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1、第一章 微型计算机系统概述,本章学习目标了解微型计算机的发展、应用及其分类 掌握计算机数据的表示 掌握计算机的组成结构 理解微型计算机的工作过程,1、1 微型计算机的发展、应用及其分类 1、1、1 微机计算机的发展 1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶体管，每秒可进行6万次运算，成本约为200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。 微机概念：以大规模、超大规模构成的微处理器作为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总路线所制造出的计算机。 划分阶段
2、的标志：以字长和微处理器型号。,（1971-1973）,（1974-1978）,（1978-1981）,（1981-1992）,（1993后）,特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。,1、1、2 微型计算机的应用 1、科学计算和科学研究 计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。 2、数据处理 （信息处理） 主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字信息进行加工。 3、工业控制 用单板微型计算机实现DDC级控制，用卫星计算机实现SCC级监督管理控制，用高档微型计算机实现SCC或低层MIS管理已屡见不鲜。,4、计算机辅助系统 计算机辅助
3、系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。,1、1、3 微型计算机的分类 按应用对象分为： 1、单片机：又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：它主要是将微处理器、部分存储器、输入输出接口都集成在一块集成电路芯片上，一块
4、芯片就成了一台计算机 2、单板机：将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包括微处理器/存储器/输入输出接口，还有简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插座等。功能比单片机强，适于进行生产过程的控制。可以直接在实验板上操作，适用于教学。 3、PC机（Personal Computer ） :面向个人单独使用的一类微机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。,1、2 计算机中数据的表示和编码,计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的，二进制数只有两个数字0和1，这与我们日常生活中所使用的十进制数是不同的。 1、2、1 计算机中常用的进制数 人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二进制数，
5、同时有的时候为了简化二进制数据的书写，也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介绍这几种常用的进制。 1、十进制数十进制数是大家熟悉的，用0，1，2，8，9十个不同的符号来表示数值，它采用的是“逢十进一，借一当十”的原则。,2、二进制表示法 基数为10的记数制叫十进制；基数为2的记数制叫做二进制。 二进制数的计算规则是“逢二进一，借一当二”。,二进制表示数值方法如下：NB = Ki * 2i 其中：Ki = 0 或 1,n,i=-m,例：二进制数1011.1表示如下： (1011.1)B= 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 +1 * 2-1,运算规则： 加法
6、运算： 0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 =10 （逢二进一） 减法运算： 0-0 = 0 10-1 =1 （借位） 1-0 = 1 1-1 =0 乘法运算： 0 * 0 =0 0 * 1 =0 1 * 0 =0 1 * 1 =1 除法运算 0 / 1 =0 1 / 1 =1,3、八进制表示法 八进制数是基数为八的计数制。八进制数主要采用0，1，2，7这八个阿拉伯数字。 八进制数的运算规则为“逢八进一，借一当八”。,八进制表示数值方法如下：NO = Ki * 8i 其中：Ki = 0 、1、2、3、4、5、6、7,n,i=-m,例：（467.6)O=4 * 82 + 6
7、* 81 + 7 * 80 + 6 * 8-1,4、十六进制表示法 基数为16，用0 - 9 、A - F 十五个字符来数值，逢十六进一。 各位的权值为 16i 。,二进制表示数值方法如下：NH= Ki * 16i 其中：Ki = 0 - 9 、A - F,n,i=-m,例：（56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-1,1、2、2 进制间的转换 1、二进制数和十进制数之间的转换 （1）、二进制数转换为十进制数 方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。例:11101.101 =124+123+122+021+120+12-1+02-2+12
