第1章 微型計(jì)算機(jī)概述

第1章微型計(jì)算機(jī)概述

1.11微型計(jì)算機(jī)的概念、應(yīng)用及發(fā)展

1.21計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

1.3；數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

1.4:符號(hào)數(shù)和字符的表示方法

《接口技術(shù)》

唐建

他京石5H匕工格新

BeijingInstituteofPetrochemicalTechnology

要求掌握的內(nèi)容

?計(jì)算機(jī)軟、硬件的基本概念

A數(shù)制轉(zhuǎn)換

?符號(hào)數(shù)和字符的表示方法

2

1.1微型計(jì)算機(jī)的概念、應(yīng)用及發(fā)

1.1.1微型計(jì)算機(jī)的概念

一\微處理器

簡(jiǎn)稱MP(Microprocessor),是指由一片或幾

片大規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算器和控制器功能

的中央處理器(CPU-CentralProcessing

Unit)o

在微型計(jì)算機(jī)中，通常用CPU表示微處理器。

微處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心組成部件。

3

1.1.1微型計(jì)算機(jī)的概念

微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)

一以微處理器為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入/輸出

接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)。(又稱主

機(jī))

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)

電源、輔助電路以及指揮微型計(jì)算機(jī)工作的軟

件所構(gòu)成的系統(tǒng)。

4

1.1.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)問(wèn)世之前，計(jì)算機(jī)的發(fā)

展經(jīng)歷了機(jī)械式計(jì)算機(jī)、機(jī)電式計(jì)算機(jī)

和萌芽期的電子計(jì)算機(jī)三個(gè)階段。

5

17世紀(jì)中期-19世紀(jì)中期：機(jī)械式亍

從17世紀(jì)到19世紀(jì)長(zhǎng)達(dá)兩百多年的

時(shí)間里，一批杰出的科學(xué)家相繼進(jìn)行了

機(jī)械式計(jì)算機(jī)的研制，其中的代表人物

有帕斯卡、萊布尼茲和巴貝奇。

這一時(shí)期的計(jì)算機(jī)雖然構(gòu)造和性能

還非常簡(jiǎn)單，但是其中體現(xiàn)的許多原理

和思想已經(jīng)開(kāi)始接近現(xiàn)代計(jì)算機(jī)。

6

一、帕斯卡加法機(jī)

A1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)

家和思想家帕斯卡發(fā)明十進(jìn)制

加法機(jī)，這是人類(lèi)歷史上第一

臺(tái)機(jī)械式計(jì)算機(jī)一使用齒輪進(jìn)

行加減運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。它成為

后來(lái)的計(jì)算機(jī)的雛型。

>1971年，瑞士人沃斯把自己發(fā)

明的高級(jí)語(yǔ)言命名為Pascal,

以表達(dá)對(duì)帕斯卡的敬意。

7

二、萊布尼茲乘法機(jī)

?1673年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼

茲發(fā)明乘法機(jī)，這是第一臺(tái)

可以運(yùn)行完整的四則運(yùn)算的

計(jì)算機(jī)。

?萊布尼茲還提出了〃可以用

機(jī)械代替人進(jìn)行繁瑣重復(fù)的

計(jì)算工作〃的偉大思想。

?據(jù)記載，萊布尼茲曾把自己

的乘法機(jī)復(fù)制品送給康熙皇

帝。

三、巴貝奇差分機(jī)

?1822年，英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇發(fā)

明差分機(jī)，專門(mén)用于航海和天

文計(jì)算。這是最早采用寄存器

來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，體現(xiàn)了

早期程序設(shè)計(jì)思想的萌芽。

第一臺(tái)差分機(jī)從設(shè)計(jì)到制造完

成，花費(fèi)了整整十年。它可以

處理3個(gè)5位數(shù)，計(jì)算精度達(dá)到

6位小數(shù)。

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19世紀(jì)后期：從機(jī)械到電的飛躍

制表機(jī)

?采用電氣控制技術(shù)取代純機(jī)械裝置,

這是計(jì)算機(jī)發(fā)展中的第一次質(zhì)變。

?以穿孔卡片記錄數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代軟

件的思想萌芽。

?制表機(jī)公司的成立，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)作

為一個(gè)產(chǎn)業(yè)初具雛形。

10

赫爾曼?霍勒斯制表機(jī)

