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1、1,微计算机原理与接口技术 讲课教师:于守谦 2006.9.12,2,序 教育部提出计算机基础教学分三个层次如图1-1所示:,计算机基础教学三层次结构,3,其中: 第一层次:计算机文化基础 学习计算机基本知识,及基本技能。 第二层次:计算机技术基础 学习计算机硬件、软件的工作原理 与相关知识。 第三层次:计算机应用基础 学习计算机信息管理基础和多媒体。 本课程属于第二层次中“计算机硬件基础”课程,4,计算机硬件技术基础课特点: 内容多,学时少, 进度快,难度大,应用广。 讲课内容: 微机原理、汇编语言、接口技术. 讲课学时 : 共32学时,主要参考书: 李继灿主编,微型机算计原理及应用 第三版
2、,清华大学出版社 郑学坚主编,微型机算计原理及应用 第二版,清华大学出版社,作业:下次公布上次的作业答案。 按时交作业,仅考察作业效果,批改 1/2(简单内容不批改)。,答疑时间、地点: 每周二下午4:305:30,主楼(121)电工电子中心办公室,5,如何学好这门课给同学们提几点建议: 1、课程特点:基于工程问题的教育 学习计算机硬件、软件的工作原理与相关知识。 2、观念转变(教师角色、学生地位的转变): 教师角色的转变: 教师从原来以教师为中心的“讲解者”的角色转化为学生学习的指导者。 学生地位的转变:学生由原来单纯听讲、接受灌输的被动地位转化为:主动参与、发现、探究的主体地位 ;,6,2
3、、媒体作用、教学过程的转变: 媒体作用的转变: 教学媒体由教师的讲解工具转化为学生的认知工具 ; 教学过程的转变: 教学过程由传统的逻辑分析或逻辑综合 ,讲解说明式的过程转变为: 以意义建构理论指导下的教学过程 , 并通过意义建构形成自己的知识结构, 从而获得知识 ,掌握知识。,7,3、学习的精髓: 在学校学习的精髓在于: 在学校的大环境中,利用校园文化对学生的影响,实现: 师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流, 在利用别人最好成果的基础上取得进展。 4、抓住教学过程中的3个环节 上课时要主动参与、探究 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具 ,主动参与、探究; 会设置
4、自学内容,通过自学从而培养自学的能力; 独立完成作业 同学之间相互交流,一起讨论,但一定要独立完成作业;,8,实验课前要预习,写出预习报告,做到心中有数,有的放矢; 实验课后,要写实验报告,总结经验和教训,提高自己分析问题和解决问题的能力,培养一种严谨科学作风。 收获与时间成正比 本课程理论联系实际非常紧密,内容更新极快。 只能采用解剖麻雀方法,教师在这里只起到抛砖引玉的作用。 因此同学们学习过程中,要花时间去学习、思索、实践, 有机地将本专业的知识结合起来,构成一个实际系统,解决实际问题。 收获与时间成正比, 花时间越多,收获将越大 。,9,10,尊敬的阅卷老师: 当您看到这样一段话时您一定
5、十分气愤,怎么会有这样违背学生良知的事情出现。可是我也是怀着万分惭愧与内疚的心情写这段话的,因此无论怎样还是请您阅读完。一见到这份试题,我便觉被人剜了一刀一样,难过极了。因为这份考卷上的题,我竟没有一道完完整整的理解,从而给出答案。多么可笑与可悲呀,一学期过去了,我竟无所事事,毫无收获,尤其是在电工电子这门重要的学科上。坦白说,我平时不是很努力,这一次次的教训并没有惊醒我,反而使我越陷越深,更加不思进取,不求上进。直到期末考试开始,我才疯了似的四处寻找着补救的方法,我拼命通宵,可不仅毫无进展,而且越来越迷惑,今天在考场更是头痛欲裂,什么都想不起来。我也清楚以这种方法来向老师索取分数是多么丢人,
6、可我实在没有任何把握保证自己能过。我害怕挂科,更是羞于启齿。假若老师能够让我通过,我可以一个人名义担保,我必将在假期内痛定思痛,好好将落下的课程补上,请教同学,努力弥补过失;假若老师执意给我零分处理,那我也无话可说,因为一切恶果都是应得的。不管怎样,都要真心的感谢阅卷老师,因为您读完了我的心理(话),使我可以倾诉心声,谢谢。,11,尊敬的 书记: 您好!我是 学院34*班的一名学生家长,去年暑假期间我们曾经向学校反映过该班学生夜间玩游戏、白天逃课的问题,事实证明,此现象确实影响了学生的成绩,目前为止,他们班已经有9人由大二重修大一,其中他们宿舍就有4人。这次暑假,看到孩子还是痴迷于网络游戏,并
7、且有两科专业课不及格,我们当家长的心情十分着急。 贵校是一所名校,在国内外具有很高的声誉,所以,我们才放心地把孩子送入贵校。现在,孩子已上大三,已经到了关键的时刻,而孩子的学习成绩和自控能力不够好,使我们家长焦急万分。为了实现孩子的理想,为了顺利考研,我们再一次恳请院领导采取有效措施,选拔有责任心的班主任和辅导员,加强学生管理,为孩子的学习和生活创设一个良好的环境。 祝身体健康,工作顺利! 34*班一名学生家长,12,一、计算机的基本组成和工作原理,按性能可分为:巨型机,大型机, 中型机,小型机,微机,现代计算机的结构基础:存储程序控制结构,1945年,美籍匈牙利数学家John Von Neu
8、mann提出, 诺依曼计算机,第一章概述,13,二、计算机发展简史,1. 根据使用的基本电子器件,计算机经历了四个阶段:,14,15,16,按信号的作用,总线分为三类: 地址总线、数据总线、控制总线,17,1.微处理器、微型计算机、微型计算机系统,18,2.微型计算机的特点,与相应时期的大型机相比: 速度相对低 功能相对低 在字长位数,内存容量,寻址方式,指令条数, 中断级别,及内部寄存器数量等方面都不如,体积小,重量轻,耗电小 可靠性高,结构灵活 ,价格低 研制周期短,产品系列化,便于选 购 应用面广: 科学计算,数据处理,事务管理,教学培训 计算辅助设计和制造,家庭娱乐,网络通信,19,3
