第1章 微型计算机基础
第1章-微型计算机简介
（3）打印机 激光打印机、喷墨打印机和针式打印机， 如图1 12所示。 如图1-12所示。
(4) 其他外部设备 电脑音箱，如图1 13。 电脑音箱，如图1-13。
扫描仪，图1 14。 扫描仪，图1-14。
投影机，图1 15。 投影机，图1-15。
绘图仪，图1 16所示。 绘图仪，图1-接音箱 3. 连接键盘 如图1 23所示。 如图1-23所示。
4. 连接鼠标 如图1 24所示。 如图1-24所示。
5. 连接主机电源 6. 开机测试
1.4.2 微机的启动与关闭 1. 冷启动 2. 关闭电脑 3. 重新启动 4. 复位启动
1.4 实训
1.4.1 微机外部线缆的连接 对微机用户来说，最基本的要求就是微机 外部线缆的连接，即主机箱与显示器、键 盘、鼠标之间通过线缆连接起来。机箱后 部的接口如图1 20所示。 部的接口如图1-20所示。
如图1 21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 如图1-21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 和音箱后的图示。
1.2 微型计算机的硬件和软件
1.2.1 微型计算机的硬件 图1-1是从外部看到的、典型的台式微机。
1. 主机 主机是安装在一个主机箱内所有部件的统 一体，如图1 一体，如图1-2所示。
(1) 中央处理器 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 （中文名为酷睿2），如图1 （中文名为酷睿2），如图1-3所示。
5．第五代微机 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium （中文名“奔腾” （中文名“奔腾”） 6．第六代微机 1998年Intel公司推出了Pentium 1998年Intel公司推出了Pentium Ⅱ、Celeron，后来 Celeron，后来 推出了Pentium 推出了Pentium Ⅲ、Pentium 4，其他公司也推出了 4，其他公司也推出了 相同档次的CPU，如K6、 相同档次的CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等。 XP、 C3等。 7．第七代微机 2003年 月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 2005年 月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 2005年6月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 心处理器。 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 理器将向多核心发展。第七代微机是目前最流行 的档次。
第一章微型计算机基础
（2）反码表示法
数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数 同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法 就叫反码表示法。
1．对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值 2．对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值 按位取反。
例 x＝+91＝+10l1011B [x]反=01011011B 例 y＝-91＝-1011011B [y]反=10100100B “0”的表示：[+0]反=00000000B [-0]反 =11111111B 对于8位机，反码可表示的数的范围：-127～ +127。
0⊕1＝1 读作0“异或”1等于1
1⊕0＝1 读作1“异或”0等于1
1⊕1＝0 读作1“异或”1等于0
例：
10101111
⊕11000010
01101101
1.2.2计算机中带符号数的表示方法
几个概念: 无符号数 机器数
带符号数 真值
机器数的三种表示方法: 原码表示法 反码表示法 补码表示法
（1）原码表示法
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大 规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微 处理器(CPU),微型计算机是以微处理器为核心，再 配上存储器、接口电路等芯片构成的。
微处理器按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元 （BIU）和执行单元（EU）。 按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变: ➢ 第一代（1971年～1973年）：4位和8位低档微处理器 ➢ 第二代（1974年～1978年）：8位中高档微处理器 ➢ 第三代（1978年～1980年）：16位微处理器 ➢ 第四代（1981年～1992年）：32位微处理器 ➢ 第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理
微机原理与接口习题汇总
第1章微型计算机基础一、单选题1．以下哪个数最大（ D ）。
A、10110101BB、234C、234QD、123H2．以下哪个数最大（）。
A、10111101BB、240C、134QD、F3H3．以下哪个数最大（）。
