微型计算机原理与应用课程教（学）案1汇总.doc

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1、.word格式,第1章　计算机基础知识1.1数制数制是人们利用符号来记数的科学方法。数制可以有很多种，但在计算机的设计与使用上常使用的则为十进制、二进制、八进制和十六进制。1.1.1数制的基与权数制所使用的数码的个数称为基；数制每一位所具有的值称为权。【例1.1】求13的二进制代码。其过程如下结果为：1101。【例1.2】求十进制数0.625的二进制数。用乘法的竖式计算，步骤如下：(2)二进制数转换成十进制数的方法由二进制数各位的权乘以各位的数(0或1)再加起来就得到十进制数。1.2逻辑电路逻辑电路由其3种基本

2、门电路(或称判定元素)组成。图1.1是基本门电路的名称、符号及表达式。,专业.专注..word格式,在这3个基本门电路的基础上，还可发展成如图1.2那样更复杂的逻辑电路。其中，最后一个叫作缓冲器(buffer)，为两个非门串联以达到改变输出电阻的目的。如果A点左边电图1.1图1.2路的输出电阻很高，则经过这个缓冲器之后，在Y点处的输出电阻就可以变得低许多倍，这样就能够提高带负载的能力。1.4.6二进制数的减法运算所以，在二进制中，常用反码加1的方法来获得补码。这在计算机中非常方便，因为二进制电路由原码求反码是很

3、容易的，这在下面就会看到。有了补码，就可以将减法变成加法来运算了。请看下面的例子。【例1.12】求Y=8(10)-4(10)=?解：因为　A=8(10)=1000(2)　　B=4(10)=0100(2)则　B′=1011+1=1100(2)于是　　　Y=A-B=A+B′=1000+1100=1　0100=0100(2)=4(10)　　　　　　　　　　　　进位，应舍去【例1.13】求(即求15减10之差)设)则:所以(结果为5)　进位，舍去1.4.7可控反相器及加法／减法电路利用补码可将减法变为加法来运算，因此需

4、要有这么一个电路，它能将原码变成反码，并使其最小位加1。,专业.专注..word格式,图1.8的可控反相器就是为了使原码变为反码而设计的。这实际上是一个异或门(异门)，两输入端的异或门的特点是：两者相同则输出为0，两者不同则输出为1。图1.8可控反相器利用这个特点，在图1.7的4位二进制数加法电路上增加4个可控反相器并将最低位的半加器也改用全加器，就可以得到如图1.9的4位二进制数加法器／减法器电路了，因为这个电路既可以作为加法器电路(当SUB=0)，又可以作为减法器电路(当SUB=1)。图1.9二进制补码数加

5、法器／减法器如果有下面两个二进制数：则可将这两个数的各位分别送入该电路的对应端，于是：当SUB=0时，电路作加法运算：A+B。当SUB=1时，电路作减法运算：A-B。图1.9电路的原理如下：当SUB=0时，各位的可控反相器的输出与B的各位同相，所以图1.9和图1.7的原理完全一样，各位均按位相加。结果，而其和为：。当SUB=1时，各位的反相器的输出与B的各位反相。注意，最右边第一位(即S0位)也是用全加器，其进位输入端与SUB端相连，因此其C0=SUB=1。所以此位相加即为：其他各位为：因此其总和输出，即：==

6、=当然，此时C4如不等于0，则要被舍去。,专业.专注..word格式,2.1算术逻辑单元顾名思义，这个部件既能进行二进制数的四则运算，也能进行布尔代数的逻辑运算。第1章已讲过，二进制数的运算电路只能算加法。增加可控反相器后，又能进行减法，所以上章最后介绍的二进制补码加法器／减法器就是最简单的算术部件。但是，只要利用适当的软件配合，乘法也可以变成加法来运算，除法也可变成减法来运算。如果在这个基础上，增加一些门电路，也可使简单的ALU进行逻辑运算。所谓逻辑运算就是指“与”运算和“或”运算。为了不使初学者陷入复杂的电

7、路分析之中，本教程不打算在逻辑运算问题上开展讨论。图2.1ALU的符号一般画成图2.1那样。A和B为两个二进制数，S为其运算结果，control为控制信号(见图1.9的控制线端SUB)。2.2触发器触发器(trigger)是计算机的记忆装置的基本单元，也可说是记忆细胞。触发器可以组成寄存器，寄存器又可以组成存储器。寄存器和存储器统称为计算机的记忆装置。微型计算机所用触发器一般用晶体管元件而不用磁性元件。这是因为晶体管元件可以制成大规模的集成电路，体积可以更小些。从晶体管电路基础中，我们已经知道触发器可以由两个晶

8、体管组成的对称电路来构成，我们也知道触发电路中有所谓单稳态触发电路和双稳态触发电路，这里不打算重复这些电路的原理图和工作特点了。下面简要地介绍一下RS触发器、D触发器和JK触发器，因为这些类型的触发器是计算机中最常见的基本元件。图2.11JK触发器的符号2.3寄存器寄存器(register)是由触发器组成的。一个触发器就是一个一位寄存器。由多个触发器可以组成一个多位寄存器。寄存器由于其