1微型计算机基础知识
第1章-微型计算机简介
（3）打印机 激光打印机、喷墨打印机和针式打印机， 如图1 12所示。 如图1-12所示。
(4) 其他外部设备 电脑音箱，如图1 13。 电脑音箱，如图1-13。
扫描仪，图1 14。 扫描仪，图1-14。
投影机，图1 15。 投影机，图1-15。
绘图仪，图1 16所示。 绘图仪，图1-接音箱 3. 连接键盘 如图1 23所示。 如图1-23所示。
4. 连接鼠标 如图1 24所示。 如图1-24所示。
5. 连接主机电源 6. 开机测试
1.4.2 微机的启动与关闭 1. 冷启动 2. 关闭电脑 3. 重新启动 4. 复位启动
1.4 实训
1.4.1 微机外部线缆的连接 对微机用户来说，最基本的要求就是微机 外部线缆的连接，即主机箱与显示器、键 盘、鼠标之间通过线缆连接起来。机箱后 部的接口如图1 20所示。 部的接口如图1-20所示。
如图1 21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 如图1-21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 和音箱后的图示。
1.2 微型计算机的硬件和软件
1.2.1 微型计算机的硬件 图1-1是从外部看到的、典型的台式微机。
1. 主机 主机是安装在一个主机箱内所有部件的统 一体，如图1 一体，如图1-2所示。
(1) 中央处理器 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 （中文名为酷睿2），如图1 （中文名为酷睿2），如图1-3所示。
5．第五代微机 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium （中文名“奔腾” （中文名“奔腾”） 6．第六代微机 1998年Intel公司推出了Pentium 1998年Intel公司推出了Pentium Ⅱ、Celeron，后来 Celeron，后来 推出了Pentium 推出了Pentium Ⅲ、Pentium 4，其他公司也推出了 4，其他公司也推出了 相同档次的CPU，如K6、 相同档次的CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等。 XP、 C3等。 7．第七代微机 2003年 月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 2005年 月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 2005年6月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 心处理器。 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 理器将向多核心发展。第七代微机是目前最流行 的档次。
第一章微型计算机基础
（2）反码表示法
数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数 同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法 就叫反码表示法。
1．对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值 2．对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值 按位取反。
例 x＝+91＝+10l1011B [x]反=01011011B 例 y＝-91＝-1011011B [y]反=10100100B “0”的表示：[+0]反=00000000B [-0]反 =11111111B 对于8位机，反码可表示的数的范围：-127～ +127。
0⊕1＝1 读作0“异或”1等于1
1⊕0＝1 读作1“异或”0等于1
1⊕1＝0 读作1“异或”1等于0
例：
10101111
⊕11000010
01101101
1.2.2计算机中带符号数的表示方法
几个概念: 无符号数 机器数
带符号数 真值
机器数的三种表示方法: 原码表示法 反码表示法 补码表示法
（1）原码表示法
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大 规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微 处理器(CPU),微型计算机是以微处理器为核心，再 配上存储器、接口电路等芯片构成的。
微处理器按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元 （BIU）和执行单元（EU）。 按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变: ➢ 第一代（1971年～1973年）：4位和8位低档微处理器 ➢ 第二代（1974年～1978年）：8位中高档微处理器 ➢ 第三代（1978年～1980年）：16位微处理器 ➢ 第四代（1981年～1992年）：32位微处理器 ➢ 第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理
第1章 微型计算机简介
1.2.3 微型计算机的结构形式
1．台式个人微机 最初的个人微机都是台式的，至今这仍是它的主 要形式。如图1-18所示。
2．便携式个人微机 便携式个人微机又称笔记本电脑，如图1-19 所示。
2002年11月，微软在全球推出Tablet PC（平 板计算机）后，其他厂商也纷纷推出自己 的Tablet PC。图1-20所示是几款Tablet PC。
4．比尔· 盖茨与微软公司 1955年10月28日，比尔· 盖茨（Bill Gates）出 生于美国华盛顿州的西雅图。 1975年，比尔· 盖茨只是一个不到19岁的大 学生，他主动与罗伯茨联系，与保罗· 艾伦 一起用了几周的时间，设计出了用于“牛 郎星”的BASIC解释程序。 1975年7月成立了微软（Microsoft）公司， 简称MS，专门从事微机软件的开发。
