計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)--第1章-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第一頁(yè)，共100頁(yè)。教育部提出的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)三層次結(jié)構(gòu)課程簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)基本知識(shí)及基本技能計(jì)算機(jī)硬件、軟件的工作原理與相關(guān)知識(shí)計(jì)算機(jī)信息管理基礎(chǔ)和多媒體技術(shù)第二頁(yè)，共100頁(yè)。課程介紹計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課特點(diǎn)：講課內(nèi)容:數(shù)字邏輯、微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言、接口技術(shù)內(nèi)容多,進(jìn)度快，難度大，應(yīng)用廣講課學(xué)時(shí) :共72學(xué)時(shí),其中含16實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)前要預(yù)習(xí)，寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，做到心中有數(shù)，有的放矢；實(shí)驗(yàn)后要寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提高自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。第三頁(yè)，共100頁(yè)。教材：計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）李繼燦清華大學(xué)出版社學(xué)習(xí)

資源主要參考書：1.《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用》(第五版）周明德清華大學(xué)出版社2007年1月2.《微型機(jī)算計(jì)原理及應(yīng)用》（第三版）

李繼燦

清華大學(xué)出版社3.《

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》高曉興清華大學(xué)出版社

2008年第四頁(yè)，共100頁(yè)。課程要求平時(shí)20%出勤作業(yè)課堂互動(dòng)和課堂紀(jì)律實(shí)驗(yàn)10%考試70%課程要求預(yù)習(xí)：10分鐘復(fù)習(xí)：20分鐘第五頁(yè)，共100頁(yè)。學(xué)習(xí)方法的幾點(diǎn)建議1、教師角色和學(xué)生地位的轉(zhuǎn)變教師從原來(lái)以教師為中心的“講解者”的角色轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者學(xué)生由原來(lái)單純聽講、接受灌輸?shù)谋粍?dòng)地位轉(zhuǎn)化為主動(dòng)參與、發(fā)現(xiàn)、探究的主體地位第六頁(yè)，共100頁(yè)。學(xué)習(xí)方法的幾點(diǎn)建議2、學(xué)習(xí)的精髓在學(xué)校大環(huán)境中，利用校園文化對(duì)學(xué)生的影響，實(shí)現(xiàn)師生之間在課堂上的相互交流以及學(xué)生之間的相互交流，在利用別人最好成果的基礎(chǔ)上取得進(jìn)展。第七頁(yè)，共100頁(yè)。學(xué)習(xí)方法的幾點(diǎn)建議3、抓住教學(xué)過(guò)程中的3個(gè)環(huán)節(jié)上課時(shí)要主動(dòng)參與、探究將上課時(shí)的多媒體教案從教師手中轉(zhuǎn)化為自己的認(rèn)知工具，主動(dòng)參與、探究；會(huì)設(shè)置自學(xué)內(nèi)容課后及時(shí)復(fù)習(xí)，拓展課堂內(nèi)容，通過(guò)自學(xué)培養(yǎng)自學(xué)的能力；獨(dú)立完成作業(yè)同學(xué)間相互交流，一起討論，但一定獨(dú)立完成作業(yè)；第八頁(yè)，共100頁(yè)。學(xué)習(xí)方法的幾點(diǎn)建議4、收獲與時(shí)間成正比本課程理論聯(lián)系實(shí)際非常緊密，內(nèi)容更新極快只能采用解剖麻雀方法，教師只起到拋磚引玉的作用學(xué)習(xí)過(guò)程中，要花時(shí)間去學(xué)習(xí)、思索、實(shí)踐收獲與時(shí)間成正比,花時(shí)間越多，收獲將越大

第九頁(yè)，共100頁(yè)。第1章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.4微機(jī)的工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)劃：6學(xué)時(shí)第十頁(yè)，共100頁(yè)。1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1946年，世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義的電子計(jì)算機(jī)是美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的ENIAC（電子數(shù)據(jù)和計(jì)算器）重達(dá)30噸，啟動(dòng)電力150千瓦，18000個(gè)電子管，保存80個(gè)字節(jié)，占地170平方米第十一頁(yè)，共100頁(yè)。1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述計(jì)算機(jī)的主要用途（P.3表1-3）科學(xué)計(jì)算計(jì)算機(jī)控制測(cè)量和測(cè)試信息處理計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，輔助制造，輔助教學(xué)人工智能第十二頁(yè)，共100頁(yè)。1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述計(jì)算機(jī)的分類超級(jí)計(jì)算機(jī)大型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)便攜式計(jì)算機(jī)第十三頁(yè)，共100頁(yè)。微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展來(lái)表征的，微處理器的集成度，每隔18個(gè)月就會(huì)翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍

