微机原理及应用.pptx

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1、微机原理及应用微机原理及应用2 2/50/50本课程以Intel 8086/8088 CPU和典型机IMB PC系列机为蓝本展开微型计算机系统的基本原理。学习并熟悉CPU外部特性及其与半导体存贮器、I/O接口电路的连接方法，以及与外设进行数据传送的方式；掌握微机基本接口的工作原理及应用技术。第1页/共71页3 3/50/50微机原理及应用-参考教材uu郑学坚郑学坚 周斌，微型计算机原理及应用（第三版）周斌，微型计算机原理及应用（第三版）清华大学出版社清华大学出版社uu吴秀清吴秀清 周荷琴周荷琴，微型计算机原理与接口技术，微型计算机原理与接口技术 中国科学技术大学出版社中国科学技术大学出版社uu

2、冯博琴冯博琴 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 清华大学出版社清华大学出版社uu钱晓捷钱晓捷 陈涛，微型计算机原理及接口技术，陈涛，微型计算机原理及接口技术，北京：机械工业出版社，北京：机械工业出版社，uu洪志全洪志全 洪学海洪学海，现代计算机接口技术（第二版），现代计算机接口技术（第二版）电子工业出版社电子工业出版社第2页/共71页4 4/50/50成绩实验（实验（8 8学时）：学时）：20%20%理论课（理论课（4040学时）：学时）：l l课题测试：课题测试：30%30%l l期末考试：期末考试：50%50%第3页/共71页5 5/50/50微型计算机概述微型计算机概述微

3、型计算机概述微型计算机概述 1.11.1微型计算机发展概述微型计算机发展概述微型计算机发展概述微型计算机发展概述1.1.11.1.1微型计算机的发展史微型计算机的发展史微型计算机的发展史微型计算机的发展史 1.1.21.1.2微型计算机的应用微型计算机的应用微型计算机的应用微型计算机的应用 1.21.2计算机基础计算机基础计算机基础计算机基础1.2.11.2.1数制、编码数制、编码数制、编码数制、编码1.2.21.2.2常用的名词术语常用的名词术语常用的名词术语常用的名词术语1.2.31.2.3计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程 第第第第1章章章章1.31.3微型

4、计算机的硬件和软件微型计算机的硬件和软件微型计算机的硬件和软件微型计算机的硬件和软件1.41.4微型计算机的结构微型计算机的结构微型计算机的结构微型计算机的结构1.51.5多媒体计算多媒体计算多媒体计算多媒体计算第4页/共71页6 6/50/501.11.1微型计算机发展概况微型计算机发展概况微型计算机发展概况微型计算机发展概况 世界上第世界上第世界上第世界上第1 1台计算机台计算机台计算机台计算机电子管电子管电子管电子管 名称：名称：名称：名称：ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)ENIAC(ElectronicNumericalIn

5、tegratorandComputer)目的：用于第目的：用于第目的：用于第目的：用于第2 2次世界大战后期的弹道计算次世界大战后期的弹道计算次世界大战后期的弹道计算次世界大战后期的弹道计算 诞生时间：诞生时间：诞生时间：诞生时间：19461946年年年年2 2月月月月1515日日日日 诞生地：美国宾夕法尼亚大学诞生地：美国宾夕法尼亚大学诞生地：美国宾夕法尼亚大学诞生地：美国宾夕法尼亚大学ENIACENIAC计算机计算机计算机计算机 使用使用使用使用1800018000只电子管只电子管只电子管只电子管 占地面积占地面积占地面积占地面积100m100m2 2 重量重量重量重量3030吨吨吨吨 耗

6、电量耗电量耗电量耗电量140140千瓦千瓦千瓦千瓦教学进程教学进程教学进程教学进程第5页/共71页7 7/50/501.11.1微型计算机发展概况微型计算机发展概况微型计算机发展概况微型计算机发展概况 约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼 姓名：姓名：姓名：姓名：JohnVonNeumannJohnVonNeumann 诞生时间：诞生时间：诞生时间：诞生时间：19031903年年年年1212月月月月2828日日日日 逝世日期：逝世日期：逝世日期：逝世日期：19571957年年年年2 2月月月月8 8日日日日 国籍国籍国籍国籍：美籍匈牙利人：美籍匈牙利人：美籍匈牙利人：美籍匈牙利人简单的来说简单的来说简单的

