第1章_微型計(jì)算機(jī)概述

1、第1章 微型計(jì)算機(jī)概述 本章教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)： 微型計(jì)算機(jī)、微處理器的發(fā)展。 微機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 微機(jī)的工作過程 微機(jī)的主要性能招標(biāo) 微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用第第1章章 微型計(jì)算機(jī)概述微型計(jì)算機(jī)概述1.1 1.1 微機(jī)概述微機(jī)概述1.1.1 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)1946年ENIAC計(jì)算機(jī)公布 ENIAC（電子數(shù)字積分機(jī)與計(jì)算機(jī)）：研制單位：美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)用 途： 軍事計(jì)算運(yùn)算速度：5000次/秒體積價(jià)格：170平方米，30噸，140千瓦，40萬美元計(jì)算機(jī)的分代(按使用的元器件)u第一代（約第一代（約1946-19571946-1957）電子管計(jì)算機(jī)）電子管計(jì)算機(jī) 速度：

2、幾十幾萬次速度：幾十幾萬次/ /秒秒 內(nèi)存：磁鼓，千字內(nèi)存：磁鼓，千字 外設(shè)：磁帶外設(shè)：磁帶 機(jī)器語言或匯編語言編程機(jī)器語言或匯編語言編程美國(guó)于20世紀(jì)50年代生產(chǎn)的IBM704型采用電子管的第一代電子計(jì)算機(jī)第一代電子計(jì)算機(jī)中使用的磁鼓存儲(chǔ)器u第二代（約第二代（約1957-19641957-1964） 晶體管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī) 速度：幾十萬次速度：幾十萬次/ /秒，秒， 內(nèi)存：磁芯，十萬字內(nèi)存：磁芯，十萬字 外設(shè)：磁盤外設(shè)：磁盤 高級(jí)語言編程高級(jí)語言編程電子管晶體管計(jì)算機(jī)的分代(按使用的元器件)第三代（約第三代（約1965-19731965-1973）中小規(guī)模集成電路）中小規(guī)模集成電路(SSI

3、,MSI)(SSI,MSI)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 速度：幾十萬次幾百萬次速度：幾十萬次幾百萬次/ /秒秒 內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 高級(jí)語言高級(jí)語言, OS, DBMS, OS, DBMS第四代（第四代（19741974年起）大規(guī)模年起）大規(guī)模(LSI)(LSI)和和VLSIVLSI計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 速度：幾百萬次億次速度：幾百萬次億次/ /秒秒 內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 軟件工程，分布式處理等軟件工程，分布式處理等計(jì)算機(jī)的發(fā)展1946年研制成功第1臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)60年來發(fā)展速度之快大大超出人們的預(yù)料：性能、體積、價(jià)格、應(yīng)用領(lǐng)域和裝機(jī)數(shù)量軟件技術(shù)和軟件產(chǎn)品使用的元器件第1代：電子

4、管磁鼓第2代：晶體管磁芯第3代：中、小規(guī)模集成電路第4代：大、超大規(guī)模集成電路n 應(yīng)用模式：應(yīng)用模式：n 集中計(jì)算模式集中計(jì)算模式n 分散計(jì)算模式分散計(jì)算模式n 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式n 普適計(jì)算模式（？）普適計(jì)算模式（？）1.1.2 微機(jī)的發(fā)展微機(jī)，又稱為PC，構(gòu)成微機(jī)的核心部件是微處理器CPU。1971年，Intel公司制成了世界上第一片4位CPU，組成了世界上第一臺(tái)4位微機(jī)MCS-4。目前微機(jī)已成為計(jì)算機(jī)的主流。1.1.2 微機(jī)的發(fā)展根據(jù)微處理器的字長(zhǎng)和功能，可將微機(jī)根據(jù)微處理器的字長(zhǎng)和功能，可將微機(jī)的功能劃分為下面幾個(gè)階段。的功能劃分為下面幾個(gè)階段。第一階段（第一階段（1971-19

5、731971-1973年），特點(diǎn)為低檔年），特點(diǎn)為低檔4 4位位或或8 8位，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，集成度低位，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，集成度低，使用機(jī)器語言或匯編語言編程。，使用機(jī)器語言或匯編語言編程。第二階段（第二階段（1974-19781974-1978年），特點(diǎn)為中檔年），特點(diǎn)為中檔8 8位位或或8 8位，指令系統(tǒng)較豐富，使用高級(jí)語言編程位，指令系統(tǒng)較豐富，使用高級(jí)語言編程，有簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)。，有簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)。1.1.2 微機(jī)的發(fā)展第三階段（第三階段（1979-19841979-1984年），特點(diǎn)為：年），特點(diǎn)為：1616位微位微處理器，指令系統(tǒng)更加豐富，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)增加處理器，指令系

6、統(tǒng)更加豐富，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)增加了多級(jí)中斷機(jī)制、多尋址機(jī)制、段式存儲(chǔ)器了多級(jí)中斷機(jī)制、多尋址機(jī)制、段式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)等，支撐軟件是操作系統(tǒng)，外圍設(shè)備種結(jié)構(gòu)等，支撐軟件是操作系統(tǒng)，外圍設(shè)備種類增多。類增多。第四階段（第四階段（1985-19911985-1991年），特點(diǎn)為：年），特點(diǎn)為：3232位微位微處理器，集成度達(dá)到處理器，集成度達(dá)到100100萬個(gè)元件萬個(gè)元件/ /片，支持片，支持多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。1.1.2 微機(jī)的發(fā)展第五階段（第五階段（1992-1992-現(xiàn)在），特點(diǎn)為：采用高現(xiàn)在），特點(diǎn)為：采用高檔檔3232位或位或6464位微處理器，集成度達(dá)到位微處理器，集成度達(dá)到

7、28002800萬個(gè)元件萬個(gè)元件/ /片，時(shí)鐘主頻達(dá)到片，時(shí)鐘主頻達(dá)到2GHz2GHz以上，支以上，支持多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)。持多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)。1.2 1.2 信息在計(jì)算機(jī)的表示 十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn) 每一位只能使用十個(gè)符號(hào)每一位只能使用十個(gè)符號(hào) 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9中的一個(gè)。中的一個(gè)。每個(gè)數(shù)位上的數(shù)都有固定的每個(gè)數(shù)位上的數(shù)都有固定的“權(quán)權(quán)”。小數(shù)點(diǎn)至左，權(quán)值依次為小數(shù)點(diǎn)至左，權(quán)值依次為100，101，102，.，小數(shù)點(diǎn)至右，權(quán)值依次為小數(shù)點(diǎn)至右，權(quán)值依次為10-1，10-2，10-3，。例如：十進(jìn)制數(shù)值例如：十進(jìn)制數(shù)值 2 3 4 . 7 8 每位對(duì)應(yīng)權(quán)值

