第一章-微型计算机概论.ppt

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1、第一章第一章 微型计算机概论微型计算机概论合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学计算机与信息学院 2012-022012-022012-022012-02 微型计算机原理及其应用微型计算机原理及其应用 第一章第一章第一章第一章 微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论1.0 课程简介课程简介1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 微型计算机的结构微型计算机的结构1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标1.5 微型计算机运算基础微型计算机运算基础2微机微机微机微机 原

2、理原理原理原理 及及 接口接口接口接口 技术技术技术技术典型机型：典型机型：IBM PCIBM PC系列机系列机基本系统：基本系统：Intel 8086/8088Intel 8086/8088I/OI/O接口电路及与外设的连接接口电路及与外设的连接硬件接口电路原理硬件接口电路原理软件接口编程方法软件接口编程方法1.0 1.0 课程简介课程简介课程简介课程简介3课程目标课程目标系统掌握汇编语言的程序设计基本方法系统掌握汇编语言的程序设计基本方法系统掌握微机硬件接口技术系统掌握微机硬件接口技术建立微机系统的整体概念建立微机系统的整体概念具备微机软件及硬件初步设计和开发的能力具备微机软件及硬件初步设

3、计和开发的能力1.0 1.0 课程简介课程简介课程简介课程简介微机系统的组成微机系统的组成 organization工作原理工作原理 principle 硬件接口技术硬件接口技术 interface典型应用典型应用 use4主要参考书主要参考书周国祥主编，微机原理与接口技术，中国科学技术大学周国祥主编，微机原理与接口技术，中国科学技术大学出版社，出版社，2010.82010.8戴梅蕚，微型计算机技术及应用，清华大学出版社戴梅蕚，微型计算机技术及应用，清华大学出版社学习要求学习要求课堂课堂：听讲与理解、适当笔记。：听讲与理解、适当笔记。课后课后：认真读书、完成作业。：认真读书、完成作业。实验实验

4、：充分准备、勇于实践。：充分准备、勇于实践。考核方式考核方式平时考勤平时考勤15%15%实验实验15%15%期末考试期末考试 70%70%1.0 1.0 课程简介课程简介课程简介课程简介5第一章第一章第一章第一章 微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论1.0 课程简介课程简介1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 微型计算机的结构微型计算机的结构1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标1.5 微型计算机运算基础微型计算机运算基础61.微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况2.微型计算机的特点微型计算机的特点 3.微型计

5、算机的应用微型计算机的应用 1.1 1.1 微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述7计算机的发展计算机的发展电子管计算机电子管计算机晶体管计算机晶体管计算机集成电路计算机集成电路计算机大规大规模集成电路计算机模集成电路计算机人工智能计算机（尚在研制）人工智能计算机（尚在研制）19461946年第一代电子计算机（年第一代电子计算机（ENIACENIAC）在美国研制成功。）在美国研制成功。使用了使用了1880018800个电子管，重个电子管，重3030吨，占地吨，占地150150平方米，耗电平方米，耗电150150千瓦，每秒完成千瓦，每秒完成50005000次加法运算。次加法运算

6、。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况8计算机的发展（续）计算机的发展（续）19581958年第二代晶体管计算机推出，用晶体管代替了电子年第二代晶体管计算机推出，用晶体管代替了电子管，大大降低了计算机的成本和体积，运算速度成百倍管，大大降低了计算机的成本和体积，运算速度成百倍提高。提高。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况9计算机的发展（续）计算机的发展（续）19651965年中小规模集成电路为主体的计算机问世，使计算年中小规模集成电路为主体的计算机问世，使计

7、算机的体积进一步缩小，配上各类操作系统，计算机性能机的体积进一步缩小，配上各类操作系统，计算机性能极大提高。极大提高。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况10计算机的发展（续）计算机的发展（续）19701970年大规模集成电路（年大规模集成电路（LSILSI）研制成功，计算机发展）研制成功，计算机发展到第四代，微型计算机是第四代计算机的典型代表。到第四代，微型计算机是第四代计算机的典型代表。19711971年在美国硅谷第一块通用微处理器年在美国硅谷第一块通用微处理器Intel4004Intel4004诞生，诞生，从而开创了微型

