清华电子系李老师计算机硬件技术基础Chap2_135_8
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清华大学-计算机硬件技术基础--introduction
平时
开卷笔试和上机考
五次实验及报告 课程讨论、课上 回答问题及讨论
15%
20% (每个4%) 15%
(包括口头与老师的交流，以及同学间的相互讨论)
写上姓名，学号，班号，根椐自己的实际情况，请回答：
计 1. 本学期你共选了多少门课？(含考G, 考托、负担如何) 算 2. 学过哪几种程序设计语言？(如汇编、VB、C、C++,其它） 机 硬
课内：32学时（16次课） 实验：15学时（5次实验）
“计算机硬件技术基础”
教材： 电子讲义 计算机硬件技术基础实验指导 李芙英等 清华出版社 教学站点：获取电子讲义、网上答疑、课程讨论等 :100 →
清华网络学堂→网络辅助教学→电机系
或 :2222/ →电机系
讨论计算机系统的各种基本结构, 设计技术和性能定量分析方法。
参看/education.html
教学大纲
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
32
48
3 10 7 3 5 4 4 6 2 2
计算机基础知识 （2学时） 8086/8086微处理器 （6学时） 汇编语言程序设计 （6学时） PC机的总线结构和时序 （2学时） 微机接口技术概述 （4学时） 中断技术 （3学时） 并行输入/输出接口 （3学时） 数/模、模/ 数转换接口 （2学时） 半导体存储器/网络杂谈 （1学时） 高档微处理器 ( 1学时） 机动 （2学时）
(三年级春季， 5学分/80学时)
讨论计算机各基本部件的组成原理和运行机制，及其硬件实现
4. 微机与接口技术
5. 计算机系统结构 6. 计算机网络原理
(三年级秋季， 4学分/64学时) 从应用角度，详细介绍微处理器芯片，接口技术和应用编程。 (四年级春季， 4学分/64学时) (四年级秋季， 4学分/64学时)
开卷笔试和上机考
五次实验及报告 课程讨论、课上 回答问题及讨论
15%
20% (每个4%) 15%
(包括口头与老师的交流，以及同学间的相互讨论)
写上姓名，学号，班号，根椐自己的实际情况，请回答：
计 1. 本学期你共选了多少门课？(含考G, 考托、负担如何) 算 2. 学过哪几种程序设计语言？(如汇编、VB、C、C++,其它） 机 硬
课内：32学时（16次课） 实验：15学时（5次实验）
“计算机硬件技术基础”
教材： 电子讲义 计算机硬件技术基础实验指导 李芙英等 清华出版社 教学站点：获取电子讲义、网上答疑、课程讨论等 :100 →
清华网络学堂→网络辅助教学→电机系
或 :2222/ →电机系
讨论计算机系统的各种基本结构, 设计技术和性能定量分析方法。
参看/education.html
教学大纲
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
32
48
3 10 7 3 5 4 4 6 2 2
计算机基础知识 （2学时） 8086/8086微处理器 （6学时） 汇编语言程序设计 （6学时） PC机的总线结构和时序 （2学时） 微机接口技术概述 （4学时） 中断技术 （3学时） 并行输入/输出接口 （3学时） 数/模、模/ 数转换接口 （2学时） 半导体存储器/网络杂谈 （1学时） 高档微处理器 ( 1学时） 机动 （2学时）
(三年级春季， 5学分/80学时)
讨论计算机各基本部件的组成原理和运行机制，及其硬件实现
4. 微机与接口技术
5. 计算机系统结构 6. 计算机网络原理
(三年级秋季， 4学分/64学时) 从应用角度，详细介绍微处理器芯片，接口技术和应用编程。 (四年级春季， 4学分/64学时) (四年级秋季， 4学分/64学时)
《第2课信息新技术——计算机的硬件与软件》学历案-初中信息技术清华大学版12七年级下册自编模拟
《信息新技术——计算机的硬件与软件》学历案（第一课时）一、学习主题本课学习主题为“计算机的硬件与软件”。
我们将通过本课的学习，了解计算机的基本构成，认识硬件与软件的概念及其相互关系，为后续的信息技术学习打下坚实的基础。
二、学习目标1. 知识与理解：掌握计算机硬件与软件的基本概念，了解计算机系统的基本组成及各部分的功能。
2. 技能与操作：能够识别计算机的主要硬件设备，理解软件在计算机系统中的作用及运行方式。
3. 情感态度与价值观：培养学生对信息技术的兴趣，增强学生对计算机硬件与软件重要性的认识。
三、评价任务1. 知识理解评价：通过课堂提问和课后小测验，评价学生对计算机硬件与软件基本概念的掌握情况。
2. 操作能力评价：通过学生实际操作识别硬件设备，以及利用软件完成简单任务的方式，评价学生的操作能力。
3. 学习态度评价：通过观察学生在课堂上的表现及参与度，评价学生的学习态度。
四、学习过程1. 导入新课：通过展示计算机实物或图片，引导学生回忆自己使用计算机的经历，激发学生对计算机的兴趣。
2. 新课讲解：教师讲解计算机硬件与软件的概念，介绍计算机系统的基本组成及各部分的功能。
3. 硬件识别：学生观察教师提供的计算机实物或图片，识别并指出计算机的主要硬件设备。
4. 软件体验：学生利用教师提供的软件完成简单的任务，如打开文件、编辑文字等，体验软件在计算机系统中的作用及运行方式。
5. 小组讨论：学生分组讨论计算机硬件与软件的关系，以及自己在生活中使用计算机的经历。