1888年，美國(guó)人赫爾曼?霍勒斯發(fā)明了

制表機(jī)，它采用穿孔卡片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，

并用電氣控制技術(shù)取代了純機(jī)械裝置。

11

赫爾曼?霍勒斯制表機(jī)

?1890年，美國(guó)人口

普查全部采用了霍勒

斯制表機(jī)。

?在1900年美國(guó)人口普

查中，由于采用了制

表機(jī)，全部統(tǒng)計(jì)處理

工作只用了1年零7個(gè)

月舟間。

12

從CTR到IBM

?霍勒斯于1896年創(chuàng)立了制表機(jī)公司，

1911年該公司并入CTR（計(jì)算制表記錄）

公司，這就是著名的IBM公司的前身。

?1924年，托馬斯?沃森一世把CTR更名為

IBM。

13

20世紀(jì)早期：電子文明的曙光

電子二極管和三極管在20世紀(jì)頭

幾年相繼問(wèn)世。

真空電子二極管的發(fā)明使人類(lèi)打

開(kāi)了電子文明的大門(mén)，而電子三極管

的發(fā)明及其放大原理的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著

人類(lèi)科技史進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代：電

子時(shí)代。

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一、二極管

?1904年，英國(guó)人弗萊明發(fā)明真空電子二極

管。電子管的誕生，是人類(lèi)電子文明的起

?弗萊明真空二極管的發(fā)明得益于愛(ài)迪生發(fā)

現(xiàn)的“愛(ài)迪生效應(yīng)〃。

二、三極管

?1906年，美國(guó)人德弗雷斯特發(fā)明電子三極管，并

在研究中發(fā)現(xiàn)，三極管可以通過(guò)級(jí)聯(lián)使放大倍數(shù)

大增，這使得三極管的實(shí)用價(jià)值大大提高，從而

促成了無(wú)線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展。

?德弗雷斯特因發(fā)明三極管而被稱為〃無(wú)線電之父〃

O

16

20世紀(jì)三、四十年代：沖擊最后的技

?在這一時(shí)期，各國(guó)科學(xué)家對(duì)采用繼電

I器的機(jī)電式計(jì)算機(jī)進(jìn)行了大量的研制

工作，為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的最終誕生積累

了極為重要的經(jīng)驗(yàn)。

?計(jì)算機(jī)也開(kāi)始取得實(shí)質(zhì)性應(yīng)用價(jià)值,

被用于軍事、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域。

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一、朱斯的Z系列計(jì)算機(jī)

?1938年，德國(guó)科學(xué)家朱斯

制造出Z-1計(jì)算機(jī)，這是

第一臺(tái)采用二進(jìn)制的計(jì)算

機(jī)。在接下來(lái)的四年中，

朱斯先后研制出采用繼電

器的Z-2、Z-3和Z-4。

?Z-3:使用了2600個(gè)繼電

器；在1944年美軍對(duì)柏林

進(jìn)行的空襲中被炸毀。

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“巨人”計(jì)算機(jī)

?1943年，英國(guó)科學(xué)家研制成功第一臺(tái)“巨人〃計(jì)算機(jī)，

專門(mén)用于破譯德軍密碼。

?“巨人〃算不上真正的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，但在繼電器計(jì)

算機(jī)與現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之間起到了橋梁作用。

?第一臺(tái)“巨人〃有1500個(gè)電子管，5個(gè)處理器并行工作，

每個(gè)處理器每秒處理5000個(gè)字母。

?二戰(zhàn)期間共有10臺(tái)“巨人〃在英軍服役，平均每小時(shí)破

譯11份德軍情報(bào)。

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三、艾肯的MARK—I

?1944年，美國(guó)科學(xué)家艾肯在IBM的支持下，研制成

功機(jī)電式計(jì)算機(jī)MARK-1。這是世界上最早的通用

型自動(dòng)機(jī)電式計(jì)算機(jī)之一，它取消了齒輪傳動(dòng)裝

置，以穿孔紙帶傳送指令。

?MARK-1外殼用鋼和玻璃制成，長(zhǎng)15米，高2.4米，

自重31.5噸，使用了15萬(wàn)個(gè)元件和800公里電線，

每分鐘進(jìn)行200次運(yùn)算。

20

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)

