微型计算机原理与接口技术课件

微型计算机原理微型计算机原理与接口技术与接口技术 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术1.1.1.1.课程性质及教学目的课程性质及教学目的课程性质及教学目的课程性质及教学目的 微型计算机原理与接口技术是工科本科一微型计算机原理与接口技术是工科本科一微型计算机原理与接口技术是工科本科一微型计算机原理与接口技术是工科本科一门重要的专业技术基础课程。门重要的专业技术基础课程。门重要的专业技术基础课程。门重要的专业技术基础课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立起计算机体系结构的基本概念；掌握微机的基本起计算机体系结构的基本概念；掌握微机的基本起计算机体系结构的基本概念；掌握微机的基本起计算机体系结构的基本概念；掌握微机的基本组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立微机系统的整机概念，具备初步开发微机系统软、微机系统的整机概念，具备初步开发微机系统软、微机系统的整机概念，具备初步开发微机系统软、微机系统的整机概念，具备初步开发微机系统软、硬件的能力。硬件的能力。硬件的能力。硬件的能力。课程简介及要求课程简介及要求微型计算机原理与接口技术1.课程性质及教学目的课程简微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介及要求课程简介及要求 2.2.2.2.课程教学安排课程教学安排课程教学安排课程教学安排教学学时：教学学时：教学学时：教学学时：52525252学时学时学时学时实验学时：实验学时：实验学时：实验学时：12121212学时学时学时学时考试形式：笔试考试形式：笔试考试形式：笔试考试形式：笔试3.3.3.3.教材内容体系结构教材内容体系结构教材内容体系结构教材内容体系结构基本知识与基本概念基本知识与基本概念基本知识与基本概念基本知识与基本概念 计算机的基本结构与工作原理计算机的基本结构与工作原理计算机的基本结构与工作原理计算机的基本结构与工作原理 微处理器与微型计算机的概念微处理器与微型计算机的概念微处理器与微型计算机的概念微处理器与微型计算机的概念 微型计算机系统组成及其应用微型计算机系统组成及其应用微型计算机系统组成及其应用微型计算机系统组成及其应用 计算机中的数据表示、数制与编码的应用计算机中的数据表示、数制与编码的应用计算机中的数据表示、数制与编码的应用计算机中的数据表示、数制与编码的应用微型计算机原理与接口技术课程简介及要求 2.课程教学安微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术8086808680868086微处理器微处理器微处理器微处理器 微处理器内部结构微处理器内部结构微处理器内部结构微处理器内部结构 存储器和存储器和存储器和存储器和I/OI/OI/OI/O组织组织组织组织 总线周期与操作时序总线周期与操作时序总线周期与操作时序总线周期与操作时序指令系统与汇编语言指令系统与汇编语言指令系统与汇编语言指令系统与汇编语言 指令的概念与寻址方式指令的概念与寻址方式指令的概念与寻址方式指令的概念与寻址方式 8086808680868086指令系统介绍指令系统介绍指令系统介绍指令系统介绍 汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍 汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试课程简介及要求课程简介及要求微型计算机原理与接口技术8086微处理器课程简介及要求微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介及要求课程简介及要求汇编语言程序设计及其应用汇编语言程序设计及其应用汇编语言程序设计及其应用汇编语言程序设计及其应用 程序设计的方法和步骤程序设计的方法和步骤程序设计的方法和步骤程序设计的方法和步骤 顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计 中断调用程序设计中断调用程序设计中断调用程序设计中断调用程序设计存储器存储器存储器存储器输入输入输入输入/输出接口输出接口输出接口输出接口通信接口技术通信接口技术通信接口技术通信接口技术定时定时定时定时/计数技术计数技术计数技术计数技术中断系统中断系统中断系统中断系统模拟接口技术模拟接口技术模拟接口技术模拟接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介及要求汇编语言程序设计及微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介及要求课程简介及要求课程特点课程特点课程特点课程特点:理论与实际联系非常紧密的课程理论与实际联系非常紧密的课程理论与实际联系非常紧密的课程理论与实际联系非常紧密的课程,课程课程课程课程内容更新极快。内容更新极快。内容更新极快。内容更新极快。内容多内容多内容多内容多,学时少学时少学时少学时少,进度快，难度大，应用广。进度快，难度大，应用广。进度快，难度大，应用广。进度快，难度大，应用广。微型计算机原理与接口技术课程简介及要求课程特点:理论与实微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介及要求课程简介及要求学习的精髓：学习的精髓：学习的精髓：学习的精髓：在学校学习的精髓在于：在学校学习的精髓在于：在学校学习的精髓在于：在学校学习的精髓在于：在学校的大环境中，在学校的大环境中，在学校的大环境中，在学校的大环境中，利用校园文化利用校园文化利用校园文化利用校园文化对学生的影响，实现：对学生的影响，实现：对学生的影响，实现：对学生的影响，实现：师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的师生之间在课堂上的相互交流以及学生之间的相互交流相互交流相互交流相互交流，在利用别人最好成果的基础上取得进展。