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第一章 微机基础知识 1 本章主要介绍： • 微机的基本概念、发展、组成、工作原理、 应用特点 • 计算机内的信息表示和运算 ＊ 进位计数制的表示及其转换、 ＊ 符号数和无符号数的表示及运算 ＊ 十进制数的二进制表示及运算 ＊ 逻辑变量的表示及运算 ＊ 文字在计算机内的表示 本章内容提要 2 第一节 微机的基本组成及 发展 3 • 1946年，世界出现第一台数字式电子计算机 ENIAC 就是采用冯.诺依曼结构框架。 • 1971年， intel公司设计了世界上第一个微处理器芯 片Intel 4004,开创了一个全新的计算机时代。 投资150万美元， 占地150平米，重30 吨，用了18800个电 子管，耗电150KW， 2KBytes内存， 5000次/s ，几小时 出一次故障。 一、 微型计算机的发展 4 . 第二代：中高档8位微机 Z80~I8085~M6800~APPLE -II微机 . 第三代： 16位微机 8086-8088-80286-IBM-PC系列 . 第一代： 4位和低档8位微机 4004~4040~8008 微型计算机的发展 5 . 第四代： 32位微机 80386-80486-pentium-pentium II -pentium III-pentium IV 32位PC机 、Machintosh机、 PS/2机 . 第五代： 64位微机 Itanium 、64位RISC微处理器芯片、微机服务器、 工程工作站、图形工作站 微型计算机的发展 6 • 计算机应用通常分为如下各个领域 科学计算，数据处理，实时控制 计算机辅助设计，人工智能， …… • 由于微型计算机具有如下特点： 体积小、价格低 工作可靠、使用方便、通用性强 • 所以，可以分为两个主要应用方向。 微型计算机的应用 7 • 用于数值计算、数据处理及信息管理方向 通用微机，例如： PC微机 功能越强、使用越方便越好 • 用于过程控制及智能化仪器仪表方向 专用微机，例如：单片机、工控机 可靠性高、实时性强 程序相对简单、处理数据量小 微型计算机的应用 8 • 微处理器 一个大规模集成电路芯片 内含控制器、运算器和寄存器等 微机中的核心芯片 • 微型计算机 通常指微型计算机的硬件系统 • 微型计算机系统 指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统 明确3个概念的区别 9 明确3个概念的区别 10 微 型 计算机 系 统 硬件系统 软件系统 微 型 计算机 (主机) 外 设 ALU 微处理器 寄存器 存储器 控制器 I/O接口 总线 键盘、鼠标 显示器 软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪 系统软件 应用软件 微型计算机系统的三个层次 11 v微机的基本硬件由下列几部分组成： • 运算器(ALU) • 控制器(CTRL) • 存储器(MEM) • 输入设备(INE) • 输出设备(OUTE) • 总线 (BUS) 二、微机的基本硬件构成 12 微机的硬件构成框图 13 • 运算器 (ALU-Arithmetic Logic Unit) 进行算术运算(加、减、乘、除与移位)； 进行逻辑运算(与、或、非、异或等)； 为了提高存取数据的速度，与ALU有关的部件还有 寄存器阵列 微机的基本硬件构成(续) 14 • 控制器(CTRL-Controller) 6 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。 6 它有两个主要功能： 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。 (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) 6 上述ALU+CTRL+REG阵列=CPU (中央处理器) 微机的基本硬件构成(续) 15 . 存储器(MEM-Memory) 小 记忆部件。它存储计算机操作的控制信息及各种命令信 息(指令)和被处理加工的信息(数据)，包括存储加工的 中间与最终结果。 小 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； 另一类是数据，放在数据区。 它们都以二进制形式存放。 小 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，却具 有完全不同的含义。 微机的基本硬件构成(续) 16 . 内存单元的地址和内容 . 内存容量 . 内存的操作 有关内存储器的几个概念 17 . 内存包含有很多存储单元(每个内存单元包含8bit)，为区 分不同的内存单元，对计算机中的每个内存单元进行编 号， 内存单元的编号就称为内存单元的地址。 0 1 0 1 1 0 0 0 38