8、计算机的新时代。从而开创了微型计算机的新时代。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况11计算机的发展（续）计算机的发展（续）计算机发展的四个方向：巨、微、网、智。计算机发展的四个方向：巨、微、网、智。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况 微型计算机核心部件：微型计算机核心部件：微处理器微处理器，是微机发展的风向标。，是微机发展的风向标。12微处理器的发展微处理器的发展第一代微处理器第一代微处理器19711971年年1111月月，IntelIntel公司第一枚微处

9、理器芯片公司第一枚微处理器芯片40044004。4 4位，位，它总共集成了它总共集成了2 23 30000个晶体管个晶体管，运行速度只有，运行速度只有108KHz108KHz。19721972年年4 4月，月，IntelIntel公司宣布另一种型号的微处理器公司宣布另一种型号的微处理器80088008研制成功。研制成功。8 8位位，集成了，集成了35003500个晶体管，运行速度为个晶体管，运行速度为200KHz200KHz。第二代微处理器第二代微处理器19731973年，年，IntelIntel推出了推出了80808080微处理器。微处理器。8 8位位，集成晶体管，集成晶体管数目数目6000

10、6000，运行速度，运行速度2MHz2MHz。1971974 4年，年，MotorolaMotorola公司推出公司推出8 8位微处理器位微处理器McMc68006800。19751975年，年，ZilogZilog公司推出公司推出8 8位微处理器位微处理器Z80Z80。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况13微处理器的发展（续）微处理器的发展（续）第三代微处理器第三代微处理器1971978 8年，年，IntelIntel公司推出公司推出8086/80888086/8088微处理器。微处理器。1616位，集位，集成成29000

11、29000只晶体管，运行速度为只晶体管，运行速度为5MHz/10MHz5MHz/10MHz。19831983年，年，IntelIntel公司推出公司推出Intel 80286Intel 80286微处理器，它是微处理器，它是真真正意义上也是最后一款正意义上也是最后一款1616位。位。集成了集成了14.314.3万只晶体管，万只晶体管，具有具有6MHz6MHz12.5MHz12.5MHz的运行速度。的运行速度。第四代微处理器第四代微处理器19851985年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了8038680386微处理器。微处理器。3232位，集成位，集成了了2727万万5 5千只晶体管

12、。千只晶体管。19891989年，年，IntelIntel公司公司发布了发布了8048680486微处理器。微处理器。3232位，集成位，集成了了125125万个晶体管。最高运行速度万个晶体管。最高运行速度100MHz100MHz。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况14微处理器的发展（续）微处理器的发展（续）第五代微处理器第五代微处理器19931993年年3 3月，月，IntelIntel公司推出了名为公司推出了名为PentiumPentium（经典奔腾（经典奔腾或或586586）的微处理）的微处理器。器。3232位，核心由

13、位，核心由320320万个晶体管组成万个晶体管组成。19951995年年1111月月，IntelIntel公司推出了公司推出了Pentium ProPentium Pro（高能奔腾）。（高能奔腾）。3232位，核心由位，核心由550550万个晶体管组成，最高运行速度万个晶体管组成，最高运行速度200MHz200MHz。19971997年年1 1月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了Pentium MMXPentium MMX（Multi-Multi-Media Media eXtensioneXtension，多能奔腾）。多能奔腾）。19971997年年5 5月，月，IntelInt

14、el公司推出了公司推出了PentiumPentium（奔腾二代）。（奔腾二代）。核心提升到核心提升到750750万个晶体管。万个晶体管。19991999年年2 2月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了Pentium Pentium（奔腾三代）。（奔腾三代）。20002000年年1111月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了PentiumPentiumIVIV（奔腾四代）。（奔腾四代）。20012001年年5 5月，月，IntelIntel公司推出了公司推出了6464位位微处理器微处理器ItaniumItanium。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展

15、概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况15微处理器的发展（续）微处理器的发展（续）1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况Intel 4004Intel 8008Motorola 6800Intel 8086Intel 80286Intel 80386Intel 80486Intel PentiumIntel Pentium IIIntel Pentium IIIIntel Pentium IVIntel 酷睿酷睿216摩尔定律摩尔定律歌登歌登.摩尔（摩尔（Gordon MooreGordon Moore）是）是IntelI