------摩爾定律微型計(jì)算機(jī)的換代通常是以微處理器的字長(zhǎng)位數(shù)和功能來(lái)劃分的1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述第十四頁(yè)，共100頁(yè)。1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.1.4微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史與現(xiàn)狀生產(chǎn)年份Intel產(chǎn)品主要性能說(shuō)明19714004第1片4位CPU，采用10微米制程，集成2300個(gè)晶體管19728008第1片8位CPU，集成3500個(gè)晶體管，首次裝在叫做“Mark- 8(馬克八號(hào))”的機(jī)器上，這也是目前已知的最早的家用 電腦19748080第2代8位CPU，約6000個(gè)晶體管，被用于當(dāng)時(shí)一種品牌為 Altair(“牽牛星”——科幻劇)的電腦上。這也是有史

以來(lái)第1臺(tái)知名的個(gè)人電腦19788086/8088第1片16位CPU，2.9萬(wàn)個(gè)晶體管，IBM公司于1981年推出

基于8088（準(zhǔn)16位CPU）的PC。8086標(biāo)志著x86系列的開 端，從8086開始，才有了目前應(yīng)用最廣泛的PC行業(yè)基礎(chǔ)198080186是Intel針對(duì)工業(yè)控制/通信等嵌入式市場(chǎng)推出的8086CPU 的擴(kuò)展產(chǎn)品，除8086內(nèi)核，另外包括了中斷控制器、定時(shí) 器、DMA、I/O、UART、片選電路等外設(shè)。 第十五頁(yè)，共100頁(yè)。1.1.4微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史及現(xiàn)狀（續(xù)）生產(chǎn)年份Intel產(chǎn)品主要性能說(shuō)明198280286超級(jí)16位CPU，14.3萬(wàn)只晶體管，首次運(yùn)行保護(hù)模式并兼容 前期所有軟件，IBM公司將80286用在技術(shù)更為先進(jìn)AT機(jī)中198580386

第1片32位并支持多任務(wù)的CPU，集成27.5萬(wàn)個(gè)晶體管1989 80486增強(qiáng)的32位CPU，相當(dāng)于80386+片內(nèi)80387+8KBcache， 集成125萬(wàn)個(gè)晶體管1993Pentium(奔騰)第1片雙流水CPU，集成310萬(wàn)個(gè)晶體管，內(nèi)核采用了RISC 技術(shù)1995PentiumMMX在Pentium內(nèi)核基礎(chǔ)上改進(jìn)而成， 集成450萬(wàn)個(gè)晶體管，最大特點(diǎn)是增加了57條MMX指令， 目的是提高CPU處理多媒體數(shù)據(jù)的效率1995年秋PentiumPro首個(gè)專門為32位服務(wù)器、工作站設(shè)計(jì)的CPU，集成550 萬(wàn)個(gè)晶體管，0.6μm制程技術(shù)，256KB的二級(jí)高速緩存1997PentiumIIPentiumPro的改進(jìn)型CPU，結(jié)合了IntelMMX技術(shù)，集成 750萬(wàn)個(gè)晶體管，頻率達(dá)750MHZ第十六頁(yè)，共100頁(yè)。1.1.4微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史及現(xiàn)狀（續(xù)）生產(chǎn)年份Intel產(chǎn)品主要性能說(shuō)明1999PentiumIIIPentiumII的改進(jìn)型CPU，集成950萬(wàn)個(gè)晶體管，0.25μm制 程技術(shù)2000Pentium4內(nèi)建了4200萬(wàn)個(gè)晶體管，采用0.18μm制程技術(shù)，頻率達(dá) 2GHZ2002 Pentium4Xeon內(nèi)含創(chuàng)新的超線程技術(shù)，使性能增加25%，0.18μm制程技 術(shù)，頻率達(dá)3.2GHZ2005PentiumD首顆內(nèi)含2個(gè)處理核心，揭開x86處理器多核心時(shí)代2006Core2DuoCore微架構(gòu)桌面處理器，內(nèi)含2.91億個(gè)晶體管，性能 比PentiumD提升40%，省電效率也增加40%2007.4四核處理器Core2Core2ExtremeQX6700處理器的頻率為2.66GHz；Core2 ExtremeQX6800ExtremeQX6800的核心頻率為2.93GHz第十七頁(yè)，共100頁(yè)。1.1.4微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史及現(xiàn)狀（續(xù)）生產(chǎn)年份Intel產(chǎn)品主要性能說(shuō)明2008年7月E8600雙核處理器Intel酷睿2雙核E8600，插槽類型LGA775，主 頻3330，45nm制程工藝，L2緩存6MB，L1緩存 2×32/2×32KB，核心電壓1.856V，雙核心類型 Wofldale，總線頻率1333，倍頻102010年2月四核i7978/950/920