8、每位對(duì)應(yīng)權(quán)值 102 101 100 . 10-1 10-2逢十進(jìn)一。逢十進(jìn)一。2101210810710410310278.234 十進(jìn)制數(shù)值可以用十進(jìn)制數(shù)值可以用每位的數(shù)符每位的數(shù)符和和對(duì)應(yīng)的權(quán)對(duì)應(yīng)的權(quán)值值乘積的乘積的和和來表示。來表示。數(shù)符數(shù)符權(quán)值權(quán)值進(jìn)位計(jì)數(shù)制的特點(diǎn)進(jìn)位計(jì)數(shù)制的特點(diǎn) 有一個(gè)基數(shù)有一個(gè)基數(shù)R，數(shù)符使用，數(shù)符使用0，1，2，. , (R-1)個(gè)個(gè)符號(hào)。符號(hào)。 每位有固定的位權(quán)每位有固定的位權(quán)W，W=Ri。其中。其中i是位序。是位序。 采用采用“逢逢R進(jìn)一進(jìn)一”的進(jìn)位方式。的進(jìn)位方式。 可以用一個(gè)多項(xiàng)式的和的形式來表示其數(shù)值?？梢杂靡粋€(gè)多項(xiàng)式的和的形式來表示其數(shù)值?；鶖?shù)：在一

9、個(gè)數(shù)制系統(tǒng)中所使用的符號(hào)個(gè)數(shù)基數(shù)：在一個(gè)數(shù)制系統(tǒng)中所使用的符號(hào)個(gè)數(shù)稱為基數(shù)。稱為基數(shù)。其中其中Ki為為0，1，2，.，（，（R-1）個(gè)符號(hào)）個(gè)符號(hào)中的一個(gè)（數(shù)符），中的一個(gè)（數(shù)符），m,n為正整數(shù)，為正整數(shù)，R為為基數(shù)，基數(shù)，i為位序。為位序。nmiiim2101nnRkk.kkk.kkS二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 每一位只能使用兩個(gè)符號(hào)每一位只能使用兩個(gè)符號(hào) 0和和1中中的一個(gè)。的一個(gè)。 逢二進(jìn)一。逢二進(jìn)一。 具有進(jìn)位計(jì)數(shù)制的特點(diǎn)。具有進(jìn)位計(jì)數(shù)制的特點(diǎn)。 例如例如:375.13125. 025. 0104821212021202121011.11013210123二進(jìn)制數(shù)值二進(jìn)制數(shù)值 1 1 0 1

10、. 0 1 1每位對(duì)應(yīng)權(quán)值每位對(duì)應(yīng)權(quán)值 23 22 21 20 . 2-1 2-2 2-3 二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn) 數(shù)碼符號(hào)少，只有兩個(gè)符號(hào)數(shù)碼符號(hào)少，只有兩個(gè)符號(hào) 0和和1 運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。 運(yùn)行可靠。運(yùn)行可靠。 加法：逢二進(jìn)一加法：逢二進(jìn)一 0+0=01+0=10+1=11+1=10 減法：借一當(dāng)二減法：借一當(dāng)二 0-0=01-0=11-1=00-1=1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 乘法：乘法： 00=010=001=011=1進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 按權(quán)相加

11、。按權(quán)相加。如果兩數(shù)相等，則兩數(shù)的如果兩數(shù)相等，則兩數(shù)的整數(shù)整數(shù)部分和部分和小小數(shù)數(shù)部分的值一定部分的值一定分別相等分別相等。二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)375.13125.025.0104821212021202121011.1101321012310012345)45(1048032212021212021101001 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換 ，按二進(jìn)制的權(quán)展，按二進(jìn)制的權(quán)展開，除二取余。開，除二取余。十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換。將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換。00111n1nnn102k2k.2k2k)725(其系數(shù)其系數(shù) 排列起來就是二進(jìn)制數(shù)排

12、列起來就是二進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)碼。的各位數(shù)碼。011nnkk.kk2k)k.2k2k(21362012n1n1nn第一步：將等式兩邊除以第一步：將等式兩邊除以2，得到：，得到：等式兩邊整數(shù)與小數(shù)應(yīng)分別相等，所以：等式兩邊整數(shù)與小數(shù)應(yīng)分別相等，所以：K0=12k)k.2k2k(20181123n1n2nn第二步：再對(duì)等式兩邊繼續(xù)除以第二步：再對(duì)等式兩邊繼續(xù)除以2，得到：，得到：K1=0依次類推，直到商為依次類推，直到商為0為止。為止。算法為：算法為：725/2=362 余數(shù)余數(shù)=1=K0362/2=181 余數(shù)余數(shù)=0=K1181/2=90 余數(shù)余數(shù)=1=K290/2=45 余數(shù)余數(shù)=0=K345/

13、2=22 余數(shù)余數(shù)=1=K422/2=11 余數(shù)余數(shù)=0=K511/2=5 余數(shù)余數(shù)=1=K65/2=2 余數(shù)余數(shù)=1=K72/2=1 余數(shù)余數(shù)=0=K81/2=0 余數(shù)余數(shù)=1=K9這時(shí)，得到：這時(shí)，得到：2012345678910)1011010101()725(kkkkkkkkkk排列時(shí)，順序?yàn)榕帕袝r(shí)，順序?yàn)橛上轮辽稀Ｓ上轮辽稀＾D(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)為：轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)為： 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換 ，按二進(jìn)制的權(quán)，按二進(jìn)制的權(quán)展開，乘二取整。展開，乘二取整。mm) 1m() 1m(2211102k2k.2k2k)32. 0(2m)1m(21)kk.kk.0(第一步：第一步：將等式兩邊乘以

14、將等式兩邊乘以2，得到：，得到：)1m(m1201102k.2k2k)64.0(等式兩邊整數(shù)與小數(shù)應(yīng)分別相等，所以：等式兩邊整數(shù)與小數(shù)應(yīng)分別相等，所以：K-1=0第二步：第二步：再對(duì)等式兩邊繼續(xù)乘以再對(duì)等式兩邊繼續(xù)乘以2，得到：，得到：)2m(m1302102k.2k2k)28.1(K-2=1如此繼續(xù)下去，可以得到如此繼續(xù)下去，可以得到K-3 K-4 K-m 各位各位的值。的值。0.322=0.64 整數(shù)整數(shù)=0=K-10.642=1.28 整數(shù)整數(shù)=1=K-20.282=0.56 整數(shù)整數(shù)=0=K-30.562=1.12 整數(shù)整數(shù)=1=K-4算法為：算法為：所以，（所以，（0.32)10=(

15、0.0101.)2 ，直至滿足一定，直至滿足一定的精度為止。的精度為止。對(duì)于既有整數(shù)又有小數(shù)的數(shù)，則將其整數(shù)部對(duì)于既有整數(shù)又有小數(shù)的數(shù)，則將其整數(shù)部分與小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換，再用小數(shù)點(diǎn)連接起分與小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換，再用小數(shù)點(diǎn)連接起來。來。總結(jié)：總結(jié)：對(duì)于基數(shù)為對(duì)于基數(shù)為R的數(shù)制與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換也遵的數(shù)制與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換也遵循一樣的法則。循一樣的法則。整數(shù)部分除整數(shù)部分除R取余，小數(shù)部分乘取余，小數(shù)部分乘R取整。取整。不同進(jìn)制的數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換，可用十進(jìn)制數(shù)不同進(jìn)制的數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換，可用十進(jìn)制數(shù)作為中介，相互轉(zhuǎn)換。作為中介，相互轉(zhuǎn)換。二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)的基為二進(jìn)制數(shù)的基為2，八進(jìn)，

