微型计算机基础知识
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第一章微型计算机基础
（2）反码表示法
数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数 同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法 就叫反码表示法。
1．对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值 2．对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值 按位取反。
例 x＝+91＝+10l1011B [x]反=01011011B 例 y＝-91＝-1011011B [y]反=10100100B “0”的表示：[+0]反=00000000B [-0]反 =11111111B 对于8位机，反码可表示的数的范围：-127～ +127。
0⊕1＝1 读作0“异或”1等于1
1⊕0＝1 读作1“异或”0等于1
1⊕1＝0 读作1“异或”1等于0
例：
10101111
⊕11000010
01101101
1.2.2计算机中带符号数的表示方法
几个概念: 无符号数 机器数
带符号数 真值
机器数的三种表示方法: 原码表示法 反码表示法 补码表示法
（1）原码表示法
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大 规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微 处理器(CPU),微型计算机是以微处理器为核心，再 配上存储器、接口电路等芯片构成的。
微处理器按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元 （BIU）和执行单元（EU）。 按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变: ➢ 第一代（1971年～1973年）：4位和8位低档微处理器 ➢ 第二代（1974年～1978年）：8位中高档微处理器 ➢ 第三代（1978年～1980年）：16位微处理器 ➢ 第四代（1981年～1992年）：32位微处理器 ➢ 第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理
微型计算机系统基础知识
微型计算机系统基础知识1，微型计算机采用的是冯•诺依曼体系结构，其硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和______五部分组成。
键盘、鼠标器，显示器、打印机，输出设备，系统总线答案（3）2，在微型计算机中，其核心部件中央处理器CPU，被称之为______。
关键部件，主要部件，必备部件，微处理器MPU(Micro Processing Unit) 答案（4）3，微处理器把运算器和______集成在一块很小的硅片上，是一个独立的部件。
控制器，内存储器，输入设备，输出设备答案（1）4，微型计算机的基本构成有两个特点：一是采用微处理器，二是采用______。
键盘和鼠标器作为输入设备，显示器和打印机作为输出设备，ROM和RAM作为主存储器，总线系统答案（4）5，根据微型计算机硬件构成的特点，可以将其硬件系统具体化为由微处理器、内存储器、接口电路、I/O设备和______组成。
键盘、鼠标器，显示器、打印机，外围设备，总线系统答案（4）6，在微型计算机系统组成中，我们把微处理器CPU、只读存储器ROM和随机存储器RAM三部分统称为______。
硬件系统，硬件核心模块，微机系统，主机答案（4）7，微型计算机使用的主要逻辑部件是______。
电子管，晶体管，固体组件，大规模和超大规模集成电路答案（4）8，在微型计算机中，通常把输入/输出设备，统称为______。
CPU，存储器，操作系统，外部设备答案（4）9，下面是关于微型计算机总线的描述，正确的有______。
总线系统由系统总线、地址总线、数据总线和控制总线组成，总线系统由接口总线、地址总线、数据总线和控制总线组成，系统总线由地址总线、数据总线和控制总线组成，地址总线、数据总线和控制总线的英文缩写分别为DB、AB，CB 答案（3）10，微型计算机的系统总线是CPU与其它部件之间传送______信息的公共通道。
输入、输出、运算，输入、输出、控制，程序、数据、运算，数据、地址、控制答案（4）11，CPU与其它部件之间传送数据是通过______实现的。
第二章微型计算机基础知识
第二章 微型计算机基础知识
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
第2章微型计算机系统基础知识资料
键盘 鼠标 扫描仪 摄象机 数字化仪
键盘
鼠标
其他输入设备
输 入 设 备
扫描仪 摄象机
输出设备
输出设备
将计算机处理和计算后所得 的结果以一种人们便于识别 的形式记录、显示或打印出 来的设备
常输见出输设出备？ 设备？
显示器 打印机 音箱
显示器
打印机
1.3 微型计算机的软件系统
软件是微机的灵魂。
存储容量 内存储器可以容纳的二进制信息量， 以KB、MB、GB为单位
存取周期 存储器两次连续、独立的操作之间所需 的最短时间，以ns为单位
外存储器
外存储器（辅助存储器） 用来长期保存数据、信息； 一般包括存储介质和驱动器。
外存储器有那些种类?
