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1、微型计算机基础知识1现在学习的是第1页，共61页学习方法很重要复习并掌握先修课的有关内容课堂：听讲与理解、适当笔记课后：认真复习、完成作业实验：充分准备、勇于实践学习学习方法方法2现在学习的是第2页，共61页第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识1-1 概述概述 1、电子数字计算机概念、电子数字计算机概念 目前通常所说的计算机是指电子数字计算机目前通常所说的计算机是指电子数字计算机。电子技术工艺、数字化信息处理方式、高度复杂电子技术工艺、数字化信息处理方式、高度复杂的可编程逻辑电子电路。信息以二进制形式（逻辑的可编程逻辑电子电路。信息以二进制形式（逻辑电平形式）表示；自动地进行信息处
2、理电平形式）表示；自动地进行信息处理。2、计算机分类、计算机分类 按信息处理方式：数字计算机和模拟计算机。按信息处理方式：数字计算机和模拟计算机。模拟计算机由于受元器件质量影响，其计算精度较模拟计算机由于受元器件质量影响，其计算精度较低，目前已很少生产。低，目前已很少生产。3现在学习的是第3页，共61页 按用途：通用计算机和专用计算机。按用途：通用计算机和专用计算机。专用计算机针对某用途专门设计。专用计算机针对某用途专门设计。按制造材料：机械计算机、电子计算机、按制造材料：机械计算机、电子计算机、光学计光学计算机、生物计算机、量子计算机。算机、生物计算机、量子计算机。按规模、速度（按规模、速度
3、（没有一个统一的标准，没有一个统一的标准，19891989年年IEEE(IEEE(电电气与电子工程师协会气与电子工程师协会)提出一种分类提出一种分类）巨型计算机或超级计算机巨型计算机或超级计算机(Supercomputer)(Supercomputer)小巨型计算机小巨型计算机(Minisupercomputer)(Minisupercomputer)企业级服务器企业级服务器(Mainframe)(Mainframe)小型计算机小型计算机(Minicomputer(Minicomputer）工作站工作站(Work Station)(Work Station)个人计算机个人计算机(Persona
4、l Computer)(Personal Computer)4现在学习的是第4页，共61页 3、计算机发展简史、计算机发展简史1）机械计算机的诞生）机械计算机的诞生1614 年年:苏格兰人苏格兰人John Napier发明了一种可以进行四则运发明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。算和方根运算的精巧装置。1890年年:Herman Hollerith 设计了用于美国人口普查的机设计了用于美国人口普查的机器。结果仅用器。结果仅用6周就得出了准确的人口统计数据周就得出了准确的人口统计数据(如果用人如果用人工方法，大概要花工方法，大概要花10年时间年时间)。2）电子计算机时代）电子计算机时代
5、 1906 年年:美国人美国人Lee De Forest 发明电子管，为电子计算机发明电子管，为电子计算机的发展奠定了基础。的发展奠定了基础。1946 年年:第一台真正意义上的数字电子计算机诞生（第一台真正意义上的数字电子计算机诞生（ENIAC）。）。5现在学习的是第5页，共61页根据使用电子器件不同，电子计算机经历了四个阶段：根据使用电子器件不同，电子计算机经历了四个阶段：电子管计算机电子管计算机(19461956)晶体管计算机晶体管计算机(19571964)集成电路计算机集成电路计算机(19651970)超大规模集成超大规模集成电路计算机电路计算机(1971至今至今)l 用机器语言、汇编语
6、言编写程序用机器语言、汇编语言编写程序l 用于军事和国防尖端技术用于军事和国防尖端技术l 开始使用高级语言开始使用高级语言l 开始用于工程技术、数据处理和开始用于工程技术、数据处理和 其它科学领域其它科学领域l 采用微程序、流水线等技术，提高采用微程序、流水线等技术，提高 运运行速度行速度l 出现操作系统、诊断程序等软件出现操作系统、诊断程序等软件l 采用半导体存储器采用半导体存储器l 采用图形界面操作系统采用图形界面操作系统l 器件速度更快器件速度更快,软件、外设更加丰富软件、外设更加丰富 6现在学习的是第6页，共61页 自从自从1981年年IBM公司进入微型计算机领域推出了公司进入微型计算