埃尼阿克ENIAC（?？颂亍⒛死?/p>

?1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)

ENIAC研制成功。

?ENIAC:長(zhǎng)30.48米，寬1米，占地面積170平方米，

30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10個(gè)普通房間的大小，重達(dá)

30噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬(wàn)美元。它使用

18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容，

1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開(kāi)關(guān)。

?每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計(jì)算機(jī)

的1000倍、手工計(jì)算的20萬(wàn)倍。

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現(xiàn)代計(jì)算機(jī)

EDVAC

1950年問(wèn)世的第一臺(tái)并行計(jì)算機(jī)EDVAC,首

次實(shí)現(xiàn)了馮?諾依曼體系的兩個(gè)重要設(shè)想：存儲(chǔ)程

序和采用二進(jìn)制。

UNIVAC

UNIVAC由?？颂睾湍死兄瞥晒Γ@也是

第一個(gè)進(jìn)行批量生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)。1951年，電腦開(kāi)

始走出實(shí)驗(yàn)室服務(wù)于社會(huì)與公眾。

1952年，UNIVAC因準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)美國(guó)總統(tǒng)大選

結(jié)果而名聲大噪。

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第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)：Altair8800

1975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通

用型Altair8800,售價(jià)375美元，帶

有1KB存儲(chǔ)器。

這是世界上第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。

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1976年，“兩個(gè)Steve”創(chuàng)立Apple

?AppleI

1976年3月,SteveWozniak和SteveJobs開(kāi)

發(fā)出微型計(jì)算機(jī)AppleI,4月1日愚人節(jié)這天，兩

個(gè)Steve成立了Apple計(jì)算機(jī)公司。

?AppleII

1977年,AppleII問(wèn)世。AppleII是第一個(gè)

帶有彩色圖形的個(gè)人計(jì)算機(jī)，售價(jià)為1300美元。

AppleII及其系列改進(jìn)機(jī)型風(fēng)靡一時(shí)，這使Apple

成為微型機(jī)時(shí)代最成功的計(jì)算機(jī)公司。

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IBMPC揭開(kāi)新紀(jì)元

?1981年8月12日，IBM公司發(fā)布第一臺(tái)IBMPC,由

此開(kāi)創(chuàng)了計(jì)算機(jī)歷史的新篇章，人類(lèi)的文明進(jìn)程

在隨后的20年里獲得了空前的加速度。

?第一臺(tái)IBMPC采用了主頻為4.77MHz的Intel

8088,操作系統(tǒng)是Microsoft提供的MS-DOS。IBM

將其命令為“個(gè)人電腦(PersonalComputer)

不久“個(gè)人電腦〃的縮寫(xiě)“PC〃應(yīng)為所宥個(gè)人電腦的

代名詞。

?IBM原來(lái)預(yù)計(jì)在一年中售出24,1683臺(tái)PC,然而用

戶的需求被大大低估了，實(shí)際上一個(gè)月的訂貨量

就超出了預(yù)計(jì)。

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AppleIII

?面對(duì)IBMPC的橫空出世，Jobs處變不驚，

于1981年10月在《華爾街日寸艮》刊登了全

頁(yè)廣告，對(duì)IBM進(jìn)入個(gè)人電腦市場(chǎng)表示〃歡

?11月，Apple匆匆推出尚不成熟的Apple

HI,但因質(zhì)量問(wèn)題遭到失敗。

26

1982年，“IBMPC兼容機(jī)”大行其

?整個(gè)1982年都成為IBMPC展示其巨大魅力的演出時(shí)

間，這一年IBMPC共生產(chǎn)了25萬(wàn)臺(tái)，以每月2萬(wàn)臺(tái)

