单片机原理与接口技术-第1章 .ppt

1、李广弟等编著李广弟等编著北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社2007年年6 月月 单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术 电信学院电信学院教师：李娜电话：15603747485邮箱：l 什么是单片机什么是单片机 在在半导体硅片半导体硅片上集成了微处理器上集成了微处理器(CPU)(CPU)，存储器，存储器(RAM(RAM、ROMROM、EPROM)EPROM)和各种输入、输出接口。具有和各种输入、输出接口。具有一台计算机的属性一台计算机的属性。也称为：也称为：微控制器微控制器 MCU(MCU(MicroControllerMicroController Unit)Unit)嵌入式控制器

2、嵌入式控制器 EMCUEMCU（Embedded icroControllerEmbedded icroController Unit Unit）。）。我国，我国，习惯使用习惯使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。20世纪世纪70年代问世。年代问世。单片机卓越的性能，得到了广泛的单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。应用，已深入到各个领域。工业方面：电机控制、过程控制、智能传感器等工业方面：电机控制、过程控制、智能传感器等 仪器仪表方面：智能仪器、医疗器械等仪器仪表方面：智能仪器、医疗器械等 民用方面：电子玩具、家电产品、游戏机等民用方面：电子玩具、家电产品、游戏机等 军事方

3、面：导弹控制、智能武器装置等军事方面：导弹控制、智能武器装置等 其它其它机械设计及其自动化机械设计及其自动化 的培养目标和就业方向的培养目标和就业方向本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。人才。电子信息工程专业培养具备电子技术和信息系统的基础知识，电子信息工程专业培养具备电子技术和信息系统的基础知识，能从事各类电子设备

4、和信息系统的研究、设计、制造、应用能从事各类电子设备和信息系统的研究、设计、制造、应用和开发的高等工程技术人才和开发的高等工程技术人才。电气工程及其自动化专业主要培养具备电气工程系统运行、电气工程及其自动化专业主要培养具备电气工程系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析等基础知识自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析等基础知识和基本技能，能在电气工程及其相关领域从事研发、运行操和基本技能，能在电气工程及其相关领域从事研发、运行操作与管理工作的高级专门人才。作与管理工作的高级专门人才。单片机基础单片机基础课程介绍课程介绍1先修课程：先修课程：计算机基础、微机原理、数字电路；计算机

5、基础、微机原理、数字电路；2后续课程：后续课程：PLC、EDA、DSP；3本学期大纲要求的课程安排；本学期大纲要求的课程安排；4学习方法：学习方法：加强单片机应用的训练，多做实验，探索单片机应用的新加强单片机应用的训练，多做实验，探索单片机应用的新领域；领域；硬件电路，提高系统可靠性；硬件电路，提高系统可靠性；应用时要注意硬件和软件相结合，一般情况下尽可能减少应用时要注意硬件和软件相结合，一般情况下尽可能减少在老师指导下循序渐进，大胆创新，主动提出课题用单片在老师指导下循序渐进，大胆创新，主动提出课题用单片机去解决。机去解决。第第1 1章章 计算机基础知识计算机基础知识1.1 1.1 二进制数

6、及其在计算机中的使用二进制数及其在计算机中的使用1.2 1.2 二进制数的算术运算和逻辑运算二进制数的算术运算和逻辑运算1.3 1.3 供程序设计使用的其他进制数供程序设计使用的其他进制数1.4 1.4 计算机中使用的编码计算机中使用的编码1.5 1.5 计算机系统的组成计算机系统的组成1.6 1.6 微型计算机概述微型计算机概述1.1 1.1 二进制数及其在计算机中的使用二进制数及其在计算机中的使用 在计算机中只能使用二进制数。指令、数据、字符在计算机中只能使用二进制数。指令、数据、字符和地址的表示以及它们的存储、处理和传送，都是以二和地址的表示以及它们的存储、处理和传送，都是以二进制的形式