外存器种类
外存储器
软盘存储器 硬盘存储器 光盘存储器 U盘存储器
采用磁性介质进行光 存储的技术 可擦写
光盘存储器分类
光盘存储器
只读型光盘CD－ROM 一次写入型光盘CD－R 可重写刻录型光盘CD－RW
U盘存储器
U盘存储器 USB移动Flash盘，俗称优盘，e盘。
输入设备
输入设备 向计算机输入信息 的设备，是人与计 算机对话的重要工具
常输见入输设入备？ 设备？
硬盘存储器
硬盘存储器构造
盘片
读/写磁头
数据线接口
电源接口
硬盘的存储容量
存存储储容容量量= ？
磁道
柱面
磁头数×柱面数×
扇区
每扇区字节数×扇
区数。
硬盘的主要性能指标
转速 目前硬盘主轴电机的转速为5400r/min 到7200r/min
硬盘的主要性能指标
平均访问时间 磁头从开始到达目标磁道的时间， 硬盘的平均寻道时间为8ms到 12ms。
第一章 微型计算机基础知识
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识第一章微机基础知识1.1计算机中的数和编码1.1.1计算机中的数制计算机最初是作为一种计算工具出现的，所以它最基本的功能是处理和处理对数。
数字由机器中设备的物理状态表示。
具有两种不同稳定状态和相互转换的设备可用于表示1位二进制数。
二进制数具有操作简单、物理实现方便、节省设备等优点。
因此，目前，几乎所有的二进制数都用计算机来表示。
然而，二进制数太长，无法写入，不容易阅读和记忆；此外，目前大多数微机是8位、16位或32位，是4的整数倍，4位二进制数是1位十六进制数；因此，在微型计算机中，二进制数被缩写为十六进制数。
十六进制数使用16个数字，例如0~9和a~F来表示十进制数0~15。
8位二进制数由2位十六进制数表示，16位二进制数由4位十六进制数表示。
这便于书写、阅读和记忆。
然而，十进制数是最常见和最常用的。
因此，我们应该熟练掌握十进制数、二进制数和十六进制数之间的转换。
表1-1列出了它们之间的关系。
表1-1十进制数、二进制数及十六进制数对照表十进制二进制十六进制012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101 111011110123456789abcdef为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制，可在数的右下角注明数制，或者在数的后面加一字母。
如b(binary)表示二进制数制；d(decimal)或不带字母表示十进制数制；h(hexadecimal)表示十六进制数制。
1.二进制数和十六进制数之间的转换根据表1-1所示的对应关系即可实现它们之间的转换。
二进制整数被转换成十六进制数。
方法是将二进制数从右（最低位）到左分组：每4位为一组。
如果最后一组少于4位，则在其左侧加0以形成一个4位组。
每组由一位十六进制数表示。
例如：1111111000111b→1111111000111b→0001111111000111b=1fc7h要将十六进制数转换为二进制数，只需使用4位二进制数而不是1位十六进制数。
微型计算机基础知识
1.软件系统的层次结构：
系统软件： 为解决用户使用计算机而编写的程序。
软件
例如： 操作系统、编译程序、汇编程序、 监控程序、诊断程序。
应用软件： 为解决特定问题而编制的程序 例如： 程序包、数据库、窗口软件。
2.三类编程语言：
机器语言
汇编语言
高级语言Βιβλιοθήκη 最贴近机器硬件的二 进制代码
使用助记符代替二进 制代码
将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。
(1011.11)2 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 1×2-1 + 1×2-2 = 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 = 11.75
(1011.11)2 = (11.75)10
微型计算机系统知识
3. 八进制数
发展 阶段
小型机阶段 微型机阶段
对大型机的第一次“缩小化”。
代表机型： 苹果公司的APPLE-2,IBM公司
对大型机的第二次的“的I缩BM小-P化C。”
客户机/服务器阶段 互联网阶段
处应理用于能航力空强，的铁计路算联机机订提票供系磁统盘。服 务和文件服务，处理能力强的扮演服 务器，处理能力弱的充当客户机。
人们使用最多的编程语言，较为流 行的有各类C、BASIC等。
微型计算机系统知识
1.2 微型计算机数制及其转换
1.2.1 微型计算机常用数制的特点
1. 十进制数
（1）它的数码K共有十个，为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。数码的 个数称为基数，十进制数的基数是10。
（2）在一个数中，每一位有各自的权 （3）遵从“逢十进一”的原则。 任何一个十进制都可以写成以10为底的幂之和的形式。