7、来说简单的来说 他的精髓贡献是以下几点：他的精髓贡献是以下几点：他的精髓贡献是以下几点：他的精髓贡献是以下几点：进制思想进制思想进制思想进制思想电子元件双稳工作的特点，提出在电子计算机中采用二进制 程序内存思想程序内存思想程序内存思想程序内存思想 存储程序通用电子计算机方案存储程序通用电子计算机方案存储程序通用电子计算机方案存储程序通用电子计算机方案运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备教学进程教学进程教学进程教学进程第6页/共71页8 8/50/501.11.1微型计算机发展概况微型计算机发展概况微型计算机发展概况微型计算机发展概况 计算机发展的四个时代（按元器件划分）计算机发展的四个

8、时代（按元器件划分）计算机发展的四个时代（按元器件划分）计算机发展的四个时代（按元器件划分）第二代（第二代（第二代（第二代（1957-19641957-1964）晶体管计算机）晶体管计算机）晶体管计算机）晶体管计算机 第三代（第三代（第三代（第三代（1965-19711965-1971）集成电路计算机）集成电路计算机）集成电路计算机）集成电路计算机 第四代第四代第四代第四代(1971(1971年至今年至今年至今年至今)大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机苹果苹果苹果苹果(Apple)(Apple)计算机计算机计算机计算机 19591959年，美国年，

9、美国年，美国年，美国 TexasTexas公司利用照像公司利用照像公司利用照像公司利用照像技术把多个晶体管和电路蚀刻在一技术把多个晶体管和电路蚀刻在一技术把多个晶体管和电路蚀刻在一技术把多个晶体管和电路蚀刻在一块硅片上，这种半导体集合体就是块硅片上，这种半导体集合体就是块硅片上，这种半导体集合体就是块硅片上，这种半导体集合体就是:“集成电路集成电路集成电路集成电路”IC(Integratedcircuit)IC(Integratedcircuit)第一代（第一代（第一代（第一代（1946-19571946-1957）电子管计算机）电子管计算机）电子管计算机）电子管计算机晶体管晶体管晶体管晶体管

10、教学进程教学进程教学进程教学进程第7页/共71页9 9/50/50什么是微机？u即微型计算机，它是以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件控制器和运算器的微处理器为核心所构造出的计算机系统。其核心是微处理器（Microprocessor，简称MPU）。u微机就是PC机吗？PC机只是微机中的一种，是我们最熟悉、最典型的微机产品u微机的覆盖范围任何电子产品，只要包含了CPU、存储器及I/O，且价格不高，都可以看作是微机u典型例子电子词典、电视机、全自动洗衣机、手机、mp3第8页/共71页1010/50/50本课程以Intel 8086/8088 CPU和典型机IMB PC系列机

11、为蓝本展开微型计算机系统的基本原理。第9页/共71页1111/50/50阶段阶段CPU(中央处理器中央处理器)第一代第一代Intel4004/8008第二代第二代Intel8080第三代第三代Intel8085第四代第四代Intel8086/8088/80486第五代第五代Pentium586PentiumPentiumPentium19711971年年年年第第第第1 1台微型计算机诞生台微型计算机诞生台微型计算机诞生台微型计算机诞生微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展1.1.1平板电脑平板电脑平板电脑平板电脑老式电脑老式电脑老式电脑老式电脑IBM-PCIBM-PC

12、586586电脑电脑电脑电脑PentiumPentium多媒体电脑多媒体电脑多媒体电脑多媒体电脑笔记本电脑笔记本电脑笔记本电脑笔记本电脑教学进程教学进程教学进程教学进程第10页/共71页1212/50/50 Intel4004 出产年份：出产年份：出产年份：出产年份：1971年 频率频率频率频率/前端总线前端总线前端总线前端总线：:108KHZ/0.74MHz:108KHZ/0.74MHz(4bit)(4bit)封装封装封装封装/针脚数量针脚数量针脚数量针脚数量：陶瓷：陶瓷：陶瓷：陶瓷DIP/16DIP/16针针针针 核心技术核心技术核心技术核心技术/晶体管数量：晶体管数量：晶体管数量：晶体管

