第一章-计算机概述课件

计算机硬件技术基础计算机系统概述教学目的和要求本章主要介绍计算机的发展及应用领域、微机分类、计算机硬件技术基础知识、微机系统的组成、微机一般工作过程。要求读者了解计算机的发展与应用领域，重点掌握计算机硬件技术基础知识、微机的组成、结构特点，为今后各章的学习奠定基础。计算机系统概述第一章

计算机发展概述微型计算机的分类计算机硬件基础微型计算机系统微处理器的组成微型计算机系统的主要性能指标微型计算机的一般工作过程内容提要计算机发展的几个阶段第一代（1946~1956）电子管第二代（1957~1964）晶体管第四代（1971~90年代）集成电路第三代（1965~1970）集成电路计算机发展概述

按微处理器的位数分为1位机、4位机、8位机、16位机、32位机和64位机等。按结构外形分为单片机、单板计算机、台式微机和笔记本式微机。微型计算机的分类随着科学技术的发展，计算机应用越来越广泛。科学计算数据处理实时控制计算机辅助设计通信和文字处理信息网络化计算机的应用进位计数制进制的概念“逢R进一，借一当R”十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制 R=2，可使用0,1八进制 R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制 R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,FR称为基数。计算机硬件基础在任何数制中，一个数的每个位置各有一个“位权值”。十进数111的位权值从右向左分别为1、10、100.二进数111的位权值从右向左分别为1、2、4.八进数111的位权值从右向左分别为1、8、64.十六进数111的位权值从右向左分别为1、16、256.注：“基数”和“位权”是进位计数制中的两个要素。位权值

十进制数与二进制数之间的转换1、十进制整数转换成二进制整数

除2取余法，就是将已知十进制数反复除以2，若每次相除之后余数为1，则对应于二进制数的相应位为1；余数为0，则相应位为0。第一次除法得到的余数是二进制数的低位，最后一次余数是二进制数的高位。从低位到高位逐次进行，直到商为0。最后一次除法所得的余数为Kn-1，则Kn-1、Kn-2……K1、K0即为所求之二进制数。不同进制数的转换…………1余数…………1…………1…………1107215

53

26

13

6

3

1

022222222…………1…………0…………0…………1将(215)10转换成二进制整数。(215)10=(K7K6K5K4K3K2K1K0)2=(11010111)2不同进制数的转换2、十进制纯小数转换成二进制纯小数乘2取整法，就是将已知十进制纯小数反复乘以2，每次乘2之后，所得数的整数部分为1，相应位为1，如果整数部分0，则相应位为0。从高位向低位逐次进行，直到满足精度要求或乘2后的小数部分0为止。最后一次乘2所得的整数部分为K-m。转换后，所得的纯二进制小数为0.K-1K-2……K-m。不同进制数的转换不同进制数的转换

0.3125×2=0.6250(0.3125)10=(0.K-1K-2……K-m)2=(0.0101)210.625×2=1.2500.25×2=0.510.5×2=1.0将0.3125转换成二进制小数。不同进制数的转换二进制数与十六进制数之间的转换

对于二进制整数，只要自右向左将每四位二进制数分为一组，不足四位时，在左面添0，补足四位；对于二进制纯小数，只要自左向右将每四位二进制数分为一组，不足四位时，在右面添0，补足四位，然后将每组用相应的十六进制数代替，即可完成转换。

将十六进制数转换成二进制数，只要将每一位十六制数用四位相应的二进制数表示即可完成转换。不同进制数的转换(5A8)16

(010110101000)2(F7.28)16(11110111.00101000)2(5A8)16(01011010.1000)2举例：二进制与十六进制数的转换。不同进制数的转换二进制数与八进制数之间的转换

对于二进制整数，只要自右向左将每三位二进制数分为一组，不足三位时，在左面添0，补足三位；对于二进制小数，只要自左向右将每三位二进制数分为一组，不足三位时，在右面添0，补足三位，然后将每组用相应的八进制数代替，即可完成转换。

将八进制数转换成二进制数，只要将每一位八进制数用三位相应的二进制数表示即可完成转换。不同进制数的转换(1011010.10)2=(132.4)8(132.4)8=(1011010.100)2(001011010)2

(132)8举例：二进制与八进制数的转换。(132)8(001011010)2带符号数的表示及运算表示方法：在有符号数的表示中，用二进制数中最高位表示符号，即用0表示正数，用1表示负数。计算机中对带符号数的常用表示方法有三种：原码、反码和补码。（1）原码正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，其余各位表示数值本身，这种表示法就称为原码。

例、X=+52[X]原=00110100带符号数的表示及运算例、X=-52[X]原=10110100（2）反码正数的反码与原码相同。负数的反码是将符号位不变，其余各位逐次取反。例、X=-0110100[X]原=10110100,[X]反=11001011（3）补码补码规则：正数的补码和其原码形式相同，负数的补码是将它的原码除符号位以外逐位取反，最后在末位加1。负数的补码为[X]补=[X]反+1例、[-0110100]补=11001011+1=11001100带符号数的表示及运算二进制编码二进制编码的十进制数BCD码：用二进制数来表示十进制数。组合（压缩）BCD码：用四位二进制数来表示一位十进制数。未组合（非压缩）BCD码：用八位二进制数来表示一位十进制数。例：将4978用BCD代码可表示为：（0100 1001 0111 1000）BCD

