系统引导程序的工作原理
引子单片机控制系统中，由于程序规模不大，它完全可以存储于程序可寻址的片上ROM（Read Only Memory:只读存储器，它的种类很多，这里不做过多解释）。当程序运行时，不需要移动程序位置，便可直接通过PC （Programming Counter：程序计数器，它总是指向CPU 下一条要执行的程序指令）指针指向，加载到CPU当中并解释执行。
问题目标系统规模比较庞大的嵌入式系统，需要使用规模很大的系统软件与应用软件来实现控制功能。那么，这些软件直接存储在片上可直接寻址的ROM中，是不可能的（CPU 的位宽，决定了可直接寻址的物理地址范围不够大）。所以，它们只能存放于容量较大的外部存储设备当中，而外部存储设备的内部空间（类似于某单位的库房内部货架，外部人员无法直接使用，只能通过库房管理员完成出库入库操作）往往不能被PC直接寻址访问！那么，如果要运行程序，必须要将它加载到CPU可寻址的RAM当中。
办法目标系统规模比较庞大的嵌入式系统，需要使用规模很大的系统软件与应用软件来实现控制功能。那么，这些软件直接存储在片上可直接寻址的ROM中，是不可能的（CPU 的位宽，决定了可直接寻址的物理地址范围不够大）。所以，
它们只能存放于容量较大的外部存储设备当中，而外部存储设备的内部空间（类似于某单位的库房内部货架，外部人员无法直接使用，只能通过库房管理员完成出库入库操作）往往不能被PC直接寻址访问！那么，如果要运行程序，必须要将它加载到CPU可寻址的RAM当中。
谁来做系统引导程序（BootLoader)。嵌入式系统中的控制核心SOC（System On A Chip）芯片，在设计伊始，就预留了一部分PC可直接寻址的ROM空间，这部分空间，用户可存放一小段代码，当系统复位时，CPU直接指向这里，并执行它。这是非常重要的特性，针对不同的SOC，其实现方式可能完全不同，但原理相通。
如何做之第一简单的初始化硬件设备（戏说“类似于抢滩登陆当中的先锋部队，规模很小，任务很明确：抢占滩头，并开辟一块安全的登陆区域，供后续抢滩部队安全登陆”），比如：初始化内存，设置堆栈，调整配置CPU工作模式，初始化中断控制系统，驱动存放系统软件的外部存储设备等；如何做之第二加载系统引导程序自身到RAM中（戏说“后续抢滩部队登陆在先锋部队的引导下登陆”）。因为系统引导程序的规模也比较大，它的代码存储范围也会超出PC可直接指向的范围，所以，必须要加载完整的系统引导程序到RAM 中；如何做之第三系统引导程序驱动并初始化后续所有被使用到的硬件设备（戏说“抢滩部队开辟大范围的安全的登陆
场，足够后续的主力作战部队登陆并展开”），比如：检测内存、LCD屏、声音输出设备、简单的通讯设备、存储设备等等；
如何做之第四从外部存储设备中加载操作系统内核，同时为内核设定启动参数，并将系统的控制权交给操作系统（戏说“抢滩部队引导主力作战部队在指定的安全区域登陆，然后讲当前的战场形态以信息的形式通知给主力作战部队，最后将战场的控制权交给主力作战部队，完成任务”），结束使命。结束语系统引导程序，是嵌入式系统当中必不可少的软件。没有系统引导程序，操作系统自身不能被加载并正确运行。当前在嵌入式系统当中使用最多的系统引导程序是U-Boot,它开源、免费，并且支持绝大部分的嵌入式SOC芯片。同时它还支持很多常用的外部硬件设备，因为它的硬件设备驱动来源于Linux操作系统。所以，对嵌入式系统设计者来说，选择U-Boot绝对是不二的选择！
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阅读后请思考1、为什么嵌入式系统要引入系统引导程序？
2、系统引导程序它大概的作用是什么？
3、系统引导程序的工作流程大概是什么？
第周星期第节年月日
教学过程 图2-5.1 计算机内的五大部件 二、计算机指令与程序 计算机根据人们预先设计的一串指令来自动地进行数据的计算和信息的加工处理，这一串指令就称为程序。 一个指令规定计算机执行一个基本操作。一个程序规定计算机完成一个完整的任务。由于计算机只能识别二进制数，所以指令也必须用二进制代码表示，这就是机器指令。 为了便于记忆和使用，人们发明了用英文字母和符号代表指令的方法，这就是汇编指令和汇编语言。后来计算机专家又发明了与我们日常使用习惯很接近的“高级”语言，常用的高级语言有：Pascal、C、Java等。汇编语言和高级语言都要由专门的程序“翻译”成机器指令，计算机才能识别并执行。例如，加法操作对应的指令： 机器指令汇编指令高级语言 11000110 ADD C，A C=C+A 【想一想】 我们在五年级学过的LOGO是高级语言吗？为什么？LOGO中是如何做加法的？ 三、计算机工作原理 计算机的基本工作原理是存贮程序和程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机程序及相关的数据，输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的指令，加以分析并执行规定的操作。这就是美籍匈牙利数学家冯.诺依曼在20世纪40年代计算机诞生的初期提出来的“程序存储”原理。
【知识拓展】计算机之父--冯·诺依曼 1945年6月，冯.诺依曼提出了在数字计算机内部的存储 器中存放程序的概念，被称为“冯.诺依曼结构”，按这一结构 建造的计算机称为存储程序计算机（又称为通用计算机）。冯. 诺依曼计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备 组成，它的的特点是：程序以二进制代码的形式存放在存储器中；所有的指令都是由操作码和地址码组成；指令在其存储过程中按照执行的顺序；以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。直到目前，计算机仍是按照这个原理进行工作和加工处理信息的。 下面就以一个汇编语言程序在计算机中的运行过程来说明计算机的工作原理。例如，要求计算机实现将13和15相加，结果28放在CPU的累加器中。具体步骤如下： 1、编写程序 用3条汇编指令，就可以实现两个数相加。 LD A，DH ；将16进制数D（即13）送累加器A ADD A，FH ；将16进制数F（即15）与累加器中的D相加 HALT ；暂停 想一想，执行了以上3条指令后，累加器A中存储的数是多少？ 2、输入程序 将以上程序输入到计算机的内存中，并由汇编程序“翻译”成目标程序（机器指令）。见表2-5.1。 源程序目标程序说明 LD A，DH 00111110；表示“取数”操作 00001101；表示“操作数”13 ADD A，FH 11000110；表示“累加”操作 00001111；表示“操作数”15 HALT 01110110；表示“暂停”操作 表2-5.1