7、进行的。进制的形式进行的。没有二进制也就没有电子计算机。没有二进制也就没有电子计算机。1.1.1 1.1.1 二进制数的进位计数特性二进制数的进位计数特性1.1.进位进位计数制：按进位的方法进行计数，称为进位计数计数制：按进位的方法进行计数，称为进位计数制。制。常用数制：十进制、二进制、十六进制。常用数制：十进制、二进制、十六进制。2.2.十进制数十进制数 十进制数具有下列特点：十进制数具有下列特点：（1）有十个不同的数码符号）有十个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。（2）每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置）每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置(数位数位)，按按“

8、逢十进一逢十进一”来决定其实际数值。来决定其实际数值。例如：例如：1234.45=1103210231014100 410-1+510-2 3.3.二进制数二进制数 二进制数具有下列特点：二进制数具有下列特点：（1）有两个不同的数码符号）有两个不同的数码符号0，1。（2）每个数码符号根据它在这个数中的数位，按）每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进逢二进一一”来决定其实际数值。来决定其实际数值。4.4.十六进制数十六进制数 十六进制数具有下列两个特点：十六进制数具有下列两个特点：(1)(1)它有十六个不同的数码符号它有十六个不同的数码符号0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，

9、6 6，7 7，8 8，9 9，A A，B B，C C，D D，E E，F F。由于数字只有。由于数字只有0 09 9十个，而十个，而十六进制要使用十六个数字，所以用十六进制要使用十六个数字，所以用A AF F六个英文字母六个英文字母分别表示数字分别表示数字10101515。(2)(2)每个数码符号根据它在这个数中的数位，按每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六逢十六进一进一”来决定其实际的数值。来决定其实际的数值。十进制、十进制、二进制二进制、十六进制数比较表、十六进制数比较表名称名称数码数码计数规则计数规则适用场合适用场合后缀后缀十进制十进制0-9逢十进一逢十进一日常生活日常生活二

10、进制二进制0、1逢二进一逢二进一计算机系统计算机系统B十六进制十六进制 0-9A-F逢十六进一逢十六进一为了书写方为了书写方便，将二进便，将二进制数表示得制数表示得更简略更简略H注：如果十六进制数以字母开头，应在前面加一个注：如果十六进制数以字母开头，应在前面加一个0，表明是十六进制数而不是字符组合。表明是十六进制数而不是字符组合。1.1.2 机器数与机器数表示形式机器数与机器数表示形式 计算机中使用的二进制数称为计算机中使用的二进制数称为机器数机器数。有多种表示形式。有多种表示形式。1.1.机器数机器数 在计算机中，因为只有在计算机中，因为只有“0”0”和和“1”1”两种形式，两种形式，所以

11、数的正、负号，也必须以所以数的正、负号，也必须以“0”0”和和“1”1”表示。表示。通常把一个数的最高位定义为符号位，用通常把一个数的最高位定义为符号位，用0 0表示正，表示正，1 1表示负，称为数符，其余位仍表示数值。把在机表示负，称为数符，其余位仍表示数值。把在机器内存放的正、负号数码化的数称为机器数，把机器内存放的正、负号数码化的数称为机器数，把机器外部由正、负号表示的数称为真值数。器外部由正、负号表示的数称为真值数。2.2.符号数和无符号数符号数和无符号数需要计算机处理的数有需要计算机处理的数有符号数符号数和和无符号数无符号数之分。之分。（1 1）符号数符号数的表示方法：的表示方法：带

12、符号数就是带有正、负号的数，如带符号数就是带有正、负号的数，如+75+75、-75-75。在计算机中只能用数字化信息来表示数的正、在计算机中只能用数字化信息来表示数的正、负，规定如下：负，规定如下：1 1）一个数的最高位为符号位一个数的最高位为符号位 2 2）0+0+，1-1-+75+75的机器数表示为的机器数表示为 0 010010111001011（0 0表示正数）表示正数）01001011（2 2）无符号数无符号数在计算机中的表示方法：在计算机中的表示方法：无符号数是逻辑数，没有正负的概念。无符号数是逻辑数，没有正负的概念。用二进制数本身表示。用二进制数本身表示。如：存储器地址就是一串无

