3）数的正负（符号），有时候在其他标准下符号位和尾数统称尾数，也就是说尾数的第一位代表了尾数的符号位。例如：10110010.001B=1.0110010001*2^7符号位：0阶码：7+127=134=10000110B尾数0110010001000000000·..2.浮点数的性质尾数的位数增加，精度增加；相应的阶码位数减少，取值范围变小。尾数的位数减少，精度减小；相应的阶码位数增加，取值范围变大。3.美国电器与电子工程师协会（IEEE）制定浮点数工业标准IEEE754规定：1）单精度浮点数（32位）2）双精度浮点数（64位）3）扩充精度浮点数（80位）注意：字长相同的情况下，浮点数比定点数可以表示的数值范围要大得多。注意：与定点数不同，由于字长的限制，大多数实数用浮点数表示都是近似值，有一定误差。注意：数值计算是关于有效使用计算机求数学问题近似解得方法和相关理论的学科。1.2.12BCD码扩展知识：BCD码：二进制编码的十进制整数，主要用于计算例如π（pai）这种需要无限位数精确表示的数值使用4位二进制表示0~9的十进制数，例如：87D=（10000111）BCD4位二进制有16个编码组合，其中10个（0~9）有效，其余6个无效。也可以最高位代表符号位，这个时候多一位。例如：-87D=（110000111）BCD1.2.13ASCII码日常使用的书面文字由一系列称为“字符”（character）的书写符号所构成，计算机中常用字符的集合叫做“字符集”。最常用的西文字符集是ASCll（AmericanStandardCodeforlnformationlnterchange）字符集。包含96个可打印字符和32个控制字符。每个字符采用7个二进位进行编码。计算机中使用1个字节存储1个ASCII字符。所以最高位为0，ASCII码码值小于等于127（7FH）。注意：“o”的ASCII码值3OH、“A”的ASCII码值41H、“a”的ASCII码值61H（可以通过这3个数字推算所有数字，字母的ASCII码码值）、空格的ASCII码值2OH
3) 数的正负（符号），有时候在其他标准下符号位和尾数统称尾数，也就是说尾数的第一位代表 了尾数的符号位。 例如： 10110010．001B=1．0110010001*2^7 符号位：0 阶码：7+127=134=10000110B 尾数：0110010001000000000. 2. 浮点数的性质 尾数的位数增加，精度增加；相应的阶码位数减少，取值范围变小。 尾数的位数减少，精度减小；相应的阶码位数增加，取值范围变大。 3. 美国电器与电子工程师协会（IEEE）制定浮点数工业标准 IEEE754 规定： 1) 单精度浮点数（32 位） 2) 双精度浮点数（64 位） 3) 扩充精度浮点数（80 位） 注意：字长相同的情况下，浮点数比定点数可以表示的数值范围要大得多。 注意：与定点数不同，由于字长的限制，大多数实数用浮点数表示都是近似值，有一定误差。 注意：数值计算是关于有效使用计算机求数学问题近似解得方法和相关理论的学科。 1.2.12 BCD 码 扩展知识：BCD 码：二进制编码的十进制整数，主要用于计算例如π（pai）这种需要无限位数精确 表示的数值 使用 4 位二进制表示 0~9 的十进制数。 例如：87D=（10000111）BCD 4 位二进制有 16 个编码组合，其中 10 个（0~9）有效，其余 6 个无效。 也可以最高位代表符号位，这个时候多一位。 例如：-87D=（110000111）BCD 1.2.13 ASCII 码 日常使用的书面文字由一系列称为“字符”（character）的书写符号所构成，计算机中常用字符的集 合叫做“字符集”。 最常用的西文字符集是 ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）字符集。包含 96 个 可打印字符和 32 个控制字符。每个字符采用 7 个二进位进行编码。计算机中使用 1 个字节存储 1 个 ASCII 字符。所以最高位为 0，ASCII 码码值小于等于 127（7FH）。 注意：“0”的 ASCII 码值 30H、“A”的 ASCII 码值 41H、“a”的 ASCII 码值 61H（可以通过这 3 个 数字推算所有数字，字母的 ASCII 码码值）、空格的 ASCII 码值 20H
