微機(jī)原理-概述課件

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

微型機(jī)原理與技術(shù)1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

微型機(jī)原理與技術(shù)1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容2標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相點(diǎn)擊此處輸入前言點(diǎn)擊此處輸入標(biāo)題添加點(diǎn)教學(xué)安排課程性質(zhì)：考試總學(xué)時(shí)72理論課54實(shí)驗(yàn)課18主講教師張韞，劉璐郵箱地址mail_zhangyun@163.com考試辦法實(shí)驗(yàn)+考勤+平時(shí)成績30%期末閉卷筆試70%3教學(xué)安排課程性質(zhì)：考試3參考書教材：《微型機(jī)原理與技術(shù)》（第2版）作者：戴梅萼出版社：清華大學(xué)出版社參考書：《IBMPC匯編語言程序設(shè)計(jì)》，沈美明清華大學(xué)出版社《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》，鄭學(xué)堅(jiān)清華大學(xué)出版社4參考書教材：《微型機(jī)原理與技術(shù)》（第2版）4課程目標(biāo)《微機(jī)原理及應(yīng)用》是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程，主要內(nèi)容有：微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)目標(biāo)：建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，初步掌握微機(jī)系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)的基本思路和方法。5課程目標(biāo)《微機(jī)原理及應(yīng)用》是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語言課程特點(diǎn)“教”與“學(xué)”難度都較大概念抽象，知識(shí)點(diǎn)間的邏輯聯(lián)系少需要記憶的內(nèi)容多，入門較難課程綜合性強(qiáng)（軟硬結(jié)合）先修課程計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語言、數(shù)字線路等6課程特點(diǎn)“教”與“學(xué)”難度都較大先修課程計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語言、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(computersystem)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)+計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)硬件軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件7計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(computersystem)系統(tǒng)軟件計(jì)算機(jī)硬硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)=運(yùn)算器+控制器+存儲(chǔ)器+輸入設(shè)備+輸出設(shè)備微處理器=中央處理器(CPU)+協(xié)處理器+高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)CPU（中央處理器）=運(yùn)算器+控制器主機(jī)=CPU+內(nèi)存儲(chǔ)器外部設(shè)備=輸入設(shè)備+輸出設(shè)備+外存儲(chǔ)器8硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)=運(yùn)算器+控制器+存儲(chǔ)器+輸入設(shè)備+輸出設(shè)備中央處理器

（CentralProcessingUnit,CPU)位置：微處理器器件：超大規(guī)模集成電路組成：控制器，運(yùn)算器

9中央處理器

（CentralProcessingU運(yùn)算器(operationunit)算術(shù)邏輯單元（ArithmeticandLogicUnit,ALU）組成累加器移位電路數(shù)據(jù)緩沖寄存器標(biāo)志寄存器功能：進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算10運(yùn)算器(operationunit)算術(shù)邏輯單元10運(yùn)算器示意圖累加器數(shù)據(jù)緩沖寄存器ALUAB標(biāo)志寄存器11運(yùn)算器示意圖累加器數(shù)據(jù)緩沖寄存器ALUAB標(biāo)志寄存器11運(yùn)算器的工作過程例：A+B1.從內(nèi)存取出第一個(gè)加數(shù)A，送累加器暫存2.從內(nèi)存取另一加數(shù)B，送數(shù)據(jù)緩沖寄存器3.在控制信號(hào)作用下，將A和B送到算術(shù)邏輯單元（ALU）進(jìn)行加法運(yùn)算結(jié)果送累加器暫存將反映運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)（如：零、負(fù)、進(jìn)位、溢出）等標(biāo)志寫入標(biāo)志寄存器12運(yùn)算器的工作過程例：A+B12控制器(controlunit)組成：指令指針寄存器(IP,EIP)地址寄存器(AR)指令寄存器(IR)指令譯碼器(ID)操作控制器功能：根據(jù)指令產(chǎn)生的控制信號(hào)去控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作，自動(dòng)執(zhí)行程序13控制器(controlunit)組成：13IP控制器工作過程程序運(yùn)

行起點(diǎn)指令暫存位置數(shù)據(jù)結(jié)果標(biāo)志14IP控制器工作過程程序運(yùn)

行起點(diǎn)指令暫存位置數(shù)據(jù)結(jié)果標(biāo)志14控制器工作過程1.指令指針寄存器將當(dāng)前要執(zhí)行的指令的地址送地址寄存器，而后，其內(nèi)容自動(dòng)加12.地址寄存器向內(nèi)存提供取指令的地址3.從內(nèi)存取指令送指令寄存器，隨后，送指令譯碼器4.指令譯碼器對指令進(jìn)行譯碼，將要執(zhí)行的指令代碼編譯成相應(yīng)的控制信號(hào)5.根據(jù)指令譯碼器的輸出產(chǎn)生控制信號(hào)，并按一定的時(shí)序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)15控制器工作過程1.指令指針寄存器將當(dāng)前要執(zhí)行的指令的地址送地存儲(chǔ)器(memory)存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)中具有記憶功能的部件功能：存放程序和數(shù)據(jù)分類：內(nèi)存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）外存儲(chǔ)器（輔助存儲(chǔ)器）16存儲(chǔ)器(memory)存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)中具有記憶功能的部件16內(nèi)存儲(chǔ)器功能：存放程序運(yùn)行時(shí)所使用的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存單元：內(nèi)存中存放信息的基本單位，通常以字節(jié)為最小存取單元內(nèi)存地址：每個(gè)內(nèi)存單元（字節(jié)）唯一的編號(hào)，用無符號(hào)二進(jìn)制整數(shù)表示內(nèi)存容量：內(nèi)存中可能擁有存儲(chǔ)單元的總數(shù)例：8086微處理器有20根地址線可訪問220=1MB個(gè)內(nèi)存單元其地址編號(hào)從00000H~0FFFFFH17內(nèi)存儲(chǔ)器功能：存放程序運(yùn)行時(shí)所使用的程序和數(shù)據(jù)17內(nèi)存儲(chǔ)器分類：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory,RAM）特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)斷電后，其中的信息全部丟失器件：內(nèi)存條用途：存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)使用的程序和數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器（Read-OnlyMemory,ROM）特點(diǎn)：廠家寫入程序和數(shù)據(jù)，斷電后，信息不會(huì)丟失用途：存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理程序（監(jiān)控程序和BIOS）18內(nèi)存儲(chǔ)器分類：18外存儲(chǔ)器功能：存儲(chǔ)大量主機(jī)暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)分類：硬盤、軟盤、光盤和U盤等