在利用别人最好成果的基础上取得进展。在利用别人最好成果的基础上取得进展。在利用别人最好成果的基础上取得进展。抓住教学过程中的抓住教学过程中的抓住教学过程中的抓住教学过程中的3 3个环节个环节个环节个环节 上课时要主动参与、发现、探究上课时要主动参与、发现、探究上课时要主动参与、发现、探究上课时要主动参与、发现、探究 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具 ，主动参与、发现、探究；主动参与、发现、探究；主动参与、发现、探究；主动参与、发现、探究；课堂上会布置自学内容，通过自学从而课堂上会布置自学内容，通过自学从而课堂上会布置自学内容，通过自学从而课堂上会布置自学内容，通过自学从而培养自学的能力培养自学的能力培养自学的能力培养自学的能力；独立完成作业独立完成作业独立完成作业独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要同学之间相互交流，一起讨论，但一定要同学之间相互交流，一起讨论，但一定要同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业独立完成作业独立完成作业独立完成作业；微型计算机原理与接口技术课程简介及要求学习的精髓：微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术课程简介及要求课程简介及要求 实验课前要预习实验课前要预习实验课前要预习实验课前要预习，写出预习报告写出预习报告写出预习报告写出预习报告，做到心中有数，有的放矢；，做到心中有数，有的放矢；，做到心中有数，有的放矢；，做到心中有数，有的放矢；实验课后，实验课后，实验课后，实验课后，要写实验报告，总结经验和教训要写实验报告，总结经验和教训要写实验报告，总结经验和教训要写实验报告，总结经验和教训；提高自己分；提高自己分；提高自己分；提高自己分析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学风。析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学风。析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学风。析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学风。收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比 本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快。只能采用只能采用只能采用只能采用解剖麻雀方法解剖麻雀方法解剖麻雀方法解剖麻雀方法，教师在这里只起到，教师在这里只起到，教师在这里只起到，教师在这里只起到抛砖引玉抛砖引玉抛砖引玉抛砖引玉的作的作的作的作用。用。用。用。因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践，因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践，因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践，因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践，有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解决实际问题。决实际问题。决实际问题。决实际问题。收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比,花时间越多，收获将越大花时间越多，收获将越大花时间越多，收获将越大花时间越多，收获将越大 。微型计算机原理与接口技术课程简介及要求 实验课前要第一章第一章 微型计算机概述微型计算机概述 本章主要教学内容本章主要教学内容 计算机的发展、分类、基本结构及工作原理计算机的发展、分类、基本结构及工作原理计算机的发展、分类、基本结构及工作原理计算机的发展、分类、基本结构及工作原理 微处理器的产生和发展、微处理器系统微处理器的产生和发展、微处理器系统微处理器的产生和发展、微处理器系统微处理器的产生和发展、微处理器系统 微型计算机的分类、性能指标微型计算机的分类、性能指标微型计算机的分类、性能指标微型计算机的分类、性能指标 微型计算机系统的组成及微型计算机的应用微型计算机系统的组成及微型计算机的应用微型计算机系统的组成及微型计算机的应用微型计算机系统的组成及微型计算机的应用第一章 微型计算机概述 第一章第一章 微型计算机概述微型计算机概述 本章主要教学内容本章主要教学内容 计算机中数制基本概念、数制之间的相互转换计算机中数制基本概念、数制之间的相互转换计算机中数制基本概念、数制之间的相互转换计算机中数制基本概念、数制之间的相互转换 无符号数和带符号数的表示方法无符号数和带符号数的表示方法无符号数和带符号数的表示方法无符号数和带符号数的表示方法 ASCII ASCII ASCII ASCII码和码和码和码和BCDBCDBCDBCD码的相关概念和应用码的相关概念和应用码的相关概念和应用码的相关概念和应用 汉字编码及其应用汉字编码及其应用汉字编码及其应用汉字编码及其应用第一章 