16、八進(jìn)制數(shù)的基為制數(shù)的基為8，23=8，因，因此，此，每位八進(jìn)制數(shù)可以用每位八進(jìn)制數(shù)可以用3 3位二進(jìn)制數(shù)來表示。位二進(jìn)制數(shù)來表示。二進(jìn)制二進(jìn)制 八進(jìn)制八進(jìn)制0 0 0 00 0 1 10 1 0 20 1 1 31 0 0 41 0 1 51 1 0 61 1 1 7 對(duì)既有整數(shù)又有小數(shù)的二進(jìn)制數(shù)，以小數(shù)點(diǎn)對(duì)既有整數(shù)又有小數(shù)的二進(jìn)制數(shù)，以小數(shù)點(diǎn)為界，為界，整數(shù)部分從右至左，以整數(shù)部分從右至左，以3 3位一組，不足位一組，不足三位時(shí)，在左邊添三位時(shí)，在左邊添0 0補(bǔ)足三位補(bǔ)足三位；小數(shù)部分從左小數(shù)部分從左至右，以至右，以3 3位一組，不足三位時(shí)，在右邊添位一組，不足三位時(shí)，在右邊添0 0補(bǔ)足三位

17、補(bǔ)足三位，然后把每組的，然后把每組的3位數(shù)用相應(yīng)的八進(jìn)位數(shù)用相應(yīng)的八進(jìn)制表示，即得八進(jìn)制數(shù)。制表示，即得八進(jìn)制數(shù)。例如：將例如：將 (11101.11011)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。6110611051013011結(jié)果為結(jié)果為35.66左邊添零左邊添零補(bǔ)足三位補(bǔ)足三位右邊添零右邊添零補(bǔ)足三位補(bǔ)足三位八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)將每位八進(jìn)制數(shù)用將每位八進(jìn)制數(shù)用3位二進(jìn)制數(shù)表示即可，去位二進(jìn)制數(shù)表示即可，去掉轉(zhuǎn)換后二進(jìn)制數(shù)整數(shù)前和小數(shù)點(diǎn)后的掉轉(zhuǎn)換后二進(jìn)制數(shù)整數(shù)前和小數(shù)點(diǎn)后的0。例如：將例如：將 (15.22)8 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。0102010210150011結(jié)果為結(jié)

18、果為1101.01001二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)的基為二進(jìn)制數(shù)的基為2，十六進(jìn)，十六進(jìn)制數(shù)的基為制數(shù)的基為16，24=16，因，因此，此，每位十六進(jìn)制數(shù)可以用每位十六進(jìn)制數(shù)可以用4位二進(jìn)制數(shù)來表示位二進(jìn)制數(shù)來表示。二進(jìn)制二進(jìn)制 十六進(jìn)制十六進(jìn)制0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 20 0 1 1 30 1 0 0 40 1 0 1 50 1 1 0 60 1 1 1 7 1 0 0 0 81 0 0 1 91 0 1 0 A1 0 1 1 B1 1 0 0 C1 1 0 1 D1 1 1 0 E1 1 1 1 F記住六個(gè)數(shù)符記住六個(gè)數(shù)符對(duì)既有整數(shù)又有小數(shù)的二

19、進(jìn)制數(shù)，以小數(shù)點(diǎn)對(duì)既有整數(shù)又有小數(shù)的二進(jìn)制數(shù)，以小數(shù)點(diǎn)為界，為界，整數(shù)部分從右至左，以整數(shù)部分從右至左，以4 4位一組，不足位一組，不足四位時(shí)，在左邊添四位時(shí)，在左邊添0 0補(bǔ)足四位補(bǔ)足四位；小數(shù)部分從左小數(shù)部分從左至右，以至右，以4 4位一組，不足四位時(shí)，在右邊添位一組，不足四位時(shí)，在右邊添0 0補(bǔ)足四位補(bǔ)足四位，然后把每組的然后把每組的4位數(shù)用相應(yīng)的十六位數(shù)用相應(yīng)的十六進(jìn)制表示，即得十六進(jìn)制數(shù)。進(jìn)制表示，即得十六進(jìn)制數(shù)。例如：將例如：將 (11101.11011)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。 811000110111010001DD結(jié)果為結(jié)果為1D.D8補(bǔ)零補(bǔ)零補(bǔ)零補(bǔ)零十六進(jìn)制數(shù)

20、十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)將每位十六進(jìn)制數(shù)用將每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)表示即可，位二進(jìn)制數(shù)表示即可，去掉轉(zhuǎn)換后二進(jìn)制數(shù)整數(shù)前和小數(shù)點(diǎn)后的去掉轉(zhuǎn)換后二進(jìn)制數(shù)整數(shù)前和小數(shù)點(diǎn)后的0。例如：將例如：將 (7B.A8)16 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。100081010A1011B01117結(jié)果為結(jié)果為1111011.10101將零將零去掉去掉使用不同進(jìn)制的原因計(jì)算機(jī)中只使用二進(jìn)制一種計(jì)數(shù)制的原因：計(jì)算機(jī)中只使用二進(jìn)制一種計(jì)數(shù)制的原因：二進(jìn)制中只有二進(jìn)制中只有0 0和和1 1兩個(gè)符號(hào)兩個(gè)符號(hào)，使用有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電，使用有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件就可以分別表示它們，而制造有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的子器件就可

21、以分別表示它們，而制造有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件要比制造有多個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件容易得多電子器件要比制造有多個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件容易得多二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行高速運(yùn)算，易于進(jìn)行高速運(yùn)算數(shù)理邏輯中的數(shù)理邏輯中的“真真”和和“假假”可以分別用可以分別用“1”1”和和“0”0”來表示，這樣就把來表示，這樣就把非數(shù)值信息的邏輯運(yùn)算與數(shù)值信息非數(shù)值信息的邏輯運(yùn)算與數(shù)值信息的的算術(shù)運(yùn)算聯(lián)系了起來算術(shù)運(yùn)算聯(lián)系了起來使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制的原因：使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制的原因：二進(jìn)制數(shù)太長(zhǎng)，書寫、閱讀、記憶均二進(jìn)制數(shù)太長(zhǎng)，書寫、閱讀、記憶均不便不便八進(jìn)制和十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)八進(jìn)制

22、和十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換直觀、方便換直觀、方便BCDBCD整數(shù)（整數(shù)（Binary Coded DecimalBinary Coded Decimal）稱為）稱為“二進(jìn)二進(jìn)制編碼的制編碼的十進(jìn)制十進(jìn)制整數(shù)整數(shù)”，使用，使用4 4個(gè)二進(jìn)位表示個(gè)二進(jìn)位表示1 1個(gè)個(gè)十進(jìn)制數(shù)字，最高位仍為符號(hào)位。十進(jìn)制數(shù)字，最高位仍為符號(hào)位。 BCD 十進(jìn)制十進(jìn)制0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 20 0 1 1 30 1 0 0 40 1 0 1 50 1 1 0 60 1 1 1 7 1 0 0 0 81 0 0 1 9例如：例如：( (43)43)BCD BCD 1 1 01000100

