第1章 计算机基础48321new.ppt

微机原理 主讲教师：赵 艳 前言 现代计算机是在微电子学高速发展与计算数学日臻完善的基础上形成的，可以说现代计算机是微电子学与计算数学相结合的产物。微电子学的基本电路元件及其逐步向大规模发展的集成电路是现代计算机的硬件基础，而计算数学的数值计算方法与数据结构则是现代计算机的软件基础 本章只是简要地阐述最主要的数学知识。对于已学过这些知识的读者，本章将起到复习和系统化的作用。对于未曾接触过这些内容的读者，本章的内容是必要的入门知识，因为这些内容都是以下各章的基础。本章的目的是使本书能够自成系统，读者不必依赖于更多的参考书籍。 第1章　计算机基础知识 1.1　计算机发展概述 1.2　运算基础 1.3 计算机系统的组成及程序执行过程 习题 1.1 计算机发展概述 第二代：1958-1964 晶体管计算机。磁芯作主存储器, 磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。 第三代：1964-1971 集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。 第四代：1971-1992 大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。 第五代：1992- 人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。 微型计算机的发展概况 第一代微处理器： 1971-1973 。代表产品Intel4004,8008。前者为4位机，后者为8位机。集成度约为2000管/片，时钟频率为1MHz,指令周期为20uS。 第二代微处理器：1973-1975 Intel8080,M6800, 8位机 5000管/片， 2MHz， 2uS 第三代微处理器：1975-1977 Intel8085,Z80， M6802, 8位机 1万管/片， 2.5-5MHz， 1uS 第四代微处理器：1978-1980 Intel8086,Z8000， M6809, 16位机 3万管/片， 5MHz， 0.5uS 第五代微处理器：1980以后 等, 16位机 10万管/片， 10MHz， 0.2uS 1983以后 Intel80386, Motorola68020，32位机 15-50万管/片， 16MHz， 0.1uS 新的一代微型计算机同前一代微型计算机相比，集成度、时钟频率等均有大幅提高，另外，还采取了一些新技术。如：超标量流水线、高速缓存等。 二、计算机的主要特点 自动性 高速性 准确性 逻辑性 通用性 三、计算机的分类 计算机的种类很多，从不同角度对计算机有不同的分类方法，下面从计算机处理数据的类型、使用范围、规模和处理能力三个角度进行说明。 1、按计算机处理数据的类型分类 数字计算机 模拟计算机? 数模混合计算机 按计算机使用范围分类 通用计算机 专用计算机 1.2 运算基础 一、进位计数制 按照进位的方法进行计数，称为进位计数制。 常见的进位计数制有：二进制、八进制、十进制、十二进制、十六进制等等。 1. 十进制ND 特点: 1 有十个数码：0～9 2 逢十进一 2. 二进制NB 特点： 1 两个数码：0、1 2 逢二进一 3.十六进制NH 特点： 1 十六个数码0～9、A～F 2 逢十六进一。 二、不同进位计数制之间的转换 1．二、十六进制数转换成十进制数 方法：先将二、十六进制数按权展开，然后按照 十进制运算法则求和。 2．十进制数转换成二、十六进制 3、带符号数的表示方法 （1）机器数与真值 机器数：计算机中数的表示形式，以二进制的形式表示，位数通常为8的倍数 。一般数的最高位作符号位，“0”表示“+”， “1”表示“-”。 （2）计算机对有符号数的三种表示方法 原码 True Form 定义：正数符号位为0，负数为1，数值位保持不变 例：X 124 [X]原 8位 Y -124 [Y]原 8位 反码（One’s Complement） 定义：正数的反码与原码表示相同。 负数反码符号位为 1，数值位为原码数值各位取反。 补码的引入： 假设当前时间为7点整，但钟表显示为9点整，为校准钟表可采用以下方法： 将时针倒转2圈，即：9-2 7 将时针正传10圈，即：9+10 7+12（模舍弃） 可见，倒转两圈和正转两圈作用相同，对于时钟系统来说我们称-2和10为互为补码。 即：[-2]补 10 9+[-2]补 9+10 7+12 三种表示方式的比较： 表示范围： 原码：-127~+127 反码：-127~+127 补码：-128~+127 信息的冗余性：原码、反码存在冗余编码，补码 不存在冗余编码 运算的繁简程度： 原码、反码对加减法需要进行不同的计算 补码对加减法只需进行加法运算即可。 4、机器数与