特點(diǎn)：1.斷電后信息不丟失2.容量大、價(jià)格低、存取速度慢CPU對存儲(chǔ)器的訪問：CPU直接訪問內(nèi)存CPU通過內(nèi)存訪問外存19外存儲(chǔ)器功能：19信息存儲(chǔ)單位位（bit)：表示一位二進(jìn)制數(shù)（0或1）符號(hào)：b例：0或1：1b1111：4b說明：位是計(jì)算機(jī)中度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)（Byte)：8位二進(jìn)制數(shù)所組成的數(shù)據(jù)符號(hào)：B例：1B=8b說明：字節(jié)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的基本單位20信息存儲(chǔ)單位位（bit)：表示一位二進(jìn)制數(shù)（0或1）20信息存儲(chǔ)單位B、KB、MB、GB和TB的換算210B=1024B=1KB220B=1024KB=1MB230B=1024MB=1GB240B=1024GB=1TB21信息存儲(chǔ)單位B、KB、MB、GB和TB的換算21輸入設(shè)備(inputdevice)輸入設(shè)備：通過相應(yīng)的接口(interface)將程序、操作命令和原始數(shù)據(jù)輸入到存儲(chǔ)器的裝置常用輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀等22輸入設(shè)備(inputdevice)輸入設(shè)備：通過相應(yīng)的接口輸出設(shè)備(outputdevice)輸出設(shè)備：將程序、操作命令的運(yùn)行結(jié)果顯示給用戶的裝置常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀和音響等23輸出設(shè)備(outputdevice)輸出設(shè)備：將程序、操作總線（BUS）定義：微機(jī)中各部件之間傳輸信息的公共信號(hào)線總線寬度：一次能傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)數(shù)據(jù)總線（DataBus）雙向，決定微機(jī)數(shù)據(jù)處理速度和精度地址總線（AddressBus）單向，決定內(nèi)存容量控制總線（ControlBus）控制信號(hào)：從CPU→內(nèi)存/I/O端口狀態(tài)信號(hào)：從內(nèi)存/I/O端口→CPU24總線（BUS）定義：微機(jī)中各部件之間傳輸信息的公共信號(hào)線24微機(jī)硬件系統(tǒng)用總線將微處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入輸出設(shè)備接口電路連接在一起的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器ROM存儲(chǔ)器RAM微處理器CPU

I/O接口

I/O設(shè)備ABDBCB25微機(jī)硬件系統(tǒng)用總線將微處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入輸出設(shè)備接口電軟件系統(tǒng)(softwaresystem)軟件：程序、程序所用數(shù)據(jù)及有關(guān)文檔的集合（即：軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔）程序：完成某種功能的一組指令的有序集合文檔：軟件開發(fā)過程中的計(jì)劃、設(shè)計(jì)、編程、維護(hù)等資料及軟件使用說明書程序和指令系統(tǒng)的概念26軟件系統(tǒng)(softwaresystem)軟件：程序、程序所軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件飛機(jī)訂票圖像處理銀行管理語音識(shí)別……基礎(chǔ)軟件支撐軟件操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件程序設(shè)計(jì)語言及語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)用軟件制圖軟件輔助設(shè)計(jì)軟件工具軟件調(diào)試程序辦公軟件包27軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件飛機(jī)訂票圖像處理銀行管理語音識(shí)別……計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)用程序和開發(fā)工具程序設(shè)計(jì)語言及處理程序操作系統(tǒng)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“物質(zhì)”基礎(chǔ)1.直接對硬件編程2.基本組成：硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序3.管理和控制軟、硬件系統(tǒng)4.提供用戶界面5.為編程人員提供系統(tǒng)和功能調(diào)用提供開發(fā)應(yīng)用軟件的工具和環(huán)境提供開發(fā)數(shù)據(jù)庫軟件的工具和環(huán)境28計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“物質(zhì)”基礎(chǔ)1.直系統(tǒng)配置與主要指標(biāo)8086計(jì)算機(jī)主頻（時(shí)鐘頻率）：4.77~10MHz數(shù)據(jù)總線：16位地址總線：20位內(nèi)存容量：1MB軟盤：5.25英寸；硬盤容量：10MB顯示器（CGA）分辨率：640×200運(yùn)算速度：每秒執(zhí)行幾百萬條指令操作系統(tǒng)：MS-DOS80386計(jì)算機(jī)主頻：16~40MHz數(shù)據(jù)總線：32位地址總線：32位內(nèi)存容量：4GB顯示器分辨率：（EGA）640×350；（VGA）640×480運(yùn)算速度：3-12MIPS操作系統(tǒng)：MS-DOS網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)PⅣ計(jì)算機(jī)主頻：1.7~4.0GHz數(shù)據(jù)總線：32位地址總線：36位內(nèi)存容量：64GB軟盤：3.5英寸；硬盤容量：70~200GB顯示器：CRT或液晶分辨率：1024×768~1280×1024運(yùn)算速度：＞1000MIPS操作系統(tǒng)：WindowsXP(內(nèi)含MS-DOS)網(wǎng)絡(luò)：10M/100M/1000Mbps以太網(wǎng)29系統(tǒng)配置與主要指標(biāo)8086計(jì)算機(jī)80386計(jì)算機(jī)PⅣ計(jì)算機(jī)2計(jì)算機(jī)硬件配置示意圖30計(jì)算機(jī)硬件配置示意圖30系統(tǒng)主板內(nèi)存條芯片組BIOS芯片CPU插座串行接口AGP擴(kuò)展槽PCI擴(kuò)展槽電池31系統(tǒng)主板31馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型采用二進(jìn)制代碼表示指令和數(shù)據(jù)指令=操作碼+操作數(shù)采用“存儲(chǔ)程序”的工作方式，即：預(yù)先將程序和數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器依次讀取指令，計(jì)算機(jī)按程序控制自動(dòng)運(yùn)算指令指針寄存器IP提供要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成32馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型采用二進(jìn)制代碼表示指令和數(shù)據(jù)32數(shù)的表示（十進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：有10個(gè)數(shù)字符號(hào)逢10進(jìn)一位置原理：相鄰位位權(quán)差10倍基數(shù)：10位權(quán)：每一位對應(yīng)著固定的10n例：…103102101100.10-110-210-3…數(shù)值計(jì)算32.5=1234

41001103310121023101+2100+510-133數(shù)的表示（十進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：1234數(shù)的表示（二進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：有2個(gè)數(shù)字符號(hào)逢2進(jìn)一位置原理：相鄰位位權(quán)差2倍數(shù)值計(jì)算：1101.1=123+

122+

021+

120+

12-1=8+4+0+1+0.5=(13.5)1034數(shù)的表示（二進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：123+122數(shù)的表示（十六進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：有16個(gè)數(shù)字符號(hào)（0,1,2,…,A,B,C,D,E,F）逢16進(jìn)一位置原理：相鄰位位權(quán)差16倍數(shù)值計(jì)算(1AD.8)16=1162+

