微型计算机系统结构图
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七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。
注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的计算机（主机），还需要有： 存储器、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium 320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续）
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，
而集成到芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】翻 一番。”
－－Gordon Moore，1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计 算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机（续）
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位， 32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比
注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的计算机（主机），还需要有： 存储器、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium 320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续）
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，
而集成到芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】翻 一番。”
－－Gordon Moore，1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计 算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机（续）
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位， 32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比
第二章 微型计算机系统
16
外存：永久性存储器 外存：永久性存储器
存储器与存储系统
Copyright© 2008 renxin All rights reserved
存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构： 现代微型计算机的存储系统结构： 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构？ 为什么采用这种结构？ 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
13
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问：内存与外存是一回事吗？
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
2
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7
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问：主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思？ 又是什么意思？ 主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思 答：
微机原理课件第二章 8086系统结构
但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
2021/8/17
17
• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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5
• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。写入的指令 只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。
2021/8/17
6
•BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所 要求的任务： ①每当8086的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令 队列前部取出指令的代码，然后译码、执行指令。在执 行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口， 那么EU就会请求BIU，完成访问内存或者I／O端口的操 作； ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了 变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会 接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。
微型计算机组成计算机硬件结构图
从前端表面上可以分为 球面、柱面、平面、平面直 角和完全平面等类型。 ■
评价显示器指标
（1）分辨率 指像素数，在屏幕上共有多少行扫描线，每一 行扫描线中共有多少个点 如 640×480 800×600 1024×768 1280×1024等 （2）点距 像素中心与像素中心之间的距离，电子束每扫描 两 个 点 之 间 的 距 离 , 一 般 有 0.31mm 0.28mm 0.26mm 0.25mm等 （3）扫描方式 逐行扫描 （有绿色环保标志，同时可防静电低发热防幅射 消磁） 隔行扫描 （4）尺寸(指屏幕对角线长度) 一般有14，15，17，19、21 英寸或更大 ■
