一章计算机基础OKppt课件.ppt
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1、微机原理与应用,教材: 80X86/Pentium微型计算机原理及应用 吴宁主编 电子工业出版社 课时安排: 56个学时,课程简介,本课程主要涉及Intel系列微处理器的程序设计以及接口技术,是进一步学习和掌握基于Intel系列微处理器的电子、通信和控制系统的程序设计和接口技术以及芯片开发的入门课程。 主要内容: 汇编语言:80X86汇编语言的程序设计方法及应用 微机原理:微处理器结构,存储器原理,中断系统等。 接口技术:基本的I/O接口芯片(8253,8255A,8251A等),常用总线及接口(ISA,EISA,VESA,PCI,USB,AGP)。,内容纲要,1 计算机基础 2 80X86/
2、Pentium微处理器 3 80X86/Pentium指令系统 4 汇编语言程序设计 5 半导体存储器 6 输入/输出和中断技术 7 微型机接口技术,第一章 计算机基础,1.1 概述 1.2 计算机中数值数据信息的表示 无符号数 带符号数:原码、反码、补码 BCD码 1.3 计算机中非数值数据的表示 ASCII码(英文) 1.4 微型计算机基本工作原理 硬件、软件、指令执行 1.5 计算机的主要性能指标,1.1 概述,第一台电子计算机ENIAC,于1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功,美籍数学家冯诺依曼(Von Neumann)所确立的存储程序体系沿用至今 冯 诺依曼结构计算机的 3 点重要
3、设计思想: 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5 个基本部分组成。 采用二进制。 指令和数据都放在存储器中,机器能自动执行程序(存储程序思想),1.1 概述,计算机发展简史,1946第一台电子计算机ENIAC。 第一代计算机 1946 1955,电子管。 第二代计算机 1956 1963,晶体管。 第三代计算机 1964 1971,中小规模集成电路。 第四代计算机 1972 1986,大规模集成电路。 第五代计算机 1986 今,超大规模集成电路。,1.1 概述,微处理器的发展史,第一代微型机(1971-1973) 4位和低档8位微处理器 第二代微型机(1974-1977)中高档8位
4、微处理器 第三代微型机(1978-1984)16位微处理器 第四代微型机(1985-1992)32位微处理器 第五代微型机(1993 - 今)64位微处理器 19931996 Pentium(64位外部数据总线) 19972001 加强型Pentium 2001今 64位CPU、双核CPU等,1.1 概述,第一代微型机(1971-1973) 4位和低档8位微处理器,1.1 概述,典型产品有Intel 4004(1971年、4位)和Intel 8008(1972年、8位)。 特点 字长: 4位或8位 时钟频率:1MHz 平均执行指令时间:20s 集成度:2000管/片,第二代微型机(1974-1
5、977)中高档8位微处理器,Intel 8080,Motorola公司的M6800,Zilog公司的Z80,Intel公司的8085,Rockwell与MOS Technology的6502等。 特点 字长: 8位 时钟频率: 24MHz 平均执行指令时间: 12 s 集成度:5000 10000管/片,1.1 概述,第三代微型机(1978-1984)16位微处理器,Intel公司的8086/8088、Motorola公司的M68000和Zilog 公司的Z8000 特点 字长: 16位 时钟频率: 440MHz 平均执行指令时间: 0.5 s 集成度:20000 60000管/片,1.1 概
6、述,第四代微型机(1985-1992)32位微处理器,Intel公司推出80186、80286 1985年,Intel公司推出能进行多任务处理的32位微处理器80386,同时有Motorola公司的M68020 1989年,Intel公司推出80486,同期有Motorola公司的M68040 特点 字长: 32位 时钟频率: 10120MHz 平均执行指令时间: 0.2s 集成度:几十万上百万管/片,1.1 概述,Pentium,1993年3月,Intel公司的奔腾(Pentium) 时钟频率:60/66MHz 运行速度:112MIPS 集成度:310万管/片 1995年2月, Intel公
7、司的Pentium Pro 时钟频率:166MHz以上 集成度:550万管/片 1996年 Intel公司的Pentium MMX,1.1 概述,加强型Pentium,1997年到1999年,Intel公司的Pentium 、Pentium 、AMD公司的AMD-K7,这些芯片的集成度高达750万管/片,时钟频率达到750MHz。 2001年底, Pentium 主频高达2GHz,具有4200万只晶体管,主流高端32位CPU市场的佼佼者。 AMD公司的Athlon CPU,1.33GHz主频及2GHz主频。,1.1 概述,64位CPU,2001年5月,Intel公司正式推出了第一种64位微处理
