微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí).ppt

1、課程目標(biāo)、掌握：微機(jī)基本工作原理匯編語言程序設(shè)計(jì)方法微機(jī)接口技術(shù)確立了微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成了微機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件開發(fā)的初步能力，2 )； 高等學(xué)校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)教育教育部有三級(jí)教育系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，教材和主要參考書提交了教材：微機(jī)原理和應(yīng)用許立梓等主編，機(jī)械工業(yè)出版社的主要參考書：與80 x86IBMPC兼容的計(jì)算機(jī)(卷I和卷II ) 編輯語言，設(shè)計(jì)和接口技術(shù)清華大學(xué)出版社(原始復(fù)印教材)微機(jī)原理和接口技術(shù)，馮博琴主編，清華大學(xué)出版社硬件技術(shù)基礎(chǔ)，馮博琴主編，郵政出版社微機(jī)原理和應(yīng)用，李伯成等主編西安電子科技大學(xué)出版社，審查方式，平日工作20%實(shí)驗(yàn)10%

2、期末考試一、微機(jī)系統(tǒng)概論二、數(shù)和變換三、計(jì)算機(jī)中的數(shù)和代碼四、計(jì)算機(jī)中的數(shù)的運(yùn)算方法作業(yè)、六、一、微機(jī)系統(tǒng)概論，一、微機(jī)2、微機(jī)3、微機(jī)系統(tǒng)4、微機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)5、微機(jī)的應(yīng)用概況美國賓夕法尼亞大學(xué)世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC電子數(shù)字積分和計(jì)算機(jī)電子管18， 800繼電器1 500功耗150千瓦重30噸的占地面積150m2字長12位5千次/秒加4百次/秒乘法獨(dú)創(chuàng)地將電子部件用于數(shù)字計(jì)算裝置，引起了“計(jì)算機(jī)革命”急劇變化，引起了8，9，馮諾伊曼(johnvonneuman ) 關(guān)于電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)的初步討論報(bào)告書是存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)的1949年在英國劍

3、橋大學(xué)完成了存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)EDVAC (埃迪薩克) 電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)，10，計(jì)算機(jī)的發(fā)展(CentralProcessingUnit，簡稱CPU ) 控制器、寄存器群的發(fā)展簡單，1、微處理器、12、13、2、微計(jì)算機(jī)、微計(jì)算機(jī)是以微處理器為基礎(chǔ)的，包括存儲(chǔ)器(內(nèi)部存儲(chǔ)器)和輸入輸出接口電路。 (裸機(jī))、微機(jī)、存儲(chǔ)器、微處理器、輸入/輸出接口、14，2、微機(jī)、典型的微機(jī)硬件系統(tǒng)，CPU通過三組總線連接存儲(chǔ)器、I/O接口。 微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)圖：15，3，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是指微型計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備(打印機(jī)，顯示器，鍵盤，硬盤，光盤等)，專用電路，電源，軟件(1)微處理器、微機(jī)

4、與微機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系；(2)微機(jī)系統(tǒng)類型、16、微機(jī)類型、單片機(jī)也稱為“微控制器”和“嵌入式計(jì)算機(jī)”。 是把構(gòu)成微機(jī)的所有零件集成在一個(gè)芯片上的。 它的體積小，功耗低，在智能儀表和控制領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，這是把構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的功能部件安裝在一個(gè)印刷電路板上而成的。 用于生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)控制和教育實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電腦是通用的微機(jī)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于辦公室、家庭、個(gè)人。 電腦廣泛應(yīng)用于商業(yè)、家庭、科學(xué)、工業(yè)和教育領(lǐng)域。17、微處理器、微機(jī)和微機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系，控制器運(yùn)算邏輯單元寄存器組內(nèi)的存儲(chǔ)器硬件輸入輸出接口輸入輸出設(shè)備和外部存儲(chǔ)器電源軟件系統(tǒng)的軟件應(yīng)用軟件，18，4， 微機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)(1)字長(2)運(yùn)算速度(

5、3)存儲(chǔ)容量(4)時(shí)鐘速度(5)指令系統(tǒng)(6)外部機(jī)器的配置(7)軟件的配置，(1)字長，計(jì)算機(jī)的字?jǐn)?shù)在CPU和輸入輸出機(jī)器或者存儲(chǔ)器之間二進(jìn)制通常，CPU的數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與計(jì)算機(jī)的字?jǐn)?shù)一致。 20、(2)運(yùn)算速度、運(yùn)算速度用每秒能執(zhí)行多少指令來表示，用于測量計(jì)算機(jī)運(yùn)算的速度。 milloninstuctivepersecond (每秒百萬指令)單位。 (21 )存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)容量是用于測定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)能力的指標(biāo)，包括存儲(chǔ)容量和外部存儲(chǔ)器容量。 內(nèi)存容量以字節(jié)為單位，分為安裝機(jī)容量和最大容量。 *最大容量由CPU的地址總線決定。 *安裝容量取決于實(shí)際安裝情況，或取決于用戶要求的軟件環(huán)境。