16、ntel公司奠基者之一，公司奠基者之一，他在他在19641964年提出摩尔定律。年提出摩尔定律。内容：每内容：每1818个月半导体集成电路里面晶体管的个数会翻个月半导体集成电路里面晶体管的个数会翻一倍，也就是集成度提升一倍，即性能会提升一倍。一倍，也就是集成度提升一倍，即性能会提升一倍。从从19641964年提出到年提出到19711971年，年，IntelIntel公司的公司的CPUCPU一直是遵循摩一直是遵循摩尔定律在发展。尔定律在发展。19951995年摩尔对摩尔定理稍微修改了一下，原来每一年半年摩尔对摩尔定理稍微修改了一下，原来每一年半（1818个月）改为两年。也就是说每两年芯片的集成度

17、会个月）改为两年。也就是说每两年芯片的集成度会提升一倍，特性提升一倍，但价格不变。提升一倍，特性提升一倍，但价格不变。1.1.1 1.1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况171.微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况2.微型计算机的特点微型计算机的特点 3.微型计算机的应用微型计算机的应用 1.1 1.1 微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述18体积小、功耗低。体积小、功耗低。1616位微处理器位微处理器6800068000，芯片大小为，芯片大小为6.25mm6.25mm7.14mm7.14mm，功，功耗约耗约1.2W1

18、.2W。3232位微处理器位微处理器8048680486，芯片大小为，芯片大小为16mm16mm11mm11mm，功耗约，功耗约0.75W0.75W3W3W。可靠性高，使用环境要求低。可靠性高，使用环境要求低。系统外部芯片配套，系统设计灵活。系统外部芯片配套，系统设计灵活。性能优良，价格低廉。性能优良，价格低廉。1.1.2 1.1.2 微型计算机的特点微型计算机的特点微型计算机的特点微型计算机的特点191.微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况2.微型计算机的特点微型计算机的特点 3.微型计算机的应用微型计算机的应用 1.1 1.1 微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述2

19、0科学计算科学计算科学研究和工程计算领域，是应用较广泛的领域。科学研究和工程计算领域，是应用较广泛的领域。信息处理信息处理可用来处理生产和经济活动及科学研究中获得的文字、可用来处理生产和经济活动及科学研究中获得的文字、表格、图象、声音等各类信息。表格、图象、声音等各类信息。计算机控制计算机控制智能仪器智能仪器计算机通信计算机通信家用电器家用电器CAD/CAM/CAI1.1.3 1.1.3 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21第一章第一章第一章第一章 微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论1.0 课程简介课程简介1.1 微型计算机概述微型计算机概

20、述1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 微型计算机的结构微型计算机的结构1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标1.5 微型计算机运算基础微型计算机运算基础221.微处理器、微型计算机、微型计算机微处理器、微型计算机、微型计算机系统系统 2.微型计算机的分类微型计算机的分类1.2 1.2 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机系统23微处理器微处理器由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器。其内其内部通常包括算术逻辑部件部通常包括算术逻辑部件、累加器累加器、通用寄存器组通用寄存器组、程、程序计数器序计数器、时序和控

21、制逻辑部件时序和控制逻辑部件、内部总线等等。内部总线等等。1.2.1 1.2.1 微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统24微型计算机微型计算机简称微型机或微机，是由微处理器、主存储器、输入输简称微型机或微机，是由微处理器、主存储器、输入输出接口电路和系统总线构成的裸机。出接口电路和系统总线构成的裸机。1.2.1 1.2.1 微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统25微型计算机系统微型计算机系统指以微型计算机为主体，配以相应的外部设备、电源、指以微型计算机为主体，配以相应的外部设

22、备、电源、辅助电路和所需要的软件而构成的计算机系统。辅助电路和所需要的软件而构成的计算机系统。分为分为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：微型计算机、电源、辅助电路及外部设备（键盘、鼠标、显示器、硬盘、打印机等）组成。软件系统：软件系统：系统软件（如操作系统）、编译程序、数据库管理软件和各种应用程序。1.2.1 1.2.1 微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统26微型计算机系统微型计算机系统1.2.1 1.2.1 微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统显示

