第1章微型计算机的结构及工作原理1.1微型计算机的发展概述计算机发展经历四代1.1.2微型计算机的发展第一代微型计算机：1971年（4位和低档8位CPU）第二代微型计算机：1973年（高档8位CPU）第三代微型计算机：1978年（16位CPU）第四代微型计算机：1985年（32位高档CPU）第五代微型计算机：1993年（64位高档CPU）Intel2004年2月1日发布基于Prescott核心的第三代Pentium4处理器。采用0.09微米的制造工艺，拥有一亿两千五百万个晶体管，管线也增加到了31级。配备1MB二级缓存，16KB的数据缓存。1.1.3微型计算机发展趋势1.2微型计算机组成原理一、微型计算机硬件系统1.微处理器MPU（MicroprocessorUnit）2.存储器（Memory）(2)内存单元的地址和内容为了区分各个不同的内存单元，就给每个存储单元编上不同的号码，即内存地址。内存单元的内容与内存单元的地址在表现形式上都是二进制数，但本质上它们是两个完全不同的概念。(3)内存的基本操作二、微型计算机硬件系统连接结构总线(BUS)就是把多个装置或功能部件连接起来，用于各功能部件之间信息传送和数据交换的一组公共通信线路。在CPU、存储器、I/O接口之间传输信息的公共通信线路称为系统总线。1.地址总线（AddressBus）3.控制总线（ControlBus）1.2.2微型计算机分类把微处器芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和小键盘、数码显示器等必要的输入/输出设备装配在一块印刷电路板上就构成了单板微型计算机系统。特点：结构紧凑、使用简单、成本低。应用：过程控制。2.单片机（Single-ChipMicroComputer或MicroControllerUnit）3.多板机微型计算机配上外设和各种丰富的系统软件就构成一个微机系统。1.3CPU内部结构及微机的工作过程以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑，完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算1.3.2微型计算机工作过程取指令阶段的任务是根据程序计数器PC中的值，从存储器读出现行指令,送到指令寄存器IR，然后PC自动加1指向下一条指令地址。分析指令阶段的任务是将IR中的指令操作码译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址。执行指令阶段的任务是取出操作数，执行指令规定的操作。根据指令不同还可能写入操作结果。微型机程序的执行过程实际上就是周而复始地完成这三阶段操作的过程，直至遇到停机指令时才结束整个机器的运行。二、指令举例指令执行过程图1.4微型计算机的主要性能指标及典型配置3.内存储器容量1.4.2微型计算机硬件系统的典型配置CPU插槽二、I/O接口卡三、显示器1.5微型计算机的运算基础1.十进制数设基数用R表示，则对于二进制，R=2，n为0或1，逢二进一。ND=对于八进制，R=8,n为0～7中的任意一个，逢八进一。NQ=对于十六进制，R=16,n为0～9、A、B、C、D、E、F共16个数码中的任意一个，逢十六进一。NH=例十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系如下表所示：1．二、八、十六进制数十进制数2.十进制数二、八、十六进制数例：将十进制数0.8125转换成二进制小数。延伸：1.5.2带符号数的表示方法在机器中，用二进制数表示有符号数，用最高位表示符号，其余的为数值位，这样一组连同符号也编码化的二进制数称为机器数，机器数所代表的数值大小成为机器数的真值。二、机器数的原码、反码、补码2.反码（One’sComplement）3.补码（Two’sComplement）8位二进制数1.5.3计算机中二进制信息编码二、字母与符号编码课堂练习本章作业