6、 外部容量是指硬盤、光盤、軟盤等的容量。 22、存儲(chǔ)器的最大容量和安裝機(jī)容量，例1:8088是20條地址線，最大存儲(chǔ)器容量為220=10241024=1M； 例2 :奔騰pro是36條地址線，最大存儲(chǔ)器容量是236=64102410241024=64G。 實(shí)際上，當(dāng)前PC的實(shí)際安裝容量為256M或512M。 (4)時(shí)鐘速度、時(shí)鐘速度是計(jì)算機(jī)動(dòng)作時(shí)的CPU的時(shí)鐘頻率，單位是MHz，以計(jì)算機(jī)動(dòng)作的時(shí)間基準(zhǔn)，來調(diào)整整體的動(dòng)作。 8086/8088的時(shí)鐘頻率是310MHz。 時(shí)鐘速度的高低很大程度上左右著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。 另外，(5)命令系統(tǒng)、命令系統(tǒng)是CPU能夠執(zhí)行的所有命令的集合。 (芯片制造商

7、完成的)指令系統(tǒng)的功能是否完善、尋址方式是否方便，直接影響到計(jì)算機(jī)的工作能力。 CISC (complementxinstructionsetcomputer ) RISC (redercedinstructionsetcomputer )，25，(6)外部設(shè)備的配置，外部設(shè)備的配置是測量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體性能的重要1 .通常分配的外圍設(shè)備越多，允許配置的外圍設(shè)備的數(shù)目就越強(qiáng)。2 .外圍接口的標(biāo)準(zhǔn)和類型，接口的性能的好壞直接影響系統(tǒng)的功能。 (7)軟件配置，軟件和硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的兩種資源。 軟件結(jié)構(gòu)直接影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用和性能的發(fā)揮。 必要的軟件： 1、系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、診斷程序、編輯程序等

8、)2.編程語言(機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言)3.應(yīng)用軟件(軟件包、數(shù)據(jù)庫)。 27，5，微機(jī)的應(yīng)用概況，(1)科學(xué)計(jì)算(數(shù)值計(jì)算) (2)信息處理(3)過程控制(4)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(5)人工智能(6)計(jì)算機(jī)模擬，28，(1)科學(xué)計(jì)算(數(shù)值計(jì)算)，科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域有很多復(fù)雜的領(lǐng)域比如，人造衛(wèi)星軌跡計(jì)算建筑設(shè)計(jì)中房屋抗震強(qiáng)度的計(jì)算氣象預(yù)報(bào)中記述大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)則的微分方程式的求解等。 特點(diǎn)：計(jì)算過程復(fù)雜，精度要求高。29、(2)信息處理、用計(jì)算機(jī)及時(shí)記錄、整理、計(jì)算信息，加工成人們要求的形式。 例如，數(shù)據(jù)處理、事務(wù)處理、企業(yè)管理、信息檢索等都屬于信息處理的范疇。 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量多，計(jì)算過程比較簡單

9、。30、(3)過程控制、過程控制是指將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)。 自動(dòng)控制系統(tǒng)是指不需要人工干預(yù)的過程(機(jī)械加工過程、熱力學(xué)過程和化學(xué)過程等)和控制對(duì)象的系統(tǒng)。 特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性要求實(shí)時(shí)收集檢測數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算，立即自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)控制對(duì)象。、31、(4)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD，ComputerAidedDesign )的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM，ComputerAidedManufacturing )計(jì)算機(jī)輔助教育(CAI，computeras 特征：綜合利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、信息處理的功能，具有較強(qiáng)的交互性。 (5)人工智能、人工智能是一門研究如何建立智能機(jī)器和智能系統(tǒng)

10、來模擬人的智能活動(dòng)的科學(xué)。 研究領(lǐng)域包括計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)證明、場面分析、模擬人的思考過程、自然語言理解、自動(dòng)編程、機(jī)器人學(xué)等。33、(6)計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)仿真是建立仿真模型并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。 科學(xué)家基于實(shí)際系統(tǒng)建立了模型系統(tǒng)，通過模型系統(tǒng)的研究實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了實(shí)際系統(tǒng)的開發(fā)和開發(fā)目的。 應(yīng)用范圍包括航空、宇宙、原子能、其他工業(yè)控制等領(lǐng)域。 現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域。 利用計(jì)算機(jī)仿真，可以容易、高效地進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、操作、預(yù)測和統(tǒng)一等控制。34，二，數(shù)和變換，一，數(shù)二，各種數(shù)的相互變換，35，1，數(shù)，(1)十進(jìn)制數(shù)(2)二進(jìn)制數(shù)(3)十六進(jìn)制數(shù)(4)八進(jìn)制數(shù)，36，(1)十進(jìn)

