第1章：微機(jī)緒論(lyz)(v10)

知識(shí)就是力量。電子計(jì)算機(jī)是這種力量的放大器。而把人類知識(shí)予以擴(kuò)大的機(jī)器也會(huì)把一切方面的力量予以擴(kuò)大。

－－費(fèi)根鮑姆（美）

第一講：微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

MicrocomputerPrinciple&Application

主講老師：廉迎戰(zhàn)副教授

課程簡(jiǎn)介及要求

1.課程性質(zhì)及教學(xué)目的

《微計(jì)原理及應(yīng)用》是工科計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程幫助學(xué)生掌握微型計(jì)算機(jī)的硬件組成及使用；學(xué)會(huì)運(yùn)用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；樹(shù)立起計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念；為后繼的軟、硬件課程做好鋪墊。

課程簡(jiǎn)介及要求

2.課程教學(xué)安排教學(xué)參考學(xué)時(shí)：46～56學(xué)時(shí)其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12～16學(xué)時(shí)考試形式：筆試+上機(jī)實(shí)踐操作3.教材內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)基本知識(shí)與基本概念計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理微處理器與微型計(jì)算機(jī)的概念微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及其應(yīng)用計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示、數(shù)制與編碼的應(yīng)用

課程簡(jiǎn)介及要求80X86微處理器微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器和I/O組織總線周期與操作時(shí)序指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言指令的概念與尋址方式8086指令系統(tǒng)介紹匯編語(yǔ)言格式、基本表達(dá)、偽指令介紹匯編語(yǔ)言源程序的建立、編輯、運(yùn)行、調(diào)試

課程簡(jiǎn)介及要求匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及其應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的方法和步驟順序程序、分支程序、循環(huán)程序、子程序的設(shè)計(jì)中斷調(diào)用程序設(shè)計(jì)宏匯編與重復(fù)匯編匯編語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言的連接微型計(jì)算機(jī)接口和中斷微型計(jì)算機(jī)接口系統(tǒng)中斷825582538279

參考文獻(xiàn)指定教材：許立梓等編，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年1月

許立梓等編，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年1月

參考書(shū)：0.易先清等編，微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社，2001年1月1.周明德，微型計(jì)算機(jī)IBMPC系統(tǒng)原理及應(yīng)用清華大學(xué)出版社2.王士元，IBMPC/XT接口技術(shù)及應(yīng)用 清華大學(xué)出版社3.譚浩強(qiáng)，IBMPC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社

學(xué)習(xí)方法1、了解微型計(jì)算機(jī)的組成及基本工作原理，建立微機(jī)系統(tǒng)。2、掌握匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本方法。3、了解微機(jī)中的存貯器系統(tǒng)并掌握存貯芯片與CPU的連接方法。4、掌握中斷概念及中斷處理過(guò)程。5、了解I/O接口的基本功能和基本結(jié)構(gòu)，掌握可編程接口芯片的設(shè)定方法及應(yīng)用。6、了解總線技術(shù)及微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第1章緒論1.1微處理器發(fā)展概況1.2微計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.3處理器、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)1.4數(shù)值及轉(zhuǎn)換1.5微處理器內(nèi)數(shù)據(jù)表示形式本章重點(diǎn)

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發(fā)展歷史、發(fā)展前景、應(yīng)用領(lǐng)域、分類、性能指標(biāo)

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系統(tǒng)組成，組成分類、軟和硬件基本結(jié)構(gòu)、基本結(jié)構(gòu)及工作原理