23、 00110011( (59601)59601)BCD BCD 0 0 01010101 10011001 01100110 00000000 00010001數(shù)值信息的表示計(jì)算機(jī)中的數(shù)值信息分類整數(shù)和實(shí)數(shù)整數(shù)和實(shí)數(shù): :它們都是用二進(jìn)制表示的，它們都是用二進(jìn)制表示的，但表示方法有很大差別。但表示方法有很大差別。數(shù)制型數(shù)據(jù)的表示形式數(shù)制型數(shù)據(jù)的表示形式基本概念基本概念 數(shù)的長(zhǎng)度：在計(jì)算機(jī)中，相同數(shù)據(jù)類型的數(shù)的長(zhǎng)度：在計(jì)算機(jī)中，相同數(shù)據(jù)類型的數(shù)存儲(chǔ)單元的長(zhǎng)度是統(tǒng)一的。如整型數(shù)占數(shù)存儲(chǔ)單元的長(zhǎng)度是統(tǒng)一的。如整型數(shù)占2個(gè)個(gè)字節(jié)，實(shí)型數(shù)占字節(jié)，實(shí)型數(shù)占4個(gè)字節(jié)等。個(gè)字節(jié)等。 數(shù)的符號(hào)：在計(jì)算機(jī)中，總是

24、用一個(gè)數(shù)的數(shù)的符號(hào)：在計(jì)算機(jī)中，總是用一個(gè)數(shù)的最高位表示數(shù)的符號(hào)（左邊第一位），同時(shí)最高位表示數(shù)的符號(hào)（左邊第一位），同時(shí)約定最高位為約定最高位為0代表正數(shù)，為代表正數(shù)，為1代表負(fù)數(shù)。代表負(fù)數(shù)。 小數(shù)點(diǎn)的表示：在計(jì)算機(jī)中，小數(shù)點(diǎn)的位小數(shù)點(diǎn)的表示：在計(jì)算機(jī)中，小數(shù)點(diǎn)的位置是隱含的，以節(jié)省存儲(chǔ)空間。置是隱含的，以節(jié)省存儲(chǔ)空間。如果隱含的小數(shù)點(diǎn)的位置是固定的，稱為定如果隱含的小數(shù)點(diǎn)的位置是固定的，稱為定點(diǎn)數(shù)。點(diǎn)數(shù)。如果隱含的小數(shù)點(diǎn)的位置是可變的，則稱為如果隱含的小數(shù)點(diǎn)的位置是可變的，則稱為浮點(diǎn)數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)。整型數(shù)的表示整型數(shù)的表示整數(shù)在計(jì)算機(jī)中可以用整數(shù)在計(jì)算機(jī)中可以用8位、位、16位、位、32位位6

25、4位位來表示。來表示。0 0 0 0，1 0 0 0 表示表示 81 0 0 0，1 0 0 0 表示表示 -8用八位二進(jìn)制用八位二進(jìn)制表示整數(shù)表示整數(shù)二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)位無符號(hào)整數(shù)的表示范無符號(hào)整數(shù)的表示范圍圍帶符號(hào)整數(shù)的表示范帶符號(hào)整數(shù)的表示范圍圍80 255（28-1）-128 127160 65535（216-1）-32768 32767320 232-1-231 231-1640 264-1-264 263-1 帶符號(hào)整數(shù)的最高位作為符號(hào)位，帶符號(hào)整數(shù)的最高位作為符號(hào)位，0代表正數(shù)，代表正數(shù)，1代表負(fù)數(shù)。代表負(fù)數(shù)。 正整數(shù)（無符號(hào)數(shù)）正整數(shù)（無符號(hào)數(shù)） 整數(shù)（有符號(hào)數(shù)）整數(shù)（有符號(hào)數(shù)

26、）機(jī)器數(shù)的表示方法機(jī)器數(shù)的表示方法機(jī)器中的數(shù)值和正負(fù)號(hào)全部數(shù)字化，在機(jī)器中的數(shù)值和正負(fù)號(hào)全部數(shù)字化，在進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位和數(shù)值位一起進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位和數(shù)值位一起參加運(yùn)算。數(shù)字在計(jì)算機(jī)中有參加運(yùn)算。數(shù)字在計(jì)算機(jī)中有原碼、反原碼、反碼、補(bǔ)碼碼、補(bǔ)碼三種表示方法。三種表示方法。 原碼原碼用最高位表示數(shù)的符號(hào)，用用最高位表示數(shù)的符號(hào)，用 0 表示正數(shù)，表示正數(shù)，1 表示負(fù)數(shù)，其余位就是該二進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值表示負(fù)數(shù)，其余位就是該二進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值例如一個(gè)數(shù)用例如一個(gè)數(shù)用8位二進(jìn)制數(shù)表示，則位二進(jìn)制數(shù)表示，則8 的原碼為的原碼為 0000，1000-8的原碼為的原碼為 1000，100010 的原碼

27、為的原碼為 0000，1010-10的原碼為的原碼為 1000，1010 在原碼表示中，在原碼表示中，0 有兩種表示方法：有兩種表示方法： +0 0000，0000 -0 1000，0000特點(diǎn)特點(diǎn) 數(shù)的表示范圍數(shù)的表示范圍(以以8位二進(jìn)制為例位二進(jìn)制為例)： 1111,1111 0111,1111 -127127 - 2n-1 +1 2n-1-1 (n=8) 反碼反碼 正數(shù)正數(shù)的反碼表示與原碼相同，最高位的反碼表示與原碼相同，最高位為符號(hào)位，用為符號(hào)位，用 0 表示正，其余位是數(shù)值表示正，其余位是數(shù)值位。位。 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)的反碼最高位是的反碼最高位是1，其余位是其原，其余位是其原碼的按位取反。碼

28、的按位取反。例如一個(gè)數(shù)用例如一個(gè)數(shù)用8位二進(jìn)制數(shù)表示，則位二進(jìn)制數(shù)表示，則8 的原碼為的原碼為 0000，1000 8 的反碼為的反碼為 0000，1000 -8的原碼為的原碼為 1000，1000-8的反碼為的反碼為 1111，0111正數(shù)正數(shù)的反碼表示與原碼相同的反碼表示與原碼相同 10 的原碼為的原碼為 0000，1010 10 的反碼為的反碼為 0000，1010 -10的原碼為的原碼為 1000，1010-10的反碼為的反碼為 1111，0101 在反碼表示中，在反碼表示中，0 有兩種表示方法：有兩種表示方法： +0 0000，0000 -0 1111，1111特點(diǎn)特點(diǎn) 數(shù)的表示范圍

