《微机原理》课件第1章 计算机基础知识概述(-讲稿-)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微型计算机原理与接口技术A,主讲：王桂兰,办公地点：一校综合楼网管中心,102,联系电话：,7522474,教材：,16/32,位微机原理及接口技术,朱有产主编，中国电力出版社，,2009.8,主要参考书：,微机原理与接口技术,冯博琴主编，清华大学出版社，,2002.2,考核方式,实验（单独算学分,-2,分）,期末考试,80% +,期中考试,10% +,平时成绩,10%,考勤,回顾,计算机系统：,硬件系统,软件系统,系统软件,应用软件,运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,计算机系统的硬件包含哪五部分？,运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备,计算机的分类？,-,按体型大小,大型机,-,超级计算机：大量运算的工作，如天气预测、地震预测等,-,大型机：银行金融交易及数据处理、人口普查等,微,型,机,-,工作站、个人计算机、街机、电子游戏机、智能电视,-,笔记本电脑（移动工作站、清薄本）；平板电脑；信息设备（移动电话、电子阅读器、掌上游戏机）；计算器；可穿戴式计算机（智能手表、头戴式显示屏）,-,单片机；单板机；智能微尘；无线传感网络,回顾,第,1,章,微型计算机基础知识概述,第,1,次课重点,微型计算机基本结构*,汇编语言介绍,十进制,二进制,十六进制之间的转换*,无符号二进制数的特点*,微型计算机的基本结构,数据总线,（,DB,）,控制总线,（,CB,）,地址总线,（,AB),中央处理器,CPU,（运算器,+,控制器）,内存储器,I/O,接口,I/O,接口,输入设备,输出设备,微型计算机系统,微型计算机,微处理器,微处理器的发展史,1.1,微型计算机系统构成,微型计算机硬件系统包括：,中央处理单元（,CPU,）,内存储器,系统主机板,外存储器（磁盘、光盘、,FLASH,）,显示卡与显示器,声卡与音箱,网卡,机箱、鼠标、键盘,机器语言,汇编语言,高级语言,程序设计语言,本课程主要内容之二：,区别？,机器语言,汇编语言,高级语言,00111110 x=3,；,00000011 MOV AL,，,3,；,y=5,；,11000110 ADD AL,，,5 z=,x+y,；,00000101,例如：计算,3,5,1.2,微型计算机的基本知识,1.2.1,计算机常用的数制,1,、 二进制数,B,用,0,和,1,，,1010 B,-,计算机内部表示方法,2,十进制数,D,用,0 9,，,1010 D,3,八进制数,Q,用,0 7,，,1010 Q,4,十六进制数,H,用,0 9,和,A F,，,1010 H,-,编程时书写方式,？,1.,十进制数,二,进制数,(1) ( 215 ),1 0,( 11010111 ),2,“,除,2,取余法,”,(2) ( 0.6875 ),1 0,( 0.1011 ),2,“,乘,2,取整法,”,(3),( 11111111.111),2,(255.875 ),10,“,按权展开求和,”,1.2.2,各种数制间的转换,例：,( 11111111.111),2,255.875,1,2,7,+1,2,6,+1,2,5,+1,2,4,+1,2,3,+1,2,2,+ 1,2,1,+1,2,0,+1,2,-1,+1,2,-2,+1,2,-3,128,64,32,16,8,4,2 +1,0.5,0.25+0.125,(255.875 ),10,快速转换：,1 1 1 1 1 1 1 1,B,2,7,2,6,2,5,2,4,2,3,2,2,2,1,2,0,128 64 32 16 8 4 2 1,D,2.,十六进制数,二,进制数,(1) 3B.11 H,00111011.00010001B,一位拆四位,(2) 1010111.110110 B,57.D8 H,四位合一位,练习,计算机内存储数据,11000100.010B,，请问若其表示,各数制对应关系,十进制、二进制、八进制、十六进制数码对照表,1,、无符号数：,8,位、,16,位、,32,位的正整数,2,、二进制的算术运算,3,、二进制数的逻辑运算,4,、,无符号数的表示范围：,0,2,n,-1,8,位无符号整数的表示范围,0,255,16,位无符号整数的表示范围,0,65535,32,位无符号整数的表示范围,0,4G,1,1.2.3,计算机内无符号二进制数的特点,计算机中的有符号数可表示为：,符号位,:,“,0,”,表示正,“,1,”,表示负,+1 = +0000001 =,0,0000001 (,机器数,),-1 = - 0000001 =,1,0000001 (,机器数,),符号位 