微机原理壹绪论
69页1、第一章 绪 论,1.1 概述 1.2 运算基础 1.3 微型计算机的基本结构,1.1 概述,计算机 是一种能够自动完成运算的电子装置。,1.1.1 微型计算机的发展,电子计算机的发展,第一代:1946年,美国,ENIAC;电子管,电子管产生很大的热量,需安装特殊空调降温; 占170平方米,耗电150kW,重30吨,第二代: 19581964 年,美国,晶体管,第三代: 1965年,美国,中、小规模集成电路,第四代: 1970年,美国,大规模集成电路;微型计算机问世,第五代: 目标是采用超大规模集成电路,各代微型计算机特点 (书P2),1 KB = 210B = 1024 B,1 MB = 220B = 1024 KB,1 GB = 230B = 1024 MB,1 TB = 240B = 1024 GB,M 兆(词头mega),G千兆(词头giga),T 兆兆(词头tera),BByte 字节(8位二进制),计算机是依靠硬件和软件的协同工作来完成某一给定任务的,软件系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的 所有文档的集合,F,硬件组成计算机系统的物理设备,计算机软件和硬件,体积小、
2、重量轻、功耗低 可靠性高 功能强,使用方便 造价低廉 维护方便,1.1.2 微型计算机的特点和分类,一、特点,二、分类,按字长:4位、8位、16位、32位、64位微处理器 按组装形式:单片、单板、多板等微型计算机 按应用领域:控制、数据处理用等微型计算机 按微处理器制造工艺:MOS型器件、双极型器件,1.1.3 微处理器的字长,位(bit,简写为b) 存放一位二进制数(0或1) 字节(Byte,简写为B)八位二进制信息 字 一次传送或运算最多的二进制位数 字长 字所含的二进制位数,1.2 运算基础,1.2.1 进位计数制及其相互转换 一、进位计数制 进位制:按进位的方式计数的数制 (数可以写成:按权展开的多项式和的形式 ) 基数:该进位制中允许选用的基本数码的个数 位权(权):基数的幂次由每个数所在位置决定,m,n 正整数 i 数位 R 基数 Ki 第 i 位数码,带权计数法的数制有三个主要特点:,数码个数等于基数,最大数码比基数小1,2. 每个数码乘以基数的幂次,幂次由“位权”决定,3. 低位向高位的进位是“逢基数进1”,二、常用进位制 (P5),十进制数: 1287D或1287,二
3、进制数: 10010101B,八进制数: 372Q,十六进制数: 2FEAH,按权展开成多项式和的形式:,不能省B、Q、H,= 610221013100410-1510-2,623.45,= 51621116113160316-1,5BD.3H,在计算机里,二进制数的运算用逻辑运算实现 (CPU由一些组合逻辑电路和时序逻辑电路组成),计算机中采用二进制计数法,运算规则简单,容易实现,三、数制之间转换 1. 任意进制数十进制数,11001B,= 124123022021120 = 25,4F5.C2H,= 41621516151601216-1216-2,例:,2. 十进制数任意进制数,例:将十进制数25.625转换为二进制数。,整数转换:除基数取余数法 小数转换:乘基数取整数法,(若小数转换出现无限循环,可按要求取小数点后几位即可),3. 二进制、八进制、十六进制之间的转换 P6 例:1100010.1101111B=142.674Q 1100010.1101111B=62.DEH 152.374Q = 001101010.011111100B 4F5.C2H = 0100111101
4、01.11000010B,1.2.2 二进制数的运算规则 P8 四则运算:加、减、乘、除,1.2.3 计算机中的四则运算 CPU内部只有加法器 (计算机里完成二进制数的四则运算最终都是进行加法运算) 减法:加补码实现;(后面讲补码) 乘法:部分积右移加被乘数或0实现; (图1.1、图1.2) 除法:部分余数左移加除数补码或0实现;,1.2.4 计算机中带符号数的表示方法 概念 机器数:在计算机中表示的数 不带符号数:机器数的各位都是数的有效值 带符号数:机器数的最高位为:0正数,1负数, 带符号数由符号位和数值两部分组成。 真值:数值部分即数的绝对值 带符号数的机器数表示方法 原码表示法 反码表示法 补码表示法,最高位表示数的符号 0:正数 1:负数,一、原码表示法 数的最高位表示数的符号,数值部分是数的绝对值,也称真值,这种表示法称为原码表示法。 1对于正数: 符号位用0表示,数值位同真值。 2对于负数: 符号位用1表示,数值位同真值。 例 x+91+10l1011B x原=01011011B 例 y-91-1011011B y原=11011011B “0”的表示:+0原=00000
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