1.微机系统组成及工作原理.ppt

冯·诺依曼体系结构 1.计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。 2.程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址确定。 3.控制器根据存放在存储器中的指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行。控制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的工作流程。 人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从EDVAC（ENIVAC并不是冯诺依曼体系）到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 1.3.2 计算机的运算 计算机中有以下两种运算: 逻辑运算: 算术运算: 参与运算的二进制数码表示的是逻辑状态。常见的有与、或、非和移位等。 参与运算的二进制数码表示的是数值大小。常见的有加、减、乘、除、乘方、开方等。 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 1.3.2 计算机的运算 1.补码运算及溢出判别 (1)补码的加减法运算规则 [X±Y]补=[X]补+[±Y]补 其中X、Y为正、负数均可。 例： X=33,Y=45,求X+Y、X-Y 解: [X]补 [Y]补[-Y]补 [X+Y]补=[X]补+[Y]补 [X-Y]补=[X]补+[-Y]补所以, X+Y=[[X+Y]补]补(+78)10 X-Y=[[X-Y]补]补(-12)10 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 1.3.2 计算机的运算 用补码表示计算机中有符号数的优点： ①负数的补码与对应正数的补码之间的转换 可用同一方法——求补运算实现，因而可 简化硬件； ②可将减法变为加法运算，从而省去减法器； ③有符号数和无符号数的加法运算可用同一 加法器电路完成，结果都正确。 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 3、I/O设备的接口 1.2.2微机主要组成部分的结构及功能 微机通过I/O设备与外部交换信息,处理的信息从数据格式到逻辑时序一般不能直接兼容,必须在两者之间引入连接电路,即I/O接口电路。 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 1.2.2微机主要组成部分的结构及功能 4、总线 ---微机中各组成部分传输信息共同使用的“公路”,是一 组公共信号线。 双向总线，用来传输数据信息 单向总线，用于传送CPU发出的地址信息 用来传送控制信号、时序信号和状态信息等，每根线单向，整体双向。 数据总线DB： 控制总线CB： 地址总线AB： 冯·诺依曼计算机模型 ： 以存储器为中心连接在一起 1.3 微型计算机的运算基础 1.3.1 计算机中数的表示方法 1.3.2 计算机的运算 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 1.3 微型计算机的运算基础 1.3.1计算机中数的表示方法 1.机器数和真值 2.有符号的机器数表示方法 3.数的定点和浮点表示 4.无符号数的机器数表示方法 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 1.3.1 计算机中数的表示方法 1. 机器数和真值 在计算机中，无论数值还是数的符号，都只能用0、1来表示。通常用一个数的最高位作为符号位：0表示正数，1表示负数。 在计算机中使用的、连同符号位一起数字化了的数，称为机器数。机器数所表示的真实值则叫真值。00101010 例： 机器数 真值（十进制） -53 +42 带符号的数 符号数字化的数 + 0.1011 0 1011 小数点的位置 + 1100 0 1100 小数点的位置 – 1100 1 1100 小数点的位置 – 0.1011 1 1011 小数点的位置 真值 机器数 机器数与真值 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * 2.有符号的机器数表示方法 常用三种 原码 反码 补码 1.3.1计算机中数的表示方法 * 第一章 微机系统组成及工作原理 * (1)原码 ---最高位表示符号,数值位用二进制绝对值表示。 设机器数位长为n，则数X的原码定义为： n位原码表示数值的范围: -(2n-1-1) ～ +(2n-1-1) [X]原= 0X1X2…Xn-1(X≥0) 1X1X2…Xn-1 =2n-1 +│X│(X≤0) 1.3.1计算机中数的表示方法 【例1】 设机器字长为8位，X = – 0101010B，