计算机原理_Ch2
《计算机原理》PPT课件_OK
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这就是说，处在小数点左边第三位的2代表2×102；小数点左边第一位
的5代表5×100；小数点右边第二位的4代表4×10-2…… 这里，102、100和10-2
称为十进制位的权。一个数的值，就是该数每一位的数码与其权的乘积的和。
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• 我们不妨将小数点左边第一位定义为第0位，右边第一位定义为-1位，然 后依次类推。则十进制数第n位的权为10n。这里n是整数（可正可负），如下 表：
2021/8/30Βιβλιοθήκη 11.1 计算机概述
1.1.1 计算机的出现 1.1.2 冯.诺依曼原理 1.1.3 计算机的分类 1.1.4 计算机的组成 1.1.5 指令系统与程序
1.2 数据及编码
1.2.1 数制与数的表示 1.2.2 软件技术中的数制 1.2.3 二进制数的运算 1.2.4 计算机中数的表示 1.2.5 计算机数据编码
13
14 15
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在某些混合使用不同数制的场合，我们需要有一个标识数的数制的方
法。例如，数值100如果不加标识，我们就不能确定它究竟是2进制数、8进制
数、10进制数，还是16进制数。标识数的数制的方法，在不同的场合有不同
的具体要求，我们需要随时了解并遵守。一般当我们在进行不同数制的数的
运算或转换时，常采用圆括号加下标的方式标明一个数的数制。例如：(100)2 表示一个二进制数；(100)8为8进制数；(100)10是10进制数；(100)16表示一个16 进制数。一般，10进制数是缺省的数制，所以有时候省略对10进制数的标注。
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冯·诺依曼(19031957)
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• （2）计算机的计算程序必须存储在其存储器中。
计算机组成原理(本全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
计算机原理
计算机原理计算机原理是一门涉及计算机硬件和软件的课程，它介绍计算机是如何工作的，包括计算机内部的硬件与软件、计算机的架构、指令集、存储器、I/O设备、操作系统等。
该门课程的重点是介绍计算机是如何协同工作的，并提供理论和实践的基础，以便学生能够将所学知识转化为实际的应用。
计算机系统包括硬件和软件两个方面，而真正能够实现计算机指令的是硬件系统。
硬件系统由内存储器、控制器、算术逻辑运算部件(ALU)和I/O设备等部分组成。
在计算机工作时，每个指令都要先存入存储器中，然后经由控制器和ALU工作之后给出结果，最终由I/O设备输出。
指令集是一台计算机硬件系统中的重要组成部分，指的是为计算机控制器所设计、可由之识别的指令的总体集合。
通常而言，指令集包括众多不同类型的指令，以便对不同的数据类型和操作进行处理。
存储器是计算机系统中的重要组成部分。
在计算机执行程序时，需要存储指令和数据，以便被控制器和ALU使用。
在现代计算机体系结构中，存储器通常由两类组件构成，一类是内存储器，一类则是外部磁盘等辅助设备。
I/O设备包括键盘、显示器、鼠标、打印机等外部硬件。
这些设备负责将人类语言输入计算机，并将计算机的输出转化为人类可读写的信息。
操作系统是计算机系统中核心软件之一，它承担着分配存储空间、处理器时间、I/O请求以及其他相关任务的职责。
操作系统和应用程序共同工作，以便实现计算机系统的高效运作。
其中，计算机系统的性能取决于其架构，因此设计计算机架构是十分重要的工作之一。
架构定义了计算机硬件和软件之间的接口和交互方式。
它具有与应用程序无关的通用性和可重用性，因此对软件开发和技术升级都至关重要。
计算机原理中还涉及到计算机工程、网络、编程等多种学科，它们共同构成了计算机科学的核心。
计算机科学是为了解决计算机所涉及的问题而生产的跨学科领域，涵盖了理论、算法、硬件体系结构、软件实现、数据库技术、编程范式等方面。
总之，计算机原理是计算机科学中的核心课程之一，它提供了计算机系统不同层次的理解，对软硬件的深入理解有助于理解计算机系统的工作流程和设计原理，使人们更好地理解计算机，掌握计算机技术，并在实践中更加高效地使用计算机。
计算机的基本原理与工作方式
计算机的基本原理与工作方式计算机是现代社会中不可或缺的科技设备，它的基本原理和工作方式对于人们理解和使用计算机至关重要。
本文将从计算机的基本原理、工作方式和相关步骤三个方面进行详细阐述。
