第1章 概述微机原理与应用PPT讲稿.ppt

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1、第1章 概述微机原理与应用第1页，共39页，编辑于2022年，星期日1.1 计算机和微型计算机的发展概况计算机和微型计算机的发展概况 1.1.1 计算机的发展计算机的发展 1.1.2 微型计算机的发展微型计算机的发展 返回本章首页返回本章首页第2页，共39页，编辑于2022年，星期日1.1.1 计算机的发展计算机的发展 第一代电子计算机称为电子管计算机。第一代电子计算机称为电子管计算机。第第二二代代计计算算机机称称为为晶晶体体管管计计算算机机，其其主主要要逻逻辑辑元元件件采采用用的的是晶体管。是晶体管。第第三三代代计计算算机机的的内内存存储储器器采采用用了了半半导导体体存存储储器器，可可靠靠性

2、性和和存存取速度有了明显的改善。取速度有了明显的改善。第四代计算机以采用大规模和超大规模集成电路为标志。第四代计算机以采用大规模和超大规模集成电路为标志。关于第五代计算机人们正在进行着多方面的探索。关于第五代计算机人们正在进行着多方面的探索。第3页，共39页，编辑于2022年，星期日计算机（计算机（Computer）又称电脑，是又称电脑，是20世纪最重要的科技成果。世纪最重要的科技成果。计计算算机机是是一一种种能能够够自自动动地地、高高速速地地、精精确确地地进进行行信信息息处处理理的的现现代代化化电电子子设设备备，是是一一种种帮帮助助人人类类从从事事脑脑力力劳劳动动（包包括括记记忆忆、计计算算

3、、分分析析、判判断断、设设计计、咨咨询询、诊诊断断、决决策策、学学习习与与创创作作等等思思维维活活动动）的工具。的工具。1944年哈佛大学和年哈佛大学和IBM公司合作公司合作,在美国首次制造出了现代计在美国首次制造出了现代计算机的雏形算机的雏形马克马克。1942年美国物理学家毛希利（年美国物理学家毛希利（JohnMauchely）提出了一个名曰提出了一个名曰“高速电子管计算装置高速电子管计算装置”的现代计算机制造方案。该机于的现代计算机制造方案。该机于1946年正式交付使用，取名年正式交付使用，取名ENIAC电子数字积分机和计电子数字积分机和计算机。算机。返回本节返回本节第4页，共39页，编辑

4、于2022年，星期日1.1.2 微型计算机的发展微型计算机的发展第一阶段（第一阶段（19711973）：典型的微型机以）：典型的微型机以Intel 4004和和Intel 4040为基础。微处理器和存储器采用为基础。微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有几百字节；统不完整；存储器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。表、过程控制或计算器中。第5页，共39页，编辑于2022年，星期日第二阶段（第二阶段（197

5、41977）：以）：以8位微处理器为基位微处理器为基础，典型的微处理器有础，典型的微处理器有Intel 8080/8085、Zilog公公司的司的Z80及及Motorola公司的公司的6800。微处理器采用。微处理器采用高密度高密度MOS（HMOS）工艺，具有较完整的指令工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。和高级语言。第6页，共39页，编辑于2

6、022年，星期日第三阶段（第三阶段（19781981）：以）：以16位和准位和准32位微处位微处理器为基础，如理器为基础，如Intel公司的公司的8086、Motorola的的68000和和Zilog的的Z8000。微处理器采用短沟道高微处理器采用短沟道高性能性能NMOS工艺。在体系结构方面吸纳了传统小工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护。保护。第7页，共39页，编辑于2022年，星期日第四阶段（第四阶段（20世纪世纪80年代）：年代）：80年代初，年代初，IBM公司推出开放式的公司推出开放式的IBM PC，这

7、是微型机发展史这是微型机发展史上的一个重要里程碑。上的一个重要里程碑。IBM PC采用采用Intel 80 x86（当时为当时为8086/8088、80286、80386）微处理器和）微处理器和Microsoft公司的公司的MS DOS操作系统并公布了操作系统并公布了IBM PC的总线设计。的总线设计。第8页，共39页，编辑于2022年，星期日第五阶段（第五阶段（20世纪世纪90年代开始）：年代开始）：RISC（精精简指令集计算机）技术的问世使微型机的体简指令集计算机）技术的问世使微型机的体系结构发生了重大变革。系结构发生了重大变革。返回本节返回本节第9页，共39页，编辑于2022年，星期日1