控制器的工作原理介绍 控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。 控制器的分类有很多，比如LED控制器、微程序控制器、门禁控制器、电动汽车控制器、母联控制器、自动转换开关控制器、单芯片微控制器等。 1.LED控制器(LED controller)：通过芯片处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。控制器根据预先设定好的程序再控制驱动电路使LED阵列有规律地发光，从而显示出文字或图形。 2.微程序控制器：微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已被广泛地应用。在计算机系统中，微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。 3.门禁控制器：又称出入管理控制系统(Access Control System) ，它是在传统的门锁基础上发展而来的。门禁控制器就是系统的核心，利用现代的计算机技术和各种识别技术的结合，体现一种智能化的管理手段。 4.电动汽车控制器：电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。 上述只是简单的介绍了几种控制器的名称和主要功能，控制器的种类繁多、技术不同、领域不同。 在控制器领域内，高标科技作为一家国家级的高新企业，其主打产品是电动车控制器，并且在电动车控制领域内占有很重要的地位，之前已经说到电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。高标科技在这里为大家介绍一下高标控制器的基本工作原理： （一）高标科技电动车控制器的结构 电动车控制器是由周边器件和主芯片(或单片机)组成。周边器件是一些功能
计数器在实际生活中的应用 华中科技大学文华学院10环境工程2班 100205021126 黄丹 【关键词】计数器生活应用发展 【内容摘要】计数器除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能,可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。智能计数器是未来计数器发展的方向。 计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。 如果按照计数器中的触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。如果按照计数过程中数字增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器，随时钟信号不断增加的为加法计数器，不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器。另外还有很多种分类方法。 计数器除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。 计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计
?综述与专论? 生物技术通报 B I O TECHNOLO G Y BULL ET I N 2006年增刊 D HP LC 系统工作原理及其应用 李莉 王翀 陈瑶生 (华南农业大学动物科学学院,五山 510642) 摘 要: 变性高效液相色谱(DHP LC )是一种高通量筛选DNA 序列变异的新技术,从该仪器设备的组成、工作原理、基本操作方法、主要技术特点等作一综述,并对其在基因组领域的应用如S NP 分析、双链DNA 片段分析、微卫星分析、mRNA 定量分析、引物纯度检测等方面及在医学、遗传学方面的应用作了较详细的综述。 关键词: DHP LC 原理 应用 W orki n g Pr i n c i ples and Appli cati on of DHP LC Syste m L i L i W ang Chong Chen Yaosheng (College of A ni m al Science,South China A gricultural U niversity,Guangzhou 510642) Ab s tra c t: Denaturing H igh Perf or mance L iquid Chr omat ography (DHP LC )is a kind of high thr oughout ne w tech 2 nique t o detect the mutati on of the DNA sequence .The structure of the instru ment,working Princi p les,basic mani pulating method and main technical characteristic were revie wed .The app licati ons in the medicine,genetics and genome domain such as analysis of S NP,the frag ment of double strains,m icr osatellite,the quantitative mRNA,the pure detecti on of the p ri m e,et al were revie wed in detail . Key wo rd s: DHP LC Princi p le App licati on 基金项目:国家自然科学基金资助(30300249) 作者简介:李莉(19822),女,硕士研究生,专业方向:动物遗传育种与繁殖,电话:020********* 通讯作者:王翀(19682),女,博士,副教授,主要研究方向:分子遗传学,电话:020*********,E 2mail:betty@scau .edu .cn 变性高效液相色谱(denaturing high perf or mance liquid chr omat ography,DHP LC )是一种新的高通量筛选DNA 序列变异的新技术,这一技术最先由美国Stanf ord 大学Oefner 及Underhill 等于1995年报道, 美国Transgenom ic 公司采用该原理制造专利化仪器,专利产品为WAVE μ DNA 片段分析系统 (WAVE μDNA frag ment analysis syste m )。