1.3 微型计算机系统的组成
微机系统的组成，通常是先分成硬件和软 件两大部分，然后再根据每一部分功能进 一步划分，如图1-21所示。
1.3.1 微型计算机的硬件系统
构仍然是按照冯· 诺依曼（John Von Neumann）提出的“存储程序方式”原理设计的， 故称为冯· 诺依曼计算机。其基本思想是，计算机 至少应具备以下5种部件才能完成用户所需的基本 功能。 输入设备。 存储器。 运算器。 输出设备。 控制器。
1987年，推出MacⅡ机，其CPU采用摩托罗拉的32 位MC68020，CPU速度为16MHz，运算速度达到 2MIPS（百万条指令每秒）。它的新型总线结构 使其总线速度可与工作站相媲美，而10倍于当时 的PC/AT机（16位的286微机）。Mac II机如图1-3 所示。
单片机原理及应用课后习题参考答案1~6章
第一章计算机基础知识1-1 微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。
CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。
存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。
按其功能可分为RAM和ROM。
输入/输出（I/O）接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。
总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。
1-3 什么叫单片机？其主要由哪几部分组成？答：单片机（Single Chip Microcomputer）是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。
1-4 在各种系列的单片机中，片内ROM的配置有几种形式？用户应根据什么原则来选用？答：单片机片内ROM的配置状态可分四种：（1）片内掩膜（Mask）ROM型单片机（如8051），适合于定型大批量应用产品的生产；（2）片内EPROM型单片机（如8751），适合于研制产品样机；（3）片内无ROM型单片机（如8031），需外接EPROM，单片机扩展灵活，适用于研制新产品；（4）EEPROM（或Flash ROM）型单片机（如89C51），内部程序存储器电可擦除，使用更方便。
1-6 写出下列各数的BCD参与：59：01011001，1996：000，：：第二章 MCS-51单片机的硬件结构2-1 8052单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件？答：8052单片机片内包括：①8位中央处理器CPU一个②片内振荡器及时钟电路③256B数据存储器RAM。
④8KB片内程序存储空间ROM⑤21个特殊功能寄存器SFR⑥4个8位并行I/O端口（32条线）⑦1个可编程全双工串行口⑧可寻址64KB的外部程序存储空间和外部数据存储空间⑨3个16位的定时器/计数器⑩6个中断源、2个优先级嵌套中断结构2-2 8052的存储器分哪几个空间？如何区别不同空间的寻址？答：⑴8052的存储器分为6个编址空间：①片内ROM的容量为8KB，其地址为0000H~1FFFH；②可扩展片外ROM的容量为64KB，其地址为0000H~FFFFH；片内RAM的容量为256B，其地址为00H~FFH分为二块：③地址00H~7FH共128B为片内RAM低区，④另128B为片内RAM高区，其地址空间为80H`FFH，其地址空间与SFR功能寄存器地址重叠；⑤可扩展片外RAM的容量为64KB，其地址为0000H~1FFFH；⑥特殊功能寄存器SFR的空间为128B，其地址为80H~FFH，但实际只定义了26B单元，这26B单元分散在80H`F0H。
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
第一章 微型计算机基础知识
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识第一章微机基础知识1.1计算机中的数和编码1.1.1计算机中的数制计算机最初是作为一种计算工具出现的，所以它最基本的功能是处理和处理对数。
数字由机器中设备的物理状态表示。
具有两种不同稳定状态和相互转换的设备可用于表示1位二进制数。
二进制数具有操作简单、物理实现方便、节省设备等优点。
因此，目前，几乎所有的二进制数都用计算机来表示。
然而，二进制数太长，无法写入，不容易阅读和记忆；此外，目前大多数微机是8位、16位或32位，是4的整数倍，4位二进制数是1位十六进制数；因此，在微型计算机中，二进制数被缩写为十六进制数。
十六进制数使用16个数字，例如0~9和a~F来表示十进制数0~15。
8位二进制数由2位十六进制数表示，16位二进制数由4位十六进制数表示。
这便于书写、阅读和记忆。
然而，十进制数是最常见和最常用的。
因此，我们应该熟练掌握十进制数、二进制数和十六进制数之间的转换。
表1-1列出了它们之间的关系。
表1-1十进制数、二进制数及十六进制数对照表十进制二进制十六进制012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101 111011110123456789abcdef为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制，可在数的右下角注明数制，或者在数的后面加一字母。
如b(binary)表示二进制数制；d(decimal)或不带字母表示十进制数制；h(hexadecimal)表示十六进制数制。
1.二进制数和十六进制数之间的转换根据表1-1所示的对应关系即可实现它们之间的转换。
二进制整数被转换成十六进制数。
方法是将二进制数从右（最低位）到左分组：每4位为一组。
如果最后一组少于4位，则在其左侧加0以形成一个4位组。
每组由一位十六进制数表示。
