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微机原理与应用自学课件 第一章

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微机原理及应用培训

微机原理及应用培训

软件组成
微机软件系统包括系统软件和应用软 件，系统软件如操作系统、编译器等， 应用软件如办公软件、图像处理软件 等。
微处理器基本原理
01 02
微处理器结构
微处理器由运算器、控制器和寄存器组等部分构成，运算器负责执行算 术和逻辑运算，控制器负责指令的取指、译码和执行等操作，寄存器组 用于暂存数据和指令。
THANKS.
微机原理及应用培训
目 录
• 微机原理概述 • 指令系统与汇编语言 • 存储器与I/O接口技术 • 数据传输与通信协议 • 微机系统扩展与外设连接技术 • 微机原理在嵌入式系统中的应用 • 实验与课程设计环节安排
微机原理概述
01
微机定义与发展历程
微机定义
微机，即微型计算机，是一种基于微 处理器的计算机系统，具有体积小、 功耗低、性能稳定等特点。
设计一个数据采集系统，实现对模拟信号的采集、转换和处理，并通 过微机系统进行显示和存储。
基于微机的通信接口设计
利用微机系统的串行通信接口，设计一个简单的通信协议，实现两台 微机之间的数据传输和通信。
基于微机的图形显示系统设计
利用微机系统的图形显示功能，设计一个简单的图形显示系统，如实 现图形的绘制、移动和旋转等操作。
汽车电子控制系统
将微机原理应用于汽车发动机控制、车身稳定控 制等方面，提高汽车的性能、安全性和舒适性。
实验与课程设计环节
07
安排
实验目的和要求
掌握微机系统基本组成
通过实验了解微机系统的基本组成， 包括微处理器、存储器、输入输出接 口等部分。
熟悉汇编语言编程
通过实验学习和掌握汇编语言的编程 技巧，能够编写简单的汇编程序。
数据传输在微机系统中的应用

微机原理及应用

微机原理及应用
Intel 8008和MCS-8微型机 字长：4位或8位 特点：指令系统比较简单，运算功能较
差，价格低廉 应用：面向家电、计算器和二次仪表
1.1
微型计算机发展大致分为五代
第二代：８位机发展阶段 从1973年到1977年 代表产品： Intel 8080/8085、MC 6800、
Z 80、R 6502 字长：8位 特点：指令系统比较完善，运算速度提
Electronic Numerical Integrator And Computer （电子数字积分计算机 ）
1.1
ENIAC描述
18000多个电子管 1500个继电器 10000只电容和7000个电阻 重量30吨 占地面积170平方米 耗电150千瓦 运算速度每秒5万次 当时价值48万美元
多种寻址方式，段式存储结构，配有功 能强大的系统软件 应用：工业控制
1.1
微型计算机发展大致分为五代
第四代：32位机发展阶段 从1985年到1992年 代表产品：Intel 80386 、80486 字长：32位 特点：内存容量已达1MB以上，硬盘技术不断
提高，发展了32位的总线结构，各种品牌机涌 向市场，如COMPAQ、DELL等，这些微型机在性 能上已赶上传统的超级小型机，可执行多任务、 多用户操作。 应用：办公自动化、网络环境
计数制：一种计数的方法，用不同的代 码来表示任意数
计算机使用二进制数（B） 为方便二进制数的记忆，使用十六进制
数（H） 为与人们良好沟通，使用十进制数（D）
1.2
十进制数的特点
1. 代码个数：具有10个不同的代码，分别 是 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9
2. 进位规则：逢10进1 3. 权：以10为底的幂