1.1 仪器主要组成部分 硬件部分:变性高效液相色谱仪(WAVE μ 3500HT ):WAVE μ L 27100型四元梯度溶液注入系 统(含四元梯度泵),WAVE μ L 27250型Peltier 可冷 却、加热自动进样器,WAVE μ L 27300p lus 型高精度Peltier 柱箱,WAVE μ L 27400型紫外/可见光检测 器,WAVE μ L 2700在线去气装置:四通道,样品池(可容纳4个96孔PCR 板,以便进行大规模分析筛 查),WAVE μ Maker 数据工作站系统(硬件)等。 软件部分:M icr os oft W indows μ NT 操作系统,HS MD 27000数据工作站控制接口软件,WAVE μ Maker 核苷酸片段分析系统专用软件包。1.2 DHP LC 基本原理及其应用 用离子对反向高效液相色谱法:①在不变性的温度条件下,检测并分离分子量不同的双链DNA 分子或分析具有长度多态性的片段,类似RF LP 分析,也可进行定量RT 2PCR 及微卫星不稳定性测定 (MSI );②在充分变性温度条件下,可以区分单链DNA 或RNA 分子,适用于寡核苷酸探针合成纯度 分析和质量控制;③在部分变性的温度条件下,变异型和野生型的PCR 产物经过变性复性过程,不仅分别形成同源双链,同时也错配形成异源双链,根据柱子保留时间的不同将同源双链和异源双链分离,
1．计算机采用“存储程序”原理的提出者是（） A．乔布斯B．冯·诺依曼C．比尔·盖茨D．马云 2．下列表示的存储容量中，最大的是（） A．1GB B．1MB C．512B D．512KB 3．下列数据中可以表示二进制数的是（） A．456 B．AF9 C．986 D．1011 4．计算机软件可以分为（） A．系统软件和通用软件B．应用软件和系统软件 C．操作系统和网络软件D．编译程序和常用工具软件 5．下列对任务栏操作表述正确的是（） A．能改变大小不能移动B．不能改变大学不能移动 C．能改变大小也能移动D．不能改变大小也不能移动 6．在Windows XP 窗口菜单命令项中，若选项呈灰色，这意味着（） A．该命令项当前暂时不可用B．命令项除了差错 C．该命令项可以使用，变灰色是由于是故障所致 D．该命令项并不存在，以后也无法使用 7．在Windows XP资源管理器中显示文件的修改日期，可选择“查看”菜单中（）A．缩略图B．图标C．列表D．详细信息 8．窗口和对话框的区别是 A．对话框不能移动，也不能改变大小 B．两者都能改变大小，但对话框不能移动 C．两者都能移动，但对话框不能改变大小 D．两者都能移动和改变大小 9．在Word2003的文档编辑状态下，文档的名称显示在（） A．工具栏B．菜单栏C．标题栏D．状态栏 10．在Word2003的文档编辑状态下，删除插入点之后的一个字符，可以按（）A．Insert键B．Delete键C．Backspace 键D．Capslock键 11．启动Word2003，系统自动创建新文档的文件名为（） A．文件1.doc B．文档1 .doc C．Noname.doc D．UntitleD.doc 12．Word2003默认的视图方式是（） A．页面视图B．Web版式视图C．普通视图D．大纲视图 13．将当前编辑的Word2003文档转存为其它格式的文件时，应使用“文件”菜单中的（）命令 A．保存B．页面设置C．属性D．另存为 14．在Excel2003中，一般文件的默认保存类型为（） A．.doc B．.bmp C．.xls D．.ppt 15．在Excel2003中，下来属于默认单元格地址的是（） A．E6 B．6E C．6 D．E 16．在Excel2003的单元格中输入3/5，则该单元格默认的数据类型是（）A．文本型B．数值型C．日期型D．逻辑型 17．在Excel2003中进行操作时，若某单元格中出现“######”的内容时，含义是（）A．在公式单元格引用不再有效 B．单元格中的数字太大 C．计算结果太长超过了单元格宽度
第1章思考题及习题1参考答案 一、填空 1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。答：微控制器，嵌入式 控制器. 3. AT89S52单片机工作频率上限为 MHz。答：33 MHz。 三、判断对错 1. STC系列单片机是8051内核的单片机。对 2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、1个中断 源、1个定时器（且具有捕捉功能）。对 3. 单片机是一种CPU。错 4. AT89S52单片机是微处理器。错 5. AT89C52片内的Flash程序存储器可在线写入，而AT89S52则不能。错 6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。对 7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。对 8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP 的长处。对 四、简答 4. 解释什么是单片机的在系统编程（ISP）与在线应用编程（IAP）。 答：单片机的在系统编程ISP（In System Program），也称在线编程，只需一条与PC机USB口或串口相连的ISP下载线，就可把仿真调试通过的程序代码从PC机在线写入单片机的Flash存储器内，省去了编程器。在线应用编程（IAP）就是可将单片机的闪存内的应用程序在线修改升级。