13、数量：1010微米微米微米微米/2250教学进程教学进程教学进程教学进程 能够处理能够处理能够处理能够处理4bit4bit的数据，每秒运算的数据，每秒运算的数据，每秒运算的数据，每秒运算6 6万次，运行的频率为万次，运行的频率为万次，运行的频率为万次，运行的频率为108KHz108KHz，成，成，成，成本不到本不到本不到本不到100100美元。美元。美元。美元。40044004是美国英特尔公司是美国英特尔公司是美国英特尔公司是美国英特尔公司(Intel)(Intel)第一款推出的微处理器，也是全球第一款推出的微处理器，也是全球第一款推出的微处理器，也是全球第一款推出的微处理器，也是全球第一款微

14、处理器。第一款微处理器。第一款微处理器。第一款微处理器。该款处理器原先是为一家名为该款处理器原先是为一家名为该款处理器原先是为一家名为该款处理器原先是为一家名为 BusicomBusicom的日本公司而设计，用来的日本公司而设计，用来的日本公司而设计，用来的日本公司而设计，用来生产计算器生产计算器生产计算器生产计算器第11页/共71页1313/50/50 Intel8080 出产年份：出产年份：出产年份：出产年份：19741974年年年年4 4月月月月 频率：频率：频率：频率：2MHz2MHz教学进程教学进程教学进程教学进程 它是英特尔公司继它是英特尔公司继它是英特尔公司继它是英特尔公司继40

15、044004芯片推出的第三代微处理器，芯片推出的第三代微处理器，芯片推出的第三代微处理器，芯片推出的第三代微处理器，80808080比比比比40044004快十倍而且数据宽度也从快十倍而且数据宽度也从快十倍而且数据宽度也从快十倍而且数据宽度也从4 4位扩展到位扩展到位扩展到位扩展到8 8位，被广泛应用与各种控制系统和嵌入式系统中。位，被广泛应用与各种控制系统和嵌入式系统中。位，被广泛应用与各种控制系统和嵌入式系统中。位，被广泛应用与各种控制系统和嵌入式系统中。第12页/共71页1414/50/50教学进程教学进程教学进程教学进程第13页/共71页1515/50/50 Intel8085 出产年

16、份：出产年份：出产年份：出产年份：19761976 频率：频率：频率：频率：3MHz3MHz教学进程教学进程教学进程教学进程 80858085的主频，我们现在看来非常的可怜，甚至还不如一个的主频，我们现在看来非常的可怜，甚至还不如一个的主频，我们现在看来非常的可怜，甚至还不如一个的主频，我们现在看来非常的可怜，甚至还不如一个MP3MP3的的的的DSPDSP。它最低主频。它最低主频。它最低主频。它最低主频3MHz3MHz，最高主频也不过，最高主频也不过，最高主频也不过，最高主频也不过6MHz6MHz。第14页/共71页1616/50/50 Intel8086 出产年份：出产年份：出产年份：出产年

17、份：19781978年年年年6 6月月月月 频率：频率：频率：频率：4.77MHz4.77MHz教学进程教学进程教学进程教学进程 19781978年年年年6 6月月月月INTERINTER推出了推出了推出了推出了80868086微处理器，主频微处理器，主频微处理器，主频微处理器，主频4.77MHz4.77MHz，采，采，采，采用用用用1616位寄存器、位寄存器、位寄存器、位寄存器、1616位数据总线位数据总线位数据总线位数据总线和和和和2900029000个个个个3 3微米技术的晶体管微米技术的晶体管微米技术的晶体管微米技术的晶体管 IBMIBM公司公司公司公司19811981年生产的第年生产

18、的第年生产的第年生产的第一台电脑就是使用的这种芯一台电脑就是使用的这种芯一台电脑就是使用的这种芯一台电脑就是使用的这种芯片。这也标志着片。这也标志着片。这也标志着片。这也标志着x86x86架构和架构和架构和架构和IBMPCIBMPC兼容电脑的产生兼容电脑的产生兼容电脑的产生兼容电脑的产生第15页/共71页1717/50/508028680286于82年推出，24位AB，16位DB，时钟820MHz，集成度13.5万，为满足多任务系统的需要而设计，采用了两种新的内存管理技术（虚拟内存和保护模式）以使用和管理更多资源。与8086的显著的区别:l l地址线和数据线不再分时复用地址线和数据线不再分时复