数值位,1.2.4,计算机内有符号数的表示方法,真值,1,、原码,定义,1,：,最高位为符号位，其余为数值部分,用“,0”,表示正，用“,1”,表示负；,一、 机器数的表示法,定义,2,：,当,X0,时，,X,原,=X,当,X0,时，,X,原,=2,n-1,-X,X= +000 0001 B, X ,原,=,0000 0001B,+0,原,=0 000 0000B -0 ,原,=1 000 0000B,Y= -000 0001 B, Y ,原,=,1000 0001B,定义,2,：,当,X0,时，,X,反,=X,当,X0,时，,X,反,=2,n,-1,X,2,、 反码,定义,1,：,正数的反码与原码相同,负数的反码为其原码,除符号位之外逐位取反,.,X= +000 0001B, X ,反,=0000 0001B,= X ,原,+0,反,=0 000 0000B -0 ,反,=1 111 1111B,Y= -000 0001B, Y ,反,=1111 1110B,定义,1,：,正数的补码与原码相同 ；,负数的补码为其原码,除符号位之外逐位,取反,加,1,.,X= +000 0001 B, X ,补码,= X ,原,=0000 0001B,定义,2,：,当,X0,时，,X,补,=X,当,X0,时，,X,补,=2,n,X,3,、 补码,+0,补,= -0 ,补,= 0 000 0000B,Y= -000 0001 B, Y ,补码,= Y ,反,+1,=1111 1111B,补码的来源：,“模”,的概念,产生“溢出”的量,3,、 补码,12,6,3,9,“模”为,12,9 - 3=6,9 +9=18=12+6,“模”为,2,n,，,2,8,=256,3-,1,=3+,255,=258=256+2=2,引入补数的好处：,减法变加法,3-,255,=3+,1,=4,超过表示范围（例如，,8,位二进,制数表示范围为,0255,）,如何获得补数？,变补操作：,各位取反后加,1,0000 0001B,1111 1111B,1,255,+1,- 1,请同学考虑计算机如何计算：,2 + 1 =,？,2 1 =,？,二、有符号数的运算,微机中采用补码系统，所有的数据均为补码,.,X+Y,补,=X,补,+Y,补,X-Y,补,= X+(-Y)=X,补,+-Y,补,0000 0010B,+ 1111 1111B,1 0000 0001B,0000 0010B,+ 0000 0001B,0000 0011B,1,、数的表示范围,（,1,）无符号整数（,0,2,n,- 1,）,8,位无符号整数，取值范围是,0,255,16,位无符号整数，取值范围是,0,65535,三、溢出判断,（,2,）有符号整数，用补码表示,(,-2,n-1,2,n-1,-1,),取值范围：,-128,127,（,8,位）,-32768,32767,（,16,位）,2,、若运算的结果超过数的范围，则称为,溢出,3,、,溢出判断方法,D,7,D,6,D,5,D,1,D,0,CF,D,7,D,6,D,5,D,1,D,0,CF,CP,CS,1,、无符号数判断：当运算后,CF=1,有溢出,2,、有符号数判断：当运算后,CP,CS=1,有溢出,若：,X=01111111B,，,Y=00000001B,则：,X+Y=,当,X,、,Y,为无符号数，其结果无溢出,当,X,、,Y,为有符号数，其结果有溢出,（事实上，两正数相加得出负数，结果出错）,举例：,左移,:,乘以,2,右移：除以,2,（,1,）正数：补,0,例：,00000010B(+2),与,00000001B(+1),四、有符号数乘法、除法及算术移位,（,2,）负数：,左移最低位补零,右移最高位补,1,例：,11111110B,（,-2,）与,11111111B,（,-1,）,计算机只能处理和识别二进制数，对于字符、符号和十进制数都要用二进制编码表示出来,1.2.5,二进制编码的表示,1,、十进制数的二进制编码,BCD,码,2,、字母与字符的编码：,ASCII,码,3,、汉字的二进制编码表示,1,、,BCD,码（二进制编码的十进制数 ）,BCD(Binary,Code Decimal),码：,用若干个二进制位表示,1,位十进制数的编码，,BCD,码有多种编码方法,十进制数,209.56 D,压缩,BCD,码,0010 0000 1001.0101 0110B,压缩,BCD,码 ，例如,8421BCD,码,用,4,位二进制数表示,1,位十进制数,扩展,BCD,码,用,8,位二进制数表示,1,位十进制数，仅低,4,位有效,2,、字符的编码：,ACSII,码,(American Standard Code for Information Interchange,美国标准信息交换码,),D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,0,用,7,位二进制数表示一个字符的编码，共计,128,个编码,置,0,例：,字符,“,09,”,的编码用,30H39H,来表示；,字符,“,A,”,的编码从,41H,开始，,字符,“,a,”,的编码从,61H,开始，,ASCII,码,美国标准信息交换代码,ASCII,码的校验,奇校验,加上校验位后编码中“,1”,的个数为奇数。