1微型计算机基础知识
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
第1章 微型计算机简介
1.2.3 微型计算机的结构形式
1．台式个人微机 最初的个人微机都是台式的，至今这仍是它的主 要形式。如图1-18所示。
2．便携式个人微机 便携式个人微机又称笔记本电脑，如图1-19 所示。
2002年11月，微软在全球推出Tablet PC（平 板计算机）后，其他厂商也纷纷推出自己 的Tablet PC。图1-20所示是几款Tablet PC。
4．比尔· 盖茨与微软公司 1955年10月28日，比尔· 盖茨（Bill Gates）出 生于美国华盛顿州的西雅图。 1975年，比尔· 盖茨只是一个不到19岁的大 学生，他主动与罗伯茨联系，与保罗· 艾伦 一起用了几周的时间，设计出了用于“牛 郎星”的BASIC解释程序。 1975年7月成立了微软（Microsoft）公司， 简称MS，专门从事微机软件的开发。
1.3 微型计算机系统的组成
微机系统的组成，通常是先分成硬件和软 件两大部分，然后再根据每一部分功能进 一步划分，如图1-21所示。
1.3.1 微型计算机的硬件系统
构仍然是按照冯· 诺依曼（John Von Neumann）提出的“存储程序方式”原理设计的， 故称为冯· 诺依曼计算机。其基本思想是，计算机 至少应具备以下5种部件才能完成用户所需的基本 功能。 输入设备。 存储器。 运算器。 输出设备。 控制器。
1987年，推出MacⅡ机，其CPU采用摩托罗拉的32 位MC68020，CPU速度为16MHz，运算速度达到 2MIPS（百万条指令每秒）。它的新型总线结构 使其总线速度可与工作站相媲美，而10倍于当时 的PC/AT机（16位的286微机）。Mac II机如图1-3 所示。
单片机原理及应用课后习题参考答案1~6章
第一章计算机基础知识1-1 微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。
CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。
存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。
按其功能可分为RAM和ROM。
输入/输出（I/O）接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。
总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。
1-3 什么叫单片机？其主要由哪几部分组成？答：单片机（Single Chip Microcomputer）是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。
1-4 在各种系列的单片机中，片内ROM的配置有几种形式？用户应根据什么原则来选用？答：单片机片内ROM的配置状态可分四种：（1）片内掩膜（Mask）ROM型单片机（如8051），适合于定型大批量应用产品的生产；（2）片内EPROM型单片机（如8751），适合于研制产品样机；（3）片内无ROM型单片机（如8031），需外接EPROM，单片机扩展灵活，适用于研制新产品；（4）EEPROM（或Flash ROM）型单片机（如89C51），内部程序存储器电可擦除，使用更方便。
1-6 写出下列各数的BCD参与：59：01011001，1996：000，：：第二章 MCS-51单片机的硬件结构2-1 8052单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件？答：8052单片机片内包括：①8位中央处理器CPU一个②片内振荡器及时钟电路③256B数据存储器RAM。
④8KB片内程序存储空间ROM⑤21个特殊功能寄存器SFR⑥4个8位并行I/O端口（32条线）⑦1个可编程全双工串行口⑧可寻址64KB的外部程序存储空间和外部数据存储空间⑨3个16位的定时器/计数器⑩6个中断源、2个优先级嵌套中断结构2-2 8052的存储器分哪几个空间？如何区别不同空间的寻址？答：⑴8052的存储器分为6个编址空间：①片内ROM的容量为8KB，其地址为0000H~1FFFH；②可扩展片外ROM的容量为64KB，其地址为0000H~FFFFH；片内RAM的容量为256B，其地址为00H~FFH分为二块：③地址00H~7FH共128B为片内RAM低区，④另128B为片内RAM高区，其地址空间为80H`FFH，其地址空间与SFR功能寄存器地址重叠；⑤可扩展片外RAM的容量为64KB，其地址为0000H~1FFFH；⑥特殊功能寄存器SFR的空间为128B，其地址为80H~FFH，但实际只定义了26B单元，这26B单元分散在80H`F0H。
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
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。
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。