系统软件： 为解决用户使用计算机而编写的程序。
软件
例如： 操作系统、编译程序、汇编程序、 监控程序、诊断程序。
应用软件： 为解决特定问题而编制的程序 例如： 程序包、数据库、窗口软件。
2.三类编程语言：
机器语言
汇编语言
高级语言Βιβλιοθήκη 最贴近机器硬件的二 进制代码
使用助记符代替二进 制代码
将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。
(1011.11)2 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 1×2-1 + 1×2-2 = 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 = 11.75
(1011.11)2 = (11.75)10
微型计算机系统知识
3. 八进制数
发展 阶段
小型机阶段 微型机阶段
对大型机的第一次“缩小化”。
代表机型： 苹果公司的APPLE-2,IBM公司
对大型机的第二次的“的I缩BM小-P化C。”
客户机/服务器阶段 互联网阶段
处应理用于能航力空强，的铁计路算联机机订提票供系磁统盘。服 务和文件服务，处理能力强的扮演服 务器，处理能力弱的充当客户机。
人们使用最多的编程语言，较为流 行的有各类C、BASIC等。
微型计算机系统知识
1.2 微型计算机数制及其转换
1.2.1 微型计算机常用数制的特点
1. 十进制数
（1）它的数码K共有十个，为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。数码的 个数称为基数，十进制数的基数是10。
（2）在一个数中，每一位有各自的权 （3）遵从“逢十进一”的原则。 任何一个十进制都可以写成以10为底的幂之和的形式。
第一讲 微型计算机基础知识
微型计算机系统
微处理器
微型计算机
区别
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 输入输出 接口电路 外部设备 总线 软件
通常我们所说的微型计算机是指主板上哪些看得见摸得着的 物理实体：微处理器、内存储器、I/O接口电路以及连接这些 部件的系统总线。 主板简介：
主板中的各种接口：
2、软件：无物理形态的各种程序的集合。 监控程序（Monitor） 操作系统（Operating System） 系统软件 编辑程序：EDIT，EDLINE，WS
计算机层次结构示意图
1.1.3 微型计算机的典型结构及工作原理 1、微机硬件系统的连接 存储器 存储器 数据总线DB
总线
CPU 内总线 接口电路 外总线 时钟 外围设备 外围设备 接口电路 并行口 串行口
地址总线AB
控制总线CB
地址总线的宽度反映了CPU的寻址空间的范围。 数据总线的宽度反映了CPU处理数据的能力。 控制总线产生数据传送控制信号。如：读/写信号,访问请求信号。
例：X =+67=+1000011B [X ] =01000011B 1 1 原 X1= - 67=-100001lB [X1]原=11000011B 性质： 0的表示不唯一。 (-0)原=10000000B= (+0)原=00000000B 。 与真值转换方便。 运算时符号位要单独处理。 数值范围： +（2n –1-1）≤[X]原≤-（2n-1-1） 。 如n = 8，原码范围01111111～11111111，数值范围为+127～-127 2.反码： 正数的反码就是它的原码，负数的反码就是它的原码 除符号位外各位取反。 [X］反= 或： [X］反= 0 Xn-2Xn-3Xn-4…X1 X0 (X≥0) 1 Xn-2Xn-3Xn-4…X1 X0 (X≤0)
微处理器
微型计算机
区别
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 输入输出 接口电路 外部设备 总线 软件
通常我们所说的微型计算机是指主板上哪些看得见摸得着的 物理实体：微处理器、内存储器、I/O接口电路以及连接这些 部件的系统总线。 主板简介：
主板中的各种接口：
2、软件：无物理形态的各种程序的集合。 监控程序（Monitor） 操作系统（Operating System） 系统软件 编辑程序：EDIT，EDLINE，WS
计算机层次结构示意图
1.1.3 微型计算机的典型结构及工作原理 1、微机硬件系统的连接 存储器 存储器 数据总线DB
总线
CPU 内总线 接口电路 外总线 时钟 外围设备 外围设备 接口电路 并行口 串行口
地址总线AB
控制总线CB
地址总线的宽度反映了CPU的寻址空间的范围。 数据总线的宽度反映了CPU处理数据的能力。 控制总线产生数据传送控制信号。如：读/写信号,访问请求信号。