6. 课堂总结：教师总结学生的讨论内容，强调计算机硬件与软件的重要性及相互关系。
五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验，检测学生对计算机硬件与软件基本概念的掌握情况。
2. 作业布置：布置作业让学生回家后查找并记录家中计算机的硬件设备名称及功能，以及常用的软件名称及用途。
六、学后反思1. 学生反思：学生反思自己在课堂上的表现及学习收获，总结自己在哪些方面做得好，哪些方面需要改进。
计算机硬件技术基础电子教案、习题答案第4章
真值表
ABF 00 0 01 1 10 1 11 1
表达式
F AB
规则 0＋0=0 0＋1=1 1＋0=1 1＋1=1
或逻辑关系实现：或门
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编
计算机硬件技术基础
三 非运算
【非逻辑案例】
非逻辑关系：事件结果与条件相反。
真值表
表达式
AF 01 10
FA
? 开关A为什么状态 时，灯亮？
A
≥1
F
B
逻辑功能
输入有1，输出为0 输入全0，输出为1
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编
6 异或门
计算机硬件技术基础
逻辑符号
A
=1
F
B
逻辑功能
输入相同，输出为0 输入不同，输出为1
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编
计算机硬件技术基础
7 与或非门
逻辑符号
A
&
B
≥1
F
C
D
逻辑表达式
F AB CD
高等教育出版社
计算机硬件技术基础
【例4.3】化简函数 F AB AB AC AD BD
解：F AB AB AC AD BD A AC AD BD A AD BD A D BD AD
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编
计算机硬件技术基础
二、卡诺图法 卡诺图是化简逻辑函数的有效工具。化简的步骤是： ① 作出给定函数的卡诺图； ② 作“卡诺圈”，将卡诺图中相邻为“1”的2n个小方格圈起来。“卡诺 圈”应尽可能大，因为“卡诺圈”越大，化简后与项中变量的个数越少。 ③ 合并最小项。即对每一个卡诺圈中的各最小项，只保留取值相同的变 量作为化简后的与项。
计算机硬件技术基础课件
SF= 1 0 运算结果为负 运算结果为正
OF符号标志
OF= 1 0 有溢出 无溢出
若A－B 后有 ZF=1，则 A = 如：两无符号数A、B进行比较 ：
B
若A－B 后有 CF=1，则 A ＜
若是带符号数进行大小比较，能用CF标志来判断？ 例：A=FFH，B=01H；A－B=FEH，此时CF=0，A＞B？ 方法一：数值与符号分开判断 对带符号数的大小判断有两种方法
和适应性。
软件配臵 软件是计算机的重要组成部分，它配臵是否齐全，直接 关系到计算机性能的好坏和效率的高低。 存储容量
二、PC系列微机简介 三、PC486硬件特点
（教材P15～P17 自学） （教材P17～P21 自学）
四、PC Pentium的硬件特点 （教材P21～P22 自学）
第二章 Intel系列微处理器
计算机暂停（或称为挂起）正在执行的程序转去处理随机事件，
随机事件处理完毕后，再恢复执行原来的程序的过程称为中断。
二、流水线技术
流水线（Pipeline）技术是一种将一条指令的执行过程分解为 多个步骤，并让几条指令的不同步骤操作在时间上重叠，从而实现 几条指令并行处理，提高程序运行速度的技术。每一个步骤均由一 个独立的电路来完成，若干个完成不同操作步骤的电路组成了指令
2.微处理器
微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心。不同的微处理器，
其性能有所不同，但基本组成是相同的，由运算器、控制器和寄存器
阵列三个主要部件组成。
① 运算器
执行算术运算和逻辑运算的部件，由累加器（Accumulator， A ） 、 暂 存 器 （ Temporary ， TMP ） 、 算 术 逻 辑 单 元 （ Arithmatic Logic Unit，ALU）、标志寄存器（Flag Registers，F）和一些逻 辑电路组成。 累加器 算术逻辑单元 标志寄存器
OF符号标志
OF= 1 0 有溢出 无溢出
若A－B 后有 ZF=1，则 A = 如：两无符号数A、B进行比较 ：
B
若A－B 后有 CF=1，则 A ＜
若是带符号数进行大小比较，能用CF标志来判断？ 例：A=FFH，B=01H；A－B=FEH，此时CF=0，A＞B？ 方法一：数值与符号分开判断 对带符号数的大小判断有两种方法
和适应性。
软件配臵 软件是计算机的重要组成部分，它配臵是否齐全，直接 关系到计算机性能的好坏和效率的高低。 存储容量
二、PC系列微机简介 三、PC486硬件特点
（教材P15～P17 自学） （教材P17～P21 自学）
四、PC Pentium的硬件特点 （教材P21～P22 自学）
第二章 Intel系列微处理器
计算机暂停（或称为挂起）正在执行的程序转去处理随机事件，
随机事件处理完毕后，再恢复执行原来的程序的过程称为中断。
二、流水线技术
流水线（Pipeline）技术是一种将一条指令的执行过程分解为 多个步骤，并让几条指令的不同步骤操作在时间上重叠，从而实现 几条指令并行处理，提高程序运行速度的技术。每一个步骤均由一 个独立的电路来完成，若干个完成不同操作步骤的电路组成了指令