7、机领域推出了IBMPC以后，计算机的发展开创了一个新的时代以后，计算机的发展开创了一个新的时代微型计算机微型计算机时代时代。微型计算机的迅速、大规模的应用与普及，使计算机真正广泛。微型计算机的迅速、大规模的应用与普及，使计算机真正广泛地应用于工业、农业、科学技术技术以及社会生活与日常生活的地应用于工业、农业、科学技术技术以及社会生活与日常生活的各个方面。以前的大型机、中型机、小型机的界线巳经日益模糊各个方面。以前的大型机、中型机、小型机的界线巳经日益模糊与消失。随着微型计算机应用的普及与发展，芯片与微型机的功与消失。随着微型计算机应用的普及与发展，芯片与微型机的功能与性能迅速提高，其功能已经远
8、远超过了能与性能迅速提高，其功能已经远远超过了20世纪世纪80 年代以前的年代以前的中型机、小型机，甚至超过了大型机。中型机、小型机，甚至超过了大型机。7现在学习的是第7页，共61页 5、计算机的应用、计算机的应用 数值计算数值计算 信息处理：数据库，管理信息系统，办公自信息处理：数据库，管理信息系统，办公自动化系统动化系统 控制、自动化：过程控制，生产自动化控制、自动化：过程控制，生产自动化 辅助分析、设计：辅助分析、设计：CAD，CAM，CAI 仿真计算仿真计算 网络应用网络应用 人工智能：模式识别、神经网络、专家系统、人工智能：模式识别、神经网络、专家系统、机器人等机器人等8现在学习的是
9、第8页，共61页6、计算机发展方向、计算机发展方向 当前模式的电子计算机发展趋势是朝微型化和当前模式的电子计算机发展趋势是朝微型化和巨型化两方面发展。巨型化两方面发展。功能发展功能发展 多媒体计算机多媒体计算机：更好地支持多媒体技术，音：更好地支持多媒体技术，音频、视频数据压缩、解压缩技术，多媒体数据频、视频数据压缩、解压缩技术，多媒体数据的通信。的通信。计算机智能化计算机智能化：具有推理、联想、学习等思：具有推理、联想、学习等思维功能和模式识别功能。维功能和模式识别功能。网络计算机网络计算机：全面支持网络功能。：全面支持网络功能。9现在学习的是第9页，共61页 新型计算机的研究：新型计算机的
10、研究：神经网络计算机神经网络计算机：从内部结构模拟人脑神经：从内部结构模拟人脑神经系统。系统。生物计算机生物计算机：使用蛋白分子为材料的生物芯：使用蛋白分子为材料的生物芯片。片。光子计算机光子计算机：用光子代替电子，用光连接代：用光子代替电子，用光连接代替金属导线连接，运算速度快千倍。替金属导线连接，运算速度快千倍。10现在学习的是第10页，共61页1-2 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 1、组成部分、组成部分运算器运算器ALU寄存器寄存器控制器控制器系统软件：系统软件：DOS、Windows应用软件：应用软件：Word、Excel、Visual C+中央处中央处 理理 器器 CPU
11、 存储器存储器I/O接口接口总线总线 硬硬 件件软软 件件微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机(主机主机)外外 设设键盘、鼠标键盘、鼠标显示器显示器软驱、硬盘、光驱软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪打印机、扫描仪11现在学习的是第11页，共61页 微型计算机系统从小到大可分为微处理器、微型计微型计算机系统从小到大可分为微处理器、微型计算机、微型计算机系统三个层次结构，如图所示。算机、微型计算机系统三个层次结构，如图所示。运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器RAMROMI/O端口端口I/O端口端口微型计算机系统微型计算机系统微型计算机微型计算机微处理器微处理器电源系统电源系统软件
12、系统软件系统I/O设备设备I/O设备设备12现在学习的是第12页，共61页 微处理器简称微处理器简称P或或MP(Microprocessor)是指由一片或几片大规是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。它本身并不等于微型计算机，而只是其中央处理器称为微处理机。它本身并不等于微型计算机，而只是其中央处理器。有时为区别大、中、小型中央处理器。有时为区别大、中、小型中央处理器CPU(Central Processing Unit)与微处理器，而称后者为与微处理器，而称后者为MPU(Micro
