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1、计算机硬件技术基础,计算机系统概述,教学目的和要求 本章主要介绍计算机的发展及应用领域、微机分类、计算机硬件技术基础知识、微机系统的组成、微机一般工作过程。要求读者了解计算机的发展与应用领域，重点掌握计算机硬件技术基础知识、微机的组成、结构特点，为今后各章的学习奠定基础。,计算机系统概述,第一章,计算机发展概述 微型计算机的分类 计算机硬件基础 微型计算机系统 微处理器的组成 微型计算机系统的主要性能指标 微型计算机的一般工作过程,内容提要,计算机发展的几个阶段,第一代 (19461956) 电子管,第二代 (19571964) 晶体管,第四代 (197190年代) 集成电路,第三代 (196。

2、51970) 集成电路,计算机发展概述,按微处理器的位数 分为1位机、4位机、8位机、16位机、32位机和64位机等。 按结构外形 分为单片机、单板计算机、台式微机和笔记本式微机。,微型计算机的分类,随着科学技术的发展，计算机应用越来越广泛。 科学计算 数据处理 实时控制 计算机辅助设计 通信和文字处理 信息网络化,计算机的应用,进位计数制 进制的概念 “逢R进一，借一当R” 十进制R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制R=2 ，可使用0,1 八进制R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7 十六进制R=16 ，可使用0,9,A,B,C,D,E,F R称为基数。,计。

3、算机硬件基础,在任何数制中，一个数的每个位置各有一个“位权值”。 十进数111的位权值从右向左分别为1、10、100. 二进数111的位权值从右向左分别为1、2、4. 八进数111的位权值从右向左分别为1、8、64. 十六进数111的位权值从右向左分别为1、16、256. 注：“基数”和“位权”是进位计数制中的两个要素。,位权值,十进制数与二进制数之间的转换 1、十进制整数转换成二进制整数 除2取余法，就是将已知十进制数反复除以2，若每次相除之后余数为1，则对应于二进制数的相应位为1；余数为0，则相应位为0。第一次除法得到的余数是二进制数的低位，最后一次余数是二进制数的高位。从低位到高位逐次进。

4、行，直到商为0。最后一次除法所得的余数为Kn-1，则Kn-1、Kn-2K1、 K0即为所求之二进制数。,不同进制数的转换, 1,余数, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1,将(215)10 转换成二进制整数 。,(215)10=(K7K6K5K4K3K2K1K0)2=(11010111)2,不同进制数的转换,2、十进制纯小数转换成二进制纯小数 乘2取整法，就是将已知十进制纯小数反复乘以2，每次乘2之后，所得数的整数部分为1，相应位为1，如果整数部分0，则相应位为0。从高位向低位逐次进行，直到满足精度要求或乘2后的小数部分0为止。最后一次乘2所得的整数部分为K-m。转换后，所得的纯二进制小数。

5、为0.K-1K-2K-m。,不同进制数的转换,不同进制数的转换,(0.3125)10=(0.K-1K-2K-m)2 =(0.0101)2,将0.3125转换成二进制小数。,不同进制数的转换,二进制数与十六进制数之间的转换 对于二进制整数，只要自右向左将每四位二进制数分为一组，不足四位时，在左面添0，补足四位；对于二进制纯小数，只要自左向右将每四位二进制数分为一组，不足四位时，在右面添0，补足四位，然后将每组用相应的十六进制数代替，即可完成转换。 将十六进制数转换成二进制数，只要将每一位十六制数用四位相应的二进制数表示即可完成转换。,不同进制数的转换,举例：二进制与十六进制数的转换。,不同进制数。

6、的转换,二进制数与八进制数之间的转换 对于二进制整数，只要自右向左将每三位二进制数分为一组，不足三位时，在左面添0，补足三位；对于二进制小数，只要自左向右将每三位二进制数分为一组，不足三位时，在右面添0，补足三位，然后将每组用相应的八进制数代替，即可完成转换。 将八进制数转换成二进制数，只要将每一位八进制数用三位相应的二进制数表示即可完成转换。,不同进制数的转换,(1011010.10)2=(132.4)8,(132.4)8=(1011010.100)2,举例：二进制与八进制数的转换。,带符号数的表示及运算,表示方法：在有符号数的表示中，用二进制数中最高位表示符号，即用0表示正数，用1表示负数。

7、。 计算机中对带符号数的常用表示方法有三种：原码、反码和补码。 (1)原码 正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，其余各位表示数值本身，这种表示法就称为原码。,例、X = +52 X原 = 0 0110100,带符号数的表示及运算,例、X = -52 X原 = 1 0110100,(2)反码 正数的反码与原码相同。 负数的反码是将符号位不变，其余各位逐次取反。 例、X = -0110100 X原=10110100 ,X反=11001011,(3)补码 补码规则：正数的补码和其原码形式相同，负数的补码是将它的原码除符号位以外逐位取反，最后在末位加1。 负数的补码为X补=X反+1 例、-01。

8、10100补=11001011+1=11001100,带符号数的表示及运算,二进制编码,二进制编码的十进制数 BCD码：用二进制数来表示十进制数。 组合(压缩)BCD码：用四位二进制数来表示一位十进制数。 未组合(非压缩)BCD码：用八位二进制数来表示一位十进制数。 例：将4978用BCD代码可表示为： (01001001 01111000)BCD,二进制编码,字符、文字的编码 ASCII码：美国标准信息交换码。 用七位二进制数表示。故可表示128个字符。 见下图ASCII码表。,ASCII表,位、字节和字的基本概念,位(Bit)：度量数据的最小单位。 字节(Byte)：最常用的基本单位。一个。