微机原理与应用

微机原理与应用
第五代：64位机的诞生和发展阶段（1992- ） 代表产品：Intel Pentium（外部数据线是32位，但内部具有64 位的结构）、Itanium 特点：外部数据64位字长，32位以上地址总线，增加了虚拟现 实等多媒体能力和通信上的应用。 应用：办公自动化，网络服务器。
1.3 微型计算机的工作原理
代表：采用8088CPU的IBM PC机，是计算机发展的第二个里 程碑，进一步推动了微型计算机的发展和普及，带动了全社会 的微型计算机热。
二、微型计算机的发展历程
第四代：32位机发展阶段（1985-1993） 代表产品：Intel 80386、80486 特点：内存容量达到1M以上，硬盘技术不断提高，发展了32 架构和32位的总线结构，各种品牌机涌向市场，如COMPAQ、 DELL等以及国内的一些名牌产品。 应用：办公自动化、网络环境。
一、计算机的发展历程
第四代：大规模集成电路计算机时代 大规模集成电路，集成度越来越高；软件上采用数据库和
软件工程，把软件设计提高到工程设计高度提出了规范化设计 方法。
第五代：“非冯。诺伊曼”计算机时代。 冯。诺伊曼结构具有程序存储和程序的顺序执行的特点。
第六代：神经网络计算机时代，光计算机时代，生物计算机时 代。
系统软件依赖于机器，应用软件更接近用户业务。
1.3 微型计算机的工作原理
四、计算机的基本操作过程
计算机的硬件是运行程序的基础，存储器既能存 储程序又能存储数据。
指令的操作包括： 基本运算 存储器之间的信息交换 存储器与外设的信息交换
一、基本概念
指令——计算机的每种基本运算或操作称为一条指令。
①计算机能直接完成两数加、减、逻辑乘、逻辑或以及数的取反、 取负、传输等许多基本运算和操作。 ②指令在微处理器中以代码形式出现并实施控制。

微机原理及应用(第五版)PPT课件

微机原理及应用(第五版)PPT课件
微型计算机原理
• 第一章 微型计算机基础知识 • 第二章 微型计算机组成及微处理器功能结构 • 第三章 80X86寻址方式和指令系统 • 第四章 汇编语言程序设计 • 第六章 半导体存储器及接口 • 第八章 中断和异常 • 第九章 输入/输出方法及常用的接口电路
2021
1
第一章 微型计算机基础知识
X为负时:求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反.
2021
微机原理及应8用
补码没有+0和-0之分;反码有+0和-0之分
[+0]补=00…..00=0 [-0]补=00…..00=0 [+0]反=00…..00=0 [-0]反=00…..00=111…..11
解: ①.设x=129,y=79则
[x]补=10000001B,[y]补=01001111B [-y]补=[y]变补=10110001B [x-y]补=[x]补+[-y]补=00110010B 最高位有进位,
结果为正[x-y]补= [x-y]原=00110010B x-y=50
②.设x=79,y=129则
• 二进制:数的后面加后缀B. • 十进制:数的后面加后缀D或不加. • 十六进制:数的后面加后缀H.
2021
微机原理及应5用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位，最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数
1).原码: 设X=+1011100B,Y=-1011100B
• 补码:优点:符号位和数值一起运算; 减法可以变成加法运算.

微机原理及应用讲稿

微机原理及应用讲稿
1. 微型计算机的特点 主要特点如下: ⑴体积小、重量轻、功耗低 ⑵可靠性高、使用环境要求低 ⑶结构简单，系统设计灵活、使用方便 ⑷价格低廉 ⑸维护方便
2.微型计算机的分类
从不同角度可对微型机做不同的分类，这里 给出几种分类方法： （1）按微型机的组成，可分为位片机、单片机、 单板机及多板机等 （2）按处理器的字长，可分为4位、8位、16位、 32位及64位等 （3）按应用领域不同，可分为工控微机、商用 微机、家用微机等
第二节 8086/8088的内部寄存器
1.内部寄存器 在8086/8088微处理器中具有14个16位 可供编程人员访问的寄存器。 这14个16位寄存器按用途可分为数据寄 存器、段寄存器、指针寄存器、变址寄存 器、控制寄存器。
AH BH CH DH SP BP SI DI IP PSWH CS DS SS ES
VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SSO(HIGH) MN/MX RD HLDA(RQ/GT0) HLDA(RQ/GT1) WR(LOCK) IO/M(S2) DT/R(S1) DEN(S0) ALE(QS0) INTA(QS1) TEST READY REST
1983年，Intel推出了80286，内外数据总线 16位，地址线24位，可寻址16MB内存，主 频可达20MHz。 1985年， Intel推出了80386，内外数据总线 32位，地址线32位，可寻址4GB内存，带 Cache。 1989年， Intel推出了80486，内外数据总线 32位，集成了浮点运算器，主频可达 50MHz。
第二节 Intel 80X86系列微处理器
1978年，Intel推出了16位微处理器8086 8086的数据总线16位，地址总线20位， 主频可达8MHz。 一年后，Intel推出了准16位微处理器8088 8088与8086基本相同，只是8088的外部数据总 线为8位。主要是为兼容8位的外围接口芯片。 由8088构成的IBM PC曾风靡全球。