8、.2 微型计算机的特点和应用范围微型计算机的特点和应用范围1.2.1 微型计算机的特点微型计算机的特点1.2.2 微型机的应用范围微型机的应用范围 返回本章首页返回本章首页第10页，共39页，编辑于2022年，星期日1.2.1 微型计算机的特点微型计算机的特点1体积小、重量轻、价格低廉体积小、重量轻、价格低廉2简单灵活、可靠性高、使用环境要求不高简单灵活、可靠性高、使用环境要求不高 3功耗低功耗低返回本节返回本节第11页，共39页，编辑于2022年，星期日1.2.2 微型机的应用范围微型机的应用范围1科学计算科学计算2数据处理数据处理3办公自动化办公自动化4过程控制过程控制5辅助系统辅助系统6

9、仿真仿真返回本节返回本节第12页，共39页，编辑于2022年，星期日1.3 微型计算机的基本组成微型计算机的基本组成1.3.1 计算机系统组成计算机系统组成 1.3.2 微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成返回本章首页返回本章首页第13页，共39页，编辑于2022年，星期日1.3.1 计算机系统组成计算机系统组成 计算机系统是一个复杂的工作系统，它由硬件计算机系统是一个复杂的工作系统，它由硬件系统和软件系统组成。所谓计算机的硬件系统，系统和软件系统组成。所谓计算机的硬件系统，通俗地说就是构成计算机的看得见摸得着的部件，通俗地说就是构成计算机的看得见摸得着的部件，即构成计算机的硬设备。例如：

10、计算机的主机、即构成计算机的硬设备。例如：计算机的主机、显示器、键盘、磁盘驱动器等。显示器、键盘、磁盘驱动器等。第14页，共39页，编辑于2022年，星期日图图1-1 计算机系统组成计算机系统组成返回本节返回本节第15页，共39页，编辑于2022年，星期日1.3.2 微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成部分主要有微处理器微型计算机的硬件组成部分主要有微处理器（CPU）、）、存储器、存储器、I/O设备和系统总线。见图设备和系统总线。见图1-2所示。系统总线包括地址总线所示。系统总线包括地址总线AB、数据总线数据总线DB和控制总线和控制总线CB组成。在微机中，各功能部件之组

11、成。在微机中，各功能部件之间通过系统总线相连，这使得各个部件的之间的间通过系统总线相连，这使得各个部件的之间的相互关系变为面向系统总线的单一关系。一个部相互关系变为面向系统总线的单一关系。一个部件只要满足总线标准，就可以连接到采用这种总件只要满足总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中。线标准的系统中。第16页，共39页，编辑于2022年，星期日图图1-2 微型计算机的功能模块微型计算机的功能模块第17页，共39页，编辑于2022年，星期日1-3 微型计算机的组成微型计算机的组成返回本节返回本节第18页，共39页，编辑于2022年，星期日1.4 微型计算机中的数的编码和字符的表示微型计算

12、机中的数的编码和字符的表示1.4.1二进制二进制1.4.2二进制与十进制的互化二进制与十进制的互化1.4.3八进制和十六进制八进制和十六进制 1.4.4有符号数的表示方法有符号数的表示方法1.4.5定点数与浮点数定点数与浮点数1.4.6计算机中的编码计算机中的编码返回本章首页返回本章首页第19页，共39页，编辑于2022年，星期日1.4.1二进制二进制在在二二进进制制计计数数系系统统中中，表表示示数数据据的的数数字字符符号号只只有有两两个个，即即0和和1；大大于于1的的数数就就需需要要两两位位或或更更多多位位来来表表示示；以以小小数数点点为为界界向向前前诸诸位位的的位位权权依依次次是是20，2

13、1，22，向向后后依依次次为为2-1，2-2，2-3，；一一个个二二进进制制数数也也可可以以通通过过各各位位数数字字与与其其位位权权之之积积的和来计算其大小。的和来计算其大小。返回本节返回本节第20页，共39页，编辑于2022年，星期日1.4.2二进制与十进制的互化二进制与十进制的互化一个二进制的数向十进制转化十分简单，只要一个二进制的数向十进制转化十分简单，只要把它按位权展开相加即可。把它按位权展开相加即可。例如：例如：(1011)2=123+022+121+120=(11)10十进制数转化为二进制数时，整数和纯小数的十进制数转化为二进制数时，整数和纯小数的转化方法不同，而一个既有整数部分又

