微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用：第1章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

1、微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用序 國家教委提出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)分三個層次如圖1-1所示： 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)三層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 其中： 第一層次：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基本知識，及基本技能。 第二層次：計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件、軟件的工作原理與相關(guān)知識。 第三層次：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)信息管理基礎(chǔ)和多媒體。 本課程屬于第二層次中“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程微機(jī)原理及應(yīng)用（接口技術(shù)）課程介紹微機(jī)：IBM PC系列機(jī)原理：8086/8088系統(tǒng)接口：半導(dǎo)體存儲器及其接口I/O接口電路及其與外設(shè)連接技術(shù)：硬件接口電路原理 軟件匯編語言程序設(shè)計(jì)、 接口編程方法微機(jī)原理及應(yīng)用（接

2、口技術(shù)）-參考教材及文獻(xiàn)許立梓 ，何曉敏，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用， 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2吳 寧，微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)， 北京：清華大學(xué)出版社，2002.2戴梅萼，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 北京：清華大學(xué)出版社李 芷 李伯全，微型計(jì)算機(jī)原理與接口， 南京：東南大學(xué)出版社，2000.6微機(jī)原理及應(yīng)用（接口技術(shù)）-課程內(nèi)容章節(jié)目錄計(jì)劃學(xué)時(shí)第1章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述4第2章 8086微處理器8第3章 微處理器指令系統(tǒng)10第4章 匯編語言程序設(shè)計(jì)8第5章 半導(dǎo)體存儲器及其接口3第6章 中斷控制接口2第7章 基本輸入輸出接口2第8章 并行接口4第9章 模擬接口2微機(jī)原理及應(yīng)用（接口技術(shù)）-教學(xué)

3、進(jìn)度及安排講 課 43分析討論課 3實(shí) 驗(yàn) 課 8上 機(jī) 6共 計(jì) 60微機(jī)原理及應(yīng)用（接口技術(shù)）-課程特點(diǎn)通信專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)及電類專業(yè)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課硬件系列課程之一計(jì)算機(jī)組成原理微機(jī)原理及接口技術(shù)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)指定選修課工作原理與編程方法、接口技術(shù)并重軟件與硬件相結(jié)合以技術(shù)為主，面向應(yīng)用理論與實(shí)踐結(jié)合 課程特點(diǎn)區(qū)別微機(jī)原理及接口技術(shù)-先修課程數(shù)字邏輯提供硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)組成原理確立計(jì)算機(jī)部件功能掌握計(jì)算機(jī)工作原理高級語言程序設(shè)計(jì)熟悉DOS環(huán)境程序設(shè)計(jì)的方法掌握基本程序設(shè)計(jì)思想先修課程第1章第1章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述教學(xué)重點(diǎn) 微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成 IBM PC系列機(jī)的主機(jī)板第1章：1.1

4、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用1946年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)據(jù)和計(jì)算器）發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)生了微型計(jì)算機(jī)1971年，Intel公司設(shè)計(jì)了世界上第一個微處理器芯片Intel4004，開創(chuàng)了一個全新的計(jì)算機(jī)時(shí)代以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件,以集成了計(jì)算機(jī)主要部件控制器和運(yùn)算器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第1章：1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展以微處理器的發(fā)展為標(biāo)志第1代：4位和低檔8位微機(jī)400440408008第2代：中高檔8位微機(jī)Z80、I8085、M6800，Apple-II微機(jī)第3代：16位微機(jī)8086808880286，IBM

5、 PC系列機(jī)第4代：32位微機(jī)8038680486PentiumPentium II / III / 432位PC機(jī)、Macintosh機(jī)、PS/2機(jī)第5代：64位微機(jī)Itanium、64位RISC微處理器芯片微機(jī)服務(wù)器、工程工作站、圖形工作站微型計(jì)算機(jī)時(shí)代1971年INTER公司把運(yùn)算器和控制器集成在一個芯片上，世界上第一個4位微處理器- Inter 4004問世。1972年INTER公司推出8位微處理器-Inter 8008。1973年INTER公司推出8位微處理器-Inter 8080。1978年INTER公司推出16位微處理器-Inter 8086。1979年推出16位微處理器-Int

