职业高中计算机原理教案 7页

中等职业学校计算机原理理论课教案(首页)共页（首页）科目计算机原理第1章第节课题：微型计算机概述授课日期课时10班级授课方式作业题数拟用时间教学目的1.微型计算机发展概况2.介绍微机中数的表示和编码方法3.介绍微机系统的概念、组成和各部分的功能、特点教具挂图重点1.微机系统的概念、组成和各部分的功能、特点。2.计算机中数的表示和编码难点计算机中数的表示和编码方法教学回顾说明教学过程7\n一、微型计算机发展简史1.电子计算机发展简史电子计算机是一种能自动高速地进行大量运算的电子机器。1946年，美国宾夕法尼亚大学第一台电子计算机ENIAC。使用了18800多个电子管和1500多个继电器，重30吨，占地150平方米，耗电150KW，每秒可以运算5000次加法运算。第一代为电子管计算机时代。发展年代为1946—1958年。这一代计算机的主要逻辑元件为电子管，存储器采用磁芯和磁鼓，软件主要使用机器语言。计算机的运算速度一般为每秒几千到几万次，体积庞大，成本很高。主要用于科学计算。第二代为晶体管计算机时代。发展年代为1958---1965年。这一代计算机的主要逻辑元件为晶体管，主要存储器仍然用磁芯，已经开始使用磁盘，出现了高级语言。可靠性和速度均得到提高。速度一般为每秒几万次到几十万次，体积缩小，成本降低。开始应用于各种事务的数据处理、工业控制等领域。第三代集成电路计算机时代。发展年代为1965---1971年。主要逻辑元件采用中小规模集成电路。计算机的可靠性和速度都有了进一步的提高，速度一般为每秒几十万至几百万次，体积进一步缩小，成本进一步降低。小型计算机开始出现，操作系统等软件发展迅速。第四代为大规模，超大规模集成电路时代。体积小、耗电少，可靠性高，成本更低。2.微型计算机的发展概况微型计算机是20实际70年代初才发展起来的，是人类重要创新之一。第一代为低档8为微处理器和微型计算机。是微机的问世阶段。第二代为中档8位微处理器和微型计算机。第三代为16位微处理器和微型计算机。第四代为32位微处理器和微型计算机。第五代为64位高档微处理器和微型计算机。二、微型计算机的运算基础1.二进制数的算术运算二进制的加法：逢二进一二进制的减法：借一有二二进制的乘法：0*0=00*1=1*0=01*1=1二进制的除法：与十进制除法类似。先在被除数的高位开始。2.二进制的逻辑运算逻辑“或”运算0+0=0或0∨0=00+1=1或0∨1=11+0=1或1∨0=11+1=1或1∨1=13．数在计算机中的表示7\n计算机中要处理的数有无符号数和有符号数。这些数在计算机中的表示：★无符号数：所谓无符号数，通常表示一个数的绝对值。单字节：D7D0多字节D7D0…….D7D0★有符号数★有符号数的原码、反码、补码及补码运算4．数的编码方法计算机只能识别二进制数，但是人们却十分熟悉十进制数。所以在计算机输入和输出数据时，往往采用十进制数表示。这样的十进制数是用二进制编码表示的，称为二进制编码的十进制数---BCD码。方法：用二进制位十进制编码，每一位十进制数需要由四位二进制数来表示。四位二进制数共有16位编码形式。由于十进制数只有0—9十个数码，故有六个码是多余的，放弃不用。字母与符号的编码在计算机里，字母和符号也必须用特定的二进制编码来表示。目前广泛采用的是美国标准信息交换码ASCII码。它用七位二进制码表示一个字母或符号，共能表示128个不同的字符，包括0—9、英文26个大、小写字母、运算符、标点及其他的一些控制符号。一、微型计算机系统1.基本概念微处理器：简称MP或CPU，指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算和控制功能的中央处单元。由算术逻辑部件ALU、寄存器及控制器CU组成，是微型计算机的主要组成部分。微型计算机：简称为MC。以CPU为核心，再配上一定容量的存储器(RAM,ROM)、输入输出接口电路，这三部分通过外部总线连接起来，便组成了一台微型计算机。RAM：随机存取存储器，断电时丢失存储内容ROM：只读存储器，无法修改的存储器微型计算机系统MCS：以微型计算机为核心，再配以相应的外围设备、辅助电路和电源及指挥微型计算机工作的系统软件，构成了一个完整的系统。2.微型计算机系统的硬件组成一台微型计算机主要由微处理器CPU、存储器、输入/输出接口电路及系统总线组成。●7\n微处理器CPU由运算器和控制器两部分组成。