A、101101BB、198C、162QD、ABH4．以下哪个数最大（）。
A、1101101BB、200C、373QD、1D7H5．下列各数种，最大的是（ A ）。
A、(321)16B、(327)8C、(659)10D、(11100111)26．字母A的ASCII代码是（ B ）。
A、39HB、41HC、0DHD、0AH7．字母a的ASCII代码是（ B ）。
A、60HB、61HC、40HD、41H8．回车符的ASCII代码是（ C ）。
A、39HB、41HC、0DHD、0AH9．换行符的ASCII代码是（D）。
A、39HB、41HC、0DHD、0AH10．数字9的ASCII代码是（ A ）。
A、39HB、41HC、0DHD、0AH11．数字0的ASCII代码是（ B ）。
A、30B、30HC、0D、0H12．在计算机系统中，微处理器通常不包含（ C ）。
A、算术逻辑单元B、程序计数器C、大容量内存D、寄存器13．下列各数不属于8421BCD码的是（ A ）。
A、10100101BB、01011001BC、00110011BD、01010100B14．以下关于字节和字长的说法错误的是（ D ）。
A、一个字节由8位二进制位组成B、字长是计算机内部一次可以处理的二进制的位数C、字长依赖于具体的机器，而字节不依赖于具体的机器D、字长越长，处理精度越高，但处理速度越慢15．假定字长为n位，以下关于数的定点和浮点表示的说法错误的是（ D ）。
A、定点表示法是指计算机中所有数的小数点的位置是人为约定不变。
B、浮点数比相同位数的定点数表示的数值范围大。
C、定点整数的表示范围为-（2n-1-1）~（2n-1-1）。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行第一章微型计算机基础第一章微型计算机基础题 1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题 1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括 CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2 、微处理器是指微机的核心芯片 CPU ；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题 1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为 1 位、4 位、8 位、32 位和 64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题 1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题 1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium 系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代 4 位或低档 8 位微处理器、第二代中高档 8 位微处理器、第三代 16 位微处理器、第四代 32 位微处理器、第五代 64 位微处理器、第六代 64 位高档微处理器。
Pentium 系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX 技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线 DIB 技术、一级高速缓冲存储器采用双 cache 结构、二级高速缓冲存储器达 256KB 或 512KB、支持多微处理器等。
第一章 微型计算机基础知识
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识第一章微机基础知识1.1计算机中的数和编码1.1.1计算机中的数制计算机最初是作为一种计算工具出现的，所以它最基本的功能是处理和处理对数。
数字由机器中设备的物理状态表示。
具有两种不同稳定状态和相互转换的设备可用于表示1位二进制数。
二进制数具有操作简单、物理实现方便、节省设备等优点。
因此，目前，几乎所有的二进制数都用计算机来表示。
然而，二进制数太长，无法写入，不容易阅读和记忆；此外，目前大多数微机是8位、16位或32位，是4的整数倍，4位二进制数是1位十六进制数；因此，在微型计算机中，二进制数被缩写为十六进制数。
十六进制数使用16个数字，例如0~9和a~F来表示十进制数0~15。
8位二进制数由2位十六进制数表示，16位二进制数由4位十六进制数表示。
这便于书写、阅读和记忆。
然而，十进制数是最常见和最常用的。
因此，我们应该熟练掌握十进制数、二进制数和十六进制数之间的转换。
表1-1列出了它们之间的关系。
表1-1十进制数、二进制数及十六进制数对照表十进制二进制十六进制012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101 111011110123456789abcdef为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制，可在数的右下角注明数制，或者在数的后面加一字母。
如b(binary)表示二进制数制；d(decimal)或不带字母表示十进制数制；h(hexadecimal)表示十六进制数制。
1.二进制数和十六进制数之间的转换根据表1-1所示的对应关系即可实现它们之间的转换。
二进制整数被转换成十六进制数。
方法是将二进制数从右（最低位）到左分组：每4位为一组。
