第1章 微型计算机概述(1)
第01章 微型计算机概述
第1章微型计算机概述本章要点●微型计算机的概念、发展历史、特点和分类●微型计算机的硬件系统和软件系统●微型计算机的主要性能指标第1章微型计算机概述1.1 微型计算机简介1.2 微型计算机的发展1.2.1计算机的发展历程1.2.2微型计算机的发展历程1.3 微型计算机的特点及分类1.3.1 微型计算机的特点1.3.2 微型计算机的分类第1章微型计算机概述1.4 微型计算机系统的组成1.4.1微型计算机的硬件系统1.4.2微型计算机的软件系统1.4.3硬件系统和软件系统的关系1.5 微型计算机的主要性能指标1.6实验及实训1.6.1实验及实训1-拆机并识别微机内部的组成部件1.6.1实验及实训2-网上查询1.7本章小结1.8习题1.9习题参考答案第1章微型计算机概述1.1微型计算机简介微型计算机,简称微机,微计算机,也叫个人计算机(Personal Computer,PC),是指以微处理器为基础,配以内存储器及输入输出(I/O)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。
第1章微型计算机概述微型计算机具有体积小、重量轻、耗电少、性价比高、可靠性高和结构灵活等优点。
它不仅能够完成算术运算,还能进行逻辑运算,其应用深入到社会生活中的各个领域,并取得了飞速的发展。
随着科学技术的进一步发展,微型计算机的功能也在不断的强大。
目前,科学家们正在研究具有“思维能力”的智能计算机。
第1章微型计算机概述1.2 微型计算机的发展1946年诞生了世界上第一台电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机),如图1-1所示。
该计算机的字长为12位,加法运算速度为5000次/秒,乘法运算速度为56次/秒,比先前的继电器计算机快1000倍,比人工计算快20万倍。
ENIAC的诞生,为计算机和信息产业的发展奠定了基础。
第1章微型计算机概述图1-1 ENIAC(埃尼阿克)第1章微型计算机概述1.2.1 计算机的发展历程1.第一代计算机20世纪40年代末到50年代中期的计算机都采用电子管作为主要元件,称为第一代计算机,也就是电子管时代的计算机,主要用于科学计算。
七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
注意,微处理器并不是一台完整的计算机,要构成一台完整的计算机(主机),还需要有: 存储器、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 (1)算术逻辑部件(ALU):用来进行算术和逻辑运算。
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium 320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万,300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万,1.4GHz(0.18um工艺)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统(续)
(Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System)
1.Moore定律: “晶体管的大小将以指数速率变小,
而集成到芯片上的晶体管数目将2-3年【18-24个月】翻 一番。”
--Gordon Moore,1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路,它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线,它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以,在一个计 算机系统中,总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机(续)
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线(数据通路)的位数。有4位,8位,16位, 32位,64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例:内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比