微型计算机概述 第一章第一章 微型计算机概述微型计算机概述 本章教学目的及要求本章教学目的及要求l l 熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、组成分类、应用领域等相关知识组成分类、应用领域等相关知识组成分类、应用领域等相关知识组成分类、应用领域等相关知识l l 掌握计算机的基本结构及工作原理掌握计算机的基本结构及工作原理掌握计算机的基本结构及工作原理掌握计算机的基本结构及工作原理 l l 熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分类、性能指标类、性能指标类、性能指标类、性能指标l l 掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构l l 熟悉微型计算机的特点及应用熟悉微型计算机的特点及应用熟悉微型计算机的特点及应用熟悉微型计算机的特点及应用 第一章 微型计算机概述 本章教学目的及要求第一章第一章 微型计算机概述微型计算机概述1.1 1.1 1.1 1.1 计算机的发展与应用计算机的发展与应用计算机的发展与应用计算机的发展与应用1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 计算机的发展历史计算机的发展历史计算机的发展历史计算机的发展历史 1 1 1 1第一台电子计算机第一台电子计算机第一台电子计算机第一台电子计算机 1946 1946 1946 1946年年年年2 2 2 2月，美国月，美国月，美国月，美国宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台诞生了世界上第一台诞生了世界上第一台诞生了世界上第一台电子数字计算机：电子数字计算机：电子数字计算机：电子数字计算机：“埃尼阿克埃尼阿克埃尼阿克埃尼阿克”（ENIACENIACENIACENIAC，即，即，即，即Electronic Electronic Electronic Electronic Numerical Integrator and CalculatorNumerical Integrator and CalculatorNumerical Integrator and CalculatorNumerical Integrator and Calculator，电子数字积分计算，电子数字积分计算，电子数字积分计算，电子数字积分计算机）。机）。机）。机）。重量重量重量重量30303030吨，占地吨，占地吨，占地吨，占地170170170170平方米，每小时耗电平方米，每小时耗电平方米，每小时耗电平方米，每小时耗电150150150150千瓦，价值千瓦，价值千瓦，价值千瓦，价值约约约约40404040万美元。万美元。万美元。万美元。采用采用采用采用18000180001800018000只电子管，只电子管，只电子管，只电子管，70000700007000070000个电阻，个电阻，个电阻，个电阻，10000100001000010000支支支支电容，研制时间近三年，运算速度为每秒电容，研制时间近三年，运算速度为每秒电容，研制时间近三年，运算速度为每秒电容，研制时间近三年，运算速度为每秒5000500050005000次加减法运算。次加减法运算。次加减法运算。次加减法运算。ENIACENIACENIACENIAC的不足的不足的不足的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没：运算速度慢、存储容量小、全部指令没：运算速度慢、存储容量小、全部指令没：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。第一章 微型计算机概述1.1 计算机的发展与应用第一章第一章 微型计算机概述微型计算机概述2 2 2 2冯冯冯冯诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机 1946 1946 1946 1946年年年年6 6 6 6月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯诺依曼（诺依曼（诺依曼（诺依曼（Johe Von Johe Von Johe Von Johe Von NeummanNeummanNeummanNeumman）提出了）提出了）提出了）提出了“存储程序存储程序存储程序存储程序”的计算机设计方案。的计算机设计方案。的计算机设计方案。的计算机设计方案。其特点是其特点是其特点是其特点是：采用二进制数形式表示数据和计算机指令。采用二进制数形式表示数据和计算机指令。采用二进制数形式表示数据和计算机指令。采用二进制数形式表示数据和计算机指令。指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。令。令。令。由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5 5 5 5大部分组大部分组大部分组大部分组成计算机硬件。成计算机硬件。成计算机硬件。成计算机硬件。工作原理的核心是工作原理的核心是工作原理的核心是工作原理的核心是“存储程序存储程序存储程序存储程序”和和和和“程序控制程序控制程序控制程序控制”。按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。冯冯冯冯诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。