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1、第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述1本章主要内容：本章主要内容：1. 微型计算机的发展和应用。微型计算机的发展和应用。2. 微型计算机的系统组成。微型计算机的系统组成。3. IBM PC/XT和和IBM PC/AT微机系统简介。微机系统简介。 4. 基础知识回顾。基础知识回顾。 第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述211 微型计算机的发展和应用微型计算机的发展和应用 ENIAC：Electronic Numerical Integartor & Caculator第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述3一、计算机起源、发展与未来一、计算机起源、发展与未
2、来l弹道数学模型是一组复杂的非线性方程组，只适合数值求解弹道数学模型是一组复杂的非线性方程组，只适合数值求解lUniversity of Pennsylvania，莫希利、埃克特，莫希利、埃克特 “高速电子管计算装置的使用高速电子管计算装置的使用”l爱荷华州立大学的约翰爱荷华州立大学的约翰 文森特文森特阿塔纳索夫（阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）教）教授和他的研究生克贝瑞（授和他的研究生克贝瑞（Clifford Berry）在）在1937年至年至1941年间开发的年间开发的“阿阿塔纳索夫塔纳索夫-贝瑞计算机（贝瑞计算机（Atanasoff-Berry Computer
3、，简称，简称ABC）”l数学家数学家冯冯诺依曼（诺依曼（Von Neumann）确定了体系结构确定了体系结构 1. 采用二进制存储数据采用二进制存储数据; 2. 能够存储程序并能自动执行能够存储程序并能自动执行; 3. 五大逻辑部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大逻辑部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述4l电子计算机的发展电子计算机的发展硬件：电子管晶体管中小规模集成电路VLSI软件：机器、汇编高级语言+OS 分时OS+网络繁荣l计算机技术发展方向计算机技术发展方向高：高性能。多处理器、多核、机群广：普适计算。传感器
4、网络、物联网深：智能化。人机交互、情感计算参见参见 徐志伟，电脑启示录徐志伟，电脑启示录第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述5我国计算机硬件的发展我国计算机硬件的发展第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述6曙光5000A现代巨型计算机1963年我国研制的第一台大型晶体管计算机109第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述7二、微型计算机的发展二、微型计算机的发展1. 微型计算机的定义：微型计算机的定义：以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件：控制器和运算器的微处理器为了计算机主要部件：控制器和
5、运算器的微处理器为核心，所构造出的计算机系统。核心，所构造出的计算机系统。 第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述82. 微型计算机的发展过程微型计算机的发展过程（以字长和典型的微处理芯片作为各阶段的标志（以字长和典型的微处理芯片作为各阶段的标志 ）（1）4位和低档位和低档8位微型计算机。位微型计算机。 Intel4004和采用4004的计算器第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述9（2）中、高档）中、高档8位微机位微机 Apple-IApple-II第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述10（3）16位微机位微机8086、808880286，IBM PC系
6、列机系列机8088CPUIBM PC机机IBM PC/AT机机IBM PC/XT机机第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述11（4） 32位微机位微机8038680486PentiumPentium II Pentium III Pentium IV80386PentiumPentium IV第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述12（5）64位微机位微机Itanium（安腾）、（安腾）、64位位RISC微处理器芯片微处理器芯片微机服务器、工程工作站、图形工作站微机服务器、工程工作站、图形工作站第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述13三、微型计算机的应用三
7、、微型计算机的应用 1. 1. 用于数值计算、数据处理及信息管理方向。用于数值计算、数据处理及信息管理方向。 2. 2. 用于过程控制及智能化仪器仪表方向。用于过程控制及智能化仪器仪表方向。第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述141 12 2 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成运算器运算器 控制器控制器 寄存器组寄存器组 内存储器内存储器 总线总线输入输出输入输出接口电路接口电路外部设备外部设备 软件软件微处理器微处理器微型计算机微型计算机微型计算机系统微型计算机系统第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述15一、微型计算机的硬件系统一、微型计算机的硬件系统处理器
8、子系统、系统总线、存储器、处理器子系统、系统总线、存储器、I/OI/O接口和接口和I/OI/O设备。设备。 控制总线控制总线CB数据总线数据总线DB地址总线地址总线AB系系统统总总线线形形成成处处理理器器子子系系统统I/O设备设备I/O接口接口存储器存储器系统总线系统总线BUS第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述16二、微型计算机的软件系统二、微型计算机的软件系统 分系统软件和应用软件两种。分系统软件和应用软件两种。 第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述1713 IBM PC系列系列机系统机系统 8088CPUIBM PC机机IBM PC/AT机机IBM PC/XT
9、机机第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述18一、硬件基本组成一、硬件基本组成第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述19二、主机板组成二、主机板组成8088微微处处理理器器8087协协处处理理器器8288总线控制器总线控制器I/O通通道道8259中断控中断控制器制器随机存储器随机存储器RAM只读存储器只读存储器ROM8253定时控制器定时控制器8237DMA控制器控制器8255并行接口并行接口控制总线控制总线数据总线数据总线地址总线地址总线地址锁存器地址锁存器数据收发器数据收发器扬声器扬声器接口接口8284时钟发生器时钟发生器键盘键盘接口接口系统系统配置配置开关开关第一