2.微处理器
微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心。不同的微处理器，
其性能有所不同，但基本组成是相同的，由运算器、控制器和寄存器
阵列三个主要部件组成。
① 运算器
执行算术运算和逻辑运算的部件，由累加器（Accumulator， A ） 、 暂 存 器 （ Temporary ， TMP ） 、 算 术 逻 辑 单 元 （ Arithmatic Logic Unit，ALU）、标志寄存器（Flag Registers，F）和一些逻 辑电路组成。 累加器 算术逻辑单元 标志寄存器
计算机硬件技术基础
0.13
550 450 750 850 1000
133-200 166-233 233-450 450-1200 1300-2400
CPU:2.5K 800(20条指令/ Cache:30K 时钟周期)
>300 >3000
1.1.1 摩尔定律
一个高大的“阴影”始终弥漫在英特尔这家半导体领域 利润最高的公司之中，笼罩着整个半导体产业。这就是 ““摩尔定律””，IT产业的第一定律！
CPU
存 I/O 输 储 接入 器 口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
总线 BUS
计算机中传输信息的公共通路称为总线（BUS）。
按照总线上传输信息的不同，总线可分为:
（1）数据总线（DB）: 用来传送数据信息， 它主要连接了CPU与各个部件，是它们之间交换信 息的通路。数据总线是双向的，而具体的传送方向 由CPU控制。
地址11…1111
内存结构示意图
外设和输入/输出接口（I/O接口）
外设的电信号、运行速度与CPU不匹配, 不能与CPU直接相连, 必须通过I/O接口与CPU 相连。
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、鼠标 器及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘）、软 磁盘（软盘）和光盘。如果需要还可以根据用户的要 求配置打印机、绘图仪、投影仪；同时为了联网, 还 可以配置调制解调器等通信设备。
运 算 ALU 器
计算机的核心部件
用来实现指令的自动装入和自动执行
实现计算机本身的自动化。
ALU
IP 指令
指针
地
控制器
址 地址信号 寄
寄存器
存
器
数据暂存器
数据信号
指令寄存器
550 450 750 850 1000
133-200 166-233 233-450 450-1200 1300-2400
CPU:2.5K 800(20条指令/ Cache:30K 时钟周期)
>300 >3000
1.1.1 摩尔定律
一个高大的“阴影”始终弥漫在英特尔这家半导体领域 利润最高的公司之中，笼罩着整个半导体产业。这就是 ““摩尔定律””，IT产业的第一定律！
CPU
存 I/O 输 储 接入 器 口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
总线 BUS
计算机中传输信息的公共通路称为总线（BUS）。
按照总线上传输信息的不同，总线可分为:
（1）数据总线（DB）: 用来传送数据信息， 它主要连接了CPU与各个部件，是它们之间交换信 息的通路。数据总线是双向的，而具体的传送方向 由CPU控制。
地址11…1111
内存结构示意图
外设和输入/输出接口（I/O接口）
外设的电信号、运行速度与CPU不匹配, 不能与CPU直接相连, 必须通过I/O接口与CPU 相连。
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、鼠标 器及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘）、软 磁盘（软盘）和光盘。如果需要还可以根据用户的要 求配置打印机、绘图仪、投影仪；同时为了联网, 还 可以配置调制解调器等通信设备。
运 算 ALU 器
计算机的核心部件
用来实现指令的自动装入和自动执行
实现计算机本身的自动化。
ALU
IP 指令
指针
地
控制器
址 地址信号 寄
寄存器
存
器
数据暂存器
数据信号
指令寄存器
清华电子系李老师计算机硬件技术基础Chap3_l
、、、
END start
-D 129E:0 L10 ;查看数据段1的内容 129E:0000 48 65 6C 6C 6F 21 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 Hello!.......... -D 129F:0 L10 ;查看数据段2的内容 129F:0000 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................ 21
中的+
中的SEGMENT
MOV BX, OFFSET string 中的OFFSET
19
指示性语句与指令性语句区别
一个程序经汇编，连接和装入内存后，在执行程序之前： ◢指示性语句的功能已经完成，故又称伪操作。 ◢而指令性语句的功能尚未完成，需控制CPU去执行，才能完成。
20
数据传送源程序hello2.asm 程序经汇编、连接后，装入内存的情况如下：
第二节 汇编语言程序结构 一、程序结构
二、语句结构
5
汇编语言程序结构例一
程序:
movs.asm
功能: 实现数据传送功能