例：X =+67=+1000011B [X ] =01000011B 1 1 原 X1= - 67=-100001lB [X1]原=11000011B 性质： 0的表示不唯一。 (-0)原=10000000B= (+0)原=00000000B 。 与真值转换方便。 运算时符号位要单独处理。 数值范围： +（2n –1-1）≤[X]原≤-（2n-1-1） 。 如n = 8，原码范围01111111～11111111，数值范围为+127～-127 2.反码： 正数的反码就是它的原码，负数的反码就是它的原码 除符号位外各位取反。 [X］反= 或： [X］反= 0 Xn-2Xn-3Xn-4…X1 X0 (X≥0) 1 Xn-2Xn-3Xn-4…X1 X0 (X≤0)
第1章 微型计算机的基础知识
Intel公司于1978年推出了16位的8086微处 Intel公司于1978年推出了16位的8086微处 公司于1978年推出了16位的8086 理器，它属于第三代微处理器，1979年 理器，它属于第三代微处理器，1979年，Intel 公司推出的8088CPU 1981年 8088CPU， 8088微处理器 公司推出的8088CPU，1981年，以8088微处理器 为核心首次组成了IBM IP微型计算机 微型计算机， 为核心首次组成了IBM IP微型计算机，开创了微 型计算机的新时代。 型计算机的新时代。
在微型计算机中，既可以实现定点运算，又 在微型计算机中，既可以实现定点运算， 有浮点运算部件实现浮点运算。 有浮点运算部件实现浮点运算。
1. 定点数的表示法
在计算机中， 在计算机中，约定二进制数据的小数点位置固定在某 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 通常有两种定点格式， 通常有两种定点格式，一是将小数点固定在数的最左边 即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数）， ），二是固定在数的最右边 ），前 （即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数），前 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。
7.Intel 64结构 7.Intel 64结构
AMD公司于2003年率先推出了支持64位、兼容 AMD公司于2003年率先推出了支持64位 公司于2003年率先推出了支持64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年 Intel公 指令集结构的64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年，Intel公 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下， AMD公司64位处理器推出的压力下 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下，于是推 出了扩展存储器64位技术（ 64位技术 出了扩展存储器64位技术（Extened Memory 64 Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 ），EM64T技术是IA Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA-32 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA位扩展 EM64T技术的出现与应用 指令系统也就扩展成为64 64位 称其为Intel 64结 指令系统也就扩展成为64位，称其为Intel 64结 构。
在微型计算机中，既可以实现定点运算，又 在微型计算机中，既可以实现定点运算， 有浮点运算部件实现浮点运算。 有浮点运算部件实现浮点运算。
1. 定点数的表示法
在计算机中， 在计算机中，约定二进制数据的小数点位置固定在某 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 通常有两种定点格式， 通常有两种定点格式，一是将小数点固定在数的最左边 即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数）， ），二是固定在数的最右边 ），前 （即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数），前 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。
7.Intel 64结构 7.Intel 64结构