29、：數(shù)的表示范圍： 1000,0000 0111,1111 -127127 - 2n-1 +1 2n-1-1 補(bǔ)碼補(bǔ)碼一個(gè)單位的最大量值稱為模。一個(gè)單位的最大量值稱為模。時(shí)鐘：模為時(shí)鐘：模為12模與一個(gè)數(shù)的差稱為這個(gè)數(shù)的模與一個(gè)數(shù)的差稱為這個(gè)數(shù)的“補(bǔ)數(shù)補(bǔ)數(shù)”對(duì)時(shí)鐘而言，對(duì)時(shí)鐘而言，8點(diǎn)的補(bǔ)數(shù)是點(diǎn)的補(bǔ)數(shù)是4點(diǎn)。點(diǎn)。兩個(gè)數(shù)的差為一個(gè)數(shù)與另一個(gè)兩個(gè)數(shù)的差為一個(gè)數(shù)與另一個(gè)數(shù)的補(bǔ)數(shù)的和。數(shù)的補(bǔ)數(shù)的和。ABA（B）補(bǔ)數(shù)補(bǔ)數(shù)4點(diǎn)減點(diǎn)減8個(gè)小時(shí)等于個(gè)小時(shí)等于4點(diǎn)加點(diǎn)加4個(gè)小時(shí)。個(gè)小時(shí)。十進(jìn)制：十進(jìn)制：124 1264與與6是一對(duì)補(bǔ)數(shù)。是一對(duì)補(bǔ)數(shù)。利用補(bǔ)數(shù)可以將減法變?yōu)榧臃ɡ醚a(bǔ)數(shù)可以將減法變?yōu)榧臃?正數(shù)的補(bǔ)碼表

30、示與原碼相同，最高位為符正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同，最高位為符號(hào)位，用號(hào)位，用 0 表示正，其余位是數(shù)值位。表示正，其余位是數(shù)值位。 正數(shù)的補(bǔ)碼是它本身。正數(shù)的補(bǔ)碼是它本身。 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是用模減去該數(shù)的絕對(duì)值負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是用模減去該數(shù)的絕對(duì)值。 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是它的反碼加負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是它的反碼加1 1。 ( (負(fù)負(fù)) )補(bǔ)補(bǔ)= (= (負(fù)負(fù)) )反反+1+1例如一個(gè)數(shù)用例如一個(gè)數(shù)用8位二進(jìn)制數(shù)表示，則位二進(jìn)制數(shù)表示，則8 的原碼為的原碼為 0000，1000 8 的反碼為的反碼為 0000，1000 8 的補(bǔ)碼為的補(bǔ)碼為 0000，1000-8的原碼為的原碼為 1000，1000-8的反碼為的反碼為

31、 1111，0111-8的補(bǔ)碼為的補(bǔ)碼為 1111，1000 10 的原碼為的原碼為 0000，1010 10 的反碼為的反碼為 0000，1010 10 的補(bǔ)碼為的補(bǔ)碼為 0000，1010-10的原碼為的原碼為 1000，1010-10的反碼為的反碼為 1111，0101-10 的補(bǔ)碼為的補(bǔ)碼為 1111，0110負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，可以把減法變成加法，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，可以把減法變成加法，而加法在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)。而加法在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)。 在補(bǔ)碼表示中，在補(bǔ)碼表示中，0 有唯一的一種表示方法有唯一的一種表示方法特點(diǎn)特點(diǎn)+0 的原碼為的原碼為 0000，0000 -0 的原碼為的原碼為 1

32、000，0000+0 的反碼為的反碼為 0000，0000 -0 的反碼為的反碼為 1111，1111+0 的補(bǔ)碼為的補(bǔ)碼為 0000，0000 -0 的補(bǔ)碼為的補(bǔ)碼為 0000，0000 8位二進(jìn)制數(shù)所能表示的補(bǔ)碼范圍：位二進(jìn)制數(shù)所能表示的補(bǔ)碼范圍： 1000,0000 0111,1111 -128 127 即：即： - 2n-1 2n-1-10 1 1 1 1 1 1 1 1270 1 1 1 1 1 1 0 126. . . . . .0 0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 -11 1 1 1 1 1 1 0 -2. . . .

33、 . . 1 0 0 0 0 0 0 1 -1271 0 0 0 0 0 0 0 -128 （負(fù)數(shù)）（負(fù)數(shù)）補(bǔ)補(bǔ) （負(fù)數(shù)）（負(fù)數(shù)）原原取反加取反加1 1 （負(fù)數(shù)）（負(fù)數(shù)）原原 （負(fù)數(shù)）（負(fù)數(shù)）補(bǔ)補(bǔ)取反加取反加1 1 一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)，最高位為符一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)，最高位為符號(hào)位，當(dāng)符號(hào)位為號(hào)位，當(dāng)符號(hào)位為0 0時(shí)，其余位即為此數(shù)的二時(shí)，其余位即為此數(shù)的二進(jìn)制值；但若符號(hào)位為進(jìn)制值；但若符號(hào)位為1 1時(shí)，其余位不是此數(shù)時(shí)，其余位不是此數(shù)的二進(jìn)制值，的二進(jìn)制值，將其余位按位取反，且在最低將其余位按位取反，且在最低位加位加1 1，才是它的二進(jìn)制值。，才是它的二進(jìn)制值。例如例如： （X）

34、補(bǔ)補(bǔ)=11111111 則：則： （X）原原=10000001 X=-1例如例如： （X）補(bǔ)補(bǔ)=11111001 則：則： （X）原原=10000111 X=-7補(bǔ)碼的運(yùn)算補(bǔ)碼的運(yùn)算 (X+Y)補(bǔ)補(bǔ)=(X)補(bǔ)補(bǔ)+(Y)補(bǔ)補(bǔ) (X-Y)補(bǔ)補(bǔ)=(X)補(bǔ)補(bǔ)+(-Y)補(bǔ)補(bǔ)已知已知 ：X=18，Y=59 求求 X-Y(X-Y)補(bǔ)補(bǔ)=(X)補(bǔ)補(bǔ)+(-Y)補(bǔ)補(bǔ) =(18)補(bǔ)補(bǔ)+(-59)補(bǔ)補(bǔ)=0001,0010+1100,0101 =1101,0111 (X-Y)原原=(1101,0111)反反1=1010,1000+1=10101001=-41可見，補(bǔ)碼的減法可以化作可見，補(bǔ)碼的減法可以化作“加一個(gè)負(fù)加一

35、個(gè)負(fù)的減數(shù)的減數(shù)”來完成，也就是將減法轉(zhuǎn)換為來完成，也就是將減法轉(zhuǎn)換為加法，這對(duì)計(jì)算機(jī)很有意義，可以減少加法，這對(duì)計(jì)算機(jī)很有意義，可以減少邏輯電路的種類，提高可靠性。同時(shí)邏輯電路的種類，提高可靠性。同時(shí)0 0的的補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)中是唯一的，因此，補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)中是唯一的，因此，計(jì)算計(jì)算機(jī)中的數(shù)通常都是用補(bǔ)碼來表示、運(yùn)算機(jī)中的數(shù)通常都是用補(bǔ)碼來表示、運(yùn)算的。的?？偨Y(jié)：總結(jié)： 負(fù)數(shù)的反碼是其正數(shù)的按位取反負(fù)數(shù)的反碼是其正數(shù)的按位取反 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是其反碼加負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是其反碼加1。 負(fù)數(shù)的原碼是其補(bǔ)碼取反加負(fù)數(shù)的原碼是其補(bǔ)碼取反加1。 正數(shù)的反碼、補(bǔ)碼是它本身。正數(shù)的反碼、補(bǔ)碼是它本身。實(shí)數(shù)的特點(diǎn)與表示方法