A161+D160+

816-1

=

256+160+13+0.5=(429.5)1035數(shù)的表示（十六進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：1162+A161數(shù)制轉(zhuǎn)換要求：熟練掌握2進(jìn)制數(shù)10進(jìn)制數(shù)16進(jìn)制數(shù)36數(shù)制轉(zhuǎn)換要求：熟練掌握2進(jìn)制數(shù)10進(jìn)制數(shù)16進(jìn)制數(shù)36數(shù)制轉(zhuǎn)換各種進(jìn)制數(shù)的符號(hào)表示2進(jìn)制：B(Binary)10進(jìn)制：D(Decimal)16進(jìn)制：H(Hexdecimal)例：111B=22+2+20=7111D111H=162+16+160=27337數(shù)制轉(zhuǎn)換各種進(jìn)制數(shù)的符號(hào)表示37二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)例:(10001011.01)2=27+0+0+0+23+0+21+20+0+2-2=128+8+2+1+0.25=(139.25)1038二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)例:(10001011.01)2=27=(429.5)10(1AD.8)16=1162+10161+13160+816-1=256+160+13+0.5十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)39=(429.5)10(1AD.8)16=1162+101十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)例：(171.375)10=(10101011.011)2方法：整數(shù)部分：除2讀余，商0為止，逆序排列讀結(jié)果小數(shù)部分：乘2讀整，按精度止，順序排列讀結(jié)果40十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)例：(171.375)10=(101(171.375)10=(10101011.011)2整數(shù)部分小數(shù)部分21718542211052102222222111110000.37520.75021.5000.521.010141(171.375)10=(10101011.011)2217十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)例：(423.12)10=(1A7.1E)16方法：整數(shù)部分：除16讀余，商0為止，逆序排列讀結(jié)果小數(shù)部分：乘16讀整，按精度止，順序排列讀結(jié)果42十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)例：(423.12)10=(1(423.12)10=(1A7.1E)16整數(shù)部分小數(shù)部分26423

32

103

967716261616101A116010.12X1672121.920.92X165529214.721E保留兩位43(423.12)10=(1A7.1E)1626423二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)(11010111101.11)2方法：補(bǔ)0

0110,1011,1101.1100

補(bǔ)0

由右向左分由左向右分=(6BD.C)166BD.C2444二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)(11010111101.11)2方十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)(ABC.8E)16方法：ABC.8E=(101010111100.10001110)2101010111100.1000111045十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)(ABC.8E)16方法：二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算

被加數(shù)

11001011

加數(shù)

+

01100110

進(jìn)位1100111

100110001加法46二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算被加數(shù)1101100101

被減數(shù)

11001011

減數(shù)

-

01100110借位

111二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算減法471100101十六進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算

被加數(shù)

9999H

加數(shù)

+

9999H

進(jìn)位111113332H加法48十六進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算被加數(shù)99999AH

被減數(shù)

1333H

減數(shù)

-

999H借位

111十六進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算減法4999AH被減數(shù)二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算本質(zhì)：邏輯運(yùn)算是位操作，無進(jìn)位與運(yùn)算（邏輯乘）運(yùn)算符號(hào)：∧運(yùn)算規(guī)則：對應(yīng)位均為1，結(jié)果為1，否則為0特點(diǎn)：與1不變，與0為0應(yīng)用：保留，置0或運(yùn)算（邏輯加）運(yùn)算符號(hào)：∨運(yùn)算規(guī)則：對應(yīng)位均為0，結(jié)果為0，否則為1特點(diǎn)：或1為1，或0不變應(yīng)用：保留，置150二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算本質(zhì)：邏輯運(yùn)算是位操作，無進(jìn)位50二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算異或運(yùn)算運(yùn)算符號(hào)：⊕規(guī)則：對應(yīng)位不同，結(jié)果為1，對應(yīng)位相同，結(jié)果為0特點(diǎn)：異或1變反，異或0不變，自身異或清0應(yīng)用：變反，保留，清0，檢驗(yàn)兩數(shù)是否相等非運(yùn)算運(yùn)算符號(hào)：用數(shù)上加橫線表示運(yùn)算規(guī)則：對應(yīng)位0變1，1變0特點(diǎn)：當(dāng)前邏輯狀態(tài)的相反值應(yīng)用：按位求反51二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算異或運(yùn)算51二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算練習(xí)：與C4H或CDH異或5AH非4AH

40HCFH10HB5H52二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算練習(xí)：52帶符號(hào)數(shù)的表示（以16位機(jī)為例）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中二進(jìn)制數(shù)的編組形式：字節(jié)(byte,B)：8位二進(jìn)制數(shù)組成的存儲(chǔ)單元字(word,W)：兩個(gè)字節(jié)雙字(doubleword,DW)：4個(gè)字節(jié)符號(hào)位：用一個(gè)數(shù)的最高位表示符號(hào)0：正；1：負(fù)符號(hào)位D7D6D5D4D3D2D1D053帶符號(hào)數(shù)的表示（以16位機(jī)為例）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中二進(jìn)制數(shù)的編組形帶符號(hào)數(shù)的表示機(jī)器數(shù)與真值真值：帶符號(hào)數(shù)字的書寫形式機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)中連同數(shù)符一起數(shù)碼化的數(shù)例：真值機(jī)器數(shù)

+5+10100000101-5-1011000010154帶符號(hào)數(shù)的表示機(jī)器數(shù)與真值真值：帶符號(hào)數(shù)字的書寫形式例：帶符號(hào)數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中機(jī)器數(shù)的表示法：原碼、補(bǔ)碼和反碼原碼：機(jī)器數(shù)例：[+5]原00000101

[-5]原1000010155帶符號(hào)數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中機(jī)器數(shù)的表示法：原碼、補(bǔ)碼和反碼原碼：帶符號(hào)數(shù)的表示反碼：正數(shù)的反碼等于原碼；

負(fù)數(shù)的反碼是原碼除符號(hào)位外按位求反。

例：原碼反碼

+50000010100000101-5100001011111101056帶符號(hào)數(shù)的表示反碼：正數(shù)的反碼等于原碼；例：帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：方法1：等于反碼+1；方法2：原碼最外側(cè)兩1之間各

位變反，其它位不變。

例：原碼反碼補(bǔ)碼+5000001010000010100000101-510000101111110101111101157帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼；例：原碼帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼原理模：一個(gè)系統(tǒng)的最大量程或此系統(tǒng)所能表示的最大數(shù)值（模是自然丟失的）。

例：1個(gè)3位10進(jìn)制里程表（公里）,1個(gè)人從0位置順時(shí)針走了5公里，而后逆時(shí)針走了4公里，共順時(shí)針走了多遠(yuǎn)？2500模：1000公里方法1：5-4=1（公里）方法2：5+996=1（公里）（模自然丟失）996即為-4的10的補(bǔ)碼58帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼原理例：1個(gè)3位10進(jìn)制里程表（公里）,1帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)中，二進(jìn)制數(shù)有一定的編組形式，故利用補(bǔ)碼運(yùn)算可以將減法轉(zhuǎn)換成加法來做。