19、用,简化了硬件设计简化了硬件设计;l l引入存储管理中的虚存管理机引入存储管理中的虚存管理机制。通过制。通过“虚地址虚地址”和和“保护保护”两重功能对存储器管理提供两重功能对存储器管理提供了支持了支持,加强了对多用户加强了对多用户/多任多任务运行的管理能力。务运行的管理能力。第16页/共71页1818/50/508038680386l l划时代的产品，开创了划时代的产品，开创了3232位微位微机的先河。机的先河。l l8585年推出，年推出，3232位内外位内外DBDB，3232位位ABAB，1650MHz1650MHz，27.527.5万集成万集成度，度，132132脚脚4 4列直插，直接寻

20、址列直插，直接寻址能力能力4GB4GB，并可管理，并可管理64TB64TB的虚的虚存（通过虚地址方式）。存（通过虚地址方式）。l l存储器管理：在存储器管理：在286286基础上增加基础上增加了虚拟了虚拟80868086方式，使其能更好方式，使其能更好地执行多任务处理。地执行多任务处理。l l 结构特点：包括结构特点：包括EUEU、BIUBIU、指、指令预取部件、指令译码部件令预取部件、指令译码部件IUIU、存储器管理部件等六部分组、存储器管理部件等六部分组成成第17页/共71页1919/50/508048680486l l8989年推出，标准年推出，标准3232位机，时钟位机，时钟40100

21、MHz40100MHz，168168脚脚PGAPGA封装，封装，120120万集成度。万集成度。l l从结构组成上看，从结构组成上看，486486相当于以相当于以386386为核心，增加了高速缓存和相为核心，增加了高速缓存和相当于片外当于片外8038780387的片内浮点协处理的片内浮点协处理器，以及增加了面向多处理机的机器，以及增加了面向多处理机的机构。但从程序设计角度来看，其体构。但从程序设计角度来看，其体系结构几乎没变。系结构几乎没变。l l 结构特点：在结构特点：在386386的的6 6个功能部件个功能部件基础上，增加了基础上，增加了CacheCache和和FPUFPU两部两部分，其中

22、多个部分都可以独立并行分，其中多个部分都可以独立并行工作，构成流水线工作，构成流水线。第18页/共71页2020/50/50PentiumPentiumPentiuml l9393年推出，时钟年推出，时钟60200MHz60200MHz，内部，内部DB32DB32位，外部位，外部DBDB6464位，位，AB32AB32位，位，296296引脚，是引脚，是IntelIntel为迎接为迎接Windows95Windows95和和多媒体时代而全新设计的。多媒体时代而全新设计的。l l结构特点：结构特点：超标量流水线：内部包括两条超标量流水线：内部包括两条5 5级指令流水线，各有独立的级指令流水线，各

23、有独立的ALUALU、地址生成逻辑和、地址生成逻辑和CacheCache接口，其中接口，其中U U线负责所有整数和浮点数线负责所有整数和浮点数指令，指令，V V线则负责简单的整数指令，这样在最佳状态下，线则负责简单的整数指令，这样在最佳状态下，P5P5可在可在一个时钟周期内执行二条指令。一个时钟周期内执行二条指令。双重分离式双重分离式CacheCache：拥有独立的：拥有独立的8KB8KB指令指令CahceCahce和数据和数据CacheCache，其中数据其中数据CacheCache有两个端口，分别用于有两个端口，分别用于U U线和线和V V线。线。6464位外部数据总线：配合位外部数据总线

24、：配合PCIPCI局部总线，局部总线，6464位外部位外部DBDB可大幅度可大幅度提高数据传输速度，有效解决阻塞问题。提高数据传输速度，有效解决阻塞问题。分支指令预测：执行的一些指令，最大限度地提高指令的并行分支指令预测：执行的一些指令，最大限度地提高指令的并行性。性。第19页/共71页2121/50/50PentiumProPentiumProl l9595年推出，用于服务器，为第六代年推出，用于服务器，为第六代X86X86，称为，称为P6P6或高能奔腾。或高能奔腾。l l结构特点：结构特点：三路超标量体系：三路超标量体系：1212级流水线；而级流水线；而P5P5是是2 2路路5 5级。级。

