第1章++微型计算机基础ppt课件.ppt

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1、1.1概述1.2微型计算机系统1.3计算机中的数制及其转换1.4计算机中数与字符的编码1.5非数值数据的二进制编码习题与思考题第1章微型计算机基础ENIAC1946年2月15日，世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC研制成功，承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成，总工程师埃克特当时年仅24岁。ENIAC：长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开

2、关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。(而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算)，还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。这样的速度在当时已经是人类智慧的最高水平。1.1概述埃克特（右）和莫克利（左）ENIAC的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差。冯·诺依曼加入莫尔研制小组之后，在ENIAC尚未投入运行的阶段，就发现了ENIAC原先设计中的致命缺陷。此后，冯·诺依曼（VonNeumann）与莫尔小组合作研制了EDVAC（ElectronicDisc

3、reteVariableAutomaticComputer）计算机，该计算机采用了存储程序方式，其后开发的计算机都采用这种方式，称为冯·诺依曼计算机。冯·诺依曼计算机具有如下基本特点：（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成；（2）采用存储程序方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器中运算，即由指令组成的程序是可以修改的；（3）数据以二进制码表示；（4）指令由操作码和地址码组成；（5）指令在存储器中按执行顺序存放，由程序计数器PC指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，也可按运算结果或外界条件而改变；（6）机器以处理器为

4、中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过处理器。冯·诺依曼计算机开辟了“存储程序自动控制”的现代计算机体系结构先河，目前的计算机基本是基于冯·诺依曼计算机的模型和原理研制的。冯·诺依曼计算机结构运算器存储器控制器输出设备输入设备原始数据和指令计算结果计算机的基本结构框图运算器存储器控制器输出设备输入设备运算器存储器控制器输出设备输入设备运算器存储器控制器输出设备输入设备运算器存储器控制器输出设备输入设备冯·诺依曼计算机结构数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也为二进制。由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。控制器

5、是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的，并由一个程序计数器（即指令地址计数器）控制指令的执行。控制器具有判断能力，能根据指令，选择不同的动作流程。微处理器包括运算器和控制器。以其为核心，通过地址(AB)、数据(DB)、控制(CB)三总线连接存储器、输入/输出接口，进而输入设备和输出设备。从第一台计算机问世以来的半个世纪，计算机获得突飞猛进的发展，在人类科技史上还没有一种学科可以与电子计算机的发展相提并论。人们根据计算机的性能和当时的硬件技术状况，将计算机的发展分成四个阶段，每一阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃，四个阶段的特点具体如下：第1代：电子管计

6、算机时代（20世纪40年代中期至50年代后期）。这一时期的计算机采用电子管作为基本器件，主要为军事与国防尖端技术的需要而研制，其研究成果逐步扩展到民用，并转为工业产品，形成了计算机工业。第2代：晶体管计算机时代（20世纪50年代中期至60年代中期）。这一时期计算机的主要器件逐步由电子管改为晶体管，因而缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性，而且价格不断下降。第3代：中小集成电路计算机时代（20世纪60年代中期至70年代初期）。这一时期的计算机采用集成电路作为基本器件，功耗、体积、价格等进一步下降，而速度及可靠性进一步提高，使计算机的应用范围进一步扩大。正是由于集成电路成本的

7、迅速下降，产生了成本低而功能相对较强的小型计算机供应市场，占领了许多数据处理的应用领域。第4代：大规模和超大规模集成电路计算机时代。20世纪70年代初，半导体存储器问世，迅速取代了磁芯存储器，并不断向大容量、高速度发展。此后，存储器芯片集成度大体上每三年翻两番，这就是著名的摩尔定律，从1971年内含2300个晶体管的Intel4004芯片问世，到1999年包含了750万个晶体管的PentiumⅡ处理器，都证实了摩尔定律的正确性。后来摩尔定律用来描述微处理器的工作速度，在一定成本下，大体上也是