6、er 8088。1981年IBM公司用Inter 8086，首次推出IBM PC機(jī)。1983年又推出IBM PC/XT機(jī)，使微機(jī)迅速發(fā)展。1982年INTER公司又推出全16位Inter 80286 微處理器。年CPU1982802861985803861989804861993奔騰1996P-Pro, MMX1997P-II1999P-III2000P41984年推出PC/AT機(jī)微機(jī)的發(fā)展史就是CPU的發(fā)展史，CPU的發(fā)展可以詳見 /index.html Intel公司創(chuàng)始人之一戈登摩爾（GordonMoore）提出的 “摩爾定律” ： “同體積的芯片上集成電路的集成度每18個月翻一番而其性

7、能則提高2倍，成本卻成比例地遞減 ?！?它表明半導(dǎo)體技術(shù)是按一個較高的指數(shù)規(guī)律發(fā)展的。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用通常分成如下各個領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，工業(yè)實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，人工智能，由于微型計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn)體積小、價(jià)格低工作可靠、使用方便、通用性強(qiáng)所以，可以分為兩個主要應(yīng)用方向第1章：1.1.2 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用第1章：計(jì)算機(jī)的兩個發(fā)展方向 研制高速度、強(qiáng)功能的巨型機(jī)和大型機(jī) 適應(yīng)軍事和尖端科學(xué)的需要。 研制價(jià)格低廉的超小型機(jī)和微型機(jī) 開拓應(yīng)用領(lǐng)域和占領(lǐng)更廣大的市場。 微型計(jì)算機(jī)是第四代計(jì)算機(jī)的典型代表。第1章：1.2 微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成運(yùn)算器 控制器 寄存器組 內(nèi)存儲器 總線 輸入輸出輸出 接

8、口電路外部設(shè)備 軟件微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)區(qū)別3個概念第1章：1.2.1 微型計(jì)算機(jī)的硬件組成存儲器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址總線 AB輸出設(shè)備CPU微機(jī)的硬件由CPU、存儲器、輸入/輸出設(shè)備構(gòu)成；輸入/輸出設(shè)備通過輸入/輸出接口與系統(tǒng)相連； ( 輸入/輸出接口簡稱I/O接口 )各部件通過總線連接。構(gòu)成部件微型計(jì)算機(jī)的硬件及其功能 1 中央處理器簡稱CPU(Central Processing Unit)，又稱微處理器MPU（Micro Processing Unit) 。是計(jì)算機(jī)的核心部件，即運(yùn)算器(ALU)和控制器的集合體。運(yùn)算器:又稱算術(shù)邏輯單

9、元ALU，功能：算術(shù)和邏輯運(yùn)算控制器：完成從存儲器中去出指令、分析、確定指令并譯碼后按時(shí)序向其它部件發(fā)信號，保證各部件協(xié)調(diào)工作。寄存器：存放中間計(jì)算結(jié)果等內(nèi)容。PIII 為64位主頻幾百M(fèi)Hz 2 存儲器隨機(jī)存取存儲器 RAM(Random access Memory)臨時(shí)存儲數(shù)據(jù)只讀存儲器 ROM(Read Only Memory)永久存放程序數(shù)據(jù) PROM EPROM EEPROM高速緩沖存儲器 Cache:存儲數(shù)據(jù)和指令存儲量:用位(bit),字節(jié)(byte),(1byte=8bits) KB,MB,GB等表示。1KB=210B =1024B；1MB=210KB=1024KB 1GB=2