1. 33微电子技术简介1.3.1微电子技术与集成电路1：微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化和微型化的技术。微电子技术是信息技术领域中的关键技术：是电子信息产业及各项高技术工作的基础。微电子技术的核心：集成电路技术（IC）。电子技术的发展：电子管、晶体管、中/小规模集成电路、大规模/超大规模集成电路。根据元器件（基础元件）划分。2.集成电路（IC）：以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻、电容及连线的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物半导体如绅化镓（若只能选一个选项，则首选：硅）。集成电路的优点（没有学过IC的缺点）：体积小、重量轻、功耗小、成本低、速度快、可靠性高。3.4.集成电路的分类：按用途分：通用集成电路（如：CPU、内存条、芯片组等）、专用集成电路（ASIC）。按集成度分：（这是一个比较旧的概念，上世纪70年代后都是超大规模集成电路）1）小规模集成电路（SSI）（小于100个）2)中规模集成电路（MSI）（小于3000个）：3）大规模集成电路（LSI）（小于10万个）。4）#超大规模集成电路（VLSI）（10万到100万）5）极大规模集成电路电路（ULSI）（100万以上）。注意：以后不再区分VLSI和ULSI，统称为：VLSI。注意：今天的CPU、内存、芯片组、显卡上的绘图处理器等都是VLSI。强调：集成电路芯片是计算机和通信设备的硬件核心。是现代信息产业化的基础。目前几乎所有的电子产品（手机、计算机、音响设备等等）都是以集成电路芯片为核心。1.3.2集成电路的制造扩展知识点：制造工序几百道，工艺复杂，技术难度高。制造场地：超洁净、无尘、恒温、恒湿的厂房，设备昂贵，投资巨大。制造工艺技术与流程：制造工艺技术：硅平面工艺。制造流程：单晶硅锭->晶圆->芯片->集成电路->成品晶圆：单晶硅锭经切割、研磨、抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片，上面整整齐齐排满了集成电路，可制作成百上千个独立的集成电路。集成电路日新月异，目前主流技术已经达到14纳米甚至10纳米的工艺水平。封装格式：单列直插式（SIP）、双列直插式（DIP）、阵列式（PGA）。注意：目前的DIMM内存条是DIP封装格式。CPU是PGA。1.3.3集成电路的发展趋势Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18个月一24个月翻一番。到目前为止，IC的发展大致遵循Moore定律。未来（再次强调是未来）Moore定律不可能永远有效
1.3 微电子技术简介 1.3.1 微电子技术与集成电路 1. 微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化和微型化的技术。微电子技术是信息技术领域中的 关键技术；是电子信息产业及各项高技术工作的基础。 微电子技术的核心：集成电路技术（IC）。 电子技术的发展：电子管、晶体管、中/小规模集成电路、大规模/超大规模集成电路。根据元器件 （基础元件）划分。 2. 集成电路（IC）：以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻、电容及连 线的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。现代集成电路使用的半导体材料主要 是硅，也可以是化合物半导体如鉮化镓（若只能选一个选项，则首选：硅）。 3. 