第一章 计算机概述

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=A∧B或Y=A•B A
注：“基数”和“位权”是进位计数制中的两个要素。
不同进制数的转换
➢ 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行，直到商为 0。最后一次除法所得的余数为Kn-1，则Kn-1、Kn-2……K1、 K0即为所求之二进制数。
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。
带符号数的表示及运算
例、X = +52
例、X = -52
[X]原 = 0 0110100 [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
＆
Y
B
2输入与门
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=A∨B
A
≥1
Y
B
2输入或门
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：
Y=A
A
1
Y
非门
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。
计算机系统概述
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。
内容提要
• 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
➢二进制除法
逻辑运算
➢与运算（Y=A∧B）
与运算也称为逻辑乘法运算，通常用符号“·” 或“∧”或“×”表示。它的运算规则为
Y=0∧0=0 Y=1∧0=0 Y=0∧1=0 Y=1∧1=1
逻辑运算
➢或运算（Y=A∨B）
“或”运算也称逻辑加法，常用符号“+”或 “∨”表示。它的运算规则为
Y=0∨0=0 Y=0∨1=1 Y=1∨0=1 Y=1∨1=1
Y
B
异或门
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
➢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。
RS
.
>
N
^
N
~
F
ST
US
/
?
O
-
o
DEL
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
逻辑运算
➢反运算（Y= A）
反运算又称非运算，逻辑否定。其运算规则为
0 ＝1 1 ＝0
读成非0等于1 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 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。
其逻辑函数式是： Y=A∧B
A
＆
Y
B
2输入与非门
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=A∨B
A
≥1
Y
B
或门
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=A⊕B
A
=1
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
➢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： 0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1
带符号数的表示及运算
（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、[-0110100]补=11001011+1=11001100
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：
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。
不同进制数的转换
➢举例：二进制与八进制数的转换。
(001 011 010)2 (1 3 2)8
(1 3 2)8 (001 011 010)2
(1011010.10)2=(132.4)8 (132.4)8=(1011010.100)2
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。 ➢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
（0100 1001 0111 1000）BCD
4978
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
16进制高位
0
1
2
3
4
5
6
7
16进制低位
0
NUL
DLE
SP
0
@
P
/
p
1
SOH
DC1
!
1
A
Q
a
q
计算机的应用
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
计算机硬件基础
➢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
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
点是能够把储存在其中的数字加1。
寄存器
三态门（三态寄存器） 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.
计算机发展概述
计算机发展的几个阶段
第一代 （1946~1956）
电子管
第二代 （1957~1964）
晶体管
第四代 （1971~90年代）
集成电路
第三代 （1965~1970）
集成电路
微型计算机的分类