10、10MB=1024MB ；1）主存儲器（內(nèi)存儲器）2）輔助存儲器(外存儲器) 軟磁盤存儲器:3.5寸、寫保護(hù)孔（開孔保護(hù)）、保護(hù)套、中心孔、磁頭讀寫槽 硬磁盤存儲器 光盤存儲器 CD-ROM，CD-R，CD-RW，DVD（4.7G）閃存（USB接口）非揮發(fā)（Non-volatile)性存儲扇區(qū)有效記錄區(qū)0磁道末磁道容量=軟盤面數(shù)X每面磁道數(shù)X每道扇區(qū)數(shù)X扇區(qū)內(nèi)字節(jié)數(shù)如：3.5寸高密盤=2 X 80 X 18 X 512=1.44MBZIP軟盤1995年上市，容量達(dá)100M和250M，可靠性好。USB口的USB移動硬盤3 輸入設(shè)備 鍵盤（P28） 鼠標(biāo) 掃描儀、條形碼閱讀器、OCR 數(shù)碼相機(jī)語音

11、、手寫輸入設(shè)備4 輸出設(shè)備顯示器打印機(jī)激光打印機(jī)噴墨打印機(jī)針式打印機(jī)(點(diǎn)陣)液晶顯示器LCD陰極射線管CRT等離子顯示卡：VGA（640*480）256色，SVGA（1280*1024）224色總線是系統(tǒng)部件之間傳遞信息的公共通道?？偩€內(nèi)部總線：CPU內(nèi)部信息交換系統(tǒng)總線：CPU、主存、I/O接口之間信息交換。又分：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。有很多標(biāo)準(zhǔn)：ISA、EISA、PCI、AGP等總線體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)主板上 1、I/O擴(kuò)充槽 ISA擴(kuò)展槽 PCI擴(kuò)展槽 AGP擴(kuò)展槽 CPU插槽 內(nèi)存插槽 連接各種卡2、外部設(shè)備接口 串行接口：COM1，COM2 并行接口：LPT1，LPT2 USB接口（

12、通用串行總線）多數(shù)設(shè)備都接上 PS/2接口：接鍵盤 5 總線和主板 總線 總線是連接多個功能部件的一組公共信號線 微機(jī)中各功能部件之間的信息是通過總線傳輸總線 BUS存儲器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口輸出設(shè)備CPU第1章：1.2.2 系統(tǒng)總線總線是指傳遞信息的一組公用導(dǎo)線總線是傳送信息的公共通道微機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)功能部件總線信號可分成三組地址總線AB (Address Bus) ：傳送地址信息數(shù)據(jù)總線DB (Data Bus) ：傳送數(shù)據(jù)信息控制總線CB (Control Bus) ：傳送控制信息總線還有電源、地線等其他輔助信號第1章：1.2.2 系統(tǒng)總線地址總線AB輸出將要訪問的內(nèi)

13、存單元或I/O端口的地址地址線的多少決定了系統(tǒng)直接尋址存儲器的范圍數(shù)據(jù)總線DBCPU讀操作時(shí)，外部數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPU CPU寫操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往外部數(shù)據(jù)線的多少決定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)控制總線CB協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部件的操作，有輸出控制、輸入狀態(tài)等控制總線決定了系統(tǒng)總線的特點(diǎn),例如功能、適應(yīng)性等舉例舉例第1章：1.2.3 總線使用特點(diǎn)在某一時(shí)刻，只能由一個總線主控設(shè)備（例如CPU）來控制總線在連接系統(tǒng)總線的各個設(shè)備中，某時(shí)刻只能有一個發(fā)送者向總線發(fā)送信號；但可以有多個設(shè)備從總線上同時(shí)獲取信號微機(jī)系統(tǒng)采用“總線結(jié)構(gòu)”，具有組態(tài)靈活、擴(kuò)展方便的優(yōu)勢第1章：1.3 IBM PC