第一章 微型计算机概述2冯诺依曼结构计算机第一章第一章 微型计算机概述微型计算机概述2 2 2 2冯冯冯冯诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机 1946 1946 1946 1946年年年年6 6 6 6月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯诺依曼（诺依曼（诺依曼（诺依曼（Johe Von Johe Von Johe Von Johe Von NeummanNeummanNeummanNeumman）提出了）提出了）提出了）提出了“存储程序存储程序存储程序存储程序”的计算机设计方案。的计算机设计方案。的计算机设计方案。的计算机设计方案。其特点是其特点是其特点是其特点是：采用二进制数形式表示数据和计算机指令。采用二进制数形式表示数据和计算机指令。采用二进制数形式表示数据和计算机指令。采用二进制数形式表示数据和计算机指令。指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。令。令。令。由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5 5 5 5大部分组大部分组大部分组大部分组成计算机硬件。成计算机硬件。成计算机硬件。成计算机硬件。工作原理的核心是工作原理的核心是工作原理的核心是工作原理的核心是“存储程序存储程序存储程序存储程序”和和和和“程序控制程序控制程序控制程序控制”。按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。冯冯冯冯诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。第一章 微型计算机概述2冯诺依曼结构计算机冯冯诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构原始数据原始数据原始数据原始数据和指令和指令和指令和指令计算结果计算结果计算结果计算结果计算机的基本结构框图计算机的基本结构框图冯诺依曼计算机结构运算器存储器控制器输出设备输入设备原始数冯冯诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构u数数数数据据据据和和和和程程程程序序序序以以以以二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码形形形形式式式式不不不不加加加加区区区区别别别别地地地地存存存存放放放放在在在在存存存存储储储储器器器器中中中中，存存存存放放放放位位位位置置置置由由由由地地地地址址址址指指指指定定定定，地地地地址址址址码码码码也也也也为为为为二二二二进制进制进制进制u由由由由运运运运算算算算器器器器、控控控控制制制制器器器器、存存存存储储储储器器器器、输输输输入入入入设设设设备备备备和和和和输输输输出出出出设设设设备备备备五部分五部分五部分五部分组成组成组成组成u控控控控制制制制器器器器是是是是根根根根据据据据存存存存放放放放在在在在存存存存储储储储器器器器中中中中的的的的指指指指令令令令序序序序列列列列即即即即程程程程序序序序来来来来工工工工作作作作的的的的，并并并并由由由由一一一一个个个个程程程程序序序序计计计计数数数数器器器器（即即即即指指指指令令令令地地地地址址址址计计计计数数数数器器器器）控控控控制制制制指指指指令令令令的的的的执执执执行行行行。控控控控制制制制器器器器具具具具有有有有判判判判断断断断能能能能力力力力，能根据指令，选择不同的动作流程能根据指令，选择不同的动作流程能根据指令，选择不同的动作流程能根据指令，选择不同的动作流程u微处理器微处理器微处理器微处理器包括运算器和控制器。以其为核心，通过包括运算器和控制器。以其为核心，通过包括运算器和控制器。以其为核心，通过包括运算器和控制器。以其为核心，通过地址地址地址地址(AB)(AB)、数据、数据、数据、数据(DB)(DB)、控制、控制、控制、控制(CB)(CB)三总线连接存储器、三总线连接存储器、三总线连接存储器、三总线连接存储器、输入输入输入输入/输出接口，进而输入设备和输出设备。输出接口，进而输入设备和输出设备。输出接口，进而输入设备和输出设备。输出接口，进而输入设备和输出设备。冯诺依曼计算机结构数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放3 3 3 3按逻辑部件化分的计算机发展阶段按逻辑部件化分的计算机发展阶段按逻辑部件化分的计算机发展阶段按逻辑部件化分的计算机发展阶段 按电子部件的演变经历了按电子部件的演变经历了按电子部件的演变经历了按电子部件的演变经历了四代四代四代四代：（1 1 1 1）第一代（）第一代（）第一代（）第一代（1946194619461946年年年年-1958-1958-1958-1958年）：年）：年）：年）：电子管计算机电子管计算机电子管计算机电子管计算机 特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。（2 2 2 2）第二代（）第二代（）第二代（）第二代（1959195919591959年年年年-1964-1964-1964-1964年）：年）：年）：年）：晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机 特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，运算速度可达每秒百万次。运算速度可达每秒百万次。运算速度可达每秒百万次。运算速度可达每秒百万次。（3 3 3 3）第三代（）第三代（）第三代（）第三代（1965196519651965年年年年-1970-1970-1970-1970年）：年）：年）：年）：中小规模集成电路计算机中小规模集成电路计算机中小规模集成电路计算机中小规模集成电路计算机 特点：存储容量特点：存储容量特点：存储容量特点：存储容量1-41-41-41-4兆字节。