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1、工程类课程 重视练习 经验很重要 考查方式 闭卷考试 卷面成绩70，平时成绩30（出勤、作业和实验） 出勤和实验的重要性，平时成绩对最终成绩的影响,第一章 计算机基本知识,绪论 计算机的发展概况 微型计算机中信息的表示及运算基础,11 绪 论,一、 计算机的发展 1946年2月15日 世界第一台电子计算机ENIAC问世 1946年世界上第一台电子计算机由美国宾夕法尼亚大学研制成功。它重达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦，用了18800多个电子管，每秒钟仅能做5000次加法.,运作了九年之久。吃电很凶， 据传ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。 另外，真空管的损耗率相
2、当高，几乎每15分钟就可能烧掉一支真空管，操作人员须花15分钟以上的时间才能找出坏掉的管子，使用上极不方便。,二、微型计算机的组成,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。,几个概念,CPU=控制器运算器 计算机主机CPU存储器 计算机硬件系统 计算机软件系统 计算机系统 字长：CPU并行处理二进制的数据位数。8位 机、16位机、32位机和64位机。,12 计算机的发展概况,微型化 便携式、低功耗 巨型化 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
3、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),1.2,1、日本富士通 研发出的 K计算机，每秒8,162万亿次运算，高于天河一号的3倍。,672个计算机柜组成，6万个 CPU 每个都有8个核,最快的超级计算机（截止到 2011.6）,2.1,2. 中国国防科技大学研发的 天河一号，每秒2570万亿次运算,该项目的一大创新是和的结合技术。是用来读取图像和视频。现为国家超算天津中心业务主机，在石油勘探、气象预报、高端装备研制、生物医药、动漫设计领域得到尝试性应用。,最快的超级计算机（截止到 2011.6）,12 计
4、算机的发展概况,一、计算机的发展概况 第一代：电子管计算机时代（19471957） 第二代：晶体管计算机时代（19581964） 第三代：集成电路计算机时代（19641972） 第四代：超大规模集成电路（VLSI）计算机时代 （1972年 ）。 第五代：智能计算机（1981年 ）。,二、微处理器及微型计算机的发展概况,第一代微处理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040为代表的四位微处理机。 第二代微处理机（1973年1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微处理机 第三代微机是以16位机为
5、代表，基本上是在第二代微机的基础上发展起来的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基础发展起来的；M68000是Motorola公司在M6800 的基础发展起来的； 第四代微处理机 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代表。 第五代微处理机的发展更加迅猛，1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM 2又被推向市场。,Intel第一块CPU 4004,4位主理器,主频108kHz,运算速度0.06MIPs(Million Instructions Per Second, 每秒百万条指令),集成
6、晶体管2,300个,10微米制造工艺,最大寻址内存640 bytes,生产曰期1971年11月.,8086,16位主理器,主频4.77/8/10MHZ,运算速度0.75MIPs,集成晶体管29,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存1MB,生产曰期1978年6月.,80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主频25/33/50/66/75/100MHZ,总线频率33/50/66MHZ,运算速度2060MIPs,集成晶体管1.2M个,1微米制造工艺,168针PGA,最大寻址内存4GB,缓存8/16/32/64KB,生产曰期1989年4月,80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主频25
7、/33/50/66/75/100MHZ,总线频率33/50/66MHZ,运算速度2060MIPs,集成晶体管1.2M个,1微米制造工艺,168针PGA,最大寻址内存4GB,缓存8/16/32/64KB,生产曰期1989年4月,Pentium 4 (478针),至今分为三种核心:Willamette核心(主频1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工艺),Northwood核心(主频1.6G3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工艺, 二级缓存512K),Prescott核心(主频2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工艺,1M二级缓存,13条全新指令集SSE3),生产