14、有小数部转化方法不同，而一个既有整数部分又有小数部分的数，则须分成整数和小数两部分分别转化。分的数，则须分成整数和小数两部分分别转化。第21页，共39页，编辑于2022年，星期日例例1.1将十进制数将十进制数47转化为二进制形式。转化为二进制形式。即即(47)10=(101111)2第22页，共39页，编辑于2022年，星期日例例1.2将十进制数将十进制数0.625转化为二进制形式。转化为二进制形式。即：即：(0.625)10=(0.101)2 返回本节返回本节第23页，共39页，编辑于2022年，星期日1.4.3八进制和十六进制八进制和十六进制例例1.3将八进制数将八进制数327转成二进制形

15、式。转成二进制形式。301120107111即即(327)8=(011010111)2第24页，共39页，编辑于2022年，星期日例例1.4将将二二进进制制数数11010001转转化化成成八八进进制制形式。形式。001101020113即即(11010001)2=(321)8第25页，共39页，编辑于2022年，星期日例例1.5将十六进制数将十六进制数3A2F转为二进制形式。转为二进制形式。30011A101020010F1111即即(3A2F)16=(0011101000101111)2第26页，共39页，编辑于2022年，星期日例例1.6将将二二进进制制110011011转转化化成成十十六

16、六进进制制形形式。式。1011B1001900011即即(110011011)2=(19B)16 返回本节返回本节第27页，共39页，编辑于2022年，星期日1.4.4有符号数的表示方法有符号数的表示方法由由于于计计算算机机只只能能识识别别0和和1组组成成的的数数或或代代码码，所所以以有有符符号号数数的的符符号号也也只只能能用用0和和1来来表表示示，一一般般用用0表表示示正正，用用1表表示示负负，但但由由于于数数值值部部分分的的表表示示方方法法不不同同，有有符符号号数数可可有有三三种种表表示示方方法法，分分别别叫叫做做原码、反码和补码。原码、反码和补码。第28页，共39页，编辑于2022年，星

17、期日原原码码表表示示的的有有符符号号数数，最最高高位位为为符符号号位位，数数值值位位部分就是该数的绝对值。部分就是该数的绝对值。例例如如：假假设设某某机机器器为为8位位机机，即即一一个个数数据据用用8位位（二进制）来表示，则：（二进制）来表示，则：+23的原码为的原码为00010111-23的原码为的原码为10010111其中最高位是符号位，后其中最高位是符号位，后7位是数值位。位是数值位。第29页，共39页，编辑于2022年，星期日反反码码表表示示的的有有符符号号数数，也也是是把把最最高高位位规规定定为为符符号号位位，但但数数值值部部分分对对于于正正数数是是其其绝绝对对值值，而而对对于于负负

18、数数则则是是其其绝绝对对值值按按位位取取反反（即即1变变0，0变变1）得到的。）得到的。例如：例如：+23的反码为的反码为00010111-23的反码为的反码为11101000反反码码表表示示的的数数字字范范围围同同原原码码。数数字字0也也有有2个个编编码码表表示示。(+0)10=(00000000)2，(-0)10=(11111111)2第30页，共39页，编辑于2022年，星期日补补码码表表示示的的有有符符号号数数，对对于于正正数数来来说说同同原原码码、反反码码一一样样，但但负负数数的的数数值值位位部部分分为为其其绝绝对对值值按按位位取取反后末位加反后末位加1所得。所得。例如：例如：-23

19、的补码为的补码为11101001可可以以证证明明：两两个个补补码码形形式式的的数数（无无论论正正负负）相相加加，只只要要按按二二进进制制运运算算规规则则运运算算，得得到到的的结结果果就就是是其其和的补码。即有：和的补码。即有：X+Y补补=X补补+Y补补 返回本节返回本节第31页，共39页，编辑于2022年，星期日1.4.5定点数与浮点数定点数与浮点数1定点表示法定点表示法2浮点表示法浮点表示法第32页，共39页，编辑于2022年，星期日1定点表示法定点表示法所所谓谓定定点点表表示示法法，是是指指计计算算机机中中小小数数点点位位置置是是固固定定不不变变的的。根根据据小小数数点点位位置置的的固固定