Intel推出i7的9系列是高端CPU產(chǎn)品，其規(guī)格架構(gòu) 都是一樣的，DDR3的3通道接口支持3通道內(nèi) 存，原生4核心的處理器，一級(jí)超線程技術(shù)，它支 持智能超頻2010年7月corei7/i5/i3Intel推出涵蓋高、中、低檔產(chǎn)品。新技術(shù)有： QPI（快速通道互聯(lián)）、DMI（直接媒體接口）總 線、睿頻加速技術(shù)、32nm制程、原生4核/6核、L3 智能緩存、AE5新指令、SSE4.2指令集、集成雙通 道/三通道DDR3MCRC（內(nèi)存控制器中樞）、集成 GPU（圖形處理器）、集成PCI-E控制器第十八頁(yè)，共100頁(yè)。主頻主頻也叫做時(shí)鐘頻率，表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度CPU的主頻不代表CPU的速度，但提高主頻對(duì)于提高CPU運(yùn)算速度卻是至關(guān)重要的。目前微機(jī)的主頻速度已達(dá)GHZ1K=103；1M=103K=106；1G=103M=106K=109

補(bǔ)充：常用的名詞術(shù)語(yǔ)第十九頁(yè)，共100頁(yè)。微處理器的生產(chǎn)工藝指在硅材料上生產(chǎn)微處理器時(shí)內(nèi)部各元器件間連接線的寬度，一般以m為單位，數(shù)值越小，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，微處理器的功耗和發(fā)熱量越小。目前微處理器的生產(chǎn)工藝已經(jīng)達(dá)到14nm(Core第六代)微處理器的集成度指微處理器芯片上集成的晶體管的密度。最早Intel4004的集成度為2300個(gè)晶體管，PentiumIII的集成度達(dá)950萬(wàn)個(gè)晶體管以上（集成度提高了3000多倍），當(dāng)前CPU集成度已達(dá)上億個(gè)晶體管補(bǔ)充：常用的名詞術(shù)語(yǔ)第二十頁(yè)，共100頁(yè)。位和字節(jié)位（bit）是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為0或1的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)值位。簡(jiǎn)記作b字節(jié)（byte）由8個(gè)位二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。字節(jié)作為單位時(shí)記作BK是kelo的縮寫，1Kb=1024b=210b；M是mega的縮寫，1Mb=1024Kb=220b；G是Giga的縮寫，1Gb=1024Mb=230b；T是tera的縮寫，1Tb=1024Gb=240b。補(bǔ)充：常用的名詞術(shù)語(yǔ)第二十一頁(yè)，共100頁(yè)。字長(zhǎng)字長(zhǎng)是微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，它通常取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。微處理器的字長(zhǎng)有4位、8位、16位和32位等等。補(bǔ)充：常用的名詞術(shù)語(yǔ)第二十二頁(yè)，共100頁(yè)。

