2160217 计算机硬件技术基础(中英文)(2011)
信息处理技术员第一章计算机硬件基础
四、二进制与十六进制的转换
二进制
十六进制 二进制
十六进制
0000
0
1000
8
0001
1
1001
9
0010
2
1010
A
0011
3
1011
B
0100
4
1100
C
0101
5
1101
D
0110
6
1110
E
0111
7
1111
F
1、二进制->十六进制(四位一组法) 111001B=0011 1001B=39H 1111000111B=0011 1100 0111B=3C7H
2、八进制转化为十进制
(172)8 = 1× 82+7× 81+2× 80 = (122)10
❖ 3、十六进制转化为十进制 ❖ (5C)16 = 5×161+12×160 = (92)10
二、十进制转N进制
❖ 方法: ❖ 将十进制数整数和小数分开转换,再将结
果合并。
❖ 整数部分: 除以基数逆向取余法. ❖ 小数部分: 乘以基数顺向取整法.
第一章 计算机硬件基础
❖ 计算机硬件基础知识历来都是信息处理技术员考试 的一个重点。
❖ 考试大纲中涉及本章的考点如下: ❖ (1)数据运算 ❖ (2)数据表示 ❖ (3)主板的结构 ❖ (4)CPU的组成 ❖ (5)存储器 ❖ (6)常用I/O设备
1.1 计算机概述
❖ 计算机是一种能自动、高速、正确地完成数 值计算、数据处理和实施控制等功能的电子 设备。
例2:四个字节存放一个实数,如:-1×106
0 0101011
10000000
第1章 计算机基础知识
CCUTSOFT
计算机硬件技术基础
第1章 计算机基础知识
工作站——随着 台 式 PC 的 功 能 变 得 越来越强, 越来越强,这一术语 现在通常是指连接到 网络的系统。 网络的系统。
CCUTSOFT
计算机硬件技术基础
第1章 计算机基础知识
微型计算机——简 微型计算机——简 称微机,也称为“个人 计算机”, 计算机”,英文名为 PC(Personal Computer)。 Computer)。
3.运算速度 3.运算速度
运算速度是指计算机每秒钟能执行多少条指 令,它的单位是百万次/秒。 它的单位是百万次/
CCUTSOFT
计算机硬件技术基础
第1章 计算机基础知识
4.内存容量 4.内存容量 内存容量,指随机存储器RAM存储容量的大小。 内存容量,指随机存储器RAM存储容量的大小。 计算机可运行程序的大小和程序运行的效率都是由它 决定的,它标志着计算机的工作能力。 5.硬盘容量 5.硬盘容量 硬盘容量反映了计算机存储数据的能力。硬盘容 硬盘容量反映了计算机存储数据的能力。硬盘容 量越大,价格也越贵。计算机存储容量的基本单位是 比特(bit),我们将8个比特称作1 比特(bit),我们将8个比特称作1个字节,即 8bit=1B。 8bit=1B。
第1章 计算机基础知识
第一代电子计算机代表机型IBM650小型机
CCUTSOFT
计算机硬件技术基础
第1章 计算机基础知识
第二代计算机——晶体管计算机(1958第二代计算机——晶体管计算机(1958-1965)
基本特征是逻辑元件逐步由电子管改为晶体管, 基本特征是逻辑元件逐步由电子管改为晶体管,运 算速度大到每秒几十万次,内存容量扩大到几十KB。 算速度大到每秒几十万次,内存容量扩大到几十KB。 同时, 同时,计算机软件也有了较大的发展, 出现了 FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。除了科 FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。除了科 学计算外,还用于数据处理和事务处理。
计算机硬件技术基础(第三版)
2. 新一代8位微处理器8080 在1974年Intel又推出了新一代8位微处理器芯片—8080。8080
计算机硬件技术基础
(4)Pentium Ⅲ
Intel于1999年2月发布了Pentium Ⅲ芯片。Pentium Ⅲ称为“多能奔腾二代处理机”。CPU主频更达到 733MHz,芯片内集成进了2800万个晶体管,体积更小。 Pentium Ⅲ由于增加了MMX指令,其浮点运算和三维 处理能力明显增强。