13、符号的二进制数。如：存储器地址就是一串无符号的二进制数。3.3.定点数与浮点数定点数与浮点数 由于计算机所处理的数据由于计算机所处理的数据(二进制数表示二进制数表示)可能可能既有整数部分，又有小数部分。这就提出了一个小既有整数部分，又有小数部分。这就提出了一个小数点位置如何表示的问题，所以就出现了数的定点数点位置如何表示的问题，所以就出现了数的定点表示和浮点表示方法。表示和浮点表示方法。定点数中小数点的位置固定（又可分为定点小数和定点数中小数点的位置固定（又可分为定点小数和定点整数两种表示方法），而浮点数的小数点位置定点整数两种表示方法），而浮点数的小数点位置不固定。不固定。4.4.原码、反码

14、和补码原码、反码和补码机器数有原码、反码、补码机器数有原码、反码、补码3 3种表示方法。种表示方法。（1 1）原码）原码机器数的原始表示，原码的符号位用机器数的原始表示，原码的符号位用0 0表示正号，表示正号，用用1 1表示负号，数值位用二进制形式表示。设有一表示负号，数值位用二进制形式表示。设有一数为数为X X，则原码表示可记作，则原码表示可记作XX原。原。如：如：44原原00000100 00000100 44原原10000100 10000100（2 2）反码）反码正数的反码与原码相同，负数的反码由原码转换正数的反码与原码相同，负数的反码由原码转换得到，符号位不变，数值位按位取反。设有一

15、数得到，符号位不变，数值位按位取反。设有一数X X，则，则X X的反码表示记作的反码表示记作XX反。反。如：如：44反反00000100 00000100 44反反1111101111111011（3 3）补码）补码正数的补码与原码相同，负数的补码是把反码的最正数的补码与原码相同，负数的补码是把反码的最低位加低位加1 1。设有一数。设有一数X X，则，则X X的补码表示记作的补码表示记作XX补。补。如：如：44补补00000100 00000100 44补补1111110011111100注意注意:1.1.目前微机中的带符号数一律用补码表示。目前微机中的带符号数一律用补码表示。2.2.补码与真

16、值的互算补码与真值的互算 正数的补码的数值位就是真值；负数的补码的数正数的补码的数值位就是真值；负数的补码的数 值位按位取反后再在最低位加值位按位取反后再在最低位加1 1就是真值。就是真值。3.3.当用当用8 8个二进制位来表示整数补码时，其表示范围：个二进制位来表示整数补码时，其表示范围：最大值为最大值为0111111101111111，其真值为，其真值为(+127)(+127)。最小值为最小值为1000000010000000，其真值为，其真值为(128)(128)。1.1.3 计算机中二进制数的单位计算机中二进制数的单位 1.位（位（Bit）指二进制的位。指二进制的位。2.字节（字节（B

17、yte）8位二进制数称为一个字节。位二进制数称为一个字节。3.字（字（Word）字是一台计算机上所能并行处理的二进制数，字字是一台计算机上所能并行处理的二进制数，字的位数称为字长。字长是字节的整数倍。如：的位数称为字长。字长是字节的整数倍。如：MCS-51单片机字长为单片机字长为8位。位。1.1.4 计算机使用二进制数的原因计算机使用二进制数的原因 易于实现，运算简单，具有逻辑属性，可靠性高，易于实现，运算简单，具有逻辑属性，可靠性高，节省硬件设备等原因。节省硬件设备等原因。1.2 二进制数的算术运算和逻辑运算二进制数的算术运算和逻辑运算1.2.1 二进制算术运算二进制算术运算 1.二进制加法

