：家用、办公自动化用、工业用； 按处理器分类：
1位、4位、8位、16位、32位、64位、双核、多核 按结构分类：单片机、单板机、多板计算机
工业控制计算机：单片机、工控机、PLC
第四代（1985~1993）：高档32位处理器， 以Intel公司的 80386和80486 为代表的。 第五代(1993年至今) 64位高档微处理器，以 Intel公司的奔腾 系列 (80586,P5、80686， P6、奔腾 II、奔腾III、奔腾4）和 AMD公司的 K6为代 表，近几年出现工艺更高(纳米级工 艺)的而且双处理器、多处理器等微型机，内存 得到2GB以上。
二进制与十六进制的相互转换：
二进制转换成十六进制：从低位开始采用4位二 进制合并得到一位十六进制数码，高位不够4位 的可以补0。例如： 110111001= ( )H； 解法： 1 1011 1001 = 0001 1011 1001
1 110111001= 1B9H
B
9
十六进制转换成二进制数：
总线控制器8288 它将在最大模式下的8088的 状态信号S0~S3 进行译码，产生相应的控制信 号，以实现对内存和I/O的控制。 时钟信号发生器与驱动器8284 8284芯片外接 晶体振荡器 其频率为14.31818MHZ，输出同 样频率的基准频率信号(OSC信号)，3分频后得 到4.77MHZ的时钟信号和6分频得到2.387MHZ 的RCLK的时钟信号。 可编程定时器计数器8253 有3个16位定时/计 数器。