第2章思考题及习题2参考答案 一、填空 1. 在AT89S52单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。答：2μs 2. AT89S52单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。答：12 9. AT89S52单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为AT89S52单片机的PC是16位的，因此其寻址的范围为 KB。答：64 10. AT89S52单片机复位时，P0~P3口的各引脚为电平。答：高 11. AT89S52单片机使用片外振荡器作为时钟信号时，引脚XTAL1接，引脚XTAL2的接法是。答：片外振荡器的输出信号，悬空 二、判断对错 1. 使用AT89S52单片机且引脚EA=1时，仍可外扩64KB的程序存储器。错 2. 区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。错 3. AT89S52单片机共有32个特殊功能寄存器，它们的位都是可以用软件设置的，因此，都
实验八程序计数器PC 实验 【实验要求】 利用CP226实验箱上的K16…K23 开关做为DBUS 数据的输入端，其它开关做为控制信号的输入端，实现程序计数器PC预置与加1功能。 【实验目的】 掌握模型机中程序计数器PC的功能及其功能实现的工作原理与控制方法，程序执行过程中顺序和跳转的实现。 【主要集成电路芯片及其逻辑功能】 1. 计数器74HC161 本实验所涉及的主要集成电路芯片之一为74HC161，用于实现程序计数器PC预置与加1功能。74HC161是四位二进制可预置同步加法计数器，芯片包含一条时钟输入线CP、四条数据输入线(P0～P3)、一条清零信号线MR、二条使能信号线CEP和CET、一条预置信号线PE、四条数据输出线(Q0～Q3)、一条进位输出TC(TC= Q0·Q1·Q2·Q3·CET)。74HC161引脚结构如下图所示，其功能逻辑如下表所示。 2. 数据选择器74HC151 本实验所涉及的主要集成电路芯片之二为74HC151，用于指令执行过程中形成跳转条件。74HC151为互补输出的8选1数据选择器，芯片包含三条选择控制线(地址端，S0、S1、S2)、
8 条数据输入线(I0～I7)、二条互反输出线(Z 、～Z)、二条使能信号线E 。74HC161引脚结构如下图所示，其功能逻辑如下表所示。 【实验涉及的逻辑电路及原理】 1. 程序计数器PC 程序计数器PC 是由两片74HC161构成的八位带预置计数器，预置数据来自于数据总线。PC 输出可以通过由PCOE(低电平有效)控制的74HC245送到地址总线，还可以通过由PCOE_D (低电平有效)控制的另一片74HC245送回到数据总线。程序计数器PC 实验原理逻辑电路如下图所示，其中PC+1、LDPC 、RST 、PCOE_D 、PCOE 分别为计数器使能、计数器预置、计数器清0、数据总线收发器使能、地址总线收发器使能控制信号，CK 为脉冲信号。在CPP226实验箱中，PC+1由PCOE 取反产生，LDPC 由指令执行过程中形成跳转条件逻辑电路形成。 当LDPC=0时，在CK 的上升沿，预置数据被打入程序计数器PC 。 当PC+1=1时，在CK 的上升沿，程序计数器PC 加1 D 7 D 7 1 1 1 D 6 D 6 0 1 1 0 D 5 D 5 1 0 1 0 D 4 D 4 0 0 1 0 D 3 D 3 1 1 0 0 D 2 D 2 0 1 0 0 D 1 D 1 1 0 0 0 D 0 D 0 0 0 0 0 1 0 × × × 1 W Y A 0(A) A 1(B) A 2(C) S
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用（二） （低轴阻发电机参考资料） 1 引言 开关磁阻电机驱动系统(SDR)具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护，启动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率访问内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。这使得SR电机系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用。 SR电机是一种机电能量转换装置。根据可逆原理，SR电机和传统电机一样，它既可将电能转换为机械能—电动运行，在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能—发电运行，其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程。本文将从SR电机电动和发电运行这两个角度阐述SR电机的运行原理。 2 电动运行原理 2.1 转矩产生原理 控制器根据位置检测器检测到的定转子间相对位置信息，结合给定的运行命令(正转或反转)，导通相应的定子相绕组的主开关元件。对应相绕组中有电流流过，产生磁场;磁场总是趋于“磁阻最小”而产生的磁阻性电磁转矩使转子转向“极对极”位置。当转子转到被吸引的转子磁极与定子激磁相相重合(平衡位置)时，电磁转矩消失。此时控制器根据新的位置信息，在定转子即将达到平衡位置时，向功率变换器发出命令，关断当
前相的主开关元件，而导通下一相，则转子又会向下一个平衡位置转动;这样，控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关，就可产生连续的同转向的电磁转矩，使转子在一定的转速下连续运行;再根据一定的控制策略控制各相绕组的通、断时刻以及绕组电流的大小，就可使系统在最隹状态下运行。 图1 三相sr电动机剖面图 从上面的分析可见，电流的方向对转矩没有任何影响，电动机的转向与电流方向无关，而仅取决于相绕组的通电顺序。若通电顺序改变，则电机的转向也发生改变。为保证电机能连续地旋转，位置检测器要能及时给出定转子极间相对位置，使控制器能及时和准确地控制定子各相绕组的通断，使srm能产生所要求的转矩和转速，达到预计的性能要求。 2.2 电路分析
