第01章计算机概述

1、汇编语言汇编语言与微机接口与微机接口计算机概述计算机概述2n性质：性质：是学习和掌握汇编语言程序设计、微机硬件和接口是学习和掌握汇编语言程序设计、微机硬件和接口技术的课程。属专业技术基础课。技术的课程。属专业技术基础课。n目标目标( (授课内容授课内容) )：掌握微机核心硬件及基本工作原理；掌握微机核心硬件及基本工作原理；掌握汇编语言程序设计；掌握汇编语言程序设计；掌握微机接口技术；掌握微机接口技术；n学习本课程到底能做什么事？学习本课程到底能做什么事？具有专用智能系统软硬件设计与研制的初步能力。具有专用智能系统软硬件设计与研制的初步能力。为单片机和为单片机和ARMARM打基础打基础 汇编语言

2、与接口技术汇编语言与接口技术课程简介课程简介3n讲授讲授（5656课时）课时）笔记；笔记；考勤；考勤；作业；作业；n实验实验(16(16课时课时) )三个软件实验；三个软件实验；五个硬件实验；五个硬件实验；实验报告；实验报告；n课程设计（一周）课程设计（一周）四个题目；四个题目；小测验；小测验；课设报告；课设报告； 汇编语言与接口技术汇编语言与接口技术课程简介课程简介n答疑答疑答疑；答疑；习题课；习题课；总复习；总复习；计算机中的数与编码方法计算机中的数与编码方法2微型计算机系统微型计算机系统3微型计算机系统概述微型计算机系统概述1微型计算机的性能指标微型计算机的性能指标4 第第1 1章章 计

3、算机概述计算机概述总目录总目录1.1 微型计算机系统概述微型计算机系统概述 1.1.1 微型计算机的特点和发展微型计算机的特点和发展 1.1.2 微型计算机的分类微型计算机的分类 1.1.3 微型计算机的应用微型计算机的应用n微型计算机n微型计算机是指以大规模、超大规微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器模集成电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储器、输入为核心，配以存储器、输入/输出接输出接口电路及系统总线所制造出的计算口电路及系统总线所制造出的计算机系统。机系统。61.1 微型计算机系统概述微型计算机系统概述n1946年第一台计算机在美国问世。年第一台计算机在美国问

4、世。n以后，人们接触最多的是微型计算以后，人们接触最多的是微型计算机，它诞生于机，它诞生于20世纪世纪70年代，其发年代，其发展以微处理器的发展为主要标志。展以微处理器的发展为主要标志。71.1 微型计算机系统概述微型计算机系统概述nENIAC：1946年美国宾夕法尼亚大学制造。nElectronic Numerical Integrator and Calculatorn状况：有状况：有18,800个电子管，重个电子管，重30吨，占地吨，占地150m2，耗电，耗电150kw，5000次次/秒的加法。秒的加法。81、第一台电子数字计算机、第一台电子数字计算机1 1、第一台电子数字计算机、第一台

5、电子数字计算机2、微处理器的出现n运算器（Arithmetic logic unit）n控制器（Control Unit）n寄存器组(Registers)n以及连接三者的内部总线，集成在一个芯片上。叫做微处理器。n又叫中央处理器（Central Processing Unit） 简称简称 CPU分 代第0代年份字长芯片的集成度软件典型的芯片197119724/8位2250个管/片以上机器语言、简单汇编语言Intel 4004Intel 8008第0代197319778位汇编程序高级语言、(FORTRAN PL/M等BASIC操作系统第一代1978198316位汇编语言高级语言操作系统第二代Pe

6、ntiumPII PIII P41981199232位第三代199332位9000个管/片以上29000个管/片以上1550万个管/片以上Intel 8080,8085MC 6800Z-80Intel 8086,8088MC 68000Z-8000Intel 80386,80486 MC 68020操作系统高级语言软件硬化操作系统高级语言软件硬化高达330万个管/片 3、微处理器的发展史、微处理器的发展史第四代19952001Pentium64位550万个管/片操作系统高级语言软件硬化n微型计算机的发展是以微处理器微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的。的发展来表征的。n微处理器的集成度每

7、隔微处理器的集成度每隔1818个月就个月就会翻一番，芯片的性能也随之提会翻一番，芯片的性能也随之提高一倍。高一倍。 -摩尔定律摩尔定律Gordon E. Moore，Intel公司的创始人之一公司的创始人之一CPU的发展 1971年年1977年是微处理器发展的早期阶段年是微处理器发展的早期阶段: 字长为字长为4位或位或8位，集成度约为位，集成度约为300010000晶晶体管体管/片，微处理器的主频为片，微处理器的主频为0.15MHz。Intel 4004l19711971年：年：Intel 4004Intel 4004，是，是世界上第一片单片微处理器世界上第一片单片微处理器l4 4位微处理器，