例：15-5=10[15]補(bǔ)=[-5]補(bǔ)=000011111111101100001111+11111011

0000101059帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用例：15-5=10[15]帶符號(hào)數(shù)的表示練習(xí)1：35-10=25練習(xí)2：-35+10=-25

[35]補(bǔ)=[-10]補(bǔ)=001000111111011000100011+11110110

100011001自然丟失[-35]補(bǔ)=[10]補(bǔ)=110111010000101011011101+00001010

11100111負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼需要變成原碼10011001-25D60帶符號(hào)數(shù)的表示練習(xí)1：35-10=25計(jì)算機(jī)常用字符編碼ASCII碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange微型計(jì)算機(jī)中應(yīng)用最普遍的字母、數(shù)字和各種專用符號(hào)的二進(jìn)制編碼。課程要求熟練掌握以下字符的ASCII碼：A~Z；a~z；0~9；空格、$、回車、換行符41H~5AH61H~7AH31H~39H20H24H0DH0AH61計(jì)算機(jī)常用字符編碼ASCII碼41H~5AH61H~7AH3計(jì)算機(jī)常用字符編碼62計(jì)算機(jī)常用字符編碼62計(jì)算機(jī)常用數(shù)字編碼BCD碼（BinaryCodedDecimal）二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)性質(zhì)：1.每位十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)編碼表示2.用0000~1001表示十進(jìn)制數(shù)0~9,1010~1111無效分類：1.壓縮型BCD碼：1字節(jié)存儲(chǔ)2位10進(jìn)制數(shù)；2.非壓縮BCD碼：1字節(jié)存儲(chǔ)1位10進(jìn)制數(shù)。例：25=（0010

0101)BCD255=（00000101)BCD563計(jì)算機(jī)常用數(shù)字編碼BCD碼（BinaryCodedDec二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)00000000000001100011001020010200113001130100401004010150101501106011060111701117幾種常用數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系64二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)0000000000000二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)100081000810019100191010A非法101011B非法111100C非法121101D非法131110E非法141111F非法15幾種常用數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系65二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)1000810008100信息的數(shù)字化表示00111001B十進(jìn)制數(shù)57的二進(jìn)制表示；十六進(jìn)制數(shù)39H；壓縮型BCD碼39；9的ASCII碼；內(nèi)存單元地址39H；I/O端口地址；指令；開關(guān)等。66信息的數(shù)字化表示00111001B66指令執(zhí)行過程取指令I(lǐng)P：提供指令的內(nèi)存地址AR：接收IP的地址，送內(nèi)存地址譯碼器IR：接收內(nèi)存讀出的指令指令譯碼(ID)分析IR中的指令，據(jù)指令功能產(chǎn)生控制信號(hào)序列執(zhí)行指令按照控制信號(hào)序列完成相應(yīng)操作，實(shí)現(xiàn)指令功能67指令執(zhí)行過程取指令67簡單程序舉例題目：7+10程序：指令助記符機(jī)器碼MOVAL,71011000000000111ADDAL,100000010000001010HLT1111010000H01H02H03H04H……1011000000000111000001000000101011110100……地址M68簡單程序舉例題目：7+1000H10110000地址IP簡單程序舉例——取第一條指令程序運(yùn)

行起點(diǎn)69IP簡單程序舉例——取第一條指令程序運(yùn)

行起點(diǎn)69IP簡單程序舉例——取第一條指令操作數(shù)70IP簡單程序舉例——取第一條指令操作數(shù)70IP簡單程序舉例——取第二條指令71IP簡單程序舉例——取第二條指令71IP簡單程序舉例——取第二條指令操作數(shù)72IP簡單程序舉例——取第二條指令操作數(shù)72系統(tǒng)運(yùn)行過程1.存儲(chǔ)程序系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)備階段任務(wù)：將程序輸入存儲(chǔ)器①編輯加工利用編輯程序?qū)⒃闯绦蜉斎胗?jì)算機(jī)存為磁盤文件②翻譯轉(zhuǎn)換利用匯編程序?qū)⒃闯绦蜣D(zhuǎn)換為目標(biāo)程序③連接配裝利用連接程序?qū)⒛繕?biāo)程序轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件73系統(tǒng)運(yùn)行過程1.存儲(chǔ)程序73系統(tǒng)運(yùn)行過程2.程序控制(1)系統(tǒng)程序①開機(jī)，系統(tǒng)測試系統(tǒng)復(fù)位IP指向ROM區(qū)，執(zhí)行系統(tǒng)測試程序②讀取引導(dǎo)程序ROM中的初始引導(dǎo)程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)中的引導(dǎo)程序讀入內(nèi)存③裝配操作系統(tǒng)將操作系統(tǒng)的基本模塊讀入內(nèi)存④等待用戶命令顯示用戶界面，等待用戶命令74系統(tǒng)運(yùn)行過程2.程序控制74系統(tǒng)運(yùn)行過程2.程序控制(2)應(yīng)用程序①裝配應(yīng)用程序接到用戶命令，操作系統(tǒng)將應(yīng)用程序裝入內(nèi)存②執(zhí)行應(yīng)用程序操作系統(tǒng)將CPU控制權(quán)交給應(yīng)用程序IP指導(dǎo)執(zhí)行應(yīng)用程序③返回操作系統(tǒng)執(zhí)行完應(yīng)用程序，控制返回操作系統(tǒng)的用戶命令處理程④退出，關(guān)機(jī)75系統(tǒng)運(yùn)行過程2.程序控制75指令指針寄存器(IP，EIP)功能：存放下一條指令的內(nèi)存地址操作：程序運(yùn)行時(shí)，程序入口的內(nèi)存地址送IP；并經(jīng)IP送地址寄存器；IP內(nèi)容自增，形成后續(xù)指令地址；說明：轉(zhuǎn)移指令，循環(huán)指令，子程序調(diào)用/返回指令，中斷/中斷返回指令能改變IP的內(nèi)容。IP76指令指針寄存器(IP，EIP)功能：存放下一條指令的內(nèi)存地址程序和指令系統(tǒng)指令(Instruction)：規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作所發(fā)出的命令程序(Program)：指令的有序集合指令系統(tǒng)(InstructionSet)：計(jì)算機(jī)能識(shí)別的全部指令的集合源程序：用戶為解決實(shí)際問題編寫的程序目標(biāo)程序：用語言處理程序?qū)⒃闯绦蚍g成的二進(jìn)制程序指令組成：操作碼操作數(shù)（地址碼）操作碼：操作內(nèi)容操作數(shù)：操作對象地址碼：尋找操作數(shù)的地址77程序和指令系統(tǒng)指令(Instruction)：規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算機(jī)語言機(jī)器語言：直接用二進(jìn)制代碼指令表達(dá)的編程語言特點(diǎn)：1.能被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別和運(yùn)行；執(zhí)行速度快，執(zhí)行效率高2.難認(rèn)、難記、難修改匯編語言：機(jī)器語言符號(hào)化后得到的編程語言特點(diǎn)：1.面向機(jī)器的語言，執(zhí)行速度快，效率高；較直觀易學(xué)2.不能被直接識(shí)別，必須事先用匯編程序翻譯成目標(biāo)程序