提出存储程序的计算机工作原理的是谁 “存储程序”原理，是将根据特定问题编写的程序存放在计算机存储器中，然后按存储器中的存储程序的首地址执行程序的第一条指令，以后就按照该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序结束执行。 1945年，美藉匈牙利科学家冯·诺依曼（J.Von Neumann）提出的，是现代计算机的理存储程序论基础。现代计算机已经发展到第四代，但仍遵循着这个原理。 存储程序和程序控制原理的要点是，程序输入到计算机中，存储在内存储器中（存储原理），在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。编辑本段技术特点计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。冯·诺依曼结构（John von Neumann）也就是存储程序奠定了现代计算机的基本结构，其特点是：1）使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。2）存储单元是定长的线性组织。3）存储空间的单元是直接寻址的。4）使用低级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作。5）对计算进行集中的顺序控制。6）计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。7）彩二进制形式表示数据和指令。8）在执行程序和处理数据时必须将程序和数据道德从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。编辑本段发展历程“电子计算机之父”的桂冠，被戴在数学家冯·诺依曼（J.Von Neumann）头上，而不是ENIAC的两位实际研究者，这是因为冯·诺依曼提出了现代电脑的体系结构。1944年夏，戈德斯坦在阿贝丁车站等候去费城的火车，偶然邂逅数学家冯·诺依曼教授。戈德斯坦告诉他莫尔学院的电子计算机项目。开始研究从1940年起，冯·诺依曼就是阿贝丁试炮场的顾问。他向戈德斯坦表示，希望亲自到莫尔学院看看那台正在研制之中的机器。从此，冯· 诺依曼成为了莫尔小组的实际顾问，与小组成员频繁地交换意见。年轻人机敏地提出各种设想，冯·诺依曼则运用他渊博的学识，把讨论引向深入，并逐步形成电子计算机的系统设计思想。在ENIAC尚未投入运行前，冯·诺依曼就看出这台机器致命的缺陷，主要弊端是程序与计算两分离。程序指令存放在机器的外部电路里，需要计算某个题目，必须首先用人工接通数百条线路，需要几十人干好几天之后，才可进行几分钟运算。冯·诺依曼决定起草一份新的设计报告，对电子计算机进行脱胎换骨的改造。他把新机器的方案命名为“离散变量自动电子计算机”，英文缩写是“EDVAC”。1945年6月，冯·诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101页报告”，直到今天，仍然被认为是现代电脑科学发展里程碑式的文献。报告明确规定出计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算。EDVAC方案的革命意义在于“存储程序”，以便电脑自动依次执行指令。人们后来把这种“存储程序”体系结构的机器统称为“诺依曼机”。由于种种原因，莫尔小组发生令人痛惜的分裂，EDVAC机器无法被立即研制。1946年6月，冯·诺依曼和戈德斯坦、勃克斯回到普林斯顿大学高级研究院，先期完成了另一台 ISA电子计算机（ISA是高级研究院的英文缩写），普林斯顿大学也成为电子计算机的研究中心。宣告完成直到1951年，在极端保密情况下，冯·诺依曼主持的EDVAC计算机才宣告完成，它不仅可应用于科学计算，而且可用于信息检索等领域，主要缘于“存储程序”的威力。 EDVAC只用了3563只电子管和1万只晶体二极管，以1024个44比特水银延迟线来储存程序和数据，消耗电力和占地面积只有ENIAC的1/3。最早问世的内储程序式计算机既不是ISA，也不是EDVAC，英国剑桥大学威尔克斯（M.Wilkes）教授，抢在冯·诺依曼之前捷足先登。威尔克斯1946年曾到宾夕法尼亚大学参加冯·诺依曼主持的培训班，完全接受了冯· 诺依曼
2.4 微程序计数器uPC实验 姓名：孙坚学号：134173733 班级：13计算机日期：2015.5.15 一．实验要求：利用CPTH实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现微程序计数器uPC的写入和加1功能。 二．实验目的：1、了解模型机中微程序的基本概念。 2、了解uPC的结构、工作原理及其控制方法。 三．实验电路：74HC161 是一片带预置的4 位二进制记数器。功能如下：当RST = 0 时，记数器被清0 当IREN = 0 时，在CK的上升沿，预置数据被打入记数器 当IREN = 1 时，在CK的上升沿，记数器加一 TC为进位，当记数到F（1111）时，TC=1 CEP，CET 为记数使能，当CEP，CET=1 时，记数器工作，CEP，CET=0 时，记数器保持原记数值 uPC原理图
uPC工作波形图 在CPTH 中，指令IBUS[7:0]的高六位被接到uPC 预置的高六位，uPC 预置的低两位被置为0。一条指令最多可有四条微指令。 微程序初始地址为复位地址00，微程序入口地址由指令码产生，微程序下一地址有计数器产生。 连接线表 四．实验数据及步骤： 实验1：uPC 加一实验 置控制信号为： 按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，数据uPC 被加一。 实验2：uPC 打入实验 二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据12H