AMD公司于2003年率先推出了支持64位、兼容 AMD公司于2003年率先推出了支持64位 公司于2003年率先推出了支持64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年 Intel公 指令集结构的64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年，Intel公 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下， AMD公司64位处理器推出的压力下 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下，于是推 出了扩展存储器64位技术（ 64位技术 出了扩展存储器64位技术（Extened Memory 64 Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 ），EM64T技术是IA Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA-32 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA位扩展 EM64T技术的出现与应用 指令系统也就扩展成为64 64位 称其为Intel 64结 指令系统也就扩展成为64位，称其为Intel 64结 构。
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能方便读出和改写信息，但失电后信息将不 复 存 在 。 RAM 常 用 作 数 据 存 储 器 ， 暂 存 各 种 现 场数据、运算结果和正在调试的程序。
注意
所谓的只读和随机存取都是指在正常工作 情况下而言，也就是在使用这块存储器的时候， 而不是指制造这块芯片的时候。
程序存储器：
存放程序指令代码，每个指令周期CPU自 动对程序存储器读操作。
（3）DMA 信息交换时，由DMA控制器控制总线直接在主存储
器和外设之间进行数据交换。 DMA利用中断申请归还总线使用权。 DMA方式适用于高速成组的数据交换。
三、微型计算机软件
1、机器语言 指令的二进制代码，又称指令代码。机器语言指令
组成的程序称为目标程序。 例如： ADD A, R0 00101000
（2）数据总线 DB 双向三态。传送程序和数据的二进制代码。
数据总线宽度一般与微型机的字长相同。
3、微处理器与外设之间数据传送的三种方式
（1）查询 结构简单，但信息交换速度慢，CPU效率低，通常
用来实现CPU与低速外设间的信息交换。 （2）中断
当CPU需要输入输出时，若外设已准备好，CPU 就暂停原执行的程序，转去执行输入输出任务，完成后， 再继续执行原来的程序。中断方式适用于随机出现的服 务（如：键盘、打印机）
微型计算机
微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器 为基础，配以内存储器及输入输出（I/O）接口电路 和相应的辅助电路而构成的裸机。把微型计算机集 成在一个芯片上即构成单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。
微型计算机系统
由微型计算机配以相应的外围设备（如打印机、 显示器、磁盘机和磁带机等）及其它专用电路、电 源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微 型计算机系统（Microcomputer System）。
②1一1＝0
③1一0＝1
④0一1=1有借位
（三）二进制乘法
二进制乘法的运算规则为：
①0*0＝0
②0*1＝0
③1*0＝1
④1*1＝1
这是十分简单的，只有当两个1相乘时，积才 为1，否则积为0。
二进制的乘法也与十进制的类似：
（四）二进制除法
除法是乘法的逆运算，与十进制的类似
带符号数的表示方法
（一） 带符号数：最高位为符号位：0表示正，1表示负 （二） 原码： （三） 反码：正数的反码与原码同
地址
1KB存储器 地址 存储内容
CPU 内容
0 10011010 1 01101011
读写控制
…
1023 10100111
2、微型计算机总线的主要信号线
（1）地址总线 AB 单向三态。传送存储器和 I/O接口的地址信息。
地址总线宽度决定计算机寻址空间(最大寻址)。 MCS-51有16根地址总线，寻址空间216 = 64K=65536
二、微型计算机结构特点
微型计算机由大规模集成电路组成组件。
1、微型机的总线结构
总线(Bus) 微型计算机各功能部件的连接线，各功能部件之
间的公共信息通道。 总线宽度：总线上能并行传送的二进制位数。
内部总线 CPU或单片机芯片内部各逻辑部件之间的信息传
负数的反码表示为它的它的反码加1 特点：
1．“0”有一种表示法。 2． -128 ～ +127 3．当一个带符号数由补码表示时，最高位为符号位。
当符号位为0（即正数）时，后面的七位为数值部分； 当符号位为1（即负数）时，要按位取反加1，才表示 它的二进制值
已知原码为00000001，则它的反码是 ______________，补码是 _______________。
1KB存储器 地址 存储内容
0 10011010 1 01101011
… 1023 10100111
（2）存储器的读写操作
存储器读： 将信息从存储器中读入CPU 存储器写：将信息从CPU写到存储器中