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。
微型计算机基础与应用
微型计算机基础与应用在当今数字化的时代，微型计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从日常的办公娱乐到复杂的科学计算，微型计算机都发挥着至关重要的作用。
那么，究竟什么是微型计算机？它又有哪些基础的组成部分和广泛的应用呢？微型计算机，通常也被称为个人计算机（PC），是一种体积相对较小、功能强大且便于个人使用的计算机设备。
它由多个关键组件构成，每个组件都有着独特的功能和作用。
首先是中央处理器（CPU），它被誉为计算机的“大脑”。
CPU 负责执行计算机程序中的指令，进行数据的运算和处理。
其性能的高低直接影响着计算机的运行速度和处理能力。
内存（RAM）则是计算机在运行时用于暂时存储数据和程序的地方。
内存的大小决定了计算机能够同时处理任务的多少和复杂程度。
硬盘是用于长期存储数据和程序的设备，包括操作系统、应用程序、文档、图片、视频等。
与内存不同，硬盘中的数据在计算机关闭后不会丢失。
显卡负责处理图像和视频相关的任务，对于游戏玩家、图形设计师和视频编辑人员来说，一块性能出色的显卡至关重要。
除了这些硬件组件，微型计算机还需要操作系统来进行管理和协调。
常见的操作系统有 Windows、Mac OS 和 Linux 等。
操作系统提供了一个直观的用户界面，使得用户能够方便地与计算机进行交互。
在了解了微型计算机的基础组成后，让我们来看看它在各个领域的广泛应用。
在办公领域，微型计算机几乎是必备的工具。
我们使用文字处理软件来撰写文档、报告和邮件；使用电子表格软件进行数据的统计和分析；使用演示软件制作精美的幻灯片用于会议和展示。
在教育领域，计算机辅助教学（CAI）变得越来越普遍。
学生可以通过在线课程、教育软件进行自主学习，教师也可以利用计算机进行教学管理和资源共享。
对于娱乐，微型计算机更是提供了丰富多样的选择。
我们可以玩各种类型的游戏，从简单的休闲游戏到复杂的 3A 大作；可以观看高清电影、电视剧；还可以聆听音乐、创作音乐等。
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
1微型计算机基础知识
输入设备
存储器
运算器
输出设备
控制器 计算机基本组成框图
① 输入设备：人机器，键盘、鼠标等； ② 输出设备：机器人，显示器、打印机等； ③ 存储器：存放数据、程序代码的设备。
(1) 分类：内存、外存(磁盘、光盘)； (2) 单位：1存储单元大小=1字节(Byte)＝8位(Bit) (3) 寻址：1个单元 地址编号 (4) 容量：“字节数×位数”或“**K”字节
大规模集成电路计算机(第四代)：微 型计算机；巨型计算机；计算机网络 与分布式处理；软件工程；数据库技 术；人工智能；应用深入到人类生活 的各个领域；
第五代计算机：光子计算机、DNA分 子计算机、人工智能等。
§1.1 计算机发展简史
计算机的特点： 自动运算； 运算速度快； 运算精度高； 具有记忆和逻辑判断能力； 通用性强。
§1.4 数制及码制
2、数制之间的转换 (1) 二进制转换为十进制 将二进制按权展开相加。 例：将二进制数10110.111转换为十进制
§1.4 数制及码制
(2)十进制数转换为二进制数 对十进制的整数部分采用“除2取余法”； 对十进制的小数部分采用“乘2取整法”。 例：将十进制数67.625转换为二进制
87C196KB 87C196KC
§1.2 单片机发展概况
3、单片机的特点
① 体积小、功能全面； ② 可靠性高：总线在片内抗干扰；体积小易于进行电
磁屏蔽处理。 ③ 使用方便：硬件设计简单；开发工具及资料很全。 ④ 性价比高：印制板小、接插件少、调试简单。 ⑤ 易于产品化：适用于工业环境、开发周期短。
§1.1 计算机发展简史
电子计算机的分类: 按处理对象分：电子模拟计算机；电子
数字计算机；混合计算机 按性能规模分：巨型机；大型机；中型
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
1.......计算机基础知识
主机是安装在一个主机箱内所有部件的统一体，其中除 了功能意义上的主机以外，还包括电 源和若干构成系统 所必不可少的外部设备和接口部件
2.1. 主板、CPU和内存条
1）主板是计算机中最大的那块电路板，相关人的躯干 2）CPU是计算机的核心部件，相当于人的大脑。负责计 算机的计算和控制。 3）内存条是用来临时存储数据的。
2010 年 1 月，美国苹果公司推出的 IPad，更是兴起了平 板电脑的风暴。 区别1：便携性，区别2：全新的触摸体验，区别3：移动 通信性能的显著提升
1.3 计算机系统的组成
计算机系统由硬件部分与软件部 分组成
1) 硬件 计算机的硬件（Hardware）是指 组成计算机看得见、摸得着的实 际物理设备，包括计算机系统中 由电子、机械和光电元件等组成 的各种部件和设备。这些部件和 设备按照计算机系 统结构的要求 构成一个有机整体，称为计算机 硬件系统。
第一部分：计算机硬件系统
