计算机工作原理 第1章ppt课件.ppt

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1、第一章微型计算机基础知识1.计算机的产生和发展现代计算机的结构基础：1946年6月，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（JoheVonNeumman）提出了“存储程序”和“程序控制”的计算机设计方案，其特点是：（1）采用二进制数的形式来表示数据和指令；（2）把指令和数据存储在计算机内部的存储器中，按照在存储器中存放的顺序自动依次执行指令；（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成计算机的基本硬件系统；（4）由控制器来控制程序和数据的存取以及程序的执行；（5）以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。

2、冯·诺依曼提出的计算机体系结构为后人普遍接受,它奠定了现代计算机结构理论的基础。诺依曼计算机的工作原理可概述为：“存储程序”+“程序控制”1.计算机的产生和发展计算机按照其逻辑部件的组成来化分，经历了4个时代的发展：第一代（1946年-1958年）：电子管阶段第二代（1959年-1964年）：晶体管阶段第三代（1965年-1970年）：集成电路阶段第四代（1971年-现在）：大规模/超大规模集成电路阶段2.从微处理器到微型计算机半导体集成电路技术的不断发展,为计算机的微型化打下了良好的物质基础.20世纪70年

3、代初美国硅谷诞生了第一片微处理器（Microprocessor）,即1971年Intel公司发布的Intel4004,这是一个4位微处理器,也被认为是世界上第一个微处理器.微型计算机就是以微处理器(CPUCentralProcessingUnit)为核心，配置相应的存储器、输入/输出设备(通过I/O接口芯片与CPU接口)系统总线等构成。输入设备控制器输出设备CPU存储器运算器ALUArithmeticLogicalUnit微型计算机的基本结构2.从微处理器到微型计算机微型计算机如果按照CPU字长和功能进行划分

4、，经历了6代的演变：第一代（1971-1973年）4位和8位低档微处理器第二代（1974-1977年）8位中高档微处理器第三代（1978-1984年）16位微处理器第四代（1985-1992年）32位微处理器第五代（1993-1999年）超级32位Pentium微处理器第六代（2000年以后）64位微处理器Merced2.从微处理器到微型计算机3.有关术语1.位(bit)2.字节(Byte)3.字和字长(word)4.位编号5.指令、指令系统和程序6.寄存器7.译码器1.位(bit)指计算机能表示的最基本最小

5、的单位在计算机中采用二进制表示数据和指令，故：位就是一个二进制位，有两种状态，“0”和“1”2.字节(Byte)相邻的8位二进制数称为一个字节1Byte=8bit如：11000011010101113．字和字长字是CPU内部进行数据处理的基本单位字长是每一个字所包含的二进制位数。常与CPU内部的寄存器、运算装置、总线宽度一致例某CPU内含8位运算器，则：参加运算的数及结果均以8位表示,最高位产生的进位或借位在8位运算器中不保存，而将其保存到标志寄存器中10110101被加数8位+10001111加数8位进位1

6、11111101000100和8位PSW标志寄存器运算器标志寄存器运算器被加数加数和进位10字长是衡量CPU工作性能的一个重要参数。不同类型的CPU有不同的字长。如:Intel4004是4位8080是8位8088/8086/80286是16位80386/80486、Pentium是32位10101100011001011001100001000011被加数+11000011110000110001010101011000加数进位11111111111101110000001010001010110110011

7、011和4位8次8位4次16位2次32位1次11位1或01位字节110000118位字110000110011110016位双字1100001100111100110000110011110032位高字节低字节高字低字把一个字定为16位，1Word=2Byte一个双字定为32位1DWord=2Word=4Byte124.位编号为便于描述，对字节,字和双字中的各位进行编号。从低位开始，从右到左依次为0、1、2．．．←编号7654321010100010D7D6D5D4D3D2D1D0A7A6A5A4A3A2A1

8、A0字节数据Data地址Address13D0D7D15D8158101010101010101070A0A7A15A8字的编号为15~0双字的编号依此类推，为31~0145.指令、指令系统和程序一个CPU能执行什么操作，是工程人员设计和制造好的，是固定的，用户不能改变。指令是CPU能执行的一个基本操作。如：取数、加、减、乘、除、存数等指令系统是CPU所能执行的全部操作。不同的CPU，其指令系统不同