高級語言：接近人類思維方式的編程語言特點(diǎn)：1.面向用戶的語言；較直觀易學(xué)，通用性強(qiáng)2.必須事先用編譯程序或解釋程序進(jìn)行翻譯

78計(jì)算機(jī)語言機(jī)器語言：直接用二進(jìn)制代碼指令表達(dá)的編程語言78上次課程小結(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)=計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)+計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)=運(yùn)算器+控制器+存儲(chǔ)器+外部設(shè)備CPU=運(yùn)算器+控制器外部設(shè)備=輸入設(shè)備+輸出設(shè)備+外存儲(chǔ)器微處理器=CPU+協(xié)處理器+Cache總線=地址總線+數(shù)據(jù)總線+控制總線馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型二進(jìn)制存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)組成軟件系統(tǒng)=系統(tǒng)軟件+應(yīng)用軟件79上次課程小結(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)=計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)+計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)79上次課程小結(jié)信息存儲(chǔ)單位位字節(jié)B、KB、MB、GB和TB的換算各種進(jìn)制數(shù)的符號(hào)表示2進(jìn)制：B10進(jìn)制：D16進(jìn)制：H80上次課程小結(jié)信息存儲(chǔ)單位80上次課程小結(jié)數(shù)制轉(zhuǎn)換2進(jìn)制數(shù)10進(jìn)制數(shù)16進(jìn)制數(shù)81上次課程小結(jié)數(shù)制轉(zhuǎn)換2進(jìn)制數(shù)10進(jìn)制數(shù)16進(jìn)制數(shù)811．十進(jìn)制數(shù)92對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)是A.8FHB.92HC.0FEHD.5CH2．二進(jìn)制數(shù)11001011對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)是A.0CBHB.0C9HC.0A2HD.0CAH3．十六進(jìn)制數(shù)0A06EH對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是A．4206B．41070C．5772D．426304．十六進(jìn)制數(shù)6EH對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)是A．1101100BB．1101110BC．01101010BD．01111110B上次課程小結(jié)——數(shù)制轉(zhuǎn)換練習(xí)????821．十進(jìn)制數(shù)92對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)是上次課程小結(jié)——數(shù)制轉(zhuǎn)換練上次課程小結(jié)——算術(shù)運(yùn)算1．11001011B+01100110B的結(jié)果是A．11010100BB．00110001BC．100110001BD．00101010B2．9789H+7988H的結(jié)果是A.17777HB.17776HC.11111HD.12111H??83上次課程小結(jié)——算術(shù)運(yùn)算??83上次課程小結(jié)——邏輯運(yùn)算1．已知x=10101010B，對x求邏輯非，結(jié)果是A.01010101BB.01101101BC.10101010BD.11011011B2．x=0AAH，y=55H，它們的邏輯與結(jié)果是A.0B.0FFHC.0FHD.0F0H3．x=0AAH，y=55H，它們的邏輯或結(jié)果是A.0B.0FFHC.0FHD.0F0H4．x=5AH，y=6CH，它們的邏輯異或結(jié)果是A.0FFHB.7EHC.48HD.36H????84上次課程小結(jié)——邏輯運(yùn)算1．已知x=10101010B，對x提問與解答環(huán)節(jié)Questionsandanswers85提問與解答環(huán)節(jié)85添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題此處結(jié)束語點(diǎn)擊此處添加段落文本.您的內(nèi)容打在這里，或通過復(fù)制您的文本后在此框中選擇粘貼并選擇只保留文字86添加標(biāo)題添加添加添加標(biāo)題此處結(jié)束語點(diǎn)擊此處添加段落文本.感謝聆聽Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilm講師：XXXX日期：20XX.X月87感謝聆聽講師：XXXX日期：20XX.X月87計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

微型機(jī)原理與技術(shù)88計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

微型機(jī)原理與技術(shù)1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容89標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相點(diǎn)擊此處輸入前言點(diǎn)擊此處輸入標(biāo)題添加點(diǎn)教學(xué)安排課程性質(zhì)：考試總學(xué)時(shí)72理論課54實(shí)驗(yàn)課18主講教師張韞，劉璐郵箱地址mail_zhangyun@163.com考試辦法實(shí)驗(yàn)+考勤+平時(shí)成績30%期末閉卷筆試70%90教學(xué)安排課程性質(zhì)：考試3參考書教材：《微型機(jī)原理與技術(shù)》（第2版）作者：戴梅萼出版社：清華大學(xué)出版社參考書：《IBMPC匯編語言程序設(shè)計(jì)》，沈美明清華大學(xué)出版社《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》，鄭學(xué)堅(jiān)清華大學(xué)出版社91參考書教材：《微型機(jī)原理與技術(shù)》（第2版）4課程目標(biāo)《微機(jī)原理及應(yīng)用》是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程，主要內(nèi)容有：微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)目標(biāo)：建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，初步掌握微機(jī)系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)的基本思路和方法。92課程目標(biāo)《微機(jī)原理及應(yīng)用》是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語言課程特點(diǎn)“教”與“學(xué)”難度都較大概念抽象，知識(shí)點(diǎn)間的邏輯聯(lián)系少需要記憶的內(nèi)容多，入門較難課程綜合性強(qiáng)（軟硬結(jié)合）先修課程計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語言、數(shù)字線路等93課程特點(diǎn)“教”與“學(xué)”難度都較大先修課程計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語言、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(computersystem)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)+計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)硬件軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件94計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(computersystem)系統(tǒng)軟件計(jì)算機(jī)硬硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)=運(yùn)算器+控制器+存儲(chǔ)器+輸入設(shè)備+輸出設(shè)備微處理器=中央處理器(CPU)+協(xié)處理器+高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)CPU（中央處理器）=運(yùn)算器+控制器主機(jī)=CPU+內(nèi)存儲(chǔ)器外部設(shè)備=輸入設(shè)備+輸出設(shè)備+外存儲(chǔ)器95硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)=運(yùn)算器+控制器+存儲(chǔ)器+輸入設(shè)備+輸出設(shè)備中央處理器