数据段1
传送到
数据段2
目的: 学习程序结构
6
一、程序结构
;汇编语言程序结构例一 movs.asm ;实现数据传送功能 aa SEGMENT ;数据段1 程序由数条语句构成，每条语句占一行。 str1 DB 'Hello!’ aa ENDS 指令性语句(指令语句) bb SEGMENT ;数据段2 指示性语句(伪指令语句) str2 DB 6 dup (?) bb ENDS 分段结构 ;代码段 程序按段编写, 与8088内存分段编址相对应。 cc SEGMENT ASSUME CS:cc, DS:aa, ES:bb 每段由伪操作SEGMENT开始、由ENDS结束。 start: CLD MOV AX , aa 程序最后为END结束语句，后跟一启动地址。 MOV DS , AX LEA SI , str1 启动地址指示程序开始执行的第一条语句。 MOV AX , SEG str2 程序中设有返回DOS的功能。 MOV ES , AX MOV DI ,OFFSET str2 使程序执行完后返回DOS系统的命令接受状态。 MOV CX , 6 程序中用到内存操作数时， REP MOVSB MOV AH , 4CH 应按操作数的寻址方式,给相应的段寄存器赋值 INT 21H ;返回DOS cc ENDS END start ;指示程序结束
END start
-D 129E:0 L10 ;查看数据段1的内容 129E:0000 48 65 6C 6C 6F 21 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 Hello!.......... -D 129F:0 L10 ;查看数据段2的内容 129F:0000 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................ 21
中的+
中的SEGMENT
MOV BX, OFFSET string 中的OFFSET
19
指示性语句与指令性语句区别
一个程序经汇编，连接和装入内存后，在执行程序之前： ◢指示性语句的功能已经完成，故又称伪操作。 ◢而指令性语句的功能尚未完成，需控制CPU去执行，才能完成。
20
数据传送源程序hello2.asm 程序经汇编、连接后，装入内存的情况如下：
第二节 汇编语言程序结构 一、程序结构
二、语句结构
5
汇编语言程序结构例一
程序:
movs.asm
功能: 实现数据传送功能
数据段1
传送到
数据段2
目的: 学习程序结构
6
一、程序结构
;汇编语言程序结构例一 movs.asm ;实现数据传送功能 aa SEGMENT ;数据段1 程序由数条语句构成，每条语句占一行。 str1 DB 'Hello!’ aa ENDS 指令性语句(指令语句) bb SEGMENT ;数据段2 指示性语句(伪指令语句) str2 DB 6 dup (?) bb ENDS 分段结构 ;代码段 程序按段编写, 与8088内存分段编址相对应。 cc SEGMENT ASSUME CS:cc, DS:aa, ES:bb 每段由伪操作SEGMENT开始、由ENDS结束。 start: CLD MOV AX , aa 程序最后为END结束语句，后跟一启动地址。 MOV DS , AX LEA SI , str1 启动地址指示程序开始执行的第一条语句。 MOV AX , SEG str2 程序中设有返回DOS的功能。 MOV ES , AX MOV DI ,OFFSET str2 使程序执行完后返回DOS系统的命令接受状态。 MOV CX , 6 程序中用到内存操作数时， REP MOVSB MOV AH , 4CH 应按操作数的寻址方式,给相应的段寄存器赋值 INT 21H ;返回DOS cc ENDS END start ;指示程序结束
计算机硬件技术基础(第2版)
2011年2月1日，该教材由清华大学出版社出版。
内容简介
全书共分10章。第1章为计算机的基础知识，描述计算机的组成与工作原理以及计算机的运算基础。第2章为 微处理器系统结构与技术，主要介绍CISC与RISC技术、典型的16位与80x8632位微处理器的系统结构、Pentium 的体系结构与技术特点、Pentium系列及相关技术的发展。第3与第4章分别介绍典型的和应用普遍的Intel系列微 处理器的指令系统和CPU的扩展指令集以及汇编语言程序设计基础。第5章为存储器系统，在介绍传统存储器系统 及其接口的基础上，对高速缓存cache技术、内存的技术发展、外部存储器、储器分层结构等都有解析。
计算机硬件技术基础（第2版）
清华大学出版社出版的图书
01 成书过程
03 教材目录 05 作者简介
目录
02 内容简介 04 教学资源
《计算机硬件技术基础（第2版）》是由李继灿主编，2011年清华大学出版社出版的2008年度高等教育精品 教材、普通高等教育“十一五”国家级规划教材。该教材可以作为高等学校非计算机专业特别是非机电类专业的 教材和成人高等教育的培训教材、自学读本，也可供科技工作者参考。
成书过程
修订过程
出版工作
该教材根据普通高等教育“十二五”规划教材的申报条件与要求，并参照中国高等院校计算机基础教育改革 课题研究组对计算机基础教育课程体系2006的设计要点，以及在教材使用中所获得的反馈信息，对原教材做进一 步增补、删减与修改（如由原9章增加为10章等）。
该次再版修改的主要内容包括以下4方面：