采用补码运算主要是为了解决使减法运算变 成加法运算的问题。 补码的减法规则是: [X-Y]补= [X]补+ [-Y]补
计算机硬件技术基础
例:假设机器字长为8位二进制数,计算65 10。
解: [X-Y]补= [65]补+ [-10]补 [65]补=01000001, [-10]补=11110110
01000001
PentiumⅡ虽采用了与Pentium Pro相同的核心结构,增加了MMX指令 集,以加速16位操作系统的执行速度。在PentiumⅡ里面,集成进750万个 晶体管,比Pentium Pro多了200万个晶体管。
Intel将PentiumⅡ上的一级高速缓冲存储器Cache从16KB加倍到32KB, (16KB指令Cache +16KB数据Cache)。
课件使用说明: 1、所用计算机上应装载有flash软件 或插件,本课件的动画要用。 2、单击课件上的箭头按钮,则启动 动画操作。 3、单击课件上的方块按钮,则停止 动画操作。 二者可随时进行交换操作。
XXXX秋11级计算机硬件技术基础课程多媒体课件(第1-2次
或用公式计算: 真值x=-(2n-1-[x]反)
4. 已知负数的补码,数值位取反加1,符号为改为-号, 或 用公式:X=-(2n-[X]补)
例:已知带符号数的机器数为 56H,求其真值。
由补码的定义得求补码公式:(mod 2n)
0Xn-2Xn-3…X0=X
0≤X≤2n-1―1
[X]补= 1Xn-2Xn-3…X0+1=2n-|X|=2n+X -2n-1≤X<0
l 则n位补码表示数的范围为:―2n―1~+(2n―1―1) l 八位二进制补码表示的数值范围是-128至+127。 优点:0的补码为00000000B,只有这一种形式。
已知补码求真值: 已知正数的补码求真值 与原码相同,只要将符号位的0变为+(正号),即 得到它的真值。 已知负数的补码求真值 方法1:将负数补码的数值位按位取反再加1,将符
号位的1变为-(负号),即得到它的真值。
方法2:用公式:X=-(2n-[X]补) 已知 补码为 01111111B,其真值为+1111111B=+7FH
真值=+56H
例:已知带符号数的机器数为 0D6H,求其真值。
若0D6H是原码,则真值为:-56H
11010110B
-1010110B
若0D6H是反码,则真值为:-29H
-(0FFH-0D6H)
若0D6H是补码,则真值为:-2AH
-(00H-0D6H)
真值:+65可表示成机器数(原码)为01000001B
真值:-65可表示成机器数(原码)为11000001B
4 带符号数的原码、反码、补码
计算机硬件技术基础——第一章
存储程序:预先将程序和数据存入存储器,执行程序时,控制器
自动、高速地从中取出指令并执行。
(存储程序控制) 指令由操作码和地址码组成。 指令在存储器中是有序存放的。 计算机系统以运算器为中心工作,I/O设备与存储器的数据传送要
输出设备
控制器
现代计算机结构框图(以存储器为中心)
数据线
控制线 运算器
反馈线
输入设备
存储器
输出设备
控制器
3、数字计算机的五大部件及各部分的功能
系统总线:地址总线(AB)、数据总线(DB)、控制总线(CB)
存储器 运算器 控制器
系统总线
适配器
输入设备
...
输出设备
运算器
主要功能:加、减、乘、 除等算术运算和逻辑运算
80386体系结构的主处理器+与80387兼容的数字协处理器+8KB的 Cache
5. 第五代微处理器(Pentium/Pentium MMX)
Pentium(奔腾)— 32位微处理器 5级超标量结构、分支预测技术 64条数据线、32条地址线 常用指令硬件化,使用微程序设计
3个执行部件(浮点执行部件和U、V整数执行部件) 两个Cache(8KB的代码Cache、8KB的数据Cache)
指 令 系 统
控 制 器
正确的心态 人与人之间只有很小的差异,但这种很小的差异却 往往造成了巨大的差异!很小的差异就是所具备的心态 是积极的还是消极的,巨大的差异就是成功与失败!