的速度迅速接近AppleII的產(chǎn)量。

?采用開(kāi)放的系統(tǒng)，是PC迅速稱雄最關(guān)鍵的一步棋。

第一臺(tái)PC采用了總線技術(shù)和零散的部件（即〃開(kāi)放

標(biāo)準(zhǔn)〃），IBM還公開(kāi)了PC除BIOS之外的全部技術(shù)資

料，并通過(guò)分銷(xiāo)商傳遞給最終用戶。

?這一系列開(kāi)放措施極大地促進(jìn)了個(gè)人電腦的發(fā)展,

同時(shí)也給廉容機(jī)制造商開(kāi)辟了巨大的空間。

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AppleLisa

?為了迎戰(zhàn)IBMPC的強(qiáng)勁勢(shì)頭，1983年1月19

日，Apple推出Lisa電腦，這是第一種使用

|圖形用戶界面（GUI）的個(gè)人電腦，它還第

一次采用了鼠標(biāo)器。

?Lisa的售價(jià)高達(dá)1萬(wàn)美元，結(jié)果總共售出不

足2萬(wàn)臺(tái)。Apple股票直線下滑，Apple在和

IBM的較量中開(kāi)始走下坡路。

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IBMPC/XT

?IBM在1983年3月8日發(fā)布了PC的改進(jìn)型IBM

PC/XTO憑借XT,IBM市場(chǎng)占有率超過(guò)76%,

一舉把Apple擠下微型電腦霸主的寶座。

?它帶有一個(gè)容量為10MB的硬盤(pán)，這是硬盤(pán)

第一次成為PC的標(biāo)準(zhǔn)配置。XT預(yù)裝了DOS

2.0系統(tǒng)，支持“文件〃的概念并以“目錄樹(shù)，

存儲(chǔ)文件。

29

IBMPC/AT

?1984年8月,IBM推出更先進(jìn)的IBMPC/AT,

支持多任務(wù)、多用戶，增加了網(wǎng)絡(luò)能力，

可聯(lián)網(wǎng)1000臺(tái)PC。至此，IBM徹底確立了在

微機(jī)領(lǐng)域的霸主地位。

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IBM前瞻PC未來(lái)

?2000年，IBM提出網(wǎng)絡(luò)邊際（EoN）理念,

提出四點(diǎn)重要特征（易用、用戶優(yōu)化、適

用于電子商務(wù)、協(xié)調(diào)的電子生活方式），

成為對(duì)PC未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)總結(jié)。

31

1.1.3微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

1、功能大大增強(qiáng)

2、可靠性極大提高

3、價(jià)格低

4、適應(yīng)性強(qiáng)一稍變軟件

5、周期短、見(jiàn)效快

6、體積小、重量輕、耗電省

7、維護(hù)方便

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微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

1、按CPU的字長(zhǎng)，分為：

4位、8位、16位、32位、64位等

2、從工藝角度，分為：

?MOS工藝的通用微處理器

---速度慢，功耗小

?雙極性TTL工藝的位片式微處理器

---速度快，功耗大

3、按機(jī)器組成，分為：

位片式、單片式、多片式

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微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍

科學(xué)計(jì)算

?自動(dòng)控制

?數(shù)據(jù)及事物處理

?輔助設(shè)計(jì)

?輔助教學(xué)

?人工智能等

34

科學(xué)計(jì)算實(shí)例

例：

IBM〃深藍(lán)〃戰(zhàn)勝國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫

35

人機(jī)對(duì)抗的平臺(tái)---國(guó)際象棋

IBM“深藍(lán)”當(dāng)時(shí)采用了最先進(jìn)的RISC架構(gòu)Power2系

列處理器（93年延用至98年，1500萬(wàn)晶體管），并將8

個(gè)該系列芯片封裝在了一起，構(gòu)成了第一個(gè)“八核

"Power處理器（PSSC）,而擊敗卡斯帕羅夫的“深藍(lán)”

就是用32個(gè)這樣的“八核”節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

這樣做的好處是，對(duì)于棋類(lèi)這種靠逆向遞歸分析

可行性的算法來(lái)說(shuō)，多核帶來(lái)的并行計(jì)算能力相當(dāng)于

一次性多想了很多個(gè)分支（假設(shè)單核每秒想一步棋，

八核每秒就想八步，等等）。因此，得益于算法庫(kù)的

豐富（IBM工程師不斷的將新棋譜和算法修正進(jìn)軟件中

）,以及Power系列本就強(qiáng)大的浮點(diǎn)計(jì)算能力（以及并

行性），“深藍(lán)”擊敗世界冠軍也就在情理之中了。

36

37

38

數(shù)據(jù)處理實(shí)例

長(zhǎng)輸管道超聲檢測(cè)系統(tǒng)的功能機(jī)主機(jī)