14、系列機(jī)系統(tǒng)16位IBM PC系列機(jī)是32位微機(jī)的基礎(chǔ)8088CPUIBM PC機(jī)IBM PC/AT機(jī)IBM PC/XT機(jī)第1章：1.3.1 硬件基本組成16位PC機(jī)32位PC機(jī)的基本部件相同第1章：1.3.2 主機(jī)板組成8088微處理器8087協(xié)處理器8288總線控制器I/O通道8259中斷控制器隨機(jī)存儲器RAM只讀存儲器ROM8253定時(shí)控制器8237DMA控制器8255并行接口控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址鎖存器數(shù)據(jù)收發(fā)器揚(yáng)聲器接口8284時(shí)鐘發(fā)生器鍵盤接口系統(tǒng)配置開關(guān) 微處理器子系統(tǒng)8088CPU：16位內(nèi)部結(jié)構(gòu)、8位數(shù)據(jù)總線、20 位地址總線、4.77MHz主頻 存儲器ROM-BIOS（

15、基本輸入輸出系統(tǒng)）、主體為RAM I/O接口控制電路8259A、8253、8237A、8255等 I/O通道62線的IBM PC總線第1章：1.3.3 存儲空間的分配保留ROM64KB基本ROM64KB擴(kuò)展RAM15MB基本ROM64KB保留ROM64KB擴(kuò)展ROM128KB顯示RAM128KB系統(tǒng)RAM640KB000000H0A0000H0C0000H0E0000H0F0000H100000HFE0000HFFFFFFH常規(guī)內(nèi)存1MB擴(kuò)展內(nèi)存15MB常規(guī)內(nèi)存：1MB基本RAM區(qū)：640KB保留RAM區(qū)：128KB擴(kuò)展ROM區(qū)：128KB基本ROM區(qū)：64KB擴(kuò)展內(nèi)存：用作RAM區(qū)第1章：1

16、.3.4 I/O空間的分配系統(tǒng)板00001F02003F04005F06007F08009F0A00BF0C00DF0E00FFDMA控制器1中斷控制器1定時(shí)計(jì)數(shù)器并行接口電路DMA頁面寄存器中斷控制器2DMA控制器2協(xié)處理器I/O通道1F01F820020727827F2F82FF37837F38038F3A03AF3B03BF3D03DF3F03F73F83FF硬盤適配器游戲接口并行打印機(jī)接口LPT2串行通信接口COM2并行打印機(jī)接口LPT1SDLC通信接口BSC通信接口單色顯示/打印機(jī)適配器彩色圖形適配器CGA軟盤適配器串行通信接口COM180 x86訪問外設(shè)時(shí)，只使用低16位A0A15

17、，尋址64K個8位I/O端口PC機(jī)僅使用低10位A0A9，尋址1024個8位I/O端口第1章：1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示存儲容量的表達(dá)比特b（二進(jìn)制1位）字節(jié)B （二進(jìn)制8位）1KB210B1024B1MB220B、1GB230B進(jìn)制的表示二進(jìn)制數(shù)用B或b結(jié)尾十進(jìn)制數(shù)可不用結(jié)尾字母，也可用D或d結(jié)尾十六進(jìn)制數(shù)用H或h結(jié)尾第1章 1.5 微型計(jì)算機(jī)的常用術(shù)語1位和字節(jié)位（bit）是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為0或1的一個二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時(shí)記作b字節(jié)（byte）由8個位二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲容量的單位。字節(jié)作為單位時(shí)記作BK是kelo的縮寫，1K=102

18、4=210；M是mega的縮寫，1M=1024K=220；G是Giga的縮寫，1G=1024M=230；2字長字長是微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，它通常取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。微處理器的字長有4位、8位、16位和32位等等。8088稱為準(zhǔn)16位微處理器，而80386SX稱為準(zhǔn)32位微處理器。3主頻主頻也叫做時(shí)鐘頻率，用來表示微處理器的運(yùn)行速度，主頻越高表明微處理器運(yùn)行越快，主頻的單位是MHz。早期微處理器的主頻與外部總線的頻率相同，從80486DX2開始，主頻=外部總線頻率倍頻系數(shù)外部總線頻率頻率通常簡稱為外頻，它的單位也是MHz，外頻越高說明微處理器