微型计算机系统原理及应用第1章第一次课教材

微型计算机系统原理及应用第1章第一次课教材
序设计方法 认识微机接口技术在工程中的实际应用 了解微机及其接口技术的最新发展 建立微型计算机系统的整体概念 形成微机系统软硬件开发的初步能力
2019/4/27
5
学习方法
充分的课前预习准备； 注重课堂的学习成效，牢固掌握基本概念、
基本原理等基础知识；
理论联系实际，重视实验操作和程序设计的 实践；
2019/4/27
7
第1章 概述
微型计算机发展概述 80x86系列结构的概要历史 计算机基础 计算机的硬件和软件 微型计算机的结构 多媒体计算机
2019/4/27
8
本节课要求：
了解80x86系列微处理器的发展历史 掌握计算机的基本结构、常用术语等。 掌握微处理器的工作原理 掌握地址、数据、控制总线的概念 理解计算机执行过程 理解模型机的工作原理
微机原理及应用
自动化与电气工程学院
2019/4/27
2019/机原理及应用 适应专业: 机自，机设 课程性质: 专业基础课 学 时： 40学时（讲课：32，实验8） 教 材：
《微计算机系统原理及应用》 (第五版)， 周明德,清华 大学出版社
参考书： 1.微型计算机技术及应用 ,戴梅萼编,清华大学出版, 1995. 2.微型计算机原理及应用,郑学坚编,清华大学出版 3.微型计算机原理及接口技术, 钱晓捷,机械工业出版社,1999 4.IBM PC 汇编语言程序设计，沈美明，清华大学出版社
2019/4/27
Gordon E. Moore，Intel公司的创 始人之一
13
万晶体管
4500
4200
4000
3500
3000
2800

微机原理及应用第1章预备知识

微机原理及应用第1章预备知识

十六进制与十进制、二进制的相互转换 1）十六进制与十进制的相互转换与二进制与十进制
的相互转换类似；
十六进制转化为十进制：每一位乘上 16n 相加。
例如： 0F23H 3160 2161 F162
（3 32 15 256）10 （3875）10
十进制转化为十六进制： ①将十进制整数部分“除16取余”，直到商数为0 ②将十进制小数部分“乘16取整”，直到小数部分为0
(4 0.75)10 (4.75)10
2）十进制转换成二进制 方法：对十进制的整数部分和小数部分分别进行转换 a.对于十进制的整数部分，除2取余（直到商数=0） b.对于十进制的小数部分，乘2取整（直到小数部分
等于0为止）
例如， (301.625)10 (?)2 首先将整数 (301)10 部分转换为二进制，再将将小数 部分 (0.625)10 转换为二进制 。
(301.625)10 (100101101.101)2
4. 八进制记数法 用0、1、2、……、7这8个符号来表示。目前的计 算机很少采用八进制。
5. 十六进制记数法 十六进制中的16个符号分别是：0、1、……、9、
A、B、C、D、E、F。 A~F相当于10~15。 十六进制数一般在其后加字符‘H’来标记。 若以A~F开头，则应在前面加0，如0F3H。
任何二进制数均可表示成以 2n为因子的代数式的和.
例如： (10)2 0 20 1 21 (2)10
3. 二进制数与十进制数的相互转换 1）二进制转换成十进制 就是将二进制数中的每一位bn乘上相应的因子2n后， 再相加。
例如：
(100.Leabharlann 1)2 0 20 0 21 1 22 1 21 1 22
8421码就是BCD码中的一种，用4位二进制来表示一位 十进制数

本科课件-微机原理与单片机应用(完整)

本科课件-微机原理与单片机应用(完整)