39

1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

「第術(shù)邃輯單元(ALU)

中央處理器(CPU)(微處理若笛＜捽制單元(CU)

I寄存器組(RS)

高速緩7中存化者罌(Cache)

(-RAM

內(nèi)存彳諸需《

[ROM、EPROM、ErPROM

「光盤(pán)

I磁盤(pán)［欽盤(pán)系統(tǒng)

硬件夕卜存儲(chǔ)器I破盤(pán)系統(tǒng)

I磁帶

微

型

胃鍵盤(pán)、LED顯示*、CRT

算r夕卜吾B設(shè)備I

打印機(jī)、繪圖儀、鼠標(biāo)部

機(jī)夕卜圍設(shè)備

系、過(guò)程通遒｛A/D、D/A

統(tǒng)I/O口開(kāi)關(guān)量

,總線

電源

「監(jiān)控程序、操作系統(tǒng)

匯編程序

系統(tǒng)軟件

解釋程序

〔編譯程序

機(jī)器語(yǔ)言

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言匯編語(yǔ)言

^(Basic>Fortran、C>Pascal)

應(yīng)用物件

40

1.2.1硬件系統(tǒng)

一般計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)一一馮?諾依曼結(jié)構(gòu)：

由三個(gè)部分組成：中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)

器（memory）和輸入/輸出（I/O）子系統(tǒng)。它們

之間用系統(tǒng)總線連接。

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DO子系統(tǒng)

41

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

中

央

處

理

機(jī)

80X86

CPU

乂

外

[/接O

部

口

總

協(xié)

卡

線

處

理

器

80X87外圍設(shè)備

42

一、中央處理器（CPU）

?運(yùn)算器：算術(shù)邏輯部件ALU

一一進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。

?控制器：負(fù)責(zé)全機(jī)的控制工作，它負(fù)責(zé)把指令逐

條從存儲(chǔ)器中取出，經(jīng)譯碼分析后向全機(jī)發(fā)出取

數(shù)、執(zhí)行、存數(shù)等控制命令，以保證正確完成程

序所要求的功能。

?寄存器組：通用寄存器、控制寄存器、段寄存器

I等。

?總線接口部件：指令流字節(jié)隊(duì)列緩沖器、存儲(chǔ)器

地址形成部件等。

43

一、中央處理器(CPU)

微處理器的發(fā)展

一一按CPU的字長(zhǎng)和功能劃分，其發(fā)展有五代:

第一代(1971-1973)4位及低檔8位機(jī)

Intel的4004=>MCS-4

Intel的8008->MCS-8

第二代(1973-1978)中高檔8位機(jī)

Intel的8080、8085

Motorola的MC6800

4004CPU

Zilog的Z80

44

一、中央處理器（CPU）

第三代(1978—1984)16位微機(jī)

Intel的8086

Motorola的MC68000

的

ZilogZ80008086CPU

第四代(1985-1992)32位微機(jī)

Intel的8038680486

Motorola的MC68020

第五代(1993年以后)64位微機(jī)

IntelPentium系列

80386CPU

45

二、存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器一計(jì)算機(jī)的適弦部件，存儲(chǔ)程序、原始數(shù)

