第一章計(jì)算機(jī)的根底知識(shí)計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院趙涓涓閻宏印林福平計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底第一章計(jì)算機(jī)的根底知識(shí)本章主要內(nèi)容1.1計(jì)算機(jī)開(kāi)展概述1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根底1.4微機(jī)的工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1計(jì)算機(jī)開(kāi)展概述從微電子器件的開(kāi)展看電子計(jì)算機(jī)的開(kāi)展史電子管特點(diǎn)：體積大、功耗高、壽命短、速度慢、可靠性差。半導(dǎo)體晶體管特點(diǎn)：體積小、功耗低、可靠性高。包括雙極型晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管。集成電路芯片 (IC:IntegratedCircuits)特點(diǎn)：速度快、體積更小、功耗更低、可靠性更高等。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底IC集成度分類：SSI〔小規(guī)模集成電路〕 晶體管數(shù)100個(gè)以下MSI〔中規(guī)模集成電路〕 晶體管數(shù)100～3000個(gè)LSI〔大規(guī)模集成電路〕 晶體管數(shù)3000～105個(gè)VLSI〔超大規(guī)模集成電路〕 晶體管數(shù)105～108個(gè)ULSI〔甚大規(guī)模集成電路〕 晶體管數(shù)以上 目前的P4集成度超過(guò)108從微電子器件的開(kāi)展看電子計(jì)算機(jī)的開(kāi)展史計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底計(jì)算機(jī)的開(kāi)展簡(jiǎn)史1.電子管計(jì)算機(jī)〔1946-1957〕體積大、耗電量大、可靠性差存儲(chǔ)量小，使用磁鼓作為外存穿孔卡片作為輸入、輸出沒(méi)有系統(tǒng)軟件，后期使用匯編語(yǔ)言編程典型代表：1946年ENIAC1946年美國(guó)高級(jí)研究院IAS計(jì)算機(jī)1953年IBM〔InternationalBusinessMachines)701計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1.1計(jì)算機(jī)的開(kāi)展簡(jiǎn)史運(yùn)算速度為每秒5000次十進(jìn)制加法運(yùn)算或者400次乘法運(yùn)算至多只能存20個(gè)10位的十進(jìn)制數(shù)，無(wú)程序存儲(chǔ)器。第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)