绪论
2、计算机发展趋势
•微型化─ 便携式、低功耗 •高性能─ 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度 •智能化─ 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力 •系列化、标准化─ 便于各种计算机硬、软件兼容和升级 •网络化─ 网络计算机和信息高速公路 •多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、
5．单片机工作原理 6. 单片机汇编语言设计 7. 单片机C语言程序设计 8. 单片机应用技术
微机原理部分
单片机原理部分
微机原理部分的主要内容
第一章：数制、 二进制数的运算及其加法电路、复习 数码（ASCII码、BCD码）、二进制有符号数的的表示 方法及运算 第二章： 三态输出电路、 总线结构、存储器 第三章：基本工作原理，以一个简单的模型机为例， 系统的介绍微机的基本结构。
微机原理与单片机应用
吴栋 南京师范大学物理科学与技术学院
课程简介
《微机原理与单片机应用》课程是电子与通信工程等工科学 生学习和掌握微机及单片机知识的课程。通过学习，使学生 从理论上掌握微机及单片机的基本组成、工作原理、接口电 路及功能部件的连接，通过微机系统或单片机相关的具体实 践，使同学们具有微机及单片机系统软硬件开发的初步能力。
绪论22计算机发展趋势?微型化便携式低功耗?高性能尖端科技领域的信息处理需要超大容量高速度?智能化模拟人类大脑思维和交流方式多种处理能力?系列化标准化便于各种计算机硬软件兼容和升级?网络化网络计算机和信息高速公路?多机系统大型设备生产流水线集中管理独立控制故障分散资源共享绪论输入输出接口piosioctcadcdac
教材、参考书
微型计算机原理及应用（第四版）郑学坚主编，清华大学出版社 单片机原理与应用技术 高惠芳主编，科学出版社

精品课件-微机原理及单片机应用技术(王维新-第1章 概述

精品课件-微机原理及单片机应用技术(王维新-第1章 概述

电子元件
7
第一代（1946---1957年） • 电子管式 • 机器语言 • 速度几千次
到几万次/秒 • 应用范围：
科学计算.
8
第二代（1958-1964年）晶体管计算机 • 晶体管式 • 高级语言 • 体积小 • 速度几十万次/ 秒 • 应用范围扩大：数据处理, 自动控制
9
第三代（1965-1970年） • 中、小规模集成电路 • 体积更小 • 速度几十万次/ 秒~几百万次/秒 • 操作系统 • 应用范围扩大：企业管理, 辅助设计
18
1.2.2 微型计算机系统的组成
存储器
输
运算器
输
入
接
接
出
设
口
控制器
口
设
备
备
微处理器芯片
输入输出接口芯片
微型计算机
微计算机硬件结构
19
系统软件：对电脑的软硬件资源进行管理，为用户提供各种服 务，是用户与硬件之间沟通的桥梁，用来启动、运行、管理和 维护计算机硬件和应用软件，是保障计算机系统正常运作的基 础环境。 程序设计语言：将用户语言编译成计算机可以识别的机器语言 ，主要有机器语言、汇编语言和高级语言。 应用软件：为解决各种应用问题而编制的应用软件。
为了区别3种不同数制，约定 数后加B表示二进制数 带D或不带字母符号表示十进制数 带H表示十六进制数
27
十进制、二进制、十六进制数之间的关系表
十进制 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7
→ 1 1111 1100 0111B → 0001 1111 1100 0111B = 1FC7H

1模拟量输入输出110822讲解精选课件PPT

1模拟量输入输出110822讲解精选课件PPT
6.1.2模拟量输出通道的组成 D/A变换器（D/A Converter）
数字量转换为模拟量
低通滤波
平滑输出波形
放大驱动
提供足够的驱动电压，电流
2021/3/2
12
6.2D/A（数/模)转换器
6.2.1D/A转换器的工作原理 6.2.2D/A转换器的主要技术指标 6.2.3典型的D/A转换器芯片 6.2.4D/A转换器与微处理器的接口
VO
=
-
Rf R
Vin
Rf
式中：Rf 为反馈电阻
R
R 为输入电阻
Vin
∑
Vo
2021/3/2
15
D/A变换原理
若输入端有n个支路, 则输出电压VO与输入 电压Vi的关系为：
V0 =-Rf i=n1R1iVin
式中：Ri 为第i支路的输 入电阻
2021/3/2
16
电阻网络就称为权电阻网络如下(图中n=8)：
若Si=1,该项对VO有贡献 若Si=0,该项对VO无贡献
2021/3/2
18
如果用8位二进制代码来控制图中的S1～ S8(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，那么根 据二进制代码的不同，输出电压VO也不同 ，这就构成了8位的D/A转换器。
可以看出，当代码在0～FFH之间变化时， VO相应地在0～-(255/256)Vref之间变化。
微机原理与应用
2021/3/2
1
微机原理与应用
教学内容:
第一章 微型计算机基础 第二章 微型计算机指令系统 第三章 汇编语言程序设计 第四章 半导体存储器 第五章 数字量输入输出 第六章 模拟量输入输出
2021/3/2
2
第1章、微型计算机基础