13、processing Unit)。通常在。通常在微型计算机中直接用微型计算机中直接用CPU表示微处理器。表示微处理器。(1)微处理器微处理器13现在学习的是第13页，共61页 微型计算机简称C或MC，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑)。当把微处理器、存储器和输入输出接口电路统一组装在一块或多块电路板上或集成在单片芯片上，则分别称之为单板机、多板机或单片微型计算机。14现在学习的是第14页，共61页 微型计算机系统(Microcomputer system)简称CS或MCS，是指以微型计算机为中心,以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称
14、硬件)以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。15现在学习的是第15页，共61页2、中央处理器、中央处理器 中央处理器中央处理器CPUCPU（Central Processing UnitCentral Processing Unit）具有运算和）具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称微处理器。控制功能，是整个微型计算机的核心，也称微处理器。微处理器的主要功能部件有微处理器的主要功能部件有（1 1）运算器，也称算术逻辑部件（）运算器，也称算术逻辑部件（ALUALU）：用来进行算术）：用来进行算术和逻辑运算。和逻辑运算。（2 2）控制器：整个系统的指挥控制部件从内存中取出指令、翻
15、）控制器：整个系统的指挥控制部件从内存中取出指令、翻译指令并调动运算器及其它部件完成相应操作。译指令并调动运算器及其它部件完成相应操作。（3 3）寄存器：包括程序计数器、指令寄存器、累加器、地址）寄存器：包括程序计数器、指令寄存器、累加器、地址寄存器、数据寄存器、通用寄存器等。寄存器、数据寄存器、通用寄存器等。16现在学习的是第16页，共61页3、存储器（、存储器（Memory）记忆部件：存储程序和数据。记忆部件：存储程序和数据。主存主存(内存内存)：用于存放当前正在运行的程序和正待处理用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。数据。(CPU内部内部cache，主板上的内，主板上的内存存,造价
16、高，速度快，存储容量小造价高，速度快，存储容量小)辅存辅存(外存外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的数据存放暂不运行的程序和输入处理的数据，(主机箱内或主机箱外，造价低，容主机箱内或主机箱外，造价低，容量大，可长期保存，但速度慢量大，可长期保存，但速度慢)17现在学习的是第17页，共61页4、I/O设备设备 完成信息转换、发挥计算机的作用；文字、声音等自完成信息转换、发挥计算机的作用；文字、声音等自然信息以及其它物理信息与计算机能识别的二进制信息然信息以及其它物理信息与计算机能识别的二进制信息进行转换。进行转换。微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、数字化仪微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠
17、标、数字化仪、图像扫描仪、数码相机等。、图像扫描仪、数码相机等。微型计算机常用的输出设备有微型计算机常用的输出设备有CRT显示器、打印机显示器、打印机和绘图仪等。和绘图仪等。18现在学习的是第18页，共61页5、总线（、总线（Bus）计算机各部分之间传送信息的公共通道。计算机各部分之间传送信息的公共通道。各部件分时复用总线。各部件分时复用总线。在某一时刻，只能有一个部件向总线发送数据，否则形成在某一时刻，只能有一个部件向总线发送数据，否则形成总线冲突。总线冲突。可有多个部件从总线接收数据。可有多个部件从总线接收数据。总线结构降低了部件之间连线数量，提高可靠性；但数总线结构降低了部件之间连线数量
18、，提高可靠性；但数据交换速度降低。据交换速度降低。总线按传递信息的内容分为：总线按传递信息的内容分为：数据总线（数据总线（Data Bus-DBData Bus-DB）-双向双向 地址总线（地址总线（Address Bus-ABAddress Bus-AB）-单向单向 控制总线（控制总线（Control BusControl BusCBCB）-双向双向19现在学习的是第19页，共61页6、微型计算机结构框图、微型计算机结构框图存存储储器器I/O接接口口输输入入设设备备I/O接接口口数据总线数据总线 DB控制总线控制总线 CB地址总线地址总线 AB输输出出设设备备CPU20现在学习的是第20页，