8、寻址空间位微处理器，寻址空间为为40964096个半字节个半字节, , 指令系指令系统包括统包括4545条指令。条指令。CPU的发展nIntelIntel当初的主业实际上是存储器芯片，当初的主业实际上是存储器芯片，19691969年一年一家日本计算器公司家日本计算器公司BusicomBusicom找到了找到了IntelIntel，希望，希望IntelIntel帮他们的帮他们的BusicomBusicom 141-PF 141-PF打印式计算器设打印式计算器设计计1212个芯片。个芯片。 Intel工程师工程师建议设计建议设计4个个可编程芯片可编程芯片就可以了。就可以了。CPU的发展15ROM

9、4001RAM 4002移位寄存器移位寄存器 4003Intel 4004微处理器微处理器1972年：年：Intel 8008，是，是世界上第一片世界上第一片8位微处理器。位微处理器。8008采用了采用了10 m生产工生产工艺，集成度为艺，集成度为3500个晶体个晶体管，工作频率为管，工作频率为200KHz。Intel 8008CPU的发展1974年：年：Intel 8080采用采用了了6 m生产工艺，集成生产工艺，集成度为度为6000个晶体管，主个晶体管，主频为频为2MHz。1975年年4月，月，MITS公司推出了以公司推出了以8080为为CPU的世界的世界 上第一台个人计算机上第一台个人计

10、算机Altair 8800。Altair 8800的的 BASIC语言解释器是语言解释器是Bill Gates编写的。编写的。CPU的发展1976年：年：Intel 8085Intel公司生产的最后一种公司生产的最后一种8位通用微处理器，位通用微处理器，8085的工的工作频率提高到作频率提高到5MHz，指令，指令系统的指令数上升到系统的指令数上升到246条。条。 1977年：Z80，Zilog公司，8位机，优于8080，8085CPU的发展1978年年-Intell 采用了采用了3 m工艺，集成了工艺，集成了29,000个晶体管，工作频率为个晶体管，工作频率为4.77 MHz。它的寄存器和数。

11、它的寄存器和数据总线均为据总线均为16位，地址总线位，地址总线为为20位，从而使寻址空间达位，从而使寻址空间达1MB。l 同时，同时，CPU的内部结构也有的内部结构也有很大的改进，采用了流水线结很大的改进，采用了流水线结构，并设置了构，并设置了6字节的指令预字节的指令预取队列。取队列。第一代：第一代：8086/8088（1978年年-1981年）年）CPU的发展1979年年-Intel8088l 除了它的数据总线为除了它的数据总线为8位以外，其余均与位以外，其余均与8086相相同。同。8088采用采用8位数据总线是为了利用当时现有位数据总线是为了利用当时现有的的8位设备控制芯片。由于位设备控制

12、芯片。由于8088内部支持内部支持16位运位运算，而与算，而与I/O之间传输为之间传输为8位，故位，故8088称为准称为准16位位微处理器。微处理器。1981年年8月，月，IBM公司推出以公司推出以8088为为CPU的的世界上第一台世界上第一台16位微型计算机位微型计算机IBM 5150 Personal Computer，即著名的，即著名的IMB PC。CPU的发展n采用采用1.5 m工艺，集成了工艺，集成了134,000个晶个晶体管，工作频率为体管，工作频率为6MHz。80286的数的数据总线仍然为据总线仍然为16位，但是地址总线增位，但是地址总线增加到加到24位，使存储器寻址空间达到位，

13、使存储器寻址空间达到16MB。19851985年年IBMIBM公司推出以公司推出以8028680286为为CPUCPU的微型计算的微型计算 机机IBM PC/ATIBM PC/AT，并制定了一个新的开放系统总，并制定了一个新的开放系统总 线结构，这就是的工业标准结构（线结构，这就是的工业标准结构（ISAISA）。该结）。该结 构提供了一个构提供了一个1616位、高性能的位、高性能的I/OI/O扩展总线。扩展总线。第二代：第二代：8028680286（19821982年年-1984-1984年）年）CPU的发展第三代：第三代：80386（1985年年-1988年）年）第一个实用的第一个实用的32

14、位微处理器，采位微处理器，采用了用了1.5 m工艺，集成了工艺，集成了275,000个晶体管，工作频率达个晶体管，工作频率达到到16MHz。80386的内部寄存器的内部寄存器、数据总线和地址总线都是、数据总线和地址总线都是32位位的。通过的。通过32位的地址总线，位的地址总线，80386的可寻址空间达到的可寻址空间达到4GB。这时由这时由32位微处理器组成的微型位微处理器组成的微型计算机已经达到超级小型机的水计算机已经达到超级小型机的水平。平。CPU的发展第四代：第四代：80486（1989年年-1992年）年）采用采用1 m工艺，集成了工艺，集成了120万个万个晶体管，工作频率为晶体管，工作