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數(shù)值及轉(zhuǎn)換

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微處理器內(nèi)數(shù)據(jù)表示形式

1.1微機(jī)發(fā)展概況1、前言巴貝奇分析機(jī)采用三個(gè)具有現(xiàn)代意義裝置：保存數(shù)據(jù)的寄存器（齒輪式裝置）；從寄存器取出數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的裝置，并且機(jī)器的乘法以累次加法來(lái)實(shí)現(xiàn)；控制操作順序、選擇所需處理的數(shù)據(jù)及輸出結(jié)果的裝置。1、前言1939年，阿塔納索夫提出計(jì)算機(jī)三原則：采用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算；采用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算；采用把計(jì)算功能和存儲(chǔ)功能相分離的結(jié)構(gòu)。1939年，阿塔納索夫還設(shè)計(jì)并試制數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的樣機(jī)“ABC機(jī)”，但未能完工。1、前言1940年，美國(guó)科學(xué)家維納闡述了自己對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的五點(diǎn)設(shè)計(jì)原則數(shù)字式而不是模擬式；以電子元件構(gòu)成并盡量減少機(jī)械裝置；采用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制；內(nèi)部存放計(jì)算表；內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。1、前言1946年馮·諾依曼提出計(jì)算機(jī)體系電子計(jì)算機(jī)應(yīng)該以二進(jìn)制為運(yùn)算基礎(chǔ)，是電子計(jì)算機(jī)應(yīng)采用“存儲(chǔ)程序”方式工作，整個(gè)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由五個(gè)部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入裝置和輸出裝置。

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)

1946年6月，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼（JoheVonNeumman）提出了“存儲(chǔ)程序”的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案。其特點(diǎn)是：采用二進(jìn)制數(shù)形式表示數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)指令。指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器中，能自動(dòng)依次執(zhí)行指令。由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備5大部分組成計(jì)算機(jī)硬件。工作原理的核心是“存儲(chǔ)程序”和“程序控制”。按照這一原理設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)稱為馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)。馮·諾依曼提出的體系結(jié)構(gòu)奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)，被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑。

2、第一代計(jì)算機(jī)埃克特為ENIAC換電子管

1946：ENIAC永載史冊(cè)，1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)：“埃尼阿克”（ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）。

ENIAC的不足：運(yùn)算速度慢、存儲(chǔ)容量小、全部指令沒(méi)有存放在存儲(chǔ)器中、機(jī)器操作復(fù)雜、穩(wěn)定性差。2、第一代計(jì)算機(jī)（ENIAC）長(zhǎng)30.48米，寬1米，占地面積170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10件普通房間的大小，重達(dá)30噸，它使用18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開(kāi)關(guān)，耗電量150千瓦，。每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬(wàn)倍。(而人最快的運(yùn)算速度每秒僅5次加法運(yùn)算)，還能進(jìn)行平方和立方運(yùn)算，計(jì)算正弦和余弦等三角函數(shù)的值及其它一些更復(fù)雜的運(yùn)算。這樣的速度在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是人類智慧的最高水平。3、第二代計(jì)算機(jī)晶體管肖克萊（左）、巴?。ㄖ校⒉祭D（右）于1956年共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1959-1964：晶體管造就第二代計(jì)算機(jī)3、第二代計(jì)算機(jī)TRADIC美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室于1954年研制成功第一臺(tái)使用晶體管的第二代計(jì)算機(jī)TRADIC。裝有800只晶體管，僅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。相比采用定點(diǎn)運(yùn)算的第一代計(jì)算機(jī)，第二代計(jì)算機(jī)普遍增加了浮點(diǎn)運(yùn)算，計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)了一次飛躍。IBM7090晶體管電腦

第二代電子計(jì)算機(jī)的典型代表4、第三代計(jì)算機(jī)（IC）1958年，美國(guó)物理學(xué)家基爾比和諾伊斯同時(shí)發(fā)明集成電路。1969年，法庭判決基爾比(左)和諾伊斯（右）為集成電路的共同發(fā)明人，他們都因此成為微電子學(xué)創(chuàng)始人并獲得巴倫坦獎(jiǎng)?wù)隆?964-1970：集成電路使第三代計(jì)算機(jī)脫胎換骨IBMS/360S/360極強(qiáng)的通用性適用于各方面的用戶，它具有“360度”全方位的特點(diǎn)，并因此得名。開(kāi)發(fā)S/360被稱為“世紀(jì)豪賭”，IBM為此投入了50億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)制造原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”的20億美元。5、第四代計(jì)算機(jī)