微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用通用微機(jī)：用于數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理功能越強(qiáng)越好、使用越方便越好專用微機(jī)：用于過(guò)程控制及嵌入式應(yīng)用方向工控機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，程序相對(duì)簡(jiǎn)單、處理數(shù)據(jù)量小第二十三頁(yè)，共100頁(yè)。第1章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.4微機(jī)的工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)劃：6學(xué)時(shí)第二十四頁(yè)，共100頁(yè)。1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)臺(tái)式計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)從外觀上看，它的主要組成部分是主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。主機(jī)中的主要組成部分是主板、CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、光驅(qū)等。第二十五頁(yè)，共100頁(yè)。1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微機(jī)硬件系統(tǒng)主要包括主機(jī)、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備3大部分。（1）主機(jī)第二十六頁(yè)，共100頁(yè)。（2）輸入設(shè)備常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、圖像/聲音輸入設(shè)備（如掃描儀、數(shù)碼相機(jī)/攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭）等（3）輸出設(shè)備常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、音箱等。第二十七頁(yè)，共100頁(yè)。1.2.2軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)通?？煞譃閮纱箢悾合到y(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件主要包括：操作系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言解釋和編譯系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與通訊系統(tǒng)等第二十八頁(yè)，共100頁(yè)。1.2.2軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件是指利用計(jì)算機(jī)及其提供的系統(tǒng)軟件為解決各種實(shí)際問(wèn)題而編制的專用程序或軟件媒體工具類：如視頻播放“WindowsMediaPlayer”、“暴風(fēng)影音”，視頻處理“視頻編輯專家”，音頻播放“千千靜聽”，網(wǎng)絡(luò)音視“PPTV網(wǎng)絡(luò)電視”等網(wǎng)絡(luò)工具類：下載工具“迅雷”、“快車FlashGet”等圖形圖像類：如圖像處理“AdobePhotoshop”，CAD圖形，圖像瀏覽“ACDSee”，F(xiàn)lash工具，動(dòng)畫制作“MacromediaFlash”等；辦公軟件“MicrosoftOffice2007”安全類：病毒防治“360殺毒”等第二十九頁(yè)，共100頁(yè)。1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成注意1：馮諾依曼計(jì)算機(jī)硬件的組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備注意2：什么是軟件？指程序及運(yùn)行程序所需要的數(shù)據(jù)和與程序相關(guān)的文檔資料的集合第三十頁(yè)，共100頁(yè)。第1章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.4微機(jī)的工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)劃：6學(xué)時(shí)第三十一頁(yè)，共100頁(yè)。1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)（存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)）：由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼的形式不加區(qū)別地存放在存儲(chǔ)器中，存放位置由地址指定，地址碼也是二進(jìn)制形式控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令序列（即程序）工作，并由一個(gè)程序計(jì)數(shù)器（PC）控制指令的執(zhí)行。控制器具有判斷能力，能夠根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇不同的動(dòng)作流程第三十二頁(yè)，共100頁(yè)。1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型的微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常是用系統(tǒng)總線將各個(gè)部件連接起來(lái)的第三十三頁(yè)，共100頁(yè)。系統(tǒng)總線微機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)功能部件總線是CPU、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備之間傳遞信息的一組公用導(dǎo)線，是傳送信息的公共通道總線信號(hào)可分成三組地址總線AB：傳送地址信息數(shù)據(jù)總線DB：傳送數(shù)據(jù)信息控制總線CB

