第一章 微型计算机基础

数制转换

二进制数转换为十进制数
按权相加法
111010011 ? D . B
( S )10 k n 2n kn 1 2 n 1 ... k1 21 k0 20


十进制数转换为二进制数
整数部分：除2取余法 小数部分：乘2取整法
( S )10 k1 21 k2 22 ... km 2 m
1011110111 .110111011 ?H B
1.3.2 数的表示与运算




计算机中的数据分为数值数据和非数值数据。 带符号数值数据的表示形式： 通常用数的最高位表示符号位，0表示正号，1表示负号。 无符号数值数据的表示形式： 全部数位都表示数值大小。 真值：日常的表示方式，正负号加绝对值。 机器数：计算机内部的表示方式。 带符号的机器数的表示方法常用的有： 原码 反码 补码
存储器



主要用来存放程序和数据，这里指的是内存储器 （主存储器），分为： 随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。 存储器由许多存储单元组成，每个单元的位数可 以是1位、4位、8位、16位等，其中8位为一个字 节(Byte)。 存储器的容量是指存储器所能存储的二进制位数， 通常用能存储的字节数来衡量，单位有KB、MB、 GB等。
江苏省计算机等级考试（三级偏硬）


作 者： 江正战 主编 出版社：东南大学出版社 本书按照江苏省高等学校计算机等级 考试三级偏硬考试大纲的要求编写， 内容包括：计算机基础知识，微机系 统分析和应用-微处理器、存储器、输 入（I/O）及接口、微机系统组成及应 用、汇编语言程序设计，软件应用基 础-软件概念及数据结构、软件工程等。 本书是以知识模块分章，各章列出所 含知识点，叙述其主要内容并辅以例 题（历年考题）分析，以便读者掌握 内容要点与解题要领，是参加三级偏 硬考试学生必备的参考书，也可作为 相关专业的教程使用。
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展

中央处理器(CPU)：由运算器和控制器构成。 微处理器(Microprocessor)：运算器和控制器 集成于一个芯片中。1971年首先由Intel公司 研制出Intel 4004。

微型计算机：是以微处理器为基础，配以内 存储器以及输入/输出接口电路和相应的辅助 电路构成的计算机。
存储器(续)


存储器中每个存储单元都有一个编号，称为 存储地址，简称地址。微处理器就是按照存 储单元的地址来访问内存的。 对存储器的访问操作有读操作和写操作。
存储器(续)
访问存储器时： 由微处理器给出地址。 通过地址译码器选择 相应的存储单元。 微处理器发出读或写 控制信号，从而从指 定地址的单元读出数 据或把数据写入指定 地址的存储单元。
1.2.2 微型计算机软件
软件(software)是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文 档，包括： 计算机本身运行所需的系统软件 用户完成特定任务所需的应用软件
1.2.3 微型计算机的工作过程
微型计算机的工作过程就是执行存放在存 储器中程序的过程，也就是逐条执行指令序 列的过程。 每一条指令的执行都包括从内存储器中取 出指令和执行指令两个基本阶段，所以，微 型计算机的工作过程就是不断地取指令和执 行指令的过程。
1.1 微型计算机发展(续)



1944年夏，著名数学家冯· 诺依曼偶然获知ENIAC的 研制。在以后的十个月里，他研究了新型计算机的 系统结构，提出了采用二进制计算、存储程序并在 程序控制下自动执行的思想。 按照这一思想，新机器将由五个部件构成，即运算、 控制、存储、输入和输出。（101页报告） 1949年，这一新思想首先由英国剑桥大学的威尔克 斯(M.V. Wilkes)等在EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Calculator）机上实现。
微机原理及应用
课程简介


是工科院校各专业重要的必修课程之一。 培养学生对微型计算机应用系统的分析能力和初步 设计能力。 软硬件结合是本课程的一个特点。 学时：72/16
教材与参考书目

Байду номын сангаас

胡刚，王萍，张慰兮.微机原理及应用 （第2版）.机械工业出版社.2007.12 王萍，周根元，李云.微机原理应用实践 （第2版）.机械工业出版社.2008.1
1.1.2 微型计算机的分类及其应用


微型计算机的分类 按微处理器的位数划分：4位机、8位机、16位机、 32位机和64位机。 按组装形式和系统规模划分：单片机、单板机和 个人计算机等。 微型计算机的应用 科学计算 信息处理 计算机控制 智能仪器 计算机通信
为什么本课程以8086为主？
1.数的表示-补码