25、AB36AB36位位 数据流分析技术：指令译码产生的微动数据流分析技术：指令译码产生的微动作在执行以前经过整理，然后才能动态作在执行以前经过整理，然后才能动态地执行。这些微动作并非按指令在程序地执行。这些微动作并非按指令在程序中的顺序执行，而是乱序（错序）执行，中的顺序执行，而是乱序（错序）执行，其目的为提高执行的并行性。其目的为提高执行的并行性。增强的分支预测：采用多项转移预测措增强的分支预测：采用多项转移预测措施，使施，使CPUCPU可以跟踪多个转移指令，并可以跟踪多个转移指令，并对转移的结果进行预测，同时超越这些对转移的结果进行预测，同时超越这些转移，以推测将要执行的一些指令，最转移，以

26、推测将要执行的一些指令，最大限度地提高指令的并行性。大限度地提高指令的并行性。第20页/共71页2222/50/50PPP l l与与PentiumProPentiumPro同属同属P6P6系列系列,在后者的基础上增加了在后者的基础上增加了MMXMMX功能，采用功能，采用0.35um/0.25um0.35um/0.25um工艺，工艺，750750万集度。万集度。l l结构特点：结构特点：将将MMXMMX技术加至技术加至P6P6中并采用新的包装；中并采用新的包装；使用单边接触盒式封装使用单边接触盒式封装SECSEC：即：即Slot1Slot1。双双16KB16KB的一级的一级CacheCache

27、l lCeleronCeleron：IntelIntel为抵制为抵制K6K6占领低端市场而推出的低价占领低端市场而推出的低价CPUCPU，最初只是简单地将，最初只是简单地将P P中的二级中的二级CacheCache去掉。因去掉。因此性能较低。此性能较低。l l XEONXEON（至强）：（至强）：9898年年6 6月开始推出，用于服务器，拥月开始推出，用于服务器，拥有有512KB2MB512KB2MB的二级的二级CacheCache，且与，且与CPUCPU同频。同频。第21页/共71页2323/50/50PPl l在在PIIPII基础上增加了基础上增加了7070条条SSESSE（Streami

28、ngSIMDStreamingSIMDExtensionExtension）指令，让）指令，让CPUCPU可对可对多个数据同时进行浮点运算（多个数据同时进行浮点运算（4 4个个3232位浮点数）；位浮点数）；l l片内有片内有128128位序列号，以标识每位序列号，以标识每一部电脑，以用于电子商务的一部电脑，以用于电子商务的安全认证。安全认证。什么是SIMD？l l即单指令多数据，也就是一条即单指令多数据，也就是一条指令同时处理多个数据，主要指令同时处理多个数据，主要用于处理多媒体数据。用于处理多媒体数据。第22页/共71页2424/50/50P4P4l lP4P4是最新的是最新的IA-32I

29、A-32结构的微处理结构的微处理器，主要有以下特性：器，主要有以下特性：l l第一个基于第一个基于NetBurstNetBurst微结构的微结构的CPUCPU，该结构允许，该结构允许CPUCPU运行在运行在更高的时钟速度上；（更高的时钟速度上；（400MHz400MHz的前端总线）的前端总线）l l支持超线程技术；支持超线程技术；l l支持支持SSE2SSE2第23页/共71页2525/50/50摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律 戈登摩尔(GordonMoore)姓名：姓名：姓名：姓名：GordonMooreGordonMoore 诞生时间：诞生时间：诞生时间：诞生时间：19291929年年年

30、年 国籍国籍国籍国籍：美国：美国：美国：美国 集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，且价格不变；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上第24页/共71页2626/50/501、科学计算和科学研究2、信息处理及计算机网络3、生产过程自动化4、智能化仪器及装置5、家用电脑微型计算机的应用微型计算机的应用1.1.2第25页/共71页2727/50/50第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理1.1.1.1.科学计算科学计算科学计算科学计算 用于科学与工程领域。用于科学与工程领域。如如：的的计计算算、中中 长

31、长 期期 天天气气 预预 报报 及及导导 弹弹 发发 射射中中 的的 计计 算算等。等。主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题学问题第26页/共71页2828/50/50第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理人工智能人工智能人工智能人工智能计计算算机机模模拟拟人人的的高高级级思思维维活活动动,进进行行逻逻辑辑判判断断与与推推理理。如如机机器器人人、专专家家系系统统、语语音音识别系统、图形图像等模式识别系统。识别系统、图形图像等模式识别系统。第27页/共71页2929/50/50第一章第一章 微型计算机的