集成电路的优点（没有学过 IC 的缺点）：体积小、重量轻、功耗小、成本低、速度快、可靠性高。 4. 集成电路的分类: 按用途分：通用集成电路（如：CPU、内存条、芯片组等）、 专用集成电路（ASIC）。 按集成度分：（这是一个比较旧的概念，上世纪 70 年代后都是超大规模集成电路） 1) 小规模集成电路（SSI）（小于 100 个） 2) 中规模集成电路（MSI）（小于 3000 个）： 3) 大规模集成电路（LSI）（小于 10 万个）。 4) 超大规模集成电路（VLSI）（10 万到 100 万） 5) 极大规模集成电路电路（ULSI）（100 万以上）。 注意：以后不再区分 VLSI 和 ULSI，统称为：VLSI。 注意：今天的 CPU、内存、芯片组、显卡上的绘图处理器等都是 VLSI。 强调：集成电路芯片是计算机和通信设备的硬件核心。是现代信息产业化的基础。目前几乎所有的 电子产品（手机、计算机、音响设备等等）都是以集成电路芯片为核心。 1.3.2 集成电路的制造 扩展知识点： 制造工序几百道，工艺复杂，技术难度高。 制造场地：超洁净、无尘、恒温、恒湿的厂房，设备昂贵，投资巨大。 制造工艺技术与流程：制造工艺技术：硅平面工艺。制造流程：单晶硅锭->晶圆->芯片->集成电路->成品 晶圆: 单晶硅锭经切割、研磨、抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片,上面整整齐齐排满了集成电路， 可制作成百上千个独立的集成电路。 集成电路日新月异，目前主流技术已经达到 14 纳米甚至 10 纳米的工艺水平。 封装格式：单列直插式（SIP）、双列直插式 （DIP）、阵列式（PGA）。注意：目前的 DIMM 内存条 是 DIP 封装格式。CPU 是 PGA。 1.3.3 集成电路的发展趋势 Moore 定律：单块集成电路的集成度平均每 18 个月—24 个月翻一番 。到目前为止，IC 的发展大致 遵循 Moore 定律。未来（再次强调是未来）Moore 定律不可能永远有效
发展趋势：集成电路工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快。同时由于晶体管的尺寸越小，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多，功能就越强。内核的数量越来越多。1.3.4集成电路卡集成电路卡（IC卡，chipcard、smartcard）。把集成电路芯片密封在塑料卡基片内。1.分类：按所嵌的芯片分类：1）存储器卡、带加密逻辑的存储器卡2）CPU卡（即：智能卡）封装有：中央处理器（CPU）、存储器（程序存储器和数据存储器），芯片操作系统（ChipOperatingSystem）。特点：处理能力强，保密性更好。用途：证件和信用卡。如：手机中的SIM卡、第二代身份证。按使用方式分类：1）接触式IC卡：使用过程：插入读卡机，通过金属触点传输数据。适用场合：信息量大、读写操作比较复杂。缺点：易磨损、怕脏、寿命短。例如：手机SIM卡2）非接触式IC卡（射频卡、感应卡）。工作原理：电磁感应方式、无线传输数据、无源（卡中无电源）、免接触。特点：操作方便、快捷、全密封胶固化、防水、防污、使用寿命长。适用场合：读写信息较简单的场合，如身份验证等。2.应用总结：CPU卡存储器卡接触式IC卡（易磨损，早年的IC电话卡手机SIM卡（用户身份识别卡）寿命短）非接触式IC卡（快捷校园卡、公交卡、门（主流）二代身份证、信用卡、银行卡方便）禁卡、医保卡双界面IC卡（兼备接无（近年）信用卡、银行卡（注：前期的银行卡所使用磁条卡已经在2014年后被禁用了，易复制不安全）触式和非接触式）1.3.5扩展知识点读卡器发射电磁波，非接触式IC卡通过电磁感应，在卡内产生约2V电压，在距离读卡器约5到10厘米范围内进行数据交换。数据传输时非接触式IC卡的方向上没有限制。RFID技术RFID的中文名称是：电子标签。由三部分组成：标签（包括芯片和耦合元件）。标签作用：附着在商品上，用于唯一标识商品。每一个标签都有唯一的电子编码。阅读器：读取或写入标签信息。天线：在标签与读卡器之间传递射频信号。分类：无源电子标签和有源电子标签。无源电子标签：标签进行读卡器的磁场后通过电磁感觉获得能量，将标签内的产品信息自动发送到读卡器中。整个识别过程无需人工干预。可以在有源电子标签：标签主动将标签内的产品信息发射到读卡器中，进行处理
