微机原理 第一章1

1. 巨型机 运算速度快、存储容量大，可达1亿次每秒以上运算速度，主存 容量高达几百兆至几千兆字节，字长可达64位 运算速度一般在100万次/秒～几千万次/秒，字长32位～64位， 主存容量在几百兆字节以上。它有比较完善的指令系统，丰富 的外部设备和功能齐全的软件系统。 中型机规模介于大型机和小型机之间。 规模较小、结构简单、成本较低、操作简便、维护容易，从而 得以广泛推广应用。
例2：(175.625)10=(10101111.101)2
整数部分转换结果：(175)10= K7K6K5K4K3K2K1K0=(10101111)2 计算步骤简化为如下形式：
对于小数部分：
0
小数部分转换结果：(0.625)10= 0.K-1K-2K-3=(0.101)2 计算步骤简化为如下形式：
不同数制间的转换
非十进制转换为十进制，展开相加即可。 例如：(463)8=4*82+6*81+3*80 =4*64+6*8+3 =256+48+3 =(307)10 十进制换成其他进制： 整数部分采用除以基数取余，小数部分采用乘以基数取 整的法则。
例1：(54.39)10=(36.63D7)16
（4）微型计算机的应用：
(a) 用于科学计算(数值计算)、数据处理及信息管 理方向；
1. 通用微机，例如：PC微机 2. 功能越强越好、使用越方便越好
(b) 用于过程控制及自动化（智能化）仪器、仪 表方向
1. 专用微机，例如：单片机、工控机 2. 可靠性高、实时性强 3. 程序相对简单、处理数据量小
1.4 微型计算机中数和字符的表示以及运算基础
数字系统是仅仅用数字来“处理”信息以实现计算 和操作的电子网络。但是，数字系统中所用的数字是来 自于特别的数制系统，该数制系统只有两个可能的值： 该值要么是0，要么是1。此特征定义了二进制或基-2的 数制系统，数字的本身(0和1 )称为(bits)比特，简称 为“二进制数字”。 数字系统必须完成如下任务： 1. 将现实世界的信息转换成数字网络可以理解的二进制 “语言”。 2. 仅用数字0和1完成所要求的计算和操作。 3. 将处理的结果以我们可以理解的方式返回给现实世界。
外设扩展能力 主要指计算机系统配接各种外部设备的可 能性、灵活性和适应性。一台计算机允许配接 多少外部设备，对于系统接口和软件研制都有 重大影响。在微型计算机系统中，打印机型号、 显示器屏幕分辨率、外存储器容量等，都是外 设配置中需要考虑的问题。 软件配置情况 软件是计算机系统必不可少的重要组成部 分，它配置是否齐全，直接关系到计算机性能 的好坏和效率的高低。例如是否有功能很强、 能满足应用要求的操作系统和高级语言、汇编 语言，是否有丰富的、可供选用的应用软件等， 都是在购置计算机系统时需要考虑的。
1.3 微型计算机的分类、特点、性能指标和应用
（1） 分类： 微型计算机的分类方法有多种。 按微处理器的字长，可分为：4 位机、8 位 机、16位机、32位机和64位机等； 按结构，可分为单片机和多片机； 按组装方式，可分为单板机和多板机； 按外形和使用特点，可分为台式微机和笔记 本式微机等等。
按计算机规模分类
数制----数制是人们利用符号来计数的科学方法， 一般采用的是进位计数制，又称进位制。
十进制（decimal system）其一般形式为：
D ki 10i
N进制数的一般形式：
D ki N i
其中，Ni为第i位的权，Ki为第i位的系数，N为计数基数。 二进制（binary system）使用的数码为0，1；每位的权 为2的幂。 例如：
（2）微型计算机的特点： ①形小、体轻、功耗低 ②价格便宜 ③结构简单、性能可靠 ④使用方便、通用性强
（3） 微型计算机系统的主要性能指标
字长： 字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位 数。一般一台计算机的字长决定于它的通用寄存器、内 存储器、ALU的位数和数据总线的宽度。 字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高；在 完成同样精度的运算时，则数据处理速度越高。但是， 字长越长，计算机的硬件代价相应也增大。为了兼顾精 度/速度与硬件成本两方面，有些计算机允许采用变字 长运算。 一般情况下，CPU的内、外数据总线宽度是一致 的。但有的CPU为了改进运算性能，加宽了CPU的内部 总线宽度，致使内部字长和对外数据，总线宽度不一致。 如Intel 8088的内部数据总线宽度为16位，外部为8位。 对这类芯片，称之为“准××位”CPU。因此Intel8088 被称为“准16位”CPU。
微处理器的主频（或称为微处理器的工作 频率，或微处理器内频），目前最高 3GHz以上； 主板的工作频率（内存、控制芯片组和 CPU之间总线的工作频率，也称为微处理 器外频），目前最高为1000MHz,它们之 间的关系为 内频=外频×倍频