1946年，ENIAC，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)18800個(gè)電子管、1500個(gè)繼電器，重達(dá)30噸，占地170平方米。耗電150千瓦。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底計(jì)算機(jī)的開(kāi)展簡(jiǎn)史2.晶體管計(jì)算機(jī)〔1958-1964〕體積減小、重量減輕、能耗降低、本錢下降，可靠性和運(yùn)算速度得到提高磁芯存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)量從幾千提高到10萬(wàn)單元以上開(kāi)始有了操作系統(tǒng)的雛形典型代表：1959年UnivacLARC1962年IBM7030計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底計(jì)算機(jī)的開(kāi)展簡(jiǎn)史3.中、小規(guī)模集成電路集成電路計(jì)算機(jī)〔1965-1971〕使用MSI,SSI取代了晶體管，功耗、體積、價(jià)格等進(jìn)一步下降。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器取代磁芯存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量和存取速度有了很大的提高出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言的應(yīng)用：Basic,Pascal等典型代表：IBM360，370TI公司的ASCDEC的PDP-8系列計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底計(jì)算機(jī)的開(kāi)展第3代計(jì)算機(jī)的的著名代表1964年，第一個(gè)采用集成電路的通用計(jì)算機(jī)系列IBM360系統(tǒng)研制成功，該系列有大、中、小型，共6個(gè)型號(hào)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底計(jì)算機(jī)的開(kāi)展簡(jiǎn)史4.大、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)〔1971至今〕使用LSI,VISI使得計(jì)算機(jī)的功耗、體積、價(jià)格等大幅度下降，可靠性和運(yùn)算速度進(jìn)一步提高。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器集成度越來(lái)越高、容量越來(lái)越大、并不斷向大容量、高集成度、高速度開(kāi)展。操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善。計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合。計(jì)算機(jī)進(jìn)入了幾乎所有的行業(yè)。典型代表：IBM3090VFCray的巨型機(jī)CrayX-MPDEC的VAX9000計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底計(jì)算機(jī)之父1.計(jì)算機(jī)是由五大部件組成。2.計(jì)算機(jī)中程序與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一律采用二進(jìn)制。3.存儲(chǔ)程序，自動(dòng)執(zhí)行美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的開(kāi)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1.2計(jì)算機(jī)的分類模擬式計(jì)算機(jī)數(shù)字式計(jì)算機(jī)混合式計(jì)算機(jī)按處理數(shù)據(jù)方式分類：計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1.2計(jì)算機(jī)的分類超級(jí)計(jì)算機(jī)大型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)便攜式計(jì)算機(jī)〔筆記本計(jì)算機(jī)〕按計(jì)算機(jī)外形大小分類：計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算計(jì)算機(jī)控制測(cè)量和測(cè)試信息處理計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)〔CAD〕、輔助制造〔CAM〕、輔助教學(xué)人工智能〔AI〕計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算業(yè)務(wù)處理人類生活計(jì)算機(jī)的開(kāi)展解決了哪些問(wèn)題：計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底以Intel公司生產(chǎn)的80x86為例：微處理器的簡(jiǎn)史與現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1.5微型計(jì)算機(jī)的分類單片機(jī)單板機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)多用戶系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.1.6微型計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)開(kāi)展的特點(diǎn)與趨勢(shì)微型計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)開(kāi)展的特點(diǎn)〔摩爾定律〕微型計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)開(kāi)展的趨勢(shì)芯片技術(shù)寬帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：多媒體技術(shù)、通信技術(shù)計(jì)算機(jī)軟件與硬件結(jié)合更緊密筆記本計(jì)算機(jī)比例上升計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微處理器

簡(jiǎn)稱мP或MP，是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算器和控制器功能的中央處理器部件，又簡(jiǎn)稱微處理機(jī)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)

簡(jiǎn)稱μC或MC，是指以微處理器為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)，又稱主機(jī)或微電腦。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱μCS或MCS，是指以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源和輔助功能電路〔統(tǒng)稱硬件〕以及指揮微型計(jì)算機(jī)工作的操作系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者的含義及關(guān)系：

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本組成硬件系統(tǒng)：構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)：微型計(jì)算機(jī)硬件的組成及其連接如以下圖所示

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件的關(guān)系，如下圖：

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件〔Hardware)是指計(jì)算機(jī)中的電子線路和物理裝置的總稱.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)五大功能部件包括：運(yùn)算器、控制器存儲(chǔ)器〔高速緩存主存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器〕輸入設(shè)備、輸出設(shè)備這些設(shè)備和部件通過(guò)總線和接口連結(jié)在一起，構(gòu)成一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底

硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)五大根本部件：運(yùn)算器控制器內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存儲(chǔ)器控制數(shù)據(jù)地址或指令CPU主機(jī)外設(shè)存儲(chǔ)器CPU主機(jī)外設(shè)CPU=運(yùn)算器+控制器+存放器CentralProcessingUnit⑴控制器〔CU)計(jì)算機(jī)的控制中心，控制和同步其他各個(gè)部件。⑵運(yùn)算器(ALU)執(zhí)行全部的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。⑶存儲(chǔ)器(Memory)計(jì)算機(jī)的主要記憶部件，以字節(jié)為單位的、線性編址的二進(jìn)制記憶部件。⑷輸入輸出設(shè)備(I/O)通過(guò)接口電路連接到總線的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件〔Software)是計(jì)算機(jī)程序及其相關(guān)技術(shù)文檔資料的總稱。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底軟件分類系統(tǒng)軟件〔Systemsoftware〕編程軟件〔Programmingsoftware〕應(yīng)用軟件〔Applicationsoftware〕計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底系統(tǒng)軟件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序操作系統(tǒng)效勞器通用工具視窗系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底編程軟件編譯器調(diào)試器解釋器連接器文本編輯器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底應(yīng)用軟件商業(yè)軟件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)決策軟件教育軟件圖像編輯工業(yè)自動(dòng)化數(shù)學(xué)軟件醫(yī)療軟件計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底應(yīng)用軟件〔續(xù)〕分子模擬軟件量子化學(xué)和固體物理軟件仿真軟件電子表格遠(yuǎn)程通訊視頻游戲文字處理計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)各種實(shí)用程序DOS各序程用應(yīng)種裸機(jī)(Baremachine)：沒(méi)有安裝任何軟件的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根底微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是指按照總體布局的設(shè)計(jì)要求，將各部件構(gòu)成某個(gè)系統(tǒng)的連接方式。以下圖是一個(gè)典型的微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.1總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介系統(tǒng)總線是一組用來(lái)傳送信息的公共導(dǎo)線及控制電路，所有的信息都通過(guò)總線傳送。根據(jù)所傳送信息的內(nèi)容和作用不同，可將系統(tǒng)總線分為3種：數(shù)據(jù)總線〔DB〕、地址總線〔AB〕、控制總線〔CB〕。在總線結(jié)構(gòu)中，通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)微處理器、存儲(chǔ)器和所有I/O設(shè)備之間的信息交換。采用總線結(jié)構(gòu)時(shí)，系統(tǒng)中各部件均掛在總線上，可以使微機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，并具有更大的靈活性和更好的可擴(kuò)展性。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.2微處理器模型的組成運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元〔ALU〕，用來(lái)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算以及位移循環(huán)等操作。運(yùn)算器控制器控制器是根據(jù)指令功能轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)的部件。主要組成局部有：指令存放器〔IR〕、指令譯碼器〔ID〕、可編程邏輯陣列〔PLA〕。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.2微處理器模型的組成內(nèi)部存放器包括假設(shè)干個(gè)功能不同的存放器或存放器組：〔1〕累加器〔A〕〔2〕數(shù)據(jù)存放器〔DR〕〔3〕程序計(jì)數(shù)器〔PC〕〔4〕地址存放器〔AR〕〔5〕標(biāo)志存放器〔FR〕內(nèi)部存放器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.3存儲(chǔ)器概述根本概念存儲(chǔ)器是微機(jī)中的存儲(chǔ)和記憶部件，用來(lái)存放數(shù)據(jù)〔包括原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果〕和程序。