周明德微机原理及应用第五版课件

表示，这就是二进制编码。即十进制数的二进
制编码，简称二-十进制编码(BCD)。
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3. 字符编码
同样，字母、数字、符号等各种字符也必
须按照特定的规则用二进制编码才能在计算机中 表示。字符编码的方式很多，世界上最普遍采用 的一种字符编码是ASCII码（美国信息交换标准 码）。
4. 汉字编码
用计算机处理汉字，每个汉字须用代码表示 。
•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 ;
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•2、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 ;
统（二级cache支持和多处理器支持）。
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1.1.4 奔腾（Pentium）
Intel奔腾（Pentium）处理器增加了第二个
执行流水线以达到超标量性能。
芯片上的一级cache也加倍了，8K字节用于
代码，另8K字节用于数据。
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主要的寄存器仍是32位，但内部数据通
路是128和256位以加速内部数据传送，且猝发
Intel 386处理器有32位地址总线，能支持 多至4G字节的物理存储器。32位结构为每个软 件进程提供逻辑地址空间。 4K字节固定尺寸 的页提供一种虚拟存储管理方法。
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1.1.3 80486
Intel486处理器指令译码和执行单元扩展为五 个流水线段，增加了更多的并行执行能力，486 处理器能在每个时钟周期执行一条指令。
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1.2 计算机基础
1.2.1 计算机的基本结构
上述的CPU、主板、内存条、硬盘、软盘 、显示卡、显示器、键盘、鼠标等。这些都是 计算机的部件，虽然这些部件的功能与性能都 有了巨大的发展，但是计算机的基本结构未变 ，如图1-7所示。
在计算机中，基本上有两种信息在流动:
一种信息为数据，即各种原始数据、中间结 果、程序等。
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1.1.1 8086
x86系列结构的最新版本的发展能追溯到 Intel 8086。在x86系列结构系统引进32位处理 器之前，是16位的处理器，包括8086处理器和 随后很快开发的80186与80286。
从历史的观点来看，x86系列结构同时包括 了16位处理器和32位处理器。在现在，32位 x86系列结构对于许多操作系统和十分广泛的应 用程序来说是最流行的计算机结构：IA-32结构 。
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1.1.6 奔腾II
Intel Pentium II处理器把MMX技术加至 P6系列处理器，并具有新的包装和若干硬 件增强。处理器核心包装在了SECC上，这 使其更具有了灵活的母板结构。第一级数 据和指令caches每个扩展至16 K字节，支 持二级cache的尺寸为256 K字节、512 K 字节和1 M字节。
•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：
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以意义建构理论指导下的教学过程 ,
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并通过意义建构形成自己的知识结构，
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从而获得知识 ,掌握知识。
• •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。
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Intel Pentium D处理器也以双核技术为 特色。此处理器用双核技术提供硬件多线 程支持，但它不提供超线程技术。因此， Intel Pentium D处理器在一个物理包中提 供两个逻辑处理器，每个逻辑处理器拥有 处理器核的执行资源，如图1-2所示。
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AMD公司是x86系列处理器的另一重要 供应商。它于1969年成立。于1991年推出 了AM386系列，1993年推出了AM486， 1997年推出了AMD-K6（相当于具有MMX 技术的奔腾处理器），2001年推出了AMD Athlon(速龙) MP 双处理器，2003年推出 AMD 速龙™ 64 FX处理器，具有64位的 x86-64内核。直至最近推出了双核的64位处 理器。
，就称为单片机。
• 1.2.2 常用的名词术语和二进制编码
1. 位、字节、字及字长
(1) 位(Bit)
“位”是指一个二进制位。它是计算机中信 息存储的最小单位，一般用b(bit)表示。
(2) 字节(Byte)
“字节”是指相邻的8个二进制位，一般用 B(Byte)表示。 1024B为1KB，1024KB为1MB ，1024MB为1GB，1024GB为1TB。
1.1 x86系列结构的概要历史
1971年： Intel 4004 。(4位机)
70年代中期： Intel 8080、8085 。(8位机 )
80年代初： Intel 8086、8088。 (16位机)
从8086(8088)到80286、80386、80486、 奔腾(也称为80586)、奔腾MMX、奔腾Pro(也 称为80686)、奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ，直至最新的 奔腾 Ⅳ，形成了IA（Intel Architecture）-32 结构。
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• 本课程属于第二层次中“计算机硬件基础”课
程
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•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: 56学时,实验学时：8学时
•主要参考书：
• 周明德编著，《微型计算机系统原理及应用》
•第五版，清华大学出版社
•
李继灿主编，《微型机算计原理及应用》
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(3) 字(Word)和字长
“字”是计算机内部进行数据传递、处理的 基本单位。通常它与计算机内部的寄存器、运算 装置、总线宽度相一致。