23、器（输出设备）显示器（输出设备）显示器（输出设备）显示器（输出设备）主机箱主机箱主机箱主机箱鼠标（输入设备）鼠标（输入设备）鼠标（输入设备）鼠标（输入设备）键盘（输入设备）键盘（输入设备）键盘（输入设备）键盘（输入设备）27三者之间的层次关系三者之间的层次关系1.2.1 1.2.1 微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统微处理器、微机、微机系统281.微处理器、微型计算机、微型计算机微处理器、微型计算机、微型计算机系统系统 2.微型计算机的分类微型计算机的分类1.2 1.2 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机系统29按字长分类按字长分类字长是

24、指计算机能直接处理的二进制数的位数。微型计字长是指计算机能直接处理的二进制数的位数。微型计算机的性能很大程度上取决于算机的性能很大程度上取决于CPUCPU的字长。的字长。微型计算机可分为：微型计算机可分为：4位微型计算机位微型计算机8位微型计算机位微型计算机16位微型计算机位微型计算机32位微型计算机位微型计算机64位微型计算机位微型计算机1.2.2 1.2.2 微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类30按结构方式分类按结构方式分类单片机单片机将CPU、存储器、外设接口等集成到一片芯片一片芯片上所形成的微型计算机。单板机单板机将CPU、存储器、外设接口等做到一块印制电

25、路板一块印制电路板上所形成的微型计算机。多板机多板机由多块插件板多块插件板组成的一台微型计算机。微型计算机套件微型计算机套件针对特定的用途，选用合适的微型计算机组件（如CPU、存储器、接口电路或芯片等）专门设计专门设计的微型计算机。微型计算机系统微型计算机系统1.2.2 1.2.2 微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类31按结构方式分类按结构方式分类1.2.2 1.2.2 微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类单单片片机机单单板板机机注意：注意：单纯的微处理器不是计算机，单纯的微型计算机也不是完整的计单纯的微处理器不是计算机，单纯的微型计算

26、机也不是完整的计算机系统，它们都不能独立地工作，只有微型计算机系统才是完整的算机系统，它们都不能独立地工作，只有微型计算机系统才是完整的计算机系统，才有实用意义。计算机系统，才有实用意义。32按计算机在系统中的地位与作用分类按计算机在系统中的地位与作用分类单片机单片机个人计算机个人计算机PC(Personal Computer)工作站工作站/服务器服务器工作站（Work Station）指HP，IBM等大公司推出的具有高速运算能力和很强的图形处理功能的计算机。特别适应于工程技术人员进行工程与产品设计，具有较好的网络通信能力。服务器（Server）则指存储容量大、网络通信能力强、可靠性好、运行网

27、络操作系统、性能价格比高的一类计算机产品。网络计算机网络计算机1.2.2 1.2.2 微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类微型计算机的分类33第一章第一章第一章第一章 微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论1.0 课程简介课程简介1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 微型计算机的结构微型计算机的结构1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标1.5 微型计算机运算基础微型计算机运算基础341.总线结构总线结构2.微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能3.微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程

28、1.3 1.3 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35冯冯诺依曼体系结构诺依曼体系结构能把需要的程序和数据送至计算机中。能把需要的程序和数据送至计算机中。（输入）（输入）必须具有长期记忆程序、数据、中间结必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。果及最终运算结果的能力。（存储）（存储）能够完成各种算术、逻辑运算和数据传能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。送等数据加工处理的能力。（运算）（运算）能够根据需要控制程序走向，并能根据能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。指令控制机器的各部件协调操作。（控制）

29、（控制）能够按照要求将处理结果输出给用户。能够按照要求将处理结果输出给用户。（输出）（输出）1.3.1 1.3.1 总线结构总线结构总线结构总线结构简单地讲，简单地讲，微型计算机系统的工作过程是微型计算机系统的工作过程是取指令取指令(代码代码)分析指令分析指令(译码译码)执行指令执行指令的不断循环的过程。的不断循环的过程。36微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构三总线结构三总线结构1.3.1 1.3.1 总线结构总线结构总线结构总线结构37总线总线是连接多个功能部件或多个装置的一组公共信号线。是连接多个功能部件或多个装置的一组公共信号线。按传送信息类型不同，可分为数据总线、地址总线按传送信