1. 微型计算机概述 1.1 计算机发展史 (11页) 1）起源 十九世纪英国 2）诞生 1946.2.15 美国宾夕法尼亚大学 （30 吨、占地 170 平方米、1800 个电子管、每 秒 5000 次运算） 3）发展 电子管——晶体管——集成电路—— 大规模集成电路——超大规模集成电路 4）目前 PC 系列微型计算机
2.2 硬盘驱动器和光盘驱动器
硬盘、光驱是微机系统中最主要的外部存储设备 ，它们是系统装置中重要的组成部分，通过主 板上的接口进行链接。 硬盘是计算机中各种数据存储的仓库。 光驱是读取光盘数据的设备。
2.3. 各种功能的扩展卡
各种接口扩展卡的作用是扩展计算机的功能，并 用于链接各种外部设备。通常配置的适配器有 显示卡、声卡、网卡等。 显示卡用于各种图形、3D 画面的运算处理。
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 微型计算机基础教案PDF(1)
N=8/16: 1010 0100B / 1011 1010 0011 0001B
本课程:n=8/16/32位: 0A4H, 0BA31H
0BA31A4A4H
微机系统与接口
东南大学 7
数制：数的表示和运算
不同的基(Base):
十进制（Decimal)
Di=0~9
八进制（Octal Q) Di=0~7
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《微机系统与接口》
Microcomputer Systems and Interfaces
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马旭东
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+1010 1011 0101 0110B +AB56H
1 0101 1100 0111 0010B 15C72H
减运算 1011 0001 0001 1100B B11CH
-1010 1011 0101 0110B -AB56H
0000 0101 1100 0110B 05C2H 十六位模10000H(65536),正负数Î补码(Complement)
定点运算: 处理器整数处理功能
浮点运算: 仿真运算/协处理器运算
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微机系统与接口
东南大学 21
DLE 数据链换码
0 NUL DLE SP 0 @ P ` P SOH 标题开始 DC1 设备控制1
1 SOH DC1 ! 1 A Q a Q STX 正文结束 DC2 设备控制2
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。
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§1.2 计算机的一些基本概念
④ 输入/输出接口(I/O Interfacing)： (1) 使用接口的原因：CPU与外设之间的工作方式、
电平、速度的不匹配，从而不能直接连接； (2) (2) 接口功能：协调CPU与外设之间的工作速度，
对传送的信息进行锁存和缓冲及工作电平的转换 (3) (3) 接口形式：一般为大规模可编程芯片组。 ⑤ 总线(Bus)： (1) 为什么要用总线：若每种外设都用一组线路与
CPU连接，那么连线错综复杂难以实现； (2) 何谓总线：为简化电路，常用一组线路，配以适
当的接口电路使CPU与所有外设相连。所谓“总 线”是指计算机中某类信息流通的公共通道。
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§1.2 计算机的一些基本概念
(3) 总线分类：
– 数据总线(Data Bus或DB)：传输数据信息，双向。DB 的宽度(位数、根数)决定CPU并行输入/出二进制数据 的位数(8位机、16位机、32位机等等)；
• 2、几个常用术语
① 中央处理器CPU(Central Proceeding Unit) ：运算器+控制器。计算机的核心部分；
② 微处理器MPU(Micro Proceeding Unit)：集 成在一个芯片上的CPU，微处理器是中央 处理器的微型化；
③ 外部设备(Peripheral)： 输入设备+输出设备+外存；
机
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§1.1 计算机发展简史
计算机的应用领域： • 科学计算：进行数值计算，针对计算数据量大 • 数据处理：对数据输入或输出量尤其巨大而计 • 过程控制：在工业生产过程中进行自动控制，
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§1.1 计算机发展简史
• 计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助制 造（CAM）：可使大量的图形实现交互式 操作。
– 地址总线(Address Bus或AB)：CPU向外传递地址信 息，单向。寻址能力为2n，其中n是AD的位数(根数)；