（CentralProcessingUnit,CPU)位置：微處理器器件：超大規(guī)模集成電路組成：控制器，運(yùn)算器

96中央處理器

（CentralProcessingU運(yùn)算器(operationunit)算術(shù)邏輯單元（ArithmeticandLogicUnit,ALU）組成累加器移位電路數(shù)據(jù)緩沖寄存器標(biāo)志寄存器功能：進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算97運(yùn)算器(operationunit)算術(shù)邏輯單元10運(yùn)算器示意圖累加器數(shù)據(jù)緩沖寄存器ALUAB標(biāo)志寄存器98運(yùn)算器示意圖累加器數(shù)據(jù)緩沖寄存器ALUAB標(biāo)志寄存器11運(yùn)算器的工作過程例：A+B1.從內(nèi)存取出第一個(gè)加數(shù)A，送累加器暫存2.從內(nèi)存取另一加數(shù)B，送數(shù)據(jù)緩沖寄存器3.在控制信號(hào)作用下，將A和B送到算術(shù)邏輯單元（ALU）進(jìn)行加法運(yùn)算結(jié)果送累加器暫存將反映運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)（如：零、負(fù)、進(jìn)位、溢出）等標(biāo)志寫入標(biāo)志寄存器99運(yùn)算器的工作過程例：A+B12控制器(controlunit)組成：指令指針寄存器(IP,EIP)地址寄存器(AR)指令寄存器(IR)指令譯碼器(ID)操作控制器功能：根據(jù)指令產(chǎn)生的控制信號(hào)去控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作，自動(dòng)執(zhí)行程序100控制器(controlunit)組成：13IP控制器工作過程程序運(yùn)

行起點(diǎn)指令暫存位置數(shù)據(jù)結(jié)果標(biāo)志101IP控制器工作過程程序運(yùn)

行起點(diǎn)指令暫存位置數(shù)據(jù)結(jié)果標(biāo)志14控制器工作過程1.指令指針寄存器將當(dāng)前要執(zhí)行的指令的地址送地址寄存器，而后，其內(nèi)容自動(dòng)加12.地址寄存器向內(nèi)存提供取指令的地址3.從內(nèi)存取指令送指令寄存器，隨后，送指令譯碼器4.指令譯碼器對指令進(jìn)行譯碼，將要執(zhí)行的指令代碼編譯成相應(yīng)的控制信號(hào)5.根據(jù)指令譯碼器的輸出產(chǎn)生控制信號(hào)，并按一定的時(shí)序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)102控制器工作過程1.指令指針寄存器將當(dāng)前要執(zhí)行的指令的地址送地存儲(chǔ)器(memory)存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)中具有記憶功能的部件功能：存放程序和數(shù)據(jù)分類：內(nèi)存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）外存儲(chǔ)器（輔助存儲(chǔ)器）103存儲(chǔ)器(memory)存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)中具有記憶功能的部件16內(nèi)存儲(chǔ)器功能：存放程序運(yùn)行時(shí)所使用的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存單元：內(nèi)存中存放信息的基本單位，通常以字節(jié)為最小存取單元內(nèi)存地址：每個(gè)內(nèi)存單元（字節(jié)）唯一的編號(hào)，用無符號(hào)二進(jìn)制整數(shù)表示內(nèi)存容量：內(nèi)存中可能擁有存儲(chǔ)單元的總數(shù)例：8086微處理器有20根地址線可訪問220=1MB個(gè)內(nèi)存單元其地址編號(hào)從00000H~0FFFFFH104內(nèi)存儲(chǔ)器功能：存放程序運(yùn)行時(shí)所使用的程序和數(shù)據(jù)17內(nèi)存儲(chǔ)器分類：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory,RAM）特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)斷電后，其中的信息全部丟失器件：內(nèi)存條用途：存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)使用的程序和數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器（Read-OnlyMemory,ROM）特點(diǎn)：廠家寫入程序和數(shù)據(jù)，斷電后，信息不會(huì)丟失用途：存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理程序（監(jiān)控程序和BIOS）105內(nèi)存儲(chǔ)器分類：18外存儲(chǔ)器功能：存儲(chǔ)大量主機(jī)暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)分類：硬盤、軟盤、光盤和U盤等

特點(diǎn)：1.斷電后信息不丟失2.容量大、價(jià)格低、存取速度慢CPU對存儲(chǔ)器的訪問：CPU直接訪問內(nèi)存CPU通過內(nèi)存訪問外存106外存儲(chǔ)器功能：19信息存儲(chǔ)單位位（bit)：表示一位二進(jìn)制數(shù)（0或1）符號(hào)：b例：0或1：1b1111：4b說明：位是計(jì)算機(jī)中度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)（Byte)：8位二進(jìn)制數(shù)所組成的數(shù)據(jù)符號(hào)：B例：1B=8b說明：字節(jié)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的基本單位107信息存儲(chǔ)單位位（bit)：表示一位二進(jìn)制數(shù)（0或1）20信息存儲(chǔ)單位B、KB、MB、GB和TB的換算210B=1024B=1KB220B=1024KB=1MB230B=1024MB=1GB240B=1024GB=1TB108信息存儲(chǔ)單位B、KB、MB、GB和TB的換算21輸入設(shè)備(inputdevice)輸入設(shè)備：通過相應(yīng)的接口(interface)將程序、操作命令和原始數(shù)據(jù)輸入到存儲(chǔ)器的裝置常用輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀等109輸入設(shè)備(inputdevice)輸入設(shè)備：通過相應(yīng)的接口輸出設(shè)備(outputdevice)輸出設(shè)備：將程序、操作命令的運(yùn)行結(jié)果顯示給用戶的裝置常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀和音響等110輸出設(shè)備(outputdevice)輸出設(shè)備：將程序、操作總線（BUS）定義：微機(jī)中各部件之間傳輸信息的公共信號(hào)線總線寬度：一次能傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)數(shù)據(jù)總線（DataBus）雙向，決定微機(jī)數(shù)據(jù)處理速度和精度地址總線（AddressBus）單向，決定內(nèi)存容量控制總線（ControlBus）控制信號(hào)：從CPU→內(nèi)存/I/O端口狀態(tài)信號(hào)：從內(nèi)存/I/O端口→CPU111總線（BUS）定義：微機(jī)中各部件之間傳輸信息的公共信號(hào)線24微機(jī)硬件系統(tǒng)用總線將微處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入輸出設(shè)備接口電路連接在一起的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器ROM存儲(chǔ)器RAM微處理器CPU