這些數(shù)據(jù)和程序在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都是用0、1二進(jìn)制代碼來(lái)表示的。為了計(jì)量信息的長(zhǎng)度方便，一般將8位二進(jìn)制代碼作為一個(gè)字節(jié)，再用兩個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字來(lái)標(biāo)識(shí)16位數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.3存儲(chǔ)器概述假定存儲(chǔ)器由256個(gè)單元組成，每個(gè)單元存儲(chǔ)8為二進(jìn)制信息，即字長(zhǎng)為8位，器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如以下圖所示：存儲(chǔ)器組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.3存儲(chǔ)器概述從存儲(chǔ)器讀出信息的操作過(guò)程如以下圖所示：讀寫(xiě)操作過(guò)程計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.3存儲(chǔ)器概述假定CPU要讀出存儲(chǔ)器04H單元的內(nèi)容10010111即97H，那么：〔1〕CPU的地址存放器AR先給出地址04H并將它放到地址總線上，經(jīng)地址譯碼器選中04H單元；〔2〕CPU發(fā)出“讀〞控制信號(hào)給存儲(chǔ)器，指示它準(zhǔn)備把被尋址的04H單元中的內(nèi)容97H放到數(shù)據(jù)總線上；〔3〕在讀控制信號(hào)的作用下，存儲(chǔ)器將04H單元中的內(nèi)容97H放到數(shù)據(jù)總線上，經(jīng)它送至數(shù)據(jù)存放器DR，然后由CPU取走該內(nèi)容作為所需要的信息使用。讀寫(xiě)操作過(guò)程計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.3存儲(chǔ)器概述往存儲(chǔ)器寫(xiě)入信息的操作過(guò)程如以下圖所示：讀寫(xiě)操作過(guò)程計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.3存儲(chǔ)器概述假定CPU要把數(shù)據(jù)存放器DR中的內(nèi)容00100110即26H寫(xiě)入存儲(chǔ)器08H單元，那么：〔1〕CPU的地址存放器AR先把地址08H放到地址總線上，經(jīng)地址譯碼器選中08H單元；〔2〕CPU把數(shù)據(jù)存放器中的內(nèi)容26H放到數(shù)據(jù)總線上；〔3〕CPU向存儲(chǔ)器發(fā)送“寫(xiě)〞控制信號(hào)，在該信號(hào)的控制下，將內(nèi)容26H寫(xiě)入被尋址的08H單元讀寫(xiě)操作過(guò)程計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.3.4輸入輸出I/O接口概述連接外設(shè)和主機(jī)的邏輯控制電路數(shù)據(jù)存放器命令存放器狀態(tài)存放器地址譯碼器控制邏輯顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、掃描卡等計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)根底1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程現(xiàn)有的微型計(jì)算機(jī)根本上都是遵循馮?諾依曼計(jì)算機(jī)工作的原理，即所謂的“存儲(chǔ)程序〞的工作原理。其根本要點(diǎn)如下：(1)在機(jī)內(nèi)采用二進(jìn)制的形式表示計(jì)算機(jī)中的指令和數(shù)據(jù)；(2)把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器中保存起來(lái)；當(dāng)計(jì)算機(jī)工作時(shí)。它的控制器能夠連續(xù)、自動(dòng)、高速地從存儲(chǔ)器中逐一取出指令并且執(zhí)行。(3)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備5大根本部件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并對(duì)各局部的根本功能做了規(guī)定。微機(jī)的工作原理1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程微機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程，而程序由指令序列組成，所以微機(jī)的工作過(guò)程也就是逐條取指令和執(zhí)行指令的過(guò)程。如以下圖所示：程序執(zhí)行過(guò)程1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程取指階段都是由一系列相同的操作組成的，所以取指階段的時(shí)間總是相同的，它稱為公操作。執(zhí)指階段將由不同的時(shí)間順序組成，它取決于被執(zhí)行指令的類型，因此，執(zhí)指階段的時(shí)間從一條指令到下一條指令變化相當(dāng)大。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程1.4微機(jī)的工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程應(yīng)當(dāng)指出的是，指令通常包括操作碼和操作數(shù)2局部。操作碼表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么具體操作；操作數(shù)表示參加操作的數(shù)的本身或操作數(shù)所在的地址，也稱為地址碼。