18、运算二进制加法运算 000 011 101 110（满二进一）（满二进一）2.二进制减法运算二进制减法运算 000 011（借一当二）（借一当二）101 110 3.二进制乘法运算二进制乘法运算 000 010 100 111 4.二进制除法运算二进制除法运算 0 00(无意义无意义)0 10 1 00(无意义无意义)1 11 1.2.2 二进制逻辑运算二进制逻辑运算 1.逻辑逻辑“或或”运算运算 C=A+B 或或 C=A V B 2.逻辑逻辑“与与”运算运算 C=AB 或或 C=A B 3.逻辑逻辑“非非”运算运算 C=4.逻辑逻辑“异或异或”运算运算 C=AB1.3 供程序设计使用的其他进

19、制数供程序设计使用的其他进制数 程序设计人员在程序中表示数据时很少直接使用程序设计人员在程序中表示数据时很少直接使用二进制，而使用其他进制，这些数据输入计算机后，二进制，而使用其他进制，这些数据输入计算机后，还要把它们转换成二进制数。这项工作由程序完成。还要把它们转换成二进制数。这项工作由程序完成。1.3.1 十进制数与十六进制数十进制数与十六进制数 1.十进制数十进制数（09）2.十六进制数（十六进制数（09，A,B,C,D,E,F）在二进制数后面加标志字符在二进制数后面加标志字符B,如如10101100B 在十六进制后面加标志字符在十六进制后面加标志字符H,如如3AFH,0CAH 十进制数

20、后面什么也不用加。十进制数后面什么也不用加。1.3.2 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换 1.各种进制整数转换为十进制数各种进制整数转换为十进制数 二进制数、十六进制数转换成十进制数的方法是：把二进制数、十六进制数转换成十进制数的方法是：把二进制数、十六进制数按权位和展开。二进制数、十六进制数按权位和展开。例如，二进制数例如，二进制数11011011.0111011011.01可表示为：可表示为：(11011011.01)(11011011.01)2 2=1=12 27 71 12 26 60 02 25 5 1 12 24 41 12 23 3 0 02 22 21 12 21 11

21、 12 20 00 02 2-1-11 12 2-2-2十六进制数十六进制数4E9.27H4E9.27H可表示为可表示为：4E9.27H=44E9.27H=416162 2141416161 19 916160 02 21616-1-17 71616-2-22.十进制整数转换为二进制数十进制整数转换为二进制数方法：整数部分转换采用方法：整数部分转换采用“除取余法除取余法”；小数部分转换采用小数部分转换采用“乘取整法乘取整法”。整数部分：除整数部分：除2 2取余法。取余法。具体方法是：将要转换的十进制数除以具体方法是：将要转换的十进制数除以2 2，取余数；再用，取余数；再用商除以商除以2 2，再

22、取余数，直到商等于，再取余数，直到商等于0 0为止，将每次得到的余数为止，将每次得到的余数按倒序的方法排列起来作为结果。按倒序的方法排列起来作为结果。小数部分：乘小数部分：乘2 2取整法。取整法。具体方法是：将十进制小数不断地乘以具体方法是：将十进制小数不断地乘以2 2，直到积的小数，直到积的小数部分为零（或直到所要求的位数）为止，每次乘得的整数依部分为零（或直到所要求的位数）为止，每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数位，次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数位，最后得到的为最低有效数字。最后得到的为最低有效数字。2 521 2 1226 02 3 021

23、 10 1余数最低位最高位0.625 21.250 2 0.5 2 1.0101最高位最低位例如：例如：25.625=11001.101B25.625=11001.101B3.十进制整数转换为十六进制数十进制整数转换为十六进制数 方法：整数部分转换采用方法：整数部分转换采用“除除1616取余法取余法”；小数部分转换采用小数部分转换采用“乘乘1616取整法取整法”。方法：先将十进制数转换成二进制数，方法：先将十进制数转换成二进制数，再将二进制数转换成十六进制数。再将二进制数转换成十六进制数。4.二进制整数与十六进制整数之间的相互转换二进制整数与十六进制整数之间的相互转换（1）十六进制数转换为二进

