2019/9/8 微机技术与仪器系统设计 ·本章主要内容 一概述 一数制和编码 一徽机系统的组成、分类和配置 第一章微型计算机基础 一徽处理器 §1-1概述 发展概况 ·第一台电子计算机ENIAC(Electronic 堡 Numerical Integrator And Computer) 一电子数字积分计算器 甜轨臀代兵品修寄离稳影键 -1946年 ,占地面积170平方米，30个操作台，6000多个开关 后度一鹿人然资6筹 30，耗电量150千瓦，造价48万美元。每秒执行 5000次加法或400次乘法。 1
2019/9/8 1 微机技术与仪器系统设计 第一章 微型计算机基础 1 • 本章主要内容 – 概述 – 数制和编码 – 微机系统的组成、分类和配置 – 微处理器 2 §1-1 概述 • 第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer） – 电子数字积分计算器 – 1946年 – 占地面积170平方米，30个操作台， 6000多个开关， 重30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。每秒执行 5000次加法或400次乘法 。 3 发展概况 • 第一阶段（1971～1973年）是4位或8位低档微处理器和 微型计算机时代，其典型的产品是Intel 4004 Intel 8008 微处理器以及由它们组成的MCS-4和MCS-8微型计算机。 • 第二阶段（1974～1978年）是8位中高档微处理器和微型 计算机时代，其典型产品是Intel公司的8080/8085等微处 理器。 • 第三阶段（1978～1984年）是16位微处理器和微型计算 机时代，其典型产品是Intel公司的8086/8088及80286等 微处理器。 4 1 2 3 4
2019/9/8 发展概况 发展概况 2 62等 额叠醉隆年凳辕然精 基本概念 计算机分类 巨型机：功能最强、速度最快、款硬件配套齐备、价 ·徽计算机(MC或μC): 格最贵 -CPU+内存+/O接口+箱助电路 一大中型机 一小型机 ·徽处理器(MP、P或CPU: ·一徽型机：以微处理器为茂心，配上存储器、输入轴出 一运算器+控制器 获口电略及统总所租成的计算机。 一计算机内部对数据进行处理并对处理过程进 儿一单片机：把徽处理喜、一定容量的存储恶以及袖入输 行控制的部件 出接口电略等乘成在一一个芯片上
2019/9/8 2 发展概况 • 第一阶段（1971～1973年）是4位或8位低档微处理器和 微型计算机时代，其典型的产品是Intel 4004 Intel 8008 微处理器以及由它们组成的MCS-4和MCS-8微型计算机。 • 第二阶段（1974～1978年）是8位中高档微处理器和微型 计算机时代，其典型产品是Intel公司的8080/8085等微处 理器。 • 第三阶段（1978～1984年）是16位微处理器和微型计算 机时代，其典型产品是Intel公司的8086/8088及80286等 微处理器。 • 第四阶段（1985～1992年）是32位微处理器和微型计算 机时代，其典型产品是Intel公司的80386/80486等微处 理器，以及相应的IBM PC 兼容机，如386、486等。 5 发展概况 • 第一阶段（1971～1973年）是4位或8位低档微处理器和 微型计算机时代，其典型的产品是Intel 4004 Intel 8008 微处理器以及由它们组成的MCS-4和MCS-8微型计算机。 • 第二阶段（1974～1978年）是8位中高档微处理器和微型 计算机时代，其典型产品是Intel公司的8080/8085等微处 理器。 • 第三阶段（1978～1984年）是16位微处理器和微型计算 机时代，其典型产品是Intel公司的8086/8088及80286等 微处理器。 • 第四阶段（1985～1992年）是32位微处理器和微型计算 机时代，其典型产品是Intel公司的80386/80486等微处 理器，以及相应的IBM PC 兼容机，如386、486等。 • 第五阶段（1993年以后）是奔腾系列处理器和奔腾系列 微型计算机时代，其典型产品是Intel 公司的Pentium。 6 • 计算机分类 – 巨型机：功能最强、速度最快、软硬件配套齐备、价 格最贵 – 大中型机 – 小型机 – 微型机：以微处理器为核心，配上存储器、输入输出 接口电路及系统总线所组成的计算机。 – 单片机：把微处理器、一定容量的存储器以及输入输 出接口电路等集成在一个芯片上 7 基本概念 • 微计算机（MC或μC）： – CPU+内存+I/O接口+辅助电路 • 微处理器（MP、 μP或CPU)： – 运算器+控制器 – 计算机内部对数据进行处理并对处理过程进 行控制的部件 8 5 6 7 8
2019/9/8 §1-2计算机的数制和编码 2计算机的数制和编码 一信息在计算机中的表示形式 常用名词术语 ·计算机的基本功能是进行敏据和信息的处理。 一个二进制位是计算机中信息表示的最小单位。 ·数据、信惠以及为处理这些数据和信惠而辅写的 -例：1010B就有4个二进例位。 程序代码等都必须输入到计算机中。 字节：相邻的8个二进制位。 由于电子器件客易实现对两种状态的表示，因此 -例：10110110B为一个字节 计算机中的数宇、宇符和霜令等一般那使用二进 字：计算机内部进行教据传递、处理的基本单位，在PC 制铺码来表示 撒机中常把一个字定义为16位，即2个字节。 -例：0111101011101100B即为一个字。 10 。三、无符号数的表示和运算 (一)无符号数的表示方法 常用名词术语2 ·双字(Double Word):32位，4个字节，是32位徽计算 ·1.十进制数的表示方法 机的字长。 ·十进制计数法的特点是： 四字(Quad Word):64位，8个字节，是32位撤处理攀 的双倍精度字。 ·①逢十进一； 双四字(DQW):128位，16个字节。 ·②使用10个摄字符号(0,12.，9)的不同组合来表示 一个十进制敢： ·③以后量D或d表示十进制墩（⊙ocimal),但该后最可 以省略。 11 3
2019/9/8 3 • 计算机的基本功能是进行数据和信息的处理。 • 数据、信息以及为处理这些数据和信息而编写的 程序代码等都必须输入到计算机中。 • 由于电子器件容易实现对两种状态的表示，因此 计算机中的数字、字符和指令等一般都使用二进 制编码来表示 §1-2 计算机的数制和编码 ——信息在计算机中的表示形式 9 §1-2 计算机的数制和编码 • 位：一个二进制位,是计算机中信息表示的最小单位。 – 例：1010B就有4个二进制位。 • 字节：相邻的8个二进制位。 – 例：1011 0110 B为一个字节 • 字：计算机内部进行数据传递、处理的基本单位。在PC 微机中常把一个字定义为16位，即2个字节。 – 例：0111 1010 1110 1100B 即为一个字。 常用名词术语 10 • 常用名词术语2 • 双字（Double Word)：32位，4个字节，是32位微计算 机的字长。 • 四字（Quad Word)：64位，8个字节，是32位微处理器 的双倍精度字。 • 双四字（DQW）：128位，16个字节。 11 一、无符号数的表示和运算 • （一）无符号数的表示方法 • 1. 十进制数的表示方法 • 十进制计数法的特点是： • ① 逢十进一； • ② 使用10个数字符号（0,1,2,.,9）的不同组合来表示 一个十进制数； • ③ 以后缀D或d表示十进制数（Decimal），但该后缀可 以省略。 12 9 10 11 12