注意学习方法
合理安排时间 独立完成作业 作一些必要的笔记 抓住重点
计算机硬件技术基础PPT电子课件教案 大学
计算机硬件第四章中央处理器CPU技术介绍CPU的:基发展和现状性能指标础新技术应用接口封装第四章微型机的中央处理器CPU 4.1 CPU概述计算 4.2 CPU的主要技术参数机 4.3 微处理器中所采用的新技术硬 4.4单指令多数据流技术件 4.5 CPU的封装与接口类型技 4.6 典型CPU介绍术基础第2 页 4.1 CPU概述分代开始年代 Intel CPU 其他CPU计第一代 1978 8086/8088算第二代 1984 80286机第三代 1987 80386 DX/SX 80486硬第四代 1990SX/DX/DX2/DX4件 Pentium AMD K5 Cyrix 6X86/6x86MX技第五代 1993 Pentium MMX IDT WinChip C6 WinChip2 3D术 Pentium Pro AMD K6基第六代 1996 Pentium II Celeron AMD K6-2 Pentium III AMD K6-3础 Pentium 4 AMD K7 Athlon / 64 第七代 2000 Pentium D/EE AMD ThunderbirdPentium在拉丁文里面就是“五”的意思第3 页 4.2 CPU的主要技术参数 4.2.1位、字节和字长位:CPU的最小存储单位,有“0”和“1”两种取值。
计字节:CPU的最小访问单位,8位组成的。
算字长:CPU一次能处理的二进制数,CPU中ALU的处理机位数。
硬CPU按照其处理信息的字长可以分为:八位、十六位、三件十二位及六十四位微处理器等。
技术 Intel x86系列CPU基 8位 8080、8085础 16位8086、80186、80286 32位 386、486、Pentium、PII、PIII、P4 64位Itanium安腾、P4 F、Pentium D/EE 第4 页 4.2.2 时钟频率主频:驱动CPU工作的周期性循环脉冲信号的频率,是CPU内核整数和浮点运算器电路的实际运行频率。
计算机硬件技术第1章
AMD
锐龙(Ryzen)系列,如R3、R5、 R7、R9等;霄龙(EPYC)系列,
用于服务器和工作站。
ARM
Cortex-A系列,用于高端智能手 机和平板电脑;Cortex-R系列, 用于实时性要求较高的嵌入式系 统;Cortex-M系列,用于低功
耗嵌入式系统。
03
存储设备
内存储器
05
输出设备
显示器与显卡
显示器类型
常见的显示器类型包括液 晶显示器(LCD)、发光 二极管显示器(LED)和 有机发光二极管显示器 (OLED)等。
显示器参数
分辨率、刷新率、色域覆 盖率和亮度等是评价显示 器性能的重要指标。
显卡功能
显卡是连接主机和显示器 的重要桥梁,负责将CPU 处理后的图像数据转换为 显示器可以识别的信号, 并驱动显示器显示图像。
接口定义
接口(Interface)是计算机系统中两个独立 部件进行信息交换的共享边界。
总线分类
按照功能划分,总线可分为数据总线、地址 总线和控制总线。
接口功能
接口的功能包括寻址与识别、数据缓冲与时 序控制等。
计算机硬件的连接方式
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
线路连接方式
通过电缆或导线将计算机 各部件连接起来,实现数 据传输和通信。
算术逻辑单元(ALU)
负责执行各种算术和逻辑运算,如加、 减、乘、除、与、或、非等。
寄存器组
包括通用寄存器、程序计数器 (PC)、堆栈指针(SP)等,用于 暂存数据和地址。
高速缓存(Cache)
位于CPU和主存之间,用于提高数据 访问速度。
CPU的性能指标
主频
计算机科学基础计算机硬件基础课件
第四代计算机
大规模集成电路计算机 ,出现于20世纪70年代 ,成为现代计算机的基
础。
02
中央处理器
CPU的组成
运算器
负责执行算术和逻辑运算操作,是计算机中处理数据的关键部分 。
控制器
负责控制计算机各部分协调工作,是计算机的指挥中心。
寄存器
用于存储数据和指令,是CPU内部的高速存储单元。
CPU的工作原理
表示存储器的能源消耗和 产生的热量。
04
输入输出设备
输入设备
键盘
键盘是最常见的输入设备之一,用于输入字符和 数字。
扫描仪
扫描仪用于将纸质文档转化为数字格式,方便存 储和传输。
AHale Waihona Puke CD鼠标鼠标用于选择屏幕上的对象、移动光标和执行命 令。
触摸屏
触摸屏是一种输入设备,通过触摸屏幕进行操作 ,常见于手机、平板电脑等移动设备。
HDMI接口
HDMI接口用于连接显示 器和电视等设备,传输高 质量的视频和音频信号。
PCIe接口
PCIe接口是一种高速串行 总线接口标准,用于连接 高速存储和网络设备等。
05
计算机硬件维护与故障排除
硬件维护常识
保持清洁
定期清洁计算机硬件,特别是散 热器和风扇,以防止灰尘堆积导 致的过热和性能下降。
THANKS
感谢观看
输出设备
显示器
显示器用于显示计算机输出的文字、图像和视频等信息。
打印机
打印机用于将计算机中的文档或图像打印到纸张上。
投影仪
投影仪用于将计算机输出的图像投射到屏幕上,常用于会议和教学等场合。
音响
音响用于播放声音,包括音乐、语音等。
计算机硬件技术基础 (概述)
80年代各院校“微机原理”的实验机
1.1.3 微机的分类
多板机
把CPU、内存、I/O接口芯片装在多块电路板上,各印刷 板插在主机板的总线插槽上,通过系统总线连接起来, 构成多板机。
产品:IBM PC/XT、486机、Pentium机等 90年代以来各院校“微机原理”和计算机硬件的实
2、【INTEL 8086/8088 系列微型计算机及其应 用】 张明达著, 中南工大出版社