8、-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125 =29.875,（2）、十进制数转换为二进制数 方法： A、将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转换结果进行相加。 B、整数转换采用除2取余法：用2不断地去除要转换的数，直到商为0。再将每一步所得的余数，按逆序排列，便可得转换结果。 C、小数转换采用乘2取整法：每次用2与小数部分相乘，取乘积的整数部分，再取其小数部分乘2直到小部分为0。将所取整数顺序放在小数点后即为转换结果。,例：将（136）D转换为二进制数。2 136 余数（结果） 低位2 68 - 02 34 - 02 17 - 02 8 - 12 4 - 02 2 - 0
9、2 1 - 00 - 1 高位,转换结果：（136）D=（10001000）B,例：将（0.625)D转换为二进制数。0.625 * 2 1.25 * 2 0.5 * 2 1.0 取整： 高位 低位,转换结果：(0.625)D = (0.101)B,2、二进制数和八进制数、十六进制数间的转换 （1）、二进制数到八进制数、十六进制数的转换 A、二进制数到八进制数转换采用“三位化一位”的方法。从小数点开始向两边分别进行每三位分一组，向左不足三位的，从左边补0；向右不足三位的，从右边补0。 B、二进制数到十六进制数的转换采用“四位化一位”的方法。从小数点开始向两边分别进行每四位分一组，向左不足四位的
10、，从左边补0；向右不足四位的，从右边补0。 例：将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。1 000 110 . 01 001 000 110 . 010,( 1 0 6 . 2 )O,二进制数到十六进制数的转换： （1000110.01）B = 100 0110 . 01 0100 0110 . 0100,(4 6 . 4)H,（2）、八进制、十六进制数到二进制数的转换 方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按顺序写出每位八进制（十六进制）数对应的二进制数，所得结果即为相应的二进制数。 例：将(352.6)o转换为二进制数。3 5 2 . 6011 101 010 110 =
11、(11 101 010 . 11)B,1、2、3 数的定点与浮点表示 对 R进制数 NR=S * RE，可以有很多表示方法。 如：十进制数：265.78 可以有：265.78 、2657.8 * 10-1、0.26578 * 103 、2.6578 *102等。 1 、定点数表示法 一般采用两种简单的约定：定点整数和定点小数。 （1）、定点整数 A、带符号整数：某个N位二进制数，其最高位为符号位，其它N-1位为数值部分：Nf Nn-2 Nn-3 N2 N1 N0,符号位 数值部分 小数点,B、无符号整数：所有的数位都用来表示数值。Nn-1 Nn-2 Nn-3 N3 N2 N1 N0数值部分 小
12、数点,（2）、定点小数 用最高位表示符号，其它N-1位表示数值部分，将小数点定在数值部分的最高位左边。Nf Nn-2 Nn-1 N2 N1 N0 符号位 数值部分小数点,2、浮点数表示 浮点数：小数点在数据中的位置可以左右移动。N = S * R E 在计算机内，存储的格式：Ef E(m位) Sf S(n位)阶码部分 尾数部分,其中：Ef：阶码，表示阶码的符号E：阶码，指出小数点的位置Sf：数码，数值的符号位S：尾数，决定数值的精度,1、2、4 机器数的表示 机器数：数值数据在计算机中的编码。 机器数的真值：机器数所代表的实际数值。 常用的编码方案：原码、反码、补码。 1、原码表示码 原码：用
13、最高位表示符号，其中：0-正、1-负，其它位表示数值的绝对值。 定义：X原= X 0= X 1 定点小数1+ X -1 X =0,X原= X 0= X =2n-1 定点整数2 n+1 + X -(2 n-1) = X =0,例：求X1=0.1011，X2=-0.1011的原码表示。（8位） X1原 = X1 = 01011000 X2原 = 1+ X2 = 11011000,小数点位置,例：求X1=1011，X2=-1011的原码。（8位） X1原=00001011 X2原=10001011,小数点位置,0的表示形式（8位） +0原=00000000 -0原=10000000 特点 A、原码与真值的对应关系简单。 B、0的编码不唯一，处理运算不方便。 2、反码表示法 反码：最高一位表示符号，数值位是对负数取反。 +0反=00000000 -0反=1111111 +1100111反=01100111 -1100111反=10011000,3、 补码表示法 正数的补码和原码相同。 负数的补码=反码+1。 例：求0.1011和 -0.1011的补码。（8位） 0.1011补=0.1011原=01011000 -0.1011补=-1011000反+1=10100111+1=10101000 0补=+0补=-0补=00000000,