2019/9/8 多师绵。青 在何-个什进制徽可表示为：N。=2D,x10 2.二进最的亵示方法 一 二进制计敷法的特点是 式中，表示小数位的位戴，表示整数位的位戴，D为第位 ①逢二进一1 上的敷符（可以是0十个数字符号中的任一个）， ②使用2个数字符号(0,1)的不同组合来表示一个二进制数 ③以后瘢B或表示二进制撒(Binary)。 例1138.5D=1×102+3×10'+8×10°+5×10 14 套3.十大进制数的瘦示法 任有一个二进制徽可我示为：N,=分B×2 1.2) 十六进制计数法的神点是： 式中：m为小数位的位兼，为整数位的位数，B为第位上的数 ①施十六进一： 符(0成1)。 ②使用16个数字符号0.123,9，A,B,C,D,E,F的不同组 例21101.11B=1×23+1×22+0×2+1×20+1×21+1×22=13.75D 合米表示一个十大进制数，其中AF依次表示1015： 图以后鞭H或h表示十大进制数（日exadecimal) 6 4
2019/9/8 4 任何一个十进制数可表示为： 10 1 n i m i N D Di 式中：m表示小数位的位数，n表示整数位的位数，Di 为第i位 上的数符（可以是09十个数字符号中的任一个）。 例1 138.5(D)= 2 1 0 1 1 10 3 10 8 10 5 10 13 2. 二进制数的表示方法 二进制计数法的特点是： ① 逢二进一； ② 使用2个数字符号（0,1）的不同组合来表示一个二进制数； ③ 以后缀B或b表示二进制数（Binary）。 14 任何一个二进制数可表示为： 2 (1.2) 1 n i m i NB Bi 式中：m为小数位的位数，n为整数位的位数，Bi 为第i位上的数 符（0或1）。 例2 1101.11B= 1 2 1 2 0 2 1 2 1 2 1 2 13.75( ) 3 2 1 0 1 2 D 15 3. 十六进制数的表示法 十六进制计数法的特点是： ① 逢十六进一； ② 使用16个数字符号(0,1,2,3.,9,A,B,C,D,E,F)的不同组 合来表示一个十六进制数，其中AF 依次表示1015； ③ 以后缀H或h表示十六进制数（Hexadecimal）。 16 13 14 15 16
2019/9/8 对于盖激为X的任一数可用多项式表示为： 任何一一个十六进制数可表示为： NH= H,×16 =-n s.-Er 式中：X为基数，表示X进制，为位序号：m为小数部分位数： 例0E5AD.BF-14×6+5×162+10x16'+3×16°+11x16-+15×16 为整数部分的位敢：k,为第位上的数值，可以为加，1,2 =58797.74609 共X个数字符号中任一个。 十六进制计数法是为了克辰二进制计数法书写麻须而 二一)兼时之闻的装换 引入的一种进位计囊制； ·1.任意进制数转换为十进制撒 二进制、十大进制以至任意进制数转换为十进制数 ·在编写汇编语言源灌序时，如果一个十大进制数的录 的方法很简单，只要按式 高位为A甲中的一个数字符号时，被数前面必须加0， 以与变量名区别： N x k,x i-m 不论据以什么数制表示，最岭在计算机内部都将以 二进制形式表示。 各位按权展开（即该位的数值乘于该位的权）求和即可 19
2019/9/8 5 任何一个十六进制数可表示为： 16 1 n i m i N H Hi 例 0E5AD.BFH = 3 2 1 0 1 2 14 16 5 16 10 16 13 16 11 16 15 16 58797.74609 17 对于基数为X的任一数可用多项式表示为： 1 n i m i NX ki X 式中：X为基数，表示X进制；i为位序号；m为小数部分位数； n为整数部分的位数；ki 为第i位上的数值，可以为0,1,2,.,X-1 共X个数字符号中任一个。 18 • 不论数据以什么数制表示，最终在计算机内部都将以 二进制形式表示。 十六进制计数法是为了克服二进制计数法书写麻烦而 引入的一种进位计数制； •在编写汇编语言源程序时，如果一个十六进制数的最 高位为AF中的一个数字符号时，该数前面必须加0， 以与变量名区别； 19 • （二）数制之间的转换 • 1．任意进制数转换为十进制数 • 二进制、十六进制以至任意进制数转换为十进制数 的方法很简单，只要按式 各位按权展开（即该位的数值乘于该位的权）求和即可。 1 n i m i N X k i X 20 17 18 19 20