一、计算机的基本原理：1. 二进制系统：计算机中的数据和指令采用二进制表示方式，即由0和1两个数字组成。
这是因为计算机使用的是电子开关（由晶体管构成）进行计算和存储，而电子开关只有两种状态：通（表示1）和断（表示0）。
2. 冯·诺伊曼原理：冯·诺伊曼是计算机的先驱之一，他提出了计算机的指令和数据共同存储在同一存储器中的概念。
这种存储方式使得计算机可以根据程序执行指令，实现不同的功能。
3. 运算单元和控制单元：计算机由运算单元和控制单元两部分组成。
运算单元负责进行算术和逻辑运算，而控制单元则负责控制整个计算机的运行，并将指令和数据传送到相应的部件。
二、计算机的工作方式：1. 输入：计算机通过输入设备（如键盘、鼠标、扫描仪）接收用户的指令和数据。
用户可以利用输入设备将所需的信息传送给计算机，以进行下一步的处理。
2. 处理：计算机接收到输入数据后，经过处理装置（即控制单元和运算单元）进行算术和逻辑运算，以及对数据的处理和转换。
这个过程中，计算机根据指令的要求执行相应的操作，并将结果存储在存储器中。
3. 输出：在处理完数据后，计算机通过输出设备（如显示器、打印机、音响）将结果返回给用户。
用户可以通过输出设备获取计算机处理后的数据，以便进一步分析和使用。
4. 存储：计算机将输入的数据和程序存储在存储器中，包括内存和外存。
内存用于暂时存放正在运行的程序和数据，而外存用于永久存储数据和程序。
三、计算机的使用步骤：1. 打开计算机：按下电源按钮，计算机开始供电，并开始启动操作系统。
2. 登录系统：根据计算机的操作系统，输入用户名和密码，以进入相应的用户界面。
3. 运行程序：通过点击桌面图标或在开始菜单中选择相应的程序或应用程序，打开所需的软件工具。
CH2计算机组成原理
江苏省一级B
什么是嵌入式计算机？
把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路 全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为 “单片计算机”或“嵌入式计算机”
用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置， 例如数码相机、MP3播放器、手机、计算机外围设备、汽 车、机顶盒等
特点： 功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能改变 大多应满足实时信息处理的要求 以最低成本满足应用要求 能适应恶劣工作环境
存取速度 很快
较慢
存储容量 较小(因单位成本较高)
性质
断电后信息消失
用途
存放已经启动运行的程序 和需要立即处理的数据
很大(因单位成本较低) 断电后信息保持
长期存放计算机系统中几乎所 有的信息
与CPU关 CPU所处理的指令及数据 程序及相关数据必须先送入内
系
直接从内存中取出
存后才能被CPU使用
江苏省一级B
第1代 1982 CD光盘存储器
第2代 2019
DVD光Байду номын сангаас存储 器
红外光 红光
650MB 4.7GB
第3代 2019 BD光盘存储器 蓝光 25GB
（注：DVD和BD的容量均为单面单层的容量）
江苏省一级B
光盘片的类型
按存储容量与读写特性分：
只读盘片（CD-ROM）
CD盘片
一次性可写盘片（CD-R） 可擦写盘片（CD-RW） 只读盘片（DVD）
江苏省一级B
2.2 CPU的结构与原理
指令 指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令 是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的 指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部 分组成： 操作码、操作数地址 CPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作
计算机 原理
计算机原理
计算机原理是指计算机系统的基本原理和组成部分，包括计算机的硬件、软件以及计算机运行的基本原理和方法。
计算机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行各种指令和计算任务。
CPU由运算器、控制器和寄存器组成，通过总线与其他设备
进行通信。
计算机的硬件包括CPU、内存、输入设备（如键盘、鼠标）、输出设备（如显示器、打印机）以及存储设备（如硬盘、固态硬盘）。
内存是计算机的临时存储器，用于存储正在运行的程序和数据。
存储设备用于永久存储数据和程序。
计算机的工作原理是通过执行指令和运算来实现的。
计算机使用二进制表示数据和指令，并通过电子信号进行传输和处理。
计算机的指令集架构决定了其能执行的操作和支持的数据类型。
计算机通过操作系统来管理和控制硬件资源，提供用户界面和应用程序的运行环境。