10、章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述201. .微处理器子系统微处理器子系统8088：16位内部结构、位内部结构、8位数据总线、位数据总线、20位地址总线、位地址总线、4.77MHz主频。主频。2. .存储器存储器ROM-BIOS+RAM3. . I/O接口控制电路接口控制电路8259A、8253、8237A、8255等。等。4. .I/O通道：通道： 62线的线的IBM PC总线总线第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述2114 基础知识回顾基础知识回顾（一）十进制（一）十进制N ND D有十个数码：有十个数码：0 09 9，逢，逢1010进进1 1。例例：1234.5
11、=11234.5=110103 3+2+210102 2+3+310101 1+4+410100 0 +5+51010-1-1一般表达式：一般表达式：N ND D=d=dn-1n-11010n-1n-1+d+dn-2n-21010n-2n-2+ +d+d0 010100 0+d-+d-1 11010-1-1+ +一、数的表示一、数的表示（二）二进制（二）二进制N NB B两个数元：两个数元：0 0、1, 1, 逢逢2 2进进1 1。例：例： 1101.101=11101.101=12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2- -1 1+1+12 2-
12、3-3 一般表达式：一般表达式：b bn-1n-12 2n-1n-1 + b + bn-2n-22 2n-2n-2 + +b+b0 02 20 0 +b +b-1-12 2-1-1+ +第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述22（三）十六进制（三）十六进制N NH H十六个数码十六个数码0 09 9、A AF F，逢，逢1616进进1 1。例：例：DFC.8=13DFC.8=1316162 2 +15 +1516161 1 +12 +1216160 0 +8 +81616-1-1 一般表达式：一般表达式：N NH H= = h hn-1n-11616n-1n-1+ + h hn-2
13、n-21616n-2n-2+ + + h h0 016160 0+ + h h-1-11616- -1 1+ +第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述23二二、数制转换、数制转换（一）（一）R进制进制十进制十进制方法：按权展开，先乘后加方法：按权展开，先乘后加举例：举例： 1011.1010B=11011.1010B=12 23 3+1+12 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1+1+12 2-3-3=11.625D=11.625D 0DFC.8H=130DFC.8H=1316162 2+15+1516161 1+12+1216160 0+8+81616-1 -1 =
14、 3580.5D= 3580.5D（二）（二） 十进制十进制R进制进制 方法：整数：除基取余法；方法：整数：除基取余法； 小数：乘基取整小数：乘基取整 举例：举例： 第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述24第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述25例：39转换成二进制数转换成二进制数39 =100111B2 39 1 （ b0） 2 19 1 （ b1） 2 9 1 （ b2） 2 4 0 （ b3） 2 2 0 （ b4） 2 1 1 （ b5） 0 例：208转换成十六进制数转换成十六进制数 208 = D0H16 208 余 016 13 余 13 = DH 0
15、例： 0.625转换成二进制数转换成二进制数0.625 2 = 1.250 1 (b-1)0.25 2 = 0.5 0 0 (b-2)0.5 2= 1.01 (b-3)n0.625 = 0.101B例： 0.625转换成十六进制转换成十六进制数数 0.625 16 = 10.0 0.625 = 0.AH例： 208.625 转换成十六进转换成十六进制数制数208.625 = D0.AH（三）二进制（三）二进制十六进制十六进制 方法：四位二进制数对应一位十六进制数。方法：四位二进制数对应一位十六进制数。 举例：举例： 3AF.2H 3AF.2H = = 00110011 10101010 111
16、11111. .00100010 1110101111.001B 1110101111.001B 1111101.111111101.11B B = = 01110111 11011101. .11001100 = 7D.CH = 7D.CH第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述26三、计算机中数的表示三、计算机中数的表示（一）机器数与真值（一）机器数与真值n机器数：机器数：机器中数的表示形式。机器中数的表示形式。n真值：真值： 机器数所代表的实际数值。机器数所代表的实际数值。举例举例: : 一个一个8 8位机器数与它的真值对应关系如下：位机器数与它的真值对应关系如下： 真值：真值
17、：X1=+84=+1010100X1=+84=+1010100B B X2=-84=X2=-84= -1010100-1010100B B 机器数：机器数： X1X1机机= 01010100 X2= 01010100 X2机机= 11010100= 11010100第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述27（二）原码、反码、补码（二）原码、反码、补码1、原码、原码n最高位为符号位，最高位为符号位，0 0表示表示 “+ +”，1 1表示表示“”。数值位与真值数值位相同。数值位与真值数值位相同。例例 8位位原码原码机器数：机器数： 真值：真值：x1= +1010100B x2= 101
18、0100B 机器数：机器数：x1原原 = 01010100x2原原 = 11010100n原码表示简单直观原码表示简单直观, ,但但0 0的表示不唯一，加减运算复杂。的表示不唯一，加减运算复杂。第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述282、反码、反码n正数的反码与原码表示相同。正数的反码与原码表示相同。 负数反码符号位为负数反码符号位为 1 1，数值位为原码数值各位取反。，数值位为原码数值各位取反。例：例： 8位位反码反码机器数：机器数： x= +4x= +4： xx原原= 00000100= 00000100xx反反= 00000100= 00000100 x= -4x= -4：
19、 xx原原= 1= 100001000000100 x x反反= 1= 111110111111011第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述293、补码、补码n正数的补码表示与原码相同，负数补码等于正数的补码表示与原码相同，负数补码等于2 2n n-abs(x)-abs(x)例：例：求求 8位位补码补码机器数：机器数：x=+4x=+4 x x原原=x=x反反=x=x补补= = 0000010000000100x=-4x=-4 x x原原 = 10000100= 10000100 x x反反 = 11111011 = 11111011 x x补补 = 100000000= 10000
20、00000000010000000100 = 11111100 = 11111100n补码反码加补码反码加1 1。n补码表示的优点：补码表示的优点：0 0的表示唯一，加减运算方便。的表示唯一，加减运算方便。第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述30第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述318位机器数表示的真值 作作 业业第一章第一章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述321.冯诺依曼计算机的结构特点是什么？2.什么叫微处理器？什么叫微型计算机？ 什么叫微型计算机系统？这三者有什么区别和联系？3.将十进制整数2347转换为十六进制整数。4.将8进制数725转换为二进制数。