8、曰期2001年7月.,更大的缓存、更高的频率、 超级流水线、分支预测、乱序执行 超线程技术,微型计算机组成结构,单片机简介,单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、 内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。,单片机开发系统有单片单板机和仿真器。实现单片机应用系统的硬、软件开发。,单片机为工业测控而设计，又称微控制器。具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。 主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系统。,三、计算机编程语言的发展概况 机器语言 机器语言就是0，1码语言，是计算机唯一能理解并直接执行的语言。 汇编
9、语言 用一些助记符号代替用0，1码描述的某种机器的指令系统，汇编语言就是在此基础上完善起来的。 高级语言 BASIC，PASCAL，C语言等等。用高级语言编写的程序称源程序，它们必须通过编译或解释，连接等步骤才能被计算机处理。 面向对象语言 C+，Java等编程语言是面向对象的语言。,按进位的方法进行计数，称为进位计数制; 常见的计数制有：十进制；二进制；八进制; 十六进制。,1.3.1 进位计数制,1.3 微型计算机中信息的表示及运算基础,任何一个P进制数S都可以表示为： n-1 S=(SiPi) i=-m 其中：P为计数制基数，Si表示第i位的数码,一、二进制与十进制之间的相互转换 将二进
10、制数按权相加即可。例如：,1.3.2 数制之间的转换:,(22.625)10,起始位从0开始,二、二进制与十六进制数之间的转换 24=16 ，四位二进制数对应一位十六进制数。 举例：,3AF.2H = 0011 1010 1111.0010 1110101111.001B 1111101.11B = 0111 1101.1100 = 7D.CH,三、十进制数转换成二、十六进制数,整数、小数分别转换 1.整数转换法 “除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。举例：,例：39转换成二进制数 39 =100111B 2 39 1 （ b0） 2 1
11、9 1 （ b1） 2 9 1 （ b2） 2 4 0 （ b3） 2 2 0 （ b4） 2 1 1 （ b5） 0,例：208转换成十六进制数 208 = D0H 16 208 余 0 16 13 余 13 = DH 0,2. 小数转换法 “乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排到最低位。举例：,1. 0.625转换成二进制数 0.625 2 = 1.250 1 (b-1) 0.25 2 = 0.5 0 0 (b-2) 0.5 2= 1.0 1 (b-3) 0.625 = 0.101B,2. 0.625转换成十六进制数
12、 0.625 16 = 10.0 0.625 = 0.AH,1.3.3 带符号数的表示方法,机器中，数的符号用“0”、“1” 表示。 最高位作符号位，“0”表示“+”，“1”表示“-”。,机器数：机器中数的表示形式。 真值： 机器数所代表的实际数值。 举例:一个8位机器数与它的真值对应关系如下： 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 机器数：X1机= 01010100 X2机= 11010100,（一）机器数与真值,最高位为符号位，0表示 “+”，1表示“”。 数值位与真值数值位相同。 例 8位原码机器数： 真值： x1 = +1010100B x2 =
13、 1010100B 机器数： x1原 = 01010100 x2原 = 11010100 原码表示简单直观,但0的表示不唯一，加减运算复杂。,1、原码(True Form),(二)原码、反码、补码,正数的反码与原码表示相同。 负数反码符号位为 1，数值位为原码数值各位取反。 例 8位反码机器数： x= +4： x原= 00000100 x反= 00000100 x= -4： x原= 10000100 x反= 11111011,2、反码（Ones Complement）,3、补码（Twos Complement）,正数的补码表示与原码相同。 负数补码等于2nabs（x），n是x的位数,例：求 8
14、位补码机器数： x=+4 x原=x反=x补= 00000100 x=-4 x原 = 10000100 x反 = 11111011 x补 = 10000000000000100 = 11111100,补码反码加1。 补码表示的优点： 0的表示唯一，加减运算方便。,8位机器数表示的真值,（三） 原码和补码的相互转换,原码转为补码：符号位不变，其余位按位 取反加1。,正数的原码和补码相同,1、补码中的-128无法用原码表示。 2、补码转换为真值方法：连同符号位一起按位取反在最低位加1后，便可得到真值的绝对值。,85的原码: 01010101,85补=01010101,-85补=10101011,-
15、85的原码: 11010101,(四)补码的加减运算,自动丢失,将减数取补（负）然后相加,(1) X补+Y补=X+Y补,求-84和-19的补码之和,10101100,1 10011001,11101101,-84补+-19补,=-103补,=10011001,(2) X补-Y补= X补+-Y补= X-Y补,求84和46的补码之和,01010100,10000010,00101110,若符号相同的数相加，产生的结果的符号 发生了变化。此时产生的结果不可用,溢出产生的原因：超出补码表示的范围。,可能发生的情况：同号相加，异号相减,1.3.4 二进制编码,例：求十进制数876的BCD码 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH = 1101101100B,1、BCD码(Binary Coded Decimal) 二进制代码表示的十进制数。,2、字符编码 美国标准信息交换码ASCII码，用于计算 机与计算机、计算机与外设之间传递信息。,14 运算基础,一、二进制数的运算 加法规则：“逢2进1” 减法规则：“借1当2” 乘法规则：“逢0出0，全1出1”,1010 x 1011 1010 1010 0000 + 1010 1101110,三、 带符号二进制数的运算,1. 加法运算：直接相加。 2