操作系统负责分配CPU时间、内存空
间和其他资源，以优化计算机的性能和效率。
计算机的性能主要由CPU的时钟频率、核心数、存储容量和
硬盘速度等硬件参数决定。
随着技术的不断进步，计算机的性能得到了大幅提升，以满足越来越复杂的应用需求。
总之，计算机原理涵盖了计算机系统的各个方面，从硬件组成到软件运行的基本原理，了解和理解计算机原理对于深入理解计算机工作方式和解决计算机相关问题非常重要。
计算机的计算原理
计算机的计算原理计算机作为现代社会中不可或缺的工具，已经深刻地改变了人们的生活和工作方式。
它的计算能力源于其独特的计算原理。
本文将详细介绍计算机的计算原理。
一、布尔逻辑与门计算机中最基本的计算单元是逻辑门，其中最简单的逻辑门是与门（AND gate）。
与门接受两个输入，并产生一个输出。
其计算原理是：当两个输入都为1时，输出为1；否则输出为0。
通过组合多个与门，可以构建复杂的逻辑电路，从而实现更复杂的计算功能。
二、二进制数系统计算机使用二进制数系统来表示和处理信息。
在二进制系统中，只有两个数字0和1，通过不同位数的组合，可以表示任意整数和小数。
计算机通过逻辑电路实现了二进制数的加法、减法、乘法和除法等运算，从而实现了各种复杂的数值计算。
三、算术逻辑单元（ALU）算术逻辑单元（ALU）是计算机中负责执行算术和逻辑运算的核心组件。
ALU可以执行加法、减法、与门、或门等基本计算操作。
在ALU中，使用二进制补码表示负数，并通过一系列逻辑电路实现了带符号整数的运算。
四、存储器计算机的存储器用于保存和读取数据。
存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM是一种易失性存储器，可以随机访问，并且数据可以被写入和读取。
ROM是一种非易失性存储器，只能读取，无法写入。
计算机使用存储器来保存指令和数据，通过读取和修改存储器中的内容，实现各种复杂的计算任务。
五、中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，它负责执行指令和控制计算机的运行。
CPU包括控制单元和算术逻辑单元。
控制单元负责解析和执行指令，而算术逻辑单元执行具体的运算操作。
CPU通过时钟信号控制指令的执行速度，并与其他组件进行数据交互，实现计算和数据处理功能。
六、冯·诺伊曼体系结构冯·诺伊曼体系结构是现代计算机的基本架构，它由冯·诺伊曼于1945年提出。
该体系结构包括存储器、运算器、控制器和输入输出设备四个基本部分，通过总线连接各个部件。
一文讲清楚计算机原理
一文讲清楚计算机原理计算机原理是指计算机运行和工作的基本原理。
计算机是一种根据指令进行自动控制的机器，它可以执行各种运算和操作，从而实现人们所需的各种功能。
计算机原理涉及到计算机硬件和软件的结构、功能和相互关系，是计算机科学的重要基础。
计算机原理的核心概念之一是冯·诺依曼体系结构。
冯·诺依曼体系结构是一种将指令和数据存储在同一个存储器中的计算机结构。
它包含五个关键组成部分：中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和控制器。
中央处理器是计算机的大脑，负责执行各种运算和操作。
存储器作为计算机的记忆部件，存储程序和数据。
输入设备用于将外部信息输入计算机，输出设备用于将计算机处理的结果输出给用户。
控制器负责指导和协调计算机中各个部件的工作。
计算机原理还包括计算机的指令系统和数据表示。
计算机的指令系统是一套用于编码和控制计算机操作的指令集合。
指令系统包含了各种不同类型的指令，如算术运算指令、逻辑运算指令和存储器操作指令等。
数据表示是指计算机中各种数据类型的存储和表示方式。
常见的数据类型包括整数、浮点数、字符和布尔值等。
计算机通过二进制编码来表示和存储这些数据类型。
计算机原理还涉及计算机的运算和逻辑电路。
计算机通过运算电路来进行各种数值计算和逻辑操作。
运算电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。
逻辑电路用于执行各种布尔逻辑运算，如与门、或门和非门等。
计算机的运算和逻辑电路是由逻辑门和触发器等基本逻辑元件组成的。
除了硬件部分，计算机原理还涉及到计算机的软件系统。
计算机的软件系统包括操作系统、编译器和应用程序等。
操作系统是计算机的核心软件，负责管理计算机的资源和控制计算机的运行。
编译器是将高级编程语言代码翻译成机器代码的软件工具。
应用程序是指针对特定任务或应用领域而编写的软件程序。
计算机原理是计算机科学的重要基础，对于理解计算机的工作原理和运行机制至关重要。
掌握计算机原理可以帮助我们更好地设计和优化计算机系统，提高计算机的性能和可靠性。
《计算机原理》课件
03
计算机软件系统
系统软件
系统软件是计算机的基本软 件，负责管理计算机的硬件 资源，包括操作系统、设备 驱动程序、系统工具等。