從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)，它們都采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。隨著技術(shù)的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)開(kāi)始分化成通用大型機(jī)、巨型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)。格魯夫、諾依斯和摩爾Intel公司成立于1968年，Intel這個(gè)字是由“集成/電子(IntegratedElectronics)"兩個(gè)英文單詞組合成的，象征新公司將在集成電路市場(chǎng)上飛黃騰達(dá)1971：微處理器時(shí)代的開(kāi)端1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel4004，標(biāo)志著第一代微處理器問(wèn)世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開(kāi)始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來(lái)最有影響力的7位科學(xué)家”之一。4004的樣子很像小蟲(chóng)子4004的集成度只有2300個(gè)晶體管，功能其實(shí)比較弱，且計(jì)算速度較慢，以致只能用在Busicom計(jì)算器上，更不用說(shuō)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算了。不過(guò)比起第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)輕巧太多太多了。而且最大的歷史意義是，它是第一個(gè)通用型處理器

1972年4月，霍夫等人開(kāi)發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel8008。

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1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel8080

主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲(chǔ)器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS。80861978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微處理器，標(biāo)志著第三代微處理器問(wèn)世。它采用16位寄存器、16位數(shù)據(jù)總線和29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，售價(jià)360美元。8088：IBMPC的御用之選1979年，Intel推出4.77MHz的準(zhǔn)16位微處理器8088。它在內(nèi)部以16位運(yùn)行，但支持8位數(shù)據(jù)總線，采用現(xiàn)有的8位設(shè)備控制芯片，包含29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，可訪問(wèn)1MB內(nèi)存地址，速度為0.33MIPS。第一臺(tái)IBMPC早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋計(jì)劃”的13人小組秘密來(lái)到佛羅里達(dá)州波克羅頓鎮(zhèn)的IBM研究發(fā)展中心，開(kāi)始開(kāi)發(fā)后來(lái)被稱為IBMPC的產(chǎn)品。一年后的8月12日，IBM公司在紐約宣布第一臺(tái)IBMPC誕生第一臺(tái)IBMPC采用了主頻為4.77MHz的Intel8088，操作系統(tǒng)是Microsoft提供的MS-DOS。IBM將其命名為“個(gè)人電腦（PersonalComputer）”，不久“個(gè)人電腦”的縮寫(xiě)“PC”成為所有個(gè)人電腦的代名詞。PC之父

IBM微電腦技術(shù)總設(shè)計(jì)師埃斯特利奇（DonEstridge）負(fù)責(zé)整個(gè)跳棋計(jì)劃的執(zhí)行，他的天才和辛勤工作直接導(dǎo)致了IBMPC的成功，并被后人尊稱為“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班機(jī)遭臺(tái)風(fēng)襲擊而英年早逝，沒(méi)能夠親眼目睹他所開(kāi)創(chuàng)的巨大輝煌。

IBM如何開(kāi)發(fā)PC“13人小組”項(xiàng)目實(shí)施工程名稱：跳棋計(jì)劃時(shí)間：1980年7月組長(zhǎng)：BocaRaton 目標(biāo)：確定PC方向市場(chǎng)：Apple公司ApplePC Tandy公司TRS-80樣機(jī)：1980年9月6日CPU—8085A無(wú)OS樣機(jī)名稱：PC市場(chǎng)化：1980年9月IBM同意生產(chǎn)PC機(jī)

IBM如何開(kāi)發(fā)PCPC之父

PhillipDonEstridge：總體設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)銷售 最大貢獻(xiàn)：支持開(kāi)放的系統(tǒng)。（任何設(shè)備都支持）PC機(jī)的體系結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)：DB、AB、CB(CPU、RAM、EPROM、IO）限制：總線的寬度

PC的OS對(duì)程序和數(shù)據(jù)只能使用64K的內(nèi)存開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)Microsoft公司BillGates推薦Seattle公司設(shè)計(jì)OS為QDOS（quickanddirtyoperatingsystem）（OS為四種：CP/M、UCSDP-System、DUBBLE-UNIX）

IBM如何開(kāi)發(fā)PC公布的IBMPC4.77mhz8088/8086CPU64KRAM5.25’’軟驅(qū)160KB盒帶存儲(chǔ)設(shè)備的內(nèi)部接口單色B或彩色C顯示器

IBM如何開(kāi)發(fā)PCPC制造人類的神化PC家族成員81年IBMPC （8088）83年IBMPC/XT （8086）87年IBMPS/2 （286、386）90年IBMPS/1 （486、PI）PS/2確定四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)微通道體系結(jié)構(gòu)視頻圖形陣列（VGA）標(biāo)準(zhǔn)3.5英寸磁盤(pán)101標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)Intel80286