：傳送控制信息第三十四頁(yè)，共100頁(yè)。總線信號(hào)地址總線AB輸出將要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I/O端口的地址地址線的多少?zèng)Q定了系統(tǒng)直接尋址存儲(chǔ)器的范圍數(shù)據(jù)總線DBCPU讀操作時(shí)，外部數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往CPUCPU寫操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往外部數(shù)據(jù)線的多少?zèng)Q定了一次能夠傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)控制總線CB協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部件的操作，有存儲(chǔ)器請(qǐng)求MERQ，IO請(qǐng)求IORQ，讀信號(hào)RD，寫信號(hào)WR等。第三十五頁(yè)，共100頁(yè)。強(qiáng)調(diào)：系統(tǒng)總線的使用特點(diǎn)除了CPU外，還有DMA控制器和協(xié)處理器都具有控制系統(tǒng)總線的能力，稱為“總線主控設(shè)備”在某一個(gè)時(shí)刻，只能由一個(gè)總線主控設(shè)備來(lái)控制系統(tǒng)總線在連接系統(tǒng)總線的各個(gè)設(shè)備中，某一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送者向總線發(fā)送信號(hào)；但可以有多個(gè)設(shè)備從總線上同時(shí)獲得信號(hào)第三十六頁(yè)，共100頁(yè)。1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型的微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常是用系統(tǒng)總線將各個(gè)部件連接起來(lái)的第三十七頁(yè)，共100頁(yè)。1.3.2微處理器的結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu):運(yùn)算器、控制器和內(nèi)部寄存器陣列第三十八頁(yè)，共100頁(yè)。1.運(yùn)算器運(yùn)算器:算術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticLogicUnit），用來(lái)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算以及移位、循環(huán)等操作。參加運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù):一個(gè)來(lái)自累加器A（Accumulator）；另一個(gè)來(lái)自內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，可以是數(shù)據(jù)寄存器DR（DataRegister）中的內(nèi)容，也可以是寄存器陣列RA中某個(gè)寄存器的內(nèi)容運(yùn)算結(jié)果往往也送回累加器A暫存第三十九頁(yè)，共100頁(yè)。2.控制器控制器：根據(jù)指令功能轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)的部件。它包括：指令寄存器IR（InstructionRegister）；指令譯碼器ID（InstructionDecoder）；可編程邏輯陣列PLA（ProgrammableLogicArray）。由于每條指令所執(zhí)行的具體操作不同，所以，每條指令將對(duì)應(yīng)控制信號(hào)的某一種組合，以確定相應(yīng)的操作序列。第四十頁(yè)，共100頁(yè)。3.內(nèi)部寄存器微處理器的內(nèi)部寄存器包括：累加器A數(shù)據(jù)寄存器DR程序計(jì)數(shù)器PC地址寄存器AR標(biāo)志寄存器FR以及寄存器陣列RA第四十一頁(yè)，共100頁(yè)。3.內(nèi)部寄存器注意1：由于PC具有自動(dòng)加1的功能，能夠使地址寄存器不斷獲得有序遞增的尋址信息，它對(duì)維持微處理器有序地執(zhí)行程序起著關(guān)鍵性的作用。注意2：標(biāo)志寄存器FR是十分重要的寄存器，隨著微處理器的不斷升級(jí)，標(biāo)志寄存器各標(biāo)志位的設(shè)置與定義也越來(lái)越復(fù)雜。但是，后期產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都沿用了對(duì)前期產(chǎn)品的兼容性。第四十二頁(yè)，共100頁(yè)。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器組成：存儲(chǔ)體、地址譯碼器和控制電路一個(gè)由8根地址線連接的存儲(chǔ)體共有256個(gè)存儲(chǔ)單元RAM（Random-accessmemory），隨時(shí)存入或取出信息的存儲(chǔ)器第四十三頁(yè)，共100頁(yè)。2.存儲(chǔ)器的讀寫操作過(guò)程注意：讀操作的特點(diǎn)是非破壞性的，它允許多次讀出同一單元的內(nèi)容寫操作是破壞性的，新寫入的內(nèi)容覆蓋了原內(nèi)容第四十四頁(yè)，共100頁(yè)。1.3.4輸入輸出I/O接口CPU與外部設(shè)備(Peripheral)交換信息是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中十分重要和頻繁的操作之一程序、原始數(shù)據(jù)和各種現(xiàn)場(chǎng)采集到的資料和信息，都要通過(guò)輸入設(shè)備輸入至計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果或各種控制信號(hào)要輸出給各種輸出設(shè)備，以便顯示、打印和實(shí)現(xiàn)各種控制動(dòng)作第四十五頁(yè)，共100頁(yè)。1.3.4輸入輸出I/O接口外部設(shè)備的種類繁多，可以是機(jī)械式、電動(dòng)式、電子式以及其他形式輸入的信息也不相同，可以是數(shù)字量、模擬量(模擬的電壓、電流)，也可以是開關(guān)量(兩個(gè)狀態(tài)的信息)輸入信息的速度也有很大區(qū)別，可以是手動(dòng)的鍵盤輸入(每個(gè)字符輸入的速度為秒級(jí))，也可以是磁盤輸入(它能以1Mb/s的速率傳送)CPU與外設(shè)之間的連接與信息交換是比較復(fù)雜的第四十六頁(yè)，共100頁(yè)。1.3.4輸入輸出I/O接口接口就是CPU與外設(shè)之間的邏輯電路，是CPU與外界交換信息的中轉(zhuǎn)站原始數(shù)據(jù)通過(guò)接口由輸入設(shè)備送進(jìn)去運(yùn)算結(jié)果通過(guò)接口由輸出設(shè)備送出來(lái)控制命令通過(guò)接口發(fā)出去通用的可編程接口芯片：并行接口芯片8255，串行接口芯片8251第四十七頁(yè)，共100頁(yè)。第1章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.4微機(jī)的工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)劃：6學(xué)時(shí)第四十八頁(yè)，共100頁(yè)。1.4微機(jī)的工作過(guò)程與程序執(zhí)行過(guò)程工作原理：“存儲(chǔ)程序”＋“程序控制”把處理問(wèn)題的步驟和所需的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的指令和數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器中保存起來(lái)工作時(shí)，由計(jì)算機(jī)的處理器將這些指令逐條取出執(zhí)行第四十九頁(yè)，共100頁(yè)。指令：把要求計(jì)算機(jī)執(zhí)行的各種操作用命令的形式寫下來(lái)，就是指令指令系統(tǒng)：一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作，計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)所固有的。補(bǔ)充：指令、程序和指令系統(tǒng)第五十頁(yè)，共100頁(yè)。補(bǔ)充：指令、程序和指令系統(tǒng)指令形式----指令通常分成操作碼(Opcode)和操作數(shù)(Operand).操作碼：表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作；操作數(shù)：指明參加操作的數(shù)本身或操作數(shù)所在的內(nèi)存中的位置程序----我們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)時(shí)，必須把我們要解決的問(wèn)題編成一條條指令，這些指令的集合就稱為程序注意：計(jì)算機(jī)只認(rèn)得二進(jìn)制數(shù)碼，所以計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)中的所有指令，都必須以二進(jìn)制編碼的形式來(lái)表示。第五十一頁(yè)，共100頁(yè)。補(bǔ)充：指令、程序和指令系統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言：計(jì)算機(jī)發(fā)展的初期，就是用指令的機(jī)器碼直接來(lái)編制用戶的源程序，這就是機(jī)器語(yǔ)言階段向存儲(chǔ)器存數(shù)的編碼是AAH，某種加法指令的編碼是02C3H等匯編語(yǔ)言

