微机原理和接口技术第1章 微型计算机系统概述 70页PPT文档

第1章 微型计算机系统概述
1.1 微型计算机发展、应用与分类 1.2 计算机中的数据表示 1.3微型计算机系统组成 1.4 微型计算机工作过程 1.5 微型计算机主要性能指标 本章小结
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第1章 微型计算机系统概述
【任务驱动】
本章主要介绍微型计算机系统的发展、应用、组成以及它的
工作过程。通过本章学习，学生应了解计算机的发展过程和微型 计算机的主要性能指标，理解微型计算机的工作过程，掌握计算 机中数据的表示方法以及微型计算机系统的构成；通过以上知识 的学习，使学生对计算机系统有个基本的认识，为以后各章学习 打下基础。
[例1.6]将(B6.8)16转换为二进制数。 写出各位数字对应的四位二进制数：
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1.2.3 带符号数的表示
计算机在处理实际问题时遇到的数据，通常是带符号数。数 据的符号(正或负)也要用二进制数码表示。一般用“0”表示正数 符号，用“1”表示负数符号。这样，机器中数的符号也数值化了。 我们把这种数值数据在计算机中的编码表示称为机器数，而把机器 数所代表的实际数值称为机器数的真值。
计思想，即
（1）采用二进制计算；
（2）存储程序并在程序控制下自动执行；
（3）其硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出
设备五大部分组成。
这种模式的计算机被称为“冯·诺依曼机”。计算机发
展至今，一直沿用这种设计思想。这是计算机科学发展史上
的一个重要里程碑，它奠定了计算机发展的科学基础。
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即[X]反=[X]原。对于负数，对符号位以外各位按位“取反”(0变1， 1变0)即可。在反码表示法中用8位二进制位表示的整数数据范围为
-127~+127。
八进制 0 1 2 3 4 5 6 7
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7
十进制 8 9 10 11 12 13 14 15
二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
八进制 10 11 12 13 14 15 16 17
十六进制 8 9 A B C D E F
[+0]原=00000000B [―0]原=10000000B 【问题】这种＋0和－0原码表示上的不一致，会直接影响诸如X＋
0和X－0（即X＋(-0)）结果上的不同。
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2．反码表示法
用机器数的最高一位表示符号，0表示正号，1表示负号。数值
部分，对于正数，反码表示形式与原码表示形式相同，
（B6.8）16=11×161＋6×160＋8×16－1＝176＋6＋0.5＝（182.5）10
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2．十进制数转换为二、八、十六进制数
十进制数到二、八、十六进制数的转换比较复杂，要把整 数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转换结果进行相加。
整数部分转换采用除基数取余数法： 用基数（2、8或16） 不断地去除要转换的数，直到商为0。再将每一步所得的余数， 按逆序排列，便为转换结果。 [例1.2] 将（152）10转换为二进制数，转换过程如下： 转换结果为： (152)D= (10011000)B
第三代（1978年—1981年）是16位微机，如以8086， Z8000和MC68000为CPU的微型机。
第四代（1982年—1992年）是32位微机，典型的CPU产 品有80386和MC68020。之后Intel公司又推出80486微处理器。
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第五代（1993年—2019年）是准64位微机。1993年3月Intel 公司推出了全新的超级32位微处理器芯片——Pentium，虽然其仍 属于32位机，但其内部数据通道已是64位，提高了数据传送速度。
【重点难点】 1．微型计算机的特点与应用 2．计算机中数据的表示方法 3．微型计算机系统的构成
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1.1 微型计算机发展与应用
计算机是一种能自动、高速、精确地处理信息 的现代化电子设备，具有算术运算和逻辑判断能力， 并能通过预先编好的程序来自动完成数据的加工处 理，因此，也可以说计算机是一种帮助人类从事脑 力劳动的工具。
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1.2.2 进位计数制间的转换
1．二、八、十六进制数转换成十进制数
这种转换非常简单，将二、八、十六进制数按“权”展开相 加即可。 [例1.1]将下列二进制数1011.11和十六进制数B6.8转换成十进制 数
（1011.11）2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=8+0+2+1+0.5+0.25 =（11.75）10
不为0的话，可以根据精度要求来保留相应小数位数。