1983年,Intel推出6MHz的Intel80286微處理器，采用16位數(shù)據(jù)總線。它提供了保護(hù)模式操作功能，最初的批發(fā)價(jià)為360美元。80386進(jìn)入了32位元的世代

1985年10月，Intel推出16MHz80386DX微處理器Intel486（1988）

Pentium（586）Intel于1993年3月推出奔騰（Pentium）處理器PentiumMMX，支持多媒體技術(shù)的奔騰PentiumMMX是英特爾在Pentium內(nèi)核基礎(chǔ)上改進(jìn)，最大的特點(diǎn)是增加了57條MMX指令。這些指令專門用來(lái)處理音視頻相關(guān)的計(jì)算，目的是提高CPU處理多媒體數(shù)據(jù)的效率。PentiumPro，面向工作站的處理器

11月1日，Intel推出PentiumPro微處理器，采用了一種新的總線接口Socket8。新的處理器對(duì)多媒體功能提供了很好的支持。PentiumII，芯片封裝有著巨大的改變

PentiumII首次引入了S.E.C封裝(SingleEdgeContact)技術(shù)，將高速緩存與處理器整合在一塊PCB板上。奔騰III處理器

1999年1月，Intel推出奔騰III處理器，其身份代碼可通過(guò)Internet讀取。Pentium4處理器

2000年英特爾發(fā)布了Pentium4處理器。用戶使用基于Pentium4處理器的個(gè)人電腦，可以創(chuàng)建專業(yè)品質(zhì)的影片，透過(guò)因特網(wǎng)傳遞電視品質(zhì)的影像，實(shí)時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音、影像通訊，實(shí)時(shí)3D渲染，快速進(jìn)行MP3編碼解碼運(yùn)算，在連接因特網(wǎng)時(shí)運(yùn)行多個(gè)多媒體軟件。這是目前空前強(qiáng)大的個(gè)人電腦處理器產(chǎn)品，仍然在繼續(xù)銷售中。6、微處理器主要特點(diǎn)7、摩爾定律

摩爾預(yù)言，晶體管的密度每過(guò)18個(gè)月就會(huì)翻一番，這就是著名的摩爾定律。這個(gè)趨勢(shì)一直延續(xù)至今。在26年的時(shí)間里，芯片上的晶體管數(shù)量增加了3200多倍，從1971年推出的第一款4004的2300個(gè)增加到奔騰?II處理器的750萬(wàn)個(gè)。外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，單位也是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運(yùn)行速度。前端總線(FSB)頻率實(shí)質(zhì)上表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。?shù)據(jù)交換速度＝（FSB×數(shù)據(jù)帶寬）/8。8、微處理器幾個(gè)重要概念主頻也叫時(shí)鐘頻率，單位是MHz，用來(lái)表示CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度。CPU的主頻＝外頻×倍頻系數(shù)。CPU的主頻與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力是沒(méi)有直接關(guān)系的外頻與前端總線(FSB)頻率的區(qū)別：前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋忸l是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度。也就是說(shuō)，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號(hào)在每秒鐘震蕩一千萬(wàn)次；而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。主板的結(jié)構(gòu)中央處理單元CPU主存MEMORY主板接口卡總線插槽存儲(chǔ)子系統(tǒng)輸入輸出子系統(tǒng)主板：總線主板：接口掌握電腦在不借助或盡量少用軟件的情況下只憑借操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目的。管理識(shí)別電腦四大軟件接口BIOS注冊(cè)表/組策略設(shè)備管理器計(jì)算機(jī)管理（1）、BIOS與CMOSBIOS：通常指用于修改CMOS內(nèi)容的工具程序，這個(gè)程序固化在主板上的ROM中。它也包括如下程序：基本輸入輸出程序，系統(tǒng)信息設(shè)置，開(kāi)機(jī)上電自檢程序和系統(tǒng)自舉程序。CMOS：用以存儲(chǔ)BIOS設(shè)定內(nèi)容的一顆IC元件。BIOS與CMOS的區(qū)別1、采用的存儲(chǔ)材料不同BIOS采用ROM芯片雖然現(xiàn)在采用了可擦寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器（flashROM），即使更新也需要用特殊的方法，或者用紫外線照射擦寫(xiě)窗口，才能修改。CMOS本身采用低供電電壓可讀寫(xiě)的RAM，需要不間斷的電源供電，以維持其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，否則，一旦掉電數(shù)據(jù)將丟失。2、存儲(chǔ)的內(nèi)容不同BIOS中始終固定保存微機(jī)正常運(yùn)行所必須的基本輸入輸出程序（BIOSsetupprogram）、系統(tǒng)信息設(shè)置（systemsetup）、開(kāi)機(jī)上電自檢程序（POST）和系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序（systembootprogram）。CMOS中存儲(chǔ)著被固化工具程序BIOS修改過(guò)的系統(tǒng)的硬件配置和用戶對(duì)某些參數(shù)的設(shè)定值。（2）注冊(cè)表(regedit)注冊(cè)表是Windows系統(tǒng)中保存系統(tǒng)、應(yīng)用軟件配置的數(shù)據(jù)庫(kù)（3）組策略(gpedit.msc)組策略就是修改注冊(cè)表中的配置。組策略則將系統(tǒng)重要的配置功能匯集成各種配置模塊，供管理人員直接使用，從而達(dá)到方便管理計(jì)算機(jī)的目的。（4）、設(shè)備管理器和計(jì)算機(jī)管理1.2、計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