– 控制总线(Control Bus或CB)：传递控制信息，单向。 CPU向其它部件传递控制信号、某些部件向CPU发送 请求信号等。
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§1.2 计算机的一些基本概念
• 第五代计算机：光子计算机、DNA分 子计算机、人工智能等。
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§1.1 计算机发展简史
计算机的特点： • 自动运算； • 运算速度快； • 运算精度高； • 具有记忆和逻辑判断能力； • 通用性强。
2算机的分类: • 按处理对象分：电子模拟计算机；电子
• 计算机网络：现代计算机技术与通信技 术紧密结合的产物。如因特网（ Internet）。
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§1.2 单片机发展概况
1、单片机概念 • 单片微型计算机(Single-Chip
Microcomputer)，简称单片机； • 微控制器（Microcontroller); • 嵌入式微控制器（Embedded
⑥ 微型计算机(Microcomputer)：
(1) 组成：微处理器+存储器+接口电路； (2) 单板机：上述功能集中在一块印刷板上； (3) 单片机：上述功能集中在一块芯片上；
⑦微型计算机系统(Microcomputer System)：
(1) 组成：微型计算机+外设+软件+电源； (2) 典型：流行的PC机。
① 输入设备：人机器，键盘、鼠标等； ② 输出设备：机器人，显示器、打印机等
； ③ 存储器：存放数据、程序代码的设备。
(1) 分类：内存、外存(磁盘、光盘)； (2) 单位：1存储单元大小=1字节(Byte)＝8位(Bit) (3) 寻址：1个单元 地址编号 (4) 容量：“字节数×位数”或“**K”字节
数字计算机；混合计算机 • 按性能规模分：巨型机；大型机；中型
机；小型机；微型机；工作站 • 按功能用途分： 通用计算机；专用计算
机
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§1.1 计算机发展简史
微型计算机的分类： • 按微型计算机字长分：4位机；8位机；
16位机；32位机；64位机 • 按结构形式分：单片机；单板机；多板
MicroController）。
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§1.2 计算机的一些基本概念
• 1、计算机的基本组成
• 冯.诺依曼结构：将指令、数据、地址储 存在统一存储器中，统一编址，依靠指 令计数器提供的地址对指令、数据、地 址进行区分。
输入设备
存储器
运算器
输出设备
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控制器 计算机基本组成框图
§1.1 计算机发展简史
1946年2月在美国、宾夕法尼亚大学 ，第一台全自动电子计算机ENIAC（ Electronic Numerical Integrator And Calculator）即"电子数字积分计算机"诞生 了。
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§1.1 计算机发展简史
2、电子计算机发展回顾
• 电子管计算机(第一代)：机器语言或符号机 器语言，科学计算应用为主；
• 晶体管计算机(第二代)：高级语言，管理程 序与操作系统；应用扩展至事务处理领域 ；
• 集成电路计算机(第三代)：远程终端联机 系统，更完整的系统软件与更广泛的应用
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§1.1 计算机发展简史
• 大规模集成电路计算机(第四代)：微 型计算机；巨型计算机；计算机网络 与分布式处理；软件工程；数据库技 术；人工智能；应用深入到人类生活 的各个领域；
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§1.2 计算机的一些基本概念
④ 运算器：
(1) 功能：算术运算、逻辑运算、移位循环等操作 ；
(2) 组成：加法器、寄存器、移位器、控制电路等 。
⑤ 控制器：
(1) 功能：协调计算机各部分有序地进行工作； (2) 组成：逻辑电路、时序电路等。
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§1.2 计算机的一些基本概念
§1 微型计算机基础知识
• 主要内容
– 计算机发展简史 – 单片机发展概况 – 几个计算机的基本概念 – 数制与码制 – 计算机的硬件和软件
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§1.1 计算机发展简史
1、电子计算机的定义 电子计算机是一种能够根据程序指令和要
求，自动进行高速的数值运算和逻辑运算，同
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