CH01_1 微机原理 第1章绪论

CH01_1 微机原理 第1章绪论

主要应用： 嵌入式应用。广泛嵌入到 工业、农业、 航 空、航天、军事、通信、能源、交通 IT、 IT、金融、仪器仪 金融、仪器仪 表、保安、医疗、办公设备、娱乐 休闲、健身、体育竞 表、保安、医疗、办公设备、娱乐休闲、健身、体育竞 赛、服务领域等的产品中，已成为现代电子系统中重要的 赛、服务领域等的产品中，已成为现代电子系统中重要的 智能化工具。 学习重要性：单片机已成为电子系统中最普遍的应用手 段，除了单独设课程外，在涉及的许多实践环节，如课程 设计、毕业设计乃至研究生论文课题中，单片机系统都是 最广泛的应用手段之一。近年来，在高校中大力推行的各 种电子设计竞赛中，采用单片机系统解决各类电子技术问 题已成为主要方法之一。 请稍微留心一下我们的周围，看看周围由于应用单片机 请稍微留心一下我们的周围，看看周围由于应用单片机 后发生了什么变化？

掌握微处理器、微型机和单片机的概念及组成； 掌握计算机中常用数制及数制间的转换；(补充内 容) 掌握计算机中常用的编码BCD码和ASCII码；(补 充内容) 掌握数据在计算机中的表示方法，原码、反码及 补码。(补充内容)
第一章 基本内容：
1.1 什么是单片机 1.2 单片机的历史及发展概况 1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型 1.4 单片机的发展趋势 1.5 单片机的应用 1.6 MCS－51系列单片机
微处理器 MPU 核心 MicroProcessor Unit
器件
微控制器 MCU MicroController Unit
embedded
微处理器 微型计算机 微型计算机系统
3、微型计算机系统
硬件系统 软件系统
微型计算机 微处理器：运算器、控制器 内存储器 ROM：ROM、PROM、 EPROM、E2PROM、Flash ROM RAM：SRAM、DRAM、iRAM 、NVRAM I/O接口：并行、串行、中断接 口、DMA接口 系统总线：数据、地址、控制总 线（DB、AB、CB） 外围设备 输入/输出设备 A/D 、D/A转换器 开关量输入/输出 终端
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1 计算机基础
1.1 概 述
微型机的发展过程
纵观其发展，至今大致历经了五代的演变： 第一代：1971~1972年，标志：Intel首先研制成功4位微处理器及MCS4微型计算机； 第二代：1973~1977年，Intel研制的8位微处理器8080及MCS-80微型 计算机、Motorola研制的8位微处理器6800、Zilog研制的8位微处理器Z80 ，Zilog和Intel研制的8位微处理器8085； 第三代：微处理器升级为16位，代表产品为Intel的8086、Zilog的 Z8000、Motorola的M68000，典型的微型机为IBM的PC-AT； 第四代：进入上世纪80年代，先后出现了80286、80386、80486和 80586等微处理器，字长由16位上升到32位； 第五代：1995年开始，标志是Intel出品的32位奔腾(Pentium)微处理器 ，操作系统由DOS变成了WINDOWS。 第三、第四代微型机的功能已非常强大，它们淘汰了小型计算机； 第五代功能更加强大，已经替代了中型计算机。
1 计算机基础
1.1 概 述
计算机的工作原理
◘用眼睛(输入设备) 把指令代码逐条读入 她脑袋中； ◘把指令代码按照序 号记忆在脑细胞中 (存储器)，即按照地址有序地放在存储器中：(1000)=12、(1001)=63、... ； 这样有序排列的指令代码被称为程序； ◘ 启动大脑(控制器)从地址1000处取出第1条指令代码送给运算器； ◘ 运算器将代码翻译对应的功能(指令译码)，如举左手一次，和具体动作 指挥有关机构(微操作)将左手(输出设备)举起一次； ◘ 取出第2条指令代码，译码、微操作、设备输出； ◘ 取出第3条，...；如此不断地进行下去，连续不断、没完没了。 可见，计算机就像人们的大脑一样，俗称为电脑。