24、制数）十六进制数转换为二进制数 由于一位十六进制数相当于四位二进制数，因此，由于一位十六进制数相当于四位二进制数，因此，要将十六进制数转换成二进制数时，只需以小数点为界，要将十六进制数转换成二进制数时，只需以小数点为界，向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代即可代即可。例例(79BD.6C)H(79BD.6C)H转换为二进制数。转换为二进制数。7 9 B D .6 C7 9 B D .6 C 0111 1001 1011 1101.0110 1100 0111 1001 1011 1101.0110 1100 即即 (79BD.6C)

25、H=(111100110111101.011011)B(79BD.6C)H=(111100110111101.011011)B （2 2）二进制数转换为十六进制数）二进制数转换为十六进制数 二进制数转换成相应的十六进制数，只是上述方法二进制数转换成相应的十六进制数，只是上述方法的逆过程，即以小数点为界，向左或向右每四位二进制的逆过程，即以小数点为界，向左或向右每四位二进制数用相应的一位十六进制数取代即可。如果不足四位，数用相应的一位十六进制数取代即可。如果不足四位，可用零补足。可用零补足。例例(1111111000111.100101011)B(1111111000111.100101011)

26、B转换为十六进制数。转换为十六进制数。0001 1111 1100 0111.1001 0101 10000001 1111 1100 0111.1001 0101 1000 1 F C 7 .9 5 8 1 F C 7 .9 5 81.4 计算机中使用的编码计算机中使用的编码 在计算机中，所有的信息都采用二进制表示，如大在计算机中，所有的信息都采用二进制表示，如大小写的英文字母、标点符号、运算符号等，也必须采用小写的英文字母、标点符号、运算符号等，也必须采用二进制编码来表示，因为这样计算机才能进行识别二进制编码来表示，因为这样计算机才能进行识别。1.二一十进制编码二一十进制编码 二二十进制编

27、码是指每位十进制数用十进制编码是指每位十进制数用4 4位二进制数位二进制数编码表示。编码表示。在二一十进制编码中最常用的是在二一十进制编码中最常用的是BCDBCD码。由于码。由于4 4位二位二进制数可以表示进制数可以表示1616种状态，可丢弃最后种状态，可丢弃最后6 6种状态，而选种状态，而选用用0000000010011001来表示来表示0 09 9十个数符。这种编码称为十个数符。这种编码称为BCDBCD码，又叫做码，又叫做84218421码。码。十进制数与十进制数与8421码的对照表码的对照表（1 1）BCDBCD码与十进制的转换码与十进制的转换每位十进制数码都用四位二进制数表示每位十进制

28、数码都用四位二进制数表示例将例将69.25转换成转换成BCD码。码。6 9 .2 5 0110 1001.0010 0101 结果为结果为69.25=(01101001.00100101)BCD例将例将BCD码码100101111000.01010110转换成十进制数。转换成十进制数。1001 0111 1000.0101 0110 9 7 8 .5 6 结果为（结果为（100101111000.01010110)BCD=978.56（2 2）BCDBCD码与二进制或十六进制的转换码与二进制或十六进制的转换先完成先完成BCDBCD码与十进制的转换；再进行十进制数与二进制或码与十进制的转换；再进

29、行十进制数与二进制或十六进制的转换。十六进制的转换。2.ASC2.ASC码码(1)ASCII(1)ASCII码的定义码的定义 计算机使用最多、最普遍的是计算机使用最多、最普遍的是ASCIIASCII（American American Standard Code For Information InterchangeStandard Code For Information Interchange）字符编码，）字符编码，即美国信息交换标准代码。即美国信息交换标准代码。ASCIIASCII码的每个字符用码的每个字符用7 7位二进制数表示，其排列次序为位二进制数表示，其排列次序为b6b5b4b3b

30、2b1b0,b6b6b5b4b3b2b1b0,b6为高位，为高位，b0b0为低位。而一个字符在计算为低位。而一个字符在计算机内实际是用机内实际是用8 8位表示。正常情况下，最高一位位表示。正常情况下，最高一位b7b7为为“0”0”。7 7位二进制数共有位二进制数共有128128种编码组合，可表示种编码组合，可表示128128个字符，其中个字符，其中十进制数字十进制数字1010个、大小写英文字母个、大小写英文字母5252个、标点符号及专用符个、标点符号及专用符号号3232个和功能符个和功能符3434个。个。常用十进制数或十六进制数来表示常用十进制数或十六进制数来表示ASCASC码。如：字符码。如

