文档介绍：1
第1章微型计算机基础概论
主要内容:
计算机科学发展史
微机系统的组成
计算机中的编码、数制及其转换
无符号二进制数的运算
算术运算和逻辑运算
运算中的溢出
机器数的表示及运算
基本逻辑门及译码器
有符号二进制数的表示及运算
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一、微型计算机系统
微型机的工作原理
微机系统的基本组成
1900年德国数学大师希尔伯特在巴黎的国际数学家大会上提出世纪之交面临的有待解决的数学问题,其中影响最大的是以下三个:
数学是不完备的?即,是不是所有数学命题都可以用一组有限的公理证明或证否。如:我们可以用欧几里德公理证明“三角形内角和为180度”。
数学是不是一致的?即,是不是可以证明的都是真命题,如:证明了1+1=3,数学就是不一致的。
是不是所有命题都是数学可判定的?即,是不是对所有命题都有明确程序可以在有限时间内判断命题是真是假。
希尔伯特认为这三个问题的答案都是“是”
第1、2个问题被哥德尔证明,提出了不完备性定理,该定理认为:如果为问题2的答案是“是”(即数学是一致的),那么问题1(数学是不是完备的)的答案就必须是“否”
在不完备性定理证明的启发下,第3个问题被英国数学家图灵证明答案也是“否”
图灵通过思考人类如何计算,构造了一种假想的机器称为图灵机,然后图灵通过命题“图灵机M对于给定输入I会在有限步后停机”证明了问题3是“否”
图灵机的思想为计算机的诞生奠定了基础
1946年,美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出了现代计算机的基本原理。
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2. 计算机的工作原理
冯•诺依曼计算机的工作原理
存储程序工作原理
1946年,美籍匈牙利数学家冯·诺依曼(John Von Neumann)等人在论文《关于电子计算仪器逻辑设计的初步探讨》,首次提出了计算机组成和工作方式的基本思想:
计算机应由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等五大部分组成
存储器不仅能存放数据,也能存放程序。计算机具有区分指令和数据的本领。并且数据和指令均以二进制数形式存放
编好的程序,事先存入存储器中,在指令计数器控制下,自动高速运行(执行程序)
冯·诺依曼计算机基本思想
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冯•诺依曼计算机体系结构
运算器
存储器
控制器
输入设备
输出设备
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冯•诺依曼机的工作过程
内存中的程序
指令1
指令2
指令n
┇
分析
获取操作数
执行
存放结果
┇
程序计数器PC
地址
CPU
取出
操作数
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冯•诺依曼机的工作过程
取一条指令的工作过程:
将指令所在地址赋给程序计数器PC;
PC内容送到地址寄存器AR,PC自动加1;
把AR的内容通过地址总线送至内存储器,经地址译码器译码,选中相应单元。
CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下,把所选中单元的内容(即指令操作码)读到数据总线DB。
把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。
指令译码
因为取出的是指令的操作码,故数据寄存器DR把它送到指令寄存器IR,然后再送到指令译码器ID