运算速度每秒几百万至千兆字节。运算速度每秒几百万至千兆字节。运算速度每秒几百万至千兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。3按逻辑部件化分的计算机发展阶段（4 4 4 4）第四代（）第四代（）第四代（）第四代（1971197119711971年年年年-）：大规模和超大规模集成电路计算机）：大规模和超大规模集成电路计算机）：大规模和超大规模集成电路计算机）：大规模和超大规模集成电路计算机 大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储器的集成度越来越高。器的集成度越来越高。器的集成度越来越高。器的集成度越来越高。IntelIntelIntelIntel公司推出了微处理器，诞生了微公司推出了微处理器，诞生了微公司推出了微处理器，诞生了微公司推出了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。4 4 4 4按计算机应用划分的计算机发展阶段按计算机应用划分的计算机发展阶段按计算机应用划分的计算机发展阶段按计算机应用划分的计算机发展阶段（1 1 1 1）超、大、中、小型计算机阶段（）超、大、中、小型计算机阶段（）超、大、中、小型计算机阶段（）超、大、中、小型计算机阶段（1946194619461946年年年年-1980-1980-1980-1980年）年）年）年）采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理。解决较复杂的数学计算和数据处理。解决较复杂的数学计算和数据处理。解决较复杂的数学计算和数据处理。（2 2 2 2）微型计算机阶段（）微型计算机阶段（）微型计算机阶段（）微型计算机阶段（1981198119811981年年年年-1990-1990-1990-1990年）年）年）年）微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。和经济的发展起到了重要的推动作用。和经济的发展起到了重要的推动作用。和经济的发展起到了重要的推动作用。（3 3 3 3）计算机网络阶段（）计算机网络阶段（）计算机网络阶段（）计算机网络阶段（1991199119911991年至今）年至今）年至今）年至今）计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。（4）第四代（1971年-）：大规模和超大规模集成电路计算机1.1.2 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 1 1未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势u朝着朝着朝着朝着微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机和和和和巨型计算机巨型计算机巨型计算机巨型计算机两级方向发展。两级方向发展。两级方向发展。两级方向发展。u当前开发和研究的热点是当前开发和研究的热点是当前开发和研究的热点是当前开发和研究的热点是多媒体计算机多媒体计算机多媒体计算机多媒体计算机。u未来计算机发展的总趋势是未来计算机发展的总趋势是未来计算机发展的总趋势是未来计算机发展的总趋势是智能化计算机智能化计算机智能化计算机智能化计算机。u今今今今后后后后计计计计算算算算机机机机应应应应用用用用的的的的主主主主流流流流是是是是计计计计算算算算机机机机与与与与通通通通信信信信相相相相结结结结合合合合的的的的网络技术网络技术网络技术网络技术。u非非非非冯冯冯冯诺诺诺诺依依依依曼曼曼曼型型型型体体体体系系系系结结结结构构构构的的的的计计计计算算算算机机机机是是是是提提提提高高高高现现现现代代代代计计计计算机性能的另一个研究焦点。算机性能的另一个研究焦点。算机性能的另一个研究焦点。算机性能的另一个研究焦点。1.1.2 计算机的发展趋势 1未来计算机的发展趋势2 2 2 2新型计算机新型计算机新型计算机新型计算机uu神神神神经经经经网网网网络络络络计计计计算算算算机机机机：建建建建立立立立在在在在人人人人工工工工神神神神经经经经网网网网络络络络研研研研究究究究的的的的基基基基础础础础上上上上，从从从从内内内内部部部部基基基基本本本本结结结结构构构构来来来来模模模模拟拟拟拟人人人人脑脑脑脑的的的的神神神神经经经经系系系系统统统统。用用用用简简简简单单单单的的的的数数数数据据据据处处处处理理理理单单单单元元元元模模模模拟拟拟拟人人人人脑脑脑脑的的的的神神神神经经经经元元元元，并并并并利利利利用用用用神神神神经经经经元元元元节节节节点点点点的的的的分分分分布布布布式式式式存存存存储储储储和相互关联来模拟人脑的活动。和相互关联来模拟人脑的活动。和相互关联来模拟人脑的活动。和相互关联来模拟人脑的活动。uu生生生生物物物物计计计计算算算算机机机机：使使使使用用用用由由由由生生生生物物物物工工工工程程程程技技技技术术术术产产产产生生生生的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白分分分分子子子子为为为为材材材材料料料料的的的的“生生生生物物物物芯芯芯芯片片片片”，不不不不仅仅仅仅具具具具有有有有巨巨巨巨大大大大的的的的存存存存储储储储能能能能力力力力，而而而而且且且且能能能能以以以以波波波波的的的的形形形形式式式式传传传传播播播播信信信信息息息息。由由由由于于于于它它它它具具具具备备备备生生生生物物物物体体体体的的的的某某某某些些些些机机机机能能能能，所所所所以以以以更更更更易于模拟人脑的机制。