该教材由李继灿教授主编，负责全书的大纲拟定、编著与统稿。长江大学计算机科学学院沈疆海副教授参与 了有关存储器、微处理器以及习题等部分章节内容的修订；长江大学工程技术学院郭麦成教授对该教材结构优化 和内容精选提出了修改建议，并参与了汇编程序设计部分内容的文字加工；重庆理工大学电子学院张红民教授参 与了有关总线等部分内容的文字加工；李爱珺女士参与了主板及其I/O接口和多媒体外部设备及接口卡等部分内 容的文字加工。
计算机硬件基础知识PPT课件
02 中央处理器（CPU）
CPU的组成与功能
组成
CPU由运算器、控制器和寄存器 组成，负责执行指令和处理数据 。
功能
CPU是计算机的核心部件，负责 控制和协调计算机各部分的工作 ，执行算术、逻辑、控制和输入 输出等操作。
CPU的主要性能指标
01
02
03
04
频率
CPU的时钟频率，单位为兆赫 兹（MHz）或吉赫兹（GHz），
机箱与电源
机箱是计算机的外壳，用于保护和固定计算机内部组件。
电源是计算机的能源供应设备，用于将电能转换成计算 机所需的直流电。
机箱通常包括散热系统、电缆管理、扩展槽和面板接口 等部分。
电源通常包括电源单元、电缆和连接器等部分，其稳定 性和可靠性对计算机的正常运行至关重要。
07 计算机硬件维护与升级
计算机硬件的发展历程
总结词
随着技术的不断发展，计算机硬件也在不断更新换代，经历了从电子管到集成电路、超大规模集成电路等不同阶 段的发展。
详细描述
自20世纪40年代第一台电子计算机诞生以来，计算机硬件的发展经历了多个阶段。从最初的电子管计算机到后来 的晶体管计算机、集成电路计算机，再到现代的超大规模集成电路计算机，计算机硬件的体积不断缩小，性能不 断提升，成本不断降低，为计算机的普及和应用提供了有力支持。
详细描述
计算机硬件是实际可见的物理设备，包括各种电子元件和机械设备。它与计算 机软件相对，是计算机系统的基础。计算机硬件主要包括中央处理器、存储器、 输入输出设备等部分。
计算机硬件的重要性
总结词
计算机硬件是实现计算机功能的基础，对计算机的性能、稳定性和安全性等方面 具有重要影响。
详细描述
计算机硬件作为计算机系统的物理基础，是实现计算机功能的关键。硬件的性能 直接决定了计算机的运行速度、存储容量等指标，而硬件的稳定性和安全性则直 接关系到计算机的使用效果和数据安全。
第1章微机基础知识李朝青单片机原理及接口技术第3版ppt课件
00:53
Exit 单片机原理及接口技术
第一章 微机基础知识
§1.1 微处理器、微机和单片机的概念 §1.2 常用数制和编码 §1.3 数据在计算机中的表示 §1.4 89C51单片机 §1.5 思考题与习题
00:53
Back 单片机原理及接口技术
§1.1 微处理器、微机和单片机的概念
§1.1.1 微处理器(机)的组成 §1.1.2 存储器和输入输出接口
部总线和外部的存储器和输入/输出接口电路联系。
外部总线一般分为数据总线、地址总线和控制总线，统称为系统总线。 存储器包括RAM和ROM。
微计算机通过输入/输出接口电路可与各种外围设备联接。
00:53
单片机原理及接口技术
图1-2 一个计算机模型
00:53
单片机原理பைடு நூலகம்接口技术
1、运算器
1）、组成 2）、作用 3）、ALU的两个主要的输入来源 4）、运算器的两个主要功能
00:53
Back 单片机原理及接口技术
1. BCD（Binary Coded Decimal）码——二十进制码
BCD码是一种二进制形式的十进制码，也称二十 进制码。它用4位二进制数表示1位十进制数，最 常用的是8421BCD码，见表1-2。
– 8421BCD码用0000H～1001H代表十进制数0～9， 运算法则是逢十进一。8421BCD码每位的权分别 是8，4，2，1，故得此名。
1.二进制：是“0”和“1”这样的数、逢2进位。按权展开时权的基 数为2。用后缀字母“B”表示。
如：1001=1×23+0×22+0×21+1×20 =9（十进制数）
2.十进制：是“0”—“9”之间的数、逢10进位。按权展开时权的 基数为10。用后缀字母“D”表示。
清华电子系李老师计算机硬件技术基础Chap9_1
Ro
模拟
开关
电阻
+
模拟量 输 出
Vo
网络
运算放大器
17
3) T型网络D/A转换器
数字量 D0
D1
Dn-2 Dn-1 Ii + S0 2R I0 2R S1 2R I1 Sn-2 2R In-2 R I/21 Ro Vo
模拟量
T型
Sn-1
2R
电阻 网络
模拟开关
In-1
VREF 参考电压
I=VREF/R
Ro Ro Ro Ro V + V + V ) V + R1 1 R2 2 R3 3 R4 4
14
4. D/A转换器
1) 原理分析
2) D/A 转换电路的组成
3) T型网络D/A转换器
15
1) 原理分析 D/A转换器将数字量转换成模拟量
输入量是数字量，输出量是模拟量 输出量与输入量应成比例关系，即：
V+
+
开环放大倍数 K
=
Vo
V-
V+
8
集成运算放大器的特点：
1. 开环放大倍数非常大（105~107）
VV+
II+
Vo
+
输出Vo受电源电压限制，绝对值一般在15V以下，故：
两输入端的差值非常小，即: V+ = V- (称虚短路)
2. 输入阻抗非常大
输入端的电流非常小，即： I+ = I- = 0 （称虚断路）
I0 =
D0
=
20
D n-1
Ii
S0 S1 S n-2 2R R I n-2 R S n-1 2R I n-1 I=V REF
模拟
开关
电阻
+
模拟量 输 出
Vo
网络