據(jù)、中間結(jié)果、運(yùn)算結(jié)果。

&數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼的形式不加區(qū)別地存

放在存儲(chǔ)器中，存放位置由地址指定，地址碼也

是二進(jìn)制形式。

◎一般指的是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，分為：

ROM—ReadOnlyMemory（只讀存儲(chǔ)器）,只能

讀出，不可寫(xiě)入，一般固化了開(kāi)機(jī)自檢程序和CMOS

設(shè)置程序。

停電后信息不會(huì)消失。

46

二、存儲(chǔ)器

RAM—ReadAccessMemory（可讀寫(xiě)存

儲(chǔ)器），可讀/可寫(xiě)。這也就是通常所說(shuō)的

內(nèi)存，其基本單位為字節(jié)（BYTE）。

內(nèi)存有兩個(gè)特點(diǎn)：①掉電內(nèi)容丟失；

②有電時(shí)，只要不重新寫(xiě)入，其內(nèi)容不變。

由于這兩個(gè)特點(diǎn)，內(nèi)存一般只能用作臨時(shí)的

存儲(chǔ)場(chǎng)所。

IBMPC機(jī)有1MB的RAM、40KB的ROM。

47

二、存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)芯片的邏輯結(jié)構(gòu)

三

態(tài)

數(shù)

據(jù)

地

緩

址存儲(chǔ)器矩陣

沖

譯

器

碼

讀寫(xiě)控制

(b)

48

三、總線

總線一一組信號(hào)線，把CPU、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備

連接起來(lái)，用來(lái)傳送各部分之間的信息。

分類(lèi)：

1、按其完成的功能可以分為：

①地址總線(AB)、

②數(shù)據(jù)總線(DB)統(tǒng)稱為三總線

③控制總線(CB).

2、按其方向分為：

①單向總線一只能一個(gè)方向傳送信息，

如AB、CB

②雙向總線一能向兩個(gè)方向傳送信息，如DB

49

三、總線

3、按其分布的范圍：

①微處理器內(nèi)部總線

一寄存器組、算術(shù)邏輯單元和控制部件間

的總線。

②單機(jī)內(nèi)總線

-CPU與外圍芯片間的總線（局部總線）。

③外總線

一微機(jī)和其他設(shè)備或控制對(duì)象間的通訊總

線。

如IEEE-488,EIA-RS232,MULTIBUS

50

四、I/O子系統(tǒng)

I/O子系統(tǒng)一般包括I/O設(shè)備、大容量

存儲(chǔ)器兩類(lèi)外部設(shè)備。

AI/O設(shè)備

是指負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)的外部世界通信用的

輸入、輸出設(shè)備。

1）輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、

麥克風(fēng)、攝像頭。

2）輸出設(shè)備：顯示器、音箱、打印機(jī)。

51

四、I/O子系統(tǒng)

＞大容量存儲(chǔ)器

是指可存儲(chǔ)大量信息的外部存儲(chǔ)器（外

存）：硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán)、磁帶。

外存也有兩個(gè)特點(diǎn)：

①其保存的內(nèi)容掉電后也不會(huì)丟失；

②容量比內(nèi)存要大得多。

所以，外存一般用作永久的存儲(chǔ)場(chǎng)所。

52

1.2.2軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)是為了方便用戶使用微型計(jì)算機(jī)和充

分發(fā)揮微機(jī)硬件效能所必備的各種程序的總稱，包

括:

一、系統(tǒng)軟件

二、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

三、應(yīng)用軟件

一、系統(tǒng)軟件

(1)監(jiān)控程序一BIOS

又稱管理程序，其主要功能是對(duì)主機(jī)和外部

設(shè)備的操作進(jìn)行合理的安排，接收、分析各種命

令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系。

53

一、系統(tǒng)軟件

(2)操作系統(tǒng)

年是在監(jiān)控程序的基礎(chǔ)上，由許多控制程序所組

成的大型程序系統(tǒng)。

行合理地組織整個(gè)計(jì)算機(jī)的工作流程，管理和調(diào)

度各種軟、硬件資源，檢查程序和機(jī)器的故障。

，是用戶和裸機(jī)間的接口。

(3)語(yǔ)言處理程序

b匯編程序

-把用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)

言表示的目標(biāo)程序。

-匯編程序可存放在ROM中，稱為駐留的匯編

程序。

54

一、系統(tǒng)軟件

行解釋程序

一把用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序翻譯成機(jī)

器語(yǔ)言的目標(biāo)程序。

—翻譯一句就執(zhí)行一句，邊解釋邊執(zhí)行。

b編譯程序

一把用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序翻譯成為機(jī)器語(yǔ)言

的目標(biāo)程序。

一編譯程序也需經(jīng)服務(wù)程序的加工才能得到可執(zhí)