30、息类型不同，可分为数据总线、地址总线和控制总线三种类型和控制总线三种类型(微型计算机的三总线结构微型计算机的三总线结构)。数据总线(Data Bus)：是CPU用来传送数据信息的信号线，双向三态总线。数据总线的位数和处理器的位数相对应。地址总线(Address Bus)：是用来传送地址信息的信号线，单向的三态总线。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存空间的大小。控制总线(Control Bus)：是用来传送控制信号的一组总线。控制总线有的为单向，有的为双向或三态，有的为非三态，取决于具体的信号线。1.3.1 1.3.1 总线结构总线结构总线结构总线结构381.总线结构总线结构2.微型计

31、算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能3.微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程1.3 1.3 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39微处理器微处理器1.3.2 1.3.2 微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能40存储器存储器内存储器（内存）和外存储器（外存、辅存）。内存储器（内存）和外存储器（外存、辅存）。内存用来存放即将使用或正在使用的数据和程序。外存用来存放暂时不用的程序和数据。存储单元的存储单元的地址地址和和内容内容是两个不同的概念是两个不同的概念1.3.2 1.3.

32、2 微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能41输入输出设备的接口输入输出设备的接口是外围设备与微型计算机之间的连接电路，在两者是外围设备与微型计算机之间的连接电路，在两者之间进行信息交换的过程中，起暂存、缓冲、类型之间进行信息交换的过程中，起暂存、缓冲、类型变换及时序匹配的作用。变换及时序匹配的作用。1.3.2 1.3.2 微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能42总线总线1.3.2 1.3.2 微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其

33、功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能43主板主板机箱中的一块集成电路板，集成有机箱中的一块集成电路板，集成有CPU槽、内存槽、槽、内存槽、扩展卡槽、输入输出系统、总线系统、电源接口等。扩展卡槽、输入输出系统、总线系统、电源接口等。主板是一个主板是一个母体母体，微型计算机的基本功能部件或直，微型计算机的基本功能部件或直接插在主板上，或通过电缆电线连接在主板上。接插在主板上，或通过电缆电线连接在主板上。1.3.2 1.3.2 微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能441.总线结构总线结构2.微型计算机

34、的基本组成及其功能微型计算机的基本组成及其功能3.微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程1.3 1.3 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45冯冯诺依曼关于存储程序工作原理诺依曼关于存储程序工作原理把程序存储在计算机内，使其能像快速存取数据一样，把程序存储在计算机内，使其能像快速存取数据一样，快速存取组成程序的指令。快速存取组成程序的指令。为实现控制器自动连续地执行程序，必须先把程序和为实现控制器自动连续地执行程序，必须先把程序和数据送到具有记忆功能的存储器中保存起来。数据送到具有记忆功能的存储器中保存起来。1.3.3 1.3.3 微型计算机的工作过程微型计算机

35、的工作过程微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程461.3.3 1.3.3 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程程序的执行过程程序的执行过程实质是其执行程序的过程。执行程序的过程，就是实质是其执行程序的过程。执行程序的过程，就是执行指令序列的过程，即逐条地从存储器中取出指执行指令序列的过程，即逐条地从存储器中取出指令并完成指令所指定的操作。令并完成指令所指定的操作。微型计算机的工作过程，就是不断微型计算机的工作过程，就是不断取指令、译码取指令、译码(分分析指令析指令)和执行和执行的过程，直到遇到的过程，直到遇到停机指令停机指令时结束。时结束。471

36、.3.3 1.3.3 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程实例实例计算1+2=?汇编语言程序对应的机器指令 对应的操作 MOV AL,110110000将立即数1传送到累加寄存器AL中00000001ADD AL,200000100计算两个数的和，结果存放到AL中00000010MOV 0008,AL10100010将AL中的数传送到地址单元00080000100100000000HLT11110100停机48第一章第一章第一章第一章 微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论1.0 课程简介课程简介1.1 微型计算机概述微型计算机概述