1）．未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)朝著微型計(jì)算機(jī)和巨型計(jì)算機(jī)兩級(jí)方向發(fā)展。當(dāng)前開(kāi)發(fā)和研究的熱點(diǎn)是多媒體計(jì)算機(jī)。未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展的總趨勢(shì)是智能化計(jì)算機(jī)。今后計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流是計(jì)算機(jī)與通信相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。非馮·諾依曼型體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)是提高現(xiàn)代計(jì)算機(jī)性能的另一個(gè)研究焦點(diǎn)。

2）．新型計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：建立在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上，從內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)來(lái)模擬人腦的神經(jīng)系統(tǒng)。用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理單元模擬人腦的神經(jīng)元，并利用神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的分布式存儲(chǔ)和相互關(guān)聯(lián)來(lái)模擬人腦的活動(dòng)。生物計(jì)算機(jī)：使用由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白分子為材料的“生物芯片”，不僅具有巨大的存儲(chǔ)能力，而且能以波的形式傳播信息。由于它具備生物體的某些機(jī)能，所以更易于模擬人腦的機(jī)制。光子計(jì)算機(jī)：用光子代替電子，用光互連代替導(dǎo)線互連，用光硬件代替電子硬件，用光運(yùn)算代替電子運(yùn)算。3）.計(jì)算機(jī)與信息化信息化就是全面發(fā)展和利用現(xiàn)代信息技術(shù)，借以提高人類社會(huì)的生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)、生活等諸方面的效率和創(chuàng)造能力，使社會(huì)的物質(zhì)財(cái)富和精神文明得到最大提高。信息化特點(diǎn)信息成為重要的戰(zhàn)略資源信息產(chǎn)業(yè)成為最大的產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)成為社會(huì)的基礎(chǔ)信息信息化三大技術(shù)支柱計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.3、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類及應(yīng)用

1)．計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快：PC機(jī)每秒種可以處理幾百萬(wàn)條指令，巨型機(jī)的運(yùn)算速度可以達(dá)到幾億次以上。計(jì)算精度高：普通微型計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度已達(dá)到32~64位二進(jìn)制數(shù)。具有“記憶”和邏輯判斷功能：“記憶”功能指的是計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)大量信息，供用戶隨時(shí)檢索和查詢。邏輯判斷功能指的是計(jì)算機(jī)不僅能夠進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，還能進(jìn)行邏輯運(yùn)算和實(shí)踐推理。記憶功能、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算相結(jié)合，使得計(jì)算機(jī)能夠模仿人類的某些智能活動(dòng)，成為人類腦力延伸的工具，計(jì)算機(jī)又稱為“電腦”。