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。
ch01微型计算机系统概述资料
第1章微型计算机系统概述1.1微型计算机发展及应用■第一台数字式电子计算机诞生于1946年2月,简称ENIAC (电子数据和计算器)。
冯诺依曼型计算机结构及特点特点:(1) 计算机内部釆用二进制表示数据和指令。
(2) 工作原理的核心为:“存储程序”和“程 序控制”程序 数据输入设备存储器 |控制器_U指令二=>输出设备E结果数据运算器 卜计算机发展史微型机发展过程Pentium 32・64位4004 (8008・・8位)4位第一台个人电脑8080(Z80,MC6800)8位」8086M 6809和Z800082年80286及803116位8038680486 . .—(M68020 )/1993 Pentium,隹"亠/64位32位/ 1995年11月/ Pentium Pro o1997年1月Pentium MMX 此后pn/m/41971 ・72 | 1973-74 一代70年代初1978 1985二代三代四代70任代70任代末~ 80任代初80年代1993 五代时间90任代■微型计算机体积小■价格低,耗电少和可靠性高, 主要有如下几个应用方向:□科学计算和信息处理□计算机辅助设计,辅助制造,辅助教育及计算机辅助测试多媒体应用及网络应用□过程控制□嵌入式应用方向■两个方向发展:□高性能,多功能的方向□价格低廉,功能专一的方向1.2微型计算机系统的组成■硬件系统,人设备中央MS CPU存岫RAMROMI ■出设备・出tt 口數制怠线堆址总城控制怠纹主机中央处理器■微机的核心,控制中心,中央处理器CPU ■大规模集成电路VLSI芯片,集成□控制器□运算器(整数运算器)□寄存器(高速存储单元)■高性能微处理器内部还有曰浮点处理单元甚至多媒体数据运算单元□存储管理单元、代码保护机制□ Cache□ ...。
第1章 微型计算机概述
进制计算 进制计算主要有加减乘除等算术运算和与或非等逻 辑运算。 辑运算。其他进制加减乘除等算术运算的运算方法与十 进制的运算方法类似, 要点是逢N进一 借一等于N。 进一、 进制的运算方法类似 , 要点是逢 进一 、 借一等于 。 与或非等逻辑运算一般是指二进制的逻辑运算, 与或非等逻辑运算一般是指二进制的逻辑运算 , 将 1当 当 成真, 当成假。 成真,将0当成假。 当成假
1.1 微型计算机发展简史与展望(续) .
4、 80年代以后 , 微处理器进入第四代产品 , 向系列 、 年代以后 微处理器进入第四代产品, 年代以后, 化方向发展, 公司相继推出了性能更高、 化方向发展,Intel公司相继推出了性能更高、功能更 公司相继推出了性能更高 强的80186和80286,它们与 向上兼容。 强的 和 ,它们与8086向上兼容。 向上兼容 5、1993年3月,Intel公司发布了最新微处理器产品 、 年 月 公司发布了最新微处理器产品 Pentium,它可以称为第五代微处理器产品,其使用亚微 ,它可以称为第五代微处理器产品, 米级的CMOS技术,使集成度高达 技术, 万个晶体管/片 米级的 技术 使集成度高达310万个晶体管 片。 万个晶体管
1.1 微型计算机发展简史与展望 (续) .
3、 1978—1980年出现了第三代微处理器 , Intel的 、 年出现了第三代微处理器, 年出现了第三代微处理器 的 8086/8088, Motorola的 M68000 和 Zilog的 Z8000作 , 的 的 作 为典型代表相继问世, 其集成度高达29000个晶体 为典型代表相继问世 , 其集成度高达 个晶体 管/片,成为当时国内外市场上最流行的三种微处理 片 器。
微处理器、 1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 微处理器、 1.3.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 微处理器 简称µP或 ),是指由一片 简称 或M P (Microprocessor),是指由一片 ), 或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能 的中央处理器部件,又称为微处理机。 的中央处理器部件,又称为微处理机。它本身并不等于 微型计算机,而只是其中央处理器。 微型计算机,而只是其中央处理器。
