第一章 微机基础知识

信息工程学院信息论教研室
26
一、进位计数制
• 计算机中全部信息（包括指令和数据）都是采用二 计算机中全部信息（包括指令和数据） 进制数，为了书写方便，又经常采用十六进制。 进制数，为了书写方便，又经常采用十六进制。而 人们在日常生活中又广泛采用十进制。二进、 人们在日常生活中又广泛采用十进制。二进、十六 十进制都是进位计数制。 进、十进制都是进位计数制。
信息工程学院信息论教研室
4
第一章 微机基础知识
信息工程学院信息论教研室
5
本章主要介绍： 本章主要介绍： • 微机的基本概念、组成、工作原理、特点 微机的基本概念、组成、工作原理、 • 计算机内的信息表示和运算
信息工程学院信息论教研室
6
第一节 微机的基本组成
信息工程学院信息论教研室
7
一、微机的基本硬件构成
19
二、工作过程（续） 工作过程（
• 例子：计算 例子：计算Z=X+Y 在内存2000H中， ♦ X在内存 在内存 中
Y在内存 在内存2001H中， 在内存 中 Z在内存 在内存2002H中。 在内存 中
♦ ♦
程序在内存2100H中， 中 程序在内存 A为CPU内的寄存器。 内的寄存器。 为 内的寄存器 PC指向程序的首地址， PC指向程序的首地址， 指向程序的首地址 每取出一条指令， 每取出一条指令，PC 自动加1或 ， ； 自动加 或2，4； 分析执行后再取下一条指令， 分析执行后再取下一条指令， 重复直至CPU暂停。 暂停。 重复直至 暂停
信息工程学院信息论教研室
12
微机的基本硬件构成（续） 微机的基本硬件构成（
• 输入设备与输出设备
称为外设，其作用是进行信息形式的转换， ♠ 称为外设，其作用是进行信息形式的转换，即外界的 语言、文字、图像、 语言、文字、图像、机械动作等信息转换成计算机能识别的 电信号表示的二进制数形式，或进行相反方向的转换。 电信号表示的二进制数形式，或进行相反方向的转换。 ♠ 输入设备 键盘、鼠标、磁盘、光盘、游戏杆、扫描仪、 如：键盘、鼠标、磁盘、光盘、游戏杆、扫描仪、数码相 机、A/D转换器等 转换器等 ♠ 输出设备 显示器、打印机、音响、绘图机、磁盘、光盘、 如：显示器、打印机、音响、绘图机、磁盘、光盘、D/A 转换器等
从内存取出指令MOV A，[2000H] ♦ 从内存取出指令 ，
♦
执行程序的过程 即CPU 不停的取指令、分析指令、执行指令。 不停的取指令、分析指令、执行指令。 信息工程学院信息论教研室
20
第三节 微机的特点、应用 微机的特点、 及发展方向
信息工程学院信息论教研室
21
微机特点
• 运算速度快（每秒几兆条指令到几千兆条指令或每 运算速度快（ 秒几十亿次运算。 秒几十亿次运算。MIPS（106）， （ ），GIPS（10 9）） （ • 处理能力强（如各种管理、计算、决策） 处理能力强（如各种管理、计算、决策） • 能连续不间断地工作（多任务、高效、高质量） 能连续不间断地工作（多任务、高效、高质量） • 能干几乎所有的工作
微机原理与接口技术
主讲 李房云
信息工程学院信息论教研室
1
教学计划（续） 教学计划（
• 讲授章节
第一章~第八章 第一章 第八章 的绝大部分内容
• 上机实验：5次 上机实验： 次
DEBUG 与 指令练习（ 2次） 指令练习（ 次 编程设计（ 次 编程设计（3次）
• 不讲章节
第二章的第6~8节 节 第二章的第 第五章的第5~6节 第五章的第 节 第六章的第4节部分内容 第六章的第 节部分内容
信息工程学院信息论教研室
10
微机的基本硬件构成（续） 微机的基本硬件构成（
• 控制器（CTRL-Controller） 控制器（ ）
它是计算机的控制中心， ♠ 它是计算机的控制中心，发布与控制计算机工作的各 种命令，协调计算机内部以及主机与外设工作的各种关系。 种命令，协调计算机内部以及主机与外设工作的各种关系。 它有两个主要功能： ♠ 它有两个主要功能： 一个是控制程序的运行； 一个是控制程序的运行； 另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。 另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。 这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请求、 （这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请求、 总线周期延长等） 总线周期延长等） 上述ALU+CTRL+REG阵列 阵列=CPU（中央处理器） ♠ 上述 阵列 （中央处理器）
微机的基本硬件由下列几部分组成： 微机的基本硬件由下列几部分组成： • • • • • • 运算器（ 运算器（ALU） ） 控制器（ 控制器（CTRL） ） 存储器（ 存储器（MEM） ） 输入设备（ 输入设备（INE） ） 输出设备（ 输出设备（OUTE） ） 总线 （BUS） ）