19、共61页图图1.1 1.1 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成控制总线控制总线CB数据总线数据总线DB地址总线地址总线AB系系统统总总线线形形成成处处理理器器子子系系统统I/O设备设备I/O接口接口存储器存储器系统总线系统总线BUS微型计算机的硬件组成 微处理器子系统 存储器 I/O设备和I/O接口 系统总线21现在学习的是第21页，共61页系统总线 总线是指传递信息的一组公用导线 总线是传送信息的公共通道 微机系统采用总线结构连接系统功能部件 总线信号可分成三组 地址总线AB：传送地址信息 数据总线DB：传送数据信息 控制总线CB：传送控制信息22现在学习的是第22页，共61页总线信号
20、 地址总线AB 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址 地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围 数据总线DB CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部 数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数 控制总线CB 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号 控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等举例举例举例举例特点特点23现在学习的是第23页，共61页IBM PC系列机系统16位IBM PC系列机是32位微机的基础8088CPUIBM PC机机IBM PC/AT机机IBM PC/XT机机24现在学习的是第24页，共61页硬
21、件基本组成16位和32位PC机的基本部件相同25现在学习的是第25页，共61页1、位与字节、位与字节1）位位(Bit)l 指计算机能表示的最小信息单位。指计算机能表示的最小信息单位。l 在计算机中采用二进制表示数据和指令，故：在计算机中采用二进制表示数据和指令，故：位就是一个二进制位，有两种状态，位就是一个二进制位，有两种状态，“0”和和“1”1-3 微型计算机系统的工作原理微型计算机系统的工作原理2）字节）字节(Byte)l 相邻的相邻的8位二进制数称为一个字节位二进制数称为一个字节 1 Byte=8 bit 如：如：1100 0011；0101 0111 26现在学习的是第26页，共61页
22、3）字（）字（Word）l字字是是CPU内部进行数据处理的基本单位。内部进行数据处理的基本单位。l字长字长与与CPU内部的寄存器、内部的寄存器、运算器、总线宽度是一运算器、总线宽度是一致的。致的。l通常也将通常也将2个字节（个字节（16位）定义为一个字；。位）定义为一个字；。4）位编号）位编号 10100010D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0数据数据Data地址地址Address27现在学习的是第27页，共61页l 指令指令是是CPU能执行的一项基本操作。能执行的一项基本操作。如：取数、加、减、乘、除、存数如：取数、加、减、乘、除、存
23、数 等等 2、指令与指令系统、指令与指令系统l 指令系统（或指令集）指令系统（或指令集）是某是某CPU所能执行的全部操作。所能执行的全部操作。不同的不同的CPU，其指令系统不同。，其指令系统不同。l 程序程序是用户为使用计算机完成特定任务而编写的是用户为使用计算机完成特定任务而编写的指令的指令的序列序列。28现在学习的是第28页，共61页l 为使指令能被计算机识别，必须以二进制编码形式为使指令能被计算机识别，必须以二进制编码形式表示，称为表示，称为机器码。机器码。l 用机器码形式表示的指令不便于人来记忆和理解，于用机器码形式表示的指令不便于人来记忆和理解，于是用一些是用一些助记符助记符表示指令