微机(微型计算机技术及应用)选择题及答案(最终版)
第1章微型计算机概述1.微型计算机的硬件系统包括____A____.A.控制器、运算器、存储器和输入输出设备 B控制器、主机、键盘和显示器C.主机、电源、CPU和输入输出 D CPU、键盘、显示器和打印机2.CPU是由___B__组成的。
A.内存储器和控制器B.控制器和运算器C.内存储器和运算器D.内存储器、控制器和运算器3.中央处理器英文缩写是___B___.A.MP B.CPU C.CU D.ALU4.微型计算机各部件之间是用__A___连接起来的。
A.系统总线B.AB C.CB D.DB5.通常计算机系统中的外围设备是指__A___A.外存储器、输入设备、输出设备B.外存储器、输入设备C.外存储器、输出设备D.输入设备、输出设备6.若把组成计算机中的运算器和控制器集成在一块芯片上成为___C__A.微型计算机B.单片机C.微处理器D.单板机7.8086是_C_A.单片机B.单板机C.微处理器D.微机系统8.将微处理器、内存储器及I/O接口连接起来的总线是__C_____。
A.片总线B.外总线C.系统总线D.局部总线9.微型计算机是以__B___为核心部件。
A.寄存器 B.微处理器 C.逻辑部件 D.控制部件10.微型计算机系统以__C__为主体。
A.系统软件 B.外部设备 C.微型计算机 D.操作系统11.目前微型机系统上广泛使用的机械式鼠标是一种___A___A.输入设备 B.输出设备C.输入输出设备 D.显示设备组成之一12.计算机系统总线中,用于传送读、写信号的是__C__。
A.地址总线B、数据总线C、控制总线D、以上都不对13.不属于微机应用特点的是__D__。
A。
轻便、功耗低 B.性能可靠 C.结构灵活适宜性好 D.应用面窄第2章 16位和32位微处理器1.当8086CPU的INTR=“1”时,且中断允许位IF=“1”,则CPU完成_C____后,响应该中断请求,进行中断处理。
A.当前时钟周期 B.当前总线周期 C.当前指令周期 D.下一个指令周期2.CPU的ALU主要完成_D_A.地址指针的变换B.中断管理C.产生各种时序D.算术,逻辑运算及移动操作3.8086/8088微机处理器的内部(C ),只负责指令的译码和执行。
微型计算机概述
第一章微型计算机概述回顾计算机系统的基础知识,包括计算机系统的组成(包括硬件与软件)、结构、发展历程、分类及其功能实质。
本讲重点微处理器及微机系统的发展历程,微机系统与一般意义上的计算机系统的联系与差别,强调微型计算机系统是具有独特结构的计算机系统,由此决定了微机系统所具有的功能及其特点。
【讲授内容】1.1 微机发展概述计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具,其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。
1946年,世界上出现了第一台由电子管构成的,能够按照人们事先的安排,快速完成所要求计算任务的ENIAC电子计算机,计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。
一般来说,电子计算机发展历程的各个阶段,是以所采用的电子器件的不同来划分的,即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。
微型计算机属于第四代电子计算机产品,即大规模及超大规模集成电路计算机,是电路技术不断发展,芯片集成度不断提高的产物。
主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类,从其工作原理上来讲,微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。
所不同的是由于采用了集成度较高的器件,使得其在结构上具有独特的特点,即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器,集成在一片集成电路芯片上,显然该芯片是整个微机系统的核心,称为中央处理器CPU,或者微处理器MPU。
微处理器是微机系统的核心部分,自70年代初出现第一片微处理器芯片以来,微处理器的性能和集成度几乎每两年翻一番,其发展速度大大超过了前几代计算机。
微机系统及相关技术的发展,主要涉及到以下几个方面:CPU、主频、缓存、新技术。
一、微机的发展微机系统的核心部件为CPU,因此我们主要以CPU的发展、演变过程为线索,来介绍微机系统的发展过程,主要以Intel公司的CPU为主线。