15、频率为25MHz。80486把把80386的内部结构做了的内部结构做了修改，大约有一半的指令在一个修改，大约有一半的指令在一个时钟周期内完成，而不是原来的时钟周期内完成，而不是原来的两个，这样两个，这样80486的处理速度一的处理速度一般比般比80386快快2到到3倍。倍。80486DX=80386+80387+CACHE80486DX=80386+80387+CACHECPU的发展第五代：第五代：Pentium（1993年年-1997年）年）第一代第一代PentiumPentium处理器（以处理器（以P5P5代称，代称，19931993年）采用年）采用0.80.8 m m工工艺，集成了艺，集

16、成了310310万个晶体管，工作频率为万个晶体管，工作频率为60MHz/66MHz60MHz/66MHz。第二代第二代PentiumPentium处理器（以处理器（以P54CP54C代称，代称，19941994年）采用年）采用0.60.6 m m工艺，工作频率为工艺，工作频率为90MHz/100MHz90MHz/100MHz。第三代第三代Pentium MMXPentium MMX（以（以P55CP55C代称代称19971997年）增加了年）增加了5757条多条多媒体指令，媒体指令，采用采用0.35 m工艺。工艺。Pentium的来历n希腊文五（penta）+加拉丁文中代表名词的后缀ium。n

17、人们预测INTEL下一代CPU为Intel80586。n在美国是不能用阿拉伯数字注册商标的。 n不能再让AMD和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了。n用拉丁文去注册商标。 Pentium PRO（1995年年11月月1日日 ）采用了一种新的总线接口采用了一种新的总线接口Socket 8 。Pentium Pro的工作频率有150/166/180和200MHz四种，都具有16KB的一级缓存和256KB的二级缓存。达到了440 MIPS 的处理能力和5.5 M个晶体管。 CPU的发展第六代：第六代：Pentium II（1997年年5月月7日日 ）采用采用SLOT1架构，通过单边插接卡（架构，通

18、过单边插接卡（SEC）与主板相连。）与主板相连。SEC卡盒将卡盒将CPU内核和二内核和二级高速缓存封装在一起，二级高速缓存的级高速缓存封装在一起，二级高速缓存的工作速度是处理器内核工作速度的一半。工作速度是处理器内核工作速度的一半。 CPU的发展Pentium III（1999年年2月月26日日 ）英特尔发布英特尔发布Pentium III 450MHz、Pentium III 500MHz处理器。处理器。同时采用了同时采用了0.25微米微米工艺技术工艺技术,核心由核心由950万个晶体管组成万个晶体管组成 。CPU的发展第七代：第七代： Pentium 4（ 2000年年11月月 ）是继是继1

19、995年出品的年出品的Pentium Pro之后的第之后的第一款重新设计过的处理器，这一新的架构一款重新设计过的处理器，这一新的架构称做称做NetBurst。 Pentium 4处理器集成了4200万个晶体管，并且开始采用0.18微米进行制造，初始速度就达到了1.5GHz。 CPU的发展Pentium 4 Prescott 2M 内核（内核（ 2005年第一季度年第一季度 ）它包含了崭新的它包含了崭新的64位技术（位技术（AMD64的实现的实现，英特尔称为，英特尔称为EM64T）、）、XD、EIST（英特（英特尔增强尔增强SpeedStep技术）以及技术）以及2MB的的L2缓缓存。存。 CPU

20、的发展Pentium D Smithfield内核（内核（ 2005年年4月月 ）D 处理器是用于台式机的处理器是用于台式机的双内核双内核处理器处理器(Dual )。它在一个物理处理器内包含两个。它在一个物理处理器内包含两个完整的执行内核，这两个内核以相同的频完整的执行内核，这两个内核以相同的频率运行。两个内核共享相同的封装和芯片率运行。两个内核共享相同的封装和芯片组组/内存接口。内存接口。 工艺 90纳米。时钟速度 2.8GHz到3.2GHz前端总线 800 MHzCPU的发展Pentium EE Smithfield内核（内核（ 2005年年4月月 ）Pentium EE 指的是Penti

21、um Extreme Edition 。Pentium EE和Pentium D的最大区别就是Pentium EE支持超线程技术HT,而Pentium D则不支持。 CPU主频：3.2GHz制作工艺：90纳米核心数量：双核心核心代号：SmithfieldCPU的发展第八代：第八代：INTEL Core 2 DUO（ 2006年年7月月27日日 ）早期的酷睿是基于笔记本处理器的 。酷睿2是一个跨平台的构架体系，包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。 CPU主频：2.4 GHz 制作工艺：65纳米核心数量：双核心核心代号：Conroe（扣肉）（扣肉） CPU的发展Tick-TockTick-Toc