24、代码。如表示指令代码。如:MOV AX,3561H;ADD BL,21Hl 用助记符表示指令代码的语言称为用助记符表示指令代码的语言称为汇编语言。汇编语言。l 汇编源程序经汇编源程序经编译编译，形成机器码程序，形成机器码程序目标程序目标程序。29现在学习的是第29页，共61页微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列3部分组成。1-4 1-4 微处理器组成微处理器组成30现在学习的是第30页，共61页 运算器又称为算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit),用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作。参加运算的两个操作数，累加器和内部数据总线,可以是数据寄存器DR(Data
25、Register)中的内容，也可以是寄存器阵列RA中某个寄存器的内容。运算结果送回累加器A暂存。(一)指令寄存器IR(Instruction Register)存放从存储器取出的将要执行的指令。(二)指令译码器ID(Instruction Decoder)对指令寄存器IR中的指令进行译码，确定该指令应执行什么操作。(三)可编程逻辑阵列PLA(Programmable Logic Array)产生取指令和执行指令所需的各种微操作控制信号。31现在学习的是第31页，共61页 通常，内部寄存器包括若干个功能不同的寄存器或寄存器组。(一)累加器 累加器是用得最频繁的一个寄存器。在进行算术逻辑运算时，它
26、具有双重功能：运算前，用来保存一个操作数；运算后，用来保存结果。(二)数据寄存器DR 数据寄存器DR用来暂存数据或指令。从存储器读出时，若读出的是指令，经DR 暂存的指令通过内部数据总线送到指令寄存器IR;若读出的是数据,则通过内部数据总线送到有关的寄存器或运算器。向存储器写入数据时,数据是经数据寄存器DR，再经数据总线DB写入存储器的。32现在学习的是第32页，共61页(三)程序计数器PC(Program Counter)程序计数器PC中存放着正待取出的指令的地址。根据PC中的指令地址，准备从存储器中取出将要执行的指令。通常,程序按顺序逐条执行。任何时刻,PC 都指示微处理器要取的下一个字节
27、或下一条指令(对单字节指令而言)所在的地址。因此,PC具有自动加1的功能。(四)地址寄存器AR(Address Register)地址寄存器AR用来存放正要取出的指令的地址或操作数的地址。在取指令时，将PC中存放的指令地址送到AR，根据此地址从存储器中取出指令。在取操作数时，将操作数地址通过内部数据总线送到AR，再根据此地址从存储器中取出操作数；在向存储器存入数据时，也要先将待写入数据的地址送到AR，再根据此地址向存储器写入数据。33现在学习的是第33页，共61页(五)标志寄存器F(Flag Register)标志寄存器F用来寄存执行指令时所产生的结果或状态的标志信号。关于标志位的具体设置与功
28、能将视微处理器的型号而异。根据检测有关的标志位是0或1,可以按不同条件决定程序的流向。34现在学习的是第34页，共61页 存储器是微机的存储和记忆部件，用来存放程序和数据（包括原始数据、中间结果与最终结果）。在计算机内部，程序和数据都是用0、1二进制代码的形式来表示的。每一个0或1就叫做1位信息。1-5 1-5 存储器概述存储器概述35现在学习的是第35页，共61页随机存取存储器由存储体、地址译码器和控制电路组成。地址译码器接收从地址总线AB送来的地址码，经译码器译码选中相应的某个存储单元，以便从中读出（取出）信息或写入（存入）信息。控制电路用来控制存储器的读写操作过程。36现在学习的是第36
29、页，共61页假定CPU要读出存储器04H单元的内容10010111 (1)CPU的地址寄存器AR先给出地址04H并将它放到地址总线上,经地址译码器译码选中04H单元;(2)CPU发出“读”控制信号给存储器,指示它准备把被寻址的04H单元中的内容97H放到数据总线上;(3)在读控制信号的作用下,存储器将04H单元中的内容97H放到数据总线上,送至数据寄存器DR,然后由CPU取走。37现在学习的是第37页，共61页 假定CPU要把数据寄存器DR中的内容00100110即26H写入存储器08H单元,则：(1)CPU的地址寄存器AR先把地址08H放到地址总线上,经地址译码器选中08H单元；(2)CPU
30、把数据寄存器中的内容26H放到数据总线上;(3)CPU向存储器发送“写”控制信号,在该信号的控制下,将内容26H写入被寻址的08H单元。38现在学习的是第38页，共61页 微机的工作过程就是执行程序的过程，而程序由指令序列组成,因此,执行程序的过程，就是执行指令序列的过程,即逐条地执行指令;由于执行每一条指令，都包括取指令与执行指令两个基本阶段,所以,微机的工作过程，也就是不断地取指令和执行指令的过程。1-6 1-6 微机工作过程微机工作过程39现在学习的是第39页，共61页40现在学习的是第40页，共61页 在取指阶段,CPU从内存中读出的内容必为指令,于是,数据寄存器DR便把它送至指令寄存