操作系统是系统软件的核心 ，负责管理计算机的硬件和 软件资源，提供用户界面和 应用程序接口，协调应用程
序的运行。
设备驱动程序是操作系统的 一部分，负责与计算机硬件 设备交互，实现硬件设备的
巨型机、大型机、中型机、小 型机、微型机。
03
按用途
通用计算机和专用计算机。
计算机的应用领域
科学计算
数学、物理、工程等领域中的数值计算。
自动控制
工业生产、交通管理、家用电器等领域。
人工智能
机器学习、自然语言处理、专家系统等。
数据处理
数据库、数据挖掘、办公自动化等。
辅助设计
CAD、CAE、CAM等技术广泛应用于机械、电子、建筑 等领域。
机器学习原理
机器学习的定义
机器学习是人工智能的一个子领域，它利用算法使计算机系统能够 从数据中学习并做出准确的预测或决策，而无需进行明确的编程。
机器学习的主要方法
监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习是机器学习的四大 主要方法。
机器学习的应用场景
机器学习在各个领域都有广泛的应用，如自然语言处理、图像识别、 语音识别、推荐系统和自动驾驶等。
软件开发与维护
软件开发是指根据用户需求和设 计要求，编写计算机程序的过程
。
软件开发需要遵循一定的规范和 标准，以确保软件的质量和可维
护性。
软件维护是指对已经完成的软件 进行修改和完善的过程，以满足 用户新的需求或修复软件的错误
和漏洞。
04
计算机操作系统
操作系统的定义与功能
计算机原理基础知识
计算机原理基础知识计算机是现代社会不可或缺的工具，几乎无处不在。
然而，对于大多数人来说，计算机的工作原理和基础知识可能还是一个谜。
在本篇文章中，我们将介绍计算机的基本工作原理和一些重要的基础知识。
一、计算机的基本组成计算机可以分为四个基本组成部分：输入设备、输出设备、中央处理器（CPU）和内存。
1. 输入设备输入设备用于将用户提供的信息输入计算机系统。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等。
当用户在键盘上输入一些文字时，输入设备会将这些信息传递给计算机系统。
2. 输出设备输出设备用于将计算机处理后的结果呈现给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、音频扬声器等。
当计算机处理完用户输入的信息后，输出设备会将结果显示在屏幕上或通过打印机打印出来。
3. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心组件，也被称为计算机的大脑。
它负责执行计算机程序中的指令，控制计算机的操作。
中央处理器由控制单元和算术逻辑单元组成。
控制单元解析和执行指令，而算术逻辑单元执行算术和逻辑运算。
4. 内存内存是计算机用来存储程序和数据的地方。
它通过电子信号将数据存储在其中，并且可以被中央处理器快速访问。
内存的速度与存储容量对计算机性能起着至关重要的作用。
二、计算机的工作原理计算机是基于二进制系统运作的。
二进制系统由0和1两个数字组成，所有的计算机指令和数据都是以二进制的形式存储和处理的。
当用户在输入设备上输入信息时，输入设备会将这些信息转换为二进制形式，并将其传递给中央处理器。
中央处理器根据程序中的指令，对这些数据进行计算和处理，并将结果存储在内存中或通过输出设备呈现给用户。
计算机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 取指令中央处理器从内存中读取指令，并将其存储在控制单元中。
2. 解析和执行指令控制单元解析指令，并将其发送给算术逻辑单元执行。
指令可以是加法、减法、乘法等运算，也可以是控制计算机操作的指令。
3. 存储结果算术逻辑单元计算完成后，将结果存储在内存中，以供后续的使用。
计算机网络教学课件-ch2 物理层-1
事件
事件 S decides to send pkt to D S starts sending pkt S finishes transmitting pkt to D
D begins to recv pkt
D recvs entire pkt and delivers to application
信息(Information)
是数据的内容或解释
信号(Signal)
是数据的电磁或电子编码
传输(Transmission)
指信号的传递
8
信息通过数据通信系统的传输过程
把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地 信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
频基带带/宽传带输传输
使数字数据能在数字信道上传输 把数字数据转换成某种数字脉冲信号
常见的有两类：不归零码和曼彻斯特编码
