微机原理及汇编语言课件.pptx
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1、,微机原理及汇编语言,第 一讲,第1章 绪论,1.1 概述 计算机诞生背景:第二次世界大战 计算机诞生时间:1946年2月15日 第一台计算机的名字:ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer(电子数字积分计算机),ENIAC描述,18000多个电子管1500个继电器10000只电容和7000个电阻重量30吨占地面积170平方米耗电150千瓦运算速度每秒5万次当时价值48万美元,按性能、价格、体积的不同,计算机分为六大类:巨型机 大型机 中型机小型机 微型机 单片机,计算机发展年代划分依据,第一台电子计算机的诞生揭开了现代计算机发展历史
2、的序幕。半个多世纪以来,计算机技术以“万马奔腾”之势,一日千里,迅猛发展计算机发展的年代划分依据其硬件特征和软件特征:硬件特征是指电子计算机采用的物理器件 软件特征是指计算机使用的软件环境,计算机已发展了四代,计算机的发展已更新了四代:第一代:电子管计算机时代 第二代:晶体管计算机时代 第三代:集成电路计算机时代 第四代:大规模集成电路计算机时代,计算机走向新时代,计算机的发展方向:第五代:“非冯.诺伊曼”计算机时代 第六代:神经计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代,微型计算机诞生,微型计算机诞生于20世纪 70年代微型计算机特点:体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便、软件
3、丰富微型计算机的核心是微处理器(CPU)每出现一个新的微处理器,就会产生新一代的微型计算机,微型计算机发展大致分为五代(1),第一代:4位机发展和8位机萌芽阶段 从1971年到1973年代表产品:Intel 4004和MCS-4微型机 Intel 8008和MCS-8微型机字长:4位或8位特点:指令系统比较简单,运算功能较差,价格低廉应用:面向家电、计算器和二次仪表,微型计算机发展大致分为五代(2),第二代:位机发展阶段从1973年到1977年代表产品:Intel 8080/8085、MC 6800、Z 80、R 6502字长:8位特点:指令系统比较完善,运算速度提高一个数量级,寻址能力有所增
4、强应用:面向家电、智能仪表、工业控制,微型计算机发展大致分为五代(3),第三代:16位机发展阶段 从1978年到1985年代表产品:Intel 8086/8088、80186、80286,MC 68000、Z 8000字长:16位特点:指令系统丰富,采用多级中断,多种寻址方式,段式存储结构,配有功能强大的系统软件 应用:工业控制,微型计算机发展大致分为五代(4),第四代:32位机发展阶段 从1985年到1992年 代表产品:Intel 80386、80486字长:32位特点:内存容量已达1MB以上,硬盘技术不断提高,发展了32位的总线结构,各种品牌机涌向市场,如COMPAQ、DELL等,这些微
5、型机在性能上已赶上传统的超级小型机,可执行多任务、多用户操作。应用:办公自动化、网络环境,微型计算机发展大致分为五代(5),第五代:64位机产生及发展阶段 从1992年到现在 代表产品:Intel Pentium、Itanium字长:64位特点:外部数据线64位字长,32位以上地址总线,增加了虚拟现实等多媒体能力和通信上的应用。应用:办公自动化、网络服务器,微型计算机发展趋势(1),1中央处理器 更小的布线宽度和更多的晶体管。目前,大部分CPU都已经采用了0.18微米技术,减小布线宽度是提升CPU速度的关键。几年之内,0.13微米技术、甚至0.07微米技术将可以普遍应用于CPU,届时CPU主频
6、将达到5GHz,晶体管数量达到2亿个 64位CPU成为主流 更高的总线速度,有希望达到1GHz,微型计算机发展趋势(2),2系统存储器 CPU集成更大的高速二级缓存 内存容量更大,速度更快 硬盘容量也更大,速度更快 DVD-RAM普及,微型计算机发展趋势(3),3多媒体系统 显卡的性能更高 图形技术进一步发展 大尺寸显示器成为主流 数字式音箱占领市场,微型计算机发展趋势(4),4网络 利用有线电视线路的Cable Modem或利用电话线路的ADSL将会完全替代现在的56K Modem,成为主要的接入方式,将得到近8M的下行带宽5整机 更加趋于个性化。利用红外无线技术将减少机箱背后的连线,使主机