32、系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理 对对对对数数数数据据据据进进进进行行行行收收收收集集集集、储储储储存存存存、传传传传递递递递、分分分分类类类类、检检检检测测测测、排排排排序序序序、计计计计算算算算、打打打打印印印印报报报报表表表表、输输输输出出出出图图图图像像像像等等等等加加加加工处理。工处理。工处理。工处理。如如如如：企企企企业业业业生生生生产产产产管管管管理理理理系系系系统统统统、电电电电子子子子商商商商务务务务处理系统等。处理系统等。处理系统等。处理系统等。2.信息处理及计算机网络第28页/共71页3030/50/50第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算

33、机的系统结构与工作原理电子商务电子商务电子商务电子商务 电子商务源于英文电子商务源于英文电子商务源于英文电子商务源于英文ELECTRONIC COMMERCEELECTRONIC COMMERCE简写简写简写简写ECEC，顾名思义包含两个方面：一是电子方式，二是商贸活动，电子商务指的是利用简单、快捷、低成本的电子通讯方式、买卖双方不谋面地进行商贸活动。，顾名思义包含两个方面：一是电子方式，二是商贸活动，电子商务指的是利用简单、快捷、低成本的电子通讯方式、买卖双方不谋面地进行商贸活动。，顾名思义包含两个方面：一是电子方式，二是商贸活动，电子商务指的是利用简单、快捷、低成本的电子通讯方式、买卖双方

34、不谋面地进行商贸活动。，顾名思义包含两个方面：一是电子方式，二是商贸活动，电子商务指的是利用简单、快捷、低成本的电子通讯方式、买卖双方不谋面地进行商贸活动。电子商务的真正发展是建立在电子商务的真正发展是建立在电子商务的真正发展是建立在电子商务的真正发展是建立在INTERNETINTERNET技术上，所以也称技术上，所以也称技术上，所以也称技术上，所以也称IC(INTERNET COMMERCE).IC(INTERNET COMMERCE).第29页/共71页3131/50/50第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理信息高速公路信息高速公路第30页/共71页3

35、232/50/50第一章第一章 微型计算机的系统结构与工作原理微型计算机的系统结构与工作原理3生产过程自动化对对对对工工工工业业业业生生生生产产产产领领领领域域域域的的的的过过过过程程程程控控控控制制制制，即即即即对对对对生生生生产产产产过过过过程程程程进进进进行行行行监监监监视视视视和和和和控控控控制制制制，以以以以提提提提高高高高产产产产品品品品质质质质量量量量与与与与数数数数量量量量，减轻工人的劳动强度；减轻工人的劳动强度；减轻工人的劳动强度；减轻工人的劳动强度；第31页/共71页3333/50/504、智能化仪器及装置将将传传感感器器与与计计算算机机集集成成于于同同一一芯芯片片上上，智

36、智能能传传感感器器不不仅仅具具有有信信号号检检测测、转转换换功功能能，同同时时还还具具有有记记忆忆、存存储储、解解析析、统统计计、处处理理及及自自诊诊断断、自自校校准准、自自适适应应等等功能。功能。第32页/共71页3434/50/50PC(PersonalComputer)机：机：是是面面向向个个人人单单独独使使用用的的一一类类微微机机。当当今今的的微微机机的的许许多多指指标标，如如存存储储容容量量、运运行行速速度度等等已已经经赶赶上上或或超超过过了了以以前前的的小小型型机机，可可以以满满足足各各种不同的应用场合。种不同的应用场合。第33页/共71页3535/50/50所谓数制是指按进位的方

37、法所谓数制是指按进位的方法来进行计数来进行计数在进位计数制中，常常要用在进位计数制中，常常要用“基数基数”（或称底数）来区（或称底数）来区别不同的数制，而某进位制别不同的数制，而某进位制的基数就是表示该进位制所的基数就是表示该进位制所用字符或数码的个数。如十用字符或数码的个数。如十进制数共用进制数共用 09 十个数码十个数码表示数的大小表示数的大小,故其基数为故其基数为10。1.21.2计算机基础计算机基础计算机基础计算机基础1.2.11.2.1数制、编码数制、编码数制、编码数制、编码（一）数制（一）数制（一）数制（一）数制第34页/共71页3636/50/50一个数值，可以用不同进制的数表示