能自動(dòng)運(yùn)行并且具備人機(jī)交互功能：自動(dòng)運(yùn)行是把問(wèn)題編成程序輸入計(jì)算機(jī)中，發(fā)出運(yùn)行指令后，計(jì)算機(jī)便在該程序控制下依次逐條執(zhí)行，不再需要人工干預(yù)。人機(jī)交互則是在人想要干預(yù)時(shí)，采用人機(jī)對(duì)話形式，有針對(duì)性地解決問(wèn)題。

2)．計(jì)算機(jī)分類個(gè)人計(jì)算機(jī)：面向個(gè)人或家庭使用的低檔微型計(jì)算機(jī)。工作站：介于PC機(jī)和小型機(jī)之間的高檔微型機(jī)。小型計(jì)算機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、易維護(hù)和使用。其規(guī)模和設(shè)置可以滿足一個(gè)中小型部門的工作需要。主機(jī)：具有大容量存儲(chǔ)器，多種類型的I/O通道，能同時(shí)支持批處理和分時(shí)處理等多種工作方式。其規(guī)模和配置可以滿足一個(gè)大中型部門的工作需要。小巨型計(jì)算機(jī)：也稱為桌上型超級(jí)計(jì)算機(jī)。最大的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，并且具有較好的性能價(jià)格比。巨型計(jì)算機(jī)：也稱為超級(jí)計(jì)算機(jī)。具有極高的性能和極大的規(guī)模，價(jià)格昂貴，多用于尖端科技領(lǐng)域。微型計(jì)算機(jī)的分類

1．按照CPU的字長(zhǎng)來(lái)分類有4位、8位、16位、32位、64位微型計(jì)算機(jī)等。2．按照微處理器器件的工藝來(lái)分類可分成MOS工藝、雙極型TTL工藝的微處理器。3．按照微型計(jì)算機(jī)的利用形態(tài)來(lái)分類

有單片機(jī)、單板機(jī)、位片機(jī)、微機(jī)系統(tǒng)等。

3．計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

科學(xué)計(jì)算：也稱為數(shù)值計(jì)算，是指用計(jì)算機(jī)來(lái)解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的復(fù)雜的數(shù)學(xué)及數(shù)值計(jì)算問(wèn)題。數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理也稱為信息處理，是人們利用計(jì)算機(jī)對(duì)所獲取的信息進(jìn)行采集、記錄、整理、加工、存儲(chǔ)和傳輸，并進(jìn)行綜合分析等。過(guò)程控制：過(guò)程控制是用傳感器在現(xiàn)場(chǎng)采集受控對(duì)象的數(shù)據(jù)，通過(guò)比較器求出與設(shè)定數(shù)據(jù)的偏差，由計(jì)算機(jī)按控制模型進(jìn)行計(jì)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服裝置對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行控制和調(diào)整。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種輔助功能的系統(tǒng)。例如，CAD、CAM、CAT、CAE和CAI等。人工智能：是用計(jì)算機(jī)執(zhí)行某些與人的智能活動(dòng)有關(guān)的復(fù)雜功能，模擬人類的某些智力活動(dòng)，如圖形和聲音的識(shí)別，推理和學(xué)習(xí)的過(guò)程。3)．計(jì)算機(jī)應(yīng)用4）.微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)介紹

位：這是計(jì)算機(jī)中所表示的最基本、最小的數(shù)據(jù)單元。字長(zhǎng)：是計(jì)算機(jī)在交換、加工和存放信息時(shí)的最基本的長(zhǎng)度。字節(jié)（Byte）：是計(jì)算機(jī)中通用的基本單元，由8個(gè)二進(jìn)制位組成。字：是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本單位。主頻：也稱時(shí)鐘頻率，是指計(jì)算機(jī)中時(shí)鐘脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的頻率。訪存空間：是該微處理器構(gòu)成的系統(tǒng)所能訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元數(shù)。指令數(shù)：構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的操作命令數(shù)。基本指令執(zhí)行時(shí)間：計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序所花的時(shí)間?？煽啃裕褐赣?jì)算機(jī)在規(guī)定時(shí)間和條件下正常工作不發(fā)生故障的概率。兼容性：指計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和軟件程序可用于其他多種系統(tǒng)的性能。性能價(jià)格比：是衡量計(jì)算機(jī)產(chǎn)品優(yōu)劣的綜合性指標(biāo)。