7、与外设进行无线通信,Intel主要CPU芯片,1.2 计算机中的数和编码系统,计数制:一种计数的方法,用不同的代码来表示任意数计算机使用二进制数(B)为方便二进制数的记忆,使用十六进制数(H)为与人们良好沟通,使用十进制数(D),十进制数的特点,1.代码个数:具有10个不同的代码,分别是 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 2.进位规则:逢10进1 3.权:以10为底的幂“权”是一种位置系数,二进制数举例,例:十进制数6543.82可以写成:对于一个十进制数,任何一位数的大小等于该位数码乘以权值。10为基数,个位上的权为1,从个位开始,向左则10倍10倍地增长,向右则10倍10倍地减小。,
8、吉林大学远程教育学院,微机原理及汇编语言,主讲人:赵宏伟 教授 总学时:80 吉林大学计算机科学与技术学院,第 二 讲,二进制数的特点,1.代码个数:只有2个不同的代码,分别是 0和1 2.进位规则:逢2进1 3.权:以2为底的幂,二进制数举例,例:(10110.011)2=12412212112-2+12-3=(22.375)10 对于一个二进制数,任何一位数的大小等于该位数码乘以权值。2为基数,个位的权为1,从个位开始,向左则2倍2倍地增长,向右则2倍2倍地减小。(1111.11)2=8+421+0.5+0.25=(15.75)10,十六进制数的特点,1.代码个数:具有2个不同的代码,分别
9、是 0,1,9,A,B,C,D,E,F 2.进位规则:逢16进1 3.权:以16为底的幂,十六进制数举例,例:十六进制数2AE.4H可以表示为:(2AE.4)=2162A161E1604161对于一个十六进制数,任何一位数的大小等于该位数码乘以权值。16为基数,个位上的权为1,从个位开始,向左则16倍16倍地增长,向右则16倍16倍地减小。FFFF=15163+15162+15161+15160=(65535)10 FFF=(4095)10 FF=(255)10(64)16=6161+4+160=(100)10,数制转换:二进制数十进制数,根据权展开式可得到对应的十进制数:例:(1101.10
10、1)2 123+122+120+12-112-3(13.625)10,数制转换:十六进制数十进制数,根据权展开式可得到对应的十进制数:例:(64.C)16 61614160C16-1 9640.75(100.75)10,数制转换:十进制数二进制数,除2取余法:例:将112.25转换成二进制数。1122=56余数0 B0(低位)562=28余数0 B1 282=14余数0 B2 142=7 余数0 B3 72=3 余数1 B4 32=1 余数1 B5 12=0 余数1 B6 0.2520.5 整数0(高位)0.521.0 整数1 所以:(112.25)10(01110000.01)2 也可以将十
11、进制数先转换成十六进制,然后再将十六制数转换成二进制数。,数制转换:十进制数十六进制数,将整数部分不断地用十六除,记下余数。小数部分不断地用十六乘,记下乘积的整数部分。例:将301.6875转换成十六进制数。3011618余数 DH0 18161 余数 2H1 1160 余数 1H2 0.68751611.0000整数 11 H-1 所以:(301.6875)10(12D.B)16也可以将十进制数先转换成二进制,然后再将二进制数转换成十六进制数。,数制转换:二进制数十六进制数,一个十六进制数可以用四位二进制数表示。从小数点开始向左每四位一组,最后不足四位的前边添0。从小数点开始,向右每四位一组
12、,最后不足四位的后边补0。例:(0011 1101 1110.1011 1000)2(3DE.B8)16,数制转换:十六进制数二进制数,只要将十六进制数用二进制方法表示即可例:(DE.B)16(1101 1110.1011)2(A3.9)16(1010 0011.1001)2,十进制、二进制、十六进制的对应关系,二进制编码的十进制数(BCD编码),用二进制编码表示的十进制数称为二-十进制码,简称BCD码(Binary Coded Decimal)BCD码是十进制数,但用二进制数来表示BCD码有多种表示方法,最常用的是8421 BCD码 8421 BCD码每一位用四位二进制数表示,8421 BC
