微机原理及应用.ppt

1、吉林大学远程教育课件,学 时：64,(第一讲),微机原理及应用,主讲人 : 赵宏伟,吉林大学远程教育学院,微机原理及应用,主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 64 吉林大学计算机科学与技术学院,1.1 概述 计算机诞生背景：第二次世界大战 计算机诞生时间：1946年2月15日 第一台计算机的名字： ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer （电子数字积分计算机 ）,第1章 绪论,18000多个电子管1500个继电器10000只电容和7000个电阻重量30吨占地面积170平方米耗电150千瓦运算速度每秒5万次当时价值48万美元,ENIAC

2、描述,1.1,计算机分为六大类：巨型机 大型机 中型机小型机 微型机 单片机,按性能、价格、体积的不同,1.1,第一台电子计算机的诞生揭开了现代计算机发展历史的序幕。半个多世纪以来，计算机技术以“万马奔腾”之势，一日千里，迅猛发展计算机发展的年代划分依据其硬件特征和软件特征： 硬件特征是指电子计算机采用的物理器件 软件特征是指计算机使用的软件环境,1.1,计算机发展年代划分依据,计算机的发展已更新了四代 ：第一代: 电子管计算机时代 第二代: 晶体管计算机时代 第三代: 集成电路计算机时代 第四代: 大规模集成电路计算机时代,1.1,计算机已发展了四代,计算机的发展方向 ：第五代: “非冯.诺

3、伊曼”计算机时代 第六代: 神经计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代,1.1,计算机走向新时代,微型计算机诞生于20世纪 70年代微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富微型计算机的核心是微处理器（CPU）每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的微型计算机,1.1,微型计算机诞生,第一代：4位机发展和8位机萌芽阶段 从1971年到1973年代表产品：Intel 4004和MCS-4微型机 Intel 8008和MCS-8微型机字长：4位或8位特点：指令系统比较简单，运算功能较差，价格低廉应用：面向家电、计算器和二次仪表,微型计算机发展大致分为五代,1.

4、1,第二代：位机发展阶段从1973年到1977年代表产品： Intel 8080/8085、MC 6800、 Z 80、R 6502字长：8位特点：指令系统比较完善，运算速度提高一个数量级，寻址能力有所增强应用：面向家电、智能仪表、工业控制,微型计算机发展大致分为五代,1.1,第三代：16位机发展阶段 从1978年到1985年代表产品：Intel 8086/8088、80186、 80286，MC 68000、Z 8000字长：16位特点：指令系统丰富，采用多级中断，多种寻址方式，段式存储结构，配有功能强大的系统软件 应用：工业控制,微型计算机发展大致分为五代,1.1,第四代：32位机发展阶段

5、 从1985年到1992年 代表产品：Intel 80386 、80486字长：32位特点：内存容量已达1MB以上，硬盘技术不断提高，发展了32位的总线结构，各种品牌机涌向市场，如COMPAQ、DELL等，这些微型机在性能上已赶上传统的超级小型机，可执行多任务、多用户操作。 应用：办公自动化、网络环境,微型计算机发展大致分为五代,1.1,第五代：64位机产生及发展阶段 从1992年到现在 代表产品：Intel Pentium、Itanium字长：64位特点：外部数据线64位字长，32位以上地址总线，增加了虚拟现实等多媒体能力和通信上的应用。 应用：办公自动化、网络服务器,微型计算机发展大致分为

6、五代,1.1,1中央处理器 更小的布线宽度和更多的晶体管 。目前，大部分CPU都已经采用了0.18微米技术，减小布线宽度是提升CPU速度的关键。几年之内，0.13微米技术、甚至0.07微米技术将可以普遍应用于CPU，届时CPU主频将达到5GHz，晶体管数量达到2亿个 64位CPU成为主流 更高的总线速度 ，有希望达到1GHz,微型计算机发展趋势,1.1,2系统存储器 CPU集成更大的高速二级缓存 内存容量更大，速度更快 硬盘容量也更大，速度更快 DVD-RAM普及,微型计算机发展趋势,1.1,3多媒体系统 显卡的性能更高 图形技术进一步发展 大尺寸显示器成为主流 数字式音箱占领市场,微型计算机

7、发展趋势,1.1,4网络 利用有线电视线路的Cable Modem或利用电话线路的ADSL将会完全替代现在的56K Modem，成为主要的接入方式，将得到近8M的下行带宽5整机 更加趋于个性化。利用红外无线技术将减少机箱背后的连线，使主机与外设进行无线通信,微型计算机发展趋势,1.1,Intel主要CPU芯片,1.1,吉林大学远程教育课件,学 时：64,(第二讲),微机原理及应用,主讲人 : 赵宏伟,计数制：一种计数的方法，用不同的代码来表示任意数计算机使用二进制数（B）为方便二进制数的记忆，使用十六进制数（H）为与人们良好沟通，使用十进制数（D）,1.2 计算机中的数制,1. 代码个数：具有

