第1章-微型计算机基础培训教材

第1章微型计算机基础

NUIST主要内容微型计算机发展概述微型计算机系统的组成、结构与工作过程

常用数制与编码表示方法

微型计算机中数据的表示方法

1.1微型计算机发展概述微型计算机的发展1微型计算机的特点21.1.1微型计算机的发展微型机的发展是以CPU的发展来表征的第二代（1973年开始）8位微处理器时代1.1.1微型计算机的发展微型机的发展是以CPU的发展来表征的第三代（1978年开始）16位微处理器时代1.1.1微型计算机的发展微型机的发展是以CPU的发展来表征的第四代（1983年开始）32位微处理器时代1.1.1微型计算机的发展微型机的发展是以CPU的发展来表征的第五代（1993年开始）X86架构处理器时代1.1.1微型计算机的发展微型机的发展是以CPU的发展来表征的第六代（至今）64位和双核微处理器时代

1.1微型计算机发展概述微型计算机的发展1微型计算机的特点21.1.2微型计算机的特点标准的工业化装配结构，体积小重量轻，系统扩展及性能升级容易微型计算机的芯片集成度高，基本不需要人工焊点，降低了故障发生的概率，提高了可靠性开放的标准体系结构和多元化的大规模工业生产使微型计算机的价格变得低廉标准化的体系结构、超大规模集成电路、规模化的生产NUIST主要内容微型计算机发展概述常用数制与编码表示方法

微型计算机中数据的表示方法

微型计算机系统的组成、结构与工作过程1.2微型计算机系统的组成、结构与工作过程微型计算机系统的组成与结构

1微机系统的工作过程21.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微机的组成冯·诺依曼结构微型计算机的组成1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微机的组成微型计算机的组成——CPU运算器（ALU）控制器（CU）寄存器（Registers）相关概念：字长算术逻辑运算

指令译码根据指令要求发出相应控制信息

存放数据1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微机的组成微型计算机的组成——存储器主存储器（内存储器）外存储器读操作写操作1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微机的组成微型计算机的组成——存储器相关概念存储单元存储容量存储规则CPU对存储器寻址1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微机的组成微型计算机的组成——系统总线地址总线AB：传送地址信息输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址地址线的多少决定了系统直接寻址的范围数据总线DB

：传送数据信息CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPUCPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线CB

：传送控制信息协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等例特点1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微型计算机系统的组成运算器

控制器寄存器组

内存储器总线输入输出接口电路外部设备软件微处理器CPU微型计算机微型计算机系统3个概念的区别1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微型计算机系统的组成软件系统操作系统

MS-DOS等汇编程序

MASM、LINK等文本编辑程序

EDIT.COM调试程序

DEBUG.EXE1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微型计算机的总线结构根据功能和规范不同，大致分为四类片内总线（Inner-ChipBus）片总线（ChipBus）内总线（InternalBus）外总线（ExternalBus，E-Bus）1.2.1微型计算机系统的组成与结构

——微处理器结构与基本功能典型8位微处理器结构ALU主要完成算术和逻辑运算累加器运算和传输过程中临时存储数据指令寄存器存放正在执行的指令代码

指令译码器对指令代码进行分析、译码

寄存器组包括通用寄存器、段寄存器、标志寄存器FLAGS和指令指针寄存器IP1.2微型计算机系统的组成、结构与工作过程微型计算机系统的组成与结构

1微机系统的工作过程

21.2.2微机系统的工作过程相关概念时钟周期：最小时间单位总线周期：CPU通过总线操作与外部（存储器或I/O端口）进行一次数据交换的过程指令周期：一条指令经取指、译码、读写操作数到执行完成的过程。若干总线周期组成一个指令周期演示1.2.2微机系统的工作过程以一个模型机为例来说明微机的工作过程假设计算12H＋34H，程序如下：MOVAL,12H;将12H送到累加器中ADDAL,34H;计算12H+34H，结果送回累加器编译后，两条指令对应的机器指令为：

1011000000010010;“MOVAL,12H”

操作码操作数0000010000110100;“ADDAL,34H”

操作码

操作数演示NUIST主要内容微型计算机发展概述微型计算机系统的组成、结构与工作过程

微型计算机中数据的表示方法

常用数制与编码表示方法1.3常用数制与编码表示方法计算机中常用的数制

1计算机中信息的编码表示21.3.1计算机中常用的数制任意r进制数N可以表示为相关概念基数数码权1.3.1计算机中常用的数制

——不同数制间的转换

r进制数转换成十进制数任何数制可由数码乘上对应的权求和转换成十进制数

二进制数(1011.001)B转换为十进制

(1011.001)B=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+0×2-2+1×2-3=(11.125)D