不归零码（NRZ，Non-Return to Zero）
二进制数字0、1分别用两种电平来表示；
常用－5V表示1，＋5V表示0；
缺点：
存在直流分量，传输中不能有变压器或电容； 不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。
外界：闪电、串扰、电气设备
内部：介质特性（衰减、延迟－与频率有关）
6
2.1 数据通信基础
模拟信号
时间上连续，包含无 穷多个信号值
数字信号
时间上离散，仅包含 有限数目的信号值。 最常见的是二值信号
t a） 模拟信号
t b） 数字信号
7
2.1 数据通信基础
数据(Data)
传递（携带）信息的实体
波分复用WDM （Wave Division Multiplexing）
按波长划分不同的信道，用于光纤传输
Ch2 信息检索基础知识
（2）组成
计算机硬件：是系统采用的各种硬设备的总称，主要包括具有一定 性能的主计算机、外围设备以及与数据处理或数据传送有关的其他 设备。 计算机软件：由系统维护软件与检索软件构成。系统维护软件，如 数据库管理程序、词表管理程序等，其作用是保障检索系统的高效 运转。检索软件是用户与系统的界面，用户通过检索软件进行检索， 检索软件功能的强弱直接影响着检索效果。 数据库：数据库是进行计算机检索的生命线，没有数据库就无法建 立机检系统。
2
文献 信息
文献 标 信息 特征 检 索
文献信息 标识 （检索点
检索 系统 （标识
检 索 结 果
检索
检索 信息
文献 标识 （检索
检索
检索
检索
Match)
（1）信息存储过程
对文献信息进行标引，将其外表和内容特征（如文献的标 题、作者、来源和主题等）用特定的检索语言转化为一定的检 索标识（如主题词、分类号和类目名称等），再将这些标识按 一定的顺序编排后建立检索系统。
3、信息检索类型
按照检索对象的内容划分（P3）
文献检索
线索检索：是关于文献线索或文献主要特征的查找，检索的是诸 如“关于自动控制系统有些什么参考文献？”检索的结果只提供文献 的线索，如标题、作者、出处、文摘等。 全文检索：以查找文献信息全文为目的，检索的结果是找到全文 信息。
数据检索（确定性检索）
假如我们把硬件比作图书馆的馆舍，把软件比作图 书馆的管理人员，那么，数据库就好比是图书馆里装满 图书的一间间书库。
（3）数据库
定义（ISO/DIS 5127）：至少由一种文 档组成，并能满足某一特定目的或某一 特定数据处理系统需要的一种数据集合。
类型
参考数据库（reference databases）
计算机原理课件chap1-2-概论
逻辑门电路
与门（AND gate）
或门（OR gate）
实现逻辑与运算，当所有输入都为1时输出 才为1。
实现逻辑或运算，只要有一个输入为1则输 出就为1。
非门（NOT gate）
复合门电路
实现逻辑非运算，输入为1时输出为0，输入 为0时输出为1。
由基本门电路组合而成，如与非门、或非 门、异或门等，实现更复杂的逻辑关系。
寻址方式与有效地址计算
寻址方式
寻址方式是指确定操作数有效地址的方式。常见的寻址方式有直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、基址寻址、变 址寻址等。
有效地址计算
有效地址是指操作数在内存中的实际地址。计算有效地址的方法取决于所采用的寻址方式。例如，在直接寻址方 式中，有效地址就是指令中给出的操作数的地址；而在间接寻址方式中，则需要通过访问内存间接得到操作数的 有效地址。
逻辑代数基础
逻辑变量与逻辑函数
逻辑变量只有0和1两种取值，逻辑 函数描述输入与输出之间的逻辑关系。
基本逻辑运算
包括与（AND）、或（OR）、非 （NOT）三种基本运算。
复合逻辑运算
由基本逻辑运算组合而成，如与非 （NAND）、或非（NOR）、异或 （XOR）等。
逻辑代数的基本定律和规则
包括代入规则、反演规则、对偶规则 等，用于简化和变换逻辑表达式。
指令的执行过程与周期
指令的执行过程
指令的执行过程包括取指、译码、执行和写回等步骤。取指是从内存中读取指令，译码是将指令翻译 成微操作序列，执行是按照微操作序列执行相应的操作，写回是将执行结果写回到寄存器或内存中。
指令周期
指令周期是指从取指到写回所需的时间。由于不同指令的操作复杂程度不同，因此不同指令的周期也 可能不同。为了提高处理器的性能，现代计算机通常采用流水线技术来并行处理多条指令，从而缩短 平均指令周期。
计算机原理
2
)16
(1110111101.0111011)2=(3BD.76)16
数在计算机内的表示方法
P12
计算机内数字化信息用二进制形式来表示。 二进制数在计算机内有三种存储方式： 原码（True Form） [+0]=[00000000] [-0]=[1000000] [+25]原=[00011001] [-25]原=[10011001]
八进制 0 1 2 3 4 5 6 7