置控制信号为： 当EMWR，EMEN=0时，数据总线（DBUS）上的数据被送到指令总线（IBUS）上。 按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器uPC的黄色预置指示灯亮，表明uPC被预置。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据10H被写入uPC寄存器。 五．心得体会： 通过这次实验，我们更好的掌握了微程序计数器uPC的结构，工作原理和控制方法。
先明白定义再说区别和原理： 1、程序存储器(program storage) 在计算机的主存储器中专门用来存放程序、子程序的一个区域。 2、指令寄存器（IR ）：用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器（DR）中，然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试，以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。 3、程序计数器（PC）：为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为指令计数器。在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC，因此程序计数器
（PC）的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，即每执行一条指令PC增加一个量，这个量等于指令所含的字节数，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。 当程序转移时，转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值，此PC值就是转去的地址，以此实现转移。有些机器中也称PC为指令指针IP（Instruction Pointer） 4、地址寄存器：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止。 当CPU和内存进行信息交换，即CPU向内存存/ 取数据时，或者CPU从内存中读出指令时，都要使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。同样，如果我们把外围设备的设备地址作为像内存的地址单元那样来看待，那么，当CPU和外围设备交换信息时，我们同样使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。
一、存储程序工作原理 二、计算机的三个基本能力：一是采用二进制，二是能够存储程序，三是能够自动地执行程序。 三、计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。 四、总线(Bus)：是微型计算机中用于连接CPU、存储、输入/输出接口等部件的一组信号线和控制电路，是系统内各种部件之间共享的一组公共数据传输线路。 五、回收站：硬盘的部分存储区域 六、文件:新建打开保存另存为页面设置打印 七、编辑:撤消重复复制粘贴查找替换 八、格式:字体段落分栏文字方向背景 九、表格:绘制表格插入表格合并单元格绘制斜线表头表格属性 十、计算机网络是指通过通信设备将地理位置分散、具有独立功能的多个计算机连接起来，按照协议进行数据通信，以实现资源共享和信息传递的系统。 十一、计算机网络的物理组成:计算机传输介质连接设备 十二、网络连接设备:网络适配器集线器交换机中继器网桥路由器网关调制解调器 十三、国标字符集有6763个常用汉字 十四、由三部分组成： 十五、字母、数字和各种符号，共687个 十六、一级常用汉字，共3755个，按汉语拼音排列 十七、二级常用汉字，共3008个，按偏旁部首排列 十八、基本思想：先把编制的程序存储起来，再用程序来控制计算机的运行. 十九、“存储程序”工作原理:在计算机中设置存储器，将二进制编码表示的计算步骤与数据一起存放在存储器中，机器一经启动，就能按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储内容进行译码和处理，自动完成由程序所描述的处理工作 二十、计算机网络的概念:概念：计算机网络是通信技术与计算机技术相结合的产物，是以资源共享为主要目的、以通信媒体互连起来的计算机的集合二十一、计算机：服务器、客户机和同位体。 二十二、传输介质：计算机与通信设备之间、以及通信设备之间都通过传输介质互连，具体有双绞线、同轴电缆、光纤、电话线、微波信道、卫星信道等。 二十三、通信设备：其作用是为计算机转发数据，具体有交换机、集线器、路由器、调制解调器等。 二十四、中国教育科研网（CERNET ）中国公用信息网（ChinaNET ）中国科学技术网（CSTNET ）中国金桥信息网(CHINAGBN) 1．阐述系统软件和应用软件的分类和作用。 系统软件：操作系统、程序设计语言、语言处理程序、诊断程序、数据库管理系统。 应用软件：用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软件包；文字处理软件包；图像处理软件包；各种财务管理、税务管理、工业控制等行业软件。