22、k发展战略发展战略nTick-Tock是Intel公司发展微处理器芯片设计制造业务的一种发展战略模式，在20072007年年正式提出。n Tick-Tock”的名称源于时钟秒针行走时所发出的声响。 Tick-TockTick-Tock发展战略发展战略n每一次“Tick”代表着一代微架构的处理器芯片制制程的更新程的更新，意在处理器性能几近相同的情况下，缩小芯片面积、减小能耗和发热量； n而每一次“Tock”代表着在上一次“Tick”的芯片制程的基础上，更新微处理器架构更新微处理器架构，提升性能。 n一般一次“Tick-Tock”的周期为两年，“Tick”占一年，“Tock”占一年。 Intel指

23、出：Tick-TockTick-Tock发展战略发展战略n2007年Intel推出的45nm工艺制程处理器（Penryn）n2008年Intel推出新微构架Nehalemn2009年Intel推出的32nm工艺处理器（Westmere）n2010年Intel推出微构架Sandy Bridge INTEL Core 2 Quad （2008年8月 ）Kentsfield是英特尔第一代四核心处理器是英特尔第一代四核心处理器 。基本上它是由两个Conroe核心合并于一块基板上组成。最早的两个型号分别为属于Core 2 Extreme的QX6700，及属于Core 2 Quad的Q6600。CPU主频

24、：2.4GHzFSB : 1066MHz 核心数量：四核心核心代号：KentsfieldCPU的发展INTEL Core i7 （2008年11月17日 ）Nehalem是英特尔是英特尔i7第一代处理器第一代处理器 。45nm制程，32nm制程产品随后上线 。新的1366针脚接口 CPU主频：3.2GHz FSB : 1066MHz 核心数量：1-4核心微架构 ： NehalemCPU的发展INTEL Core i5 （2009年9月1日 ）Nehalem是英特尔是英特尔i5第一代处理器第一代处理器 。45nm制程。接口采用LGA 1156。CPU主频：3.2GHz FSB : 1066MHz

25、 核心数量：1-4核心微架构 ： NehalemCPU的发展INTEL Core i3 （2010年1月）集成核显：集成核显：GPU-HD Graphics 接口：LGA 1156 CPU主频：2.93GHz DMI： 2.5GT/s 核心数量：双核心四线程微架构 ： NehalemCPU的发展INTEL Core i四代架构的命名四代架构的命名第第1代代Westmere架构架构 如：如：Core i3-390M第第2代代Sandy Bridge 如：如：Core i3-2350M 第第3代代Ivy Bridge架构架构 如：如：Core i3-3130M 第第4代代Haswell架构架构 如

26、：如：Core i3-4110M CPU的发展Tick-TockTick-Tock发展战略发展战略n2007年11月 Intel推出45nm工艺处理器（Penryn）n2008年11月 Intel推出新微构架Nehalemn2010年1月Intel推出的32nm工艺处理器（Westmere）n2011年1月Intel推出微构架Sandy Bridge n2012年4月Intel推出22nm工艺（Ivy Bridge ）n2013年6月Intel推出微构架Haswell n2014年9月Intel推出14nm工艺（Broadwell）架构类别年代制造工艺1Nehalem 第一代酷睿 2008-2

27、011年 32nm 2Sandy Bridge 第二代酷睿 2011年 32nm 3Ivy Bridge 第三代酷睿 2012年 22nm 4Haswell 第四代酷睿 2013年 22nm 5Broadwell 第五代酷睿 2014年 14nm 6Skylake 第六代酷睿 2015年 14nm Tick-Tock-Optimize 钟摆战略的调整钟摆战略的调整Tick-Tock优化 nIntel core 第5代的架构为Broadwell处理器 n英特尔第五代CPU曝全新命名，告别i3/i5/i7 n2014年9月6日首发Intel Core M处理器处理器n针对平板市场。直面针对平板市场

28、。直面ARM。工艺：14nm功耗：4.5WCPU的发展nIntel core 第5代的架构为Broadwell处理器CPU的发展47nMicrocomputern微型计算机可以从不同的方面来划分：微型计算机可以从不同的方面来划分：481.1 微型计算机系统概述微型计算机系统概述微型计算机的分类微型计算机的分类1. 按处理器同时处理数据的位数或字长分：按处理器同时处理数据的位数或字长分：4位机位机、8位机、位机、16位机、位机、32位机、位机、64位机位机2. 按结构类型分：按结构类型分：单片微型机、单片微型机、单板微型机单板微型机微型计算机微型计算机微型计算机的分类微型计算机的分类3. 按用途

29、分：按用途分：(1) 个人计算机个人计算机(PC机机)(2) 工作站服务器工作站服务器(3) 网络计算机网络计算机(简称简称NC)2. 按体积大小分：按体积大小分：(1) 台式机台式机(又称桌上型又称桌上型)(2) 便携式便携式(又称可移动微机、笔记本型、又称可移动微机、笔记本型、膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)微型计算机的分类微型计算机的分类n微型计算机已经被广泛地应用到国民经济的各个领域中。511.1 微型计算机系统概述微型计算机系统概述微型计算机的应用微型计算机的应用 微型计算机除具有一般电子数字计算机的微型计算机除具有一般电子数字计算机的快速、精确和通用等