一个字所包含的二进制位数称为字长。常 见的微机的字长有8位、16位、32位和64位。
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2. 数字编码
•
计算机中的数用二进制表示。
计算机中的十进制数的每一位用若干位二进制
路技术的发展，可以把整个CPU集成在一个集成
电路芯片上，称为微处理器(Microprocessor)
。 人们把以微处理器为核心构成的计算机，称
为微型计算机，最典型的就是上述的PC机。若内
存的容量较小，输入输出设备少，整个计算机可以
只安装在一块印刷电路板上，这样的计算机就称为
单板计算机。若能把整个计算机集成在一个芯片上
图1-1显示支持HT技术（用两个逻辑处理器 实现的）的IA-32处理器与传统的双处理器系统 的比较。
•
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1.1.10 Intel 双核技术处理器
双核技术是在IA-32处理器系列中硬件多 线程能力的另一种形式。双核技术由用在单 个物理包中有两个分别的执行核心提供硬件 多线程能力。因此，Intel Pentium处理器极 品版在一个物理包中提供四个逻辑处理器（ 每个处理器核有两个逻辑处理器）。
的外部数据总线已经增加至64位。
•
奔腾系列的最后一个处理器把Intel
MMX技术引入IA-32结构。Intel MMX技术用单
指令多数据（SIMD）执行方式在包含64位MMX
寄存器中的包装的整型数据上执行并行计算。此
技术在高级媒体、影像处理和数据压缩应用程序
上极大地增强了IA-32处理器的性能。
•
•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 ；
•
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。
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第三版，清华大学出版社
•答疑时间、地点：
•每周二下午4：30～5：30，工科南楼（309） •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 （助教批改）。
• •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。
8086有16位寄存器和16位外部数据总线， 具有20位地址总线，可寻址1M字节地址空间。
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1.1.2 80386
Intel 386处理器是x86系列结构系列中的第 一个32位处理器。 引入了32寄存器，用于容纳 操作数和地址。每个32位寄存器的后一半保留 两个早期处理器版本（8086和80286）的16位 寄存器的特性，以提供完全的后向兼容。
周明德微机原理及应用第五 版课件
•
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序
•教育部提出计算机基础教学分三个层次如图1-1所示：
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计算机基础教学三层次结构
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•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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ•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。
•
（1）Intel NetBurst微结构的第一个实 现。
（2）流SIMD扩展2（SSE2） （3）400 MHz Intel NetBurst微结构 系统总线。 （4）与在Intel X86系列结构处理器上 所写和运行的已存在的应用程序和操作系 统兼容。
•
1.1.9 Intel 超线程处理器
Intel公司于2002年推出了具有超线程技术的 IA-32列处理器。超线程（Hyper-Threading HT ）技术允许单个物理处理器用共享的执行资源并 发地执行两个或多个分别的代码流（线程）。以 提高X86系列处理器执行多线程操作系统与应用 程序代码的性能。
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1.1.7 奔腾III
Pentium III处理器引进流SIMD扩展（ SSE）至X86系列结构。SSE扩展把由Intel MMX引进的SIMD执行模式扩展为新的128 位寄存器和能在包装的单精度浮点数上执 行SIMD操作。
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1.1.8 Intel Pentium4处理器
Intel Pentium 4处理器是2000年推出的 ia-32处理器，并是第一个基于Intel NetBurst微结构的处理器。Intel NetBurst 微结构是新的32bit微结构，它允许处理器 能在比以前的IA-32处理器更高的时钟速度 和性能等级上进行操作。Intel Pentium 4 处理器有以下高级特性：
(1) 外部码
是计算机输入汉字的代码，是代表某一个汉 字的一组键盘符号。
•
(2) 内部码(汉字内码或汉字机内码)
内部码通常是用其在汉字字库中的物理位置
表示，可以用汉字在汉字字库中的序号或者用汉
字在汉字字库中的存储位置表示。汉字在计算机
1.1.5 P6系列处理器
在1995年，Intel引入了P6系列处理器。 此处理器系列是基于新的超标量微结构上 的，它建立了新的性能标准。
Intel Pentium Pro处理器是基于P6微 结构的第一个处理器。P6处理器系统随后 的成员是Intel Pentium II、Intel Pentium II Xeon（至强）、Intel Celeron（赛扬） 、Intel Pentium III和Intel Pentium III Xeon（至强）处理器。
５．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 。
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第 1章 概述
•
80486的一个重大改进是在x86系列处
理器的芯片中引入了缓存。在芯片上增加了一
8K字节的一级缓存（cache），大大增加了每
个时钟周期执行一条指令的百分比，包括操作数
在一级cache中的存储器访问指令。
•
Intel486处理器也是第一次把x87 FPU
（浮点处理单元）集成到处理器上并增加了新的
引脚、位和指令，以支持更复杂和更强有力的系
另一种信息流即控制命令
•
•
在上述的计算机硬件中，往往把运算器、控
制器和存储器合在一起称为计算机的主机；而把
各种输入输出设备统称为计算机的外围设备或外
部设备（Peripheral）。在主机部分中，又把运
算器和控制器合在一起称为中央处理单元CPU
(Central Processing Unit)。随着半导体集成电