水文地质结构系统的基本原理及其应用 摘要：近些年来，随着我国经济、科学技术、建筑行业的发展，我国的工程建 设越来越多，工程建设的过程中因为人的不当行为、工程的某些要求，对工程建 设周边的地下水资源的破坏比较严重，随着工程建筑的不断增多，对地下水资源 的破坏在不断的加重，而水文地质条件对环境的效应有一定的影响，而对水文地 质结构系统的基本原理研究可以解决一些环境问题，所以研究水文地质结构系统 的原理和应用具有十分重要的现实意义。 关键词：水文地质；结构系统；基本原理；应用 1水文地质学发展简史 水文地质学的发展经历了萌芽、奠基、形成和发展四个阶段。5700年的浙江 余姚河姆渡古文化遗址水井，约3000年前中西亚及北非的干旱地带出现的坎儿 井（Biswas，1970；Todd等，2005），表明人类从远古时代就开了地下水的利用，代表了水文地质学的萌芽。欧洲工业革命时期，由于工业的快速发展，需水量大 大增加，人们对井的出水有了量的需求。1856年，法国水利工程师达西 （H.Darcy），通过室内水通过沙的控制性实验，得出线性渗透定律，即著名的达 西定律，奠定了水文地质学的基础。法国人裘布依（A.Dupuit）、美国人泰斯（C.V.Theis）都先后加入到地下水的定量计算中，并且将其推到了一个新的高度。该阶段人们已经通过实践得到了水文地质相关的基本理论，并且将其应用到了地 下水的研究之中，为水文地质学的发展奠定了好的基础。第一次世界大战之后， 合理开发、科学管理与保护地下水资源，越来越受到人们重视。20世纪40～60 年代，雅克布（C.E.Jacob）及汉图什（M.S.Hantush）等论述了孔隙承压含水层的 越流现象，“含水层思维”受到冲击，逐渐产生含水系统的概念。随后英国的博尔 顿（N.S.Boulton）和美国的纽曼（Neuman）分别导出了潜水完整井非稳定流方程。至此，水文地质学已经完成了从找水型向资源型的转变，各方面理论研究已经构 建了较完备的结构框架，水文地质学的发展已经初步成型。第二次世界大战以后，随着生产力与科学技术的迅速发展，世界人口急剧增长，消费需求也急剧升高， 因而人类开始大规模改造自然环境，大量消耗了包括地下水在内的各种资源，破 坏了环境，打破了生态平衡，进而导致了生态环境的急剧恶化，如土地荒漠化、 土壤盐碱化、地面沉降、水土流失等。保护生态环境刻不容缓，水文地质工作者 开始寻求新的发展模式，水文地质学开始进入了以生态环境为研究核心的阶段， 期间面临的问题错综复杂，以及在全球信息化大的背景下，原有的思维模式、概念、理论以及方法已经难以满足发展需求。加拿大的托特提出了地下水流动系统 理论，为水文地质学的发展开拓了新的发展前景。新技术、新理论的不断引入， 使得水文地质学越来越系统，概念越来越完善，技术越来越成熟，分支学科的划 分也越来越明确，其发展也越来越迅速，至此，水文地质学进入了新的发展时期。从水文地质学发展的四个阶段我们可以清晰地看出，其是一门与生活实践密不可 分的学科。水文地质学的发展贯穿于人类文明的发展之中。 2水文地质结构系统的基本思想 结构系统的概念是系统理论中基本概念的扩展。系统科学强调从系统的结构 与功能的观点出发去研究整个客观世界，这也是水文地质结构系统理论的出发点。 由不同等级、不同形态、不同成因(建造)、经受不同改造作用、具有不同结构和水力学性质的水文地质综合体的有机组合所构成的、具有控水功能、并且不断 运动演化的有机整体，这就是水文地质结构系统的定义。这里，结构系统既指各
第一章 1．完整的计算机系统应包括配套的硬件设备和软件系统。 2．计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备 和输出设备。其中运算器、控制器和存储器组成主机运算器和控制器可统称为CPU。 3．基于存储程序原理的冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。 5．系统程序是指用来对整个计算机系统进行调度、管理、监视及服务的各种软件，应用程序是指用户在各自的系统中开发和应用的各种程序。 6．计算机与日常使用的袖珍计算机的本质区别在于自动化程度的高低。 7．为了更好地发挥计算机效率和方便用户，20世纪50年代发展了操作系统技术通过它对计算机进行管理和调度。 8．指令和数据都存放在存储器中，控制器能自动识别它们。 9．计算机系统没有系统软件中的操作系统就什么工作都不能做。 10．在用户编程所用的各种语言中与计算机本身最为密切的语言是汇编语言。11．计算机唯一能直接执行的语言是机器语言. 12．电子计算机问世至今计算机类型不断推陈出新但依然保存存储程序的特点最早提出这种观点的是冯·诺依曼。 13．汇编语言是一种面向机器的语言,对机器依赖性很强,用汇编语言编制的程序执行速度比高级语言快。 14．有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中称为固件。 15．计算机将存储、运算逻辑运算和控制三部分合称为主机，再加上输入设备和输出设备组成了计算机硬件系统。 16．1μs= 10-6s，其时间是1ns的1000 倍。 17．计算机系统的软件可分为系统软件和应用软件，文本处理属于应用软件，汇编程序属于系统软件。 18．指令的解释是由计算机的控制器来完成的，运算器用来完成算数和逻辑运算。 23．存储器的容量可以用KB、MB和GB表示，它们分别代表 2 10字节，2 20字节和2 30字节。 24．计算机硬件的主要技术指标包括机器字长、存储容量、运算速度。
RFID 系统工作原理及其结构 一套完整的RFID系统，是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder) 及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder 电路将内部的数据送出，此时Reader 便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。 图系统的基本组成 以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成， 感 应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling) 两种，一般低频的RFID 大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。 图卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式 阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处 理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAt等实现对物体识别信息的采集、处理 及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件 (线 圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。 