正数的补码表示与原码相同，负数的补码则是原 码的数值位按位取反，再末位加1。 若X=+99，则[X]补＝0 1100011B 若X= -99，则[X]补＝1 0011101B 注意：若X=-128，则[X]补＝1 0000000B [+0]补＝[-0]补=0 0000000B 8位补码表示的整数的范围为： -128 ~ +127 8位补码表示的小数的范围为： -1 ~ +(1-2-7)。 机器字长为16位的数-128，其补码是多少？
内存储器的结构
输入/输出接口电路
输入/输出接口电路也称I/O接口，用来连 接输入/输出设备(外部设备)。 输入/输出设备用来实现信息的输入/输出， 包括外部存储器、键盘、显示器等。

系统总线



总线是CPU向存储器和输入/输出接口传 送地址、数据和控制信息的公共通路。 包括： 地址总线(AB) 数据总线(DB) 控制总线(CB)
例题
在计算机中，若[X]反＝10000000B，则X的 真值为 。 A.+0 B.-0 C.-127 D.-128

典型的模型计算机CPU的组成结构
微型计算机的工作过程
假定程序已由输入设备存放到内存中。 ① 将第一条指令由内存中取出(即取指令)； ② 将取出的指令送指令译码器译码，以确定要进行 的操作； ③ 读取相应的操作数(或操作对象)； ④ 对操作数进行指令规定的操作，并存放结果(即执 行指令)； ⑤ 一条指令执行完后，转入下一条指令的取指令阶 段。如此周而复始地循环，直到程序中的指令执 行完。
1.数的表示-反码




正数的反码表示与原码相同，负数的反码 则是原码的数值位按位取反。 若X=+99，则[X]反＝0 1100011B 若X= -99，则[X]反＝1 0011100B [+0]反=0 0000000B [ -0]反=1 1111111B 字长为n位的反码的表数范围和其原码相同
微处理器的发展


第一代：1971年开始，典型产品：Intel 4004/8008，字长：4 位或8位。 第二代：1973年开始，典型产品：Intel 8080、Intel 8085、 Motorola MC6800、Zilog Z80，字长：8位。 第三代：1978年开始，典型产品：Intel 8086、Intel 80286、 Motorola MC68000、Zilog Z8000，字长：16位。 第四代：1983年开始，典型产品：Intel 80386、 Intel 80486、 Motorola MC68020、Zilog Z80000 ，字长：32位。 第五代：1993年开始，典型产品：Intel的 Pentium 586、 Pentium pro、Pentium MMX、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、 Pentium Ⅳ等，高档的32位微处理器。 Intel公司2000年11月推出了第一代的64位微处理器Itanium （安腾。
1.2 微型计算机系统的组成
微型计算机系统和其他计算机系统一样，也 由硬件系统和软件系统两大部分组成。
1.2.1 微型计算机硬件
由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和一些必不可少 的外部设备组成，并通过系统总线连接成有机整体。
微处理器
组成： 算术逻辑部件(ALU) 主要实现算术运算(加、减、乘、除等操作)和逻辑运算(与、 或、非、异或等操作)，是运算器的核心。 通用寄存器 用来存放参加运算的数据、中间结果等。 程序计数器(PC) 指向将要执行的下一条指令的位置，具有自动加1功能， 以决定程序的执行顺序。 时序与控制逻辑部件 负责对整机的控制，包括对指令的取出、译码、分析， 确定指令的操作，使CPU内部和外部各部件协调工作。



由于8086、80286、80386、80486、Pentium 同属一个系列，它们是向上兼容的。80386以 后的芯片是以8086为基础的，指令系统也是 以8086的指令为基础。只有深入掌握了8086， 才能进一步掌握80386及以后的芯片。 现在的存储器芯片规模虽然很大，但其工作 原理以及与CPU的接口方法仍是一样的。 作为工作原理、应用技术与应用方法对于现 在的PC机仍然适用。
1.数的表示-原码




若X=+99，则[X]原＝0 1100011B 若X= -99，则[X]原＝1 1100011B [+0]原=0 0000000B [ -0]原=1 0000000B 8位原码表示的整数的范围为： 1 1111111B~ 0 1111111B，即 -127~+127； 8位原码表示的小数的范围为： 1.1111111B~ 0.1111111B，即 -(1-2-7)~+(1-2-7)。 原码表示简单易懂，但运算不方便。
三级试卷汇编

三级考试试卷汇编2002-2005 三级考试试卷汇编2004-2007 江苏省计算机等级考试中心编 苏州大学出版社