第一代:4位及低档8位微处理器✧1971年,Intel公司推出第一片4位微处理器Intel4004,以其为核心组成了一台高级袖珍计算机。
微型计算机系统概述
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1.1 计算机的发展与应用 人类第一台数字电子计算机:1946 年,美国宾夕法尼亚大学研 制出。取名为:ENIAC(Electronic numerical integrator and calculator)。 由著名数学家:冯· 诺依曼,推出了新的计算机系统结构,提出采 用二进制、存储程序及在程序控制下执行的理念 。 第一代:1946年-1957年。 器件:电子管,磁芯和磁鼓存储器。
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系统软件中还有语言处理程序,计算机语言是使用者与计算 机之间进行交流的工具;人们将要计算机来完成的事件编写成程序输 入给计算机;计算机通过执行用户的程序来完成用户的工作。其中广 泛使用的语言有 C 语言、VB、VC、Java 等,机器只能运行机器语 言。 返回本章目录
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1.3 PC 机系列体系结构 1.3.1 基于 8088 PC 总线的微机结构 8088 微处理机,作为第一代机的 CPU,通过地址总线、数据总线和控制总线对整 个机器进行调试和控制,其体系结构,如图 1.3 。 1. 8088 处理器:采用 4.77M 的工作频率,该频率通过 8284 对14.31818MHz 的晶 体振荡 3 分频而得到的;每个时钟周期 210nm。 2. 8087 协处理器:8088 在最大模式下可配接 8087协处理器用来进行浮点运算,使 浮点运算速度提高 100 倍。 3. 存储器:64K 的 ROM 早期存放 32K 的 Basic 解释程序,另 32K 固化 BIOS,包 括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本的 I/O 设备的驱动程序 4. RAM 内存:IBM PC/XT 的主板上可接插 640K 的内存。 5. 8253/8254 可编程定时计数器:该片提供 3 个通道。通道 0 每 55ms 向 CPU 发一个时钟中断信号,通过计数,用来计算时 钟的时间;通道1 用于 DRAM 的刷新;通道2 输出方波到扬声器。
微机填空题题库-答案
填空题第1章微型计算机概述1.微型计算机中各部件是通过总线构成一个整体的.2.____微处理器_____是微型计算机的核心。
3.总线按照其规模、用途和应用场合可分为元件极总线、板极总线和通信总线。
4.微型计算机由_CPU_ 、存储器、输入/输出接口和系统总线组成。
5.以微型计算机为主体,配上系统软件、应用软件和外设之后,就成了微型计算机系统。
6.微型计算机的主要性能指标有CPU的位数、__CPU的主频__、内存容量和速度、____硬盘容量第2章 16位和32位微处理器1.Intel 8086CPU是_ 16__位微处理器,有_ 16__根数据总线和_ _20_ _根地址总线,存储器寻址的空间为_ 1MB__,端口寻址空间为_ 64KB__。
8088CPU有_8_根数据总线。
2.输入/输出端口有两种编址方法,既I/O端口与存储单元统一编址和I/O单独编址。
前一种编址的主要优点是功能强和指令灵活。
后一种编址的主要优点是指令运行速度快和增强了程序的可读性。
3.所谓最小模式,就是在系统中只有8086一个微处理器。
4.所谓最大模式是在系统中包含两个或多个微处理器。
(主 8086,其他称协处理器)5.8086工作在最大模式下,引脚MN/MX*接低(高/低)电平。
6.8086/8088CPU的数据线和地址线是以__ 分时复用_____方式轮流使用的。
7.8086中的BIU由__4___个___16___位段寄存器、一个___16____位指令指针、___6___字节指令队列、__20___位地址加法器和控制电路组成。
8.8086/8088提供的能接受外中断请求信号的引脚是 INTR和NMI。
两种请求信号的主要不同之处在于NMI引脚引入的中断不受中断允许标志位IF的屏蔽。
9.8086/8088的存储器是分段的,因此存储单元的物理地址是由段地址和段内偏移量组合而成的。