9、. 微型计算机的分类 1) 按构成分类 2) 按CPU的字长分类 3) 按主机装置分类,20,21,单板机,将CPU、内存、I/O接口及其它辅 助电路 全部装在一块印刷电路板上,组成单板机。当单片机片上资源不够时,也可以扩展为单扳机。 特点:结构简单、价廉 应用:过程控制、数据处理,22,23,2) 按CPU的分类,CPU的性能可以用两个主要参数来描述:,速度:用CPU的工作频率表示,单位M(G)Hz,24,5. IBM PC机的发展简史,25,例1.2.1 将二进制数10011.101转换成十进制数。 解:将每一位二进制数乘以位权,然后相加,可得 (10011.101)B1240230221
10、21120121022123 (19.625)D,一、几种常用的计数体制 1.十进制(Decimal) 2.二进制(Binary) 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制(Octal),二、不同数制之间的相互转换 1二进制转换成十进制,第二章 微机信息处理的数学基础,一.概述:数 制,26,例1.2.2 将十进制数23转换成二进制数。 解: 用“除2取余”法转换:,2.十进制转换成二进制,则(23)D =(10111)B,27,二十进制码( BCD码),BCD码用二进制代码来表示十进制的09十个数。 要用二进制代码来表示十进制的09十个数,至少要用4位二进制数。 4位二进制数有16种组
11、合,可从这16种组合中选择10种组合分别来表示十进制的09十个数。 选哪10种组合,有多种方案,这就形成了不同的BCD码。,28,二字和各种字符的编码( ASC编码) (一)无符号数表示 字和各种字符按照特定规则用二进制编码在机器中表示。编码有各种方式:目前规定在微型机中最普遍采用ASC码 (American Standard Code for Information Interchange ) 美国标准信息交换码。 ASC码: 采用七位二进制编码,可以表示128个字符。,参看 P37 ASC码表。,29,bit7作奇偶校验位,在机器中表示时,常认为“0”, 用一个字长(8位)表示一个ASC字
12、符。 常用的ASC字符: 09 的ASC码30H39H AZ 的ASC码41H5AH az 的ASC码61H7AH,紧缩(凑)的BCD码 与非紧缩(凑)的BCD码 例:十进制的5,紧缩的BCD码 为 0101, 非紧缩的BCD码为 0000 0101,30,(二)带符号数的表示: 1. 机器数与真值 2. 原码 3. 反码 4. 补码 :用加法实现减法操作。,关于数的表示,以定点数为主, 定点数中,以整数为主。,31,机器数中会有正有负。符号怎么表示呢? 通常数的最高位为符号位,对于字长8位机器数: D7为符号位: 0表示“+”,1表示“”。符号数码化。 D6D0为数字位。 如: X=(010
13、11011)2=+91 X=(11011011)2= - 91 连同符号位在一起作为一个数称为机器数, 机器数的数值称为的真值。 如: N1=+ 1011011 N2= - 1011011 为真值 0 1011011 1 101 1011 为机器数,32,符号数码化,对数据进行运算时,符号位应如何处理? 把符号位和数值位一起编码:原码,反码,补码。 2. 原码: 正数符号位用“0”表示,负数符号用“1”表示, 这种表示法称为原码。 X=+105 X原= 0 1101001 X=-105 X原= 1 1101001 符号 绝对数值 原码表示简单,真值 转换方便,减法不方便。 引进反码,补码。,3
14、3,3. 反码: 正数反码表示与原码相同, (最高位“0”表示正,其余位为数值位。) 负数的反码表示为负数原码的符号位不变尾数按位取反。 例: +4反 = 0 0000100 -4反 = 1 1111011 +127反 = 0 1111111 -127反 = 1 0000000 +0反 = 0 0000000 -0反 = 1 1111111,34,4. 补码: 正数的补码表示与原码相同, (最高位 用“0”表示正,其余位为数值位.) 负数的补码表示为它的反码+1。 +127原=0 1111111 +0原=0 0000000 -127反=1 0000000 -0反=1 1111111 -127补
15、=1 0000001 -0补=0 0000000,35,引进补码以后,做原码的减法与做补码的加法结果相同但必须以进制数为模。 先以十进制为例说明补码的用法。 7-4=3 7-(10-6)=3 7+6=13-10=3 6是4以10为模的补码,减4就可以变成+6计算。 对三位十进制数来讲: 9 1 6 317=599 9 1 6 + 6 8 3 = 1 5 9 91 0 0 0= 5 9 9 则683是317以1000为模的补码 如何得到683? 1 0 0 0 - 3 1 7 = 6 8 3 (补码) 逐位减不必借位+1 1 + 9 9 9 - 3 1 7= 1 + 6 8 2 (反码),36,对二进制数来说,N位数与它的反码之和构成N位最大数值,该数值1为N位数的模。 对于二进制补码: 0111 0101= 0010 7 5= 2 二进制数, n=4 , 模24=10000 =1111+1 11110101 +1 = 1010+1 = 1011 最大数 0101的反码 0101补码 ( 即0101的反码+1) 0 1 1 1 - 0 1 0 1= 0 0 1 0 0 1 1 1 + 1 0 1 1 = 1 0 0 1 0 -