第1章 概述微机原理与应用优秀课件.ppt

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1、第1章 概述微机原理与应用第1 页，本讲稿共39 页1.1 计算机和微型计算机的发展概况 1.1.1 计算机的发展 1.1.2 微型计算机的发展 返回本章首页第2 页，本讲稿共39 页1.1.1 计算机的发展 第一代电子计算机称为电子管计算机。第 二 代 计 算 机 称 为 晶 体 管 计 算 机，其 主 要 逻 辑 元 件 采 用 的 是晶体管。第 三 代 计 算 机 的 内 存 储 器 采 用 了 半 导 体 存 储 器，可 靠 性和存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。关于第五代计算机人们正在进行着多方面的探索。第3 页，本讲稿共39 页计算机（Com

2、puter）又称电脑，是20世纪最重要的科技成果。计 算 机 是 一 种 能 够 自 动 地、高 速 地、精 确 地 进 行 信 息 处 理 的 现 代化 电 子 设 备，是 一 种 帮 助 人 类 从 事 脑 力 劳 动（包 括 记 忆、计 算、分 析、判 断、设 计、咨 询、诊 断、决 策、学 习 与 创 作 等 思 维 活 动）的工具。1944年哈佛大学和IBM公司合作,在美国首次制造出了现代计算机的雏形马克。1942年美国物理学家毛希利（JohnMauchely）提出了一个名曰“高速电子管计算装置”的现代计算机制造方案。该机于1946年正式交付使用，取名ENIAC 电子数字积分机和计算

3、机。返回本节第4 页，本讲稿共39 页1.1.2 微型计算机的发展第一阶段（19711973）：典型的微型机以Intel 4004和Intel 4040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。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。第5 页，本讲稿共39 页第二阶段（19741977）：以8位微处理器为基础，典型的微处理器有Intel 8080/8085、Zilog 公司的Z80 及Motorola 公司的6800。微处理器采用高密度MOS（HMOS）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存

4、储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、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CP/M）和高级语言。第6 页，本讲稿共39 页第三阶段（19781981）：以16位和准32位微处理器为基础，如Intel公司的8086、Motorola 的68000和Zilog 的Z8000。微处理器采用短沟道高性能NMOS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，如虚拟存储和存储保护。第7 页，本讲稿共39 页第四阶段（20世纪80年代）：80年代初，IBM公司推出开放式的IBM PC，这是微型机发展史上的一个重要里程碑。IBM PC 采用Intel 80 x86

5、（当时为8086/8088、80286、80386）微处理器和Microsoft 公司的MS DOS 操作系统并公布了IBM PC 的总线设计。第8 页，本讲稿共39 页第五阶段（20世纪90年代开始）：RISC（精简指令集计算机）技术的问世使微型机的体系结构发生了重大变革。返回本节第9 页，本讲稿共39 页1.2 微型计算机的特点和应用范围1.2.1 微型计算机的特点1.2.2 微型机的应用范围 返回本章首页第10 页，本讲稿共39 页1.2.1 微型计算机的特点1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 3功耗低返回本节第1 1 页，本讲稿共39 页1.2.2 微型机

6、的应用范围1科学计算2数据处理3办公自动化4过程控制5辅助系统6仿真返回本节第12 页，本讲稿共39 页1.3 微型计算机的基本组成1.3.1 计算机系统组成 1.3.2 微型计算机的硬件组成返回本章首页第13 页，本讲稿共39 页1.3.1 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，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。第14 页，本讲稿共39 页图1-1 计算机系统组成返回本节第15 页，本讲稿共39 页1.3.2 微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成部分

7、主要有微处理器（CPU）、存储器、I/O 设备和系统总线。见图1-2所示。系统总线包括地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB 组成。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线标准的系统中。第16 页，本讲稿共39 页图1-2 微型计算机的功能模块第17 页，本讲稿共39 页1-3 微型计算机的组成返回本节第18 页，本讲稿共39 页1.4 微型计算机中的数的编码和字符的表示1.4.1 二进制1.4.2 二进制与十进制的互化1.4.3八进制和十六进制 1.4.4 有符号数的表示方法1.4