10.对于8086CPU,物理地址是由段基址和偏移地址两部分构成,若某存储单元的段基址为2000H,偏移地址为1122H,则该存储单元的物理地址为21122H 。
微机原理第1章 微型计算机简介
1.1.2 微机系统的主要性能指标
微型计算机的主要性能指标有以下一些内容: 字长 字长以二进制位为单位,是CPU能够同时处理的二进制数据的位数, 它直接关系到计算机的计算精度、功能和运算能力。微机字长一般都 是以2的幂次为单位,如4位、8位、16位、32位和64位等。 运算速度 计算机的运算速度(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。因为微机执行不同类型指令 所需时间是不同的,通常用各类指令的平均执行时间和相应指令的运 行比例综合计算,作为衡量微机运行速度的标准。目前微机的运行速 度已达数万MIPS。 时钟频率(主频) 时钟频率是指CPU在单位时间(秒)内发出的脉冲数。通常,时钟频 率以兆赫(MHz)或吉赫(GHz)为单位。一般的时钟频率越高,其 运算速度就越快。
2、微型计算机的外部设备 微型计算机的外部设备包括外存储器、输入设备和输出设备等,如图 1.3所示。
外存储器 硬盘 软盘 光盘 键盘 鼠标 扫描仪、数码相机等 显示器 打印机
外部 设备
输入设备
输出设备
图 1.3 微型计算机的外部设备 图 1.4 微型计算机的外部设备
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
输入设备 输入设备是计算机外部设备之一,是向计算机输送数据的设备。其功 能是将计算机程序、文本、图形、图像、声音以及现场采集的各种数 据转换为计算机能处理的数据形式并输送到计算机。常见的输入设备 有键盘和鼠标等。 输出设备 输出设备是将计算机中的数据信息传送到外部媒介,并转化成某种人 们所认识的表示形式。在微型计算机中,最常用的输出设备有显示器 和打印机。
地址总线 数据总线 控制总线
第1章微机原理课件
2024年7月29日星期一
第1章第3页共124页
第1章 微型计算机基础
在研制ENIAC计算机的同 时,冯·诺依曼(Von Neumann)与 莫尔小组合作研制了EDVAC计算机,该计算机采用了存储程序 方案,其后开发的计算机都采用这种方式,称为冯·诺依曼计算 机。冯·诺依曼计算机具有如下基本特点:
第1章 微型计算机基础
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述 1.2 微型计算机系统 1.3 计算机中的数制及其转换 1.4 计算机中数与字符的编码 习题1
2024年7月29日星期一
第1章第1页共124页
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述
1.1.1 计算机的发展史
20世纪40年代, 无线电技术和无线电工业的发展为电子计 算机的研制准备了物质基础, 1943年~1946年, 美国宾夕法尼 亚大学研制的ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer, 电子数字积分器和计算机)是世界上第一台电子计 算机。
2024年7月29日星期一
第1章第16页共124页
第1章 微型计算机基础
3.指令执行时间
指令执行时间是指计算机执行一条指令所需的平均时间, 其 长短反映了计算机执行一条指令运行速度的快慢。
它一方面决定于微处理器工作时钟频率, 另一方面又取决于 计算机指令系统的设计、CPU的体系结构等。
微处理器工作时钟频率指标可表示为多少兆赫兹, 即MHz; 微处理器指令执行速度指标则表示为每秒运行多少百万条指令 (MIPS, Millions of Instructions Per Second)。
ENIAC计算机共用18000多个电子管, 1500个继电器, 重达30吨, 占地170平方米, 耗电140 kW, 每秒钟能进行5000次加法计算, 领 导研制的是宾夕法尼亚大学的莫克利(J.W.Mauchly)和埃克特 (J.P.Eckert)。
单片微型计算机原理与应用概述1
算术逻辑单元ALU: 指令寄存器IR中的指令, (Arithm累et加ic器LoAgLic:U地nit址) 寄经存过器指A令R译:码器ID 执行算(存术Ac放和cu操逻m作u辑la数等to及r运(由地至)A运算它址存d程用的算d。把通储(译信Ir序于指结ne要过器码号ss计指令果ts寻地。,,r数向的u。R址址产控ce器下地t的总g生制io(一址is单线n相系t条。PeD元,应统Cr要e))的送的协c是执o:控调,d行e制工r)