38、。通常用数字后面跟一个英文字母来表示该数的数制。十进制数十进制数：D Decimal D可以省略不用.二进制数二进制数：B Binary 八进制数八进制数：O Octal 十六进制数十六进制数：H Hexadecimal.例：1001B=09H=9D第35页/共71页3737/50/50 二进制数二进制数二进制数二进制数(mod.2)0000000100(mod.2)0000000100101000110001101001000101(1101)0101(1101)2 2 八进制八进制八进制八进制(mod.8)1234567(mod.8)1234567101011.1711.172020.27

39、.273030(57)(57)8 8 十进制十进制十进制十进制(mod.10)123456789(mod.10)1234567891010111213.19111213.192020(22)(22)1010 十六进制十六进制十六进制十六进制(mod.16)1.9ABCDEF(mod.16)1.9ABCDEF101011.1F11.1F2020(2E6)(2E6)1616101112131415101112131415计算机采用二进制的原因主要有以下几点：计算机采用二进制的原因主要有以下几点：计算机采用二进制的原因主要有以下几点：计算机采用二进制的原因主要有以下几点：vv 容易实现：二进制在硬件

40、技术上容易实现。容易实现：二进制在硬件技术上容易实现。容易实现：二进制在硬件技术上容易实现。容易实现：二进制在硬件技术上容易实现。vv 运算简单：二进制运算规则简单，操作实现简便。运算简单：二进制运算规则简单，操作实现简便。运算简单：二进制运算规则简单，操作实现简便。运算简单：二进制运算规则简单，操作实现简便。vv 工作可靠：采用两种稳定的状态来表示数字，使数据的存储、工作可靠：采用两种稳定的状态来表示数字，使数据的存储、工作可靠：采用两种稳定的状态来表示数字，使数据的存储、工作可靠：采用两种稳定的状态来表示数字，使数据的存储、传送、和处理都变得更加可靠。传送、和处理都变得更加可靠。传送、和处

41、理都变得更加可靠。传送、和处理都变得更加可靠。vv 逻辑判断方便：逻辑判断方便：逻辑判断方便：逻辑判断方便：教学进程教学进程教学进程教学进程第36页/共71页3838/50/50一般地，任意一个十进制数一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：都可以表示为：N=Kn-110n-1+Kn-210n-2+K1101+K0100+K-110-1+K-210-2+K-m10-m=一、二，八，十，十六进制数一、二，八，十，十六进制数一、二，八，十，十六进制数一、二，八，十，十六进制数*基数：数制所使用的数码的个数基数：数制所使用的数码的个数*权：数制中每一位所具有的值权：数制中每一位所具有的值.式中，式中

42、，式中，式中，1010称为十进制数的基数，称为十进制数的基数，称为十进制数的基数，称为十进制数的基数，i i表示数的某一位，表示数的某一位，表示数的某一位，表示数的某一位，1010ii 称该位的权，称该位的权，称该位的权，称该位的权，KKi i 表示第表示第表示第表示第i i位的数码。位的数码。位的数码。位的数码。KKi i 的范围为的范围为的范围为的范围为0909中的任意一个数中的任意一个数中的任意一个数中的任意一个数 1.有十个不同的数字符号：有十个不同的数字符号：0,1,2,9。2.遵循遵循“逢十进一逢十进一”原则。原则。十进制数的两个主要特点：十进制数的两个主要特点：十进制数的两个主要

43、特点：十进制数的两个主要特点：整数部分整数部分小数部分小数部分第37页/共71页3939/50/50MM进制数中的每一位都具有其特定的权，称为进制数中的每一位都具有其特定的权，称为位权或简称权。就是说，对于同一个数码在不位权或简称权。就是说，对于同一个数码在不同的位它所代表的数值就不同。每个同的位它所代表的数值就不同。每个位权由基位权由基数的次幂来确定数的次幂来确定。例:二进制数1101.11B相当于十进制数的12312202112012-112-284 10.50.2513.7510 例如：999.99这个数可以写为:999.999102 9101 9100 910-110-2 上式称为按位

