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1、1第一章第一章 绪论1.1 微型计算机发展概况1.2 微型计算机系统1.3 相关术语1.4 数制和码制1.5 小结2第一章1.1 微型计算机发展概况u 世界上第一台现代意义的电子计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学设计制造的“ENIAC”占地上百平方米重量几十吨功耗几十千瓦这台计算机有五个基本部件：输入器、输出器、运算器、存储器和控制器，奠定了当代电子数字计算机体系结构的基础。 3第一章u 电子计算机的发展：第一代：电子管计算机（1946-1956）第二代：晶体管计算机（1957-1964）第三代：中小规模集成电路计算机（1965-1970）第四代：超大规模集成电路计算机（1971-今）微机第
2、五代：超规模集成电路计算机智能电脑（探索阶段） 4第一章u当今主导网络时代的四大定律： 1.摩尔定律集成电路内芯片的晶体管数目，每隔1824个月翻一番。 2.贝尔定律性能相同的计算机价格将持续下降。3.吉尔德定律网络的带宽每6个月翻一番。 4.麦特卡夫定律对网络的投入为N，则可收到N2的回报。5第一章u计算机的分类（综合性能）1.微机：单用户，也可以执行几个用户指令PC机2.小型机：同时执行数百用户的指令学校、中小企业服务器3.大型机：同时执行数万用户的指令大型网站服务器4.巨型机：同时执行数百万用户的指令国家新闻中心、国防、军事目前最快的计算机：美国：“走娟”，千万亿次/秒中国：“曙光500
3、0A”，又名魔方，二百万亿次/秒6第一章u 微处理器发展概况 第一代：4、8位机 Intel公司4004 1971年第二代：8位 Intel公司8080 1974年第三代：16位机 Intel公司8086 1978年第四代：32位机 Intel公司80386/486 1983年第五代：64位机 PENTIUM 1993年PII(97)、PIII(99)、P4(2000)、安腾（2001）、安腾2(2002)、奔腾M(2003)、Core(2006)注：INTEL 微处理器的发展见教材P5：表1-17第一章微处理器的发展8038680486奔腾安腾80286 8086酷睿酷睿i74004发展特点
4、：主频 指令执行速度集成度 流水线级数编程越来越方便8第一章1.2 微型计算机系统一、计算机基本结构冯.诺依曼原理：存储程序，程序控制控制器控制器输输出出设设备备C P U存储器存储器运算器运算器ALUALU输输入入设设备备9第一章冯.诺依曼计算机的工作原理：“存储程序” + “程序控制”u以二进制表示数据和指令(程序)u先将程序存入存储器中，再由控制器自动读取并执行计算机之父：约翰冯诺依曼（John Von Nouma，19031957），美藉匈牙利人，世界著名数学家，最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作。 10第一章微型计算机系统的三个层次：微处理器(Microproc
5、essor) 微型计算机(Microcomputer)微型计算机系统(Microcomputer System)二、微型计算机系统的组成11第一章微处理器微型计算机12第一章微型计算机系统13第一章微型计算机系统组成微处理器 存储器 I/O接口 总线 硬件系统软件系统微 型 计算机 系 统微 型 计算机外 设ALU 寄存器 控制器键盘、鼠标 显示器 软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪 系统软件 应用软件14第一章三、微型计算机的组成存储器CPUI/O接口地址总线AB数据总线DB控制总线CBI/O设备I/O总线控制微机组成框图15第一章1、CPU（也称微处理器、中央处理器）计算机的控制中心，提供运
6、算、判断能力u构成：运算器：完成算术、逻辑运算控制器：协调整机工作寄存器组：暂存数据等u例：Intel 8086、PIII、P4uCPU的位数：4位、 8位、 16位、 32位、64位 是指一次能处理的二进制数据的位数16第一章2、存储器存放程序和数据的记忆装置u内存：ROM、RAM特点：随机存取，速度快，容量小u外存：磁盘、光盘、半导体盘、特点：顺序存取/块存取，速度慢，容量大u内存操作：读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；写：CPU将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖；17第一章3、I/O接口（输入/输出接口）CPU与外部设备间的桥梁。CPUI/O 接口外设u 主要接口芯片
7、：锁存器74LS373；缓冲器74LS245；可编程中断控制器8259A ；可编程计数/定时器8253 ；可编程并行接口8255A ； A/D，D/A等。18第一章4、总线计算机内部各部件之间传送信息的公共通道。u 总线标准的特性：（有4 个特性）物理特性；功能特性；电气特性；时间特性u 总线分类：（从不同层次看有4类）内部总线；元件级总线；系统总线；外部总线u 总线结构（有3种）单总线结构；面向CPU的双总线结构；面向主存储器的双总线结构19第一章u元件级总线根据传送信息的类型不同分为三种： 1）地址总线AB：传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。地址线的根数决定了CP
8、U的寻址范围。CPU的寻址范围 = 2n ， n-地址线根数8086CPU寻址范围 = 220 = 1MB2）数据总线DB：决定CPU一次最多传送数据宽度。8086CPUDB 16位 3）控制总线CB：用来传送各种控制信号20第一章u 总线结构（3种） 单总线结构：系统的内部存储器和I/O接口均挂在单总线上。随机存 储器I/O设备地址总线AB数据总线DB控制总线CBCPU 微 处 理 器只读存 储器I/O接口 I/O设备优点：控制简单、易于扩充； 缺点：总线只能分时工作，数据传输量受限。 21第一章 面向CPU的双总线结构：它是在CPU和主存储器之间，CPU与I/O设备之间分别设置一组总线。