第一章 概述
第一章 概述
微型计算机的发展 微处理器、微型计算机及微型计算机系统 微型计算机的工作过程 计算机中的数与编码
第一章 概述
2.1 微处理器(Microprocessor)— P (MPU )
✓定 义:微型化的中央处理器,是由一片或几片 大规模集成电路芯片组成的中央处理部件,简称 CPU(Central Processing Unit )。 ✓基本组成:算术逻辑部件;累加器和通用寄存器 组;程序计数器、指令寄存器和指令译码器;时 序和控制部件等。
格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器(CPU)。 新的微处理器——新一代微型计算机。
第一章 概述
以微处理器为标记,微型计算机 的划分
1971年 第1台微型计算机诞生
年代 1971~1973 1973~1977 1978~1985 1985~2002
2002-至今
CPU(微处理器) Intel 4004 / 8008 Intel 8080 Intel 8086 / 8088 / 80286 Intel 80386 / 80486 Pentium 586 Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ Itanium
第1章 微型计算机概述
计算机按体积、性能可划分为巨型 机、大型机、中型机、小型机。 但就其计算机的硬件而言,它的发 展历经了电子管、晶体管、中小规模 集成电路、大规模和超大规模集成电 路时代。
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2.微型计算机的发展过程
(1)4位微处理器
1971年,Intel公司推出了第一片4位微处 理器Intel4004,集成了2250个晶体管,工作 频率为108KHz,寻址空间640字节。
(2)将十进制数与十六进制数 之间的相互转换
例1-3 将十进制数 76.125转换成十六 进制数。
商 余数 76÷16 = 4 C 4÷16 = 0 4 乘积 整数部分 0.125×16 = 2.0 2 转换结果为: 76.125 = 4C.2H
(3)二进制数与十六进制数的 相互转换
依据: 二进制数与十六进制数对照表
二进制数 十六进制数 二进制数 十六进制数 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
例1-5 将二进制数101111010 . 0111001B转换成十六进制数。 101111010 . 0111001B =0001 0111 1010 . 0111 0010B = 17A.72H
(1)CPU
CPU是采用超大规模集成电 路芯片,芯片内集成了运算器 和控制器的功能。
(2)内存
微型计算机的工作就是执行 程序,不论指令还是指令处理 的数据都需要存放在内存储器 中。
(3)I/O接口
I/O(Input/Output)接口是外设与 微型计算机之间的连接电路。外设实现 信息的输入/输出。外设处理数据的速度 远低于计算机,且信息格式、信号电平 一般不满足计算机的要求,故外设需要 接口电路与计算机相连接。
第1章_微型计算机概述
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
对既有整数又有小数的二进制数,以小数点 为界,整数部分从右至左,以4位一组,不足 四位时,在左边添0补足四位;小数部分从左 至右,以4位一组,不足四位时,在右边添0 补足四位,然后把每组的4位数用相应的十六 进制表示,即得十六进制数。 例如:将 (11101.11011)2转换成十六进制数。
小数点的表示:在计算机中,小数点的位 置是隐含的,以节省存储空间。 如果隐含的小数点的位置是固定的,称为定 点数。
如果隐含的小数点的位置是可变的,则称为 浮点数。
正整数(无符号数) 整数(有符号数)
二进制数位
无符号整数的表示范 围
带符号整数的表示范 围
8 16 32 64
0 ~ 255(28-1) 0 ~ 65535(216-1) 0 ~ 232-1 0 ~ 264-1
软件工程,分布式处理等
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计算机的发展
1946年研制成功第1台数字电子计算机
60年来发展速度之快大大超出人们的预料:
性能、体积、价格、·· · 应用领域和装机数量 软件技术和软件产品 使用的元器件