4978二进制编码字符、文字的编码

ASCII码：美国标准信息交换码。用七位二进制数表示。故可表示128个字符。

见下图ASCII码表。ASCII表16进制高位0123456716进制低位0NULDLESP0@P/p1SOHDC1!1AQaq2STXDC2"2BRbr3ETXDC3#3CScs4EOTDC4$4DTdt5ENQNAK%5EUeu6ACKSYN&6FVfv7BELETB'7GWgw8BSCAN(8HXhx9HTEM)9IYiyALFSUB*:JZjzBVTESC+;K[k{CFFFS,<L\l|DCRGS_=M]m}ESORS.>N^N~FSTUS/?O-oDEL位、字节和字的基本概念位（Bit）：度量数据的最小单位。字节（Byte）：最常用的基本单位。一个字节由8个二进制位组成。K字节 1K=1024byteM（兆）字节 1M=1024KG（千兆）字节 1G=1024M

T（太）字节 1T=1024G字：两个字节合称为一个字（Word）。算术与逻辑运算算术运算二进制加法算法规则：

0+0=0

0+1=1+0=1 1+1=0 进位1 1+1+1=1 进位1算术与逻辑运算二进制减法算法规则：

0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1有借位算术与逻辑运算二进制乘法运算规则：

0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1二进制除法逻辑运算与运算（Y=A∧B）

与运算也称为逻辑乘法运算，通常用符号“·”或“∧”或“×”表示。它的运算规则为

Y=0∧0=0 Y=1∧0=0 Y=0∧1=0 Y=1∧1=1逻辑运算或运算（Y=A∨B）

“或”运算也称逻辑加法，常用符号“+”或“∨”表示。它的运算规则为

Y=0∨0=0 Y=0∨1=1 Y=1∨0=1 Y=1∨1=1逻辑运算反运算（Y=）

反运算又称非运算，逻辑否定。其运算规则为

＝1 读成非0等于1

＝0 读成非1等于0A01逻辑运算异或运算（Y=AB）

异或运算通常用符号“”表示。它的运算规则为

Y=00=0

Y=01=1

Y=10=1Y=11=0

⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕微型计算机的基本组成电路

完成基本逻辑运算的电路称为门电路，任何逻辑函数都可以由若干门电路构成的逻辑电路来实现。逻辑代数的与、或、非三种基本运算对应有三种逻辑电路，分别把它们称为与门、或门、非门。除了上述三种基本电路外，还可以把它们组合起来，实现功能更为复杂的逻辑门。其中，常见的有与非门、或非门、与或门、与或非门、异或门、异或非门等，这些门电路又称复合门电路。

常用逻辑电路与门与门是一个能够实现逻辑乘法运算的、具有多端输入、单端输出的逻辑电路。逻辑函数式是：

Y=A∧B或Y=A•B＆YBA2输入与门常用逻辑电路或门或门是一个能够实现逻辑加运算的、具有多端输入而单端输出的逻辑电路。其逻辑函数式是：

Y=A∨B≥1YBA2输入或门常用逻辑电路非门非门是一个能够完成逻辑非运算的、具有单端输入和单端输出的逻辑电路。其逻辑函数式是：

Y=A1YA非门常用逻辑电路与非门与非门是一个能够完成逻辑与非运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。其逻辑函数式是：

Y=A∧B＆YBA2输入与非门常用逻辑电路或非门或非门是一个能够完成逻辑或非运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。其逻辑函数式是：

Y=A∨B≥1YBA或门常用逻辑电路异或门异或门是一个能够完成逻辑异或运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。其逻辑函数式是：

Y=A⊕B=1YBA异或门触发器触发器是具有记忆功能的基本逻辑电路。它能接收、保存和输出逻辑信号0和1。各类触发器都可以由门电路组成。基本触发器具有下述特点：有两个稳定状态和两个互补的输出；在输入信号驱动下，能可靠地确定其中任一种状态。触发器RS触发器触发器D触发器触发器J-K触发器寄存器

寄存器是由触发器组成的。一个触发器就是一个一位寄存器。多个触发器就可以组成一个多位寄存器。寄存器锁存器：它是用以暂存某个数据，以便在适当的时间节拍将数据输入或输出到其它记忆元件中去。

寄存器移位寄存器(ShiftingRegister)

移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动，以达到计算机运行过程中所需的功能。寄存器计数器(Counter)

计数器也是由若干个触发器组成的寄存器，它的特点是能够把储存在其中的数字加1。寄存器

三态是指输出电路具有0态（开通，传输“0”）、1态（开通，传输“1”）、高阻态（断开/悬浮输出）.

采用三态门电路（或称三态门）把部件与总线相连。当部件不工作时，与总线相连的三态输出电路处于高阻态，犹如与总线断开一样，对总线不产生影响.三态门（三态寄存器）寄存器三态门“开”或“关”的控制信号一般由微处理器发出。双向三态门是由两个单向三态门构成，又称做双向电子开关。工作时，用两个单向三态门互斥的控制端信号来选通传输方向。寄存器