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1、第一章 计算机基础知识 第一节 概述 第二节 计算机中的数和编码 第三节 微型计算机系统组成第一节 概述 一 微型计算机的产生与发展自1946年第一台电子计算机问世以来，计算机科学 和技术的发展突飞猛进，已深入到人类生活的各个方面 。半个世纪以来，伴随着电子管、晶体管、集成电路和 超大规模集成电路的发展，计算机的发展可分为四代。第一代电子计算机时代。从1946年第一台计算机研 制成功到50年代后期，其主要特点是采用电子管作为基 本器件，使用机器语言。在这一时期，计算机主要为军 事与国防尖端技术的需要而研制的。第二代晶体管计算机时代。从20世纪50年代中期到60年代后 期，这一时期计算机的主要器
2、件逐步由电子管改为晶体管，因而 缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性，软件方面发展 到汇编语言和高级语言，技术上的应用范围进一步扩大，在工程 设计、气象、数据处理及其他科学领域得到广泛应用。第三代集成电路计算机时代。从20世纪60年代中期稻0年代 初期，计算机采用集成电路作为基本器件，因此，功耗、体积、 价格等进一步下降，而速度及可靠性相应地提高。开始出现操作 系统软件，由于集成电路成本的迅速下降，使计算机的成本较低 ，因此计算机应用范围更加扩大，占领了许多数据处理的应用领 域。第四代大规模集成电路计算机时代。从20世纪70年代至今， 第四代计算机采用大规模或超大规模的集成电路。这种工艺
3、可在 硅半导体上集成几千、几万甚至几千万电子器件。计算机的体积 、功耗和价格迅速降低，已经广泛普及到教育、企事业、科研、 军事和家庭等各个领域。微型计算机广泛采用了大规模（LSI）和超大 规模（VLSI）集成电路，除了具有一般计算机 的运算速度快，计算精度高，记忆功能和逻辑 判断力强，自动工作等常规功能外，还具有独 特的优点。微型计算机的特点二 微型计算机的组成特点1. 体积小、质量轻 功耗低 2. 可靠性高、使用环境条件要求低 3. 结构简单灵活、系统设计方便、适应性强 4. 性能价格比高微型计算机的特点第二节 计算机中的数和编码 计算机在传递信息时是以编码的形式进行的。常用的编 码有数字编
4、码，字符编码，汉字编码等。 计算机中常用的进制 二进制数（Binary）：二进制数的特点有两个运算符号0 和1，逢“二”进“一”。计算机中最常用的就是二进制数。 记作“B”，如101011B。十六进制数（Hexadcimal）：十六进制数的特点是有十六 个运算符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E ，F。逢“十六”进“一”。记作“H”，如1A9H。十进制数(Decimal)：十进制数的特点是有十个运算符号0 ，1，2，3，4，5，6，7，8，9，逢“十”进“一”。记作“ ”。也可没有标记。如12D或12。一数制各种进制的转换二进制和十六进制的相互转换方法：是用四位二进制
5、数 表示一位十六进制数。例10110B=16H， 1A9H=110101001B。十六进制转换为十进制：将十六进制数按展开后，用十 进制加法原则加即可。例如：1BH=1161+11160=27。二进制转换成十进制数：将二进制数按权展开后，用十 进制加法的原则相加即可。例如： 1011B=123+022+121+120=8+0+2+1 11。 十进制转换成二进制或十六进制：用求基数2或16 取余数法，直到商等于0为止。将后得的余数做高位。 先得余数做低位，即可得到转换。例如：把20D转换成 二进制数和十六进制数。 2 20 16 202 10 0 16 1 4 25 0 0 12 2 1 20D
6、=14H 2 2 1 03 0 1420D=10100B解:二 编码二十进制（BCD码） 用四位二进制数表示一位十进制数的形式叫二十进 制。也叫BCD码。BCD码有压缩式和非压缩式两种。压 缩式BCD码是用8位二进制数表示两位十进制数。例如 91=10010001B。非压缩式的BCD码就是用8位二进制数 表示一位十进制数。例如：910000100100000001B。用键盘输入的各种字符，如数字、字母、标号符号等 ，都可用二进制编码表示。这种编码形式就叫字符编码。 目前应用最广的字符编码是用7位二进制数表示1位字符的 字符编码，叫美国信息交换标准码（American Standard Code
7、 for Information Interchange），简称ASCII码。如表 1-3所示。ASCII码共有128个字符，其中有32个通用控制 字符，10个十进制数码，52个大小写英文和34个专用字符 。A的ASCII码为41H，09的ASCII码为30H39H。 字符编码编码编码字符编码编码字符编码编码字符编码编码字符0DUL10DLE20SPACE300 1SOH11DC121！311 2STX12DC222322 3ETX13DC323#333 4EOT14DC424$344 5ENQ15NAK25%355 6ACK16SYN26 0CFF1CHS2C,3C 0FSI1FUS2F/3
8、F？表1-3 ASCII字符表 (a)编码编码字符编码编码字符编码编码字符编码编码字符4050P6070p41A51Q61a71q42B52R62b72r43C53S63c73s44D54T64d74t45E55U65e75u46F56V66f76v47G57W67g77w48H58X68h78x49I59Y69i79y4AJ5AZ6Aj7Az4BK5B6Bk7B4CL5C6Cl7C|4DM5D6Dm7D4EN5E6En7E.4FO5F6Fo7FDEL 表1-3 ASCII字符表 (b)汉字输入必须有相应的汉字编码。用键盘输入的汉 字是输入汉字的外部码，外部码还要转换成内部码，计 算机才可以存