行的程序文件。

(4)服務(wù)程序

一輔助程序：文本編輯程序、連接程序、定位程

序、調(diào)試程序和排錯(cuò)程序等。

55

二、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

(1)機(jī)器語(yǔ)言

b是唯一能夠直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言。

用其他語(yǔ)言編寫(xiě)的程序必須經(jīng)過(guò)翻譯才能變

換成機(jī)器語(yǔ)言程序，所以，機(jī)器語(yǔ)言程序被稱為

目標(biāo)程序。

b是機(jī)器指令的集合。

機(jī)器指令展開(kāi)來(lái)講就是一臺(tái)機(jī)器可以正確執(zhí)行

的命令。

電子計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令是一列二進(jìn)制數(shù)字。計(jì)

算機(jī)將之轉(zhuǎn)變?yōu)橐涣懈叩碗娖?以使計(jì)算機(jī)的電子

器件受到驅(qū)動(dòng),進(jìn)行運(yùn)算。

56

(1)機(jī)器語(yǔ)言

，缺點(diǎn)：直觀性差、繁瑣、容易出錯(cuò)，在

實(shí)際應(yīng)用中很不方便，很少直接采用。

早期的程序設(shè)計(jì)均使用機(jī)器語(yǔ)言。程序

員們將用0、1數(shù)字編成的程序代碼打在紙帶

或卡片上，1打孔，0不打孔，再將程序通過(guò)

紙帶機(jī)或卡片機(jī)輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行運(yùn)算。

57

(1)機(jī)器語(yǔ)言

A應(yīng)用8086CPU完成運(yùn)算s=768+12288-1280,機(jī)器碼

如下：

101100000000000000000011

000001010000000000110000

001011010000000000000101

A假如將程序錯(cuò)寫(xiě)成以下這樣，請(qǐng)讀者找出錯(cuò)誤。

101100000000000000000011

000001010000000000110000

000101101000000000000101

58

(1)機(jī)器語(yǔ)言

1、上面只是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的小程序，就暴露了機(jī)器

碼的晦澀難懂和不易查錯(cuò)。寫(xiě)如此小的一個(gè)程序

尚且如此，實(shí)際上一個(gè)有用的程序至少要有幾十

行機(jī)器碼。

試想：如果程序里有一個(gè)“1〃被誤寫(xiě)為“0〃，又如

何去查找呢？

2、要書(shū)寫(xiě)和閱讀機(jī)器碼程序不是一件簡(jiǎn)單的工作，

要記住所有抽象的二進(jìn)制碼。

59

(2)匯編語(yǔ)言

?為了克服機(jī)器語(yǔ)言的缺點(diǎn)，人們采用助記符表示

機(jī)器指令的操作碼,用變量代替操作數(shù)的存放地址

等，這樣就形成了匯編語(yǔ)言。

A匯編語(yǔ)言的主體是匯編指令。匯編指令和機(jī)器指

令的差別在于指令的表示方法上。匯編指令是機(jī)

器指令便于記憶的書(shū)寫(xiě)格式。

例如：機(jī)器指令loooioomoiiooo表示把寄存器BX

的內(nèi)容退到AX中。匯編指令則寫(xiě)最movax,bx。這

樣的寫(xiě)法與人類(lèi)語(yǔ)言接近，便于閱讀和記憶。

操作：寄存器BX的內(nèi)容送到AX中

機(jī)器指令：1000100111011000

匯編指令：movax,bx

60

(2)匯編語(yǔ)言

匯編語(yǔ)言是一種符號(hào)語(yǔ)言，比機(jī)器語(yǔ)言容易理解

和掌握，也容易調(diào)試和維護(hù)。

＞用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱為匯編源程序。

＞匯編語(yǔ)言源程序要翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序(稱目標(biāo)