：由于機(jī)器碼是由一連串的

0和1

組成的，不好記憶，容易出錯(cuò)，因而后來(lái)人們用一些助記符(Mnemonic)來(lái)代替操作碼，從而每條指令有明顯的特征，易于理解記憶數(shù)的傳送用MOV表示，加法用ADD表示等第五十二頁(yè)，共100頁(yè)。補(bǔ)充：

指令、程序和指令系統(tǒng)馮諾依曼存儲(chǔ)程序工作原理把程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，使計(jì)算機(jī)能像快速存取數(shù)據(jù)一樣地快速存取組成程序的指令。給出程序中第一條指令的地址，控制器就可依據(jù)存儲(chǔ)程序中的指令順序周而復(fù)始地取指令、譯碼、執(zhí)行，直到完成全部指令操作為止，即控制器通過(guò)指令流的串行驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序控制第五十三頁(yè)，共100頁(yè)。補(bǔ)充：指令、程序和指令系統(tǒng)PC：程序計(jì)數(shù)器，記錄當(dāng)前指令所在的存儲(chǔ)器的地址。初始為第一條指令所在的地址。由于執(zhí)行每一條指令，都包括取指、譯碼和執(zhí)行三個(gè)基本步驟，所以微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程，也就是不斷地取指令、譯碼和執(zhí)行的過(guò)程，直到遇到停機(jī)指令才結(jié)束機(jī)器的運(yùn)行。第五十四頁(yè)，共100頁(yè)。例：3+2的微機(jī)工作過(guò)程編寫“3+2=?”的程序。注意：由于微處理器和存儲(chǔ)器均用1個(gè)字節(jié)存放與處理信息，因此，當(dāng)把這段程序存入存儲(chǔ)器時(shí)，共需要占5個(gè)存儲(chǔ)單元第五十五頁(yè)，共100頁(yè)。取第1條指令的操作過(guò)程開始執(zhí)行程序時(shí)，必須先給程序計(jì)數(shù)器PC賦以第1條指令的首地址00H，然后進(jìn)入第1條指令的取指階段。第五十六頁(yè)，共100頁(yè)。執(zhí)行第1條指令取立即數(shù)階段執(zhí)行第1條指令須把指令第2字節(jié)中的操作數(shù)03H取出來(lái)。第五十七頁(yè)，共100頁(yè)。取第2條指令的過(guò)程第五十八頁(yè)，共100頁(yè)。執(zhí)行第2條指令的過(guò)程第2條指令執(zhí)行階段結(jié)束，A中存入和數(shù)為05H，它將原有內(nèi)容03H沖掉第五十九頁(yè)，共100頁(yè)。程序中的最后一條指令HLT的取指與執(zhí)行CPU將操作碼F4H送指令寄存器IR，再送指令譯碼器ID；經(jīng)譯碼，CPU“已知”是暫停指令，于是，控制器停止產(chǎn)生各種控制命令，使計(jì)算機(jī)停止全部操作這時(shí)，程序已完成3+2的運(yùn)算，并且和數(shù)5已暫時(shí)存放在累加器A中。微機(jī)的工作過(guò)程就是不斷取指令和執(zhí)行指令的過(guò)程。第六十頁(yè)，共100頁(yè)。簡(jiǎn)單程序舉例CPU執(zhí)行過(guò)程操作：將兩個(gè)數(shù)7和10相加，并將結(jié)果存入內(nèi)存單元[20H]指令：moval,7addal,10mov[20h],alhlt機(jī)器指令：10110000B0h(moval,7)0000011107h0000010004h(addal,10)000010100Ah10100010A2h(mov[20h],al)0010000020h11110100F4h(hlt)第六十一頁(yè)，共100頁(yè)。簡(jiǎn)單程序舉例第六十二頁(yè)，共100頁(yè)。第1章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.4微機(jī)的工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)劃：6學(xué)時(shí)第六十三頁(yè)，共100頁(yè)。1.5微機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)1.5.1二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算和十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的規(guī)則相同逢二進(jìn)一例：兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)1001和1101的算術(shù)運(yùn)算第六十四頁(yè)，共100頁(yè)。二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的特點(diǎn)乘法被乘數(shù)（或零）左移一位被乘數(shù)（或零）與部分積相加除法除數(shù)右移一位被除數(shù)或余數(shù)中減去除數(shù)減法轉(zhuǎn)化為補(bǔ)碼的加法減、乘、除全部可以用移位和相加這兩種操作實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)第六十五頁(yè)，共100頁(yè)。2.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算在邏輯代數(shù)中，只有０和１兩種邏輯值，即邏輯“1”和邏輯“0”，代表兩種相反的邏輯狀態(tài)，不代表普通代數(shù)中數(shù)量的大小是非、真?zhèn)?、有無(wú)、好壞、電路的通和斷、電燈的亮和暗、門的開和關(guān)邏輯變量之間按位進(jìn)行的運(yùn)算，稱為邏輯運(yùn)算。邏輯運(yùn)算有3種基本運(yùn)算：邏輯加法（或運(yùn)算）、邏輯乘法（與運(yùn)算）和邏輯否定（非運(yùn)算）。第六十六頁(yè)，共100頁(yè)。與條件同時(shí)具備，結(jié)果發(fā)生Y=A

