第一章-微型计算机的基本知识PPT课件.ppt

硬件技术基础 计算机应用技术系于广斌联系方式ugb 1 参考书目 宏汇编语言设计 于春凡南开大学出版社 微型计算机技术及应用 戴梅萼清华大学出版社 计算机硬件技术基础 邹逢兴高等教育出版社计算机等级三级PC技术高教出版社微机原理类 学时安排 讲课40学时 1 17周 实验20学时 5 14周 2 课程特点 用处大 课程内容 第一部分汇编语言第二部分计算机接口 成绩评定 总成绩 平时 实验 30 期末 70 3 让我们共同回忆 4 第1章微型计算机基本知识 1 1微型计算机的发展概况1 2微型计算机系统的三个层次1 3微型计算机的运算基础1 4汉字编码的基本知识 5 1 1微型计算机的发展概况 电子计算机通常按体积 性能和价格分为巨型机 大型机 中型机 小型机和微型机 微型机的特点体积小 重量轻价格低廉可靠性高 结构灵活应用面广 6 1 1 1处理器及微机的发展概况 微处理器从最初发展至今已经有二十多年的历史了 这期间 按照其处理信息的字长 可以分为 四位微处理器 八位微处理器 十六位微处理器 三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等 7 第一代1971年Intel40044040 4位 8008 8位 2300个晶体管 片时钟频率1Mhz20 s 平均每条指令第二代1973 1977年Intel80808085ZilogZ80 8位 MotorolaMC6800 8位 5000 1万晶体管 片时钟频率2 4Mhz1 2 s 平均每条指令第三代1978 1983年Intel8086808880286 16位 2 10万晶体管 片时钟频率4 20Mhz0 2 s 平均每条指令8088的地址总线20位 内部数据总线16位 外部数据总线8位80286的地址总线24位 内 外部数据总线均为16位第四代1983 1993年Intel386486DX486DX2486DX4 32位 20 120万晶体管 片时钟频率20 50Mhz80386的地址总线32位 内 外部数据总线均为24位第五代1993年 现今IntelPentium 166MHZ PentiumII 333MHZ PentiuIII处理器1999年2月面世 CPU主频从400M到2GHz不等 其集成度最高为2800万个管子 片PentiumIV处理器2000年6月面世 主频为1 4GHz和2GHz 集成度高达4200万个管子 片 8 1 1 2微型计算机的应用概况 计算机的应用主要集中在以下五个方面 1 科学计算2 信息处理3 过程控制4 计算机辅助设计 CAD 计算机辅助制造 CAM 5 计算机网络 9 从微型计算机系统构成的角度来看 系统的构成分成三个层次 微处理器 微型计算机 微型计算机系统 1 2微型计算机系统的三个层次 10 11 1 2 1微处理器 微处理器 Microprocessor 一般也称为CPU 或MPU 它是整个系统的核心部件 它本身具有运算功能和控制功能 微处理器主要包括 算术逻辑部件 用于完成微型计算机的计算功能 运算器 寄存器 可以保存少量数据 指令执行部件 主要完成机器执行指令的过程 包括从内存中取指令 指令译码和执行 内部总线部分 用于完成处理器内部各部件的信息传输 12 1 2 2微型计算机 微型计算机 Microcomputer 是以微处理器为核心 加上内部存储器 输入 输出接口和系统总线构成 微型计算机各个部分的主要功能为 CPU 微型计算机的运算与控制中心 内存 包括只读存储器ROM和随机存储器RAM ROM主要用于保存微机系统的重要程序和数据 RAM则是微机系统的程序和数据缓冲区与存放地 系统总线 为CPU与其它部件之间提供信息的传输通道 根据提供信息的种类差别 系统总线一般又进一步分成 数据总线 地址总线和控制总线 13 1 2 3微型计算机系统 微型计算机系统 MicrocomputerSystem 是以微型计算机为核心 再配上相应的外围设备 电源 辅助电路和系统软件而构成的完整的计算机系统 微型计算机系统各个部分的功能为 微型计算机 整个系统的核心部分 外围设备 是人与计算机的信息交互工具 最常用的外设包括键盘 显示器 磁盘驱动器 打印机等 系统软件 包括操作系统和一系列系统实用程序 如编辑程序 汇编程序 编译程序 调试程序等 14 1 2 4微型计算机系统的典型结构 总线 Bus 各部件间传送数据的通路 15 总线大致分为三类 内部总线 同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线 系统总线 同一台计算机系统中的各部件 如CPU 内存和各类I O接口间互相连接的总线 多机系统总线 多台处理机之间互相连接的总线 16 系统总线的分类与用途 数据总线 DataBus 传送数据地址总线 AddressBus 传送地址控制总线 ControlBus 传送控制信号 17 数据总线 数据总线 DataBus 用于传送资料信息 总线的条数 总线宽度 多数由CPU的字长所决定 CPU的字长是由它的内部结构决定的 例如 一个8位 字长为8 CPU一次只能传输或运算8位二进制数据 它的寄存器也多是8位的 因此需用8条线来传递数据信息 记作DB0 DB7 CPU通过数据总线向内存或外部设备输出数据 常称为 写 数据 或者CPU从内存或外部设备输入数据 常称为 读 数据 因此 数据总线是双向并行传输信息的 