运算器主要用来完成对数据的运算，包括算术和逻辑运算，控制器为整机的指挥控制中心，计算机的一切操作，如：数据输出、打印等必须在控制器的控制下才能进行。存储器是一个记忆装置，用来存储数据、程序、运算的中间结果和最后结果。包括随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。输入/输出接口电路是微型计算机与外部设备联系的桥梁，由于外设的种类繁多，工作速度大部分不能和主机匹配，因此，主机和外设之间的信息传递都必须经过接口电路加以合理的匹配、缓冲。输入接口连接在主机的输入端。用来将输入设备(鼠标、键盘)接受的信息输入的主机内部，而输出接口则接在主机的输出端，用来将主机运算的结果或控制信号输出到输出设备（显示器、打印机等）教学过程7\nCpu和机器内部各部件的联系，以及和微型机外部设备信息的传递都要通过总线来实现。通常使用的总线：地址总线、数据总线、控制总线，称为系统三总线。数据总线DB是微处理器与外界传递数值的信号线。它的条数实际上就决定了微处理器与外部传送数据通道的宽度，这个数值也称为微处理器的字长。数据总线可以双向传递数据信号，是一组双向三态总线。地址总线AB：由微处理器输出的一组地址线，用来指定微处理器所访问的存储器和外部设备的地址。地址总线决定了CPU能直接访问的地址空间。例如地址总线为20位时，可以访问的地址范围为2的20次方，00000H到FFFFFH。地址总线采取三态输出方式。控制总线CB：它用来使微处理器的工作与外部电路的工作同步。其中有的为高电平有效，有的为低电平有效，有的为输出信号，有的为输入信号。通过这些联络线CPU可以向其他部件发出一系列的命令信号，其他部件也可以将工作状态、请求信号送给CPU。●外围设备：输入输出设备，它是微机系统与周围世界通信联系的渠道。尽管输入/输出设备繁多，但它们有两个共同特点：一是常采用机械的或电磁的工作原理，速度慢，难以和CPU、内存速度相匹配二是要求的工作电平常常与CPU和内存等采用的标准TTL电平不一致。需要一个中间环节：接口电路。●电源：保证微机系统正常运行的工作电源。PC的电源将220V交流电转换成±5V和±12V四种直流电压。一般台式机的电源功率为150—220W，立式机的电源功率为220—400W，电源中由风扇提供对整个系统的冷却。1.微型计算机系统的软件组成微机系统软件分为系统软件、程序设计软件和用户软件。●系统软件：是由计算机生产厂家提供给用户的一组程序。这组程序是用户使用机器时为产生、准备和执行用户程序所必须的。●程序设计语言●用户软件5．微型计算机系统的性能指标字长：字长指计算机内部一次可以处理的二进制数的位数。字长越长，计算机所能表示的数据精度越高，在完成同样精度的运算时数据的处理速度越高。存储器容量：衡量计算机存储二进制信息量大小的一个重要指标。微机中通常以字节为单位表示存储容量，byte、KB、MB、GB、TB、PB。运算速度：计算机的运算速度以每秒钟能执行的指令条数来表示。由于不同的类型的指令时所需的时间长度不同，因而有几种不同的衡量运算速度的方法。7\n教学过程(1)MIPS（百万条指令/秒）法，根据不同类型指令出现的频度，乘上不同的系数，求得统计平均值得到平均运算速度，用MIPS作单位衡量。(2)最短指令法：以执行时间最短的指令为标准来计算速度(3)直接计算：给出CPU的主频和每条指令执行所需的时钟周期，可以直接计算出每条指令执行所需的时间。扩展能力：主要指计算机系统配置各种外设的可能性和适应性。例如：一台微机允许配接多少种外设，对计算机的功能有重大影响。软件配置情况：软件时计算机系统不可缺少的重要组成部分。一台计算机软件是否配置齐全，是关系到计算机性能的重要标志。一个计算机系统是硬件和软件相结合的统一整体。应当根据自己的需要和应用场合来配置微机系统硬件、软件的种类和数量。一、习题1.简单说明计算机和微机经过了那些主要的发展阶段?2.设机器字长为8位，最高位为符号位。用二进制数加法计算机下列各式，并用“双高位判别法”判别有无溢出，若有，是正溢出还是负溢出？3.写出下列各数的原码、反码、补码（设机器字长为8位）。50+84-33+（-37）-90+（-70）72-84.将下列十进制数变为8421BCD码306512918347005．将下列8421BCD码变为十进制数1000010010100110011000111001000101110006．写出下列各十六进制数的ASCII吗。1357ABCD3F20E7．画出微机的组成框图，并简述各部分的功能。7\n7