36、 特點(diǎn)：特點(diǎn)：既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，小數(shù)點(diǎn)位置不固定既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，小數(shù)點(diǎn)位置不固定整數(shù)和純小數(shù)是實(shí)數(shù)的特例整數(shù)和純小數(shù)是實(shí)數(shù)的特例任何一個(gè)實(shí)數(shù)總可以表達(dá)成一個(gè)乘冪和一個(gè)純小數(shù)任何一個(gè)實(shí)數(shù)總可以表達(dá)成一個(gè)乘冪和一個(gè)純小數(shù)之積之積例如：例如： 56.725 = 0.56725102 0.0034756 = -0.34756102 實(shí)數(shù)的表示方法（記階法）：用實(shí)數(shù)的表示方法（記階法）：用3個(gè)部分表示個(gè)部分表示1.乘冪中的乘冪中的指數(shù)指數(shù)：表示實(shí)數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置：表示實(shí)數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置2.純小數(shù)部分純小數(shù)部分(尾數(shù)尾數(shù))：表示實(shí)數(shù)中的有效數(shù)字部分：表示實(shí)數(shù)中的有效數(shù)字部分3.數(shù)的正負(fù)數(shù)

37、的正負(fù)(符號(hào)符號(hào))二進(jìn)制實(shí)數(shù)的浮點(diǎn)表示 與十進(jìn)制實(shí)數(shù)一樣，二進(jìn)制實(shí)數(shù)也可以用記階法表示 例如： +1001.011B = + 0.1001011B2 100 0.0010101B = 0.10101B210 可見，任一個(gè)二進(jìn)制實(shí)數(shù) N 均可表示為：N=S2P（其中， 是該數(shù)的符號(hào)； S是N 的尾數(shù)；P是N的階碼）因此，32位的單精度浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)中可表示為： 尾尾 數(shù)數(shù)符號(hào)位符號(hào)位8位位23位位階碼階碼 尾尾 數(shù)數(shù)符號(hào)位符號(hào)位8位位23位位階碼階碼N=S2P1.符號(hào)位：正數(shù)為符號(hào)位：正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為，負(fù)數(shù)為12.階碼階碼P：偏移量為：偏移量為127的移碼的移碼表示范圍：表示范圍：0255，實(shí)際

38、范圍，實(shí)際范圍 -127128實(shí)際值實(shí)際值=表示值表示值-1273.尾數(shù)尾數(shù)S：原碼表示，絕對(duì)值在：原碼表示，絕對(duì)值在1與與2之間，之間，其中其中1和小數(shù)點(diǎn)隱含。和小數(shù)點(diǎn)隱含。例例1：0 01111110 10110000000000000000000 尾尾 數(shù)數(shù)符號(hào)位符號(hào)位8位位23位位階碼階碼N=S2P1.符號(hào)位：該數(shù)是正數(shù)符號(hào)位：該數(shù)是正數(shù)2.階碼階碼=126，實(shí)際值，實(shí)際值=126-127=-13.尾數(shù)：尾數(shù)：1011，因?yàn)殡[含了，因?yàn)殡[含了1和小數(shù)點(diǎn)和小數(shù)點(diǎn)故實(shí)際尾數(shù)故實(shí)際尾數(shù)=1.1011實(shí)際值：實(shí)際值：+1.10112-1=0.11011=0.84375例例2：將：將178.12

39、5轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成32位浮點(diǎn)數(shù)位浮點(diǎn)數(shù)首先將首先將178.125轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：10110010.00110110010.001=1.11001000127 尾尾 數(shù)數(shù)符號(hào)位符號(hào)位8位位23位位階碼階碼階碼階碼=7+127=134=10000110 轉(zhuǎn)換結(jié)果：轉(zhuǎn)換結(jié)果：0 10000110 1100100010000000000字符在計(jì)算機(jī)中的表示 字符、字符集及其碼表 文字的基本元素是字母和符號(hào)，統(tǒng)稱為文字的基本元素是字母和符號(hào)，統(tǒng)稱為“字符字符” (character)(character)，它包括：字母、數(shù)字、符號(hào)等，它包括：字母、數(shù)字、符號(hào)等字符集：一組特定字符的集合字符集：一

40、組特定字符的集合不同的字符集包含的字符數(shù)目與內(nèi)容不同，如：不同的字符集包含的字符數(shù)目與內(nèi)容不同，如：中文字符集、西文字符集、日文字符集等中文字符集、西文字符集、日文字符集等字符的編碼：字符的編碼：字符集中每個(gè)字符都使用二進(jìn)位字符集中每個(gè)字符都使用二進(jìn)位(code) (code) 表示，稱為表示，稱為該字符的編碼該字符的編碼不同的字符其編碼各不相同不同的字符其編碼各不相同字符集中所有字符的編碼的一覽表，稱為該字符集的字符集中所有字符的編碼的一覽表，稱為該字符集的碼表碼表標(biāo)準(zhǔn)ASCII字符集及其碼表 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 012345670 1 2 3 4 5 6 7 8 9

41、A B C D E Fb6b5b4b3b2b1b00 1 1 01 0 01 1 0 1 0 1 11.3 微機(jī)的工作過程 一、一、 微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸入輸入輸出輸出中央處理器中央處理器俗稱俗稱: CPU: CPU主機(jī)主機(jī)計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件I/OI/O設(shè)備設(shè)備馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)的諾依曼計(jì)算機(jī)的5 5個(gè)組成部分個(gè)組成部分存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸入輸入設(shè)備設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器輸出輸出設(shè)備設(shè)備鍵盤、掃鍵盤、掃描儀等描儀等存放程序、存放程序、數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)、結(jié)果運(yùn)行程序運(yùn)行程序,輸出結(jié)果輸出結(jié)果顯示器、顯示器、打印機(jī)等打印機(jī)等CPU微型計(jì)算機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)微

42、型計(jì)算機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)總線：連接多個(gè)功能部件或多個(gè)裝置的一組公共信號(hào)線。總線：連接多個(gè)功能部件或多個(gè)裝置的一組公共信號(hào)線。內(nèi)部總線：內(nèi)部總線：CPUCPU內(nèi)部各功能部件和各寄存器的連線。內(nèi)部各功能部件和各寄存器的連線。外部總線：又稱系統(tǒng)總線，即連接外部總線：又稱系統(tǒng)總線，即連接CPUCPU、存儲(chǔ)器和、存儲(chǔ)器和I/OI/O接接口的總線?？诘目偩€。一個(gè)部件只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)，就可以連接到采用這種總一個(gè)部件只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)，就可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。微型機(jī)中目前主要采用的總線有：微型機(jī)中目前主要采用的總線有：PCPC總線、總線、ISAISA總線、總線、PCIPCI總線等。總線

43、等。雖然總線的標(biāo)準(zhǔn)不同，但都包括三類總線：雖然總線的標(biāo)準(zhǔn)不同，但都包括三類總線：地址總線（地址總線（ABAB）、數(shù)據(jù)總線（）、數(shù)據(jù)總線（DBDB）、控制總線（）、控制總線（CBCB）。）。CPU插座插座內(nèi)存條插座內(nèi)存條插座 軟驅(qū)、硬盤軟驅(qū)、硬盤IDEIDE連接器連接器電源連接器電源連接器PCI總線總線插槽插槽華碩華碩P4T主板實(shí)物照片主板實(shí)物照片 芯片組芯片組 I/O端口端口微微處處理理器器（CPU）存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器輸輸入入/輸輸出出接接口口電電路路外外圍圍設(shè)設(shè)備備控控制制總總線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線地地址址總總線線微微型型機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)存讀寫時(shí)地址、數(shù)據(jù)、控制總線如何配合？?jī)?nèi)存讀寫時(shí)地址