19、與系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)據(jù)交換的速度越快，因而微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也越快。倍頻系數(shù)是微處理器的主頻與外頻之間的相對比例系數(shù)。通過提高外頻或倍頻系數(shù)，可以使微處理器工作在比標(biāo)稱主頻更高的時(shí)鐘頻率上，這就是所謂的超頻。4MIPSMIPS是Millions of Instruction Per Second的縮寫，用來表示微處理器的性能，意思是每秒鐘能執(zhí)行多少百萬條指令由于執(zhí)行不同類型的指令所需時(shí)間長度不同，所以MIPS通常是根據(jù)不同指令出現(xiàn)的頻度乘上不同的系數(shù)求得的統(tǒng)計(jì)平均值。主頻為25MHz的80486其性能大約是20MIPS，主頻為400MHz的Pentium II的性能為832 MIPS5微處理器的生產(chǎn)

20、工藝指在硅材料上生產(chǎn)微處理器時(shí)內(nèi)部各元器件間連接線的寬度，一般以m為單位，數(shù)值越小，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，微處理器的功耗和發(fā)熱量越小。目前微處理器的生產(chǎn)工藝已經(jīng)達(dá)到0.065m（65nm）。6微處理器的集成度指微處理器芯片上集成的晶體管的密度。最早Intel 4004的集成度為2250個晶體管，Pentium III的集成度已經(jīng)達(dá)到750萬個晶體管以上，集成度提高了3000多倍。計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示和編碼 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是采用二進(jìn)制形式存儲和處理的，二進(jìn)制數(shù)只有兩個數(shù)字0和1，這與我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫氖M(jìn)制數(shù)是不同的。 1.4.1 計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)制數(shù) 人們最常用的數(shù)是十進(jìn)制數(shù)，計(jì)算機(jī)中采用的是二

21、進(jìn)制數(shù)，同時(shí)有的時(shí)候?yàn)榱撕喕M(jìn)制數(shù)據(jù)的書寫，也采用八進(jìn)制和十六進(jìn)制表示方法。下面將分別介紹這幾種常用的進(jìn)制。 1、十進(jìn)制數(shù) 十進(jìn)制數(shù)是大家熟悉的，用0，1，2，8，9十個不同的符號來表示數(shù)值，它采用的是“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”的原則。 2、二進(jìn)制表示法 基數(shù)為10的記數(shù)制叫十進(jìn)制；基數(shù)為2的記數(shù)制叫做二進(jìn)制。二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算規(guī)則是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”。 二進(jìn)制表示數(shù)值方法如下： NB = Ki * 2i 其中：Ki = 0 或 1ni=-m例：二進(jìn)制數(shù)1011.1表示如下：(1011.1)B= 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 +1 * 2-1運(yùn)算規(guī)則：加法運(yùn)

22、算：0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 =10 （逢二進(jìn)一）減法運(yùn)算：0-0 = 0 10-1 =1 （借位） 1-0 = 1 1-1 =0乘法運(yùn)算：0 * 0 =0 0 * 1 =0 1 * 0 =0 1 * 1 =1除法運(yùn)算：0 / 1 =0 1 / 1 =13、八進(jìn)制表示法 八進(jìn)制數(shù)是基數(shù)為八的計(jì)數(shù)制。八進(jìn)制數(shù)主要采用0，1，2，7這八個阿拉伯?dāng)?shù)字。 八進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則為“逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”。 八進(jìn)制表示數(shù)值方法如下： NO = Ki * 8i 其中：Ki = 0 、1、2、3、4、5、6、7ni=-m例：（467.6)O=4 * 82 + 6 * 81 + 7 *