如果最后一组少于4位，则在其左侧加0以形成一个4位组。
每组由一位十六进制数表示。
例如：1111111000111b→1111111000111b→0001111111000111b=1fc7h要将十六进制数转换为二进制数，只需使用4位二进制数而不是1位十六进制数。
微型计算机基础知识
系统软件： 为解决用户使用计算机而编写的程序。
软件
例如： 操作系统、编译程序、汇编程序、 监控程序、诊断程序。
应用软件： 为解决特定问题而编制的程序 例如： 程序包、数据库、窗口软件。
2.三类编程语言：
机器语言
汇编语言
高级语言Βιβλιοθήκη 最贴近机器硬件的二 进制代码
使用助记符代替二进 制代码
将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。
(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
(1011.11)2 = (11.75)10
微型计算机系统知识
3. 八进制数
发展 阶段
小型机阶段 微型机阶段
对大型机的第一次“缩小化”。
代表机型： 苹果公司的APPLE-2,IBM公司
对大型机的第二次的“的I缩BM小-P化C。”
客户机/服务器阶段 互联网阶段
处应理用于能航力空强，的铁计路算联机机订提票供系磁统盘。服 务和文件服务，处理能力强的扮演服 务器，处理能力弱的充当客户机。
人们使用最多的编程语言，较为流 行的有各类C、BASIC等。
微型计算机系统知识
1.2 微型计算机数制及其转换
1.2.1 微型计算机常用数制的特点
1. 十进制数
（1）它的数码K共有十个，为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。数码的 个数称为基数，十进制数的基数是10。
（2）在一个数中，每一位有各自的权 （3）遵从“逢十进一”的原则。 任何一个十进制都可以写成以10为底的幂之和的形式。
第1章 微型计算机的基础知识
在微型计算机中，既可以实现定点运算，又 在微型计算机中，既可以实现定点运算， 有浮点运算部件实现浮点运算。 有浮点运算部件实现浮点运算。
1. 定点数的表示法
在计算机中， 在计算机中，约定二进制数据的小数点位置固定在某 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 通常有两种定点格式， 通常有两种定点格式，一是将小数点固定在数的最左边 即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数）， ），二是固定在数的最右边 ），前 （即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数），前 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。
7.Intel 64结构 7.Intel 64结构
AMD公司于2003年率先推出了支持64位、兼容 AMD公司于2003年率先推出了支持64位 公司于2003年率先推出了支持64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年 Intel公 指令集结构的64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年，Intel公 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下， AMD公司64位处理器推出的压力下 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下，于是推 出了扩展存储器64位技术（ 64位技术 出了扩展存储器64位技术（Extened Memory 64 Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 ），EM64T技术是IA Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA-32 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA位扩展 EM64T技术的出现与应用 指令系统也就扩展成为64 64位 称其为Intel 64结 指令系统也就扩展成为64位，称其为Intel 64结 构。
微型计算机的基础知识
编辑ppt
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1.1 微型计算机系统概述
（1）位（bit） 二进制数的一位，简写b
（2）字节（Byte） 8位二进制数组成一个字节，简写B
（3)还有千字节（KB)，兆字节（MB），千兆字节（GB）等。
换算关系如下：
1B=8b 1GB=1024MB
例如：X86指令集、MMX（多媒体扩展指令集）、SSE(数 据流单指令扩展指令集）、SSE2、SSE3、SEE4(SSE4.1和 SSE4.2)等。
3、程序：
设计者为解决某一问题而设计的一系列指令集合。
计算机程序可分为：
机器语言程序、汇编语言编程辑p序pt 和高级语言程序。
21
1.3 微型计算机基本工作原理
1.2 计算机硬件基本结构
3、存储器：
存储器分为内存储器(主存）和外存储器（辅存）。内存储器简称内 存或主存，它的存储容量一般较小，与CPU直接相连，存取速度快，主要 用于暂时存放当前执行的程序和相关数据；外存储器称为外存或辅存， 作为内存的辅助存储器，它的存储容量大，但存取速度远比内存慢，主 要用于存放需长期保存的程序和数据。
取指令——分析指令——执行指令