3、【IBM PC 汇编语言程序设计】 沈美明等, 清华大学出版社
4、【微型计算机技术】 田艾平等编著,清华 大学出版社
总成绩=考试60%+实验30%+平时10% 平时:作业+课堂纪律
为什么要学习这门课程? 我对这门课程有什么希望?
1.1.5 有关术语
3.字和字长 字是CPU内部进行数据处理的基本单位。 字长是每一个字所包含的二进制位数, 常与CPU内部的寄存器、 运算装置、总线宽度一致。
例 某CPU内含 8位运算器,则: 参加运算的数及结果均以 8位 表示, 最高位产生的进位或借位在8位运算器中不保存, 而将其保存到标志寄存器中
计算机硬件技术基础
授课教员
李毅 国防科技大学计算机学院,06届工学硕士 后勤工程学院自动化技术教研室 TEL:68575165(O) 986912 necklacemary@
课程的性质、任务
本课程是各专业的技术基础课,以Intel 8088/8086 及80486,Pentium为样机,以应用为目的,通过课堂讲 授、实验两个环节,熟练掌握微型计算机的工作原理, 并能进行简单的底层软件编程与计算机应用硬件设计。
计算机硬件基础
计算机硬件基础
例如:32位的CPU芯片,即DB位32位,表示CPU一次可 同时接收32位数据信号。 (4)总线的发展 数据线 ISA/AT :系统总线 EISA: 扩展ISA总线 MCA: PCI: USB: 微通道 局部总线 16位 32位 32位 32/64位 数据传输速度 5 MB/s 33MB/s 33MB/s 132/264MB/s 120/240Mbps 16
通用串行总线 32/64位
呼伦贝尔学院
计算机硬件基础
2.3.2I/O接口 2.3.2I/O接口
由LSI组成的I/O器件构成,用来连接主机和相应的 I/O设备。I/O设备接口分类: •数据传输方式:串行 & 并行 •数据传输速率: 低速 & 高速 •连接设备多少:总线式 & 独占式 •标准化与否:标准接口 & 专用接口 •USB接口(通用串行总线) •IEEE-1394接口 呼伦贝尔学院 17
计算机硬件基础
程序:指完成一定任务的一个有序的指令序列,程 序的运行最终是在CPU中一条一条地执行机器指令。 CPU执行一个简单程序的过程 例:下列三条指令组成的程序 ⑴两字节指令B00CH,把立即数0CH送寄存器AL; ⑵两字节指令2C05H,把寄存器AL中内容减去立即 数05H,结果送回AL; ⑶单字节指令F4H,停机操作。 (4)如下图所示 呼伦贝尔学院 19
计算机硬件基础
动态存储器DRAM:是用MOS型晶体管中的栅极电容存 储数据信息,需要定时(一般为2 ms)充电,补充丢失 的电荷,因此称为动态存储器,充电的过程称为刷新。 (2) 只读存储器(ROM) 只读存储器分为三种: 固定只读存储器(ROM):其内容是厂家生产时写入, 用户不能改写; 可写入只读存储器(PROM):其内容由用户事先写 入,写入后不能再改写;
计算机硬件技术基础课件
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(第2版) 习题答案 耿增民 孙思云 第8章 习题答案
矢量图像,也称为向量图,在数学上定义为一系列由线连接的点,适用于图形设计、文字设计和一些标志设计、版式设计等。矢量图用一组绘图指令来描述图像的内容,这些指令根据图形的几何特性(点点关系)定义图形的轮廓,并用颜色进行描边和填充。
有损压缩
利用人的视觉对于边缘急剧变化不敏感和对图像的亮度信息敏感、对颜色分辨率弱的特点,舍弃一些非主要的细节,在允许一定限度失真的前提下,对图像数据进行压缩。
量化
把声波波形幅度的数字化表示称为量化。
语音识别技术
语音识别技术(Automatic Speech Recognition,ASR),又称为自动语音识别,其目标是将人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入。
音频卡
声卡(Sound Card)也叫音频卡,是多媒体技术中最基本的组成部分,它是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件。
(8)请计算存储5分钟的44.1k采样频率下16位立体声音频数据至少需要多少K字节?
答:
(9)简述MIDI的含义。
答:MIDI是Musical Instrument Digitial Interface的缩写,是音乐与计算机结合的产物,是一项工业产品的产物,泛指数字音乐的国际标准。
(10)视频采集卡的工作原理是什么?一般有哪些分类?
第八章习题答案
1.名词解释
多媒体计算机
多媒体计算机的英文全称为Multimedia Personal Computer,简称MPC。相对于一般的PC(个人计算机),多媒体计算机增加了一些多媒体部件(包括硬件和软件),使得计算机具有多媒体处理能力。
位图
位图图像(bitmap),也称为点阵图像或绘制图像,是由称作像素的单个点组成的。这些点可以进行不同的排列和染色以构成图样。
计算机硬件技术基础
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
硬件技术基础
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编 2
计算机硬件技术基础
【重点、难点】 1.计算机的基本结构及各部分的基本功能; 2.微型计算机的系统结构; 3.存储容量与地址线位数的关系; 4.机器语言、汇编语言及高级语言及其关系。
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编 3
计算机硬件技术基础
【内容框架】
计算机系统概述