30、许多优点外，还具有独自快速、精确和通用等许多优点外，还具有独自的特点：的特点：(1) 体积小、重量轻、功耗低体积小、重量轻、功耗低(2) 可靠性高、对使用环境要求低可靠性高、对使用环境要求低(3) 结构简单、设计灵活、适应性强结构简单、设计灵活、适应性强(4) 性能价格比高性能价格比高1.微型计算机特点微型计算机特点微型计算机的应用2. 微型计算机的应用领域微型计算机的应用领域科学计算科学计算过程控制过程控制信息处理信息处理人工智能人工智能网络通信网络通信计算机辅助技术计算机辅助技术微型计算机的应用科学计算科学计算如：如： 的计算、的计算、中长期天气中长期天气预报及导弹预报及导弹发射中的计发射

31、中的计算等。算等。信息处理信息处理计算机辅助系统计算机辅助系统过程控制过程控制人工智能人工智能 计算机模拟人的高级思维活动计算机模拟人的高级思维活动,进行逻辑进行逻辑判断与推理。如机器人、专家系统、语音识判断与推理。如机器人、专家系统、语音识别系统、图形图像等模式识别系统。别系统、图形图像等模式识别系统。信息高速公路信息高速公路办公自动化办公自动化仪器仪表仪器仪表 将传感器与计算机将传感器与计算机集成于同一芯片上，智集成于同一芯片上，智能传感器不仅具有信号能传感器不仅具有信号检测、转换功能，同时检测、转换功能，同时还具有记忆、存储、解还具有记忆、存储、解析、统计、处理及自诊析、统计、处理及自诊

32、断、自校准、自适应等断、自校准、自适应等功能。功能。智能家电智能家电1.2 计算机中的数与编码方法计算机中的数与编码方法 1.2.1 进位计数制进位计数制1.2.2 数制之间的转换数制之间的转换 1.2.3 带符号数表示法带符号数表示法 1.2.4 二进制数运算二进制数运算 1.2.5 二进制编码二进制编码n十进制数十进制数n二进制数二进制数n八进制数八进制数n十六进制数十六进制数 65 1.2.1进位计数制进位计数制66 7 0 15 031 063 01 bit = 1个二进制位个二进制位1 Byte = 8 bit1 Word = 2 Byte = 16 bit1 Doubleword

33、= 2 Word = 32 bit 1 Quadword = 4 Word = 64 bit计算机中的数据类型计算机中的数据类型67 1. 1. 常用计数法数制数制英文英文 后缀后缀例子例子十进制十进制Decimal D25D或或25 二进制二进制 BinaryB 0001 1001B 八进制八进制 OctalQ 31Q 十六进制十六进制 Hexadecimal H19H 十进制数、十进制数、二进制数与十六进制数二进制数与十六进制数DecimalBinaryHexDecimalBinaryHex000000810008100011910019200102101010A300113111011B

34、401004121100C501015131101D601106141110E701117151111F69n有十个数码：有十个数码：0 09 9，n进位规则：逢十进一。进位规则：逢十进一。（一）十进制n1234.5=11234.5=110103 3 +2+210102 2 +3+310101 1 +4+410100 0 +5+51010-1-1n加权展开式以加权展开式以1010为基数，各位系数为为基数，各位系数为0 09 9，1010i i为权为权 n一般表达式：一般表达式：nN ND D=d=dn-1n-11010n-1n-1+d+dn-2n-21010n-2 n-2 + +d+d0 01

35、0100 0 +d+d-1-11010-1-1+ +70n两个数码：两个数码：0 0、1 1n逢二进一逢二进一。（二）二进制n1101.101=11101.101=12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1 +-1 +1 12 2-3-3 n加权展开式以加权展开式以2 2为基数，各位系数为为基数，各位系数为0 0、1 1， 2 2i i为权为权n一般表达式：一般表达式：nN NB B = b = bn-1n-12 2n-1 n-1 + b+ bn-2n-22 2n-2 n-2 + +b+b0 02 20 0+b+b-1-12 2-1-1+ +7

36、1n十六个数码十六个数码0 09 9、A AF Fn进位规则：逢十六进一进位规则：逢十六进一（三）十六进制nDFC.8=13DFC.8=1316162 2 +15 +1516161 1 +12 +1216160 0 +8 +81616-1-1 n展开式以十六为基数，各位系数为展开式以十六为基数，各位系数为0 09 9，A AF F，1616i i为权为权n一般表达式：一般表达式：nN NH H= h= hn-1n-11616n-1n-1+ h+ hn-2n-21616n-2n-2+ + h+ h0 016160 0+ h+ h-1-11616-1-1+ +n十进制到非十进制数的转换十进制到非十