9、I/O接口输入/输出（I/O）总线存储总线CPU主存储器I/O接口I/O接口I/O设备1I/O设备2I/O设备n优点：提高了数据传送的效率； 缺点：主存和外设之间必须通过CPU进行信息的交换，降低了CPU的工作效率。22第一章 面向主存储器的双总线结构：它结合了以上两种总线结构的特点，所有的部件和设备均挂到总线上。 I/O接口输入/输出（I/O）总线存储 总线 CPU主存储器I/O接口I/O设备1I/O设备n优点：提高了信息的传送效率，同时也不会降低CPU的工作效率，是一种较好的总线结构。 23第一章1、主频：指CPU的时钟频率，与运行速度有关；2、字长：能够直接处理的二进制数的位数；3、内存
10、容量：存储器能存储信息的字节数；4、存取周期：主存储器完成一次读写所需要的时间5、运算速度：是指微机每秒所能执行的指令条数。四、微机的性能指标24第一章1.3 相关术语位、字节、字和字长、位编号、内存单元的地址和内容 、内存容量及常用单位、内存中字数据的存储格式 一、位二、字节25第一章三、字和字长26第一章l字长：CPU一次能够处理的二进制数据的位数一次能够处理的二进制数据的位数、64位27第一章四、位编号28第一章五、内存单元的地址和内容u地址：内存单元唯一的编号u内容：内存单元存储的数据项1 0 1 1 0 1 1 038F04H内存单 元地址内存单 元内容.7 6 5 4 3 2 1
11、029第一章六、内存容量及常用单位内存容量：内存单元的个数（或存储的信息量）通常：512MB、1GB 、2GB常用单位：位(bit)b字节(Byte)B字(Word)WKBMBGB转换关系： b：一位二进制数字 1B=8b 1W=2B 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB30第一章一个字（16位）由两个字节的数据来组成。它在存储器中的存储格式通常有：u小地址格式：低字节总是存储在低地址单元中，高字节存储在高地址单元中。这在Intel 家族的CPU中采用。u大地址格式：低字节存储在高地址中，高字节存储在低地址中。这在Motorola家族的CPU中使用。七、内存中字数据的
12、存储格式31第一章例如：1234H以不同格式的存储时的情况。 2FFFH 3000H 3001H 3002H 3003H34 12小地址格式12 34大地址格式2FFFH 3000H 3001H 3002H 3003H32第一章1.4 数制和码制为了表示方便，使用后缀表明数的进制 u十进制，后缀D或省略符合人们习惯 例：17.34u二进制，后缀B便于物理实现 例：1101.1010Bu十六进制，后缀H便于识别书写 例：3A.B2Hu八进制，后缀Q或O 例：625.71Q1.4.1 数制一、常用数制33第一章1、十进制 特点：以10为基数，逢10进一；共有0-9十个数字符号 表示：例：267.8
13、534第一章2、二进制 特点：以2为基数，逢2进一；只有0和1两个符号。 表示：例：1101.1B1101.1B35第一章3、十六进制特点：以16为基数，逢16进一；有0-9及A-F共16个数字符号。表示：例：1A.8H36第一章1、非十进制数到十进制数的转换每位数字与其对应的权值相乘，再按十进制求和即：按权展开，再按十进制求和 例：将1110.101B转换为十进制数码 1 1 1 0 . 1 0 1权值 23 22 21 20 . 2-1 2-2 2-3数值 8 + 4 + 2 + 0 + 0.5 + 0 + 0.125 =14.625 二、各进制数间的转换37第一章2. 十进制到非十进制数
14、的转换u整数部分：除以基数，取余，至商为0；最先得最低位u小数部分：乘以基数，取整；至小数为0，最先得高位u以小数点为起点求得整数和小数的各个位。38第一章例：将18.125转换为二进制数。18余数=02 9 =12 4 =02 2 =0218 =10010B1 =12 00.125整数=00.2522=00.50.125=0.001B 21.0=1结果 18.125=10010.001B39第一章3、二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制数例： 10110001001.110 = (?)H0101 1000 1001.11005 8 9 . C注意：位数不够时要补040第一章
15、F111115701117E111014601106D110113501015C110012401004B101111300113A101010200102910019100011810008000000十六进 制二进制十进制十六进 制二进制十进制表1-3 二进制编码十六进制BCH码41第一章un位二进制数均用于表示数值本身大小。u一个n位的无符号二进制数X，其表示范围为： 0 X 2n-1若运算结果超出这个范围，则产生溢出。如：n8 则： 0X28-1 即：0X255 1.4.2 码制一、无符号数在计算机中的表示42第一章u把二进制数的最高位定义为符号位符号位为 0 表示正数，符号位为 1 表示负数u连同符号位一起数值化了的数，称为机器数。u机器数所表示的真实的数值，称为真值。（以下均以位二进制数为例）二、有符号数在计算机中的表示43第一章例：设字长n8+18 = +10010B - 18 = - 10010B真值机器数符号位 数值位0 0010010B 1 0010010B注：机器数包括两方面的含义1）符号数值化 2）位数等于字长44第一章1、机器数常用的表示方法有三种：原码、反码和补码。数X的原