发展趋势：集成电路工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，极限工作频率越高， 门电路的开关速度就越快。同时由于晶体管的尺寸越小，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多， 功能就越强。内核的数量越来越多。 1.3.4 集成电路卡 集成电路卡（IC 卡，chip card、smart card）。把集成电路芯片密封在塑料卡基片内。 1. 分类： 按所嵌的芯片分类： 1) 存储器卡、带加密逻辑的存储器卡 2) CPU 卡（即：智能卡）[封装有：中央处理器（CPU）、存储器（程序存储器和数据存储器），芯 片操作系统（ChipOperatingSystem）。特点：处理能力强，保密性更好。用途：证件和信用卡。如：手 机中的 SIM 卡、第二代身份证。 按使用方式分类： 1) 接触式 IC 卡：使用过程：插入读卡机，通过金属触点传输数据。适用场合：信息量大、读写操 作比较复杂。缺点：易磨损、怕脏、寿命短。例如：手机 SIM 卡 2) 非接触式 IC 卡（射频卡、感应卡）。工作原理：电磁感应方式、无线传输数据、无源（卡中无 电源）、免接触。特点：操作方便、快捷、全密封胶固化、防水、防污、使用寿命长。适用场合：读写 信息较简单的场合，如身份验证等。 2. 应用总结： 存储器卡 CPU 卡 接触式 IC 卡（易磨损， 寿命短） 早年的 IC 电话卡 手机 SIM 卡（用户身份识别卡） 非接触式 IC 卡（快捷 方便） 校园卡、公交卡、门 禁卡、医保卡 （主流）二代身份证、信用卡、银行卡 双界面 IC 卡（兼备接 触式和非接触式） 无 （近年）信用卡、银行卡（注：前期的银行卡所使用磁条 卡已经在 2014 年后被禁用了，易复制不安全） 1.3.5 扩展知识点 读卡器发射电磁波，非接触式 IC 卡通过电磁感应，在卡内产生约 2V 电压，在距离读卡器约 5 到 10 厘 米范围内进行数据交换。数据传输时非接触式 IC 卡的方向上没有限制。 RFID 技术 RFID 的中文名称是:电子标签。 由三部分组成： 标签（包括芯片和耦合元件）。标签作用：附着在商品上，用于唯一标识商品。每一个标签都有唯一的 电子编码。 阅读器：读取或写入标签信息。 天线：在标签与读卡器之间传递射频信号。 分类：无源电子标签和有源电子标签。 无源电子标签：标签进行读卡器的磁场后通过电磁感觉获得能量，将标签内的产品信息自动发送到读卡 器中。整个识别过程无需人工干预。可以在 有源电子标签：标签主动将标签内的产品信息发射到读卡器中，进行处理
电子标签特点：抗恶劣环境（恶劣环境也可以工作。）、高速运动物体上的电子标签也可以识别、可以同时识别多个标签。应用领域：物流、供应链管理、门禁与电子门票、门路自动收费等等。目前比较流行的NFC（近场（近距离）无线通讯技术）也来演变自于RFID技术
电子标签特点：抗恶劣环境（恶劣环境也可以工作。）、高速运动物体上的电子标签也可以识别、可以 同时识别多个标签。 应用领域：物流、供应链管理、门禁与电子门票、门路自动收费等等。 目前比较流行的 NFC（近场（近距离）无线通讯技术）也来演变自于 RFID 技术
