微机原理：课堂笔记

微机原理课堂笔记

微机原理是计算机科学专业的一门重要基础课程，它为学生学习计算机体系结构、计算机组成原理、计算机语言和计算机应用等课程打下了坚实的基础。微机原理主要研究微型计算机系统的组成、工作原理和应用技术。

本课堂笔记共分为三章，第一章介绍了微型计算机系统导论，包括计算机的发展概况、微型计算机系统的组成以及微处理器的介绍。第二章介绍了计算机中的数制和编码，包括进制的转换、原码、反码和补码以及ASCII码和汉字编码。第三章介绍了80x86微处理器，包括80x86微处理器的体系结构、指令系统和编程技术。

第一章 微型计算机系统导论

1-1 引言

微型计算机系统是一种完整的计算机系统，它由微处理器、存储器、输入/输出设备和系统总线组成。微处理器是计算机系统的大脑，它负责执行指令和处理数据。存储器用于存储程序和数据，输入/输出设备用于与外界进行数据交换，系统总线是连接各部件的数据通路。

1-2 计算机的发展概况

计算机的发展经历了四个阶段：电子管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机时代和大规模集成电路计算机时代。

• 电子管计算机时代（1946-1959年）：第一台计算机是电子管计算机，体积庞大，功耗高，可靠性差。
• 晶体管计算机时代（1959-1964年）：晶体管计算机取代了电子管计算机，体积更小，功耗更低，可靠性更高。
• 集成电路计算机时代（1964-1971年）：集成电路计算机将多个晶体管集成在一个芯片上，体积更小，功耗更低，可靠性更高。
• 大规模集成电路计算机时代（1971年至今）：大规模集成电路计算机将更多的晶体管集成在一个芯片上，体积更小，功耗更低，可靠性更高。

1-3 微型计算机系统的组成

微型计算机系统由微处理器、存储器、输入/输出设备和系统总线组成。

• 微处理器：微处理器是计算机系统的大脑，它负责执行指令和处理数据。
• 存储器：存储器用于存储程序和数据，它分为主存储器和辅存储器。主存储器是高速存储器，用于存储当前正在执行的程序和数据。辅存储器是低速存储器，用于存储大量的数据和程序。
• 输入/输出设备：输入/输出设备用于与外界进行数据交换，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
• 系统总线：系统总线是连接各部件的数据通路，包括数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用于传输数据，地址总线用于指定存储器地址，控制总线用于控制各部件的工作。

1-4 微处理器

微处理器是计算机系统的大脑，它负责执行指令和处理数据。微处理器由运算器、控制器和寄存器组成。

• 运算器：运算器负责执行算术和逻辑运算。
• 控制器：控制器负责协调和控制计算机系统各部件的工作。
• 寄存器：寄存器是临时存储器，用于存储临时数据和指令。

第二章 计算机中的数制和编码

计算机中的数制是指计算机用来表示数字的方式。常用的数制有二进制、八进制、十进制和十六进制。

2-1 进制的转换

进制的转换是指将一个数从一种数制转换为另一种数制。进制的转换方法有很多，其中最常用的是逐位转换法。

2-2 原码、反码和补码

原码、反码和补码是三种表示负数的方式。

• 原码：原码是直接用二进制数表示数字，负数用最高位为1表示。
• 反码：反码是将原码的每一位取反得到。
• 补码：补码是在反码的基础上，将最低位加1得到。

2-3 ASCII码和汉字编码

ASCII码是美国信息交换标准代码，它是一种用于表示英文字母、数字和符号的编码方式。汉字编码是用于表示汉字的编码方式，常用的汉字编码有GB2312、GBK和Unicode。

第三章 80x86微处理器

80x86微处理器是Intel公司生产的一系列微处理器，它包括8086、8088、80186、80188、80286、80386、80486和Pentium等。80x86微处理器采用冯·诺依曼体系结构，它由运算器、控制器和寄存器组成。

3-1 80x86微处理器的体系结构

80x86微处理器的体系结构包括运算器、控制器和寄存器。

• 运算器：运算器负责执行算术和逻辑运算。
• 控制器：控制器负责协调和控制计算机系统各部件的工作。
• 寄存器：寄存器是临时存储器，用于存储临时数据和指令。

3-2 80x86微处理器的指令系统

80x86微处理器的指令系统包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、转移指令、输入/输出指令和系统控制指令。

• 数据传送指令：数据传送指令用于在寄存器、存储器和输入/输出设备之间传送数据。
• 算术运算指令：算术运算指令用于执行算术运算，包括加、减、乘、除等。
• 逻辑运算指令：逻辑运算指令用于执行逻辑运算，包括与、或、非等。
• 转移指令：转移指令用于改变程序的执行顺序。
• 输入/输出指令：输入/输出指令用于与输入/输出设备进行数据交换。
• 系统控制指令：系统控制指令用于控制计算机系统的工作，包括启动、停止、复位等。

3-3 80x86微处理器的编程技术

80x86微处理器的编程技术包括汇编语言编程和机器语言编程。

• 汇编语言编程：汇编语言编程是一种低级编程语言，它与机器语言非常接近。汇编语言程序员需要使用汇编语言指令来编写程序。
• 机器语言编程：机器语言编程是一种直接使用机器指令来编写程序的编程语言。机器语言程序员需要对计算机的体系结构和指令系统非常了解。