8、.5 定点数与浮点数1.4.6 计算机中的编码返回本章首页第19 页，本讲稿共39 页1.4.1 二进制在 二 进 制 计 数 系 统 中，表 示 数 据 的 数 字 符 号 只有 两 个，即0和1；大 于1的 数 就 需 要 两 位 或 更 多位 来 表 示；以 小 数 点 为 界 向 前 诸 位 的 位 权 依 次 是20，21，22，向 后 依 次 为2-1，2-2，2-3，；一 个 二 进 制 数 也 可 以 通 过 各 位 数 字 与 其 位 权 之 积的和来计算其大小。返回本节第20 页，本讲稿共39 页1.4.2 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，只要把它按

9、位权展开相加即可。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。第21 页，本讲稿共39 页例1.1将十进制数47转化为二进制形式。即(47)10=(101111)2第22 页，本讲稿共39 页例1.2将十进制数0.625转化为二进制形式。即：(0.625)10=(0.101)2 返回本节第23 页，本讲稿共39 页1.4.3 八进制和十六进制例1.3将八进制数327转成二进制形式。301120107111即(327)8=(011010111)2第24

10、 页，本讲稿共39 页例1.4 将 二 进 制 数11010001 转 化 成 八 进 制形式。001101020113即(11010001)2=(321)8第25 页，本讲稿共39 页例1.5将十六进制数3A2F 转为二进制形式。30011A101020010F1111即(3A2F)16=(0011101000101111)2第26 页，本讲稿共39 页例1.6 将 二 进 制110011011 转 化 成 十 六 进 制 形式。1011B1001900011即(110011011)2=(19B)16 返回本节第27 页，本讲稿共39 页1.4.4 有符号数的表示方法由 于 计 算 机 只

11、能 识 别0和1组 成 的 数 或 代 码，所以 有 符 号 数 的 符 号 也 只 能 用0和1来 表 示，一 般 用0表 示 正，用1表 示 负，但 由 于 数 值 部 分 的 表 示 方法 不 同，有 符 号 数 可 有 三 种 表 示 方 法，分 别 叫 做原码、反码和补码。第28 页，本讲稿共39 页原 码 表 示 的 有 符 号 数，最 高 位 为 符 号 位，数 值 位部分就是该数的绝对值。例 如：假 设 某 机 器 为8位 机，即 一 个 数 据 用8位（二进制）来表示，则：+23 的原码为00010111-23 的原码为10010111其中最高位是符号位，后7位是数值位。第2

12、9 页，本讲稿共39 页反 码 表 示 的 有 符 号 数，也 是 把 最 高 位 规 定 为 符 号 位，但 数值 部 分 对 于 正 数 是 其 绝 对 值，而 对 于 负 数 则 是 其 绝 对 值 按位取反（即1变0，0变1）得到的。例如：+23 的反码为00010111-23 的反码为11101000反 码 表 示 的 数 字 范 围 同 原 码。数 字0 也 有2个 编 码 表 示。(+0)10=(00000000)2，(-0)10=(11111111)2第30 页，本讲稿共39 页补 码 表 示 的 有 符 号 数，对 于 正 数 来 说 同 原 码、反码 一 样，但 负 数 的

13、 数 值 位 部 分 为 其 绝 对 值 按 位 取反后末位加1所得。例如：-23 的补码为11101001可 以 证 明：两 个 补 码 形 式 的 数（无 论 正 负）相 加，只 要 按 二 进 制 运 算 规 则 运 算，得 到 的 结 果 就 是 其和的补码。即有：X+Y补=X补+Y补 返回本节第31 页，本讲稿共39 页1.4.5 定点数与浮点数1定点表示法2浮点表示法第32 页，本讲稿共39 页1定点表示法所 谓 定 点 表 示 法，是 指 计 算 机 中 小 数 点 位 置 是 固 定 不 变 的。根 据 小数 点 位 置 的 固 定 方 法 不 同，又 可 分 为 定 点 整