31、器IR;然后由指令译码器译码，控制器就发出相应的控制信号,CPU便知道该条指令要执行什么操作。在取指阶段结束后，机器就进入执指阶段,这时,CPU执行指令所规定的具体操作。当一条指令执行完毕以后,就转入了下一条指令的取指阶段。这样周而复始地循环一直进行到程序中遇到暂停指令时方才结束。41现在学习的是第41页，共61页 取指阶段都是由一系列相同的操作组成的,所以,取指阶段的时间总是相同的，它称为公操作。而执指阶段将由不同的事件顺序组成,它取决于被执行指令的类型，因此,执指阶段的时间从一条指令到下一条指令变化相当大。应当指出的是，指令通常包括操作码(Operation Code)和操作数(Opera
32、nd)两大部分。操作码表示计算机执行什么具体操作,而操作数表示参加操作的数的本身或操作数所在的地址,也称之为地址码。42现在学习的是第42页，共61页举例举例 一段汇编程序一段汇编程序 MOV AL MOV AL，7 7 ；将数值；将数值7 7装入累加器装入累加器ALAL中中 ADD AL ADD AL，10 10 ；ALAL内容与内容与1010相加，结果存于相加，结果存于ALAL中中 HLT HLT ；停止操作；停止操作编译成机器码：编译成机器码：10110000 10110000（MOV ALMOV AL，X X）00000111 00000111（X=7 X=7 ）00000100 00
33、000100（ADD ALADD AL，X X）00001010 00001010（X=10 X=10 ）11110100 11110100（HLT HLT ）写入存储器写入存储器内容内容1011000000000111000001000000101011110100地址地址0000H0001H0002H0003H0004H43现在学习的是第43页，共61页二进制（二进制（Binary)Binary)表示；计算机表示信息的方式。表示；计算机表示信息的方式。十进制十进制(Decimal)(Decimal)表示；人的自然表示。表示；人的自然表示。1616进制进制(Hexadecimal)(Hexa
34、decimal)表示；二进制的等价表示，每表示；二进制的等价表示，每4 4位二进位二进制数字等价于一位制数字等价于一位1616进制数字。用进制数字。用0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F 表示表示1616个数码。个数码。表示：二进制表示：二进制B B；十进制十进制D D（可省略）；（可省略）；十六进制十六进制H H1-7 计算机运算基础计算机运算基础1、常用的计数制、常用的计数制44现在学习的是第44页，共61页2、数制间的数值转换、数制间的数值转换1 1）非十进制数化十进制数的方法非十进制数化十进制数的
35、方法：各位数码乘以与其对：各位数码乘以与其对应的权，然后相加即可。应的权，然后相加即可。如：如：1011B=1 1011B=1*2 23 3+0+0*2 22 2+1+1*2 21 1+1+1*2 20 0=11=11 02E3H=0 02E3H=0*16163 3+2+2*16162 2+E+E*16+3=216+3=2*256+14256+14*16+3=73916+3=7392 2）十进制转化为十进制转化为N N进制数的方法进制数的方法整数部分整数部分除以除以N N，并记下余数，直到商为，并记下余数，直到商为0;0;将余数按从后往前的顺序排列起来，构成整数部分。将余数按从后往前的顺序排列
36、起来，构成整数部分。小数部分小数部分乘以乘以N N，并记下结果的整数部分，直到结果的小，并记下结果的整数部分，直到结果的小数部分为数部分为0;0;然后将结果的整数部分从前向后排列起来，构然后将结果的整数部分从前向后排列起来，构成小数部分。成小数部分。45现在学习的是第45页，共61页3 3）十六进制与二进制数的转换十六进制与二进制数的转换 十六进制数每一位用十六进制数每一位用4 4位二进制数表示位二进制数表示4 4）举例）举例求求100D100D的二进制和十六进制表示的二进制和十六进制表示 100/2=50 100/2=50余余0 0 50/2=25 50/2=25余余0 0 25/2=12