23、 80 + 6 * 8-14、十六進(jìn)制表示法 基數(shù)為16，用0 - 9 、A - F 十五個字符來數(shù)值，逢十六進(jìn)一。各位的權(quán)值為 16i 。 二進(jìn)制表示數(shù)值方法如下： NH= Ki * 16i 其中：Ki = 0 - 9 、A - Fni=-m例：（56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-11.4.2 進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換1、二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（1）、二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)方法：按二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)進(jìn)行展開相加即可。例:11101.101=124+123+122+021+120+12-1+02-2+12-3=16+8+4+0+1+0.5+0

24、.125 =29. 625 （2）、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)方法：A、將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行相加。B、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2取余法：用2不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為0。再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。C、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2取整法：每次用2與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘2直到小部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點(diǎn)后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。例：將（136）D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 2 136 余數(shù)（結(jié)果） 低位 2 68 - 0 2 34 - 0 2 17 - 0 2 8 - 1 2 4 - 0 2 2 - 0 2 1 - 0 0 - 1 高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：

25、（136）D=（10001000）B例：將（0.625)D 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。0.625 * 2 1.25 * 2 0.5 * 2 1.0 取整： 高位 低位轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.625)D = (0.101)B2、二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換（1）、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換A、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換采用“三位化一位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足三位的，從右邊補(bǔ)0。B、二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用“四位化一位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足四位的，從右邊補(bǔ)0。例：將(1

26、000110.01)B轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。 1 000 110 . 01 001 000 110 . 010 ( 1 0 6 . 2 )O二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換：（1000110.01）B = 100 0110 . 01 0100 0110 . 0100(4 6 . 4)H（2）、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按順序?qū)懗雒课话诉M(jìn)制（十六進(jìn)制）數(shù)對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，所得結(jié)果即為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例：將(352.6)o轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 3 5 2 . 6 011 101 010 110 =(11 101 010 . 11)B1.4.4 機(jī)器數(shù)的表示

27、機(jī)器數(shù)：把二進(jìn)制數(shù)的最高一位定義為符號位,其余位表示數(shù)值位，這種在計(jì)算機(jī)中使用的、連同符號位一起數(shù)值化了的數(shù)，稱為機(jī)器數(shù)。它實(shí)際上為數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的編碼。機(jī)器數(shù)的真值：機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值。常用的編碼方案：原碼、反碼、補(bǔ)碼。1、原碼表示碼原碼：用最高位表示符號，其中：0正、1負(fù)，其它位表示數(shù)值的絕對值。例：求X1=0.1011，X2=-0.1011的原碼表示。（8位）X1原 = X1 = 01011000X2原 = 1+ X2 = 11011000小數(shù)點(diǎn)位置例：求X1=1011，X2=-1011的原碼。（8位）X1原=00001011X2原=10001011小數(shù)點(diǎn)位置 n位原碼表示數(shù)值的

28、范圍為 ，對應(yīng)的原碼是11110111。 0的原碼有兩種形式。真值X=+18=+0010010X=-18=-0010010X= +0=+0000000X= -0=-0000000原碼X=00010010X=10010010X=00000000X=10000000符號符號位0的原碼表示形式（8位）+0原=000000000原=10000000特點(diǎn)A、原碼與真值的對應(yīng)關(guān)系簡單。B、0的編碼不唯一，處理運(yùn)算不方便。2、反碼表示法反碼：最高一位表示符號，數(shù)值位是對負(fù)數(shù)取反。+0反=00000000 0反=1111111+1100111反=01100111 1100111反=10011000真值X=+1