易于模拟人脑的机制。易于模拟人脑的机制。易于模拟人脑的机制。uu光光光光子子子子计计计计算算算算机机机机：用用用用光光光光子子子子代代代代替替替替电电电电子子子子，用用用用光光光光互互互互连连连连代代代代替替替替导导导导线线线线互互互互连连连连，用光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。用光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。用光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。用光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。2新型计算机3 3 3 3计算机与信息化计算机与信息化计算机与信息化计算机与信息化信信信信息息息息化化化化就就就就是是是是全全全全面面面面发发发发展展展展和和和和利利利利用用用用现现现现代代代代信信信信息息息息技技技技术术术术，借借借借以以以以提提提提高高高高人人人人类类类类社社社社会会会会的的的的生生生生产产产产、工工工工作作作作、学学学学习习习习、生生生生活活活活等等等等诸诸诸诸方方方方面面面面的的的的效效效效率率率率和和和和创创创创造造造造能能能能力，使社会的物质财富和精神文明得到最大提高。力，使社会的物质财富和精神文明得到最大提高。力，使社会的物质财富和精神文明得到最大提高。力，使社会的物质财富和精神文明得到最大提高。信息化特点信息化特点信息化特点信息化特点 信息成为重要的战略资源信息成为重要的战略资源信息成为重要的战略资源信息成为重要的战略资源 信息产业成为最大的产业信息产业成为最大的产业信息产业成为最大的产业信息产业成为最大的产业 信息网络成为社会的基础信息信息网络成为社会的基础信息信息网络成为社会的基础信息信息网络成为社会的基础信息信息化三大技术支柱信息化三大技术支柱信息化三大技术支柱信息化三大技术支柱 计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术 通信技术通信技术通信技术通信技术 网络技术网络技术网络技术网络技术3计算机与信息化1 1 1 1计算机的特点计算机的特点计算机的特点计算机的特点u运运运运算算算算速速速速度度度度快快快快：PCPCPCPC机机机机每每每每秒秒秒秒种种种种可可可可以以以以处处处处理理理理几几几几百百百百万万万万条条条条指指指指令令令令，巨型机的运算速度可以达到几亿次以上。巨型机的运算速度可以达到几亿次以上。巨型机的运算速度可以达到几亿次以上。巨型机的运算速度可以达到几亿次以上。u计计计计算算算算精精精精度度度度高高高高：普普普普通通通通微微微微型型型型计计计计算算算算机机机机的的的的计计计计算算算算精精精精度度度度已已已已达达达达到到到到32-6432-6432-6432-64位二进制数。位二进制数。位二进制数。位二进制数。具具具具有有有有“记记记记忆忆忆忆”和和和和逻逻逻逻辑辑辑辑判判判判断断断断功功功功能能能能：“记记记记忆忆忆忆”功功功功能能能能指指指指的的的的是是是是计计计计算算算算机机机机能能能能够够够够存存存存储储储储大大大大量量量量信信信信息息息息，供供供供用用用用户户户户随随随随时时时时检检检检索索索索和和和和查查查查询询询询。逻逻逻逻辑辑辑辑判判判判断断断断功功功功能能能能指指指指的的的的是是是是计计计计算算算算机机机机不不不不仅仅仅仅能能能能够够够够进进进进行行行行算算算算术术术术运运运运算算算算，还还还还能能能能进进进进行行行行逻逻逻逻辑辑辑辑运运运运算算算算和和和和实实实实践践践践推推推推理理理理。记记记记忆忆忆忆功功功功能能能能、算算算算术术术术运运运运算算算算和和和和逻逻逻逻辑辑辑辑运运运运算算算算相相相相结结结结合合合合，使使使使得得得得计计计计算算算算机机机机能能能能够够够够模模模模仿仿仿仿人人人人类类类类的的的的某某某某些些些些智智智智能能能能活活活活动动动动，成成成成为为为为人人人人类类类类脑脑脑脑力力力力延伸的主要工具，所以计算机又称为延伸的主要工具，所以计算机又称为延伸的主要工具，所以计算机又称为延伸的主要工具，所以计算机又称为“电脑电脑电脑电脑”。1.1.3 1.1.3 计算机的特点、分类及应用计算机的特点、分类及应用 1计算机的特点1.1.3 计算机的特点、分类及应用 能自动运行并且具备人机交互功能能自动运行并且具备人机交互功能能自动运行并且具备人机交互功能能自动运行并且具备人机交互功能：自动运：自动运：自动运：自动运行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执行，不再需要人工干预。人机交互则是条执行，不再需要人工干预。人机交互则是条执行，不再需要人工干预。人机交互则是条执行，不再需要人工干预。人机交互则是在人想要干预时，采用人机对话形式，有针在人想要干预时，采用人机对话形式，有针在人想要干预时，采用人机对话形式，有针在人想要干预时，采用人机对话形式，有针对性地解决问题。对性地解决问题。对性地解决问题。对性地解决问题。能自动运行并且具备人机交互功能：自动运行是把问题编成程序输2 2 2 2 计算机的分类计算机的分类计算机的分类计算机的分类个人计算机个人计算机个人计算机个人计算机：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。工作站工作站工作站工作站：介于：介于：介于：介于PCPCPCPC机和小型机之间的高档微型机。机和小型机之间的高档微型机。机和小型机之间的高档微型机。机和小型机之间的高档微型机。小小小小型型型型计计计计算算算算机机机机：结结结结构构构构简简简简单单单单、成成成成本本本本较较较较低低低低、易易易易维维维维护护护护和和和和使使使使用用用用。