例如：1111111000111b→1111111000111b→0001111111000111b=1fc7h要将十六进制数转换为二进制数，只需使用4位二进制数而不是1位十六进制数。
第1章 微型计算机的基础知识
在微型计算机中，既可以实现定点运算，又 在微型计算机中，既可以实现定点运算， 有浮点运算部件实现浮点运算。 有浮点运算部件实现浮点运算。
1. 定点数的表示法
在计算机中， 在计算机中，约定二进制数据的小数点位置固定在某 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 通常有两种定点格式， 通常有两种定点格式，一是将小数点固定在数的最左边 即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数）， ），二是固定在数的最右边 ），前 （即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数），前 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。
7.Intel 64结构 7.Intel 64结构
AMD公司于2003年率先推出了支持64位、兼容 AMD公司于2003年率先推出了支持64位 公司于2003年率先推出了支持64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年 Intel公 指令集结构的64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年，Intel公 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下， AMD公司64位处理器推出的压力下 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下，于是推 出了扩展存储器64位技术（ 64位技术 出了扩展存储器64位技术（Extened Memory 64 Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 ），EM64T技术是IA Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA-32 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA位扩展 EM64T技术的出现与应用 指令系统也就扩展成为64 64位 称其为Intel 64结 指令系统也就扩展成为64位，称其为Intel 64结 构。
微型计算机基础与应用
微型计算机基础与应用在当今数字化的时代，微型计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从日常的办公娱乐到复杂的科学计算，微型计算机都发挥着至关重要的作用。
那么，究竟什么是微型计算机？它又有哪些基础的组成部分和广泛的应用呢？微型计算机，通常也被称为个人计算机（PC），是一种体积相对较小、功能强大且便于个人使用的计算机设备。
它由多个关键组件构成，每个组件都有着独特的功能和作用。
首先是中央处理器（CPU），它被誉为计算机的“大脑”。
CPU 负责执行计算机程序中的指令，进行数据的运算和处理。
其性能的高低直接影响着计算机的运行速度和处理能力。
内存（RAM）则是计算机在运行时用于暂时存储数据和程序的地方。
内存的大小决定了计算机能够同时处理任务的多少和复杂程度。
硬盘是用于长期存储数据和程序的设备，包括操作系统、应用程序、文档、图片、视频等。
与内存不同，硬盘中的数据在计算机关闭后不会丢失。
显卡负责处理图像和视频相关的任务，对于游戏玩家、图形设计师和视频编辑人员来说，一块性能出色的显卡至关重要。
除了这些硬件组件，微型计算机还需要操作系统来进行管理和协调。
常见的操作系统有 Windows、Mac OS 和 Linux 等。
操作系统提供了一个直观的用户界面，使得用户能够方便地与计算机进行交互。
在了解了微型计算机的基础组成后，让我们来看看它在各个领域的广泛应用。
在办公领域，微型计算机几乎是必备的工具。
我们使用文字处理软件来撰写文档、报告和邮件；使用电子表格软件进行数据的统计和分析；使用演示软件制作精美的幻灯片用于会议和展示。
在教育领域，计算机辅助教学（CAI）变得越来越普遍。
学生可以通过在线课程、教育软件进行自主学习，教师也可以利用计算机进行教学管理和资源共享。
对于娱乐，微型计算机更是提供了丰富多样的选择。
我们可以玩各种类型的游戏，从简单的休闲游戏到复杂的 3A 大作；可以观看高清电影、电视剧；还可以聆听音乐、创作音乐等。
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§1.2 计算机的一些基本概念
④ 输入/输出接口(I/O Interfacing)： (1) 使用接口的原因：CPU与外设之间的工作方式、
电平、速度的不匹配，从而不能直接连接； (2) (2) 接口功能：协调CPU与外设之间的工作速度，
对传送的信息进行锁存和缓冲及工作电平的转换 (3) (3) 接口形式：一般为大规模可编程芯片组。 ⑤ 总线(Bus)： (1) 为什么要用总线：若每种外设都用一组线路与
CPU连接，那么连线错综复杂难以实现； (2) 何谓总线：为简化电路，常用一组线路，配以适
当的接口电路使CPU与所有外设相连。所谓“总 线”是指计算机中某类信息流通的公共通道。
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§1.2 计算机的一些基本概念
(3) 总线分类：
– 数据总线(Data Bus或DB)：传输数据信息，双向。DB 的宽度(位数、根数)决定CPU并行输入/出二进制数据 的位数(8位机、16位机、32位机等等)；
• 2、几个常用术语
① 中央处理器CPU(Central Proceeding Unit) ：运算器+控制器。计算机的核心部分；
② 微处理器MPU(Micro Proceeding Unit)：集 成在一个芯片上的CPU，微处理器是中央 处理器的微型化；