9、储和处理。汉字系统不同，它的外部码的 输入是不一样的。各种汉字系统之间交换信息时，采用 的是交换码。还有汉字输出使用的代码叫汉字字形码或 汉字发生器的编码。汉字编码是一个专门领域，在此不 做详细介绍。汉字编码返回本章目录（一）标准BCD码的加法由于计算机中的基本运算电路只能作二进制加法运算，如果利用它实现BCD码相加，必须要找出将二进制加法运算电 路适应标准BCD码相加的规则，然后遵循该规则设计出BCD码相加的运算电路二二 二进制的运算二进制的运算例 0100 0101+ 0101 01001001 1001 结果正确 例 0100 0101+ 0101 01011001 1010 结果不正确
10、+ 110 个位加6修正1010 0000 结果还不正确+ 110 十位加6修正1 0000 0000 结果正确 BCD码加法的规则： 两个BCD数对应的BCD码位用二进制加法相加 ，若产生的和小于10则保持不变，结果正确 ；如果产生的和10，则在和数上作加6修正 两个BCD数对应的BCD码位用二进制加法相加 后，如果向高位BCD码产生了进位，说明逢十 六进一，丢掉了6，所以也要作加6修正。加6 修正的原因是：运算电路只能逢十六进一， 不能逢十进一(二)标准BCD码的减法 BCD码减法规则： 两个BCD数对应的BCD码位用二进制相减，不发生借位则结果正确 两个BCD数对应的BCD码位用二进制相
11、减，若低位向高位发生了借位，表示借16，而不是借10，在低位上要作减6修正EABC Y1.与逻辑关系 ： 当决定事件的各个条件全部具备之后，事件才会发生。一、一、与运算和与门与运算和与门( (三）三） 逻辑运算逻辑运算ABCF 00000000000111100001111010101011与门真值表真值表是用列表的方法将逻辑电路输入变量不同组合状态下所对应的输出变量的取值一一对应列入一个表中，此表称为逻辑函数的真值表。是表示逻辑函数的一种方法。3. 3.与与门电路的实现门电路的实现 二极管与门电路设 uA=0，uY= 0.3V F= 0DB、DC截止uY=0.3V+12vABCDADBDCF
12、R设二极管管压降为0.3伏uB= uC= 3V则 DA导通2. 2.符号及表达式符号及表达式 A B CYF=ABCX2 = -21010.1011 非规格化的数 :尾数的第一位不是1的浮点数 X3 = 21110.011001 要使浮点数规格化，只要移动小数点同时调整 阶码即可。例如： X4 = 21000.00101=21100.10100例2 将十进制数24.09375化为二进制形式的规格化浮点数， 用图1-6的格式表示。 解： 1）先将该数化为二进制数24.09375D = 11000.00011B（20）2）将此数规格化，将它的尾数变成最高位为1的纯小数。不难看 出，要做到这一点，须
13、将尾数中的小数点向左移动5位，每左移一 位阶码加1，移位的次数便是该浮点数阶码的大小。于是，所得规 格化浮点数的尾数和阶分别为： k = + 0.1100000011B b = + 5 = + 101B3）将该数表示为图1-6浮点数的格式。尾数数符阶 码阶符 000001010110000001100000图1-6 例17浮点数格式表示带符号数运算的溢出问题 带符号数的表数范围： 8位字长： 原码：11111111B01111111B（-127127） 反码： 10000000B 01111111B（-127127） 补码：10000000B01111111B（-128127） 16位字长：
14、原码：FFFFH7FFFH（-32767 32767 ） 反码：8000H7FFFH（-32767 32767 ） 补码：8000H7FFFH（-32768 32767 ）带符号数运算的溢出问题 溢出判定规则：最高位和次高位两位都产 生进(借)位或都没有产生进(借)位，则结果 无溢出；否则结果产生溢出。 有符号数运算，有溢出表示结果为错误的 。例题1 0 1 1 0 1 0 1+ 1 0 0 0 1 1 1 11 0 1 0 0 0 1 0 00 1 0 0 0 0 1 0+ 0 1 1 0 0 0 1 11 0 1 0 0 1 0 10 1 0 0 0 0 1 0+ 1 1 0 0 1 1
15、0 11 0 0 0 0 1 1 1 1十进制数的表示-BCD码 以4个二进制位表示1个十进制位，用0000B 1001B表示09。 二进制编码的十进制数。 BCD码有两种形式: 压缩型BCD码 非压缩型BCD码一微机的硬件系统 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部分 组成。通常把运算器和控制器称为中央处理器CPU，把CPU和存储器合称为 计算机的主机。而把输入设备和输出设备以及外存储器合称为外部设备， 简称外设。微型计算机由微处理器、存储器、输入输出（I/O）接口电路组 成的，连接这些功能部件的是三总线，即数据总线、地址总线和控制总线 ，如图1-1所示。 地址总线AB控制总线CB数据总线DB图1-1 微型计算机的基本结构微 处 理 器ROMRAMI/O接口外设CPU第三节 微型计算机系统组成二微型计算机软件系统 软件系统是指为计算机运行工作服务的全部技术资料和各种程序，它 可以保证计算机硬件的功能得以充分