37、25/2=12余余1 1 12/2=6 12/2=6余余0 0 6/2=3 6/2=3余余0 0 3/2=1 3/2=1余余1 1 1/2=0 1/2=0余余1 1所以所以100D=1100100B=1100100B=64H100D=1100100B=1100100B=64H46现在学习的是第46页，共61页3、计算机中常用的编码、计算机中常用的编码1)1)所谓编码是指信息在计算机中的表示方法。信息既所谓编码是指信息在计算机中的表示方法。信息既包括数字也包括字母、符号和一些不可见的控制包括数字也包括字母、符号和一些不可见的控制符号。符号。2)BCD2)BCD码（码（Binary-Coded D
38、ecimal)Binary-Coded Decimal)用四位二进用四位二进制数表示一位十进制数。制数表示一位十进制数。3)ASCII3)ASCII码（码（American Standard Code for American Standard Code for Information Interchange)Information Interchange)用用7 7位二进制进行编码（位二进制进行编码（00-7FH00-7FH），可表示），可表示128128种种字符，见附录字符，见附录1 1。在机器内用一个字节表示，在机器内用一个字节表示，D7=0D7=0。47现在学习的是第47页，共61页4
39、)4)汉字编码：汉字编码：常用国标码，用两个常用国标码，用两个7 7位编码表示汉字和一些图位编码表示汉字和一些图形符号；形符号；在机器内用两个在机器内用两个8 8位字节表示，称为内码；位字节表示，称为内码；每个字节的每个字节的D7=1D7=1，以与，以与ASCIIASCII码相区别。码相区别。如汉字如汉字啊啊的国标码为的国标码为0110000 01000010110000 0100001；对应内码为对应内码为10110000 1010000110110000 1010000148现在学习的是第48页，共61页在计算机中，符号只能用数字来表示。在计算机中，符号只能用数字来表示。用二进制数字的用二
40、进制数字的最高位表示该数的符号最高位表示该数的符号。正数为。正数为0 0，负数为，负数为1 1。其余位为数值位。其余位为数值位。机器数的表示方法有：机器数的表示方法有：原码、反码、补码原码、反码、补码。4、计算机中有符号数的表示、计算机中有符号数的表示5、原码、反码和补码、原码、反码和补码1 1）原码：正数的原码为该数的二进制数；）原码：正数的原码为该数的二进制数；负数的原码仅符号位为负数的原码仅符号位为1 1。例：若用例：若用8 8位二进制数表示机器数，则位二进制数表示机器数，则1313的原码为的原码为0000110100001101；而；而-13-13的原码为的原码为10001101100
41、01101。原码表示便于乘除运算，不便于加减运算。原码表示便于乘除运算，不便于加减运算。49现在学习的是第49页，共61页2 2）反码：正数的反码等于原码；）反码：正数的反码等于原码；负数的反码等于其负数的反码等于其相反数相反数按位取反。按位取反。例：若用例：若用8 8位二进制数表示机器数，则位二进制数表示机器数，则1313的反码的反码为为0000110100001101；-13-13的反码为的反码为1111001011110010；而；而 -（-13-13）的反码为（）的反码为（1111001011110010）的各位取反。）的各位取反。3 3）补码：正数的补码等于原码；）补码：正数的补码等
42、于原码；负数的补码为其反码负数的补码为其反码+1+1。例：若用例：若用8 8位二进制数表示机器数，则位二进制数表示机器数，则1313的补码为的补码为0000110100001101；而；而-13-13的补码为的补码为11110010+1=1111001111110010+1=11110011。-（-13-13）的补码为）的补码为00001100+1=00001101=1300001100+1=00001101=1350现在学习的是第50页，共61页4 4）补码的性质与作用）补码的性质与作用 x+y x+y补补=x=x补补+y+y补补 x-y x-y补补=x=x补补+-y+-y补补 如如 32-
43、13=32+32-13=32+（-13-13）=00100000B+11110011B=000010011B=00100000B+11110011B=000010011B 而而13-32=00001101B+11100000B=11101101B13-32=00001101B+11100000B=11101101B =-19 =-19的补码的补码 采用补码可将减法转化为加法，符号位同数值位采用补码可将减法转化为加法，符号位同数值位一同参与运算，运算简单。一同参与运算，运算简单。引入补码的目的是引入补码的目的是：1 1）便于加减法运算；）便于加减法运算；2 2）使）使加法和减法相统一，降低硬件复