37、进制数的转换n非十进制数到十进制数的转换非十进制数到十进制数的转换n二进制与十六进制数之间的转换二进制与十六进制数之间的转换 72 1.2.2 数制之间的转换数制之间的转换73n到二进制的转换：到二进制的转换：对整数：除对整数：除2 2取余；取余；对小数：乘对小数：乘2 2取整。取整。1、十进制转换为其他进制n到十六进制的转换：到十六进制的转换：对整数：除对整数：除1616取余；取余； 对小数：乘对小数：乘1616取整。取整。741、十进制转换为其他进制、十进制转换为其他进制除除2 2取余，至商为零。所得的余数取余，至商为零。所得的余数倒序排列倒序排列。A A、整数部分的转换：、整数部分的转换

38、：乘乘2 2取整，达到精度为止。乘积的整数部分取整，达到精度为止。乘积的整数部分顺顺序排列序排列。B B、小数部分的转换、小数部分的转换 二进制二进制整数转换整数转换-除除2取余法取余法DN125=余数余数31212562215722231=K21=K31=K41=K51=K610221=K00=K10=K7小数转换小数转换-乘乘2取整法取整法0. 8125 1 . 625 22 1. 250 2 1. 020. 5 (0.8125) (0.8125)1010=(0.1101)=(0.1101)2 2K-1=1K-2=1K-3=0K-4=177n例：把二进制数例：把二进制数1011.11B10

39、11.11B。以及十六进制数。以及十六进制数5B.8H5B.8H转换成十进制数转换成十进制数1011.11B=11011.11B=12 23 3+0+02 22 2+1+12 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1+ 1+ 12 2-2-2 = 8+2+1+0.5+0.25 = 8+2+1+0.5+0.25 =11.75=11.755B.8H=55B.8H=516161 1+11+1116160 0+8+81616-1-1 =80+11+0.5 =91.5 =80+11+0.5 =91.5 2、R进制到十进制的转换进制到十进制的转换按权展开，先乘后加按权展开，先乘后加78l3AF.

40、2H3AF.2H = = 00110011 10101010 11111111. .00100010 1110101111.001B 1110101111.001B l1111101.111111101.11B B = = 0 0111111 11011101. .11110000 = 7D.CH = 7D.CH 3、二进制与十六进制数之间的转换n因为 24=16 n所以，四位二进制数四位二进制数对应一位十六进制数一位十六进制数二进制、四进制、八进制和十六进制之间二进制、四进制、八进制和十六进制之间转换方便转换方便n无符号数无符号数n带符号数带符号数原码原码反码反码补码补码1.2.3 带符号数

41、表示法带符号数表示法n计算机中的数是用二进制表示的，数的符号也计算机中的数是用二进制表示的，数的符号也是用二进制表示的。是用二进制表示的。n通常一个数的最高位为符号位，其余部分为数通常一个数的最高位为符号位，其余部分为数值位。值位。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0符号位符号位 数值位数值位 1.2.3 带符号数表示法带符号数表示法如如: X= + 98 = +（110 0010）2在机器中表示为：在机器中表示为： X= 0 110 0010B + 98机器数与真值机器数与真值 这种符号数码化的数称为机器数机器数。 机器数的实际数值称为真值真值。如如: X= + 110 0010

42、Y = - 1011011 为真值为真值 0 110 0010 1 1011011 为机器数为机器数n符号数码化后，对数据进行运算时，符号位应符号数码化后，对数据进行运算时，符号位应如何处理？如何处理？把符号位和数值位一起编码：原码，反码，补码。把符号位和数值位一起编码：原码，反码，补码。1 1、原码、原码正数符号位用正数符号位用“0”表示，负数符号用表示，负数符号用“1”表示。数值用其表示。数值用其绝对值。这种表示法称为原码。绝对值。这种表示法称为原码。 X= +105 X原原= 0 110 1001 Y= -105 Y原原= 1 110 1001原码表示简单原码表示简单,真值转换方便，运算

43、不方便。真值转换方便，运算不方便。2 2、反码、反码n正数符号位用正数符号位用“0”0”表示，负数符号用表示，负数符号用“1”1”表示表示n尾数按位取反。尾数按位取反。n这种表示法称为反码。这种表示法称为反码。例：例： +4反反 = 0 0000100 -4反反 = 1 1111011 +83反反 = 0 1010011 -83反反 = 1 0101100 +0反反 = 0 0000000 -0反反 = 1 11111113 3、补码、补码n正数符号位用正数符号位用“0”0”表示，负数符号用表示，负数符号用“1”1”表示表示n尾数尾数“变反加一变反加一”。n这种表示法称为补码。这种表示法称为补

44、码。例：例： +127原原=0 1111111 +0原原=0 0000000 -127反反=1 0000000 -0反反=1 1111111 -127补补=1 0000001 -0补补=0 0000000 利用补码将减法运算转化为加法运算：利用补码将减法运算转化为加法运算： X=X补补补补 X+Y补补=X补补+Y补补 X-Y补补=X补补+-Y补补微机中采用补码来表示带符号数858位二进制数十六进制数无符号数原码的真值反码的真值补码的真值0000000000H0+0+0+00000000101H1+1+1+10000001002H2+2+2+2011111017DH125+125+125+125