位置
主机箱内
（内存条）
机箱内（硬盘） 机箱外（磁盘/ 光盘/ 散存 / 移动硬盘…）
半导体 物理介质 (电子设备) 临时存放 存储时效 断电后信息消失 快 存取速度
与CPU直接交换信息
容量
较小
磁设备 光设备 永久存储 信息不受电源影响 慢 难与CPU速度匹配 大（无限）
功能
存放系统当前正在 处理和执行的信息
I/O总线
DB 数据总线 AB 地址总线 CB 控制总线
总线
I/O控制器
外存储器
输入设备
输出设备
系统板 上有多个扩 展槽，用来 连接各种接 口板，扩展 槽与Ｉ/O总 线相连。
中央处理器 CPU
（Central Processing Unit）
CPU都集成在 一块芯片上称之为 微处理器，它是微 机的核心部件。
打印机
• 针式打印机 点阵 9针 16针 24针 • 喷墨打印机 使用专用墨水 • 激光打印机 无噪声 、 分 辨 率 高、 打 印速度快
微型计算机组成
计算机硬件体系结构_图文
3.2 微型计算机主机结构
3.2.4 内存储器 内存储器在主机内部(简称内存)，一般由半
导体材料构成。内存储器可分为只读存储器和 随机读写存储器。
内存储器分类
3.2 微型计算机主机结构
1. 只读存储器 •特点：存储的信息只能读出，不能随机改写或 存入，断电后信息不会丢失，可靠性高。 •ROM分类
3.1 计算机系统的构成 典型的计算机硬件体系结构如下 ：
CPU
（含运算 器和控制
器）
地址总线（AB ）
数据总线（DB）
控制总线（CB）
RAM
ROM
I/O接口
I/O设备
3.1计算机系统的构成
冯·诺依曼计算机体系结构的主要特点是： (1) 采用二进制形式表示程序和数据。 (2) 计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五大部分组成 。 (3) 程序和数据以二进制形式存放在存储器中。 (4) 控制器根据存放在存储器中的指令 (程序) 工作 。
② 数据总线。传输的是数据，一般是双向传输 。CPU进行“读”时，数据由外设流向CPU，当CPU进 行“写”时，数据由CPU流向外设。
③ 控制总线。传输的是对外设进行控制和状态 检测的信号，有的是CPU向内存或外部设备发出的信 号；有的是内存或外部设备向CPU发出的信号。对每 条控制线而言信号是单向传送，但作为整体是双向的 。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.5 总线 总线：是一组连接各个部件的公共通信线路，是计 算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通 道，是计算机硬件的一个重要组成部分。 总线按所传输信号不同可分为： 数据总线 地址总线 控制总线。
3.2 微型计算机主机结构
① 地址总线。传输的是地址信号，一般是单向 传输。当CPU需要访问某个外设时，它向地址总线发 出相应外设的地址信号，以选择某个外设。
第三章 微型计算机系统
只读存储器（Read Only Memory ）简称ROM， 一般不能写入，即机器掉电，这些数据 也不会丢失。用于存放重复使用固定不 变的程序，典型的如ROM BIOS，用于存 放计算机启动所需指令。 另外，PROM为一次可编程ROM，EPRO M为可擦除可编程ROM。新型的FROM 为电可擦除可编程ROM。
声卡
投影机
实物投影机
外存储器
功能和特点：
外存储器用来存放需要永久保存的或相 对来说暂时不用的各种数据和程序。外存储 器不能被CPU直接访问，必须通过专门设备将 存储在外存中的信息先调入内存中才能为CPU 所利用。外存存取速度慢，但存储容量大， 价格低廉，而且大部分可以移动，便于不同 计算机之间进行信息交流。
内存一般采用半导体存储单元，包括随即
存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM ）和闪存和CMOS。
常见的几种内存条
随机存取存储器（Random Access Memory）简称RA M，信息既可以读取，也可以写入，当机器电源 关闭时，存于其中的数据就会丢失。负责临时存 放CPU处理的数据和处理这些数据的程序。 RAM可以分为动态RAM（DRAM）和静态RAM （SRAM），两者区别在于DRAM采用电容上的 电荷有无来表示1和0，所以需要定期刷新，而S RAM采用触发器的开关表示1和0，无需刷新， 速度比DRAM快。
常用输出设备：
微型计算机中常用的输出设备有显示器、 打印机、绘图仪、投影机等。
显示器
显示器由监视器和显示控制适配器（显示 卡）组成。显示器可以分为单色显示器和彩色 显示器两种。有CRT显示器和液晶显示器主要 性能指标为分辨率。目前常用显示器分辩率为 800 × 600、1024 × 768等。
微型计算机硬件组成.ppt
计算机文化基础
5
常见微机系统
平板电脑 移动计算机
计算机、电视、影 音三模式
家庭网络计算机
6
微机基本结构 显示器、键盘和主机
7
2.1.2 微型计算机的分类
1 按组成结构分类 单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上，广泛 用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。 单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上，常用 于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 。 多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上，如台 式、便携式PC 机。
2
计算机系统的组成
运算器
CPU
寄存器 控制器
硬件
主机
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器
计
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪
算 机
外部设备
输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存
系
网络设备：网卡、调制解调器等
统
操作系统：Windows、Unix、Linux
系统软件 语言处理程序：C、Pascal、VB等
使用单片机芯片构成的仿真系统。