44、、數(shù)據(jù)、控制總線如何配合？b0為為1或或01. 地址線控制數(shù)據(jù)線導(dǎo)通地址線控制數(shù)據(jù)線導(dǎo)通2. 寫入數(shù)據(jù)時(shí)，寫入控制寫入數(shù)據(jù)時(shí)，寫入控制有效，數(shù)據(jù)線上的位信息有效，數(shù)據(jù)線上的位信息（0或或1）進(jìn)入存儲(chǔ)器。）進(jìn)入存儲(chǔ)器。3. 讀出數(shù)據(jù)時(shí)，讀出控制讀出數(shù)據(jù)時(shí)，讀出控制有效，存儲(chǔ)器上的位信息有效，存儲(chǔ)器上的位信息（0或或1）流向數(shù)據(jù)線。）流向數(shù)據(jù)線。readwrite對(duì)內(nèi)存一個(gè)字節(jié)的操作：對(duì)內(nèi)存一個(gè)字節(jié)的操作：數(shù)據(jù)總線和控制總線是公用的，每個(gè)字節(jié)的地址數(shù)據(jù)總線和控制總線是公用的，每個(gè)字節(jié)的地址信號(hào)應(yīng)不同，信號(hào)應(yīng)不同，即同一時(shí)刻只有一根地址線有效即同一時(shí)刻只有一根地址線有效。地址線地址線1為為0電平電平

45、，地址地址線線2為為1電平電平，第一個(gè)存，第一個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)線相連，在控?fù)?jù)與數(shù)據(jù)線相連，在控制信號(hào)的作用下進(jìn)行操制信號(hào)的作用下進(jìn)行操作。作。地址線地址線1為為1電平電平，地址地址線線2為為0電平，電平，第二個(gè)存第二個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)線相連，在控?fù)?jù)與數(shù)據(jù)線相連，在控制信號(hào)的作用下進(jìn)行操制信號(hào)的作用下進(jìn)行操作。作。地址線地址線1為為1電平電平，地址地址線線2為為1電平電平，兩個(gè)存儲(chǔ)，兩個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)線都不相連。與數(shù)據(jù)線都不相連。地址線地址線1為為0電平電平，地址地址線線2為為0電平，電平，

46、兩個(gè)存儲(chǔ)兩個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)都與數(shù)據(jù)線相連，造成都與數(shù)據(jù)線相連，造成數(shù)據(jù)總線混亂，不能進(jìn)數(shù)據(jù)總線混亂，不能進(jìn)行正確操作。行正確操作。由此可見，在任何時(shí)候，最多只能有一個(gè)地址線信號(hào)為由此可見，在任何時(shí)候，最多只能有一個(gè)地址線信號(hào)為0內(nèi)存的容量為內(nèi)存的容量為1M字節(jié)，即字節(jié)，即10241024個(gè)字節(jié)，個(gè)字節(jié)，CPU芯片不可能引出這么多的地址線，如何解決芯片不可能引出這么多的地址線，如何解決地址線單一控制的問題？地址線單一控制的問題？地址線地址線A0為為0電平，存儲(chǔ)單元電平，存儲(chǔ)單元1有效；有效；地址線地址線A0為為1電平，存儲(chǔ)單元電平，存儲(chǔ)單元2有效。有效。一根地址線可

47、以控制兩個(gè)存儲(chǔ)單元。一根地址線可以控制兩個(gè)存儲(chǔ)單元。A0A1存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元000110111 有效有效2 有效有效3 有效有效4 有效有效2-4譯碼器譯碼器兩根地址線最多可兩根地址線最多可控制控制4個(gè)存儲(chǔ)單元個(gè)存儲(chǔ)單元.3根地址線用根地址線用3-8譯碼器進(jìn)譯碼器進(jìn)行尋址，共尋址行尋址，共尋址8個(gè)單元個(gè)單元4根地址線用根地址線用4-16譯碼器進(jìn)譯碼器進(jìn)行尋址，共尋址行尋址，共尋址16個(gè)單元個(gè)單元n根地址線最多可尋址根地址線最多可尋址2n個(gè)單元個(gè)單元如果一個(gè)微機(jī)的如果一個(gè)微機(jī)的CPU有有16根地址引出線，那么根地址引出線，那么這個(gè)微機(jī)最多能有多大容量的存儲(chǔ)器？這個(gè)微機(jī)最多能有多大容量的存儲(chǔ)器？6

48、4KB問：?jiǎn)枺?MB容量的內(nèi)存需要多少根地址線？容量的內(nèi)存需要多少根地址線？地址總線（地址總線（Address BusAddress Bus）用來傳送地址的信號(hào)線用來傳送地址的信號(hào)線地址總線的根數(shù)地址總線的根數(shù)( (位數(shù)位數(shù)) )決定了決定了CPUCPU可以直接尋址的可以直接尋址的內(nèi)存范圍。內(nèi)存范圍。比如，有兩根地址線，每一根地址線都可以有比如，有兩根地址線，每一根地址線都可以有0, 0, 1 1兩種狀態(tài)，兩根地址線共有兩種狀態(tài)，兩根地址線共有1 11 10 01 11 10 00 00 0這四種狀態(tài)，這四種狀態(tài)，即可尋址即可尋址4 4個(gè)空間個(gè)空間，4 4個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)。同樣，同樣，3根地址線共

49、根地址線共有有8種狀態(tài)，為：種狀態(tài)，為：0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 14根地址線共有根地址線共有16種種狀態(tài)，為：狀態(tài)，為：0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址線的根數(shù)地址線的根數(shù)( (位位數(shù)數(shù)) )n n與與CPUCPU可直接可直接尋址范圍的尋址范圍的大小大小之之間的關(guān)系為：間的關(guān)系為：內(nèi)存范圍內(nèi)存范圍2 2n n8 8位地址線直接尋址范圍為位地址線直接尋址范圍為256256個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。1616位地址線直接尋址范圍為位地址線直接尋址范圍為2 2

50、161664KB64KB80868086的地址總線為的地址總線為2020位，故位，故80868086的尋址范圍為的尋址范圍為2 22020字節(jié)，即字節(jié)，即1MB1MB。地址總線的信號(hào)總是從地址總線的信號(hào)總是從CPUCPU送出，所以地址總線是送出，所以地址總線是單向的。單向的。地址總線上的信號(hào)除了高低電平外，還可以處于地址總線上的信號(hào)除了高低電平外，還可以處于高阻（浮空）狀態(tài)，高阻（浮空）狀態(tài)，稱為單向、三態(tài)總線稱為單向、三態(tài)總線。數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（Data BusData Bus）用來傳送指令代碼和數(shù)據(jù)的信號(hào)線，即傳送的用來傳送指令代碼和數(shù)據(jù)的信號(hào)線，即傳送的是內(nèi)存中存儲(chǔ)的內(nèi)容，數(shù)據(jù)總線的位

