微型计算机原理及应用第1章课件.ppt

1、第1章 计算机基础知识本章以计算机产生的结构思想为引导，首先对计算机的产生及冯诺依曼计算机的经典设计方案进行了概述，然后介绍了计算机中表示信息的数制及其转换方法、二进制运算及实现电路、二进制数制编码，最后详细介绍了微型计算机的基本概念及系统组成。1.1计算机产生、发展及应用特点1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚(Pennsylvania)大学世界上第一台电子数字计算机启动了。1.1 计算机产生的结构思想1.2 计算机中数据的表示及电路 1.2.1 计算机使用的数制及转换计算机使用的数制及转换 1.数制数制 任一个r进制数都可以表示成：r 称为基数（二进制数为2），di表明第i位上可取的数字

2、（如二进制数取0或1）；i为0m时，从低到高依次表示整数位，i为-1-n时，则依次表示小数位；ri（即r的i次方）称为第i位的权值。mniiinnmmmmmnrdrdrdrdrdrdN)0,(110011mniiinnmmmmmnrdrdrdrdrdrdN)0,(1100112.不同数制之间的转换不同数制之间的转换 （1）二进制数与十进制数相互转换：对任意二进制数均可按权值展开将其转化为十进制数。例如：10111.011B=12402312212112002-112-2+12-3=23.375D 十进制数转换为二进制数：可将整数部分和小数部分分别进行转换，然后合并。其中整数部分可采用“除2取余

3、法”进行转换，小数部分可采用“乘2取整法”进行转换。也可以采用权值比较法，所谓权值比较法，即将十进制数与二进制位权从高位到低位逐位比较，若该位十进制数权值大于或等于二进制某位权值，则该位取“1”，否则该位取“0”，采用按位分割法进行转换。1.2.2二进制运算及电路实现二进制运算及电路实现 对二进制数0和1，既可以表示数值，也可以表示逻辑关系，因而二进制数有两种不同类型的运算，即算术运算和逻辑运算。二进制加法运算是计算机的基本运算，其运算电路是计算机中最核心的功能电路。1.二进制算术运算二进制算术运算 对于多位二进制数的运算，从低位到高位依次进行相加，逢二进一，同时要考虑低位向高位产生的进位位。

4、2二进制逻辑运算二进制逻辑运算 基本逻辑运算为或（OR)、与（AND)、非（NOT）。逻辑运算是按位处理，不考虑位之间的进位关系。1.2.3 原码、反码、补码、原码、反码、补码、BCD码码 任何数据在计算机中的表现形式称其为编码。一个数在计算机中的表示形式（编码）叫做机器数，而这个数本身（可以含符号“+”或“-”）称为机器数的真值。机器数有多种表示形式：对于二进制无符号整数，所有位都有与之相应的权值作为该位所表示的数值，其机器数就是二进制数本身；对于二进制有符号数，用二进制数的最高位表示符号位，最高位为“0”表示正数，最高位为“1”表示负数，可因其编码不同而有不同的机器数表示法：原码、反码和补

5、码。1.2.4 数的定点和浮点表示 1.定点数 所谓定点数，是指计算机中小数点位置是固定不变的。2.浮点数 所谓浮点数，是指计算机中数的小数点位置不是固定的，或者说是“浮动”的。在计算机中，浮点数法一般用来表示实数，可以采用“阶码表示法”来表示浮点数，它由整数部分和小数部分组成，一个实数可以表示成一个纯小数和一个乘幂之积。对于任何一个二进制数都可表示为：(E)（S）其中E称为阶码，阶符为0表示E为正、为1表示E为负。由此可知，小数点的实际位置随着阶码E的大小和符号而浮动决定；S为全部有效数据，称为尾数部分。例如：1001.011=20100(0.1001011)1.3 微型计算机概述 1.微处

6、理器 2.微型计算机 3.微型计算机系统 4 常用术语（1）位（2）字节（3）主频（4）字长（5）MIPS 1.5 微型计算机系统组成微型计算机系统组成 微型计算机系统包括硬件系统（微型计算机硬件组成）和软件系统。1.硬件系统硬件系统 2.软件系统 计算机软件指在硬件上运行的程序和相关的数据文档。计算机的工作过程也就是执行程序的过程，计算机所作的任何工作都是执行程序的结果，数据是程序处理的对象。3.程序设计语言程序设计语言：程序设计语言又称计算机语言，即计算机所能识别的语言。任何软件、或者说计算机所执行的任何操作都必须用计算机语言进行描述，这就是所谓的程序设计。1.6 微型计算机工作过程微型计算机工作过程 “存储程序”的概念，是理解计算机工作过程的基石。人们需要计算机执行的操作，必须通过计算机能够识别的指令实现其操作，一条条指令的有序集合，就是程序。编写好的程序，通过输入设备送到存储器中保存起来。微型计算机的工作过程就是在其中央处理器CPU的控制下，不断地从存储器单元中读取指令、分析指令和执行指令。