其其其其规规规规模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要。模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要。模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要。模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要。主主主主机机机机：具具具具有有有有大大大大容容容容量量量量存存存存储储储储器器器器，多多多多种种种种类类类类型型型型的的的的I/OI/OI/OI/O通通通通道道道道，能能能能同同同同时时时时支支支支持持持持批批批批处处处处理理理理和和和和分分分分时时时时处处处处理理理理等等等等多多多多种种种种工工工工作作作作方方方方式式式式。其其其其规规规规模模模模和和和和配配配配置置置置可可可可以满足一个大中型部门的工作需要。以满足一个大中型部门的工作需要。以满足一个大中型部门的工作需要。以满足一个大中型部门的工作需要。小小小小巨巨巨巨型型型型计计计计算算算算机机机机：也也也也称称称称为为为为桌桌桌桌上上上上型型型型超超超超级级级级计计计计算算算算机机机机。最最最最大大大大的的的的特特特特点点点点是是是是价格便宜，并且具有较好的性能价格比。价格便宜，并且具有较好的性能价格比。价格便宜，并且具有较好的性能价格比。价格便宜，并且具有较好的性能价格比。巨巨巨巨型型型型计计计计算算算算机机机机：也也也也称称称称为为为为超超超超级级级级计计计计算算算算机机机机。具具具具有有有有极极极极高高高高的的的的性性性性能能能能和和和和极极极极大大大大的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。2 计算机的分类个人计算机：面向个人或家庭使用的低档微型计3 3 3 3计算机的应用计算机的应用计算机的应用计算机的应用科科科科学学学学计计计计算算算算：也也也也称称称称为为为为数数数数值值值值计计计计算算算算，是是是是指指指指用用用用计计计计算算算算机机机机来来来来解解解解决决决决科科科科学学学学研研研研究究究究和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题。和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题。和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题。和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题。数数数数据据据据处处处处理理理理：数数数数据据据据处处处处理理理理也也也也称称称称为为为为信信信信息息息息处处处处理理理理，是是是是人人人人们们们们利利利利用用用用计计计计算算算算机机机机对对对对所所所所获获获获取取取取的的的的信信信信息息息息进进进进行行行行采采采采集集集集、记记记记录录录录、整整整整理理理理、加加加加工工工工、存存存存储储储储和和和和传传传传输输输输，并进行综合分析等。并进行综合分析等。并进行综合分析等。并进行综合分析等。过过过过程程程程控控控控制制制制：过过过过程程程程控控控控制制制制是是是是用用用用传传传传感感感感器器器器在在在在现现现现场场场场采采采采集集集集受受受受控控控控对对对对象象象象的的的的数数数数据据据据，通通通通过过过过比比比比较较较较器器器器求求求求出出出出与与与与设设设设定定定定数数数数据据据据的的的的偏偏偏偏差差差差，由由由由计计计计算算算算机机机机按按按按控控控控制制制制模模模模型型型型进进进进行行行行计计计计算算算算，产产产产生生生生相相相相应应应应的的的的控控控控制制制制信信信信号号号号，驱驱驱驱动动动动伺伺伺伺服服服服装装装装置置置置对对对对受受受受控控控控对对对对象象象象进进进进行控制和调整。行控制和调整。行控制和调整。行控制和调整。计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助系系系系统统统统：是是是是采采采采用用用用计计计计算算算算机机机机进进进进行行行行各各各各种种种种辅辅辅辅助助助助功功功功能能能能的的的的系系系系统统统统。例如，例如，例如，例如，CADCADCADCAD、CAMCAMCAMCAM、CATCATCATCAT、CAECAECAECAE和和和和CAICAICAICAI等。等。等。等。人人人人工工工工智智智智能能能能：是是是是用用用用计计计计算算算算机机机机执执执执行行行行某某某某些些些些与与与与人人人人的的的的智智智智能能能能活活活活动动动动有有有有关关关关的的的的复复复复杂杂杂杂功功功功能能能能，模模模模拟拟拟拟人人人人类类类类的的的的某某某某些些些些智智智智力力力力活活活活动动动动，如如如如图图图图形形形形和和和和声声声声音音音音的的的的识识识识别别别别，推推推推理和学习的过程。理和学习的过程。理和学习的过程。理和学习的过程。3计算机的应用科学计算：也称为数值计算，是指用计算机来解决1.2 1.2 计算机的基本结构和工作原理计算机的基本结构和工作原理1.2.1 1.2.1 计算机的基本结构计算机的基本结构1.2 计算机的基本结构和工作原理1.2.1 计算机的基uu各部分的主要功能各部分的主要功能各部分的主要功能各部分的主要功能：（1 1 1 1）输输输输入入入入设设设设备备备备：用用用用于于于于输输输输入入入入原原原原始始始始信信信信息息息息和和和和处处处处理理理理信信信信息息息息的的的的程程程程序序序序。如如如如键键键键盘、鼠标器和扫描仪等。盘、鼠标器和扫描仪等。