第一章 计算机基础

1、微型计算机原理及应用技术本课程特点：（1 1）专业核心课之一；）专业核心课之一；（2 2）学习目的：通过本课程的学习基本理解微型计算机的工作原理，理解）学习目的：通过本课程的学习基本理解微型计算机的工作原理，理解并尽可能掌握电子计算机在算术运算和控制方面的基本原理和基本概念，进并尽可能掌握电子计算机在算术运算和控制方面的基本原理和基本概念，进而系统的理解和掌握微型计算机系统以及微型计算机为核心的应用系统的而系统的理解和掌握微型计算机系统以及微型计算机为核心的应用系统的基基本组成和基本工作原理本组成和基本工作原理。（3 3）学习内容和目标：）学习内容和目标： 了解和认识微处理器以及微型计算机的内

2、部结构、基本工作原理，了解和认识微处理器以及微型计算机的内部结构、基本工作原理，基本掌握基本掌握80868086芯片的功能和使用；芯片的功能和使用； 理解和认识指令系统的功能并基本掌握理解和认识指令系统的功能并基本掌握80868086处理器基本指令的使处理器基本指令的使用，掌握用，掌握80868086宏汇编语言的设计和调试方法；宏汇编语言的设计和调试方法； 掌握内存储器的扩展方法；掌握内存储器的扩展方法； 掌握中断的概念以及应用；掌握中断的概念以及应用； 掌握接口概念和应用；掌握接口概念和应用； 掌握若干接口芯片的应用。掌握若干接口芯片的应用。（4）学习方法：听课、练习、阅读教材和参考书、思考

3、计算机指令）学习方法：听课、练习、阅读教材和参考书、思考计算机指令执行及计算机内部的工作过程；执行及计算机内部的工作过程； 认真做好实验（特别提倡多在自己计算机中练习）。认真做好实验（特别提倡多在自己计算机中练习）。第二代第二代 将一块石头掷入水中，形成波浪，波头经过一段时间才能传播到远方某处，水银延迟线的工作原理就是这样。1951年3月，由ENIAC的主要设计者莫齐利和 埃克特设计的第一台通用自动计算机UNIVAC-1使用了水银延迟线存储装置。UNIVAC-1使用的水银延迟线是一根直径10mm、长150cm的管 子，内部充满水银，两端各有一个转换器分别进行电-声转换和声-电转换，这样，脉冲信

4、号从管子的一端进入，转换成超声波，960ms后超声波到达管子的另 一端，然后再转换成电信号输出，不过，要实现存储功能，还需要一些额外的电路：经调制的脉冲信号从管子的一端进入，960ms后从管子的另一端输出，由变 换器接收后，经检测、放大、整形和再生，重新反馈到发送端。一个延迟线电路称作一个通道（channel），每个通道可存储10个91位的字，差不多 1000个脉冲，UNIVAC系统中共有100个这样的通道。为了让存储系统稳定工作，水银的温度需要保持在40左右，因此要将水银管置于一个类似混凝 土搅拌机的容器中，容器中设置有加热器用来加热水银管。 水银延迟线存储器可以称得上是史上最笨重的主存储器

5、。使用的水银管称之为：汞槽mercury tank是一根直径10mm、长150cm的管子，内部有很多充满水银的管道，使每个汞槽重量超过一吨！返回 第一代，位机； 第二代，位机； 第三代，位机； 第四代，位机； 第五代今位机(Pentium,2006年Core)自动性的核心是自动性的核心是存储程序与存储程序与程序控制程序控制返回（一）微型计算机（一）微型计算机 微处理器、微处理器、 存储器、存储器、 输入输入/输出接口电路、输出接口电路、 系统总线。系统总线。（二）微型计算机系统（二）微型计算机系统 微型计算机微型计算机+输入输出设备输入输出设备+系系统软件统软件（三）微处理器（三）微处理器(C

6、PU) CPU由算术逻辑部件、累加器、寄存器、指令指针寄存器由算术逻辑部件、累加器、寄存器、指令指针寄存器IP（程序（程序计数器）、段寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。计数器）、段寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。 （四）存储器（四）存储器 用来存储程序和数据，分内部和外部存储两大类用来存储程序和数据，分内部和外部存储两大类 嵌入式微处理器嵌入式微处理器EMPU(Embedded MicroProcessor Unit)组成单板机系统组成单板机系统 嵌入式微控制器嵌入式微控制器MCU单片机单片机 系统系统 嵌入式嵌入式DSP处理器处理器EDSPDSP系统系统 嵌入式片上系统

7、嵌入式片上系统SOC组成片上系统，使用硬件描述组成片上系统，使用硬件描述语言。语言。嵌入式系统一般指非嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机的功能但又不称为计系统，有计算机的功能但又不称为计算机的设备或器材，它以应用为中心，软硬件可裁剪，适用于应用算机的设备或器材，它以应用为中心，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积功耗等综合性严格要求的专用计系统对功能、可靠性、成本、体积功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。软硬件集于一体，具有代码小、高度自动化、响应速度算机系统。软硬件集于一体，具有代码小、高度自动化、响应速度快等特点。主要有嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统快等特

8、点。主要有嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件等组成。及应用软件等组成。嵌入式系统应用广泛：可用于移动计算机平台嵌入式系统应用广泛：可用于移动计算机平台（PDA，掌上计算机）、信息家电（数字电视、机顶盒、，掌上计算机）、信息家电（数字电视、机顶盒、网络设备）、无线通信设备（智能手机）、工业商业控网络设备）、无线通信设备（智能手机）、工业商业控制（制（范围非常广范围非常广），电子商务平台、军事领域等等。），电子商务平台、军事领域等等。常用的名词术语常用的名词术语1.1.1.2.4 1.2.4 计算机的软件系统计算机的软件系统系统软件系统软件 具有十六个不同的数字符号，即具有十六个

9、不同的数字符号，即0-90-9和和A-FA-F三种数制对照三种数制对照表表余余0 0 【1-3】 10100+1101=100001 10100+1101=100001 【1-4】 100001-10100=1101100001-10100=1101 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 + 1 1 0 1 - 1 0 1 0 0 + 1 1 0 1 - 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 【1-5】 110111011011=10001111 1011=10001111 【1-6

10、】 1110011100101=101101=1011111 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 商商 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 + 1 1 0 1 1 1 + 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 11 0 0 0 1 1 1 1【例【例1-71-7】10100101 AND 10001011 10100101 AND 10001011 【

11、例【例1-81-8】10100101 OR 1000101110100101 OR 10001011 =10000001 =10101111 =10000001 =10101111 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 AND 1 0 0 0 1 0 1 1 OR 1 0 0 0 1 0 1 1 AND 1 0 0 0 1 0 1 1 OR 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1abNO

12、T aNOT ba AND ba OR ba XOR b001 1000011001110010111100110【例【例1-91-9】 NOT 10100101 NOT 10100101 【例【例1-101-10】10100101 XOR 1000101110100101 XOR 10001011 =01011010 =00101110 =01011010 =00101110 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 NOT 1 0 1 0 0 1 0 1 XOR 1 0 0 0 1 0 1 1 NOT 1 0 1 0 0 1 0 1 XOR 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0