N [an 1 16n 1 an 2 16n 2 a0 160 a1 161 a2 162 a m 16 m ] m ai 16i i n 1
人们研究和使用二进制数的一种形式，可大大减轻阅读和书写二进制数的 负担。例如：1001 0011 1111 0010B = 93F2H。 为了便于人们阅读和计算机区分，必须给不同进制的数加上标记： 下标：[101]16，[101]10，[101]2。 字母后缀：101H，101D，101B。一般情况下常省略D
1 计算机基础
1.1 概 述
微型机的发展趋势
发展高性能32位和64位微处理器； 发展专业化、高性能的单片机； 发展多微处理器微型计算机，进行并行计算； 发展微型计算机网络，实现分布式计算； 完善、优化和发展I/O接口及外设。
1 计算机基础
1.1 概 述
计算机系统
硬件(CPU、存储器、I/O接口与显示器、键盘、打印机) 软件(系统与各种应用)而构成的系统
1 计算机基础
1.2 计算机中的数
数制
二进制(Binary) 只有0和1共两个数码 基数为2，加法计算时逢2进1 10110.11 = 124+023+122+121+020+12-1+12-2 = 22.75 任意一个二进制数N均可表示为
N [an 1 2n 1 an 2 2n 2 a0 20 a1 21 a2 22 a m 2 m ] m ai 2i i n 1
1 计算机基础
1.1 概 述
微型机的结构
存储器：内部存储器(内存) + 外部存储器(外存) 内存工作速度快、容量有限， 用于存储CPU将要执行的程序和处理的数据； 外存速度慢、容量大，用于库存程序和数据； 当CPU需要使用外存中的程序和数据时，执行程序装入内存。
外部设备(外设)：包括输入设备、输出设备和外存。
1 计算机基础
1.1 概 述
微型机的分类
单片机：把CPU、存储器和I/O接口集成在一片IC中；特点：体积小、 功耗低，在智能化仪器仪表及自控领域内应用极广；除了指令系统外，没 有配备任何软件。 单板机：把CPU、存储器、I/O接口和简单的人机交互设备安装在一块 PCB上，配备有监控程序，用于操作单板机；特点：体积小，减小了硬件 设计工作，一般仅用于实验。 外延产品：嵌入式计算机。 个人计算机(PC)：将CPU、存储器、I/O接口和较完备的人机接口等装 配在一个主机箱内；特点：在硬件上有更完美的存储器系统(内存大、外 存丰富-硬盘、软驱)，有更完美的人机接口及外设，如键盘、显示器和打 印机等；在软件上，配备系统软件，也可选配各种应用软件。 外延产品：工业控制微型计算机，简称工控机。
1 计算机基础
1.1 概 述
微型计算机的结构
I/O(输入/输出)接口 连接CPU与外设，种类繁多。 从系统构成的角度 系统接口：微型计算机必不可少的组成部分 应用接口：相对系统接口而言的，但不是必须的； 从使用范围的角度 通用接口：可以供不同的外设使用 专用接口：专门用于某一特定外设的接口 从一次传送的数据量 并行接口：一次数据传送过程能够传送多个bit数据 串行接口：一次数据传送过程只能传送一个bit数据 从传送信息类型的角度 数字接口：仅能够处理数字量的接口 模拟接口：能够进行模拟和数字转换的接口
Ch1 计算机基础
1.1 ◘ 1.2 ◘ 1.3 ◘ 1.4
◘
概 述 计算机中的数 二进制数运算 计算机中数与字符的编码
1 计算机基础
1.1 概 述
计算机及发展
计算机的定义 计算机是电子数字计算机的简称，它是一种高度自动化、能够进行算术运 算、逻辑判断、信息加工处理和记忆的机器，能模仿人类的思维活动、代 替人的部分脑力劳动，能对生产过程实施某种控制等。 计算机的特点 运算速度快：远高于人类和其它任何运算工具的运算速度。 运算精度高：理论上，可以进行任意位数的运算。 具有“记忆”能力：一些存储器掉电后仍然能保持数据不丢失 。 具有逻辑判断能力：借助于数理逻辑和布尔代数而具有“智能”。 自动化程度高：一旦为它配备了必备的硬件和软件，就可根据程序自动 完成规定的工作。 通用性强：科学计算、数据处理、仪器仪表、自动控制、通信、家用电 器和游戏娱乐，现代没有了它人们就要缺少很多东西!
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1.1 概 述