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23
1.3 微型计算机基本工作原理
6、计算机系统
主机 硬件
中央处理器 内存储器 外存储器
运算器 控制器
外设
输入设备
微型计算机系统
系统软件
输出设备
操作系统 服务软件 编译或解释系统
软件
信息管理软件
辅助设计软件
应用软件
文字处理软件
图形软件
各种程序包
如图：一个编完辑整pp的t 计算机系统
第一章微型计算机基础知识
CPU
内容
读写控制
…
1023 10100111
（3）存储器的分类 ROM：只读存储器。 工作时从ROM中读出信息，不能随意改写。 断电后信息不会丢失。ROM常用作程序存储器， 存放已调试好的固定程序和常数。 RAM：随机读写存储器。 能方便读出和改写信息，但失电后信息将不 复存在。 RAM 常用作数据存储器，暂存各种现 场数据、运算结果和正在调试的程序。
指令代码3
… 指令代码n
2、存储器
位 b (bit)：一个二进制位，信息最小单位 字节 B (Byte)：8位为一个字节
字长 W (Word Length)：一个字包含的二 进制位数
（1）存储器结构
存储器功能：存放程序和数据等信息 存储内容：程序或数据的二进制代码 存储地址：存储器每个单元的位置编 号 存储器容量：指存储单元的多少，如 存储器容量为1KB = 1024×8位 1KB存储器 地址 存储内容 0 1 10011010 01101011
微处理器
微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组 成的中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处 理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控 制电路以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、 执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操 作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和 外围电路芯片组成微型计算机。
第1章 微型计算机基础知识
1.1计算机中的数和数制
一、计算机中的数制 表示:最简单,可靠；运算规则最简单。 （一）二进制数 特点：1．具有两个不同的数字符号，即0和1。 2．逢二进位。 例如： 111．11 （二）十六进制数 特点： 1．具有16个数字符号，采用0～9和A～F。 2．逢16进位 小数点左边的权是16的正次幂 小数点右边的权是16的负次幂
第1章_微型计算机基础
9．把下列十进制数转换为二进制数、八进制数和十六进制数。
①4.85 ②255 ③2564.85的二进制100.110110011001 八进制是4.6631 十六进制是4.D99255的二进制是11111111 八进制是377 十六进制是FF256的二进制是100000000 八进制是400 十六进制是10010．把下列数转换为十进制数。
①10001100B ②28Q ③1FH10001100B的十进制是14028Q的十进制数是1FH的十进制是3111．设两个二进制数A=11010010B和B=11001110B，求A和B的各种逻辑运算。
与运算的结果是11000010或运算的结果是11011110异或运算的结果是00011100A 的非运算结果是00101101 B的非运算结果是0011000112．分别用8位和16位二进制数表示下列数的补码。
①127D ②-127D ③80D ④-80D①01111111 0000000001111111 ②10000001 1111111110000001 ③010100000000000001010000 ④10110000 111111111011000013．下列数是某十进制数的补码，求这个十进制数。
①无符号十进制数的补码7AH 122②有符号十进制数的补码7AH 122③无符号十进制数的补码E8H 232④有符号十进制数的补码E8H -2414．用补码进行下列运算。
①56+23 ②56-23 ③-56+23 ④-56-（-23）①01001111②100100001③11011111④1101111115．给出十进制数-30的原码、反码、补码（8位二进制）的形式，并指出8位二进制原码、反码、补码所能表示的数值范围（用十进制表示）。
-30的原码是10011110 反码11100001 补码 111000108位二进制原码的数值范围 -127~1278位二进制反码的数值范围 -127~1278位二进制补码的数值范围 -128~12716．用组合和非组合BCD码分别表示十进制数388和12。
第1章计算机基础知识
(1)
定位
定位是指移动鼠标，将显示在屏幕上的鼠 标光标指向的目标对象或目标位置处。其操作 方法是：握住鼠标，在光滑的桌面或鼠标垫上 随意移动，此时，屏幕上的鼠标光标会随之同 步移动，然后再慢慢指向目标位置。
计算机应用基础知识
(2)
单击
单击又称“点击”，常用于选定对象、打 开菜单或启动程序。单击的操作方法是：先移 动鼠标，让屏幕上的鼠标光标指向某个对象， 然后用食指按下鼠标左键后松开按键，此时鼠 标左键将自动弹起还原。
计算机应用基础知识
光盘驱动器
光盘驱动器（简称光驱），用于读取光盘内容，包括使用光 驱来安装各种软件。
计算机应用基础知识
微型计算机的档次：