31、：字符A A的的ASCASC码用十进制数表示为码用十进制数表示为6565，用十六进制数表示为，用十六进制数表示为41H41H。（2 2）ASCIIASCII码的用途码的用途 ASCIIASCII码主要用于微机与外设的通信。码主要用于微机与外设的通信。b3 b2 b1b0位位0 b6 b5b4位位0000010100111001011101110000NULDELSP0Pp0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC33CScs0100EOTDC44DTdt0101ENQNAK5EUeu0110ACKSYN6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSC

32、AN8HXhx1001HTEM9IYiy1010LFSUB：JZjz1011VTESCKk1100FFFS，Ll1101CRGSMm1110SORSNn1111SIHSOoDELASC码表码表1.5 计算机系统的组成计算机系统的组成 一个完整的计算机系统包括一个完整的计算机系统包括硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统两大部分。两大部分。组成计算机的组成计算机的 物理实体物理实体 为使计算机正常为使计算机正常工工 作而设置的命令作而设置的命令 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程 序序计算机系统的硬件组成框图计

33、算机系统的硬件组成框图运算器运算器存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备 运算器运算器 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程 序序计算机系统的硬件组成框图计算机系统的硬件组成框图存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备将程序和数据送将程序和数据送到计算机中的存到计算机中的存储器。储器。常用输入设备有常用输入设备有键盘，鼠标器。键盘，鼠标器。运算器运算器 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程

34、序序计算机系统的硬件组成框图计算机系统的硬件组成框图存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备 实现算术和逻辑运实现算术和逻辑运算，运行数据处理算，运行数据处理 运算器运算器 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程 序序计算机系统的硬件组成框图计算机系统的硬件组成框图存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备用于存储数据用于存储数据和程序和程序。运算器运算器 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程 序

35、序计算机系统的硬件组成框图计算机系统的硬件组成框图存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备 对指令进行译码对指令进行译码后向各部件发出后向各部件发出控制信号，指挥控制信号，指挥计算机按规定进计算机按规定进行工作行工作 运算器运算器 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程 序序计算机系统的硬件组成框图计算机系统的硬件组成框图存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备 将计算机的处理结将计算机的处理结果输出到外部，供果输出到外部，供人们识别和存储，人们识别和存储，常用的输出设备有：常用

36、的输出设备有：打印机，显示器。打印机，显示器。运算器运算器 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程 序序计算机系统的硬件组成框图计算机系统的硬件组成框图存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备将程序和将程序和数据送到数据送到计算机中计算机中的存储的存储器，常用器，常用输入设备输入设备有盘，鼠有盘，鼠标器标器 实现算术和逻辑运实现算术和逻辑运算，运行数据处理算，运行数据处理 将计算机的将计算机的处理结果输处理结果输出到外部，出到外部，供人们识别供人们识别和存储，常和存储，常用的输出设用的输出设备有

37、：打印备有：打印机，显示器机，显示器 对指令进行译码后向各部件发出控对指令进行译码后向各部件发出控制信号，指挥计算机按规定进行工制信号，指挥计算机按规定进行工作作 用于存储用于存储数据和程数据和程序序 程序是指程序是指指令指令的有序集合，是人们的有序集合，是人们为使计算机完成某一特定任务而编为使计算机完成某一特定任务而编排的一系列排的一系列指令指令。硬件只是使计算机具备了计算的可能，但是计算机硬件只是使计算机具备了计算的可能，但是计算机脱离人的干预自动进行计算，还需要有软件的配合。脱离人的干预自动进行计算，还需要有软件的配合。1.软件系统软件系统 是指计算机所使用的各种是指计算机所使用的各种程