主板的性能指标 a.微处理器的支持能力，包括CPU插槽类型、 CPU种类、外频范围、电压范围 b.系统芯片组的类型 c.是否集成显卡、声卡、调制解调器（Modem）、 网卡 d.支持内存和高速缓存（Cache）的类型与容量 e.系统BIOS的版本、功能 f.扩充插槽及I/O接口的数量、类型 g.主板的电压输出范围
硬盘的性能指标 容量、速度和安全性是硬盘的3项主要指标 系统总线(连接微机各功能部件 )的性能指标 系统总线的性能指标包括： a. 总线的带宽（数据传输率） 总线的带宽指的是单位时间内总线上可传输的 数据量，以MB/s为单位； b. 总线的位宽 总线的位宽是指总线能同时传输的数据位数； c. 总线的工作频率 又称为外频，它是指用于协调总线上各种操作 的时钟频率。 三者关系： 总线带宽=（总线位宽/8）×总线工 作频率（MB/s）
101.11 1 2 0 2 1 2 1 2 1 2
2 1 0
1
2
为什么要使用八进制和十六进制？ ----简化书写，便于记忆。 为方便起见，对不同进制的数常采用后缀字母以示区 别： 十进制 D或d或没有后缀 二进制 B或b 八进制 Q或q 十六进制 H或h 八进制（octal system）使用的数码为0,1,2,3,4,5,6,7； 每位的权为8的幂。 十六进制（hexadecimal system） 使用的数码为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F；每位的 权为16的幂
2. 大型机 3. 中型机 4. 小型机
5. 微型机
采用微处理器、半导体存储器和输入输出接口等芯片组装，具 有体积更小、价格更低、通用性更强、灵活性更好、可靠性更 高、使用更加方便等优点。
工作站实际上就是一台高档微机，运算速度快，主存储器容量 大，易于联网，特别适合于CAD/CAM和办公室自动化。
6. 工作站
计算机的处理对象是各种各样的数据，在 使用上，计算机的数据可以分为两类： 1、 数----用来直接表征量的多少。他们有大小 之分，并能进行加减等运算。 2、 码----代码或编码（Code）, 在计算机中用来 代表某个事物或描述某种信息。 数和码在使用场合上有区别，在使用形态 上并没有区别。数和码有时又是相通的，比如， BCD码虽然是码，但却用来表示十进制数，它 可以象二进制一样进行运算，只是运算后必须 进行相应的调整；又比如表示数时，对正、负 号的处理需用到码的概念。
计算机系统的层次结构
裸机
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2 计算机软件的基本组成
1.2.2 操作系统及其功能
操作系统的四种类型 （1）批处理操作系统； （2）分时操作系统；
（3）实时操作系统；
（4）网络操作系统。
1.2 计算机软件的基本组成 1.2.3 计算机语言
（1）机器语言；
（2）汇编语言；=》汇编程序 （3）高级语言；=》编译程序、解释程序。
运算速度 计算机的运算速度一般用CPU每秒钟 所能执行的指令条数表示。由于不同类 型的指令所需时间长度不同，因而运算 速度的计算方法也不同。常用计算方法 有： 根据不同类型的指令出现的频度，乘 上不同的系数，求得统计平均值，得到 平均运算速度。这时常用百万条指令/秒 ( MIPS, Millions of Instruction Per Second)作单位。
最后将小数部分和 整数部分合并。
编码（Code)是采用少量的基本符号，选用一 定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技 术。 解码(Decode)是编码的逆过程，用于提取二 进制数字的含义。编码和解码可以看成是有一本 字典在人类语言和二进制数字之间进行翻译。 位（bit）是计算机所能表示的最小和最基本的 数据单位。 字节(Byte)是微型计算机的另一个基本单位， 每个字节是八位二进制数的组合。字节这个词大 概是在1956年前后由IBM公司最早提出来的。 字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的 位数。
内存储器容量、速度
存储器容量是衡量计算机存储二进制信息 量大小的一个重要指标。微型计算机中一般以 字节B(Byte的缩写)为单位表示存储容量，并且 将1024B简称为1KB，1024KB 简称为1MB (兆 字节)，1024MB简称为1GB(吉字节)，1024GB 简称为1TB (太字节)。286以上的高档微机一般 都具有1MB以上的内存容量，40MB以上的外 存容量。 内存的速度决定计算机的速度。