从第一代个人计算机问世到今天，CPU芯片已经发 展到第七代产品，对应地产生了7个档次的个人微型机 系列： 1)第一代微机：CPU：8088 诞生于1981年。 2)第二代微机：CPU：80286 诞生于1985年。 3)第三代微机：CPU：80386 诞生于1987年。 4)第四代微机：CPU：80486 诞生于1989年。 5)第五代微机：CPU：80586 诞生于1993年。中文名 “奔腾” 6)第六代微机：CPU：PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium ４，诞生于1998年。 7)第七代微机：CPU：64位机 诞生于2003年（AMD）， 2005年（Inerl).
计算机应用基础知识
三、微型计算机的输入/输出设备 输入设备——键盘和鼠标
键盘 键盘是电脑中最重要的输入设备之一，通 过键盘上的各按键便可以将用户所需的字符、 数字等信息输入到电脑中。 键盘可根据其按键数分为101键、103键、 104键、107键等，目前最常用的为107键键盘。
计算机应用基础知识
01.微机原理_第一章
第一章微型计算机基础概论1.1 微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。
一、微型计算机的发展概况①微型计算机诞生：在1946年2月14日世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”由美国宾夕法尼亚大学研制成功。
重达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦，用了18800多个电子管，每秒钟仅能做5000次加法.ENIAC :Electronic Numerical Integrator and Calculator分代第一代年份字长芯片的集成度软件典型的芯片1971~19724/8位12000个管/片以上机器语言、简单汇编语言Intel 4004Intel 8008第二代1973~19778位汇编程序高级语言、(FORTRAN PL/M 等BASIC 操作系统第三代1978~198316位汇编语言高级语言操作系统第四代PentiumPII PIII PIV1981~199232位第五代199332位9000个管/片以上29000个管/片以上15~50万个管/片以上Intel 8080,8085MC 6800Z-80Intel 8086,8088MC 68000Z-8000Intel 80386,80486MC 68020操作系统高级语言软件硬化操作系统高级语言软件硬化高达330万个管/片②微处理器的发展第六代1995~2001Pentium58664位550万个管/片操作系统高级语言软件硬化二、微型计算机的特点和应用1.微型计算机特点微型计算机除具有一般电子数字计算机的快速、精确和通用等许多优点外，还具有独自的特点：(1) 体积小、重量轻、功耗低(2) 可靠性高、对使用环境要求低(3) 结构简单、设计灵活、适应性强(4) 性能价格比高2. 微型计算机的应用领域科学计算过程控制信息处理人工智能网络通信计算机辅助技术三、微型计算机的分类1. 按处理器同时处理数据的位数或字长分：4位机、8位机、16位机、32位机、64位机2. 按结构类型分：单片微型机、单板微型机微型计算机3. 按用途分：(1)个人计算机(PC机)(2)工作站／服务器(3)网络计算机(简称NC)4. 按体积大小分：(1)台式机(又称桌上型)(2)便携式(又称可移动微机、笔记本型、膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)四、微型计算机的主要性能指标1. 运算速度通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS)来描述。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？ 答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线？有几种？功能是什么？答: 系统总线是传送信息的公共导线，微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
微机原理-第1章 计算机基础知识
二进制(binary system):
进位基数为为“2”，即其使用的数码为0，1，共
两个。 二进制各位的权是以2为底的幂，
代表字母：B
八进制(octave system): 进位基数为“8”，即其数码共有8个：0，1，2，3，
4，5，6，7。 代表字母：O 十六进制(hexadecimal system): 进位基数为“16”，即其数码共有16个：0，1，2，3，
作用：利用摩根定理，可以解决与门、或门互换的 问题。
二变量的摩根定理为：
A+B=A·B A·B=A+B 推广到多变量：
A+B+C+…=A·B·C…
A·B·C…=A+B+C+… 至于多变量的摩根定理，用相同的方法同样可以得
到证明。 这个定理可以用一句话来记忆：头上切一刀，下面
变个号。 【例1.10】
1.1.3 为什么要用十六进制？
用十六进制既可简化书写，又便于记忆。如下列 一些等值的数：1000(2)=8(16)(即8(10))
1111(2)=F(16)(即15(10)) 11 0000(2)=30(16)(即48(10))
1.1.4 数制的转换方法
1. 十进制数转换成二进制数的方法 整数部分：采用基数连除的方法； 小数部分：采用基数连乘的方法；
在计算机的设计与使用上常用的数制则为十进制、 二进制、八进制和十六进制。
1.1.1 数制的基与权 概念：
1、数制的基（进位基数）：每一数位所能使用的数
码的个 数称为数制的基；