18 地址总线 用来传递地址信息的一组信号线称地址总线 AddressBus 在单处理器系统中 地址信息总是由CPU发出 以对存储单元或I O端口进行寻址 因此它是单向并行传送的 地址线的条数与数据线条数不一定相等 例如 8位微机使用16条地址线 记作A0 A15 它能寻址的范围为65536 即216 即为64K 访问64K范围内的存储单元时 必须同时输出16位的地址信息 19 控制总线 控制总线用于传送各种控制信号 如内存读写信号 I O读写信号等 不同类型的微机中的控制信号不同 所使用的控制线的条数也不同 20 计算机中信息的表示 二进制数据 指令 文字都用二进制来描述 所以先来了解一下这些数据在计算机中怎样用二进制来描述的呢 1 3微型计算机的运算基础 21 1 3 1计算机中数的表示 人 十进制计算机 二进制八进制 十六进制 22 十进制计数法 Decimal 逢10进1数字符号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 基数为十 例如 123 45 1 102 2 101 3 100 4 10 1 5 10 2 权 第i位权为10i 1描述 123 45D在十进制数后面加一个D 表示前面的数为十进制数 即使不加D 默认的也是十进制数 23 几个概念 基数 代表进制表示所采用的数字符号的个数 对于N进制 则基数为N 所采用的数字符号为0 1 N 1 权 指不同位置上的数字代表的含义不同 对于N进制来说 第i位的权为Ni 1 低位向高位的运算满足逢N进一 24 二进制计数法 Binary 逢2进1基数为二 数字符号为 0 1 第i位的权为2i 1 描述 1011 01B 比特 bit 字节 Byte 例如 1011 01 1 23 1 21 1 20 1 2 2 11 25 25 八进制计数法 Octal 逢8进1基数为8 数字符号为 0 1 2 3 4 5 6 7 第i位的权为8i 1 描述 3722O 例如 3722O 3 83 7 82 2 81 2 80 2002 26 十六进制计数法 Hex 逢16进1基数为16 数字符号为 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 第i位的权为16i 1 描述 64H 0ABH 例如 64H 6 161 4 160 100 27 1 3 2计算机中不同进制数的转化 转化原则 除以2取余法 余数逆序排列 对小数部分可以采用的原则是 乘2取整法 顺序排列 十进制转化为二进制 例如 12D 1100B 28 i123456789101112132i2481632641282565121024204840968192 快速转换 要牢记 例如 156D 10011100B 156 128 16 8 4 29 二进制转化为八进制和十六进制 二化八只要将二进制数从右至左每三位一组 每组用一位八进制数表示即可 例如 10101101B 10 101 101B 255O二化十六只要将二进制数从右至左每四位一组 每组用一位十六进制数表示即可 例如 10101101B 1010 1101B ADH 30 1 3 3ASCII码 ASCII码 AmericanStandardCodeforInformationInterchange 美国信息交换标准码 P248附录AASCII码表 31 1 3 4BCD码 BCD码 BinaryCodedDecimal 用四位二进制数表示一位十进制数的编码 也就是用于表示十进制数的二进制代码 常见的BCD码有压缩和非压缩两种 非压缩BCD码 每个字节表示1位十进制数字 多余的高4位总是0000 压缩BCD码 每个字节表示2位十进制数字 例如 12D的压缩BCD码 00010010 32 1 3 4BCD码 注意 BCD码有效的编码仅十个 即 0000 1001 BCD码的运算 BCD码可以直接运算 应该遵从逢十进一 问题 5 3 0101 0011 10005 6 0101 0110 1011错所以需要调整 调整方法 和9 1001 2 加6 0110 2修正 33 例如 37 23 其对应的BCD码运算 首先 进行二进制加法00110111 00100011 01011010第二步 进行二进制结果调整 01011010 00000110 01100000校正结果为60H BCD码为60D 实际上 调整的问题还是比较烦琐的 不过在汇编语言程序设计中有BCD码运算的调整指令 我们只需注意其应用的场合即可 34 1 3 5数的补码表示 真值 正 负号加数字绝对值的形式称为该数字的真值 例如 X 1011y 1011机器数 在计算机中 符号必须采用数码表达 符号数码化的数称为机器数 计算机中常用的几种机器数表示法 原码 反码 补码 35 原码 定义 在表示带符号数时 正数的符号位为 0 负数的符号位为 1 数值位表示数的绝对值 这样就得到了数的原码 例如在八位微机中 38 原 100110 原 00100110B 38 原 100110 原 10100110B 36 反码 定义 正数的反码表示与原码相同 负数的反码 可将负数原码的符号位保持不变 数值位按位取反得到 或者将负数看作正数求原码 再将所有位按位取反得到 例如八位微机中 38 原 10100110B 38 反 11011001B 37 补码 定义 正数的补码表示与原码相同负数的补码等于它的反码末位