44、杂性。加法和减法相统一，降低硬件复杂性。51现在学习的是第51页，共61页 M M位二进制数能够表示的无符号数范围为：位二进制数能够表示的无符号数范围为：0 02 2M M-1-1 M M位二进制数能够表示的有符号数范围为：位二进制数能够表示的有符号数范围为：原码原码-2-2M-1M-1+1+12 2M-1M-1-1-1 反码反码-2-2M-1M-1+1+12 2M-1M-1-1-1 补码补码-2-2M-1M-12 2M-1M-1-1-16、无符号数和有符号数的表示范围、无符号数和有符号数的表示范围52现在学习的是第52页，共61页典型典型8 8位二进制数的码值位二进制数的码值 数值数值原码原
45、码反码反码补码补码 127 1277FH7FH7FH7FH7FH7FH 126 1267EH7EH7EH7EH7EH7EH 1 101H01H01H01H01H01H 0 000H/80H00H/80H00H/0FFH00H/0FFH00H00H -1 -181H81H0FEH0FEH0FFH0FFH -2 -282H82H0FDH0FDH0FEH0FEH -127 -1270FFH0FFH80H80H81H81H -128 -128/80H80H53现在学习的是第53页，共61页当前计算机的基本实现方案当前计算机的基本实现方案冯冯.诺依曼诺依曼(Von Neumann)体体系结构系结构 由运
46、算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成，各自行使不同功能；部分组成，各自行使不同功能；指令与数据存放在存储器中，指令与数据存放在存储器中，顺序执行顺序执行；采用二进制形式表示信息。采用二进制形式表示信息。该体系结构是该体系结构是冯冯.诺依曼诺依曼(Von Neumann)于于19461946年提出年提出，奠定了计算机实现框架；，奠定了计算机实现框架；19491949年诞生年诞生冯冯.诺依曼结构计算机，诺依曼结构计算机，至今计算机结构没有至今计算机结构没有根本突破。根本突破。54现在学习的是第54页，共61页 年代 型号 晶体管数量197
47、8年 8086 2.9万1982年 80286 13.5万1985年 80386 32万1990年 80486 120万1993年 Pentium 320万1996年 Pentium Pro 550万1997年 Pentium II 750万，300MHz1999年 Pentium III 2000年 Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)Moore定律：“晶体管的大小将以指数速率变小，而集成到芯片上的晶体管数目将1824个月翻一番。”Gordon Moore，1965（Intel公司的创始人，著名半导体科学家）55现在学习的是第55页，共61页世界上第一台计算机E
48、NIAC返回返回56现在学习的是第56页，共61页什么是微型计算机 以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件控制器和运算器的微处理器为核心所构造出的计算机系统 微处理器（Microprocessor）微型计算机（Microcomputer）返回返回57现在学习的是第57页，共61页Intel 80 x86CPU的地址线条数Intel80 x86地址条数存储容量8086201MB8088201MB802862416MB80386324GBPentium4返回返回58现在学习的是第58页，共61页Intel 80 x86CPU的数据线条数Intel 80 x86数据位数80861680888802861680386Pentium 432返回返回59现在学习的是第59页，共61页系统总线的使用特点除了CPU外，还有DMA控制器和协处理器都具有控制系统总线的能力。它们被称为“总线主控设备”在某一个时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线在连接系统总线的各个设备中，某一个时刻只能有一个发送者向总线发送信号；但可以有多个设备从总线上同时获得信号返回返回60现在学习的是第60页，共61页休休 息息 一一 下下61现在学习的是第61页，共61页