有镜像功能的单板机
2019/12/17
计算机文化基础
9
微型计算机的发展方向
① 高速化 处理器主频
② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。
③ 多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系 统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。
④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的PDA以及各种类 型的个人计算机等正在飞速发展。
主板板载了四条DDR2内存插槽，支持 最高8GB DDR2-800内存容量和双通道 技术。另外，内存插槽的周围布满了不 少铝壳固态电容，内存的工作稳定性完 全得以保障。
微型计算机硬件
ROM: 存放内容只能读不能写。（用特殊方法写入）
特点：ROM中的数据断电后仍然保存。 （2）随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）
RAM：存放用户数据和程序。断电后内容丢失，RAM中的内容 可随时读写。
系统对内存的识别是以Byte（字节）为单位，每个字节由8位二进制数组成。
CPU插槽 芯片组 内存插槽 系统BIOS，提供最基本的硬件控制功能板的板载功能 随着主板技术的发展，主板已经不单一的是搭 载CPU、内存、硬盘以及外设的平台，而是可以附加 许多原来由各种类型的卡所承担的功能。这些功能 称为板载功能。
限变得模糊，大、小、微型计算机的工作原理和系 统结构相类似。
微型计算机可分为IBM-PC兼容机和苹果机两大类。
微型计算机硬件
微机系统结构示意图
微型计算机硬件系统是由中央处理器、存储器、 I/O （输入/输出）设备及其接口电路和总线组成。
中 央 处 理 器 内存插槽 主存储器 外存接口 硬盘等 I/O接口 键盘显示 其他I/O 各种外设
CPU
Cache
RAM
外存
（3）外部存储器（硬盘、光盘、移动盘）
外存特点：顺序存取/块存取，容量大，速度慢，价格低；不能 由CPU直接访问，存放暂时不用的数据和程序。 1）硬盘 硬盘存储器的基本组成是硬盘盘片和硬盘驱动器，硬盘盘片由 涂有磁性材料的铝合金构成。 磁道 柱面
扇区
特点：工作速度较快、存储容量大，已超过 1TB，一般配置的硬盘容量为几百GB。 硬盘驱动器:常用字母C:、D: ……来标识。 柱面：磁盘上同一编号的磁道构成柱面
学习的重点是理解和掌握计算机硬件系统的组
成，了解和认识微型计算机的各部分设备。初步掌 握微型计算机硬件设备的正确连接方法及购机常识。
特点：ROM中的数据断电后仍然保存。 （2）随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）
RAM：存放用户数据和程序。断电后内容丢失，RAM中的内容 可随时读写。
系统对内存的识别是以Byte（字节）为单位，每个字节由8位二进制数组成。
CPU插槽 芯片组 内存插槽 系统BIOS，提供最基本的硬件控制功能板的板载功能 随着主板技术的发展，主板已经不单一的是搭 载CPU、内存、硬盘以及外设的平台，而是可以附加 许多原来由各种类型的卡所承担的功能。这些功能 称为板载功能。
限变得模糊，大、小、微型计算机的工作原理和系 统结构相类似。
微型计算机可分为IBM-PC兼容机和苹果机两大类。
微型计算机硬件
微机系统结构示意图
微型计算机硬件系统是由中央处理器、存储器、 I/O （输入/输出）设备及其接口电路和总线组成。
中 央 处 理 器 内存插槽 主存储器 外存接口 硬盘等 I/O接口 键盘显示 其他I/O 各种外设
CPU
Cache
RAM
外存
（3）外部存储器（硬盘、光盘、移动盘）
外存特点：顺序存取/块存取，容量大，速度慢，价格低；不能 由CPU直接访问，存放暂时不用的数据和程序。 1）硬盘 硬盘存储器的基本组成是硬盘盘片和硬盘驱动器，硬盘盘片由 涂有磁性材料的铝合金构成。 磁道 柱面
扇区
特点：工作速度较快、存储容量大，已超过 1TB，一般配置的硬盘容量为几百GB。 硬盘驱动器:常用字母C:、D: ……来标识。 柱面：磁盘上同一编号的磁道构成柱面
学习的重点是理解和掌握计算机硬件系统的组
成，了解和认识微型计算机的各部分设备。初步掌 握微型计算机硬件设备的正确连接方法及购机常识。
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d
d
d
d
fgb
B
e
c dp e
c dp
e
c dp
e
fgb
fgb
fgb
VCC a
VCC a
VCC a
VCC a
9
9
9
9
1 2
7 40 6 * 4
1 2
A1
A
2
2
A
Titl e
基于单片机控制 的串级调速系统 原理图
S iz e
Nu mber
Rev isio n
B
Dat e: F ile :
1 6-Ju n -2 0 07
定义端口 B 0：输入 1：输出
定义端 口A 0：输入 1：输出
定义端口 C 00：ALT1、A 口、B 口基本输入输出，C 口输入 01：ALT1、A 口、B 口基本输入输出，C 口输出 10：ALT3，A 口选通输入输出，B 口基本输入输 出
PC0：AINTR PC1：ABF PC2：ASTB PC3～PC5：输入输出 PC0：AINTR PC1：ABF PC2：ASTB PC3：BINTR PC4：BBF PC5：BSTB
DB
时
钟
定
中
CPU
R O
R A
时 计 数
断 系
I/O 口
外部
M
M
器
统
设备
复
位
AB
CB
微型计算机系统结构图
图 2.1 基于单片机的电气串级调速系统原理图
基于单片机的机械串级调速系统原理图
图 2-1 双闭环控制的串级调速系统原理图
U
* i
1
KI is 1
Ks
Ki
Id
TOI s 1
is
Tss 1
Tis 1
X
X
X
1
0
1
定时器高6位及方式
TH1
TH2
IEB
EA
PC2
PC1
PB
PA
00：空操作 01：停止计数 10：时间到则停止计 数 11：置入工作方式和 计数长度后立即启 动计数，若正在计 数，溢出后按新的方 式和长度计数
0：禁止 B 口中断 1：允许 B 口中断
0：禁止 A 口中 断
1：允许 A 口中 断
GND VCC
2 5 6 9 12 15 16 19
10 20
图5-9 74LS373引脚图
1
2
3
4
5
6
UVW 3 80
Ld
D
VD1
VD3 VD5
VT1 VT3 VT5
D
P
Q?