盘、鼠标器和扫描仪等。盘、鼠标器和扫描仪等。（2 2 2 2）输输输输出出出出设设设设备备备备：用用用用来来来来输输输输出出出出计计计计算算算算机机机机的的的的处处处处理理理理结结结结果果果果及及及及程程程程序序序序清清清清单单单单。如如如如显示器和打印机。显示器和打印机。显示器和打印机。显示器和打印机。（3 3 3 3）存存存存储储储储器器器器：用用用用来来来来存存存存放放放放程程程程序序序序和和和和数数数数据据据据。在在在在控控控控制制制制器器器器的的的的控控控控制制制制下下下下，可可可可与与与与输输输输入入入入设设设设备备备备、输输输输出出出出设设设设备备备备、运运运运算算算算器器器器、控控控控制制制制器器器器交交交交换换换换信信信信息息息息，是是是是计计计计算机中各种信息存储和交流的中心。算机中各种信息存储和交流的中心。算机中各种信息存储和交流的中心。算机中各种信息存储和交流的中心。（4 4 4 4）运运运运算算算算器器器器：用用用用来来来来对对对对信信信信息息息息及及及及数数数数据据据据进进进进行行行行处处处处理理理理和和和和计计计计算算算算。也也也也称称称称为为为为算算算算术逻辑部件术逻辑部件术逻辑部件术逻辑部件ALUALUALUALU（Arithmetic and Logic UnitArithmetic and Logic UnitArithmetic and Logic UnitArithmetic and Logic Unit）。）。）。）。（5 5 5 5）控控控控制制制制器器器器：是是是是整整整整个个个个计计计计算算算算机机机机的的的的指指指指挥挥挥挥中中中中心心心心，用用用用来来来来指指指指挥挥挥挥计计计计算算算算机机机机各各各各部件的操作，使其协调一致地工作。部件的操作，使其协调一致地工作。部件的操作，使其协调一致地工作。部件的操作，使其协调一致地工作。计计计计算算算算机机机机中中中中的的的的两两两两类类类类信信信信息息息息：一一一一类类类类是是是是采采采采用用用用双双双双线线线线表表表表示示示示的的的的数数数数据据据据信信信信息息息息流流流流，它它它它包包包包括括括括原原原原始始始始数数数数据据据据、中中中中间间间间结结结结果果果果、计计计计算算算算结结结结果果果果和和和和程程程程序序序序中中中中的的的的指指指指令令令令；另另另另一一一一类类类类是是是是采采采采用用用用单单单单线线线线表表表表示示示示的的的的控控控控制制制制信信信信息息息息流流流流，它它它它是是是是控控控控制制制制器器器器发发发发出的各种操作命令。出的各种操作命令。出的各种操作命令。出的各种操作命令。各部分的主要功能：1.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 计算机的工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理 1 1 1 1存储程序原理存储程序原理存储程序原理存储程序原理 把把把把事事事事先先先先编编编编制制制制好好好好的的的的由由由由计计计计算算算算机机机机指指指指令令令令组组组组成成成成的的的的程程程程序序序序存存存存放放放放到到到到存存存存储储储储器器器器内内内内，计计计计算算算算机机机机在在在在运运运运算算算算时时时时依依依依次次次次取取取取出出出出指指指指令令令令，根根根根据据据据指令的功能进行相应的运算，这就是指令的功能进行相应的运算，这就是指令的功能进行相应的运算，这就是指令的功能进行相应的运算，这就是存储程序原理存储程序原理存储程序原理存储程序原理。2 2 2 2程序的自动执行程序的自动执行程序的自动执行程序的自动执行 程程程程序序序序在在在在执执执执行行行行前前前前先先先先装装装装入入入入内内内内存存存存储储储储器器器器，CPUCPUCPUCPU负负负负责责责责从从从从内内内内存存存存中中中中逐逐逐逐条条条条取取取取出出出出指指指指令令令令，分分分分析析析析识识识识别别别别指指指指令令令令，最最最最后后后后执执执执行行行行指指指指令令令令，从而完成一条指令的执行周期。从而完成一条指令的执行周期。从而完成一条指令的执行周期。从而完成一条指令的执行周期。程序的执行流程程序的执行流程程序的执行流程程序的执行流程：取指令取指令取指令取指令 分析指令分析指令分析指令分析指令 执行指令。执行指令。执行指令。执行指令。1.2.2 计算机的工作原理 1存储程序原理1.3 1.3 1.3 1.3 微型计算机的基本概念微型计算机的基本概念微型计算机的基本概念微型计算机的基本概念 1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 微处理器的产生和发展微处理器的产生和发展微处理器的产生和发展微处理器的产生和发展 将将将将传传传传统统统统计计计计算算算算机机机机的的的的运运运运算算算算器器器器和和和和控控控控制制制制器器器器集集集集成成成成在在在在一一一一块块块块大大大大规规规规模模模模集集集集成成成成电电电电路路路路芯芯芯芯片片片片上上上上作作作作为为为为中中中中央央央央处处处处理理理理部部部部件件件件，简简简简称称称称为为为为微微微微处处处处理理理理器器器器（MicroprocessorMicroprocessorMicroprocessorMicroprocessor）。微微微微型型型型计计计计算算算算机机机机是是是是以以以以微微微微处处处处理理理理器器器器为为为为核核核核心心心心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的。再配上存储器、接口电路等芯片构成的。再配上存储器、接口电路等芯片构成的。再配上存储器、接口电路等芯片构成的。按照计算机按照计算机按照计算机按照计算机CPUCPUCPUCPU、字长和功能划分，经历了、字长和功能划分