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3．二进制和八、十六进制之间的转换
（1）二进制到八进制、十六进制的转换 二进制到八进制转换采用“三位合一位”的方法；二进制到十 六进制转换采用“四位合一位”的方法。把要转换的二进制数，从 小数点开始向两边分别进行分组。转换为八进制时，向左每三位为 一组，向右每三位为一组，向左不是三位的，从左边补0；向右不 足三位的，从右边补0。转换为十六进制时，向左每四位为一组， 向右每四位为一组，向左不足四位的，从左边补0，向右不足四位 的，从右边补0。
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小数部分转换采用乘基数取整数法： 每次用基数与 小数部分相乘，取乘积的整数部分，再取其小数部分乘基数 直到小数部分为0。将所取整数顺序排在小数点后即为转换 结果。 [例1.3]将（0.375）10转换为二进制数，转换过程如下：
转换结果为(0.375)D=(0.011)B 注意：如果在小数转换过程中，乘积结果小数部分永远
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第一代（1971年—1973年）是4位和低档8位微机。代 表产品是美国Intel公司的4004微处理器及由它组成的MCS微 型计算机。
第二代 （1974年—1977年）是中高档8位微机，以 Intel8080/8085、Motorola公司的Mc6800及美国Zilog公司 的Z80等为CPU的微型机为典型代表。
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[例1.4] 将（1000110.01）2分别转换为八进制数和十六
进制数。
“二”到“八”的转换采用“三位合一位”的方法：
001 0 0 0 1 1 0 . 0 1 0
1
0
6. 2
“二”到“十六”的转换采用“四位合一位”的方法：
0100 0110 .0100
4
6. 4
（1000110.01）B=（106.2）O=（46.4）H
示数值的绝对值。设X为真值，[X]原为机器数表示。在原码表示 法中用8位二进制位表示的整数数据范围为―127~+127。
对于正整数：设 X=1100110B，则 [X]原=01100110B。 对于负整数：设X=―1100111B，则[X]原=11100111B。 对于正小数：设X=0.1011B，则 [X]原=01011000B 对于负小数：设X=－0.1011B,则[X]原=11011000B 对于零：在原码表示法中，0有两种表示形式：
随着电子科学技术的发展，计算机的发 展先后经历了电子管、晶体管、大规模集成 电路和超大规模集成电路为主要器件的四个 时代。预计在不久的将来，将诞生以超导器 件、电子仿真、集成光路等技术支撑的第五 代计算机。计算机总的趋势是朝着巨型化、 微型化、网络化、智能化方向发展。
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微型计算机是指以大规模、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MP(Micro Processor)为核心，再配上存储器、接口电 路等所构造出的计算机系统。微型计算机的发展经历了六代。 我们一般以字长（计算机能同时处理的二进制数的位数）和 典型的微处理器芯片作为各阶段的标志。
（一）按照微处理器能够处理的数据字长可以分为：4位机、 8位机、16位机、32位机、64位机。 （二）按照微型计算机的使用形态分类可以分为：单片机、 单板机、位片式机和微型计算机系统。
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1.2 计算机中的数据表示
在日常生活中，人们习惯使用十进制数来进行计数和计 算。但计算机系统内部使用的所有指令或数据都采用二进制 代码.因此，所有需要计算机处理的数字、字母、符号等都 必须采用二进制表示。但二进制数难记忆，阅读和书写也不 方便，在计算机中有时也采用其他进制，如十六进制、八进 制和十进制等。本节将介绍二进制与其他进制间的转换及计 算机中的编码方式。
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（2）八进制、十六进制到二进制的转换
八进制、十六进制到二进制的转换的方法采用把一位八（十 六）进制数拆成三位（四位）二进制数表示的方法，按顺序写出 每位八进制（十六进制）数字所对应的三位（四位）二进制数， 所得结果即为对应的二进制数。 [例1.5]将(352.6)8转换为二进制数。 写出各位数字对应的三位二进制数：
第六代（2000年以后）这是新一代64位微处理器pentium D。 该芯片采用了新的体系结构，其性能大大高于Intel系列的其他微 处理器，给微处理器体系结构和PC机的性能引入了全新的概念。
近几年来，计算机产业中又开发生产出双核CPU、四核CPU等芯 片，这将把微型计算机的应用推向一个新的时代。
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八进制数的基数为8， 计数特点为逢八进一。 用八进制表示数值的方法为：
其中Ki=0、1、2、3、4、5、6、7 例如：（423.5）o=4×82+2×81+3×80+5×8-1
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4．十六进制 由16个数码(0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、