I/O接口

I/O設(shè)備ABDBCB112微機(jī)硬件系統(tǒng)用總線將微處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入輸出設(shè)備接口電軟件系統(tǒng)(softwaresystem)軟件：程序、程序所用數(shù)據(jù)及有關(guān)文檔的集合（即：軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔）程序：完成某種功能的一組指令的有序集合文檔：軟件開發(fā)過程中的計(jì)劃、設(shè)計(jì)、編程、維護(hù)等資料及軟件使用說明書程序和指令系統(tǒng)的概念113軟件系統(tǒng)(softwaresystem)軟件：程序、程序所軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件飛機(jī)訂票圖像處理銀行管理語音識(shí)別……基礎(chǔ)軟件支撐軟件操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件程序設(shè)計(jì)語言及語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)用軟件制圖軟件輔助設(shè)計(jì)軟件工具軟件調(diào)試程序辦公軟件包114軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件飛機(jī)訂票圖像處理銀行管理語音識(shí)別……計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)用程序和開發(fā)工具程序設(shè)計(jì)語言及處理程序操作系統(tǒng)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“物質(zhì)”基礎(chǔ)1.直接對硬件編程2.基本組成：硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序3.管理和控制軟、硬件系統(tǒng)4.提供用戶界面5.為編程人員提供系統(tǒng)和功能調(diào)用提供開發(fā)應(yīng)用軟件的工具和環(huán)境提供開發(fā)數(shù)據(jù)庫軟件的工具和環(huán)境115計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“物質(zhì)”基礎(chǔ)1.直系統(tǒng)配置與主要指標(biāo)8086計(jì)算機(jī)主頻（時(shí)鐘頻率）：4.77~10MHz數(shù)據(jù)總線：16位地址總線：20位內(nèi)存容量：1MB軟盤：5.25英寸；硬盤容量：10MB顯示器（CGA）分辨率：640×200運(yùn)算速度：每秒執(zhí)行幾百萬條指令操作系統(tǒng)：MS-DOS80386計(jì)算機(jī)主頻：16~40MHz數(shù)據(jù)總線：32位地址總線：32位內(nèi)存容量：4GB顯示器分辨率：（EGA）640×350；（VGA）640×480運(yùn)算速度：3-12MIPS操作系統(tǒng)：MS-DOS網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)PⅣ計(jì)算機(jī)主頻：1.7~4.0GHz數(shù)據(jù)總線：32位地址總線：36位內(nèi)存容量：64GB軟盤：3.5英寸；硬盤容量：70~200GB顯示器：CRT或液晶分辨率：1024×768~1280×1024運(yùn)算速度：＞1000MIPS操作系統(tǒng)：WindowsXP(內(nèi)含MS-DOS)網(wǎng)絡(luò)：10M/100M/1000Mbps以太網(wǎng)116系統(tǒng)配置與主要指標(biāo)8086計(jì)算機(jī)80386計(jì)算機(jī)PⅣ計(jì)算機(jī)2計(jì)算機(jī)硬件配置示意圖117計(jì)算機(jī)硬件配置示意圖30系統(tǒng)主板內(nèi)存條芯片組BIOS芯片CPU插座串行接口AGP擴(kuò)展槽PCI擴(kuò)展槽電池118系統(tǒng)主板31馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型采用二進(jìn)制代碼表示指令和數(shù)據(jù)指令=操作碼+操作數(shù)采用“存儲(chǔ)程序”的工作方式，即：預(yù)先將程序和數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器依次讀取指令，計(jì)算機(jī)按程序控制自動(dòng)運(yùn)算指令指針寄存器IP提供要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成119馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型采用二進(jìn)制代碼表示指令和數(shù)據(jù)32數(shù)的表示（十進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：有10個(gè)數(shù)字符號(hào)逢10進(jìn)一位置原理：相鄰位位權(quán)差10倍基數(shù)：10位權(quán)：每一位對應(yīng)著固定的10n例：…103102101100.10-110-210-3…數(shù)值計(jì)算32.5=1234

41001103310121023101+2100+510-1120數(shù)的表示（十進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：1234數(shù)的表示（二進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：有2個(gè)數(shù)字符號(hào)逢2進(jìn)一位置原理：相鄰位位權(quán)差2倍數(shù)值計(jì)算：1101.1=123+

122+

021+

120+

12-1=8+4+0+1+0.5=(13.5)10121數(shù)的表示（二進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：123+122數(shù)的表示（十六進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：有16個(gè)數(shù)字符號(hào)（0,1,2,…,A,B,C,D,E,F）逢16進(jìn)一位置原理：相鄰位位權(quán)差16倍數(shù)值計(jì)算(1AD.8)16=1162+

A161+D160+

816-1

=

256+160+13+0.5=(429.5)10122數(shù)的表示（十六進(jìn)制記數(shù)法）特點(diǎn)：1162+A161數(shù)制轉(zhuǎn)換要求：熟練掌握2進(jìn)制數(shù)10進(jìn)制數(shù)16進(jìn)制數(shù)123數(shù)制轉(zhuǎn)換要求：熟練掌握2進(jìn)制數(shù)10進(jìn)制數(shù)16進(jìn)制數(shù)36數(shù)制轉(zhuǎn)換各種進(jìn)制數(shù)的符號(hào)表示2進(jìn)制：B(Binary)10進(jìn)制：D(Decimal)16進(jìn)制：H(Hexdecimal)例：111B=22+2+20=7111D111H=162+16+160=273124數(shù)制轉(zhuǎn)換各種進(jìn)制數(shù)的符號(hào)表示37二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)例:(10001011.01)2=27+0+0+0+23+0+21+20+0+2-2=128+8+2+1+0.25=(139.25)10125二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)例:(10001011.01)2=27=(429.5)10(1AD.8)16=1162+10161+13160+816-1=256+160+13+0.5十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)126=(429.5)10(1AD.8)16=1162+101十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)例：(171.375)10=(10101011.011)2方法：整數(shù)部分：除2讀余，商0為止，逆序排列讀結(jié)果小數(shù)部分：乘2讀整，按精度止，順序排列讀結(jié)果127十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)例：(171.375)10=(101(171.375)10=(10101011.011)2整數(shù)部分小數(shù)部分21718542211052102222222111110000.37520.75021.5000.521.0101128(171.375)10=(10101011.011)2217十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)例：(423.12)10=(1A7.1E)16方法：整數(shù)部分：除16讀余，商0為止，逆序排列讀結(jié)果小數(shù)部分：乘16讀整，按精度止，順序排列讀結(jié)果129十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)例：(423.12)10=(1(423.12)10=(1A7.1E)16整數(shù)部分小數(shù)部分26423

32

103

967716261616101A116010.12X1672121.920.92X165529214.721E保留兩位130(423.12)10=(1A7.1E)1626423二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)(11010111101.11)2方法：補(bǔ)0

0110,1011,1101.1100

補(bǔ)0

由右向左分由左向右分=(6BD.C)166BD.C24131二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)(11010111101.11)2方十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)(ABC.8E)16方法：ABC.8E=(101010111100.10001110)2101010111100.10001110132十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)(ABC.8E)16方法：二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算

被加數(shù)

11001011

加數(shù)

+

01100110

進(jìn)位1100111

100110001加法133二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算被加數(shù)1101100101

被減數(shù)

11001011

減數(shù)

-

01100110借位

111二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算減法1341100101十六進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算

被加數(shù)

9999H

加數(shù)

+

9999H

進(jìn)位111113332H加法135十六進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算被加數(shù)99999AH

被減數(shù)

1333H

減數(shù)