29、8=+0010010X=-18=-0010010X=+0=+0000000X=-0=-0000000反碼X反=00010010X反=11101101X反=00000000X反=11111111符號符號位 n位反碼表示數(shù)值的范圍是 ，對應(yīng)的反碼是10000111。 0的反碼有兩種形式。3、 補(bǔ)碼表示法正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=反碼+1。例：求0.1011和 -0.1011的補(bǔ)碼。（8位）0.1011補(bǔ)=0.1011原=01011000-0.1011補(bǔ)=-1011000反+1=10100111+1=101010000補(bǔ)=+0補(bǔ)=-0補(bǔ)=00000000真值X=+18=+0010010X=-

30、18=-0010010X= +0=+0000000X= -0=-0000000補(bǔ)碼X補(bǔ)=00010010X補(bǔ)=11101110X補(bǔ)=00000000X補(bǔ)=00000000符號符號位 n位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是 ，對應(yīng)的補(bǔ)碼是10000111。 0的補(bǔ)碼只有一種形式。 將補(bǔ)碼還原為真值時(shí): 如果補(bǔ)碼的最高位是0，則為正數(shù)，后面的二進(jìn)制序列值即為真值； 如果補(bǔ)碼的最高位是1，則為負(fù)數(shù)，應(yīng)將其后的數(shù)值位按位求反再加1，所得結(jié)果才是真值。 補(bǔ)碼加減法的運(yùn)算規(guī)則XY補(bǔ)=X補(bǔ)+Y 補(bǔ)其中X，Y為正負(fù)數(shù)均可，符號位參與運(yùn)算。請大家復(fù)習(xí)掌握本小節(jié)內(nèi)容1.4.5 計(jì)算機(jī)中常用的編碼1、BCD碼 BCD碼是一種用4

31、位二進(jìn)制數(shù)字來表示一位十進(jìn)制數(shù)字的編碼，也稱為二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)（Binary Code Decimal），簡稱BCD碼。表1-2示出了十進(jìn)制數(shù)0-9的BCD碼。 BCD碼有兩種格式：（1）壓縮BCD碼格式（Packed BCD Format） 用4個二進(jìn)制位表示一個十進(jìn)制位，就是用0000B-1001B來表示十進(jìn)制數(shù)0-9。例如：十進(jìn)制數(shù)4256的壓縮BCD碼表示為：0100 0010 0101 0110 B（2）非壓縮BCD碼格式（Unpacked BCD Format） 用8個二進(jìn)制位表示一個十進(jìn)制位，其中，高四位無意義，我們一般用xxxx表示，低四位和壓縮BCD碼相同。例如：十進(jìn)

32、制數(shù)4256的非壓縮BCD碼表示為： xxxx0100 xxxx0010 xxxx0101 xxxx0110 B 2 ASCII碼 各種字符和符號也必須按特定的規(guī)則用二進(jìn)制編碼才能在機(jī)器中表示，目前普遍采用的字符編碼系統(tǒng)是ASCII碼。ASCII碼是美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（American Standard Code for Information）的簡稱。 通常，ASCII碼由7位二進(jìn)制編碼來表示128個字符和符號，用于微處理機(jī)與它的外部設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及通過無線或有線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。微機(jī)原理及接口技術(shù)-第1章教學(xué)要求1.了解微機(jī)發(fā)展概況、熟悉典型微處理器和微機(jī)系統(tǒng)2.明確微機(jī)兩個應(yīng)用方向、

33、區(qū)別通用微機(jī)（PC機(jī)）和控制專用微機(jī)（單片機(jī)）3.了解微機(jī)的硬件組成，理解總線及其應(yīng)用特點(diǎn)、掌握地址、數(shù)據(jù)、控制總線的概念4.熟悉PC系列機(jī)的主機(jī)板、存儲空間分配和I/O空間分配5.復(fù)習(xí)并掌握整數(shù)2，10，16進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換和補(bǔ)碼、BCD、ASCII碼的概念習(xí)題1（第17頁）：16，8返回硬件系列課程計(jì)算機(jī)組成原理側(cè)重討論計(jì)算機(jī)基本部件的構(gòu)成和組成方式，基本運(yùn)算的操作原理和單元的設(shè)計(jì)思想、操作方式及其實(shí)現(xiàn)方法和電路原理側(cè)重內(nèi)部各單元的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法（芯片內(nèi)）微機(jī)原理及接口技術(shù)突出應(yīng)用，詳細(xì)講述微處理器芯片的指令系統(tǒng)及編程、CPU外部特性、微機(jī)主板，與通用外設(shè)的接口電路及應(yīng)用編程技術(shù)側(cè)重各模