第2章计算机组成原理2. 1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用1：计算机的发展计算机划代的依据：计算机主机（主要是指处理器）所使用的主要元器件。共划分四代，目前的计算机应该属于第四代，但是目前学术界和工业界已经不再沿用第几代计算机的说法。年代使用的元器件技术发展主要应用领域11940s~CPU：电子管使用机器语言和科学和工程计算1950s内存：磁鼓汇编语言编写程序21CPU：晶体管1950s~出现例如FORTRAN等高级开始广泛应用于数据处理领域1960s内存：磁芯程序设计语言31960s~CPU：中小规模集成电路出现操作系统、数据库管在科学计算、数据处理、1970s内存：中小规模集成电路理系统等工业控制等领域广泛应用41970s~CPU：超大规模集成电路软件开发工具和平台、分各行各业，家庭和个人开NOW内存：超大规模集成电路布式计算、计算机网络始使用计算机（如PC机）注意：这几年单独考四代计算机很少了，都考综合内容了要融会贯通各章节知识。注意上图中的第三列和第四列。2.计算机的作用计算机是一种通用的信息处理工具。使用计算机进行信息处理具有以下一些特征：1）速度快、通用性强2）多样的信息处理能力（应用的广泛性）3）信息存储容量大，存取速度快4）具有互连、互通和互操作的能力计算机对人类社会的发展产生了巨大作用。意义巨大。3.计算机应用模式：集中计算模式：50-70年代，以大型机为中心，连接大量本身无处理能力的终端机。1)分散计算模式：80年代，个人计算机迅速发展，计算能力分散到大量的个人计算机上。2)网络计算模式：90年代至今，由于计算机网络的迅猛发展，计算能力不仅由自己的计算机承3担，更主要是从网络上获取所需要的信息处理能力。即从网络上获取硬件、软件和数据资源。4）云计算模式：当下，云计算是分布式计算、并行计算、网络存储、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。通过互联网来提供动态易扩展的虚拟化的资源。4．计算机的发展趋势：智能化。以知识处理为核心。集成电路的发展趋势：小型化微型化；还有一种说法：计算机的趋势两级：巨型化和微型化
第 2 章 计算机组成原理 2.1 计算机的组成与分类 2.1.1 计算机的发展与作用 1. 计算机的发展 计算机划代的依据：计算机主机（主要是指处理器）所使用的主要元器件。共划分四代，目前的计 算机应该属于第四代，但是目前学术界和工业界已经不再沿用第几代计算机的说法。 年代 使用的元器件 技术发展 主要应用领域 1 1940s～ 1950s CPU：电子管 内存：磁鼓 使用机器语言和 汇编语言编写程序 科学和工程计算 2 1950s～ 1960s CPU：晶体管 内存：磁芯 出现例如 FORTRAN 等高级 程序设计语言 开始广泛应用于数据处理 领域 3 1960s～ 1970s CPU：中小规模集成电路 内存：中小规模集成电路 出现操作系统、数据库管 理系统等 在科学计算、数据处理、 工业控制等领域广泛应用 4 1970s～ NOW CPU：超大规模集成电路 内存：超大规模集成电路 软件开发工具和平台、分 布式计算、计算机网络 各行各业，家庭和个人开 始使用计算机（如 PC 机） 注意：这几年单独考四代计算机很少了，都考综合内容了要融会贯通各章节知识。注意上图中的第 三列和第四列。 2. 计算机的作用 计算机是一种通用的信息处理工具。使用计算机进行信息处理具有以下一些特征： 1) 速度快、通用性强 2) 多样的信息处理能力（应用的广泛性） 3) 信息存储容量大，存取速度快 4) 具有互连、互通和互操作的能力 计算机对人类社会的发展产生了巨大作用。意义巨大。 3. 计算机应用模式： 1) 集中计算模式：50-70 年代，以大型机为中心，连接大量本身无处理能力的终端机。 2) 分散计算模式：80 年代，个人计算机迅速发展，计算能力分散到大量的个人计算机上。 3) 网络计算模式：90 年代至今，由于计算机网络的迅猛发展，计算能力不仅由自己的计算机承 担，更主要是从网络上获取所需要的信息处理能力。即从网络上获取硬件、软件和数据资源。 4) 云计算模式：当下，云计算是分布式计算、并行计算、网络存储、负载均衡等传统计算机和网 络技术发展融合的产物。通过互联网来提供动态易扩展的虚拟化的资源。 4. 计算机的发展趋势：智能化。以知识处理为核心。集成电路的发展趋势：小型化微型化；还有一种 说法：计算机的趋势两级：巨型化和微型化