8、10个不同的代码，分别是 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 2. 进位规则：逢10进1 3. 权：以10为底的幂 “权”是一种位置系数,十进制数的特点,1.2,1. 代码个数：只有2个不同的代码，分别是 0和1 2. 进位规则：逢2进1 3. 权：以2为底的幂,二进制数的特点,1.2,1. 代码个数：具有2个不同的代码，分别是 0，1，9，A，B，C，D，E，F 2. 进位规则：逢16进1 3. 权：以16为底的幂,十六进制数的特点,1.2,十进制、二进制、十六进制的对应关系,1.2,算术运算：加法： 00=0 01=1 10=1 11=0减法： 00=0 01=1 10=1 11=0乘

9、法： 00=0 01=0 10=0 11=1除法： 乘法的逆运算，可以用减法和右移运算实现,1.3 无符号二进制数的算术运算和逻辑运算,无符号二进制数值范围：一个n位的无符号二进制数X，其数值范围为： 0X2n-1例如，n8，则X=28 1=255溢出：最高有效位产生进位,1.3 无符号二进制数的算术运算和逻辑运算,逻辑运算：“与”： 00=0 01=0 10=0 11=1“或”： 00=0 01=1 10=1 11=1“非”： 1=0 0=1“异或”：,1.3 无符号二进制数的算术运算和逻辑运算,一个带符号的数在机器中的表示形式称为机器数，其数值称为真值 机器数有三种表示法：原码、反码和补码

10、 计算机中带符号的数用补码表示,1.4 带符号二进制数的表示及运算,正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示，绝对值的编码与无符号数编码规则相同例如， X1010011 X原01010011 X1010011 X原11010011,一、原码,1.4,对于8位二进制原码： 10有两种表示形式 0原00000000 正零 0原10000000 负零 2所能表示的数值范围是 一127127 127原01111111 127原11111111原码表示简单易懂，易于形成。但是，两个异号数相加或两个同号数相减，就要做减法操作,一、原码,1.4,正数的反码表示与原码相同，最高位为符号位，用“0”表

11、示正，其余位为数值位 例如， 4反00000100负数的反码，表示为该数对应的正数按位取反（包括符号位） 例如， 4反00000100 4反11111011,二、反码,1.4,对于8位二进制反码： 10有两种表示形式 0反00000000 正零 0反11111111 负零 2所能表示的数值范围是 一127127 127反01111111 127反10000000,二、反码,1.4,正数的补码表示与原码相同，即最高位为符号位，用“0”表示正，其余位为数值位 例如 ， 4补00000100 负数的补码等于其相应的反码加1（在最低位加1） 例如， - 4补- 4反1 111110111 1111 1

12、100,三、补码,1.4,对于8位二进制补码： 1. 0的表示是唯一的： 0补0补00000000 2. 所能表示的数值范围是 一128127 127补01111111 128补10000000,三、补码,1.4,二进制数、原码、补码关系,1.4,吉林大学远程教育课件,学 时：64,(第三讲),微机原理及应用,主讲人 : 赵宏伟,一、二进制编码的十进制数（BCD编码） 用二进制编码表示的十进制数称为二-十进制码，简称BCD码 (Binary Coded Decimal) BCD码是十进制数，但用二进制数来表示BCD码有多种表示方法，最常用的是8421 BCD码 8421 BCD码每一位用四位二

13、进制数表示,1.5 二进制编码,8421 BCD 码的编码方案,1.5,二、ASCII字符编码 计算机既要处理数值数据，还要处理字母、数字和符号（简称字符），而计算机内部只能识别二进制代码，所以必须将字符进行编码 目前微型计算机普遍采用的是美国国家信息交换标准字符码-ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）,1.5 二进制编码,ASCII码采用7位二进制代码对字符编码，故可表示128个字符，包括控制符号、阿拉伯数字、英文大小写字母及专用符号。如09的ASCII码为30H39H，英文大写字母AZ的ASCII码为41H5A

14、H 一个字节为8位，在用一个字节表示一个ASCII码时，通常认为最高位为0。有时根据需要也用最高位作为奇偶校验位。,ASCII字符编码,1.5,ASCII 码字符表（7位码）,1.5,位（bit）：计算机处理的最小数据单位，只能为“0”或“1”，缩写b千位（Kilobit）：代表210位，即1024位，缩写Kb兆位（Megabit）：代表220位，即10241024位，缩写Mb 千兆位（Gigabit）：代表230位，即1024 Mb ，缩写Gb兆兆位（Terabit）：代表240位，即1024 Gb ，缩写Tb,1.6 常用术语解释（1）,1.6,字节（byte）：计算机中存储器容量的基本单位，一个字节由8位二进制数据组成，byte通常缩写B，同样有KB、MB、GB、TB字（Word）：不同的场合有不同的含义，软件上通常指2个字节，硬件上一般指处理器外部数据总线的宽度字长：计算机运算部件直接能处理的二进制数据的位数。字长愈长，计算机的处理能力愈强，运算精度愈高，指令功能愈强，可寻址的存储空间也愈大主频：主时钟的频率，主频愈高，微型计算机的速度愈快,1.6 常用术语解释（2）,请同学们按教材后的习题及时复习,第1章 结束,吉林大学远程教育学院,电子板,