38、序程序的集合。的集合。指令是规定计算机完成某种操作指令是规定计算机完成某种操作的命令，它用二进制码表示，存的命令，它用二进制码表示，存于存储器中。于存储器中。1.5.2 计算机的软件系统计算机的软件系统 2.软件系统分类：软件系统分类：从使用的角度看，计算机的软件可分为两部分从使用的角度看，计算机的软件可分为两部分:(1).系统软件系统软件 一般由专门的计算机软件技术人员设计和编制，如操一般由专门的计算机软件技术人员设计和编制，如操作系统，各种语言的编译程序，监控程序。作系统，各种语言的编译程序，监控程序。(2).应用软件应用软件 用户为解决自己的问题而编制的程序。用户为解决自己的问题而编制的

39、程序。为了使计算机脱离人的干预自动进行工作，必须为了使计算机脱离人的干预自动进行工作，必须先先将将要解决的问题编成程序；要解决的问题编成程序；然后然后把程序通过输入设备送至存把程序通过输入设备送至存储器；储器；最后最后启动启动计算机执行该段程序计算机执行该段程序。计算机执行程序的过程如下：计算机执行程序的过程如下：存储器存储器-控制器控制器-各种控制信号各种控制信号 在控制信号的作用下，计算机内各部件协调工作，完在控制信号的作用下，计算机内各部件协调工作，完成指令规定的工作，周而复始，直到所有指令执行完，从成指令规定的工作，周而复始，直到所有指令执行完，从而解决某一问题。而解决某一问题。1.5

40、.3 计算机的工作过程计算机的工作过程 最终结果最终结果 数数 中间结果中间结果/据据 最后结果最后结果 原始数据原始数据 与程序与程序 最后最后 结果结果 程程 序序 结束！结束！计算机的工作过程计算机的工作过程单击鼠标开始！单击鼠标开始！控制器控制器输出设备输出设备存储器存储器输入设备输入设备运算器运算器存储器存储器微机组成特点：微机组成特点：1.运算器和控制器集成在一个芯片上，称之为运算器和控制器集成在一个芯片上，称之为CPU芯片。芯片。2.存储器由半导体存储器芯片组成。存储器由半导体存储器芯片组成。3.外设通过外设通过I/O口芯片与机器内各部件交换信息。口芯片与机器内各部件交换信息。4

41、.CPU，存储器，存储器，I/O 口通过口通过AB，DB，CB三总线交换三总线交换信息。信息。1.6 微型计算机概述微型计算机概述1.6.1 微机的硬件结构与组成特点微机的硬件结构与组成特点 DB CPU AB CB 存储器存储器 I/O口口 微机的结构框图微机的结构框图 DB CPU AB CB 存储器存储器 I/O口口 微机的结构框图微机的结构框图数据总线是数据总线是CPU用来传送数据信息的信号线（双向、三态）。用来传送数据信息的信号线（双向、三态）。数据总线是双向三态总线，即数据既可以从数据总线是双向三态总线，即数据既可以从CPU送到其它部件，送到其它部件，也可以从其它部件传送给也可以从

42、其它部件传送给CPU，数据总线的位数和处理器的位，数据总线的位数和处理器的位数相对应。数相对应。DB CPU AB CB 存储器存储器 I/O口口 微机的结构框图微机的结构框图地址总线是微型计算机用来传送地址信息的信号线。地址总地址总线是微型计算机用来传送地址信息的信号线。地址总线的位数决定了线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存空间的大小。可以直接寻址的内存空间的大小。因为因为地址总是从地址总是从CPU发出的，所以发出的，所以地址总线是单向的、三态总线。地址总线是单向的、三态总线。单向指信息只能沿一个方向传送，三态指除了输出高、低电单向指信息只能沿一个方向传送，三态指除了输出高、低电平状态外