运算放大器
17
3) T型网络D/A转换器
数字量 D0
D1
Dn-2 Dn-1 Ii + S0 2R I0 2R S1 2R I1 Sn-2 2R In-2 R I/21 Ro Vo
模拟量
T型
Sn-1
2R
电阻 网络
模拟开关
In-1
VREF 参考电压
I=VREF/R
Ro Ro Ro Ro V + V + V ) V + R1 1 R2 2 R3 3 R4 4
14
4. D/A转换器
1) 原理分析
2) D/A 转换电路的组成
3) T型网络D/A转换器
15
1) 原理分析 D/A转换器将数字量转换成模拟量
输入量是数字量，输出量是模拟量 输出量与输入量应成比例关系，即：
V+
+
开环放大倍数 K
=
Vo
V-
V+
8
集成运算放大器的特点：
1. 开环放大倍数非常大（105~107）
VV+
II+
Vo
+
输出Vo受电源电压限制，绝对值一般在15V以下，故：
两输入端的差值非常小，即: V+ = V- (称虚短路)
2. 输入阻抗非常大
输入端的电流非常小，即： I+ = I- = 0 （称虚断路）
I0 =
D0
=
20
D n-1
Ii
S0 S1 S n-2 2R R I n-2 R S n-1 2R I n-1 I=V REF
1.2计算机硬件(课件)-七年级信息科技上册(清华大学出版社2024)
硬件系统及原理
问 题 讨论
存储程序是指计算机将解决问题的程序加载到内存储 器中，以方便中央处理器直接访问。
程序控制是指控制器按照先后顺序自动读取程序中的 指令来执行任务，直到程序结束。这好比是想让他人为 你做事，要先将“做什么事、怎么做事”的纸条递给他 人，他人再根据纸条上的具体指示进行做事。
硬件系统及原理
输入输出设备及接口
蓝牙(bluetooth)是一种支持不同设备间进行短距离通信 的无线技术标准使用蓝牙设备必须先进行连接配对。大部 分的无线键盘、无线鼠标及蓝牙音箱等输入输出设备，都 通过蓝牙方式进行连接。
PS/2 接口是旧款台式计算机的专用输入装置接口，不 支持带电插拔，分为绿色与紫色两种，绿色接口用来连接 鼠标，紫色接口用来连接键盘。
项目实施
本节课的知识可以帮助你解决项目中的哪些问题?小清团队检测 并记录了可能会影响计算机软件升级的部分硬件性能，如硬盘、内 存与CPU等你的计算机硬件性能如何?请填写在下面的横线上。
课堂小结
谢谢观看
03
硬件系统及原理
从20世纪开始，随着电子技术 的发展，计算机也进入了高速发 展时期，经历了从电子管、晶体 管、集成电路，大规模超大规模 集成电路四个阶段。
硬件系统及原理
计算机硬件主要有运算器，控制器， 存储器，输入设备和输出设备五大部 件组成。
硬件系统及原理
运算器、控制器通常会被集成到 一起，合称为中央处理器(central processing unit,CPU)。
计算机常用的外存储器有硬盘、U盘等。硬盘又分为机械硬盘 (HDD)固态硬盘(SSD)和混合硬盘(HHD)等。如图1.2.8所示，机械硬 盘依赖磁性介质存储数据，通过磁头读取信息，因此抗震防摔性较差; 固态硬盘具有读写速度较快、体积小、无噪声、低功耗等特点，但价 格相对较高;混合硬盘是将机械硬盘与固态硬盘制作在一起的硬盘。
清华电子系李老师计算机硬件技术基础Chap2_319
特点： 特点： 带符号数用补码表示 如 MOV AX, -1 等价于 MOV AX, 0FFFFh 对加、减运算，不区分无符号数、 参见第一章例） 对加、减运算，不区分无符号数、带符号数 (参见第一章例） 参见第一章例 对乘、除运算，区分无符号数、 对乘、除运算，区分无符号数、带符号数 可进行字节或字操作 影响状态标志 不做重点， 十进制运算方法 (不做重点，讲义中做了简单介绍 不做重点 讲义中做了简单介绍) 当数据用压缩或非压缩BCD码表示时， 码表示时， 当数据用压缩或非压缩 码表示时 为使运算的结果仍为BCD码表示，需对结果进行调整。 码表示，需对结果进行调整。 为使运算的结果仍为 码表示 十进制运算 = 二进制运算 + 十进制调整
1带符号数和无符号数都不溢出2无符号数溢出223带符号数溢出4带符号数和无符号数都溢出11带符号数和无符号数都不溢出带符号数和无符号数都不溢出二进制数看作无符号数看作带符号数0000010000001011411411相加23000011111515标志cf0of0cf0of0溢出不溢出不溢出不溢出同符号数相加结果符号与其相同22无符号数溢出无符号数溢出二进制数看作无符号数看作带符号数0000011111111011725175相加24000000102582标志cf1of0cf1of0溢出无符号数溢出溢出结果应为2错不溢出异号数相加不可能有溢出cf133带符号数溢出带符号数溢出二进制数看作无符号数看作带符号数0000100101111110091249124相加2510000101133133标志cf0of1cf0of1溢出带符号数溢出不溢出溢出结果为123结果错44带符号数和无符号数都溢出带符号数和无符号数都溢出二进制数看作无符号数看作带符号数100001111111010113524512111相加2601111100380132标志cf1of1cf1of1溢出无符号数溢出溢出现结果为124结果错溢出现结果为124结果错cf1结论结论
清华大学-计算机硬件技术基础Chapter21
CF：进位标志(Carry Flag) 反应运算过程中，最高位是否产生进位/借位。 (最高位，对字节操作指D7位 ,对字操作指D15位) 加法，最高有效位有进位CF＝1，否则CF＝0 减法，最高有效位有借位CF＝1，否则CF＝0