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7
各 进 制 对 照 表
8
9 10 11
1000
1001 1010 1011
10
11 12 13
8
9 A B
12
13 14 15 16
1100
1101 1110 1111 10000
14
15 16 17 20
C
D E F 10
本节内容
第一章 计算机基础知识
计算机信息的存储形式 计算机系统基本组成
第一章 计算机的基础知识
计算机
是一种能够对各种信息进行高 速、自动处理和存储的现代电 子设备，它能够按照程序预先 设定的步骤，对输入的各种信 息进行处理并将结果以各种方 式输出。
信息：包括数据、文字、图像、声音等
计算机内信息的存储形式
各数位的权是２的幂
二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元 件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。
运算 规则
加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10 乘法规则：0X0=0， 0X1=0 ，1X0=0，1X1=1
CH2计算机原理
数据送时，由故障或噪原因会出现差错 计算机工作过程中是否呢？ 2.4.7 数据的检/纠错 具体措施 弱弱地问： 数据出错的结果会如何？ l● 从计算机硬件本身的可靠性入手，在电路、电源、布线等各方面采取必要的措施，提高计算机的抗干扰能力 l● 采取相应的数据检错和校正措施，自动地发现并纠正错误2.4.7 数据的检/纠错 如何进行数据错误检测与校正？ 采用“冗余校验”思想，即除原数据信息外，还增加若干位编码，这些新增的代码被称为校验位 工作原理 工作原理 工作原理 增加一位奇(偶)校验位并一起存储或传送，由目的部件将得到的相应数据和校验位，再求新校验位，最后根据新校验位确定是否发生错误 基本思想 假设数据 B =b n-1b n-2...b 1b 0 从源部件传送至目的部件。
在目的部件接收到的数据为B’=b n-1’b n-2’...b 1’b 0’ 实现原理 第一步： 在源部件求出奇(偶)校验位P 奇校验，则P=b n-1⊕b n-2 ⊕...⊕b1⊕b0⊕1 偶校验，则P=b n-1⊕b n-2 ⊕...⊕b1⊕b0 第二步： 在目的部件求出奇(偶)校验位P’ 第三步： 计算最终的校验位P*，并根据其值判断有无奇偶错 奇校验，则P’’= b’n-1⊕b’n-2 ⊕...⊕b’1⊕b’0⊕1 偶校验，则P’’= b’n-1⊕b’n-2 ⊕...⊕b’1⊕b’0 l● 若两个数中有奇数位不同，则它们相应的校验位就不同； l● 若有偶数位不同，则虽校验位相同，但至少有两位数据位不同 l● 只能发现奇数位出错，不能发现偶数位出错，而且也不能确定发生错误的位置，不具有纠错能力 l● 开销小，适用于校验一字节长的代码，故常被用于存储器读写检查或按字节传输过程中的数据校验 特点 。
CH2计算机原理
问题二：如何表示小数点？
定点数 解决方法：小数点的位置固定
Ø 小数点左边的二进制数是整数，右边的是小数
Ø 计算机中通常将数分成定点整数和定点小数
Ø 小数点位置由定点数类型默认约定(即在程序员心里)
But 怎样表示定点数？
一个数不是正数，就是负数(由符号位决定)，零既不是正数又不是负数，其符号位怎么办？
就分正零和负零吧
一个数不是正数，就是负数(由符号位决定)，
其符号位怎么办？
就分正零和负零吧
+ 0(十进制真值) (十进制真值)
000000 111111 000000 0的补码表示是统一的 。
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16位算数逻辑单元
完成8位或者16位二进制算术和逻辑运算，计算偏移量。
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数据暂存寄存器
协助ALU完成运算，暂存参加运算的数据。
EU控制电路
从总线接口的指令队列取出指令操作码，通过译码电路分析，
发出相应的控制命令，控制ALU数据流向。
16位标志寄存器（FLAG）
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为什么要采用存储器“分段”技术？
8086 CPU可直接寻址的地址空间为220＝1M字节单元。CPU需输出 20位地址信息才能实现对1M字节单元存储空间的寻址。但 8086
CPU 中所使用的寄存器均是16位的，内部ALU也只能进行16位运
算，其寻址范围局限在216＝65536(64K)字节单元。为了实现对1M 字节单元的寻址，80x86系统采用了存储器分段技术。 具体做法是：将1M字节的存储空间分成许多逻辑段，每段最长 64K字节单元，可以用16位地址码进行寻址。每个逻辑段在实 际存储空间中的位置是可以浮动的,其起始地址可由段寄存器的