2、数制的权：数制每一数位取值为1时所具有的值 的大小，称为权。
十进制(decimal system)：进位基数为“10”，即它所 使用的数码为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，共 有10个。
第一章 微型计算机基础知识
3、控制器（Control unit ）
它是计算机的控制中心，根据程序中的命令发出各 种控制信号，协调计算机内部以及主机与外设工作的各 种关系。 有两个主要功能： 一个是控制程序的运行； 另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。 （这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请 求、总线周期延长等）
A0 A1 A2 A6 A7 RD 控制 WR D0 D1 D6 D7 存储器
1.1.2 中央处理器、微处理器和微控制器 在计算机中，通常把运算器和控制器以及数量不等 的寄存器作成一个独立部件，用一片VLSI实现，称为中 央处理器，缩写为CPU ( Central Processing Unit )，如 图1.2所示。
1.1.3 微型计算机系统的组成 微型计算机系统由硬件和软件两部分组成。 1．硬件部分 硬件部分包括主机和外部设备。 (1)主机包括CPU、内存储器、I／O接口、总线和 电源。 (2)外部设备包括输入设备和输出设备。 2．软件部分 软件部分包括系统软件和应用软件。 (1)系统软件 系统软件包括操作系统、程序设计语言的编译程 序和其他程序 (2)应用软件（或称用户软件）
5、总线（BUS）
现代的计算机系统广泛采用总线(Bus)结构。总线 是计算机各部件间传送信息的公共通路。 各部件分时复用总线，以保证数据、地址、指令和 控制信息在各部件之间 的传送。 有了总线结构以后， CPU 系统中各功能部件之间 的相互关系变为各个部 件面向总线的单一关系。 一个部件只要满 足总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统 中去。
指令部件的构成如图1.4所示。
1.2.2 CPU内的寄存器 各种CPU内都包含数量不等的寄存器，它们可用于 暂存数据，做存储器I／O地址指针、计数器以及存放程 序运行的各种状态，如程序状态字寄存器(PSW： Program Status Word)或简称状态寄存器(SR)或标志 寄存器(FR)等。 由于CPU内部的寄存器的存取速度远比存储器快， 所以，寄存器用于暂时存储程序重复使用的数据、变量 和中间结果，可以大大提高程序的运行速度。 而寄存器数量的多少也是衡量CPU功能强弱的重要 指标之一。
第一章微型计算机基础知识
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识§1-11-1.1微型计算机微型计算机的组成微型计算机是大规模集成电路发展的产物，自1971年微型计算机问世以来，经过近30年的发展，它的应用范围之广，已达到了惊人的地步。
计算机除在科学计算领域中大显身手外，还在大到航天技术、人造地球卫星，小到家用电器等控制领域中大显神威，可以讲，计算机在现代社会中已是无孔不入。
而在不同领域和不同场合使用的计算机，其组成的形式和外观差异是很大的，如人们通常所见的微型计算机，由主机箱、键盘和显示器等组成，有的还配有打印机等。
也有一些计算机系统的组成与上述组成差别较大，如微电脑控制的家用洗衣机上的计算机，与洗衣机组成一体，没有通常所见的主机箱、键盘和显示器等，但在洗衣机上有塑料薄膜按键用于操作和选择工作状态，用发光二极管的亮灭来指示洗衣机的工作状态，这也是一种形式的计算机系统。
但是，不管计算机系统的形式和外观如何变化，计算机的基本组成结构还是有一定的模式，可以分为五大部分，如图1-1所示，其中最关键的一大部分就是运算器和控制器，它们组成中央处理单元CPU，从广义的角度来讲，只要具有中央处理单元CPU，其他部分不论如何组合，都可认为这就构成了计算机。
1．运算器运算器是计算机对各种代码信息进行处理的主要部件，这好比是人的大脑。
运算器对各种二进制数据进行运算、逻辑判别最后得出结果。
运算器由算术逻辑单元、寄存器、加法器以及一些控制电路等组成。
1-1 总线BUS 输入设备输出设备运算器存储器输入指令输出指令操作指令存取指令控制器图1-1 微型计算机的组成第一章微型计算机基础知识2．控制器控制器是计算机的总指挥部，由控制器发出控制指令，实现计算机各部分之间的有机联系，使计算机各部分能协调一致地工作。
控制器如同马路上的交通警察，控制器由时序电路和一些逻辑电路构成。
3．存储器计算机的存储器分为内存储器和外存储器二部分。
存储器是用于存放计算机程序、计算机参数设置、原始数据、中间结果或最终结果的部件。
第1章 微型计算机和单片机基础
例：【+38】原=00100110B 【－6】原=10000110B 0的原码有两种形式：00000000B和10000000B 8位微机中原码表示数的范围为-127～+127
3 计算机中的编码 3.1 ASCII码 是美国信息交换标准代码的简称。 通常由7位二进制代码组成，可为128个字符编码
3.2 BCD码 是一种具有十进制位权的二进制编码，也就是用二进 制编码表示的十进制数。 将一个十进制数的每一位用等值的四位二进制数表示， 即得到该十进制数的BCD码。 例：十进制数76的BCD码为01110110B即76H 而它的等值二进制数为：01001100B即4CH 【45D】BCD =01000101B
1 B E 3 9 4 1101111100011.10010100B=1BE3.94H