1.4、微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次微處理器(Microprocessor)微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(Microcomputersystem)微控制器(1)微處理器(Microprocessor)不包含微型計(jì)算機(jī)硬件的全部功能，但它是微型計(jì)算機(jī)控制、處理的核心。單片VLSI電路，體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、工作頻率已達(dá)空前高的水平（8M~1KM）。主流微處理器具有通用性，不僅用于微型機(jī)也用于工作站及超級(jí)計(jì)算機(jī)。由算術(shù)、邏輯部件、寄存器、控制器部件組成。通用寄存器專用寄存器控制、邏輯ALUAB內(nèi)部總線微處理器結(jié)構(gòu)框圖數(shù)據(jù)緩沖器DR指令寄存器IR指令譯碼器ID定時(shí)與控制MUXALUATMP加/減1器地址鎖存器PCLHEDCB標(biāo)志寄存器F地址緩沖器AR8位微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(2)微型計(jì)算機(jī)微處理器：執(zhí)行指令的核心。存儲(chǔ)器：存指令、數(shù)據(jù)、結(jié)果。外圍接口：并口、串口、I2接口、CAN、 DMA、聲音接口等。系統(tǒng)總線：總線分類：片內(nèi)部、外部總線 結(jié)構(gòu)形式：哈佛、馮.諾依曼 信息類別：數(shù)據(jù)、地址、控制 功能任務(wù)：模塊連接信息通路 (3)微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微計(jì)算機(jī)：微處理器、存儲(chǔ)器、外圍接口 系統(tǒng)總線軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件、中間軟件、應(yīng)用軟件外部設(shè)備：軟驅(qū)、硬驅(qū)、光驅(qū)、鍵盤(pán) 鼠標(biāo)、顯示器。輔助備件：電源、機(jī)箱、控制面板。

算術(shù)邏輯單元ALU

寄存器AX、~、FX

控制器FX1、FX2數(shù)據(jù)總線DB地址總線AB控制總線CB只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM、EEPROM隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器RAM、SRAM、DRAM、NVRAM串行輸入輸出接口并行輸入輸出接口外存儲(chǔ)器接口顯示器接口等等鍵盤(pán)、鼠標(biāo)顯示示器、打印機(jī)軟磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等等微處理器系統(tǒng)總線內(nèi)存儲(chǔ)器外圍接口電路電源、機(jī)箱、控制面板系統(tǒng)監(jiān)控、OS、診斷程序機(jī)器、匯編、高級(jí)中間件應(yīng)用（軟件包、DBS）軟件外圍設(shè)備微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)

硬件微處理器，微計(jì)算機(jī)，微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者關(guān)系CP微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微處理器CPU＋寄存器（Registers）的特殊存儲(chǔ)器集成在一片大規(guī)模集成電路之中微型計(jì)算機(jī)以微處理器+RAM/ROM+I/O接口（馮.諾伊曼結(jié)構(gòu)）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)＋硬件（外圍設(shè)備）＋軟件（控制微型計(jì)算機(jī)工作的）4）、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備運(yùn)算器控制器輸入信息輸出設(shè)備輸出信息讀出讀出外存儲(chǔ)器寫(xiě)入內(nèi)存儲(chǔ)器寫(xiě)入取出指令數(shù)據(jù)信息控制信息微型計(jì)算機(jī)CPU+內(nèi)存+I/O接口外圍設(shè)備中央處理器CPU微處理器(up):

組成：A、（B、C、D、E、H、L、PC、F）、ALU、控制、數(shù)據(jù)地址緩沖器、片內(nèi)總線。功能：算術(shù)、邏輯運(yùn)算；系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制等。存儲(chǔ)器（RAM、EPROM） 組成：存儲(chǔ)體、地址寄存器、地址譯碼器、數(shù)據(jù)緩沖器、控制電路。 功能：存放數(shù)據(jù)和代碼。IO功能芯片 組成：IO、COM、PIO、CAN、INT、DMA、TIMER。 功能：IO部分功能。總線（DB、AB、CB）