AF：辅助进位标志(Auxiliary Carry Flag) 反应运算过程中，对字节操作D3位 是否产生进位。 对字操作D7位 有进位或借位时，AF＝1，否则AF＝0。
8088
IBM PC、IBP PC/XT 采用8088CPU
4
二、8086/8088的编程结构 编程结构：
指从程序员和使用者的角度看到的结构。 与芯片内部的物理结构和实际布局有区别。
某CPU芯片内部实5 物图
1. 总线接口部件BIU （Bus Interface Unit)
→ 运输部门
2. 执行部件EU (Execute Unit) → 加工部门
20
四、8086/8088的存储器组织 1. 内存物理地址的形成 2. 内存单元内容的存放及表示
21
1.内存物理地址的形成
取指令、取数、存数时，都要访问内存，
被访问内存单元的地址由CPU提供。
寄存器组 AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX
SI DI BP SP
DS
ES
地
SS
址 地址总线 AB
CS
加
法
IP
器
24
物理地址PA = 段地址 ＋ 偏移地址 = ( 段寄存器 ) × 10H + 偏移地址
段寄存器有4个： DS、ES、CS、SS 偏移地址由 IP、SP、BX、BP、SI、DI
或一个8位或16位二进制数得到。 这种存储器管理方式叫分段编址。
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2、 微型计算机内部结构 、
由于CPU受成品率，成本，集成在单片上等原因。 受成品率，成本，集成在单片上等原因。 由于 受成品率 严格规定引脚数就限制了总线的数量。 严格规定引脚数就限制了总线的数量。
外部——采用三总线结构 、DB、CB。 采用三总线结构AB、 、 。 外部 采用三总线结构
内部——采用单总线 , 采用单总线 内部 即内部所有单元电路都挂在内部总线上，分时使用总线。 即内部所有单元电路都挂在内部总线上，分时使用总线。 电路都挂在内部总线上 使用总线 通常微处理机内部结构及外部连接方法如下图所示。 通常微处理机内部结构及外部连接方法如下图所示。
1、微型计算机外部结构 、
微型计算机外部结构如下图所示(三总线结构） 微型计算机外部结构如下图所示 三总线结构） 三总线结构
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 入 设 备
微型计算机外部结构
由上图看出，微机与外部交换信息通过总线控制。 由上图看出，微机与外部交换信息通过总线控制。 采用三总线结构AB、DB、CB. 采用三总线结构 、 、 三组总线： 三组总线： 地址总线 AB(ADDRESS BUS): 通常16位 单向， 可寻址2 内存单元。 通常 位，单向，A15~A0，可寻址 16=64KB内存单元。 内存单元 A7~A0，可寻址 28=256外设接口。 外设接口。 外设接口 数据总线 DB(DATA BUS): 通常8位 双向，实现CPU 与I/O 传送。 传送。 通常 位， D7~D0 ，双向，实现 传送控制信号。 控制总线 CB(CONTROL BUS):传送控制信号。 传送控制信号
(3) 指令寄存器、指令译码器、定时及各种控制信号产生电路 指令寄存器、指令译码器、 把用户程序中的指令一条条译出来， 把用户程序中的指令一条条译出来， 然后以一定时序发出相应的控制信号。 然后以一定时序发出相应的控制信号。 (4) 内部采用单总线结构 在任何时候只有一个内部设备能使用内部总线， 在任何时候只有一个内部设备能使用内部总线， 各设备之间必须分时使用内部总线，因而速度受到影响。 各设备之间必须分时使用内部总线，因而速度受到影响。 ∴只有要求速度高的位片机（通常用双级型集成电路）中， 只有要求速度高的位片机（通常用双级型集成电路） 采用内部多总线结构。 采用内部多总线结构。
寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SI DI BP SP
8088 编程结构
AX BX CX DX DS ES SS CS IP
BIU
地 址 加 法 器
数据暂存器 指 令 队 列 总线 接口 控制 电路 指令译码器
主要功能
负责与存储器、 接口传递数据 负责与存储器、I/O接口传递数据
三、8086/8088的编程结构 的编程结构 编程结构： 编程结构： 指从程序员和使用者的角度看到的结构。 指从程序员和使用者的角度看到的结构。 与芯片内部的物理结构和实际布局有区别。 与芯片内部的物理结构和实际布局有区别。
某CPU芯片内部实物图 芯片内部实物图
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8088 编程结构
8088 编程结构 编程结构:
1. 总线接口部件 总线接口部件BIU （Bus Interface Unit) → 运输部门 2. 执行部件 执行部件EU (Execute Unit) → 加工部门 3. 工作原理
寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SI DI BP SP AX BX CX DX
DS ES SS CS IP
算术逻辑单 元 ALU 十进制调整 定时与控制 I/O 存储器 读 请求 请求 等待
指令 译码器
中断 请求 写
...