八进制数(75.12)O转换为十进制

(75.12)O=7×81+5×80+1×8-1+2×8-2=(61.15625)D思考：十六进制（1A4.25)H转换为十进制1.3.1计算机中常用的数制

——不同数制间的转换十进制数转换成r进制数整数部分除r取余，直到商为0，余数从逆序排列小数部分乘r取整数部分，留小数部分继续乘，直到小数部分为0或达到要求的精度为止

1.3.1计算机中常用的数制

——不同数制间的转换思考：（1）将十进制数28转化成二进制数(28)(D)=(11100)(B)（2）将十进制数23630转换成十六进制数(23630)(D)=(5C4E)(H)1.3.1计算机中常用的数制

——不同数制间的转换二进制、八进制、十六进制数间的转换二进制数转换为八进制数时，分成整数部分和小数部分，每3位为一组对应一个八进制数，不满3位的补0；反之，八进制数、十六进制数转换为二进制数只需将1位对应成3位、4位二进制数即可1.3常用数制与编码表示方法计算机中常用的数制

1计算机中信息的编码表示21.3.2计算机中信息的编码表示BCD码(二进制编码的十进制)用二进制代码对十进制数进行编码，它既具有二进制码的形式（四位二进制码），又有十进制数的特点（每四位二进制码是一位十进制数）BCD编码表二进制与BCD码之间的转换，需经过十进制1.3.2计算机中信息的编码表示字母与字符的编码美国国家信息交换标码，ASCII码(AmericannationalStandardCodeforInformationInterchange)7位ASCII码表示2^7=128种不同的字符，包括可显示字符(94个)：阿拉伯数字（10个）：0~9英文小写字母（52个）：A~Z，a~z西文字符（32个）：如！，<,}，等控制符（34个）：如NUL（空白），CR（回车），等NUIST主要内容微型计算机发展概述微型计算机系统的组成、结构与工作过程

常用数制与编码表示方法微型计算机中数据的表示方法1.4微型计算机中的数据表示方法原码1反码2补码31.4微型计算机中的数据表示方法

——原码数在微型计算机中用二进制数表示，若是有符号数，最高位是符号位，1表示负数，0表示正数；数的表示范围受字长和数据类型的限制整数X的原码除去最高位符号位外，其余数值部分就是它的绝对值的二进制数[+1]原=00000001[+127]原=01111111[-1]原=10000001[-127]原=11111111[+0]原=00000000[-0]原=100000001.3常用数制与编码表示方法原码1反码2补码31.4微型计算机中的数据表示方法

——反码整数X的反码：对于正数，反码同原码；对于负数，符号位为1，其余数值位取反[+1]反=00000001[+127]反=01111111[-1]反=11111110[-127]反=10000000[+0]反=00000000[-0]反=111111111.3常用数制与编码表示方法原码1反码2补码31.4微型计算机中的数据表示方法

——补码整数X的补码：对于正数，补码同原码；对于负数，符号位为1，其余数值位取反加1[+1]补=00000001[+127]补=01111111[-1]补=11111111[-127]补=10000001注意：[+0]补=[-0]补=000000001.4微型计算机中的数据表示方法

——补码补码的加法运算符号位与数字一起参加运算，运算结果也是补码[X]补+[Y]补=[X+Y]补11111010+0000010011111110-6的补码+4的补码-2的补码结论：两数补码之和=两数和的补码1.4微型计算机中的数据表示方法

——补码补码的减法运算两数补码之差，等于两数差的补码[X]补-[Y]补=[X]补+[-Y]补=[X-Y]补例：X=+1000000，Y=+0001000，求两数的补码之差[X]补=01000000，[-Y]补=11111000[X]补=01000000+[-Y]补=11111000=100111000+64+-8561.4微型计算机中的数据表示方法

——补码溢出及其判断方法溢出：指带符号数的补码运算溢出带符号数字长为n，最高位表示符号位，其余n-1位表示数值，补码的运算范围是：-2（n-1）~2(n-1)-1，如运算结果超出此范围，称补码溢出（简称溢出）。溢出时，将造成运算错误。字长n=8，二进制补码运算范围为：-128~+127字长n=16，补码运算范围为-32768~+32767如果运算结果超出此范围，则产生溢出1.4