N
T1
A
U
M 3~
V W
6#
3 6V
N*
VT4 VT6 VT2
VT6
VD4
VD6 VD2
1#
+5
2 0K
1 0K
N* K
1K K
23 22 21
P3引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3
图 5-2 8031 引脚图 表 5-1 P3 口第二功能 兼用功能 串行通讯输入（RXD） 串行通讯输出（TXD） 外部中断0（ INT0） 外部中断1（INT1）
P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
定时器0输入(T0) 定时器1输入(T1) 外部数据存储器写选通WR 外部数据存储器读选通RD
Sheet o f
E:\程序（不可删）.DDB
5
6
图 5-10 系统的硬件结构图
开始 系统初始化 转速运行状态判断子程序 三相电源不对称
同步信号丢失 有晶闸管未导通 触发器移相控制子程序
调速 结束
输出保护程序
-
-
Toi s 1
U
* i
-
-
Ki is 1
KsKl
Id
is
Tl s 1 Tis 1
图 4-1 电流环动态结构图及其化简
1 Tons 1
IL
ASR
1
n
1
Tis 1
Tl s
_
_
Tons 1
ASR
U
* n
_
_
Tns 1
IL
n
1
Tl s
图 4-2 转速闭环的动态结构图及其化简图
时钟电路
ROM
1K
1
2
P1. 0 P1. 1 P1. 2 P1. 3 P1. 4 P1. 5
P3. 4 P3. 5 INT0
INT1
8 03 1
RD WR P2. 7
ALE P0. 0 P0. 1 P0. 2 P0. 3 P0. 4 P0. 5 P0. 6 P0. 7 P2. 0 P2. 1 P2. 2
P SEN
T3
P VT1
N C
W
4 N25
3 00
3 00
1A
7 41 4 1 Y
2A
2Y
3A
3Y
4A
4Y
5A
5Y
6A
6Y
SB1 +5V
SB2
N
T2
B
+5
+36
4 N25
3 4K
RP
3 0K* 3 U V W
4 N25
LM3 39
1
-
3
+
2
+
+5
1 0K
A
5 .1 K
LM3 39
N A
4 N25
+
+ 1 0K
图 5-4 8155 命令寄存器格式
× A 口中断标志请求 A 口缓冲器满空标志 A 口中断允许标志 B 口中断标志请求 B 口缓冲器满空标志 B 口中断允许标志 定时器中断标志，定时器计数到 指定长度置“1”，读状态后清“0”
图5-5 8155状态寄存器格式
图 5-6 8155 作计数器时的格式
3
PA6
PA5 PA4 PA3 PA2 PA1
RD
WR
PA0
CE
PB0
PB1
PB2
PB3
PB4
ALE
PB5
PB6
AD0
AD1
AD2
AD3
PC0
AD4
PC1
AD5
PC2
AD6
PC3
AD7 8 15 5
I O/M
1 11
OC C
3 4 7 8 13 14 17 18
1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D
图5-7 LM339外型及管脚排列图
图5-8 LM339构成的双限比较器
表5-3 74LS373的功能表
OE
G
D
Q n1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
X
Qn
1
X
X
高阻
3 4 7 8 13 14 17 18
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1 11
OE LE
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
8031 8051 8751
VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3
40 39 38
37 36 35
34 33 32
31 30 29 28
27 26 25 24
P2.2 P2.1 P2.0
图5-3 8155逻辑结构和芯片引脚图
图 5-3 8155 逻辑结构和芯片引脚图
表5-2 8155芯片的I/O口地址
AD7～AD0
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
选择I/O口
X
X
X
X
X
0
0
0
命令/状态寄存器
X
X
X
X
X
0
0
1
A口
X
X
X
X
X
0
1
0
B口
X
X
X
X
X
0
1
1
C口
X
X
X
X
X
1
0
0
定时器低8位
X
X
A2
A3
A
A4
A5
1
A6
A7
2 71 6
8
7
c dp
a b c d e f g dp
1 0K
3 6V C
+5
1 0K 1 0K
+36
1 00 * 7
+5
1
2
3
5 4
6
7
81
2
3
5 4
6
7
8
1
2
3
5 4
6
7
8
1
2
3
5 4
6
a b c d e f g dap b c d e f g dp a b c d e f g dp
3 73
1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q
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