应用模式:
第1代:电子管+磁鼓 第2代:晶体管+磁芯 第3代:中、小规模集成电路 第4代:大、超大规模集成电路
第1章 微型计算机概述
第1台数字电子计算机
1946年ENIAC计算机公布
ENIAC(电子数字积分机与计算机):
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研制单位:美国宾夕法尼亚大学 用 途: 军事计算 运算速度:5000次/秒 体积价格:170平方米,30吨,140千瓦,40万美元
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信息学院:郭金玲
第一章 微型计算机概述
• 微型计算机的概念 • 微处理器的产生和发展 • 计算机系统的软硬件组成 • 接口基础 • CPU与外设传输控制方式 • 系统总线
1.1
1.2
微型计算机概念、产生、发展
微型计算机的发展
1971年,美国Intel公司研究并制造了I4004 微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制 数,集成了2300个晶体管,每秒可进行6万次 运算,成本约为200美元。它是世界上第一个 微处理器芯片,以它为核心组成的MCS-4计算 机,标志了世界第一台微型计算机的诞生。
232接口:串行数据接口。
USB接口:通用串行接口。
四、系统总线
(1)总线:传递信息的一组公用导线。
(2)系统总线:从处理器引出的若干信号线,CPU通 过它们与存储器或I/O设备进行信息交换。系统总线分 为: A 地址总线:传递地址信息的总线,即AB。CPU在地 址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址, 该总线为单向总线。
• 微机概念:以微处理器为核心,配以由 大规模集成电路制作的存储器、输入/输 出接口电路及系统总线所组成的计算机。 • 划分阶段的标志:以微处理器的字长和 功能。
第一代 4位和低档8位机 (1971-1973) Intel 4004 第二代 中高档8位机 (1974-1978)
8080/8085、Z80、MC6800
把用汇编语言编写的源程序翻译成机器语言表
示的目标程序。
b.编译程序
把用高级语言编写的源程序翻译成为机器语言
的目标程序。编译程序也需经服务程序的加工
才能得到可执行的程序文件。
(3)服务程序
用汇编程序和程序设计语言编好程序后,需 要对程序进行编辑、连接、调试并将程序装 配到计算机中去执行,在此过程中,还需要 一些其他的辅助程序,这类辅助程序称为服 务程序。 微机中常用的服务程序有:文本编辑程序、 连接程序、调试程序和排错程序等。
1.3.2
微型计算机的软件
一、系统软件 (1)操作系统 (2)语言处理程序 (3)服务程序
(1)操作系统 –操作系统是由许多控制程序所组成 的大型程序系统
–合理地组织整个计算机的工作流程, 管理和调度各种软、硬件资源和软 件,检查程序和机器的故障
– 是用户和裸机间的接口
(2)语言处理程序
a.汇编程序
控制总线的部件(总线主控设备): CPU和DMA 控制器。 被总线控制的部件(总线控制设备): 存储器和I/O设备。 总线的使用特点: a 在某一时刻,只能由一个总线主控设备来控制总线, 其它总线主控设备此时必须放弃对总线的控制。 b 在连接系统的各个设备中,在某一时刻只能有一发 送者发送信号,但可以有多个设备从总线上同时获得 信号。 c 通过总线插槽来与接口板连接。
• 高级语言 – 高级语言又称为算法语言。
– 用高级语言编写的源程序需翻译成 机器语言表示的目标程序后,计算 机才能执行,需要相应的解释程序 或编译程序。
• 面向对象的语言 –利用面向对象中的封装、继承、多 态等机制,可以提高程序的正确性、 易维护性、可读性和可重用性,有利 于程序开发中的分工合作。 –常用的面向对象语言如JAVA、C#等。
十进制数字 8421BCD码 十进制数字 8421BCD码
0 1
0000 0001
5 6
0101 0110
2
3
0010
0011
7
8
0111
1000
4
0100
9
1001
功能:(1)对数据进行加工处理,主要包括算术和逻辑运算, 如加、减、乘、与、或、非运算等。 (2)暂时存放参与运算的数据和中间结果。
ALU
数据 寄存 器1#
数据 寄存 器2#
存 储 器
外 设
B 控制器
控制和指挥计算机内各功能部件协同动作,完成计算机程序功能。