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编 16
计算机硬件技术基础
1.2.1 计算机系统 包括硬件系统和软件系统两大部分 一、计算机的硬件系统 计算机硬件:构成计算机的所有物理部件的总称。 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五部分构成。
高等教育出版社
系统总线:部件之 间相互连接、传输 信息的公共线路。 数据总线(DB) 地址总线(AB) 控制总线(CB)
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编 27
计算机硬件技术基础
☞ 计算机系统由硬件系统和软件系统组成。 ▶硬件系统主要有控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分,
其中控制器是计算机的协调控制中心。 ▶软件系统包括系统软件和应用软件,操作系统是系统软件的核心 。
☞ 计算机的工作过程可分为取指令、分析指令和执行指令三个阶段 。 ☞ 基本字长、存储容量、运算速度、性价比、外设配置是计算机的主 要性能参数。存储容量与地址线之间的对应关系是:n位地址线可寻址 的最大存储空间是2n个,即存储器的容量为2n B。
NMOS工艺:由N沟道MOS管构成的半导体集成电路,速度比PMOS高。
高等教育出版社
李桂秋 宋维堂 编 9
计算机硬件技术基础
第三代:1978年—1984年。代表产品有Intel 8086、80286, Zilog 的Z8000,Motorola 的M68000。第三代微处理器的特点 是:16位微处理器,采用HMOS高密度集成半导体工艺技术, 丰富的指令系统,多级中断系统,多寻址方式。
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天津大学《计算机硬件技术基础》课程教学大纲课程编号: 2160217 课程名称:计算机硬件技术基础学时:48 学分: 2.5学时分配:授课:32 上机: 0 实验:16 实践:0实践(周):0授课学院:计算机科学与技术学院适用专业:非电类各专业先修课程:大学计算机基础一.课程的性质与目的《计算机硬件技术基础》是为全校非电类各专业本科生开设的一门计算机公共基础课。
本课程的目的是使学生初步明确计算机硬件的体系结构,从概念、基本功能、外部特性、标准等方面了解计算机及其外部设备,重点是微型计算机硬件结构及工作原理,包括计算机工作原理、微机的基本指令系统、汇编程序设计的一般概念,微处理器、存储器、总线及接口电路、外部设备等。
二.教学基本要求1、本课程是全校非计算机各专业必修课,宜安排在第3或4学期。
2、了解计算机硬件系统的基本组成、工作原理,性能指标和硬件领域里新技术、新知识。
3、全校非电类各专业统一大纲、统一内容、统一要求、统一考试。
4、既有理论,又要通过实验手段,做到理论与实践相结合。
5、讲课使用课件,全部采用多媒体大屏幕投影方式。
三.教学内容(一)教学内容第1章微型计算机系统概述及基础知识(4学时)⏹计算机系统的组成。
冯·诺依曼计算机的特点,计算机的一般工作过程。
⏹计算机中的常用计数制、编码及其相互的转换。
⏹二进制数的算术运算和逻辑运算、基本逻辑门及译码器。
⏹有符号数的表示及运算。
⏹二进制数运算中的溢出问题。
⏹定点数与浮点数的表示方法。
说明:教学重点是冯·诺依曼计算机的特点,明确数值和字符在计算机中如何表示。
包括原码、反码、补码、BCD码和ASCII码,数的定点与浮点表示法。
掌握计数制及不同进位计制之间的转换。
第2章微处理器基础(3学时)⏹8086微处理器的组成、引脚功能、工作原理。
⏹8086内部寄存器组。
⏹8086的存储器组织。
说明:重点明确内部寄存器组的名称和作用、存储器组织方式以及并行流水线的工作方式。
第3章 80X86微处理器(3学时)⏹80X86系列微处理器的结构特点。
⏹80X86微处理器系统组成。
⏹工作模式与地址变换。
⏹Pentium微处理器和多核处理器简介。
说明:重点明确内部寄存器组的名称和作用、工作模式与地址变换。
第4章指令系统 (8学时)⏹指令及指令系统、指令格式、指令中操作数的类型。
⏹寻址方式。
六大类指令。
说明:要求掌握操作数的寻址方式和常用指令。
常用指令包括数据传送指令、地址传送LEA指令、算术运算、逻辑运算指令、移位指令、POP和PUSH指令、常用的转移指令和循环控制指令、常用系统功能调用指令。
第5章汇编语言与程序设计(4学时)⏹设计汇编语言程序的步骤、汇编语言源程序结构、汇编语言语句格式。
⏹常用伪指令。
⏹汇编语言程序设计(顺序结构、分支结构、循环结构、子程序)。
说明:教学目标是让学生能够阅读和编写一般的汇编语言源程序。
第6章总线结构 (2学时)⏹总线的基本概念和分类。
⏹总线的类型、系统结构、层次结构。
⏹总线技术,包括总线的主要功能及原理,性能指标。
⏹常用系统总线标准。
⏹外部总线,重点介绍通用串行总线(USB)。
说明:要求明确总线的作用及其类型。
了解常见的系统总线和常见的外部总线。
第7章存储器(3学时)⏹微型机存储系统的概念,包括存储系统的体系结构、存储器的分类及其特点、性能指标。
⏹半导体存储芯片的外部特性,包括RAM、ROM、存储器扩展、存储器与系统连接。
⏹高速缓存Cache的一般概念、工作原理。
⏹存储器管理技术。
⏹外存简介。
说明:教学重点是内存储器的分类,RAM和ROM分类和特点,静态存储器SRAM和动态随机存储器DRAM特点。
存储器芯片的译码方式。
存储器的扩展技术。
对新型内存和外存只要求了解。
第8章输入输出技术(2学时)⏹输入输出系统和基本输入输出方法。
包括输入输出系统的特点和功能、I/O端口、编址方式以及基本输入输出方法。