9、字节由8个二进制位组成。 K 字节1K = 1024 byte M(兆)字节1M = 1024 K G(千兆)字节1G = 1024 M T(太)字节1T = 1024 G 字：两个字节合称为一个字(Word)。,算术与逻辑运算,算术运算 二进制加法 算法规则： 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=0进位1 1+1+1=1 进位1,算术与逻辑运算,二进制减法 算法规则： 0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1 有借位,算术与逻辑运算,二进制乘法 运算规则： 00=0 01=0 10=0 11=1 二进制除法,逻辑运算,与运算(Y=AB) 与运算也称为逻辑乘法运算，通常用符号“”或“。

10、”或“”表示。它的运算规则为 Y=00=0 Y=10=0 Y=01=0 Y=11=1,逻辑运算,或运算(Y=AB) “或”运算也称逻辑加法，常用符号“+”或“”表示。它的运算规则为 Y=00=0 Y=01=1 Y=10=1 Y=11=1,逻辑运算,反运算(Y=) 反运算又称非运算，逻辑否定。其运算规则为 1读成非0等于1 0读成非1等于0,逻辑运算,异或运算(Y=A B) 异或运算通常用符号“ ”表示。它的运算规则为 Y=0 0=0 Y=0 1=1 Y=1 0=1 Y=1 1=0,微型计算机的基本组成电路,完成基本逻辑运算的电路称为门电路，任何逻辑函数都可以由若干门电路构成的逻辑电路来实现。逻。

11、辑代数的与、或、非三种基本运算对应有三种逻辑电路，分别把它们称为与门、或门、非门。 除了上述三种基本电路外，还可以把它们组合起来，实现功能更为复杂的逻辑门。其中，常见的有与非门、或非门、与或门、与或非门、异或门、异或非门等，这些门电路又称复合门电路。,常用逻辑电路,与门 与门是一个能够实现逻辑乘法运算的、具有多端输入、单端输出的逻辑电路。 逻辑函数式是： Y=AB或Y=AB,常用逻辑电路,或门 或门是一个能够实现逻辑加运算的、具有多端输入而单端输出的逻辑电路。 其逻辑函数式是： Y=AB,常用逻辑电路,非门 非门是一个能够完成逻辑非运算的、具有单端输入和单端输出的逻辑电路。 其逻辑函数式是： 。

12、Y=A,常用逻辑电路,与非门 与非门是一个能够完成逻辑与非运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。 其逻辑函数式是： Y=AB,常用逻辑电路,或非门 或非门是一个能够完成逻辑或非运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。 其逻辑函数式是： Y=AB,常用逻辑电路,异或门 异或门是一个能够完成逻辑异或运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。 其逻辑函数式是： Y=AB,触发器,触发器是具有记忆功能的基本逻辑电路。它能接收、保存和输出逻辑信号0和1。各类触发器都可以由门电路组成。,基本触发器具有下述特点：有两个稳定状态和两个互补的输出；在输入信号驱动下，能可靠地确定其中任一种状态。,触发器,RS触发器,触发器,。

13、D触发器,触发器,J-K触发器,寄存器,寄存器是由触发器组成的。一个触发器就是一个一位寄存器。多个触发器就可以组成一个多位寄存器。,寄存器,锁存器：它是用以暂存某个数据，以便在适当的时间节拍将数据输入或输出到其它记忆元件中去。,寄存器,移位寄存器(Shifting Register) 移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动，以达到计算机运行过程中所需的功能。,寄存器,计数器(Counter) 计数器也是由若干个触发器组成的寄存器，它的特点是能够把储存在其中的数字加1。,寄存器,三态是指输出电路具有0态(开通，传输“0”)、1态(开通，传输“1”)、高阻态(断开/悬浮输出). 采用三态门电。

14、路(或称三态门)把部件与总线相连。当部件不工作时，与总线相连的三态输出电路处于高阻态，犹如与总线断开一样，对总线不产生影响.,三态门(三态寄存器),寄存器,三态门“开”或“关”的控制信号一般由微处理器发出。双向三态门是由两个单向三态门构成，又称做双向电子开关。工作时，用两个单向三态门互斥的控制端信号来选通传输方向。,寄存器,寄存器输出端接至三态门，再由三态门输出端与总线连接起来，就构成三态输出的缓冲寄存器。,寄存器,译码器 微机中广泛采用地址译码器对存储器或者输入/输出设备进行选择，操作其工作。例如，CPU在给出存储单元的地址后，存储器要根据该地址选择对应的存储单元，这个过程叫地址译码。设存储单元的地址码为n位二进制数，存储单元的总数为N个，则有N=2n。地址译码就是根据n位地址码，在N个存储单元中选中对应的一个存储单元进行读写。这个选择工作是由地址译码电路来完成的。 译码电路的功能：对输入的一个二进制数码经“翻译”后产生一个对应的输出有效信号。N位二进制数有2n个不同的编码组合，所以，译码电路有n个输入端，就应有2n个输 出端。,寄存器,寄存器。