微型计算机的结构
总线(Bus)：公用的标准通信信道，将计算机各部分连接在一起。 地址总线AB(Adress Bus)：单向，是N条信号线的集合，用于选择某个 存储单元和I/O接口，数量(宽度N)决定了寻址范围：2N。 数据总线DB(Date Bus)：双向，是N条数据信号线的集合； 数量(宽度N)决定了一次传送数据的位数。 控制总线CB(Control Bus)：控制CPU、内存和I/O接口的信息交换。
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计算机及发展
发展趋势 大型及巨型化：解决天气预报、复杂数学运算等问题，需要计算机具有 极高的运算速度和极大的内存容量；但体积大、价格高，给普及应用带来 了极大的困难。 小型及微型化：用于一般工业、农业、航空航天和个人等广大领域。 网络化：微型计算机的功能已非常强大、且价格低，连接起来可以满足 人们对信息共享与交换的需求、进行分布式计算。 将来有取代大型和巨型计算机的趋势! 目前计算机的发展走向两个极端，一是大型及巨型化，二是小型及微型 化，网络化更是突飞猛进。同时，人们已经开始研究生物计算机。
N [an 1 10n 1 an 2 10n 2 a0 100 a1 101 a2 102 a m 10 m ] m = ai 10i i n 1
i---位置，ai---第i位数码，n---整数部分的位数，m---小数部分的位数。
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1.1 概 述
计算机的主要技术指标
一台计算机的性能是由系统结构、硬件组成、指令系统和软件配置及外 部设备等诸多因素决定的，不能仅凭一两项技术指标来衡量。 字长：计算机中作为整体处理和运算的若干位二进制数，是CPU一次能 够处理二进制数的位数。常用的字长有8、16、32和64位等，当然位数越 多、性能越高。人们通常将字长称为计算机的位数。 存储容量：表示计算机存储程序和数据的能力，容量越大存储能力越强 。通常以字节(Byte)为单位，1024(210)字节为1KB。 存取周期：表示计算机从存储器中读写一次数据所需的全部时间，时间 越短计算机性能越高。 运算速度：指计算机每秒钟所能执行的指令条数。但由于指令执行的时 间长短不一，就出现了不同的表示方法: 平均速度 每秒钟执行加法指令的数量 CPU主频及机器周期
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1.1 概 述
计算机及发展
发展过程 电子管时代：1946~1957年，代表机型是ENIAC；特点：体积庞大、 运算速度很慢、存储器容量很小；但它奠定了计算机技术的基础。 半导体晶体管时代：1957~1964年，特征是：逻辑器件采用半导体晶体 管，存储器采用磁芯和磁盘；软件使用FORTRAN、COBOL等高级语言， 还出现了操作系统；代表机型有美国TX-10，国产108乙机。 与第一代相比，体积小、耗电少，运算速度、可靠性有所提高。 半导体集成电路时代：1964~1970年，特征是：逻辑器件采用集成电路 ，操作系统得到进一步完善，代表机型IBM360机、国产130机等。 性能上，比第二代提高了一个数量级，进入了实用时代。 大规模集成电路时代：第四代计算机开始于1971年，特征是：硬件， 包括存储器，使用大规模集成电路，软件更加完备；性能日益提高，代表 机型有470V/6、M-190等。 第四代又分为：巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。
二进制数易于电路表示、存储和运算，计算机都采用二进制数据。
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1.2 计算机中的数
数制
十六进制(Hexadecimal) 自0~9、A~F共有16个不同的数码 基数为16，逢16进位。 70F.B1 = 7162+0161+F160+B16-1+116-2＝1807.6914 任意一个十六进制数N均可表示为