⏹中断控制技术。
包括中断的基本概念、中断响应、8086/8088中断系统、中断控制器8259A。
说明:教学重点是I/O端口的编址方式和中断控制技术。
了解基本的输入输出方法。
第9章常用接口芯片(3学时)⏹可编程计数器/定时器8254芯片的工作原理、工作方式、控制字和基本应用。
⏹数模(D/A)转换芯片的工作原理和基本应用。
⏹模数(A/D)转换芯片的工作原理和基本应用。
说明:教学重点是8254可编程数字芯片的原理和应用,D/A转换器的0832工作原理和应用。
(二)实验内容实验一:熟悉汇编语言上机环境,进行汇编语言程序设计(顺序结构,选择结构)。
实验二:汇编语言程序设计(循环结构及输入输出)。
实验三:常用接口(8254/8255)应用。
实验四:D/A与A/D转换。
四.学时分配教学内容授课上机实验实践实践(周)4第1章微型计算机系统概述及基础知识第2章微处理器基础 3第3章 80X86微处理器 3第4章指令系统84 8第5章汇编语言与程序设计第6章总线结构 2第7章存储器 3第8章输入输出技术 2第9章常用接口芯片 3 8总计:32 16五.评价与考核方式笔试80% + 平时作业5% + 实验15%六.教材与主要参考资料微型计算机硬件技术基础,迟丽华,天津大学出版社,2009.计算机硬件技术基础实验指导书,天津大学硬件实验室,2011.制定人:审核人:批准人:批准日期:年月日TJU Syllabus for Computer Hardware Technology BasicsCode:2160217 Title: Computer Hardware Technology Basics Semester Hours: 48Credits:2.5Semester Hour Structure Lecture :32 Computer Lab :16 Experiment : Practice :Practice (Week):Offered by: School of Computer Science and Technologyfor: non-electronic major Prerequisite: Fundamentals of Computers1. Objective1) This course is a compulsory course for non-computer major student. It should be arranged in the No. 3 or No.4 semesters.2) To understand basic components of computer hardware system, working principle, performance and new technologies, new knowledge. in hardware area.3) Unified framework, unified content, uniform requirements, uniform exam in non-electric major.4) Both the theory also combining theory and practice through experimental means.5) Using courseware and large-screen multimedia instruction.2. Course DescriptionThis course is a public computer basic course for the non-electric major undergraduate.The purpose of this course is to enable students to initially clear the architecture of computer hardware, to understand computers and peripheral equipment from the concept, the basic functions, the external features and standards, etc. The focuses are hardware structure and working principle of micro-computer, including working principle, the basic instruction set, general design concepts of assembler programming, microprocessors, memory, bus and interface circuit, the external equipment.3. Topics(A)LectureChapter 1 Overview and basic knowledge of microcomputer systems (4 hours)⏹Components of computer system. John V on Neumann computer features, general computer work process.⏹Common computer counting system, coding and their mutual conversion.⏹Binary arithmetic and logic operations, the basic logic gates and decoders.⏹Signed number representation and arithmetic.