-

999H借位

111十六進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算減法13699AH被減數(shù)二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算本質(zhì)：邏輯運(yùn)算是位操作，無進(jìn)位與運(yùn)算（邏輯乘）運(yùn)算符號(hào)：∧運(yùn)算規(guī)則：對應(yīng)位均為1，結(jié)果為1，否則為0特點(diǎn)：與1不變，與0為0應(yīng)用：保留，置0或運(yùn)算（邏輯加）運(yùn)算符號(hào)：∨運(yùn)算規(guī)則：對應(yīng)位均為0，結(jié)果為0，否則為1特點(diǎn)：或1為1，或0不變應(yīng)用：保留，置1137二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算本質(zhì)：邏輯運(yùn)算是位操作，無進(jìn)位50二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算異或運(yùn)算運(yùn)算符號(hào)：⊕規(guī)則：對應(yīng)位不同，結(jié)果為1，對應(yīng)位相同，結(jié)果為0特點(diǎn)：異或1變反，異或0不變，自身異或清0應(yīng)用：變反，保留，清0，檢驗(yàn)兩數(shù)是否相等非運(yùn)算運(yùn)算符號(hào)：用數(shù)上加橫線表示運(yùn)算規(guī)則：對應(yīng)位0變1，1變0特點(diǎn)：當(dāng)前邏輯狀態(tài)的相反值應(yīng)用：按位求反138二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算異或運(yùn)算51二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算練習(xí)：與C4H或CDH異或5AH非4AH

40HCFH10HB5H139二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算練習(xí)：52帶符號(hào)數(shù)的表示（以16位機(jī)為例）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中二進(jìn)制數(shù)的編組形式：字節(jié)(byte,B)：8位二進(jìn)制數(shù)組成的存儲(chǔ)單元字(word,W)：兩個(gè)字節(jié)雙字(doubleword,DW)：4個(gè)字節(jié)符號(hào)位：用一個(gè)數(shù)的最高位表示符號(hào)0：正；1：負(fù)符號(hào)位D7D6D5D4D3D2D1D0140帶符號(hào)數(shù)的表示（以16位機(jī)為例）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中二進(jìn)制數(shù)的編組形帶符號(hào)數(shù)的表示機(jī)器數(shù)與真值真值：帶符號(hào)數(shù)字的書寫形式機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)中連同數(shù)符一起數(shù)碼化的數(shù)例：真值機(jī)器數(shù)

+5+10100000101-5-10110000101141帶符號(hào)數(shù)的表示機(jī)器數(shù)與真值真值：帶符號(hào)數(shù)字的書寫形式例：帶符號(hào)數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中機(jī)器數(shù)的表示法：原碼、補(bǔ)碼和反碼原碼：機(jī)器數(shù)例：[+5]原00000101

[-5]原10000101142帶符號(hào)數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中機(jī)器數(shù)的表示法：原碼、補(bǔ)碼和反碼原碼：帶符號(hào)數(shù)的表示反碼：正數(shù)的反碼等于原碼；

負(fù)數(shù)的反碼是原碼除符號(hào)位外按位求反。

例：原碼反碼

+50000010100000101-51000010111111010143帶符號(hào)數(shù)的表示反碼：正數(shù)的反碼等于原碼；例：帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：方法1：等于反碼+1；方法2：原碼最外側(cè)兩1之間各

位變反，其它位不變。

例：原碼反碼補(bǔ)碼+5000001010000010100000101-5100001011111101011111011144帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼；例：原碼帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼原理模：一個(gè)系統(tǒng)的最大量程或此系統(tǒng)所能表示的最大數(shù)值（模是自然丟失的）。

例：1個(gè)3位10進(jìn)制里程表（公里）,1個(gè)人從0位置順時(shí)針走了5公里，而后逆時(shí)針走了4公里，共順時(shí)針走了多遠(yuǎn)？2500模：1000公里方法1：5-4=1（公里）方法2：5+996=1（公里）（模自然丟失）996即為-4的10的補(bǔ)碼145帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼原理例：1個(gè)3位10進(jìn)制里程表（公里）,1帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)中，二進(jìn)制數(shù)有一定的編組形式，故利用補(bǔ)碼運(yùn)算可以將減法轉(zhuǎn)換成加法來做。

例：15-5=10[15]補(bǔ)=[-5]補(bǔ)=000011111111101100001111+11111011

00001010146帶符號(hào)數(shù)的表示補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用例：15-5=10[15]帶符號(hào)數(shù)的表示練習(xí)1：35-10=25練習(xí)2：-35+10=-25

[35]補(bǔ)=[-10]補(bǔ)=001000111111011000100011+11110110

100011001自然丟失[-35]補(bǔ)=[10]補(bǔ)=110111010000101011011101+00001010

11100111負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼需要變成原碼10011001-25D147帶符號(hào)數(shù)的表示練習(xí)1：35-10=25計(jì)算機(jī)常用字符編碼ASCII碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange微型計(jì)算機(jī)中應(yīng)用最普遍的字母、數(shù)字和各種專用符號(hào)的二進(jìn)制編碼。課程要求熟練掌握以下字符的ASCII碼：A~Z；a~z；0~9；空格、$、回車、換行符41H~5AH61H~7AH31H~39H20H24H0DH0AH148計(jì)算機(jī)常用字符編碼ASCII碼41H~5AH61H~7AH3計(jì)算機(jī)常用字符編碼149計(jì)算機(jī)常用字符編碼62計(jì)算機(jī)常用數(shù)字編碼BCD碼（BinaryCodedDecimal）二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)性質(zhì)：1.每位十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)編碼表示2.用0000~1001表示十進(jìn)制數(shù)0~9,1010~1111無效分類：1.壓縮型BCD碼：1字節(jié)存儲(chǔ)2位10進(jìn)制數(shù)；2.非壓縮BCD碼：1字節(jié)存儲(chǔ)1位10進(jìn)制數(shù)。例：25=（0010

0101)BCD255=（00000101)BCD5150計(jì)算機(jī)常用數(shù)字編碼BCD碼（BinaryCodedDec二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)00000000000001100011001020010200113001130100401004010150101501106011060111701117幾種常用數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系151二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)0000000000000二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)100081000810019100191010A非法101011B非法111100C非法121101D非法131110E非法141111F非法15幾種常用數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系152二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)1000810008100信息的數(shù)字化表示00111001B十進(jìn)制數(shù)57的二進(jìn)制表示；十六進(jìn)制數(shù)39H；壓縮型BCD碼39；9的ASCII碼；內(nèi)存單元地址39H；I/O端口地址；指令；開關(guān)等。153信息的數(shù)字化表示00111001B66指令執(zhí)行過程取指令I(lǐng)P：提供指令的內(nèi)存地址AR：接收IP的地址，送內(nèi)存地址譯碼器IR：接收內(nèi)存讀出的指令指令譯碼(ID)分析IR中的指令，據(jù)指令功能產(chǎn)生控制信號(hào)序列執(zhí)行指令按照控制信號(hào)序列完成相應(yīng)操作，實(shí)現(xiàn)指令功能154指令執(zhí)行過程取指令67簡單程序舉例題目：7+10程序：指令助記符機(jī)器碼MOVAL,71011000000000111ADDAL,100000010000001010HLT1111010000H01H02H03H04H……1011000000000111000001000000101011110100……地址M155簡單程序舉例題