DB： 功能：傳送數(shù)據(jù)；寬度與CPU位數(shù)相同。

DB是雙向，表示形式（D0~D7） 數(shù)據(jù)={廣義：數(shù)據(jù)、代碼、狀態(tài)} AB： 功能：傳送地址；寬度決定CPU尋址的范圍，取決于RAM的大小。

DB是單向，表示形式（A0~A15）

CB： 功能：傳送控制信息；-RD、-WR、-PS、中斷、請(qǐng)求、等待等。

DB是單向，表示形式（C0~C5）（1）硬件是基礎(chǔ)，軟件依賴于硬件的存在而發(fā)生作用。（2）軟件是靈魂，是硬件功能的擴(kuò)充和完善。（3）硬件和軟件相互滲透，相互促進(jìn)，并可以相互轉(zhuǎn)化。5）、軟硬件之間的相互關(guān)系6）、微計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型計(jì)算機(jī)CPU存儲(chǔ)器時(shí)鐘和電源7）、指令的執(zhí)行過(guò)程微機(jī)工作過(guò)程Eg:5CH+2EH=8AH 編制程序：

ORG1000HMOV A，5CH ADD A，2EH JOL1MOV(0200H),AL1:HALT機(jī)器語(yǔ)言：地址：程序機(jī)器碼：

1000HMOVA，5CHB0H 5CH1002HADDA，2EH 04H 2EH1004H JOL170H0AH10H1007HMOV(0200H),A A2H00H02H100AHL1:HALTF4H程序過(guò)程：

第一步：取指令ＰＣ＝０；ＰＣ＝ＰＣ＋１ＡＲ＝０ＡＤ＝０（地址譯碼器）定時(shí)控制器產(chǎn)生片選控制信號(hào)ＤＢ上的指令第二步：譯碼ＤＲ＝指令ＩＲ＝指令ＩＤ＝指令第三步：形成控制命令第四步：執(zhí)行在ＲＡＭ中?。埃常葦?shù)本指令執(zhí)行完成第五步：下一條指令注意：PC是程序執(zhí)行控制器，PC值決定CPU取哪條指令執(zhí)行；PC=PC+１時(shí)鐘=CPU的“驅(qū)動(dòng)器”1)位（bit）是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為0或1的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時(shí)記作b2)字節(jié)（byte）由8個(gè)位二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。字節(jié)作為單位時(shí)記作B,是衡量計(jì)算機(jī)所容納信息量多少的單位。1.5、數(shù)制及轉(zhuǎn)換

位和字節(jié)例如：一張3.5英寸的軟盤(pán)容量為1.44MB，它是否能存儲(chǔ)1500000字節(jié)的內(nèi)容？即表示該軟盤(pán)可存儲(chǔ)：1.44×1024×1024≈1509949字節(jié)1M＝1024×1024＝1048576十進(jìn)制碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9位權(quán)：10規(guī)則：逢十進(jìn)一 二進(jìn)制碼：0、1位權(quán)：2規(guī)則：逢二進(jìn)一 八進(jìn)制碼：0、1、2、3、4、5、6、7位權(quán)：8規(guī)則：逢八進(jìn)一 十六進(jìn)制碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F位權(quán)：16規(guī)則：逢十六進(jìn)一 1、數(shù)制2、轉(zhuǎn)換十進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制 （1）、十——二 分：整數(shù)、小數(shù) 整數(shù)： 法則：用2除取余數(shù)（Ao--An） 小數(shù)： 法則：用2乘取整數(shù)（An--Ao） （2）、二——十 法則：按權(quán)展開(kāi)相加 二進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換八、十六進(jìn)制 （1）、二——八

3位二進(jìn)制=1位八進(jìn)制 （2）、二——十六

4位二進(jìn)制=1位十六進(jìn)制1.6、計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)及編碼數(shù)機(jī)器數(shù)與真值 （1）、真值

eg.N1=+1001101 N2=-1001101

（2）、機(jī)器數(shù)

eg.N1=01001101“+”=0表示

N2=11001101“-”=1表示帶符號(hào)數(shù)與無(wú)符號(hào)數(shù)

（八位數(shù) ）eg:

符號(hào)位數(shù)值

011010011.6、計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)及編碼編碼原碼、補(bǔ)碼與反碼 （1）、原碼 （機(jī)