. 时钟
地址缓冲器
INT
WR
RD
IORQ
MREQ
WAIT
RESET
A15~A0
微型计算机内部结构
微处理器内部主要由四部分组成： 微处理器内部主要由四部分组成：
（1） 内部寄存器陈列 ） 用来寄存参与运算的数据（8位）， 用来寄存参与运算的数据（ 位 经常可以连成寄存器对（ 位 用来存放操作数地址。 经常可以连成寄存器对（16位）用来存放操作数地址。 16位专用寄存器 位专用寄存器 如： 程序计数器 ，堆栈指针 程序计数器PC，堆栈指针SP （2） 累加器和算术逻辑单元 ） 对数据进行算术运算、逻辑运算场所， 对数据进行算术运算、逻辑运算场所， 算术运算 运算结果 → 标志触发器记忆 或送某个寄存器等等。 或送某个寄存器等等。
1. 内存物理地址的形成 2. 逻辑地址与物理地址 3. 各段在存储器中分配 4. 内存单元内容的存放及表示
六、8086/8088的I/O组织 的 组织
3
作业： 作业：
1-23，1-24，1-25，1-26，1-30 ， ， ， ，
复习内容： 复习内容：P21-P32 予习内容： 予习内容：P33-P45，P76-P77 ，
二、8086/8088简介 简介
Intel 系列 的16位CPU 位 双列直插式封装 40根引脚 根引脚 工作频率为4.77MHz ~ 10MHz 工作频率为 工作电源+5V 工作电源
8088
13
8086 : 对外有16根数据线， 根地址线 对外有 根数据线，20根地址线 根数据线 可寻址的内存单元数 220 = 1M 内存地址范围00000 ~ FFFFFH 内存地址范围 8088 : 内部寄存器、运算部件及 内部寄存器、 内部操作均按16位设计 内部操作均按 位设计, 位设计 除对外数据线为8根外，其余与8086基本相同。 基本相同。 除对外数据线为 根外，其余与 根外 基本相同 为与当时已有的8 位外设接口芯片兼容。 为与当时已有的 位外设接口芯片兼容。 IBM PC、IBP PC/XT 采用 、 采用8088CPU
BIU
地 址 加 法 器 AB
数据暂存器 指 令 队 列
DB
运 算 器
总线 接口 CB 控制 电路 指令译码器
PSW 标志寄存器
EU
执行部件 控制电路
17
1. 总线接口部件 BIU
构成部分
4个16位段寄存器： 位段寄存器： 个 位段寄存器
CS，DS，ES，SS ， ， ， 16位IP指令指针寄存器 位 指令指针寄存器 20位 地址加法器 位 4字节的指令队列 字节的指令队列 ( 8086的指令队列为 字节 ) 的指令队列为6字节 的指令队列为 总线控制电路 包括三组总线 ： 总线控制电路(包括三组总线) 处理器与外界总线联系的转接电路。 处理器与外界总线联系的转接电路。
2
第一节
8086/8088微处理器的结构 微处理器的结构
一、复习微型计算机结构 二、简介 三、 8086/8088的编程结构 的编程结构
1. 总线接口部件 2. 执行部件 3. 工作原理
四、8086/8088的寄存器组 的寄存器组 介绍调试程序 介绍调试程序DEBUG 调试程序 五、8086/8088的存储器组织 的存储器组织
寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SI DI BP SP AX BX CX DX DS ES SS CS IP
BIU
地 址 加 法 器
数据暂存器 指 令 队 列 总线 接口 控制 电路 指令译码器
Hale Waihona Puke 运 算 器EUPSW标志 标志 寄存器
执行部件控制电路
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三点说明: 三点说明
指令队列 8086 的指令队列为 个字节 的指令队列为6个字节 个字节, 8088 的指令队列为 个字节。 的指令队列为4个字节 个字节。
具有预取指令的功能，是一种先进先出（ BIU 具有预取指令的功能，是一种先进先出（FIFO）的数据结构。 ）的数据结构。 不论是8086还是 还是8088都会在执行指令的同时从内存中取下一条或几条指令， 都会在执行指令的同时从内存中取下一条或几条指令， 不论是 还是 都会在执行指令的同时从内存中取下一条或几条指令 取来的指令放在指令队列中. 取来的指令放在指令队列中
感受(接触 硬件 感受 接触)硬件 接触 了解硬件 设计硬件
学时） （5学时） 学时 学时） （4学时） 学时 学时） （4学时） 学时 （6学时） 学时） 学时 学时） （2学时） 学时 ( 2学时） 学时） 学时
控制硬件
1
第二章 8086/8088微处理器 微处理器
第一节 8086/8088微处理器的结构 微处理器的结构 第二节 8086/8088的寻址方式 的寻址方式 第三节 8086/8088的指令系统 的指令系统 第四节 DOS操作系统简介 操作系统简介
第二章 8086/8088微处理器 微处理器 第三章 汇编语言程序设计
学时） （10学时） 学时 （7学时） 学时） 学时
学时） 第四章 PC机的总线结构和时序 （3学时） 机的总线结构和时序 学时 第五章 微机接口技术概述 第六章 中断技术 并行输入/输出接口 第七章 并行输入 输出接口 第八章 数/模、模/ 数转换接口 模 第九章 半导体存储器 第十章 高档微处理器
具体完成： 具体完成： (1)从内存取指令，送到指令队列 从内存取指令， 从内存取指令 送到指令队列; (2)配合执行部件从指定的内存单元 配合执行部件从指定的内存单元 端口取数据; 或I/O端口取数据 端口取数据 ( 3)将执行部件的操作结果送到 将执行部件的操作结果送到 指定的内存单元或I/O端口 端口。 指定的内存单元或 端口。
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8088
8088CPU结构特点小结： 结构特点小结： 结构特点小结 (1) 内部结构 是16位的 位的 位设计）； （内部寄存器，内部运算部件，内部操作按 16位设计）； 内部寄存器，内部运算部件， 位设计 (2)外部数据总线 条，能处理 位数据 也能处理 位数据； 外部数据总线8条 能处理16位数据 也能处理8位数据 位数据,也能处理 位数据； 外部数据总线 位运算指令， 指令） （具有16位运算指令，包括 、/指令） 具有 位运算指令 包括*、 指令 (3) 汇编语言与 汇编语言与8080/8085兼容，即能执行整套 兼容， 的指令. 兼容 即能执行整套8080/8085的指令 的指令 增加了许多16位操作指令； 增加了许多 位操作指令； 位操作指令 (4) 20条地址总线，直接寻址能力 字节； 条地址总线， 字节； 条地址总线 直接寻址能力1M字节 (5) 40条引线封装； 条引线封装； 条引线封装 (6) 单相时钟； 单相时钟； (7) 电源为 。 电源为5V。 8086与8088的主要区别在于 与 的主要区别在于8086的外部数据总线 位。 的外部数据总线16位 的主要区别在于 的外部数据总线