AND

B=A&B=A·B=AB與邏輯運(yùn)算的圖形符號(hào)ABY0000100011與邏輯運(yùn)算的真值表用0，1表示的邏輯關(guān)系的圖表矩形輪廓符號(hào)特定外形符號(hào)第六十七頁(yè)，共100頁(yè)?；驐l件之一具備，結(jié)果發(fā)生Y=A

OR

B=A+BABY0000110111第六十八頁(yè)，共100頁(yè)。非條件不具備，結(jié)果發(fā)生

AY0110第六十九頁(yè)，共100頁(yè)。邏輯代數(shù)中，與、或、非是三種最基本的邏輯運(yùn)算與門：實(shí)現(xiàn)與邏輯運(yùn)算的單元電路或門：實(shí)現(xiàn)或邏輯運(yùn)算的單元電路非門：實(shí)現(xiàn)非邏輯運(yùn)算的單元電路實(shí)際問(wèn)題比與、或、非復(fù)雜得多，可以用與或非的組合（復(fù)合邏輯運(yùn)算）來(lái)實(shí)現(xiàn)第七十頁(yè)，共100頁(yè)。幾種常用的復(fù)合邏輯運(yùn)算與非 或非 與或非第七十一頁(yè)，共100頁(yè)。幾種常用的復(fù)合邏輯運(yùn)算異或Y=ABA、B取值相同時(shí)輸出0；A、B取值不同時(shí)輸出1ABY0000110110第七十二頁(yè)，共100頁(yè)。幾種常用的復(fù)合邏輯運(yùn)算同或，Y=A⊙BA、B不同時(shí)輸出0；A、B相同時(shí)輸出1ABY0010100011第七十三頁(yè)，共100頁(yè)。任意進(jìn)制按十進(jìn)制展開公式第i位的系數(shù)第i位的權(quán)，N為基數(shù)注意i的含義第七十四頁(yè)，共100頁(yè)。1.5.2各種進(jìn)位數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換一、二－十轉(zhuǎn)換其中Ki為第i位的系數(shù)（數(shù)碼）例：第七十五頁(yè)，共100頁(yè)。二、十－二轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)部分：除以2逆序取余法十進(jìn)制小數(shù)部分：乘以2順序取整法第七十六頁(yè)，共100頁(yè)。二、十－二轉(zhuǎn)換整數(shù)部分，除以2逆序取余法例：（173）10=（）2∟∟∟∟∟∟∟∟第七十七頁(yè)，共100頁(yè)。二、十－二轉(zhuǎn)換小數(shù)部分:乘以2順序取整法例(0.8125)10=()2第七十八頁(yè)，共100頁(yè)。二、十－二轉(zhuǎn)換小數(shù)部分:乘以2順序取整法例(0.8125)10=(0.1101)2例(0.63)10=()2小數(shù)部分有時(shí)只能得到近似值第七十九頁(yè)，共100頁(yè)。二、十－二轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)部分：除以2直至商為0，然后逆序取余法十進(jìn)制小數(shù)部分：乘以2直至小數(shù)部分為0（或者到了規(guī)定所需的小數(shù)位數(shù)），然后順序取整法十進(jìn)制如何轉(zhuǎn)換成任意進(jìn)制？第八十頁(yè)，共100頁(yè)。三、二－十六轉(zhuǎn)換例：將(01011110.10110010)2化為十六進(jìn)制四、十六－二轉(zhuǎn)換例：將(8FAC6)16化為二進(jìn)制第八十一頁(yè)，共100頁(yè)。五、八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換例：將(011110.010111)2化為八進(jìn)制例：將(52.43)8化為二進(jìn)制第八十二頁(yè)，共100頁(yè)。思考八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)之間如何轉(zhuǎn)換？十進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)之間如何轉(zhuǎn)換？第八十三頁(yè)，共100頁(yè)。1.5.3二進(jìn)制編碼計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)，因此，各種信息，如數(shù)字、字母、符號(hào)、以及聲音、圖像等都要化成由若干位0、1組合的特定二進(jìn)制碼來(lái)表示。這就是二進(jìn)制編碼。1.二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制1位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制編碼來(lái)表示的方法很多，較常用的是8421BCD編碼。第八十四頁(yè)，共100頁(yè)。十進(jìn)制數(shù)8421碼余3碼2421碼5211碼余3循環(huán)碼0000000110000000000101000101000001000101102001001010010010001113001101100011010101014010001110100011101005010110001011100011006011010011100100111017011110101101110011118100010111110110111109100111001111111110101.5.3二進(jìn)制編碼1.二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制第八十五頁(yè)，共100頁(yè)。2.字母與字符的編碼廣泛使用的字母與字符編碼是ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼7位ASCII代碼能表示128種不同的字符，其中包括數(shù)碼（0～9），英文大、小寫字母，標(biāo)點(diǎn)和控制的附加字符。第八十六頁(yè)，共100頁(yè)。1.5.5帶符號(hào)數(shù)的表示法機(jī)器數(shù)與真值在計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)有無(wú)符號(hào)數(shù)與有符號(hào)數(shù)之分。正、負(fù)號(hào)也用0/1表示，最高位為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）把1個(gè)數(shù)（包括符號(hào)位）在機(jī)器中的一組二進(jìn)制數(shù)表示形式，稱為“機(jī)器數(shù)”，而把它所對(duì)應(yīng)的實(shí)際值（包括符號(hào)）稱為機(jī)器數(shù)的“真值”。第八十七頁(yè)，共100頁(yè)。1.5.5帶符號(hào)數(shù)的表示法原碼、反碼、補(bǔ)碼和補(bǔ)碼運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的符號(hào)的表示正、負(fù)號(hào)也用0/1表示，最高位為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）如十進(jìn)制數(shù)+89，-89表示的二進(jìn)制數(shù)為多少？