存储器的读写操作
A、CPU先送出一个确定的单元地址给存储器 B、发出读写控制时序信号，对选定单元进行读或写
一、微型计算机功能部件
微型计算机的结构和工作原理
1、中央处理器 CPU
微型计算机的核心部件，由运算器、控制器组成
运算器 运算器进行数据分析、计算和处理
控制器 处理程序指令，并协调各逻辑部件按一定时
序工作。
运算器
（1）算术逻辑单元ALU 运算器的核心部件，执行算术运算、逻辑运
算、移位、比较等各种数据处理的相关操作
负数的反码表示为它的正数的按位取反（包括符号位） 特点：
1．“0”有两种表示法。 2．－127～ + 127。 3．当一个带符号数由反码表示时，最高位为符号位。
当符号位为0（即正数）时，后面的七位为数值部分； 当符号位为1（即负数）时，要按位取反，才表示它的 二进制值
（四）补码：
正数的补码与原码同
高级语言程序容易掌握，通用性好，但编译程序系 统开销大，目标程序占用内存多，且执行时间比较长， 多用于科学计算、工业设计、企业管理。
小数点右边的权是16的负次幂
二进制和十六进制数的转换
1．十六进制转换为二进制 2 ．二进制转换为十六进制 数在机器中是用二进制表示的，但是，一个二进制数书写起来太 长，且容易出错。我们在书写时用十六进制来表示。
二进制编码
（一）二进制编码的十进制数 较常用的是8421 BCD码， 十进制数的每一位是用四位二进制编码来表示的，因此，称
输线，通常为单总线结构。
外部总线 指微型机各功能芯片之间的信息传输线。CPU或
单片机芯片应用系统的主要外部引线。
系统总线 微机系统各逻辑功能板卡之间的信息传输线。通
常为统一标准总线。
（3）控制总线CB
单向三态。传送各种控制脉冲、联络、状态电平等 信号，使存储器、I/O接口等部件协调工作。控制总线 的根数根据微型计算机控制功能的需要而定。
（三）汉字的编码
国家根据汉字的常用程序定出了一级和二级汉字
字符集，并规定了编码，这就是中华人民共和国国家
标准信息交换用汉字编码
二进制数的运算
（一）二进制加法
二进制加法的规则为：
①0+0=0
②0+1=1+0=1
③1+1=0进位1
④l＋1＋l=l进位1
（二）二进制减法
二进制减法的运算规则为：
①0一0＝0
已知原码为11001001，则它的反码是 ______________，补码是 _______________。
关于补码运算
在计算机中，带符号数一般都以补码的形 式在机器中存放和进行运算。
X Y 补 X 补 Y 补
XY补 X补 Y补 X补 (Y补 )X补 (Y补 )补
1.2微型计算机结构
数据存储器
存放待处理数据，数据存储器读写操作发 生在CPU执行程序的过程中。
3、I/O接口
I/O接口是联系微型计算机与外部设备的桥梁，每一 台外部设备必须通过I/O接口与计算机连接。
微型计算机有多种功能I/O接口： PIO：并行 I/O接口 SIO：串行 I/O接口 CTC：定时计数器 ADC、DAC：A/D、D/A转换器 INT：中断输入口
现在绝大多数计算机使用冯·诺依曼的 结构，也就是由运算器、控制器、存储器、 输入设备和输出设备5个部分组成。
微处理器
微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组 成的中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处 理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控 制电路以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、 执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操 作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和 外围电路芯片组成微型计算机。
为二进制编码的十进制数（BCD一Binary Coded Decimal）
例题
将一个BCD码为00111001的数转化为十 六进制应表示为___________H。
（二）字母与字符的编码
ASCII 码 （ Americans Standard Code for Information Interchange美国标准信息交换码）
（2）寄存器组
工作寄存器
也叫通用寄存器 ，用来暂存ALU 待处理的数据和 中间结果。
特殊功能寄存器SFR
规定了特殊用途 的寄存器，其内 容会影响计算机 的工作方式和过 程
累加器
使用最频繁的寄 存器，配合ALU 进行各种数据处 理
控制器
（1）指令部件 读取程序指令、指令译码、修改程序指针
程序计数器 PC
存放当前指令地址。 CPU执行程序时， 先按PC给出的地址 到存储器取一条指 令，PC自动加1。 CPU执行完一条指 令，再到存储器取 下一条指令，…。
指令寄存器IR
暂存当前指令。 指令操作码送指 令译码器。
指令译码器ID
将每条指令译码 变成控制电平
控制器
