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第1章 微型机的基础知识 第1章 微型机的基础知识 1.1微处理器、微型机和单片机的概念 1.2 微型机模型的组成 1.3 微机系统 1.4 单片微型计算机 1.1微处理器、微型机和单片机的概念 1.微处理器 中央处理单元－CPU(IC芯片)，内部集成了运算器ALU、控制器CU、寄存器组R和总线系统。 2.微型机 由CPU、存储器、I/O接口、总线系统和外部设备构成 1.1微处理器、微型机和单片机的概念 3. 单片机 将微型计算机的基本功能部件：中央处理器（CPU）、存储器、输入、输出接口、定时器/计数器、串行通信、中断系统（ A/D、 D/A ）等全部集成在一个半导体芯片上。称其为单片微型计算机，简称单片机或微控制器。 1.2 微型机模型的组成 1.2 微型机模型的组成 1.2.1 CPU的内部结构 主要由运算器、控制器、寄存器组成, 完成运算和控制功能 1. 运算器 由算术逻辑部件 ALU、累加器A、标志寄存器F、和 寄存器组R组成，完成对数据的算术和逻辑运算。 2. 控制器 由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、定 时和控制逻辑电路组成。它负责从存储器中取出指令并对指 令进行译码, 根据指令发出控制信号,即执行指令。使计算机 的有关部件及设备有条不紊地协调工作。 3. CPU中的主要寄存器 (1)累加器A 算术和逻辑运算、数据的输入/输出一般由A完成， 是编程中使用频繁最高的寄存器。 (2)数据寄存器DR 内外总线的缓冲寄存器，编程时不可见。 (3)寄存器组 CPU内部的工作寄存器，用于暂存数据、参入运算和传送数据。编程时很有用。 1.2 微型机模型的组成 (4)指令寄存器IR、指令译码器ID 编程时不可见。 (5)程序计数器PC 地址指针：指向下一条指令码的首地址。 PC的值→地址总线 →取指令码同时修改PC到下一条指码的首地址 执行指令 (6)地址寄存器AR 编程时不可见。 4. 标志寄存器F 51单片机中称程序状态字PSW，存放运算后的特征状态－标志位。如进/借位、溢出、是否为零等。编程时经常用到(判断这些位的状态，确定程序的流程)。 (1)进/借位标志Cy 加法、减法、比较和移位操作影响此位 例如，A＝83H，执行 A←A+8DH，结果为1 10H， Cy位=1，A=10H (2)零标志位Z 运算结果为零时 “Z”=1 1.2 微型机模型的组成 (3)符号标志位S ①计算机中数的表示方法 无符号整数 8位数(单字节) : 0～255 模＝256＝ 28 16位数(双字节) ：0～65535 模＝65536＝216 带符号整数 在数的表示范围内，一半用于表示正数，另一半用于表示负数。常用补码来表示。 ②正负数的补码表示 数X的补码定义为 正数: 用原码，最高位为 “0”, 单字节范围: 0~127 (00H~7FH) 负数: 模－│ X │, 最高位必为 “1”， 单字节范围：-1~-128(FFH~80H) 1.2 微型机模型的组成 求负数补码的方法: 用零(或模)减 其原码后取所需的字节数 将其原码按位取反后+1 例如: ［-30］补 单字节：100H-1EH=E2H 双字节：10000H-001EH= FFE2H ［+75］补=4BH ③补码的加减运算 两补码加减运算后的结果仍为补码 对补码表示的负数，再求一次补结果为正数 补码的表示范围(n位二进制数)：正数：0～ 2n－1－1 负数：－1～－ 2n－1 8位数能表示的范围为: -128 ~+127, 若超过此范围, 则为溢出 计算机中总是视为补码运算，若结果≥0，则S位＝“0”， 若结果＜0，则S位＝“1” 1.2 微型机模型的组成 (4)奇偶标志P 执行后结果中若有奇数个“1”，则P=“1”；否则P=“0”。一般用于数据传输校验。 (5)溢出标志OV 补码运算的结果超出范围，称为溢出，OV标志