⏹Binary arithmetic overflow.⏹Representation of fixed point and floating-point.Description: The focuses are on the characteristics of John V on Neumann computers, clearing that how numbers and values to represent in computers. It includes the true code, one-complement code, complemental code, BCD and ASCII code, fixed number and floating-point number, to grasp counting system and conversion among them.Chapter 2 microprocessor basics (3 hours)⏹Components, pin function and work principal of the microprocessor 8086.⏹Internal registers in 8086.⏹8086's memory organization.Description: The focuses are name and role of the internal registers, memory organization and parallel workflow.Chapter 3 80X86 microprocessor (3 hours)⏹Structural characteristics of microprocessors 80X86 system.⏹Components of microprocessors 80X86 system.⏹work mode and address translation.⏹Pentium microprocessor and multi-core Processors.Description: The focuses are the names and roles of internal registers, work patterns and the address translation.Chapter 4 Instruction (8 hours)⏹Instruction and instruction system, instruction format, instruction operands.⏹Addressing mode, six kinds of instruction.Description: To grasp operand’s addressing modes and frequently used commands. Common commands include data transfer instructions, address transfer instruction LEA, arithmetic and logical instructions, shift instructions, POP and PUSH instructions, frequently used jump instructions and loop control instructions, common system function call instruction.Chapter 5 Assembly Language Programming (4 hours)⏹The procedures of designing an assembly language program, the structure of assembly language source code, the format of assembly language statement.⏹Common directive.⏹Assembly language programming (sequential structure, branch structure, loop structure, subroutines).Description: The teaching objective is to enable students to read and write the general assembly language source code.Chapter 6 Bus architecture (2 hours)⏹Basic concepts and classification of bus.⏹Type, system architecture, hierarchy of bus.⏹Bus technology, including the main function and the principle of bus, and performance indicators.⏹Common system bus standard.⏹External bus, focusing on universal serial bus (USB).Description: To clear role and the type of bus, and to understand the common system bus and common external bus.Chapter 7 Memory (3 hours)⏹Concepts of microcomputer storage systems, including the storage system architecture, memory classification and characteristics, performance indicators.