44、权展开式。第38页/共71页4040/50/50设基数用设基数用R表示，则对于二进制，表示，则对于二进制，R=2,Ki为为0或或1，逢二进一。，逢二进一。N=对对于于八八进进制制，R=8,Ki为为07中中的的任任意意一一个个，逢逢八进一。八进一。N=对对于于十十六六进进制制，R=16,Ki为为09、A、B、C、D、E、F共共16个数码中的任意一个，逢十六进一。个数码中的任意一个，逢十六进一。N=第39页/共71页4141/50/50例例例例1101.001B=(1101.001)2=123+122+021+120+02-1+02-2+12-3=(13.125)10=13.125综上可见，上述几

45、种进位制有以下共同点：综上可见，上述几种进位制有以下共同点：综上可见，上述几种进位制有以下共同点：综上可见，上述几种进位制有以下共同点：每种进位制都有一个确定的基数每种进位制都有一个确定的基数每种进位制都有一个确定的基数每种进位制都有一个确定的基数RR，每一位的系数，每一位的系数，每一位的系数，每一位的系数KKii 有有有有RR种可能的取值。种可能的取值。种可能的取值。种可能的取值。按按按按“逢逢逢逢RR进一进一进一进一”方式计数，在混合小数中，小数点右移一位相当于乘以方式计数，在混合小数中，小数点右移一位相当于乘以方式计数，在混合小数中，小数点右移一位相当于乘以方式计数，在混合小数中，小数点

46、右移一位相当于乘以RR，左移一位相当于除以，左移一位相当于除以，左移一位相当于除以，左移一位相当于除以RR。第40页/共71页4242/50/50数的进制转换数的进制转换数的进制转换数的进制转换 各种进制间的对应关系各种进制间的对应关系各种进制间的对应关系各种进制间的对应关系 1 1 数制的换算禁止四舍五入！数制的换算禁止四舍五入！数制的换算禁止四舍五入！数制的换算禁止四舍五入！mod.8mod.8不同进制数换算方法不同进制数换算方法不同进制数换算方法不同进制数换算方法2 2mod.10mod.10mod.2mod.2mod.16mod.16教学进程教学进程教学进程教学进程二进二进制制八进制八

47、进制十进制十进制十六进制十六进制00000000001111001022200113330100444010155501106660111777100010881001119910101210A10111311B11001412C11011513D11101614E11111715F1000020161010001211711第41页/共71页4343/50/50 mod2-mod10mod2-mod10换算换算换算换算mod.10mod.10mod.2mod.227.2527.25mod.2mod.10mod.2mod.1011011.0111011.011 1101101101101个位个

48、位个位个位 2 244 2 2332 2222 211 2 2002 2-1-12 2-2-2+例例例例(11011.01)(11011.01)22=10010.1110010.11mod.10mod.10mod.2mod.2 例例例例(18.8125)(18.8125)1010=整数部分整数部分整数部分整数部分(除除除除2 2取余法取余法取余法取余法)小数部分小数部分小数部分小数部分(乘乘乘乘2 2取整法取整法取整法取整法)218.218.余余余余0 0992.2.余余余余1 1442.2.余余余余0 0222.2.余余余余0 011.余余余余1 110010100100.81250.812

49、5221.625.1.625.整数部分整数部分整数部分整数部分=1=1221.25.1.25.整数部分整数部分整数部分整数部分=1=1220.5.0.5.整数部分整数部分整数部分整数部分=0=0110110教学进程教学进程教学进程教学进程第42页/共71页4444/50/50 mod8-mod10mod8-mod10换算换算换算换算mod.10mod.10mod.8mod.8678.15625678.15625mod.8mod.10mod.8mod.101246.121246.121 12461224612个位个位个位个位 8 833 8 8228 8118 8008 8-1-18 8-2-2

50、+例例例例(1246.12)(1246.12)88=1246.1171246.117mod.10mod.10mod.8mod.8 例例例例(678.156)(678.156)1010=整数部分整数部分整数部分整数部分(除除除除8 8取余法取余法取余法取余法)小数部分小数部分小数部分小数部分(乘乘乘乘8 8取整法取整法取整法取整法)8678.8678.余余余余6 684848.8.余余余余4 410108.8.余余余余2 21.1.余余余余1 1124612460.1560.156881.248.1.248.整数部分整数部分整数部分整数部分=1=1881.984.1.984.整数部分整数部分整数