8、器Itanium(安腾 )。Itanium由英特尔和惠普联合开发,主要用于工作站和服务器机型,内置24MB的3级缓存、工作频率为800MHz及722MHz的产品,价格为1177美元至4427美元。 AMD公司的AMD-K8,1.1 概述,微处理器发展过程,Intel的CPU的发展史,intel 4004,intel 的发展史就是从这块cpu起步的,1.1 概述,Intel的CPU的发展史,8008,8085,1.1 概述,Intel的CPU的发展史,8086,1.1 概述,Intel的CPU的发展史,80286,intel最后一块16位cpu,1.1 概述,Intel的CPU的发展史,486,
9、这是intel最后一代以数字编号的cpu,80386,intel第一代32位cpu,1.1 概述,Intel的CPU的发展史,pentium,传说中的586,pentium pro,pentium mmx,1.1 概述,Intel的CPU的发展史,pentiumII,Celeron(赛扬 ),1.1 概述,Intel的CPU的发展史,pentiumIII katmai,Intel pentiumIII tualatin/coppermine,pentiumIII,1.1 概述,Intel的CPU的发展史,intel pentiumIV_423,intel pentiumIV_478,1.1 概
10、述,数据、信息、媒体和多媒体,数据 数值型数据、非数值型数据 信息:对人有用的数据,这些数据可能影响到人们的行为和决策 媒体:承载信息的载体 感觉媒体、表示媒体、存储媒体、表现媒体、传输媒体 多媒体:多种感觉媒体,1.1 概述,1.2 计算机中数值数据信息的表示,用一个8位二进制数表示一个有符号数:,连同符号位一起数值化了的数,称为机器数。 机器数所表示的真实的数值,称为真值。,机器数与真值,1.2 计算机中数值数据信息的表示,计算机中数值数据信息的表示,常用的数制 二进制数(以B结尾) 八进制数(以O结尾) 十六进制数(以H结尾) 十进制数(以D结尾) 注:数在机器中是用二进制表示的,但为了
11、书写方便我们用十六进制表示,一个字节(8位二进制数)用两位十六进制数来表示。 例:10110011B179DB3H,1.2 计算机中数值数据信息的表示,位、字、字节、双字和字长,位(bit):计算机所能表示的最小最基本的数据单位,它指的是取值只能为0或1的一个二进制数值位。位作为单位时记作b 字节(byte):由8个位二进制位组成,通常用作计算存储容量的单位。字节作为单位时记作B。 例如8086/8088有20位地址线,它的存储器寻址范围(容量)是220字节,记做1MB。 1K=1024=210; 1M=1024K=220; 1G=1024M=230; 1T=1024G=240; 1KB1K8
12、b 字(word):是计算机内部进行数据传递的基本单位,它通常取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。,1.2 计算机中数值数据信息的表示,位、字、字节、双字和字长,字长:字所包含的二进制位数,即微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数。微处理器的字长有4位、8位、16位和32位等等。例如:8088称为准16位微处理器,而80386SX称为准32位微处理器。 IBM PC/XT机规定: 字(W)2字节16位 双字(DW)4字节32位 四字(QW)8字节64位,1.2 计算机中数值数据信息的表示,无符号数和带符号数,无符号数:无符号数的最高位不是符号位而是数值的一部分。 带符号数:
13、把二进制数的最高一位定义为符号位,符号位为0表示正数,符号位为1表示负数。 符号位:如果是8位二进制数,则符号位是D7,如果是16位二进制数,则符号位是D15。,1.2 计算机中数值数据信息的表示,原码,原码:数值部分不变,用最高位表示数的正、负号,0表示正,1表示负 【例1】X=+1001001 X原 = 01001001 【例2】X=-1001001 X原 = 11001001 零的表示 +0原=00000000 -0原=10000000 原码在运算中存在的问题 ( 1 ) 10- ( 1 ) 10 = ( 1 ) 10 + ( -1 ) 10 = ( 0 ) 10 (00000001)原
14、 + (10000001)原 = (10000010)原 = ( -2 ) (不正确),1.2 计算机中数值数据信息的表示,反码,反码:正数的反码与原码相同;负数的反码是将它的原码除符号位外逐位取反 【例3】X=+1001001 X反 = 01001001 【例4】X=-1001001 X反 = 10110110 反码的零 +0反= 00000000 -0反= 11111111 反码在运算中存在的问题 ( 1 ) 10 - ( 1 ) 10= ( 1 ) 10+ ( -1 ) 10= ( 0 ) 10 (00000001) 反+ (11111110)反 = (11111111)反 = ( -0
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