程序)，才可以由計(jì)算機(jī)執(zhí)行。這個(gè)翻譯的過(guò)程

稱為〃匯編〃，這種把匯編源程序翻譯成目標(biāo)程序

的語(yǔ)言加工程序稱為匯編程序。

61

(3)高級(jí)語(yǔ)言

令又稱為算法語(yǔ)言。

，使程序設(shè)計(jì)可以脫離具體計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

,不必了解其指令系統(tǒng)。

k通用性更強(qiáng)，如BASIC,FORTRAN,

Delphi,C/C++,Javao

b用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序需翻譯成機(jī)器

語(yǔ)言表示的目標(biāo)程序后，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行，

需要相應(yīng)的解釋程序或編譯程序。

62

(4)面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言

叱相對(duì)于傳統(tǒng)的面向過(guò)程的編程方法(如C

和Pascal語(yǔ)言)而言。

年利用面向?qū)ο笾械姆庋b、繼承、多態(tài)等機(jī)

制，可以提高程序的正確性、易維護(hù)性、可

讀性和可重用性，有利于程序開(kāi)發(fā)中的分工

合作。

年常用的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言如JAVA、Visual

FoxPro(VFP)、VisualC、VisualB等。

63

三、應(yīng)用軟件

是用戶利用計(jì)算機(jī)及其所提供的系統(tǒng)

軟件、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言為解決各種實(shí)際問(wèn)題

而編寫(xiě)的程序，分為：

應(yīng)用軟件包

行用戶程序

64

1.3數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

1.3.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制

\\常用數(shù)制——二，十，十六進(jìn)制

?目前在計(jì)算機(jī)中，數(shù)幾乎全部用二進(jìn)制表示

?為書(shū)寫(xiě)方便，微機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)用十六進(jìn)制數(shù)縮寫(xiě)

?人們最熟悉、最常用的是十進(jìn)制數(shù)

為了區(qū)另43種不同數(shù)制，約定

?數(shù)后加B表示二進(jìn)制數(shù)

?數(shù)后加D或不加表示十進(jìn)制數(shù)

?數(shù)后加H表示十六進(jìn)制數(shù)

65

、十進(jìn)制數(shù)（Decimal）

?數(shù)碼：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9（共

10個(gè)）

基數(shù)：數(shù)碼的個(gè)數(shù)，十進(jìn)制的基數(shù)為10

?特點(diǎn)：

①有0-9十個(gè)不同的數(shù)碼

②逢十進(jìn)一

?本質(zhì)：

任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)X都可以展成第級(jí)數(shù)形式

66

、十進(jìn)制數(shù)(Decimal)

(x%=…q，*心…G

二%〃理1-2一詵

咒xl(r+咒一1ixH—aux10°+6F—1tx10-+-z2xIOH----Fa一m%x10

n

=Ze。

t=-m

例如：

2112

(123.45)D=1X10+2X10+3X10°+4XW+5X10-

上式中，10,稱為該位數(shù)字的權(quán)，每位數(shù)

字乘以其權(quán)所得到的乘積之和即為所袤示數(shù)

的值。

67

二、二進(jìn)制數(shù)(Binary)

?數(shù)碼：0,1(共2個(gè))

基數(shù)：2

?特點(diǎn)：

①有0、1兩個(gè)不同的數(shù)碼

②逢二進(jìn)一

?本質(zhì)：

任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)X都可以展成賽級(jí)數(shù)形式

68

二、二進(jìn)制數(shù)(Binary)

(X%=%%_i???％a0alz2???￡m

_1-2m

二ax2"+an[X2”-i+???+a0x2°+〃iX2+a2x2+???+〃mx2~

'3KTu-11-z—m

=

i=-m

例如:

(1011.101%=1x23+0x2?+1x2】+1x2°+1x2"+0x2,+1x2-3

=(11.625%

上式中，2,稱為該位數(shù)字的權(quán)，每位數(shù)字乘

以其權(quán)所得到的乘積之和即為所表示數(shù)的值。

69

結(jié)論：n位二進(jìn)制數(shù)可以表7

例如：①3位二進(jìn)制數(shù)可以表示8個(gè)數(shù)

二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)

0000

0011

0102

0113

1004

1015

1106

_______111________7

70

結(jié)論：n位二進(jìn)制數(shù)可以表7

②4位二進(jìn)制數(shù)可以表示16個(gè)數(shù)

二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)

0000010008

0001110019

00102101010

00113101111

0100