13、D 码的编码方案,BCD运算与存储,BCD码:0000 0001 0010 0011 1001十进制数:0 1 2 3 9例:(234.15)10写成BCD码表示形式(234.15)10=(0010 0011 0100.0001 0101)BCD例:(00010001.01)2写成BCD码形式(0001 0001.01)2=(17.25)10=(0001 0111.0010 0101)BCD运算规则:在4位二进制代码内实行二进制运算,在各位十进制数之间实行逢十进一的运算。存储方式:以字节8位二进制数为最小单位。压缩BCD码即一个字节存储两个BCD码 例:(1001 0010)BCD=(92)1
14、0非压缩BCD码即一个字节存储一个BCD码 例:(0000 1001 0000 0010)BCD=(92)10,ASCII字符编码,计算机既要处理数值数据,还要处理字母、数字和符号(简称字符),而计算机内部只能识别二进制代码,所以必须将字符进行编码 目前微型计算机普遍采用的是美国国家信息交换标准字符码-ASCII码(American Standard Code for Information Interchange)ASCII码采用7位二进制代码对字符编码,故可表示128个字符,包括控制符号、阿拉伯数字、英文大小写字母及专用符号。如09的ASCII码为30H39H,英文大写字母AZ的ASCII
15、码为41H5AH 一个字节为8位,在用一个字节表示一个ASCII码时,通常认为最高位为0。有时根据需要也用最高位作为奇偶校验位。,ASCII 码字符表(7位码),无符号二进制数的算术运算,加法:00=0 01=1 10=1 11=0减法:00=0 01=1 10=1 11=0乘法:00=0 01=0 10=0 11=1除法:乘法的逆运算,可以用减法和右移运算实现,无符号二进制数值范围,一个n位的无符号二进制数X,其数值范围为:0X2n-1例如,n8,则X=28 1=255溢出:最高有效位产生进位,无符号二进制数的逻辑运算,“与”:00=0 01=0 10=0 11=1“或”:00=0 01=1
16、 10=1 11=1“非”:1=0 0=1“异或”:,带符号二进制数的表示及运算,一个带符号的数在机器中的表示形式称为机器数,其数值称为真值 机器数有三种表示法:原码、反码和补码 计算机中带符号的数用补码表示,原码,正数的符号位用“0”表示,负数的符号位用“1”表示,绝对值的编码与无符号数编码规则相同例如,X1010011 X原01010011 X1010011 X原11010011对于8位二进制原码:10有两种表示形式 0原00000000 正零 0原10000000 负零 2所能表示的数值范围是 一127127 127原01111111 127原11111111原码表示简单易懂,易于形成。
17、但是,两个异号数相加或两个同号数相减,就要做减法操作,吉林大学远程教育学院,微机原理及汇编语言,主讲人:赵宏伟 教授 总学时:80 吉林大学计算机科学与技术学院,第 三 讲,反码,正数的反码表示与原码相同,最高位为符号位,用“0”表示正,其余位为数值位例如,4反00000100负数的反码,表示为该数对应的正数按位取反(包括符号位)例如,4反00000100 4反11111011对于8位二进制反码:10有两种表示形式 0反00000000 正零 0反11111111 负零 2所能表示的数值范围是 一127127 127反01111111 127反10000000,补码,正数的补码表示与原码相同(
18、当X0,X补X反X原),即最高位为符号位,用“0”表示正,其余位为数值位例如,4补00000100 负数的补码等于其相应的反码加1(在最低位加1)(当X 0时,X补=X反+1)例如,-4补-4反1 111110111 1111 1100 对于8位二进制补码:1.0的表示是唯一的:0补0补00000000 2.所能表示的数值范围是 一128127 127补01111111 128补10000000,补码定义,补码是根据同余的概念得出来的:Z=nK+Y(mod K)K为模,n为任意整数,即在模的意义下,数Z与Y互补。若设n1,K2n 则有:Z=2n+Y(mod 2n),补码举例,例:已知X=011
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