,例：,A,的,ASCII,码是,41H,（,1000001B,），,以奇校验传送则为,C1H,（,1 1000001B,）,偶校验,加上校验位后编码中“,1”,的个数为偶数。,上例若以偶校验传送，则为,41H,。,3,、汉字的编码：,GB2312,1980,国标码：字母、数字、符号,681,个，一、二级汉字,6763,个。,例：,“,常,”,字，区位码,0010011B 0000011B,国标码,0110011B 0100011B,区位码：,94,行,94,列（行号,区号,，列号,位号,）,国标码：,行号，列号分别加,100000B,（,32,）,内码：,国标码行号与列号最高位分别置,1,1.3,.1,常用术语解析,1,、位和字节,位,( bit,）,字节,(Byte)= 8,位二进制数,1KB = 10248b = 1024B,1MB = 2,20,8b = 1024KB,1GB = 2,30,8b = 1024MB,1TB = 2,40, 8b = 1024GB,第,2,次课重点,真值,-,原码、反码、补码之间的换算*,ASCII,码、,BCD,码的定义,溢出的概念,计算机工作过程,1.3,.1,常用术语解析,2,、字长,:,CPU,内运算器的位数,3,、主频,:,CPU,时钟频率，,MHz;,外频,-,外部总线频率,4,、,MIPS:,Millions of Instruction Per,Sencond,每秒钟执行的百万条指令数,5,、微处理器的生产工艺,6,、数据在内存储器中的存储方式,7,、字符串,:,字节串,(8,位），字串,(16,位,),，双字串,(32,位,),1.3,.2,微型计算机分类,1,按组成结构分类,单片机,组成部分集成在一个超大规模芯片上，广泛用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。,单板机,各组成部分装配在一块印刷电路板上，常用于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 。,多板机,各组成部分装配在多块印刷电路板上,，如台式、便携式,PC,机。,2,按用途分类,微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。,1.4,计算机基础,指令程序和指令系统,初级计算机的基本结构,简单程序举例,1.,4.1,指令程序和指令系统,1,、指令：,是一组二进制编码信息，主要包括两个内容：告诉计算机进行什么操作；指出操作数或操作数地址,操作码,操作数,2,、指令系统,：,计算机所能执行的各种不同指令的集合,1.4.2,初级计算机的基本结构,CPU,内存储器,外部设备,运算器,控制器,内存储器的结构及工作原理,内存单元地址,内存单元内容,1 0 1 1 0 1 1 0,38F04H,.,.,.,.,.,.,Bit 7 6 5 4 3 2 1 0,0 1 0 1 1 0 0 0,*内存单元有时又称为,地址单元,字,：,16,位二进制数,双字,：,32,位二进制数,内存储器的结构及工作原理,读：,将内存单元的内容取入,CPU,，原单元内容不改变；,写：,CPU,将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖；,地址总线,读写命令,存储器,00H,06H,FFH,地址,地,址,译,码,器,读写控制电路,0000 0100,数据总线,1.4.3,简单程序举例,首先编制一个程序,；,第二步程序应该放入存储器中,；,第三步是执行程序,：,（,1,）,取指令,（,2,）,译码,（,3,）执行,例题：求两个数,7,和,10,的和,助记符形式：,MOV AL, 7,；数,7,送,AL,寄存器,ADD AL, 10,；,AL,寄存器内容与数,10,；相加，和值保存在,AL,中,HLT,；,CPU,暂停,指令的存放：,地址,内容,00H 00000000B,01H 00000001B,02H 00000010B,03H 00000011B,04H 00000100B,第一条指令,-,取指令,0000 0001,第一条指令,-,取操作数,0000 0010,第二条指令,-,取指令,0000 0011,第二条指令,-,执行指令,0000 0100,第三条指令,-,取指令,0000 0100,0000 0101,04,作业：,P25,1.2,1.3 (1,3),1.4 (1,4),1.5 (1,3),1.6,1.7 (1,3),1.8 (1,3),要求计算结果中二进制数小数点后保留,4,位小数,