⏹External features of semiconductor memory chips, including RAM, ROM, memory expansion, memory connecting to the system.⏹General concept and works of Cache.⏹Memory management techniques.⏹Introduction of external memory.Description: Teaching focuses are the classification of internal memory, features and categories of RAM and ROM, characteristics of static memory SRAM and dynamic random access memory DRAM, decoding method of memory chip, memory expansion technology.Chapter 8 Input-output technology (2 hours)⏹Input-output system and basic input-output method, including input-output system features and functions, I / O ports, addressing methods and basic input output method.⏹Interrupt control technology, including the basic concepts of interrupts, interrupt response, 8086/8088 interrupt system, interrupt controller 8259A.Description: Teaching focuses are addressing mode of I / O port and interrupt control, to understand the basic input-output method.Chapter 9 Common interface chip (3 hours)⏹Work principle, work mode, control word and basic applications of programmable counter / timer 8254 chip.⏹Works and basic applications of digital-analog (D / A) converter chip.⏹Works and basic applications of analog-digital (A / D) converter chip.Description: Teaching focuses are principles and applications of programmable digital chip 8254, operating principle and applications of D / A converter 0832.(B) ExperimentsExperiment 1: To know well experiment environment of assembly language, assembly language programming (sequence structure, selection structure).Experiment 2: Assembly language programming (loop structure and input-output).Experiment 3: Common Interface (8254/8255) applications.Experiment 4: D / A and A / D conversion.4. Semester Hour StructureTopics Lecture ComputerLab.Experiment PracticePractice(Week)Overview and basicknowledge ofmicrocomputer systems4microprocessor basics 380X86 microprocessor 3Instruction 8Assembly LanguageProgramming4 8Bus architecture 2Memory 3Input-output technology 2Common interface chip 3 8Sum: 32 165. Gradingwritten final examination: 80%homework: 5%experiments: 15%6. Text-Book & Additional Readings●Micro-computer hardware technology basics, Chi Lihua, Tianjin University Press, 2009.●Experimental guide books of Micro-computer Hardware Technology, hardware laboratory Tianjin University, 2011.Constitutor:Reviewer:Authorizor:Date:。