34、塊外部的連接和應(yīng)用技術(shù)（芯片外）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)重點(diǎn)論述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)技術(shù)和性能定量分析方法側(cè)重整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)（芯片組合）返回返回世界上第一臺計(jì)算機(jī)ENIAC 它是1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的ENIAC，它實(shí)際上是電子數(shù)字積分器與計(jì)算器(Electronic Numerical Integrator And Caculator)。它的理論基礎(chǔ)是“布爾代數(shù)”，物質(zhì)基礎(chǔ)是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電子管。 由18800多個電子管和1500多個繼電器組成 占地170平方米，重30多噸，140kw,耗資40多萬美圓 每秒可以執(zhí)行5000次加法運(yùn)算（1）第一代：電子管計(jì)算機(jī) 1946至2

35、0世紀(jì)50年代末期。邏輯元件采用電子管，主存儲器采用磁鼓、磁芯，外存儲器已開始采用磁帶，軟件主要用機(jī)器語言，后期逐步發(fā)展了匯編語言。計(jì)算機(jī)主要用作科學(xué)計(jì)算。計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個階段 圖 電子管下一頁（2）第二代：晶體管計(jì)算機(jī) 20世紀(jì)50年代中期到20世紀(jì)60年代末期，邏輯元件采用是晶體管，主存儲器仍用磁芯，外存儲器已開始使用磁盤，軟件已出現(xiàn)了各種高級語言及編譯程序。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已發(fā)展至各種事務(wù)的數(shù)據(jù)處理，并開始用于工業(yè)控制。圖 晶體管下一頁時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一 4658電子管機(jī)器語言匯編語言 科學(xué)計(jì)算二5864晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 三6471集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄

36、今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會的各個領(lǐng)域下一頁發(fā)展小結(jié)：Intel4004和采用4004的計(jì)算器返回Intel 8008返回RISC與CISC 針對傳統(tǒng)的CISC（Complex Instruction Set Computer）的弊端，人們提出了精簡指令系統(tǒng)的想法，于是各種精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC（Reduced Instruction Set Computer)隨之誕生。Intel從Pentium開始注重及吸取RISC技術(shù)，可認(rèn)為是CISC和RISC相結(jié)合的產(chǎn)物。 RISC技術(shù)的思想精華就是通過簡化計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)功能，使指令的平均執(zhí)行周期減少，從而提高計(jì)算機(jī)工作主頻，同時(shí)大量使用通用

37、寄存器來提高子程序執(zhí)行的速度。RISC的處理速度比相同規(guī)模的CISC提高35倍。返回Apple微型計(jì)算機(jī)Apple-IApple-II返回IBM PC系列機(jī)8088CPUIBM PC機(jī)IBM PC/AT機(jī)IBM PC/XT機(jī)返回80386Pentium英特爾微處理器芯片返回明確3個概念的區(qū)別:微處理器（Microprocessor）一個大規(guī)模集成電路芯片內(nèi)含控制器、運(yùn)算器和寄存器等微機(jī)中的核心芯片微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）通常指微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)還有一般的說法：微機(jī)、微型機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputer system）指由硬件和軟件共同組成的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)返回Intel 80 x86CPU的地址線條數(shù)Intel 80 x86地址條數(shù)存儲容量8086201MB8088201MB802862416MB80386Pentium 4324GB返回Intel 80 x86CP