因此，在執(zhí)行一條指令時(shí)，就可能要處理不等字節(jié)數(shù)目的代碼信息，包括操作碼、操作數(shù)或操作數(shù)的地址程序執(zhí)行過(guò)程3+2=？的程序,如下：MOVA,3ADDA,2HLT1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程以上三條指令及其說(shuō)明如下：1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程整個(gè)程序是3條指令5個(gè)字節(jié)。由于微處理器和存儲(chǔ)器均用一個(gè)字節(jié)存放處理信息，因此，當(dāng)把這段程序存入存儲(chǔ)器時(shí)，共需要占5個(gè)存儲(chǔ)單元。假設(shè)把他們存放在存儲(chǔ)器的最前面5個(gè)單元里，那么該程序?qū)⒄加袕?0H到04H這5個(gè)單元，如以下圖所示。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，必須先給程序計(jì)數(shù)器PC賦以第1條指令的首地址，如00H，然后進(jìn)入第1條指令的取指階段，其具體操作過(guò)程如下圖：1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程在上圖中:〔1〕首先把PC的內(nèi)容00H送到地址存放器AR?！?〕一旦PC的內(nèi)容可靠的送入AR后，PC自動(dòng)加1，即由00H變?yōu)?1H。注意此時(shí)AR的內(nèi)容沒(méi)有變化?！?〕把地址存放器AR的內(nèi)容00H放到地址總線上，并送至存儲(chǔ)器，經(jīng)地址譯碼器譯碼，選中相應(yīng)的00H單元?！?〕在選中一個(gè)指定的存儲(chǔ)器地址單元后，CPU立即發(fā)出讀命令?！?〕在讀命令控制下，把所選中的00H單元中的內(nèi)容即第1條指令的操作碼B0H讀到數(shù)據(jù)總線DB上?！?〕把讀出的指令操作碼B0H經(jīng)數(shù)據(jù)總線先送到數(shù)據(jù)存放器DR。〔7〕取指階段的最后一步是指令譯碼。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程經(jīng)過(guò)對(duì)操作碼B0H譯碼后，CPU就知道這是一條把下一單元中的操作數(shù)取入累加器A的雙字節(jié)指令MOVA,n，所以執(zhí)行第1條指令就必須把指令第2字節(jié)中的操作數(shù)03H取出來(lái)。取指令第2字節(jié)的過(guò)程如下圖。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程在上圖中:〔1〕把PC自動(dòng)加1后的內(nèi)容01H送到地址存放器AR。〔2〕當(dāng)PC的內(nèi)容可靠的送入AR后，PC自動(dòng)加1，即由01H變?yōu)?2H。注意此時(shí)AR的內(nèi)容沒(méi)有變化?！?〕地址存放器AR通過(guò)地址總線把地址01H送到存儲(chǔ)器的地址譯碼器，經(jīng)地址譯碼器譯碼，選中相應(yīng)的01H單元?！?〕選中指定的存儲(chǔ)器地址單元后，CPU發(fā)出讀命令。〔5〕在讀命令控制下，把所選中的01H單元中的內(nèi)容03H讀到數(shù)據(jù)總線DB上。〔6〕通過(guò)DB把讀出的內(nèi)容送到數(shù)據(jù)存放器DR?！?〕因CPU根據(jù)該條指令具有的字節(jié)數(shù)這時(shí)讀出的是操作數(shù)，其指令要求把它送到累加器A，故由數(shù)據(jù)存放器DR取出的內(nèi)容就通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到累加器A。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程于是，第1次執(zhí)行指令階段，操作數(shù)03H被取入累加器A中，并進(jìn)入第2條指令的取指階段。取第2條指令的過(guò)程如下圖。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程取第2條指令的第2字節(jié)及執(zhí)行過(guò)程如下圖1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程在上圖中:〔1〕把PC的內(nèi)容03H送到地址存放器AR?！?〕當(dāng)把PC的內(nèi)容03H送到地址存放器AR后，PC自動(dòng)加1?！?〕AR通過(guò)地址總線把地址03H送到地址譯碼器，經(jīng)譯碼，選中相應(yīng)的03H單元。〔4〕選中指定的存儲(chǔ)器地址單元后，CPU發(fā)出讀命令。〔5〕在讀命令控制下，把所選中的03H單元中的內(nèi)容02H讀到數(shù)據(jù)總線DB上?！?〕通過(guò)DB把讀出的內(nèi)容送到數(shù)據(jù)存放器DR?！?〕因在對(duì)指令譯碼時(shí)，CPU讀出的數(shù)據(jù)02H為操作數(shù)，且要將它與已暫存于A中的內(nèi)容03H相加，故數(shù)據(jù)有DR通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送至ALU的另一輸入端I2?！?〕A中的內(nèi)容送ALU的輸入端I1，并且執(zhí)行加法操作?！?〕把相加的結(jié)果05H由ALU得輸出端O又送到累加器A中。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程程序執(zhí)行過(guò)程至此，第2條之類的執(zhí)行階段結(jié)束。因?yàn)锳中存入和05H，而將原有的內(nèi)容03H沖掉，于是就轉(zhuǎn)入第3條指令的取指階段。程序中最后一條指令是HLT?？捎妙愃粕厦娴娜≈高^(guò)程把它取出。