计算机硬件技术基础
计算机硬件技术基础 学习方法
课程定位：计算机专业基础课程 面向对象：大学二年级以上学生或者学习 完
《计算机文化基础》、《电子技 术》等课程的学生。
学 时：48学时（讲课28学时，实验20 学时）
计算机硬件技术基础 学习方法
课程内容：计算机的发展简介。 计算机硬件技术基础知识。 CPU的结构与工作原理。 指令系统与汇编语言。 总线技术。 存储器。 输入/输出系统和中断系统。 接口电路（包含定时/计数器、 A/D和D/A转换器）。 外部设备。
1.2 微处理器的发展概述
共六代
§1.3 微型计算机系统
中央处理器
主板
光驱
电源箱 内存条 调制解调器
软驱 硬盘
1.3微型计算机系统的组成逻辑图
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
输
I/O 入 接设 口备
1.3 微型计算机系统
CPU
地址总线 数据总线 控制总线
时钟
存储器
PIO(I/O接 口电路)
0000，0001，0010，0011 ··· ，1001； A~F的表示为：
1010，1011，1100，1101，1110，1111；
例：
1. （10100111000001.0110）2
=（24701.3）8 =（29C1.6）16
2. （ 2 A C . 7 B ）16
=（0010 1010 1100 . 0111 1011）2
2.1.2 不同进制数之间的转换
3、八进制数与二进制数之间的转换 因为23=8，所以每一位八进制数可以用一个4位二进 制数表示。 0~7之间的数表示成3位二进制数为：
000，001，010，011 ··· ，111；
2.1.2 不同进制数之间的转换
4、十六进制数与二进制数之间的转换 因为24=16，所以每一位十六进制数可以用一个4位 二进制数表示。 0~9之间的数表示成4位二进制数为：
2.2 计算机中数值数据的编码和表示
I/O总线 控 制 总 线
I/O设备
微机硬件组成示意图
CPU：运行指令，计算数据 存储器：存放程序和数据 外设接口：在系统与外设之间传输数据 时钟：产生系统中各部件间相互协调工作所需 的脉冲信号 外围设备：完成系统的输入和输出 系统总线：为AB、DDB）：数据总线的位数（也称为 宽度）与微处理器的位数相对应。数据总线是 双向的。
地址总线（AB）：地址总线的位数决定了 CPU可以直接寻址的内存范围。如：16位微 型机的AB为20位，决定它的最大内存容量为 220=1M字节。地址总线是单向的。 控制总线（CB）：控制总线用来传输控制信 号，是双向的。
微型计算机系统
微型机按结构分类： 单板机：将CPU，存储器，接口电路，键盘，
1.世界第一台计算机：1946年2月，美国，宾 夕法尼亚，ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)
2.数学家冯。诺依曼1945年提出“存储程序” 思想
3.第一台冯。诺依曼计算机EDSAC在英国剑桥 大学研制成功，1949年投入运行
4.五个时代
+5×10-2 2. （10101.11）2 =
1×24+1 × 22+1 × 20+1 × 2-1+1 × 2-2 3. （375.4）8=
3 × 82+7 × 81+5 × 80+4 × 8-1
2.1.2 不同进制数之间的转换
1、二进制转换成十进制数 2、十进制数转换成二进制数 例：2 58
2 29 ···余0 最低位 2 14 ···余1
2、二进制数：基数是2，有2个不同的数学符号， 即0和1
3、八进制：基数是8，有8个不同的数学符号 4、十六进制：基数是16，有16个不同的数学符
号，即：0，1，2~9，A，B，C，D，E，F
2.1.1 进位计数制
某一进制数的大小由系数项和权的乘积决定。 例：
1. （123.45）10 = 1×102+2×101+3×100+4×10-1
计算机硬件技术基础 学习方法
学习难点：1.许多硬件知识没有实物对应， 比较抽象，逻辑性强。
2.硬件技术更新快，所学的硬件 知识技术陈旧，无兴趣。
第一章 计算机基础
§1.1 计算机的发展概述 §1.2 微处理器的发展概述 §1.3 微型计算机系统 §1.4 微型计算机系统的主要性能指标
§1.1 计算机的发展概述
2 7 ···余0 2 3 ···余1 2 1 ···余1
0 ···余1 最高位 即得到（58）10=（111010）2
2.1.2 不同进制数之间的转换
十进制小数转换成二进制数采用乘法
例：0.625
0.25
0.50
× 2 ×2
×2
1.250 0.50
1.00
整数部分为1
0
1
最高位
最低位
即得到（0.625）10=（0.101）2
显示屏等设计在一块电路板上。例如：Z80单 板机。 单片机：将CPU，存储器，接口电路等集成在 一片芯片里。 例如：MCS- 48 (Intel 8048) , MCS- 51 (Intel 8051) 多板机：即台式微机
微处理器的组成
§1.4 微型计算机系统的主要性 能指标
1、字长：运算部件直接能处理的二进制数据的位数。字长 越长，计算机处理能力越强，精度越高，指令功能越强，可 寻址的空间也越大。 2、地址线：决定可以直接寻址的存储空间范围。 3、速度：进行数值计算或者处理信息快慢的程度。主频有 称为时钟脉冲，微处理器工作的时钟频率，很大程度上决定 处理器的运行速度。运行速度还取决于内存控制、图形加速 器、磁盘驱动器的性能。 4、指令系统：所能执行的全部指令。 5、存储容量：存储容量以字节为单位。一个字节由8位二进 制数组成。1KB=1024B,1MB=1024KB=1048576B。 6、兼容性：指程序兼容
第二章 计算机基础和数字电路基础知识
§2.1 进位计数制 §2.2 计算机中数值数据的编码和表示 §2.3 数字化信息的编码和表示 §2.4 数值的运算
2.1 数制
2.1.1 进位计数制 2.1.2 进位计数制之间的转换
2.1.1 进位计数制
1、十进制数：基数是10，有10个不同的数学符 号，即0~9