1.2 十六进制数转换成二进制数 把十六进制数的每位分别用四位二进制数码表示，然 后把它们连成一体。
二、微型计算机码制和编码
1、无符号数和有符号数 无符号数：没有符号位的数。 01010101代表64+16+4+1=85 10101010代表128+32+8+2=170 有符号数：有符号位的数：一般最高位为符号位，负数的符 号位为“1”，正数的符号位为“0”。 01010101代表64+16+4+1=+85 10101010代表32+8+2=-42
2 机器数和真值 机器数：机器能识别的数（二进制 ） 为表示符号数，通常规定数的最高位为符号 位。符号位通常用“0”表示正，用“1”表示负。 连同符号位一起作为能被计算机识别的一个 数称为机器数，而它所代表的真实值称为机器数 的真值。 例：01001100B为机器数，真值为+76 （机器数和真值的差别：机器数的正负号用0或1 表示，然后加数的绝对值；真值的正负号用“+” 或“-”加数的绝对值））
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存储器
主要用来存放程序和数据，这里指的是内存储器 或主存储器，分为： 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 存储器由许多存储单元组成，每个单元的位数可 以是1位、4位、8位、16位等，其中8位为一个字 节(Byte)。 存储器的容量是指存储器所能存储的二进制位数， 通常用能存储的字节数来衡量，单位有KB、MB、 通常用能存储的字节数来衡量 GB等。
1.1.2 微型计算机的分类及其应用
1 2 微型计算机的分类 微型计算机的应用
1.微型计算机的分类 1.微型计算机的分类
按微处理器的位数划分： 按微处理器的位数划分： 4位机、8位机、16位机、32位机和64位机。 按组装形式和系统规模划分： 按组装形式和系统规模划分：
★ 单片机 ★ 单板机 ★ 个人计算机
图1.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.3 微型计算机中常用数制和编码
1.3.1 常用数制及转换 1.3.2 数的表示与运算 1.3.3 常用编码
1.3.1 常用数制及转换
数制是数的表示方法。可以用各种进位 计数制来表示数。 1 2 常用数制 数制转换
1.常用数制 1.常用数制
基数： 基数：数制中所使用的数码的个数。 位权： 位权：数制每一位所具有的权值，每一位的 值等于该位数字和该位位权的乘积。 常用数制 十进制：人们最熟悉、最常用 二进制：计算机中数的表示 十六进制：为方便书写计算机中的二进制数 常用进制数之间的关系
图1.2 模型计算机CPU的组成结构 模型计算机CPU的组成结构
模型计算机CPU的组成结构 模型计算机CPU的组成结构 图1.2
要执行指令的地址由程序计数器PC提供，地址寄 存器AR将要寻址的单元的地址通过地址总线AB送 至存储器； 从存储器中取出指令后，由数据寄存器DR送至指 令寄存器IR，再通过指令译码器ID译码，并通过 可编程逻辑阵列PLA控制电路发出执行一条指令 所需要的各种控制信息。 在控制信号的控制下，准备好参加运算的操作数， 并由ALU完成对操作数的运算处理，同时把运算 过程中的状态标志信息存放在标志寄存器F。
工作过程详解
假定程序已由输入设备存放到内存中。那么，微型计 算机的工作过程包括的基本步骤有： (1)将第一条指令由内存中取出(即取指令 取指令)； 取指令 (2)将取出的指令送指令译码器译码 译码，以确定要进行 译码 的操作； (3)读取操作数 读取操作数(或操作对象)； 读取操作数 (4)对操作数进行指令规定的操作，并存放结果(即执 执 行指令)； 行指令 (5)一条指令执行完后，转入下一条指令的取指令阶段。 如此周而复始地循环，直到程序中的指令执行完。
微型计算机原理及应用
清华大学出版社
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机发展 1.2 微型计算机系统的组成 1.3 微型计算机中常用数制和编码 1.4 微型计算机系统的性能指标
1.1 微型计算机发展
1946年2月，世界上第一台数字式电子计算 机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)问世。 计算机的发展经历了：电子管计算机、晶体 管计算机、集成电路计算机、大规模集成电 路计算机。
以简单的加法运算为例
假定要运算的数已存放在存储器中，加法运 算程序至少包括两条指令： (1)把第一个数从它所在的存储单元取出送至 运算器中的累加器，如：MOV AL，[addrx]。 (2)把累加器的内容和存放在指定存储单元的 第二个数相加，并将结果存放累加器，如： ADD AL，[addry]。
1.2.2 微型计算机软件
软件(software)是指在硬件上运行的程序和 相关的数据及文档，包括： 计算机本身运行所需的系统软件 用户完成特定任务所需的应用软件
1.2.3 微型计算机的工作过程
微型计算机的工作过程就是执行存放在存储 器中程序的过程，就是逐条执行指令序列的 过程，就是不断地取指令 执行指令 取指令和执行指令 取指令 执行指令的过程。 工作过程详解 模型计算机CPU的组成结构 举例
内存储器的结构
输入/ 输入/输出接口电路
输入/输出接口电路也称I/O接口 接口，用来连 接口 接输入/输出设备(外部设备)。 输入/输出设备用来实现信息的输入/输出， 包括外部存储器、键盘、显示器等。
系统总线
总线是CPU向存储器和输入/输出接口传送地 址、数据和控制信息的公共通路 公共通路。 公共通路 包括： 地址总线(AB) 数据总线(DB) 控制总线(CB)
存储器( 存储器(续)