51、數(shù)決定是內(nèi)存中存儲(chǔ)的內(nèi)容，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)決定CPUCPU一一次可以傳輸或處理多少字節(jié)的數(shù)據(jù)次可以傳輸或處理多少字節(jié)的數(shù)據(jù)，這個(gè)指標(biāo)也，這個(gè)指標(biāo)也稱數(shù)據(jù)總線的稱數(shù)據(jù)總線的寬度寬度。80868086為為1616位微處理器，即數(shù)據(jù)總線可允許位微處理器，即數(shù)據(jù)總線可允許1616位二位二進(jìn)制數(shù)據(jù)一次通過，進(jìn)行運(yùn)算存儲(chǔ)處理。進(jìn)制數(shù)據(jù)一次通過，進(jìn)行運(yùn)算存儲(chǔ)處理。80888088的內(nèi)部為的內(nèi)部為1616位數(shù)據(jù)總線，外部為位數(shù)據(jù)總線，外部為8 8位數(shù)據(jù)總線位數(shù)據(jù)總線目前的主流微機(jī)為目前的主流微機(jī)為6464位數(shù)據(jù)總線。位數(shù)據(jù)總線。準(zhǔn)準(zhǔn)16位機(jī)位機(jī)16位機(jī)位機(jī)數(shù)據(jù)總線是雙向的，既可以由數(shù)據(jù)總線是雙向的，既可以由CP

52、UCPU向存儲(chǔ)器向存儲(chǔ)器和外設(shè)送出，又可以接收存儲(chǔ)器和外設(shè)的數(shù)和外設(shè)送出，又可以接收存儲(chǔ)器和外設(shè)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，數(shù)據(jù)總線也存在高阻（浮空）的據(jù)。同時(shí)，數(shù)據(jù)總線也存在高阻（浮空）的狀態(tài)，狀態(tài)，為雙向、三態(tài)總線為雙向、三態(tài)總線?？刂瓶偩€（控制總線（Control BusControl Bus）用來傳送控制信號(hào)用來傳送控制信號(hào)。根據(jù)微處理器的不同或連。根據(jù)微處理器的不同或連接的芯片、設(shè)備的不同，要求的具體控制信號(hào)的接的芯片、設(shè)備的不同，要求的具體控制信號(hào)的時(shí)序、狀態(tài)也不同，要根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行連接、時(shí)序、狀態(tài)也不同，要根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行連接、設(shè)置。設(shè)置?？刂菩盘?hào)線，根據(jù)使用條件不同，有單向、雙控制信號(hào)

53、線，根據(jù)使用條件不同，有單向、雙向、三態(tài)或非三態(tài)信號(hào)線。向、三態(tài)或非三態(tài)信號(hào)線。微機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能微機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能典型典型16位微處理器結(jié)構(gòu)位微處理器結(jié)構(gòu)定定時(shí)時(shí)與與控控制制指指令令譯譯碼碼器器ID指指令令寄寄存存器器IR多多路路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換開開關(guān)關(guān)通通用用寄寄存存器器組組地地址址寄寄存存器器地地址址緩緩沖沖器器地地址址總總線線A15A0控控制制信信號(hào)號(hào)內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線寄寄存存器器陣陣 列列數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖器器雙雙向向數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線D7D0標(biāo)標(biāo)志志寄寄存存器器F算算術(shù)術(shù)邏邏輯輯單單元元ALU累累加加器器A外外來來控控制制信信號(hào)號(hào)用來完成算術(shù)用來完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算和邏輯運(yùn)算特

54、殊的寄存器特殊的寄存器,有很多指令與有很多指令與其有關(guān)其有關(guān)指示運(yùn)算結(jié)指示運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)果的狀態(tài)存放下一條存放下一條指令的地址指令的地址CPU中的存中的存儲(chǔ)單元儲(chǔ)單元,16位位二、微機(jī)工作過程二、微機(jī)工作過程程序存儲(chǔ)：程序存儲(chǔ)：將編寫好的程序放入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存，將編寫好的程序放入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存，程序中的每條指令是按順序存放的。程序中的每條指令是按順序存放的。程序控制：程序控制：控制器從存儲(chǔ)器中一條一條地取出指控制器從存儲(chǔ)器中一條一條地取出指令、分析指令、根據(jù)不同的指令向各部件發(fā)出完令、分析指令、根據(jù)不同的指令向各部件發(fā)出完成該指令的控制信號(hào)。成該指令的控制信號(hào)。程序在計(jì)算機(jī)是以指令的形式存儲(chǔ)的，程

55、序在計(jì)算機(jī)是以指令的形式存儲(chǔ)的，指令是計(jì)指令是計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的命令，是一系列的二進(jìn)制代碼算機(jī)可以識(shí)別的命令，是一系列的二進(jìn)制代碼。以以8 8位微機(jī)為例進(jìn)行說明位微機(jī)為例進(jìn)行說明欲完成的任務(wù)：欲完成的任務(wù)：將整數(shù)將整數(shù)1010和和2020相加，將結(jié)果放入內(nèi)存地址為相加，將結(jié)果放入內(nèi)存地址為30H30H的單元中。的單元中。分析：在計(jì)算機(jī)中，兩個(gè)數(shù)不能直接相加，分析：在計(jì)算機(jī)中，兩個(gè)數(shù)不能直接相加，首先首先應(yīng)將一個(gè)整數(shù)應(yīng)將一個(gè)整數(shù)1010放入累加器放入累加器ALAL中中，再使再使ALAL與另一個(gè)整數(shù)與另一個(gè)整數(shù)2020相加，結(jié)果就在相加，結(jié)果就在ALAL中中，然然后將后將ALAL中的內(nèi)容放到指定的內(nèi)

56、存單元中。中的內(nèi)容放到指定的內(nèi)存單元中。內(nèi)存中相應(yīng)的機(jī)器碼如下：內(nèi)存中相應(yīng)的機(jī)器碼如下：將一個(gè)數(shù)將一個(gè)數(shù)10放入放入AL中中地址地址內(nèi)容內(nèi)容20H 0111010021H 0000101022H 0011010023H0001010024H 0101001125H 0011000026H 0100001130HAL中的中的數(shù)加上數(shù)加上20將將AL中的數(shù)中的數(shù)放入放入30H單元單元停止操作停止操作操作碼：將一操作碼：將一個(gè)數(shù)放入個(gè)數(shù)放入AL中中操作數(shù)：即將操作數(shù)：即將放入放入AL中數(shù)值中數(shù)值有一字節(jié)、有一字節(jié)、兩字節(jié)和多兩字節(jié)和多字節(jié)指令字節(jié)指令將一個(gè)數(shù)將一個(gè)數(shù)10放入放入AL中中地址地址內(nèi)容內(nèi)容20H 0111010021H 0000101022H 0011010023H 0001010024H 0101001125H 0011000026H 0100001130HAL中的中的數(shù)加上數(shù)加上20將將AL中的數(shù)中的數(shù)放入放入30H單元單元停止操作停止操作匯編語言匯編語言MOV AL, 10A