當(dāng)把HLT指令的操作碼F4H取入數(shù)據(jù)存放器DR后，因?yàn)槭侨≈鸽A段，故CPU將操作碼F4H送指令存放器IR，再送指令譯碼器ID；經(jīng)過(guò)譯碼，CPU是暫停指令，于是控制器停止產(chǎn)生各種控制指令，使得計(jì)算機(jī)停止全部操作。和5已經(jīng)存放在累加器中了。1.4微機(jī)工作原理與程序執(zhí)行過(guò)程二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制加法：0+0=0；1+0=1；0+1=1，1+1=0；進(jìn)位1二進(jìn)制減法：0-0=0；1-1=0；1-0=1；0-1=1，借位1二進(jìn)制乘法：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1二進(jìn)制除法：采用試探法，每位的商，非1即0二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算與運(yùn)算：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1；或運(yùn)算：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=1；非運(yùn)算：非0為1；非1為0；異或運(yùn)算：0⊕0=0；0⊕1=1；1⊕0=1；1⊕1=0；二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底以下圖中給出了各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換綜合示意圖數(shù)制轉(zhuǎn)換綜合表示法1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制〔二-十進(jìn)制或BCD碼〕在計(jì)算機(jī)中十進(jìn)制數(shù)是用二進(jìn)制編碼表示的。8421BCD碼有10個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，由于它逢十進(jìn)位，所以是十進(jìn)制；同時(shí)他的每一位是用4位二進(jìn)制編碼表示，所以稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制。二進(jìn)制編碼〔代碼〕1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底字母與字符的編碼目前在微機(jī)、通信設(shè)備和儀器儀表中廣泛使用的代碼是ASCⅡ。7位ASCⅡ代碼表示27=128種不同的字符，其中包括數(shù)碼〔0-9〕、英文大小寫(xiě)字母、標(biāo)點(diǎn)和控制的附加字符。7位ASCⅡ代碼是有左3位一組和右4位一組兩局部組成的，以下圖表示這兩組的安排和號(hào)碼的順序，位6是最高位，位0是最低位。二進(jìn)制編碼〔代碼〕1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底字母與字符的編碼以下圖表示7位ASCⅡ代碼：二進(jìn)制編碼〔代碼〕1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底字母與字符的編碼以下圖表示7位ASCⅡ代碼：二進(jìn)制編碼〔代碼〕1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底定點(diǎn)表示—定點(diǎn)數(shù)數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示0100000010000011定點(diǎn)小數(shù)：定點(diǎn)整數(shù)：符號(hào)位隱含小數(shù)位〔+0.5)符號(hào)位隱含小數(shù)位〔-3)1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底浮點(diǎn)表示—浮點(diǎn)數(shù)數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示如：0.27E-2→+0.27*10-2階符階碼數(shù)符尾數(shù)階碼部分尾數(shù)部分

…

…

1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底機(jī)器數(shù)與真值把一個(gè)數(shù)在機(jī)器中的二進(jìn)制數(shù)表示形式稱為“機(jī)器數(shù)〞，把它對(duì)應(yīng)的實(shí)際值稱為機(jī)器數(shù)的“真值〞。機(jī)器數(shù)的種類和表示方法機(jī)器數(shù)的種類有原碼、反碼、補(bǔ)碼等，下面進(jìn)行一一說(shuō)明。帶符號(hào)數(shù)的表示法1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底原碼

數(shù)值原碼符號(hào)位二進(jìn)制數(shù)值正數(shù)＋52[X]原＝00110100負(fù)數(shù)－52[X]原＝10110100正數(shù)＋0[X]原＝00000000負(fù)數(shù)－0[X]原＝10000000正數(shù)的符號(hào)位用0表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1表示，其余各位表示數(shù)值本身。

1.5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算根底反碼正數(shù)的反碼表示與原碼相同，即：符號(hào)位用0表示，其余位為數(shù)值位。

負(fù)數(shù)的反碼表示：符號(hào)位用1表示，其余各位按位取反。

數(shù)值反碼符號(hào)位二進(jìn)制數(shù)值正數(shù)＋52[X]