11、制數(shù)(Decimal )，例如，(6543.21 ) 10=6543.21 d=610351 用d表示。 表示：基數(shù)使用數(shù)字的個(gè)數(shù)權(quán)重制的每位的值，37、(2)二進(jìn)制數(shù)(Binary )，具有兩個(gè)數(shù)字符號(hào)0、1的從下位向上位的進(jìn)位是通過“逢二進(jìn)制1”的規(guī)則進(jìn)行的基數(shù)是2，第I位的權(quán)是2i。 其中，規(guī)定i=n，n-1，2，1，0，-1，-2，整數(shù)最低位比特的比特編號(hào)i=0例： (1010.101 )2=1010.101 b=123022121020-102-212-3，(3)十六進(jìn)制2、從下位向上位的進(jìn)位按照“逢16進(jìn)1”的規(guī)則進(jìn)行3，基數(shù)為16，第I位的權(quán)重為16i。 其中，規(guī)定i=n、n-1

12、、2、1、0、-1、-2、整數(shù)最下位比特的比特編號(hào)i=0例： (19bf.Abe ) 16=19bf.abeh=11639162111116151601016-1116-21416-3、22226 000 b0o 001000 b 10 o 010000 b 20 o 011000 b 30 o001 B1 o 001001 b 11 o 010001 b 21 o 00101010 b 12 o 010010 B2 o 011 B3 o 001011 b 13 o 010011 b 23 o 100 B4 o 01100 b b 15 o 010101 b 25 o 00110 b 16 o

13、 010110 b 26 o 111 b7o 0011111 b 17 o 010111 b 27 o，40，2，各種數(shù)值的相互轉(zhuǎn)換，(1)二進(jìn)制，將十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制(2)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制(3)41，以及例如，10101.101 b=124122120-112-3=164-10.50.125=21.625 d1b.abh=11629161111016-1116-2=256144110.6250.049698975=42 (2)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：(從十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制)對(duì)整數(shù)： bn/2=(bn-1 * 2n-1bn-2 * 2n-2 B1 * 21b0 * 20

14、)/2=bn-1 * 2n-2bn-2 * 2n-3b1 *。 2-2 b-(n-1 ) *2- (n-1 ) B- n *2- n ) *2=B-2*2-1B-3*2-2B- n *2- (n-1 )整數(shù)b-1對(duì)小數(shù)：將乘法2中得到的馀數(shù)按順序排列為小數(shù)點(diǎn)以下的十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換：除以整數(shù)： 16后四舍五入。 將(136)D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。2136馀數(shù)(結(jié)果)下位268- 0234- 0217- 028- 124- 022- 021- 00- 1上位，變換結(jié)果： (136)D=(10001000)B，整數(shù)部分除以2的除法，44，小數(shù)部分除以2 b，0.6252=1. 2510.252=0. 500.

15、52=1.01，低、高、整數(shù)，0.625D=，所以，0.101B， 45、(3)二進(jìn)制和十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)為左，小數(shù)為右，每3(4)位一組，可以得到不足補(bǔ)充。8(16 )進(jìn)制(1100.101 )2=(1100.101 )2=(0c.a ) 16， 46、(3)對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制和十六進(jìn)制之間的變換，四位二進(jìn)制正好等于一位的十六進(jìn)制，1(120=1)，2(121=2)，4(122=4)，8(123=8)，16(124=16 )，2(121=2) 、第一位的十六進(jìn)制：0000B，1001B，1000B，5H，4H，3H，2H，6H，0H，0010B，0011B，0100B，0101B

16、，0110B，7H，0111B，1111B，1110 b，1101 b，1101 b 將DH，EH，F(xiàn)H，0001B，4位的二進(jìn)制數(shù)，1位的16進(jìn)制數(shù)，48，二進(jìn)制數(shù)變換為16進(jìn)制數(shù)的例子： 1110110101100.10101B=？ 將h，1110110101100.10101，0001110110101100.10101000，1DAC.A8，1110110101100.10101B=1DAC.A8H，49，16進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的示例： 39F.E1AH=。 b，39F.E1A，001111111111111000011010，=11100111111111110001101101 b，39f.e1ah=0011111111111100011011010 b，