（2）时序部件 时钟和内部分频电路。时钟信号经过分
频，与指令译码信号组合，形成一定节拍的 时序信号，控制各逻辑部件协调工作。
CPU执行程序的简要过程
1)PC给出当前指令的存储地址
程序存储器
2)CPU到存储器取指令，PC自动加1
地址 程序代码
3)指令译码器对指令译码，CPU执 行指令
PC= 0000H
PC= 0001H
4)CPU到存储器取指令，PC=PC+1 PC= 0002H
第1章 微型计算机基础知识
1.1计算机中的数和数制
一、计算机中的数制
表示:最简单,可靠；运算规则最简单。
（一）二进制数
特点：1．具有两个不同的数字符号，即0和1。
注意
所谓的只读和随机存取都是指在正常工作 情况下而言，也就是在使用这块存储器的时候， 而不是指制造这块芯片的时候。
程序存储器：
存放程序指令代码，每个指令周期CPU自 动对程序存储器读操作。
（3）DMA 信息交换时，由DMA控制器控制总线直接在主存储
器和外设之间进行数据交换。 DMA利用中断申请归还总线使用权。 DMA方式适用于高速成组的数据交换。
三、微型计算机软件
1、机器语言 指令的二进制代码，又称指令代码。机器语言指令
组成的程序称为目标程序。 例如： ADD A, R0 00101000
（2）数据总线 DB 双向三态。传送程序和数据的二进制代码。
数据总线宽度一般与微型机的字长相同。
3、微处理器与外设之间数据传送的三种方式
（1）查询 结构简单，但信息交换速度慢，CPU效率低，通常
用来实现CPU与低速外设间的信息交换。 （2）中断
当CPU需要输入输出时，若外设已准备好，CPU 就暂停原执行的程序，转去执行输入输出任务，完成后， 再继续执行原来的程序。中断方式适用于随机出现的服 务（如：键盘、打印机）
微型计算机
微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器 为基础，配以内存储器及输入输出（I/O）接口电路 和相应的辅助电路而构成的裸机。把微型计算机集 成在一个芯片上即构成单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。
微型计算机系统
由微型计算机配以相应的外围设备（如打印机、 显示器、磁盘机和磁带机等）及其它专用电路、电 源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微 型计算机系统（Microcomputer System）。
②1一1＝0
③1一0＝1
④0一1=1有借位
（三）二进制乘法
二进制乘法的运算规则为：
①0*0＝0
②0*1＝0
③1*0＝1
④1*1＝1
这是十分简单的，只有当两个1相乘时，积才 为1，否则积为0。
二进制的乘法也与十进制的类似：
（四）二进制除法
除法是乘法的逆运算，与十进制的类似
带符号数的表示方法
（一） 带符号数：最高位为符号位：0表示正，1表示负 （二） 原码： （三） 反码：正数的反码与原码同
地址
1KB存储器 地址 存储内容
CPU 内容
0 10011010 1 01101011
读写控制
…
1023 10100111
2、微型计算机总线的主要信号线
（1）地址总线 AB 单向三态。传送存储器和 I/O接口的地址信息。
地址总线宽度决定计算机寻址空间(最大寻址)。 MCS-51有16根地址总线，寻址空间216 = 64K=65536
二、微型计算机结构特点
微型计算机由大规模集成电路组成组件。
1、微型机的总线结构
总线(Bus) 微型计算机各功能部件的连接线，各功能部件之
间的公共信息通道。 总线宽度：总线上能并行传送的二进制位数。
内部总线 CPU或单片机芯片内部各逻辑部件之间的信息传
负数的反码表示为它的它的反码加1 特点：
1．“0”有一种表示法。 2． -128 ～ +127 3．当一个带符号数由补码表示时，最高位为符号位。
当符号位为0（即正数）时，后面的七位为数值部分； 当符号位为1（即负数）时，要按位取反加1，才表示 它的二进制值
已知原码为00000001，则它的反码是 ______________，补码是 _______________。
1KB存储器 地址 存储内容
0 10011010 1 01101011
… 1023 10100111
（2）存储器的读写操作
存储器读： 将信息从存储器中读入CPU 存储器写：将信息从CPU写到存储器中
存储器的读写操作
A、CPU先送出一个确定的单元地址给存储器 B、发出读写控制时序信号，对选定单元进行读或写
一、微型计算机功能部件
微型计算机的结构和工作原理
1、中央处理器 CPU
微型计算机的核心部件，由运算器、控制器组成
运算器 运算器进行数据分析、计算和处理
控制器 处理程序指令，并协调各逻辑部件按一定时
序工作。
运算器
（1）算术逻辑单元ALU 运算器的核心部件，执行算术运算、逻辑运
算、移位、比较等各种数据处理的相关操作
负数的反码表示为它的正数的按位取反（包括符号位） 特点：
1．“0”有两种表示法。 2．－127～ + 127。 3．当一个带符号数由反码表示时，最高位为符号位。