45、011111107EH126+126+126+126011111117FH127+127+127+1271000000080H128-0-127-1281000000181H129-1-126-1271000001082H130-2-125-12611111101FDH253-125-2-311111110FEH254-126-1-211111111FFH255-127-0-11.2.4 二进制数运算二进制数运算n无符号二进制数运算无符号二进制数运算二进制的算术运算二进制的算术运算二进制的逻辑运算二进制的逻辑运算n带符号二进制数运算带符号二进制数运算加法运算加法运算减法运算减法运算乘法运算乘法

46、运算除法运算除法运算n无符号数：无符号数：即正整数。对应的即正整数。对应的8 8位、位、1616位、位、3232位二进制数全位二进制数全部用来表示数值本身，没有用来表示符号位的位部用来表示数值本身，没有用来表示符号位的位n带符号数：带符号数：是针对二进制来讲的。是针对二进制来讲的。用最高有效位（用最高有效位（MSBMSB）来表示数的符号，正数用）来表示数的符号，正数用0 0表示，负数用表示，负数用1 1表示。表示。其余数位用作数值位，代表数值。其余数位用作数值位，代表数值。无符号数和带符号数无符号数和带符号数（1）加法运算加法运算0+0=00+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 0+1

47、=1 1+0=1 1+1=0（有进位）（有进位）（2）减法运算）减法运算0 0 = 0 1 0 = 1 1 1 = 0 0 1 =1（有借位）（有借位） （3）乘法运算）乘法运算0 0 = 0 0 1 = 0 1 0 = 0 1 1 = 1（4）除法运算）除法运算 0 0 = 0 0 1 = 0 1 1 = 11 1、二进制的算术运算、二进制的算术运算（1）“与与”运算运算 11=1 10=0 01=0 00=0（2）“或或”运算运算0 v 0 = 0 0 v 1=1 1 v 0 = 1 1 v 1 = 12 2、二进制数的逻辑运算、二进制数的逻辑运算1.2.5 二进制编码n计算机里，字母、各

48、种符号以及指挥计算机计算机里，字母、各种符号以及指挥计算机行操作的指令，均用二进制数的组合表示，行操作的指令，均用二进制数的组合表示，称为二进制编码。称为二进制编码。n常用的有：常用的有：BCDBCD码码ASCIIASCII1 1、BCDBCD码码n即用二进制表示的十进制数，简称即用二进制表示的十进制数，简称BCDBCD数数 （binary coded decimal)binary coded decimal)。n常用的是常用的是8421 BCD8421 BCD码码n又分为：又分为：非压缩的非压缩的BCDBCD码码压缩的压缩的BCDBCD码码十进制数十进制数8421BCD码码000001000

49、12001030011401005010160110701118100091001n因为因为2 23 31021024 4n所以，需要所以，需要4 4位二进位二进制数表示。制数表示。 非压缩的BCD码n用用 8bit 8bit 二进制数，表示二进制数，表示十进制数位十进制数位n例如：例如：2386 00000010 00000011B 2386 00000010 00000011B 00001000 00000110B 00001000 00000110Bn占内存四个字节占内存四个字节 00000110 00001000 00000011 00000010 压缩的BCD码n用用 8bit 8b

50、it 二进制数，表示二进制数，表示十进制数位十进制数位n例如：例如：2386 00100011 10000110B 2386 00100011 10000110B n占内存两个字节占内存两个字节 10000110 00100011 2 2、ASCIIASCII码码n美国信息交换标准代码美国信息交换标准代码 ASCIIASCIIn（American Standard Code for American Standard Code for Information InterchangeInformation Interchange）已成为计算机）已成为计算机字符编码的国际标准。字符编码的国际标准。

51、n（7 7位二进制数表示一个字符）位二进制数表示一个字符）b6b5b4b3b2b1b00000010100111001011101110000NULDLESP0P、p0001SOHDCI!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS , Nn1111SIUS/?O_oDEL控制符号的定义控制符号的定义NU

52、L null空空SOHstart of headline标题开始标题开始STXstart of text正文开始正文开始ETXend of text正文结束正文结束EOTend of transmission 传输结束传输结束ENQ enquiry询问询问ACK acknowledge承认承认BELbell报警符报警符BSbackspace退格退格HThorizontal tab横向列表横向列表LFline feed换行换行VTvertical tab垂直制表垂直制表FFform feed走纸控制走纸控制CRcarriage return回车回车SOshift out移位输出移位输出SIshi

53、ft in移位输入移位输入DLE data link escape数据链换码数据链换码DC1 device control 1设备控制设备控制1DC2 device control 2设备控制设备控制2DC3 device control 3设备控制设备控制3DC4 device control 4设备控制设备控制4NAK neg acknowledge否定否定SYN synchronous idle空转同步空转同步ETB end of trans. block信息块信息块传送结束传送结束CAN cancel作废作废EM end of medium纸尽纸尽SUB substitute减减ESC