37、1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 微型计算机的结构微型计算机的结构1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标1.5 微型计算机运算基础微型计算机运算基础491.4 1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标几个基本概念和单位几个基本概念和单位位（位（bit）：计算机所能表示的最小的数据单位，它）：计算机所能表示的最小的数据单位，它指的是取值只能为指的是取值只能为0或或1的一个二进制数值位。位作的一个二进制数值位。位作为单位时记作为单位时记作b。字节（字节（byte）：由）：由8个位二进制位组成，通常用作计个位

38、二进制位组成，通常用作计算存储容量的单位。字节作为单位时记作算存储容量的单位。字节作为单位时记作B。501.4 1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标字长字长是微处理器一次可以直接处理的二进制数的位数，是微处理器一次可以直接处理的二进制数的位数，取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。典型的字长有的宽度。典型的字长有4 4、8 8、1616、3232和和6464位。位。80888088称为称为准准1616位微处理器位微处理器，而，而80386SX80386SX称为称为准准3

39、232位微位微处理器处理器。51主频主频主频也叫做主频也叫做时钟频率时钟频率，用来表示微处理器的运行速度。，用来表示微处理器的运行速度。主频越高表明速度越快，其单位是主频越高表明速度越快，其单位是MHzMHz。早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从80486DX280486DX2开始，开始，主频主频=外部总线频率外部总线频率 倍频系数倍频系数。外部总线频率外部总线频率通常简称为通常简称为外频外频，它的单位也是，它的单位也是MHzMHz，外频，外频越高说明微处理器与系统内存数据交换的速度越快，因越高说明微处理器与系统内存数据交换的速度越快，因而微型计

40、算机的运行速度也越快。而微型计算机的运行速度也越快。倍频系数倍频系数是微处理器的主频与外频之间的相对比例系数。是微处理器的主频与外频之间的相对比例系数。通过提高外频或倍频系数，可以使微处理器工作在比标通过提高外频或倍频系数，可以使微处理器工作在比标称主频更高的时钟频率上，这就是所谓的称主频更高的时钟频率上，这就是所谓的超频超频。1.4 1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标52存储器容量存储器容量存储容量是衡量存储器存放二进制信息多少的一个重要存储容量是衡量存储器存放二进制信息多少的一个重要指标。指标。内存储器和内存储器和CPU

41、CPU直连，外存储器通过内存储器和直连，外存储器通过内存储器和CPUCPU间接间接连接。因此，通常用存储器所能存储的字数及其字长的连接。因此，通常用存储器所能存储的字数及其字长的乘积来表示存储器容量，即：乘积来表示存储器容量，即：存储器容量=字数字长K是Kilo的缩写，1KB=1024=210；M是Mega的缩写，1MB=1024K=220；G是Giga的缩写，1GB=1024M=230；T是Tera的缩写，1TB=1024G=240。1.4 1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标以字节以字节B B为单位为单位53运算速度运算速

42、度运算速度是微型计算机结构性能的综合表现，它是指微运算速度是微型计算机结构性能的综合表现，它是指微处理器执行指令的速率。处理器执行指令的速率。问题：问题：运算速度就是主频？运算速度就是主频？运算速度除了和主频相关，还和运算速度除了和主频相关，还和CPUCPU的其他性能指标（缓的其他性能指标（缓存、指令集、存、指令集、CPUCPU位数等）相关。位数等）相关。目前有三种方法：目前有三种方法：根据不同类型指令在计算机使用过程中出现的频率，乘根据不同类型指令在计算机使用过程中出现的频率，乘上不同的系数，求得统计平均值，这是平均速度；上不同的系数，求得统计平均值，这是平均速度；以执行时间最短的指令或某条

43、特定指令为标准来计算速以执行时间最短的指令或某条特定指令为标准来计算速度；度；直接给出每条指令的实际执行时间和机器的主频。直接给出每条指令的实际执行时间和机器的主频。1.4 1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标54外设扩展能力外设扩展能力外设扩展能力即容许配置的外设数量。外设扩展能力即容许配置的外设数量。容许挂接的外设数量越多，微型计算机的功能就越强。容许挂接的外设数量越多，微型计算机的功能就越强。举例：举例：Intel 8086/8088 CPUIntel 8086/8088 CPU能直接实现对能直接实现对64K64K个输入