+89=（0101,1001）

-89=（1

101,1001）原碼：最高位為符號(hào)位，后面為數(shù)值位第八十八頁(yè)，共100頁(yè)。1.5.5帶符號(hào)數(shù)的表示法

8位原碼的表示范圍原碼表示簡(jiǎn)單易懂，而且與真值的轉(zhuǎn)換很方便原碼進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤引入補(bǔ)碼符號(hào)位和有效數(shù)值一起參與運(yùn)算，簡(jiǎn)化運(yùn)算規(guī)則將減法轉(zhuǎn)化為加法，簡(jiǎn)化運(yùn)算器線路設(shè)計(jì)-127~+127第八十九頁(yè)，共100頁(yè)。10–5=510+7（－12）=5（舍棄進(jìn)位）計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)數(shù)范圍定義為模定義：7是-5對(duì)模數(shù)12的補(bǔ)碼二進(jìn)制補(bǔ)碼的定義在舍棄進(jìn)位的條件下，減去某個(gè)數(shù)可用加上它的補(bǔ)碼來(lái)代替如何將鐘從十點(diǎn)撥回五點(diǎn)？N位的計(jì)算機(jī)，也是一個(gè)計(jì)量系統(tǒng)，其模是多少？第九十頁(yè)，共100頁(yè)。如何求某個(gè)二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼？最高位為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）正數(shù)的反碼和它的原碼相同負(fù)數(shù)的反碼=數(shù)值位逐位求反（每一位的0改為1，1改為0）二進(jìn)制數(shù)的反碼第九十一頁(yè)，共100頁(yè)。求二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的方法二進(jìn)制的補(bǔ)碼最高位為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）正數(shù)的補(bǔ)碼和它的原碼相同負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=數(shù)值位逐位求反(反碼)+1

如：+5，-5的補(bǔ)碼是多少？（+5）補(bǔ)=（00101） （-5）補(bǔ)=（11011）通過(guò)補(bǔ)碼，減一個(gè)數(shù)可以用加上該數(shù)的補(bǔ)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)碼運(yùn)算符號(hào)位參與運(yùn)算會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤嗎？補(bǔ)碼運(yùn)算的表示范圍？第九十二頁(yè)，共100頁(yè)。

原碼

補(bǔ)碼+127（01111111）+127（