54、 escape换码换码FS file separator分隔符分隔符GSgroup separator组分隔符组分隔符RSrecord separator)记录分隔符记录分隔符USunit separator)单元分隔符单元分隔符 常用的常用的ASCIIASCII码字符列表：码字符列表：字符字符ASCASC码码字符字符ASCASC码码0930H39H换行换行LF0AHAZ41H5AH回车回车CR0DHaz61H7AH$24H1.3 微型计算机系统微型计算机系统 1.3.1 微处理器微处理器 1.3.2 微型计算机微型计算机 1.3.3 微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统包括微型计算机系

55、统包括硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统。硬件系统硬件系统：构成计算机的实体。它包括微处理：构成计算机的实体。它包括微处理器、存储器、器、存储器、I/O接口、系统总线、接口、系统总线、外部设备和电源。外部设备和电源。软件系统软件系统：在计算机上运行的各种程序。它包：在计算机上运行的各种程序。它包括系统软件和应用软件。括系统软件和应用软件。1、微型计算机的系统与系统的层次结构、微型计算机的系统与系统的层次结构硬件系统：硬件系统：微处理器微处理器存储器存储器I/O接口接口系统总线系统总线算术逻辑单元算术逻辑单元控制器控制器寄存器寄存器ROMRAMROMEPROME2PROMSRAMDRAM并行接

56、口并行接口串行接口串行接口辅助接口辅助接口数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线外部设备外部设备I/O接口接口模拟量模拟量I/O接口接口开关量接口开关量接口键盘、显示器、打印机键盘、显示器、打印机外存储器外存储器软、硬磁盘软、硬磁盘光盘光盘A/DD/A操作系统操作系统 Dos, Windows, UNIX, LINUX语言处理程序语言处理程序 Turbo C 数据库系统数据库系统 FoxPro、Oracle文字处理软件文字处理软件 Wps、Word表格处理软件表格处理软件 Excel辅助设计软件辅助设计软件 Auto CAD用户编制的实际程序用户编制的实际程序软件系统：软件系统： 微

57、型计算机系统从小到大可分为微处理器、微型计算机系统从小到大可分为微处理器、微型计算机、微型计算机系统三个层次结构，微型计算机、微型计算机系统三个层次结构，如图所示如图所示运算器控制器寄存器RAMROMI/O端口I/O端口微型计算机系统微型计算机微处理器电源系统软件系统I/O设备I/O设备2、三个概念：、三个概念：A. 微处理器微处理器(也称微处理机，也称微处理机，Microprocessor)B. 微型计算机微型计算机(Microcomputer)C. 微型计算机系统微型计算机系统(Microcomputer System)nMicroprocessorn微处理器由一片或少数几片大规模集成电路

58、组成，也称为中央处理器。n微处理器完成取指令、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。1051.3 微型计算机系统微型计算机系统微处理器微处理器nMicrocomputern是以微处理器为基础，配以内存储器及输是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出入输出(I/0)接口电路和相应的辅助电路而接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。构成的裸机。1061.3 微型计算机系统微型计算机系统微型计算机微型计算机nMicrocomputer Systemn微型计算机系统是由计算机硬件系统、软件系统组成1071.3 微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算

59、机系统2、微型计算机的硬件结构、微型计算机的硬件结构 微型计算机由微处理器、存储器、输入微型计算机由微处理器、存储器、输入/输输出接口构成，它们之间由系统总线连接。出接口构成，它们之间由系统总线连接。ROMCPURAMI/O接口外部设备电源时钟脉冲电路ABDBCBA. A. 微处理器微处理器 整个微机的核心是微处理器整个微机的核心是微处理器(p, MPU)，也，也称称CPU。它包含算术逻辑部件。它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组、寄存器组及控制部件。及控制部件。ALU ： 算术运算、逻辑运算算术运算、逻辑运算寄寄 存存 器：器：存放操作数、中间结果、地址、标存放操作数、中间结果、地址、标志等信

60、息志等信息控制部件：控制部件：整个机器控制中心，包括程序计整个机器控制中心，包括程序计数器数器IP、指令寄存器、指令寄存器IR、指令译、指令译码器码器ID、控制信息产生电路。、控制信息产生电路。总线控制部件算术逻辑部件寄存器组MPUI/O接口电路ROMRAM外部设备存储器B. B. 存储器存储器微机的存储器分为：微机的存储器分为：主存和辅存主存和辅存主存主存(内存内存)：用于存放当前正在运行的程序和正用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。待处理数据。(CPU内部内部cache，主，主板上的内存板上的内存, 造价高，速度快，存造价高，速度快，存储容量小储容量小) 辅存辅存(外存外存)：存放暂不运行的