43、，还可以处于高阻抗状态（浮空状态）。平状态外，还可以处于高阻抗状态（浮空状态）。DB CPU AB CB 存储器存储器 I/O口口 微机的结构框图微机的结构框图控制总线是用来传送控制信号的一组总线。控制总线是用来传送控制信号的一组总线。这组信号线比较这组信号线比较复杂，由它来实现复杂，由它来实现CPU对外部功能部件（包括存储器和对外部功能部件（包括存储器和I/O接口）的控制及接收外部传送给接口）的控制及接收外部传送给CPU的状态信号，不同的微的状态信号，不同的微处理器采用不同的控制信号。控制总线的信号线，有的为单处理器采用不同的控制信号。控制总线的信号线，有的为单向，有的为双向或三态，有的为非

44、三态，取决于具体的信号向，有的为双向或三态，有的为非三态，取决于具体的信号线。线。地址码地址码 存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路存储器的组成框图存储器的组成框图 地址码地址码 存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路存储器的组成框图存储器的组成框图1.存储单元是存储器的核心部存储单元是存储器的核心部件。件。2.存储器的每个存储

45、单元可以存储器的每个存储单元可以存存储储8位二进制信息。位二进制信息。注意注意:人们选定人们选定8 8位二进制为一位二进制为一个字节（个字节（ByteByte）,用用B B表示。即表示。即1 1个字节由个字节由8 8个二进制数位组成。个二进制数位组成。除字节单位外，还有千字除字节单位外，还有千字节（节（KBKB）、兆字节（）、兆字节（MBMB）以及）以及千兆字节（千兆字节（GBGB）等。它们之间）等。它们之间存在下列换算关系：存在下列换算关系：lBlB=8bit=8bit lKBlKB=l024B=l024B lMBlMB=l024KB=l024KB lGBlGB=l024MB=l024MB

46、地址码地址码 存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路存储器的组成框图存储器的组成框图为了区分不同的为了区分不同的存储单元，需要存储单元，需要对存储单元进行对存储单元进行编号，一般用二编号，一般用二进制对存储单元进制对存储单元编号，称为地编号，称为地址。址。存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路 请点击鼠标请点击鼠标!存储器的写操作

47、过程存储器的写操作过程例例:将将34H写入写入0000H单元单元0000H 存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB0000H 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路 请点击鼠标请点击鼠标!存储器的写操作过程存储器的写操作过程 34H 存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB0000H 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路 请点击鼠标请点击鼠标!CB 读读/写控制电路写控制电路写信号写信号存储器的写操作过程存储器的写操作过程34H 存储单元存

48、储单元 0000H 0 0 1 1 0 1 0 0 地地 0001H 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB0000H 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路 结束结束!CB 读读/写控制电路写控制电路写信号写信号存储器的写操作过程存储器的写操作过程 存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 0 0 1 0 1 1 0 0 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB0001H 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路存储器的读操作过程存储器的读操作过程请点击鼠标请点击鼠标!例例:从从0001H单元读出数据单元读出数据 存储单元存储单元

49、 0000H 地地 0001H 0 0 1 0 1 1 0 0 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB0001H 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路存储器的读操作过程存储器的读操作过程请点击鼠标请点击鼠标!存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 0 0 1 0 1 1 0 0 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB0001H 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路CB 读读/写控制电路写控制电路读信号读信号存储器的读操作过程存储器的读操作过程请点击鼠标请点击鼠标!存储单元存储单元 0000H 地地 0001H 0 0 1

50、0 1 1 0 0 输输 址址 0002H 入入AB 译译 输输 DB0001H 码码 出出 器器 电电 FFFFH 路路 结束结束!CB 读读/写控制电路写控制电路读信号读信号存储器的读操作过程存储器的读操作过程2CH AB CB DB ALU FR AR PLA DR PC ID A IR 内部数据线内部数据线 典型的典型的8位位CPU的结构框图的结构框图 1.6.2 CPU的基本结构的基本结构 AB CB DB ALU FR AR PLA DR PC ID A IR 内部数据线内部数据线 CPU基本结构框图基本结构框图 算术逻辑运算部件算术逻辑运算部件主要用来完成数据的算术和逻主要用来完