存储器中每个存储单元都有一个编号，称为 存储地址，简称地址。微处理器就是按照存 储单元的地址来访问内存的。 对存储器的访问操作有读操作和写操作，用 于实现从存储器中读出信息和把信息写入存 储器。
存储器( 存储器(续)
每当需访问存储器时：
(1)由微处理器给出地址； 由微处理器给出地址； 由微处理器给出地址 (2)通过地址译码器选择相应 通过地址译码器选择相应 的存储单元； 的存储单元； (3)微处理器发出读或写控制 微处理器发出读或写控制 信号，从而从指定地址的 信号， 单元读出数据或把数据写 入指定地址的存储单元。 入指定地址的存储单元。
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展 1.1.2 微型计算机的分类及其应用
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展
中央处理器(CPU)：由运算器和控制器构成。 中央处理器 微处理器(Microprocessor)：运算器和控制器集成于 微处理器 一个芯片中。1971年首先由Intel公司研制出Intel 4004。
微型计算机(Microcomputer) ：是以微处理器为基础， 微型计算机 配以内存储器以及输入/输出接口电路和相应的辅助 电路构成的计算机。
微处理器的发展
第一代： 第一代：1971年开始，典型产品：Intel 4004/8008，字长： 4位或8位。 第二代： 第二代：1973年开始，典型产品：Intel 8080、Intel 8085、 Motorola MC6800、Zilog Z80，字长：8位。 第三代： 第三代：1978年开始，典型产品：Intel 8086、Intel 80286、 Motorola MC68000、Zilog Z8000，字长：16位。 第四代： 第四代：1983年开始，典型产品：Intel 80386、 Intel 80486、 Motorola MC68020、Zilog Z80000 ，字长：32位。 第五代：1993年开始，典型产品：Intel的 Pentium 586、 第五代 Pentium pro、Pentium MMX、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、 Pentium Ⅳ等，高档的32位微处理器。 Intel公司2000年11月推出了第一代的64位微处理器 位微处理器Itanium， 位微处理器 标志着Intel微处理器进入64位时代。
计算机控制
生产过程采用实时计算机控制及自动化生产 线，可以大大提高产品的数量和质量，节约 能源，降低劳动强度。
智能仪器
配备微处理器的仪器仪表，可以极大提高仪 器的精度和水平。 工业过程中的检测仪器、大型医疗器械等都 广泛使用了微处理器。
计算机通信
计算机技术和通信技术的结合使得通信事业 得到了迅速的发展。 微机控制的通讯设备广泛部署，通信工具越 来越先进和智能化，特别是以计算机技术和 通信技术为基础的网络技术的发展已彻底改 变了人们的生活。
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.1 微型计算机硬件 1.2.2 微型计算机软件 1.2.3 微型计算机的工作过程
1.2.1 微型计算机硬件
微型计算机硬件系统由微处理器、存储器、输入/输出接口 电路和一些必不可少的外部设备组成，并通过系统总线连接 成有机整体。
微处理器
算术逻辑部件(ALU)：主要实现算术运算(加、减、 乘、除等操作)和逻辑运算(与、或、非、异或等操 作)，是运算器的核心； 通用寄存器：用来存放参加运算的数据、中间结果 等； 程序计数器(PC)：指向将要执行的下一条指令的位 置，具有自动增1功能，以决定程序的执行顺序； 时序与控制逻辑部件：主要负责对整机的控制，包 括对指令的取出、译码、分析，确定指令的操作， 使CPU内部和外部各部件协调工作。
2)二进制 2)二进制
二进制由0、1这二个不同的数字组成，其基 数为2，每位的位权是以2为底的幂，即第i 位的权为2i。 二进制数可在数字后加后缀B 数字后加后缀B表示。 数字后加后缀 例如：101.01B=1×22+0×21+1×20 +0×2-1+1×2-2 =5.25
3)十六进制 3)十六进制
以简单的加法运算为例( 以简单的加法运算为例(续)
在模型计算机下，该加法运算程序的执行过程(假定程序计数器PC中已存 放第一条指令在存储器中的地址)包括： (1)取第一条指令 取第一条指令，即程序计数器PC送到地址寄存器AR，并送至内存储 取第一条指令 器，经地址译码器译码，选中相应的单元；读存储器，把第一条指令取 出来，经数据寄存器DR，送指令寄存器IR。同时PC自动加1，指向下一 条指令的位置(地址)； (2)通过指令译码分析 译码分析，确定该指令是完成从内存addrx单元中取数的功能， 译码分析 即把第一个数的地址addrx部分送地址寄存器AR，并送至内存储器，通过 读存储器，取出第一个数 取出第一个数，经数据寄存器DR送累加器AL。 取出第一个数 (3)取第二条指令 取第二条指令，其读取过程与第一条指令是完全一样的； 取第二条指令 (4)通过指令译码分析 译码分析，确定该指令是完成把AL和存放在addry单元的第二 译码分析 个数相加的功能，即把第二个数的地址addry部分送地址寄存器AR，并送 至内存储器，通过读存储器，取第二个数 取第二个数，经数据寄存器DR送ALU，同 取第二个数 时暂存在AL中的第一个数也送ALU，然后ALU进行加运算 加运算，并把结果输 加运算 出到AL。
★ 科学计算 ★ 信息处理 ★ 计算机控制 ★ 智能仪器 ★ 计算机通信