44、个输入输出端口的寻址。因此，若按每台设备平均占用输出端口的寻址。因此，若按每台设备平均占用4 4个端口个端口计算，则以计算，则以Intel 8086/8088Intel 8086/8088为为CPUCPU的微型计算机系统可的微型计算机系统可以挂接以挂接16K16K个外部设备。个外部设备。软件配置软件配置主要指微型计算机系统配置了什么样的操作系统及其他主要指微型计算机系统配置了什么样的操作系统及其他系统软件和实用程序等，这决定了计算机能否发挥高效系统软件和实用程序等，这决定了计算机能否发挥高效率。率。1.4 1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算

45、机的主要性能指标55第一章第一章第一章第一章 微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论微型计算机概论1.0 课程简介课程简介1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 微型计算机的结构微型计算机的结构1.4 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标1.5 微型计算机运算基础微型计算机运算基础561.微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制 2.微型计算机中数和字符的表示微型计算机中数和字符的表示3.原码、反码、补码及其运算法则原码、反码、补码及其运算法则1.5 1.5 微型计算机运算基础微型计算机运算基础微型计算机运算基础微型计算机

46、运算基础57常用计数制常用计数制十进制、二进制、八进制和十六进制十进制、二进制、八进制和十六进制十进制十进制 后缀后缀D或省略或省略 例：例：1796.34D二进制二进制 后缀后缀B 例：例：1101.1010B八进制八进制 后缀后缀O 例：例：625.71O十六进制十六进制 后缀后缀H 例：例：37C8.A2H1.5.1 1.5.1 微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制数的进制本质数的进制本质是什么？是什么？58进位计数制进位计数制十进制、二进制、八进制和十六进制采用的都是进位十进制、二进制、八进制和十六进制采用的都

47、是进位计数制，进位计数制中用少量计数制，进位计数制中用少量数码数码按次序排列成数位，按次序排列成数位，并按由低到高的进位方式进行计数。并按由低到高的进位方式进行计数。基数基数和和权权是每种进位计数制的两个基本要素。是每种进位计数制的两个基本要素。基数是进位计数制中所用数码的个数。基数为基数是进位计数制中所用数码的个数。基数为r的进位的进位计数制中需要计数制中需要r个数码，每个数位计满个数码，每个数位计满r就向高位进一，就向高位进一，即即逢逢r进一进一。在进位计数制表示的数中，同一数字处在不同位置表在进位计数制表示的数中，同一数字处在不同位置表示不同的值，它所表示的值是该数字乘以一个由它所示不同

48、的值，它所表示的值是该数字乘以一个由它所处位置所决定的常数，这一常数就是该数位所具有的处位置所决定的常数，这一常数就是该数位所具有的权。权。r进制数各位的权是以进制数各位的权是以r为底的幂为底的幂。1.5.1 1.5.1 微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制591.5.1 1.5.1 微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制进位计数制的一般形式进位计数制的一般形式任何一个任何一个r进制数进制数N可以表示为：可以表示为：举例：举例：若若r=16，则是

49、十六进制数，其各位的权是以，则是十六进制数，其各位的权是以16为为底的幂，十六进制中共有底的幂，十六进制中共有16个数码：个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。60常用数制之间的转换常用数制之间的转换r进制数转换为十进制数进制数转换为十进制数按照基数和权值展开求和。按照基数和权值展开求和。【例例1.3】将将101011B转换成十进制数转换成十进制数。分析：分析：基数基数 1 0 1 0 1 1 权值权值 25 24 23 22 21 20 【解解】101011B=125+024+123+022 +121+120=43。【例例1.4】试将试将10001.1101

50、B转换成十进制数。转换成十进制数。分析：分析：基数基数 1 0 0 0 1.1 1 0 1 权值权值 24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4 【解解】110001.1101B=124+023+122+021+120+12-1+12-2+02-3 +12-4=17.81251.5.1 1.5.1 微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制微型计算机中常用的几种计数制61常用数制之间的转换（续）常用数制之间的转换（续）r进制数转换为十进制数练习进制数转换为十进制数练习练习练习1：将将325.7O转换为十进制数。转换为十进制数。分析：分