14、数 及 定 点 小 数 表 示 法。前 者 小 数 点 固 定 在 数 的 最 低 位 之 后，后 者 小 数 点 固 定 在 数 的 最 高 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：第33 页，本讲稿共39 页2浮点表示法所 谓 浮 点 表 示 法，是 指 计 算 机 中 的 小 数 点 位 置 不是 固 定 的，或 者 说 是“浮 动”的。为 了 说 明 它 是怎 样 浮 动 的 我 们 引 入“阶 码 表 示 法”。对 于 任 何一个二进制数都可表示为：（）返回本节第34 页，本讲稿共39 页1.4.6 计算机中的编码1十进制数的编码BCD 码2字符的编码3汉字的编码第3

15、5 页，本讲稿共39 页1十进制数的编码BCD 码计 算 机 中 采 用 二 进 制，但 二 进 制 书 写 冗 长，阅 读 不 便，所以 在 输 入 输 出 时 人 们 仍 习 惯 使 用 十 进 制。如 果 计 算 量 不 大，可 采 用 二 进 制 数 对 每 一 位 十 进 制 数 字 进 行 编 码 的 方 法 来 表示 一 个 十 进 制 数，这 种 数 叫 做BCD 码。由 于 在 机 内 采 用BCD码 进 行 运 算 绕 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。BCD 码 有 多 种 形 式，最 常 用 的 是8421BCD 码

16、，它 是 用4位 二 进 制数 对 十 进 制 数 的 每 一 位 进 行 编 码，这4位 二 进 制 码 的 值 就 是 被编码的一位十进制数的值。第36 页，本讲稿共39 页2字符的编码在 计 算 机 中 除 了 数 值 之 外，还 有 一 类 非 常 重 要 的 数 据，那 就 是 字符，如 英 文 的 大 小 写 字 母（A，B，C，a，b，c，），数字 符 号（0，1，2，9）以 及 其 他 常 用 符 号（如：？、%、+等）。在 计 算 机 中，这 些 符 号 都 是 用 二 进 制 编 码 的 形 式 表 示，即 每一 个 字 符 被 赋 予 一 个 惟 一 固 定 的 二 进

17、制 编 码，为 了 统 一，人 们 制 定了 编 码 标 准。目 前，一 般 都 是 采 用 美 国 标 准 信 息 交 换 码，它 使 用 七位 二 进 制 编 码 来 表 示 一 个 符 号，通 常 把 它 称 为ASCII 码。由 于 用 七 位码 来 表 示 一 个 符 号，故 该 编 码 方 案 中 共 有128个 符 号（27=128），编号从(0000000)2到(1111111)2。第37 页，本讲稿共39 页3汉字的编码计 算 机 要 处 理 汉 字 信 息，就 必 须 首 先 解 决 汉 字 的 表 示 问 题。同 英 文 字 符 一 样，汉 字 的 表 示 也 只 能 采 用 二 进 制 编 码 形 式，目 前 使 用 比 较 普 遍 的 是 我 国 制 定 的 汉 字 编 码 标 准GB2312-80，该 标 准 共 包 含 一、二 级 汉 字6763个，其 他 符 号682个，每 个 符 号 都是 用14位（两 个7位）二 进 制 数 进 行 编 码，通 常 叫 做 国 标 码。如“啊”的 国 标 码 为1110000，1100001。新 的 国 标 汉 字 库 已 包 括 两 万 多 个 汉字和字符。返回本节第38 页，本讲稿共39 页THANK YOU VERY MUCH！本章到此结束，谢谢您的光临！结 束放映返回本章首页第39 页，本讲稿共39 页