应答器通常包含： a.天线：用来接收由阅读器送过来的信号，并把所要求的数据送回给阅读器。 /DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源，并经大电容储存能量，再经 稳压电路以提供稳定的电源。 c.解调电路: 把载波去除以取出真正的调制信号。 d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号，并依其要求回送数据给阅读器。 e.内存: 做为系统运作及存放识别数据的位置。 f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。 图3. 标签结构 阅读器通常包含： a.天线:用来发送无线信号给Tag,并把由Tag响应回来的数据接收回来. b.系统频率产生器: 产生系统的工作频率. c.相位锁位回路(PLL): 产生射频所需的载波信号 d.调制电路：把要送给Tag的信号加载到载波并送给射频电路送出? e.微处理器：产生要送给Tag信号给调制电路，同时译码Tag回送的信号，并把所得的数据回传给应用程序，若是加密的系统还必需做加解密操作. f.存储器: 存储用户程序和数据 g.解调电路: 解调tag 送过来的微弱信号，再送给微处理器处理. h.外设接口: 用来和计算机联机
电子计数器原理及应用研究 一、实验目的： 了解测频的方法和电子计数器的工作原理以及虚拟仪器的基本概念，熟悉虚拟电子计数器的操作，并采用不同闸门时间对不同的频率进行测量并分析。 二、实验原理： 1、测频原理 计数器的测频原理如图1 所示。fx 为输入待测信号频率，f0为时钟脉冲的频率。闸门信号GATE 控制计数时间，Fx 和F0两个计数器在同一时间T 内分别对fx 和f0进行计数，f0已知，时间T 可由计数器F0的计数值算出。计数器Fx 的计数值Nx=fx ×T ，计数器F0的计数值N0＝f0×T 。 由于 Nx/fx ＝N0/f0＝T 则被测频率fx 为 fx ＝(Nx/N0)×f0 由于 Nx/fx ＝N0/f0＝T 则被测频率fx 为 fx ＝(Nx/N0)× f0 显示 f OUT3 Q Q GATE F X F O 图1 测频原理框图 2、电路工作原理 本实验系统中的计数器是采用8253芯片来实现的，电路原理如图2所示。 （1）Fx 、F0计数器： F0计数器：由8253计数器0和计数器1级联而成的计数器，对时钟计数，通过设定初值来确定闸门时间（采用二进制计数）。 Fx 计数器：由8253的计数器2构成的计数器，对被测信号计数（采用二进制计数）。 （2）时钟发生器： 由4MHZ 的晶振经过二分频后得到的2MHZ 时钟 （3）开门脉冲发生器： 开门脉冲发生器由D 触发器构成，开门信号由软件产生，经out3到D1端，当软件发出开门信号后，D 触发器的翻转产生一个开门前置脉冲（经与非门G 输出），完成8253内的三个计数器从初值锁存器往计数器打入初值的置数脉冲作用。
实验九微程序计数器μPC 实验 【实验要求】 利用CP226实验箱上的K16…K23 开关做为DBUS 数据的输入端，其它开关做为控制信号的输入端，实现微程序计数器μPC预置与加1功能。 【实验目的】 掌握模型机中微程序计数器μPC的功能及其功能实现的工作原理与控制方法，微程序执行过程中顺序和跳转的实现。 【主要集成电路芯片及其逻辑功能】 本实验所涉及的主要集成电路芯片为74HC161，74HC161的引脚结构和功能逻辑可见实验九。 【实验涉及的逻辑电路及原理】 微程序计数器μPC是由两片74HC161构成的八位带预置计数器，μPC输出直接送回μPC。预置数据高六位来自于控制总线IBUS[7:0]的高六位，低二位被置为0，说明指令微程序入口地址由指令码来形成，微程序中下一条微指令地址由微程序计数器μPC产生，且一条指令最多可包含四条微指令。微程序计数器μPC实验原理逻辑电路如下图所示，其中RST、IREN分别为计数器清0、计数器预置控制信号，CK为脉冲信号。其功能逻辑为： 微程序计数器μPC实验原理逻辑电路
当RST = 0 时，微程序计数器μPC被清0。 当IREN = 0 时，在CK的上升沿，预置数据被写入微程序计数器μPC。 当IREN = 1 时，在CK的上升沿，微程序计数器μPC加一。 【实验内容及步骤】 (1)实验连接线 实验具体连接线如下表所示。 微程序计数器μPC实验连接线 连接信号孔接入孔作用状态说明 1 J2座J3座将K23-K16接入DBU[7:0] 实验模式：手动 2 IREN K0 预置μPC低电平有效 3 EMEN K1 EM存储器工作使能低电平有效 4 EMWR K2 EM存储器写使能低电平有效 5 EMRD K3 EM存储器读使能低电平有效 6 CK 已连μPC工作脉冲上升沿打入 (2)微程序计数器μPC加一 二进制开关K3、K2、K1、K0分别用于置控制信号EMRD、EMWR、EMEN、IREN。 K3(EMRD) K2(EMWR) K1(EMEN) K0(IREN) 1 1 1 1 按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，微程序计数器μPC的数据被加一。 (3)微程序计数器μPC预置 二进制开关K23～K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据12H K23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16 0 0 0 1 0 0 1 0 二进制开关K3、K2、K1、K0分别用于置控制信号EMRD、EMWR、EMEN、IREN。 K3(EMRD) K2(EMWR) K1(EMEN) K0(IREN) 1 0 0 0 当EMWR，EMEN=0时，数据总线(DBUS)上的数据被送到指令总线(IBUS)上。 按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器μPC的黄色预置指示灯亮，表明μPC被预置。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据10H被写入μPC寄存器。