队列结构示意图
与EU通讯的内部寄存器
总线控制逻辑
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EU---执行部件
1、功能： (1)从指令队列中取出指令。 (2)对指令进行译码，发出相应相应的控制信号。 (3)接收由总线接口送来的数据或发送数据至接口。 (4)进行算术运算。 2、组成： 四个通用寄存器 AX，BX，CX，DX-------都是16位的 也可做两个8位寄存器使用。
器中被选单元的情形。偏移量(offset)也称偏移地址，正如图中所示，
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存储器 FFFFFH
1FFFFH (段终址)
一个逻辑段 (64KB)
12000H (被选单元)
偏移量=2000H
10000H (段始址)
1000H
00000H
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6个状态标志，3个控制标志IF、DF、TF，剩下7位保留
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15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
方 向 标 志 溢 出 标 志 中 断 允 许
单 步 中 断
符 号 标 志
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数据寄存器用于存放操作数及中间结果,AX和AL可用作累加操作， 因此又可称作累加器。
四个专用寄存器
SP------堆栈指针寄存器 BP------基址指针寄存器 DI------目的变址寄存器 SI------源变址寄存器 地址指针寄存器用于存放操作数的地址，编程时通过修改寄存器的 内容达到修改地址的目的。
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体系结构的含义 计算机体系结构=Computer Architecture 计算机体系结构是程序员所看到的系统的一些属性： 概念性的结构和功能上的表现，这些属性既不同于 数据流和控制的组织，也不同于逻辑设计和物理实现。
计算机体系结构是连接硬件和软件的一门学科，它研究的内容 不但涉及计算机硬件，也涉及计算机软件。
220=1MB，8086工作时，只要一个 5V 电源和一个时钟，
时钟频率约为5MHz 。
8088：准16位微处理器，内部与8086兼容，只是外部数
据总线为8位。它具有包括乘法和除法的16位运算指令， 所以能处理16位数据，还能处理8位数据。8088有20根地
址线，所以可寻址的地址空间达220，即1M字节。
的物理地址为00213H；然而，若段基值改变为0021H，配以新
的偏移量0003H，其物理地址仍然是00213H，如图示。
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物理地址
段基值 (0021H)
偏移量(03H)
偏移量 (13H)
逻辑地址
段基值 (0020H)
00213H 00212H 00211H 00210H 0020FH 0020EH 0020DH 0020CH 0020BH 0020AH 00209H 00208H 00207H 00206H 00205H 00204H 00203H 00202H 00201H 00200H
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下图进一步说明了这种“段加偏移”的寻址机制如何选择所访问 的存储单元的情形。这里段寄存器的内容为1000H，偏移地址为 2000H。图中显示了一个64KB长的存储器段，该段起始于10000H， 结束于1FFFFH。 图中也表示了如何通过段基值(段寄存器的内容)和偏移量找到存储 它是自段的起始位置到所选存储单元之间的距离(或跨度)。
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各个逻辑段在实际的存储空间中可以完全分开，也可以部分重叠， 甚至完全重叠。 段的起始地址的计算和分配通常是由操作系统完成的，并不需要 普通用户参与。 “段基值”是段的起始地址。
“偏移量”(offset)也称偏移地址，它是所访问的存储单元距段的起
始地址之间的字节距离。 给定段基值和偏移量，就可以在存储器中寻址所访问的存储单元。
DS，16位数据段寄存器；
ES，16位附加段寄存器； SS，16位堆栈段寄存器；