当符号位为0（即正数）时，后面的七位为数值部分； 当符号位为1（即负数）时，要按位取反，才表示它的 二进制值
（四）补码：
正数的补码与原码同
高级语言程序容易掌握，通用性好，但编译程序系 统开销大，目标程序占用内存多，且执行时间比较长， 多用于科学计算、工业设计、企业管理。
小数点右边的权是16的负次幂
二进制和十六进制数的转换
1．十六进制转换为二进制 2 ．二进制转换为十六进制 数在机器中是用二进制表示的，但是，一个二进制数书写起来太 长，且容易出错。我们在书写时用十六进制来表示。
二进制编码
（一）二进制编码的十进制数 较常用的是8421 BCD码， 十进制数的每一位是用四位二进制编码来表示的，因此，称
输线，通常为单总线结构。
外部总线 指微型机各功能芯片之间的信息传输线。CPU或
单片机芯片应用系统的主要外部引线。
系统总线 微机系统各逻辑功能板卡之间的信息传输线。通
常为统一标准总线。
（3）控制总线CB
单向三态。传送各种控制脉冲、联络、状态电平等 信号，使存储器、I/O接口等部件协调工作。控制总线 的根数根据微型计算机控制功能的需要而定。
（三）汉字的编码
国家根据汉字的常用程序定出了一级和二级汉字
字符集，并规定了编码，这就是中华人民共和国国家
标准信息交换用汉字编码
二进制数的运算
（一）二进制加法
二进制加法的规则为：
①0+0=0
②0+1=1+0=1
③1+1=0进位1
④l＋1＋l=l进位1
（二）二进制减法
二进制减法的运算规则为：
①0一0＝0
已知原码为11001001，则它的反码是 ______________，补码是 _______________。
关于补码运算
在计算机中，带符号数一般都以补码的形 式在机器中存放和进行运算。
X Y 补 X 补 Y 补
XY补 X补 Y补 X补 (Y补 )X补 (Y补 )补
1.2微型计算机结构
数据存储器
存放待处理数据，数据存储器读写操作发 生在CPU执行程序的过程中。
3、I/O接口
I/O接口是联系微型计算机与外部设备的桥梁，每一 台外部设备必须通过I/O接口与计算机连接。
微型计算机有多种功能I/O接口： PIO：并行 I/O接口 SIO：串行 I/O接口 CTC：定时计数器 ADC、DAC：A/D、D/A转换器 INT：中断输入口
现在绝大多数计算机使用冯·诺依曼的 结构，也就是由运算器、控制器、存储器、 输入设备和输出设备5个部分组成。
微处理器
微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组 成的中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处 理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控 制电路以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、 执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操 作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和 外围电路芯片组成微型计算机。
为二进制编码的十进制数（BCD一Binary Coded Decimal）
例题
将一个BCD码为00111001的数转化为十 六进制应表示为___________H。
（二）字母与字符的编码
ASCII 码 （ Americans Standard Code for Information Interchange美国标准信息交换码）
（2）寄存器组
工作寄存器
也叫通用寄存器 ，用来暂存ALU 待处理的数据和 中间结果。
特殊功能寄存器SFR
规定了特殊用途 的寄存器，其内 容会影响计算机 的工作方式和过 程
累加器
使用最频繁的寄 存器，配合ALU 进行各种数据处 理
控制器
（1）指令部件 读取程序指令、指令译码、修改程序指针
程序计数器 PC
存放当前指令地址。 CPU执行程序时， 先按PC给出的地址 到存储器取一条指 令，PC自动加1。 CPU执行完一条指 令，再到存储器取 下一条指令，…。
指令寄存器IR
暂存当前指令。 指令操作码送指 令译码器。
指令译码器ID
将每条指令译码 变成控制电平
控制器
（2）时序部件 时钟和内部分频电路。时钟信号经过分
频，与指令译码信号组合，形成一定节拍的 时序信号，控制各逻辑部件协调工作。
CPU执行程序的简要过程
1)PC给出当前指令的存储地址
程序存储器
2)CPU到存储器取指令，PC自动加1
地址 程序代码
3)指令译码器对指令译码，CPU执 行指令
PC= 0000H
PC= 0001H
4)CPU到存储器取指令，PC=PC+1 PC= 0002H
第1章 微型计算机基础知识
1.1计算机中的数和数制
一、计算机中的数制
表示:最简单,可靠；运算规则最简单。
（一）二进制数
特点：1．具有两个不同的数字符号，即0和1。