信息工程学院信息论教研室
信息工程学院信息论教研室
18
二、工作过程
• 计算机的工作过程，一般来说可分为下述 步： 计算机的工作过程，一般来说可分为下述4步 1、输入程序和数据到内存 、 2、翻译成机器码（自动或人工汇编） 、翻译成机器码（自动或人工汇编） 3、控制器控制程序运行 、 4、输出结果 、
信息工程学院信息论教研室
3
信息工程学院信息论教研室
教材及参考书
• 《 微机原理与接口技术 》王玉良、吴晓非等编著， 王玉良、吴晓非等编著， 北京邮电大学出版社 • 《 微Байду номын сангаас原理与接口技术复习指导和习题解答 》 吴晓非等编著， 王玉良 吴晓非等编著，北京邮电大学出版社 • 《微机原理与接口技术学习指导与实验》雷丽文 微机原理与接口技术学习指导与实验》 等编， 等编，电子工业出版社
信息工程学院信息论教研室
2
各章授课学时安排 各章授课学时安排
• 第一章 • 第二章 • 第三章 • 第四章 • 第五章 • 第六章 • 第七章 • 第八章 • 总计 微计算机机基础知识 微处理器与系统结构 指令系统 汇编语言及其程序设计 内存储器及其子系统 总线技术 I/O接口与中断系统 接口与中断系统 接口技术 2 6 8 8 6 4 6 8 48 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时 学时
• 1946年第一台计算机（ENIAC)诞生，（电子数值集成计算 年第一台计算机（ 诞生，（ 年第一台计算机 诞生，（电子数值集成计算 机），就是采用冯 诺依曼结构框架。 ），就是采用冯.诺依曼结构框架。 就是采用冯 诺依曼结构框架 • 投资 投资150万美元，占地 万美元， 平米， 万美元 占地150平米，重30吨，用了 平米 吨 用了18800个电子 个电子 耗电150KW，2KBytes内存， 5000次/s，几小时出一次 内存， 管，耗电 ， 内存 次 ， 故障。 故障。
信息工程学院信息论教研室
13
微机的基本硬件构成（续） 微机的基本硬件构成（
• 总线（BUS） 总线（ ）
总线是计算机各部件间传送信息的公共通路， ♠ 总线是计算机各部件间传送信息的公共通路， 它把计算机的各个部件连接成为一个整体。 它把计算机的各个部件连接成为一个整体。 分为内部总线，外部总线。 ♠ 分为内部总线，外部总线。 计算机内部的基本总线分为数据总线（ ♠ 计算机内部的基本总线分为数据总线（DBUS）， ）， 地址总线（ ），控制总线 ）。通常又 地址总线（ABUS），控制总线（CBUS）。通常又 ），控制总线（ ）。 称为三总线。 称为三总线。 关于总线技术，将在第六章中专门介绍。 关于总线技术，将在第六章中专门介绍。
♣ 存储器内有两类信息： 存储器内有两类信息：
一类是命令信息（即指令），经译码并执行，放在代码区； 一类是命令信息（即指令），经译码并执行，放在代码区； ），经译码并执行 另一类是数据，放在数据区。 另一类是数据，放在数据区。 它们都以二进制形式存放。 它们都以二进制形式存放。 应注意： ♣ 应注意：内存中的代码区和数据区中的信息具有不同的 性质与功能，两个区域中的某些单元具有相同的信息， 性质与功能，两个区域中的某些单元具有相同的信息，却具 有完全不同的含义。 有完全不同的含义。
信息工程学院信息论教研室
24
第四节 计算机运算基础
信息工程学院信息论教研室
25
计算机中的数和编码系统
• 计数制 一种计数的方法， 一种计数的方法，用不同的代码来表示任意数 计算机使用二进制数（ ） 计算机使用二进制数（B） 为方便二进制数的记忆，使用十六进制数（ ） 为方便二进制数的记忆，使用十六进制数（H） 为与人们良好沟通，使用十进制数（ ） 为与人们良好沟通，使用十进制数（D）
信息工程学院信息论教研室
22
应用
• 各行各业，无所不用 各行各业， • 科技、生产、学习、日常生活等各个方面 科技、生产、学习、
信息工程学院信息论教研室
23
发展方向
• 性能：运行速度不断提高，处理器字长不断增加 性能：运行速度不断提高， 摩尔定律指出， （摩尔定律指出，每18个月计算机的运算速度就大 个月计算机的运算速度就大 体提高一倍，而价格则大约降低一半） 体提高一倍，而价格则大约降低一半） • 功能：支持多媒体技术，并与网络技术全面结合 功能：支持多媒体技术， • 体系结构：向多处理器和网络化过渡；向以通信为 体系结构：向多处理器和网络化过渡； 中心的体系结构发展；由冯.诺依曼体系结构向数据 中心的体系结构发展；由冯 诺依曼体系结构向数据 流结构发展 • 可用性：从面向过程的机制向面向对象的机制转变， 可用性：从面向过程的机制向面向对象的机制转变， 向智能化方向发展 • 制造工艺：向超高集成度发展，制造光集成芯片、 制造工艺：向超高集成度发展，制造光集成芯片、 生物芯片，设计超导、量子、生物、 生物芯片，设计超导、量子、生物、光计算机
信息工程学院信息论教研室
16
第二节 微机的工作原理