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8086采用分段技术实现对存储器 的管理，分别用这四个段寄存器 来存放当前相应段的段起始地址， 也称作基址寄存器。
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16位指令指针寄存器IP
IP始终指向当前代码段(CS)所要取出的下一条指令的地址。 每取出一个字节指令后，IP自动加1。 可以用转移指令、调用指义
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需注意的是，每个存储单元有惟一的物理地址，但它可以由 不同的“段基值”和“偏移量”转换而来，这只要把段基值和 偏移量改变为相应的值即可。也就是说，同一个物理地址可以 由不同的逻辑地址来构成。或者说，同一个物理地址与多个逻 辑地址相对应。例如，段基值为0020H，偏移量为0013H，构成
BIU根据EU请求，将操作数的20位物理地址传递给存储器。 BIU取来操作数经总线控制逻辑传送到内部EU数据总线。 EU将取来的操作数从内部总线送入ALU，进行指令指定的操作。 EU运算出的结果，经内部总线送到指定的位置，若需要传送给存储器或者 I/O端口，则由EU请求BIU产生20位实际目标地址，将结果写入存储器或者 I/O接口。
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2.1.1 8086/8088微处理器概述
1．8086/8088微处理器的外形和封装
Intel 1978年推出 3um工艺 5V电压 主频:4.77~10MHZ 集成度 约3万个晶体管
DIP（双列直插）封装
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2．8086/8088微处理器概述 8086：Intel系列的16位微处理器，16根数据线、20根地 址线，内部有16位的寄存器组，可寻址地址范围
零 标 志
1-结果为0 0-结果不为0
半 进 借 位 标 志
奇 偶 标 志
进 借 位 标 志
1-有进、借位 0-无进、借位
1-低4位向高4位有进、借位 0-低4位向高4位无进、借位 1-低8位有偶数个1
0-低8位有奇数个1
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2.1.3 8086/8088微处理器程序执行过程
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2.1.2 8086/8088微处理器编程结构
8086CPU结构图
通 AX 用 BX 寄 存 CX 器 DX 专 用 寄 存 器
20位
AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI
暂存器 EU控制 ALU
标志 8位
地址加法器
CS DS SS ES IP
内容来确定。逻辑段在物理存储器中的位置如图所示。
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2.2.1 存储器分段技术
00000H 逻辑段1起点 逻辑段2起点 逻辑段3起点 逻辑段1 ≤64KB 逻辑段2 ≤ 64KB 逻辑段3 ≤ 64KB
逻辑段4起点
逻辑段4 ≤ 64KB
FFFFFH
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卢
伟
Email: luwei@ Office: 大黑楼B705 TEL：84706161
大连理工大学自动化系
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2.1 8086/8088微处理器的编程结构及指令执行过程 2.1.1 8086/8088微处理器概述 2.1.2 8086/8088微处理器编程结构 2.1.3 8086/8088微处理器程序执行过程 2.2 8086/8088存贮器分段技术 2.2.1 存贮器分段技术 2.2.2 堆栈 2.3 8086/8088微处理器 2.3.1 8086/8088微处理器信号引脚和工作模式 2.3.2 8086/8088系统存贮器的结构及I/O管理 2.3.2 典型的系统配置及操作时序
指令队列中出现两个字节为空时自动按CS值和IP值组成20位实际物理地址到 存储器中取指令，一次取两个字节指令存放到指令队列中。
EU从BIU指令队列中读取指令。
由EU控制电路对指令进行译码分析，指出操作性质及操作对象。 EU执行指令，如果执行指令时必需访问存储器或者I/O端口，则在EU中计
算出操作数的16位地址偏移量送给BIU，由BIU的∑形成20位物理地址。
内部寄存器
16位
I/O 控制 电路
1 2 3 4 5 6
指令队列缓冲器
外 总 线
EU（执行部件）