③ 外部设备(Peripheral)： 输入设备+输出设备+外存；
机
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§1.1 计算机发展简史
计算机的应用领域： • 科学计算：进行数值计算，针对计算数据量大 • 数据处理：对数据输入或输出量尤其巨大而计 • 过程控制：在工业生产过程中进行自动控制，
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§1.1 计算机发展简史
• 计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助制 造（CAM）：可使大量的图形实现交互式 操作。
– 地址总线(Address Bus或AB)：CPU向外传递地址信 息，单向。寻址能力为2n，其中n是AD的位数(根数)；
– 控制总线(Control Bus或CB)：传递控制信息，单向。 CPU向其它部件传递控制信号、某些部件向CPU发送 请求信号等。
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§1.2 计算机的一些基本概念
• 第五代计算机：光子计算机、DNA分 子计算机、人工智能等。
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§1.1 计算机发展简史
计算机的特点： • 自动运算； • 运算速度快； • 运算精度高； • 具有记忆和逻辑判断能力； • 通用性强。
2算机的分类: • 按处理对象分：电子模拟计算机；电子
• 计算机网络：现代计算机技术与通信技 术紧密结合的产物。如因特网（ Internet）。
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§1.2 单片机发展概况
1、单片机概念 • 单片微型计算机(Single-Chip
Microcomputer)，简称单片机； • 微控制器（Microcontroller); • 嵌入式微控制器（Embedded
⑥ 微型计算机(Microcomputer)：
(1) 组成：微处理器+存储器+接口电路； (2) 单板机：上述功能集中在一块印刷板上； (3) 单片机：上述功能集中在一块芯片上；
⑦微型计算机系统(Microcomputer System)：
(1) 组成：微型计算机+外设+软件+电源； (2) 典型：流行的PC机。
① 输入设备：人机器，键盘、鼠标等； ② 输出设备：机器人，显示器、打印机等
； ③ 存储器：存放数据、程序代码的设备。
(1) 分类：内存、外存(磁盘、光盘)； (2) 单位：1存储单元大小=1字节(Byte)＝8位(Bit) (3) 寻址：1个单元 地址编号 (4) 容量：“字节数×位数”或“**K”字节
数字计算机；混合计算机 • 按性能规模分：巨型机；大型机；中型
机；小型机；微型机；工作站 • 按功能用途分： 通用计算机；专用计算
机
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§1.1 计算机发展简史
微型计算机的分类： • 按微型计算机字长分：4位机；8位机；
16位机；32位机；64位机 • 按结构形式分：单片机；单板机；多板
MicroController）。
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§1.2 计算机的一些基本概念
• 1、计算机的基本组成
• 冯.诺依曼结构：将指令、数据、地址储 存在统一存储器中，统一编址，依靠指 令计数器提供的地址对指令、数据、地 址进行区分。
输入设备
存储器
运算器
输出设备
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控制器 计算机基本组成框图
§1.1 计算机发展简史
1946年2月在美国、宾夕法尼亚大学 ，第一台全自动电子计算机ENIAC（ Electronic Numerical Integrator And Calculator）即"电子数字积分计算机"诞生 了。
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§1.1 计算机发展简史
2、电子计算机发展回顾
• 电子管计算机(第一代)：机器语言或符号机 器语言，科学计算应用为主；
• 晶体管计算机(第二代)：高级语言，管理程 序与操作系统；应用扩展至事务处理领域 ；
• 集成电路计算机(第三代)：远程终端联机 系统，更完整的系统软件与更广泛的应用
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§1.1 计算机发展简史
• 大规模集成电路计算机(第四代)：微 型计算机；巨型计算机；计算机网络 与分布式处理；软件工程；数据库技 术；人工智能；应用深入到人类生活 的各个领域；
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§1.2 计算机的一些基本概念
④ 运算器：
(1) 功能：算术运算、逻辑运算、移位循环等操作 ；
(2) 组成：加法器、寄存器、移位器、控制电路等 。
⑤ 控制器：
(1) 功能：协调计算机各部分有序地进行工作； (2) 组成：逻辑电路、时序电路等。
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§1.2 计算机的一些基本概念
§1 微型计算机基础知识
• 主要内容
– 计算机发展简史 – 单片机发展概况 – 几个计算机的基本概念 – 数制与码制 – 计算机的硬件和软件
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§1.1 计算机发展简史
1、电子计算机的定义 电子计算机是一种能够根据程序指令和要
求，自动进行高速的数值运算和逻辑运算，同
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