由程序计数器(IP)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID) 和时序信号发生器组成。 (1)程序计数器(IP):程序指令所在单元地址。 (2)指令寄存器(IR):保存当前正在执行的一条指令。
B 数据总线:传递数据信息的总线,即DB。 在CPU进行读操作时,内存或外设的数据通过数据总 线送往CPU;在CPU进行写操作时,CPU数据通过数据 总线送往内存或外设,数据总线是双向总线。 C 控制总线:传递控制信息的总线,即CB。 控制总线的方向:一部分是从CPU输出:通过对指令 的译码,由CPU内部产生,由CPU送到存储器、输入/ 输出接口电路和其它部件。如时钟信号、控制信号等。 另一部分是由系统中的部件产生,送往CPU,如:中 断请求信号、总线请求信号、状态信号。
三、应用软件
(1)应用软件包:满足同类应用的许多用 户需要的软件。 (2)用户程序:是用户为了解决自己特定 的具体问题而开发的软件,在系统软件和应 用软件包的支持下进行开发。
补充内容:字符数据
• 1.ASCII码 • 2.BCD码
1.ASCII码
• 标准ASCII码用7位二进制数编码,共有128 个。 • 计算机存储器基本单位为8位,ASCII码的最 高位通常为0,通信时,最高位用作奇偶校 验位。 • 重要的一些ASCII码:数字0-9;大小写字母 等。
二、存储器 功能:存放程序和数据。
RAM
内存(主存)
SRAM DRAM
ROM EPROM E2PROM
ROM
存储器 外存(辅存) 软盘 硬盘 光盘
三、I/O设备和I/O接口
(1)I/O设备:微机配备的输入/输出设备(外设)。
标准输入/输出设备(控制台):键盘和显示器(CRT)。
键盘 鼠标 扫描仪、数码相机 I/O设备
(3)指令译码器(ID):将指令的操作码翻译成机器能识别的 命令信号。
(4)时序信号发生器:根据指令译码器(ID)产生的命令信号 产生具体的控制信号。
C 寄存器陈列
包括一组通用寄存器组和专用寄存器。 通用寄存器用于暂存参加运算的一个操作数,例如 数据寄存器可以用来存放8位或16位的二进制操作 数。这些操作数可以是参加操作的数据,操作的中 间结果,也可以是操作数的地址,大部分算术和逻 辑运算指令都可以使用这些数据寄存器。 专用寄存器通常有指令指针IP或程序计数器PC和堆 栈指针SP等 .
二、程序设计语言
• 机器语言
– 机器语言是能够直接被计算机识别 和执行的语言 – 用二进制代码编写的代码序列
– 机器语言因难于交流,在实际应用 中很不方便,很少直接采用。
• 汇编语言 – 用助记符表示的机器语言 – 用汇编语言编写的程序,称源程序
– 将汇编语言源程序翻译成与之对应 的机器语言程序(称目标程序), 需要用汇编程序。
2.BCD码
• 虽然二进制数实现容易,但不符合人 们的使用习惯,且书写阅读不方便,所以 在计算机输入输出时通常还是采用十进 制来表示数,这就需要实现十进制与二 进制间的转换。为了转换方便,常采用二 进制编码的十进制,简称为BCD码。 • BCD码就是用4位二进制数表示1位十 进制整数。
表 十进制数字的8421BCD码
1.3.1 微型计算机的硬件 AB
CPU
存储器 DB CB
I/O接口
外 设
(微型计算机组成框图)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、 微处理器的组成
微处理器(CPU)是大规模集成电路技术做成的芯片,芯片内 集成有控制器、运算器和寄存器等相关部件,完成对计算机系 统内各部件进行统一协调和控制。
A 运算器:计算机中加工和处理数据的功能部件。
第三代 16位机
(1978-1984) 第四代 32位机
Intel 8086、Z8000、MC6800
特点:
1、速度越来越快。
(1985-1992)
80386、80486
2、容量越来越大。
3、功能越来越强。
第五代 64位机
(1993后)
Intel Pentium
1、3 计算机系统的组成
• 1.3.1 微型计算机的硬件 • 1.3.2微型计算机的软件
输入设备
显示器
输出设备 打印机
绘图仪
(2)I/O接口:连接外设备和系统总线,完成信号转换、 数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作。 显示器卡:完成显示器与总线的连接。 声卡:完成声音的输入/输出。 网卡:完成网络数据的转换。 扫描卡:连接扫描仪到计算机。
调制解调器卡:模拟信号与数字信号相互转换。
键盘接口、打印机接口等。