20、定方方法法不不同同，又又可可分分为为定定点点整整数数及及定定点点小小数数表表示示法法。前前者者小小数数点点固固定定在在数数的的最最低低位位之之后后，后后者者小小数数点点固固定定在在数数的的最最高高位位之前。设计算机的字长是位，则上述两种表示法的格式如下：之前。设计算机的字长是位，则上述两种表示法的格式如下：第33页，共39页，编辑于2022年，星期日2浮点表示法浮点表示法所所谓谓浮浮点点表表示示法法，是是指指计计算算机机中中的的小小数数点点位位置置不不是是固固定定的的，或或者者说说是是“浮浮动动”的的。为为了了说说明明它它是是怎怎样样浮浮动动的的我我们们引引入入“阶阶码码表表示示法法”。对对于

21、于任任何何一个二进制数都可表示为：一个二进制数都可表示为：（）返回本节返回本节第34页，共39页，编辑于2022年，星期日1.4.6计算机中的编码计算机中的编码1十进制数的编码十进制数的编码BCD码码2字符的编码字符的编码3汉字的编码汉字的编码第35页，共39页，编辑于2022年，星期日1十进制数的编码十进制数的编码BCD码码计计算算机机中中采采用用二二进进制制，但但二二进进制制书书写写冗冗长长，阅阅读读不不便便，所所以以在在输输入入输输出出时时人人们们仍仍习习惯惯使使用用十十进进制制。如如果果计计算算量量不不大大，可可采采用用二二进进制制数数对对每每一一位位十十进进制制数数字字进进行行编编码

22、码的的方方法法来来表表示示一一个个十十进进制制数数，这这种种数数叫叫做做BCD码码。由由于于在在机机内内采采用用BCD码码进进行行运运算算绕绕过过了二进制、十进制间的复杂转化环节，从而节省了机器时间。了二进制、十进制间的复杂转化环节，从而节省了机器时间。BCD码码有有多多种种形形式式，最最常常用用的的是是8421BCD码码，它它是是用用4位位二二进进制制数数对对十十进进制制数数的的每每一一位位进进行行编编码码，这这4位位二二进进制制码码的的值值就是被编码的一位十进制数的值。就是被编码的一位十进制数的值。第36页，共39页，编辑于2022年，星期日2字符的编码字符的编码在在计计算算机机中中除除了

23、了数数值值之之外外，还还有有一一类类非非常常重重要要的的数数据据，那那就就是是字字符符，如如英英文文的的大大小小写写字字母母（A，B，C，a，b，c，），数数字字符符号号（0，1，2，9）以以及及其其他他常常用用符符号号（如如：？、%、+等等）。在在计计算算机机中中，这这些些符符号号都都是是用用二二进进制制编编码码的的形形式式表表示示，即即每每一一个个字字符符被被赋赋予予一一个个惟惟一一固固定定的的二二进进制制编编码码，为为了了统统一一，人人们们制制定定了了编编码码标标准准。目目前前，一一般般都都是是采采用用美美国国标标准准信信息息交交换换码码，它它使使用用七七位位二二进进制制编编码码来来表表

24、示示一一个个符符号号，通通常常把把它它称称为为ASCII码码。由由于于用用七七位位码码来来表表示示一一个个符符号号，故故该该编编码码方方案案中中共共有有128个个符符号号（27=128），编号从），编号从(0000000)2到到(1111111)2 。第37页，共39页，编辑于2022年，星期日3汉字的编码汉字的编码计计算算机机要要处处理理汉汉字字信信息息，就就必必须须首首先先解解决决汉汉字字的的表表示示问问题题。同同英英文文字字符符一一样样，汉汉字字的的表表示示也也只只能能采采用用二二进进制制编编码码形形式式，目目前前使使用用比比较较普普遍遍的的是是我我国国制制定定的的汉汉字字编编码码标标准

25、准GB2312-80，该该标标准准共共包包含含一一、二二级级汉汉字字6763个个，其其他他符符号号682个个，每每个个符符号号都都是是用用14位位（两两个个7位位）二二进进制制数数进进行行编编码码，通通常常叫叫做做国国标标码码。如如“啊啊”的的国国标标码码为为1110000，1100001。新新的的国国标标汉汉字字库库已已包包括括两万多个汉字和字符。两万多个汉字和字符。返回本节返回本节第38页，共39页，编辑于2022年，星期日THANK YOU VERY MUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！结结 束放映束放映返回本章首页返回本章首页第39页，共39页，编辑于2022年，星期日