1.3计算机的基本工作原理-新版.pdf

第一章 微机基本组成与工作原理

前言 “微机组成与工作原理” 是电气信息类本科生教学的主要学科基础课之一，是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业的一门重要的专业基础课，也是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业的一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。在此基础上，课程详细介绍了微机中的常用接口电路原理和应用技术，并对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学和一定量的实验教学相结合，使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。 通过本课程的学习，使学生了解微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。

第一章微机基本组成与工作原理 1．1 微型计算机概况 微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是继承电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。 我们知道，主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。所不同的是由于微机采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，构成了整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。 在微处理器的基础上，可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,是微型机的主要核心部件,由运算器和控制器集成而成，构成微机的运算中心和控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成，是属于微机的硬件组成，必须配置上软件，才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件和软件构成，硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成。软件由系统软件和应用软件构成。硬件是基础，软件是灵魂，计算机的功能只有在硬件基础上通过软件才能发挥。 微处理器、微型计算机、微型计算机系统的组成及相互关系见图1-1 。

微型计算机原理与接口技术(第5版)课后习题答案及问题墙

微型计算机原理与接口技术（第5 版） 课后答案及问题墙 第一章绪论 {崔文韬问}：课后习题第一题，二进制数与十进制数转换。 {崔文韬答}: 11001010B=202D,00111101B=61D,01001101B=77D,10100100B=164D。 {崔文韬问}：课后习题第二题，16 进制数与十进制数转换。 {崔文韬答}：12CH=300D，0FFH=255,3A8DH=14989D，5BEH=1470D {崔文韬问}：课后习题第三题，十进制数转化为二进制数和16 进制数。 {杨艺答}：25D=19H=00011001B，76D=4CH=01001100B，128D=100H=00000001 00000000B，134D=106H=00000001 00000110B { 杨艺答}：128D=80H=10000000B，134D=86H=10000110B {崔文韬问}：课后习题第四题，写出10 进制数的BCD 码 {杨艺答}：327D=（0011 0010 0111）BCD，1256D=（0001 0011 0101 0110）BCD {杨艺答}：1256D=（0001 0010 0101 0110）BCD {崔文韬问}：英文单词About 的ASCII 码 {沙猛答}：3935H {王金鑫改}:41H，62H，6FH，75H，74H {崔文韬问}：数字95 的ASCII 码 {王金鑫答}:39H，35H {崔文韬问}：课后习题第六题：10 进制数的原码、补码、反码 {杨艺答}： 【+42】原=00101010B=【+42】反=【+42】补 【-42】原=10101010B，【-42】反=11010101B，【-42】补=11010110B

计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工作原理（初中信息技术七年级） 讲课：教技12江旭美【教学设计学科名称】 计算机的基本组成及工作原理是广西教育出版社出版的初中 信息技术七年级教材第一册模块二<计算机的发展》第二节教学内容。 【学情分析】 初一新生刚入学，对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍 有一种神秘感，觉得计算机高深莫测，本节课就是要对电脑软硬件进行深入 “解剖”，并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用 电脑。 【教材内容分析】 本节内容是广西教育出版社初中信息技术七年级第一册模块 二《计算机的发展》第二节教学内容。本节主要让学生掌握计算机的组成， 理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。本节内容以感 性认识为主，增强学生的计算机应用意识，通过大量举例及用眼睛看、用手摸、 用脑想，对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认 识。通过学生亲手触摸计算机组件和教师运行自主制作的多媒体课件进行教 学，打破学生对计算机的“神秘感”，觉得计算机并不难学，而且非常实际，认 识到计算机只是普通技能，提高学生学习兴趣。 【教学目标】 知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解 计算机的基本工作原理。 过程与方法：向学生展示拆卸的旧电脑部件及未装任何系统的电脑，通过 实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。 情感态度与价值观：培养学生的科学态度，激发学生的想象能力和探索精 神。 【教学重难点分析】 教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。 教学难点：计算机的基本工作原理。 【教学课时】 2课时 【教学过程】 图片图片 师：观察图片结合实物并思考：从外观上来看，计算机广．般由哪些部分组成？ 生：讨论、思考、回答 [设计意图】通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象， 初步的了解。 （二）自主学习，探究新知 1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考： ①完整的计算机系统由哪两部分组成？

计算机的基本结构及工作原理

计算机的基本结构及工作原理 教学内容：计算机的基本结构及工作原理 教学目的：了解计算机的分类及其基本结构，知道计算机的基本工作原理。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的基本结构 2、计算机的基本工作原理 三、小结： 计算机的工作原理 四、练习： 计算机是怎样工作的？ 计算机的工作真是ZYB重油煤焦油泵全自动的吗？ 第6课时计算机的分类及计算机的文化 教学内容：计算机的分类及计算机的文化 教学目的：了解计算机的分类，了解计算机文化的主要特点。 教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的分类： 按工作用途可以分为通用计算机和专用计算机 按工作原理可以分为数字计算机和模拟计算机 2、计算机文化 所谓计算机文化就是因为计保温沥青泵算机的产生与使用使人类社会的生存方式发生了根本变化从而产生的一种新的文化形态。 三、小结： 计算机分类和计算机文化 四、练习： 1、计算机是怎样分类的？ 2、什么是计算机文化？ 第7课时计算机的硬件系统和软件系统 教学内容：计算机的硬件系统和软件系统 教学目的：了解计算机的硬件的基本组成，能正确识别计算机上的主要部件，并知道其作用。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 三、小结： 计算机的硬件系统和软件系统 四、练习： 计算机的硬件系统由那几部份组成？ 第8课时学会正确开、关机 教学内容：学会正确开、关机 教学目的和要求 学会开、关机 教学难点：1、了解计算机外设的开、关顺序

2、正确学会开、关机 教学准备：计算机、网络 教学过程： 一、教学导入 同学们，在你们面前看ZYB-B可调压式渣油泵到的是什么呀？ 对了，是电脑。 老师告诉你们电脑现在正在睡觉，这个大懒虫，到现在还在睡觉，我们让小朋友把它喊醒，让他和小朋友们一起学习好不好？ 二、教学新课 （一）教师示范讲解 在把电脑喊醒之前老师先考考小朋友们一个最最简单的问题，小朋友们早上醒来第一件事是干吗？老师再重复一遍，是第一件事。 刚才小朋友们说了很多，有的说穿衣服，有的小朋友说是洗脸，还有的小朋友说叠被子，但老师却不同意小朋友的意见，再好好想想，我们早上醒来的第一件事是做什么？ 对了，首先是睁开眼睛，我们小朋友只有先睁开眼睛然后才能去穿衣服、洗脸、刷牙等等。电脑同样如此，它也要先睁开眼睛，然后才能和小朋友一起学习。所以第一步我们要让电脑睁开眼睛。怎么做？ 1、教师示范开显示器，同时提醒电源指示灯的颜色变化 光睁开眼睛怎么行呢？，我KCB齿轮泵们的目的是让他和小朋友们一起做游戏，我们要让他动起来，那第二步我们应该怎么做？其实很简单，就是接通电源。 2、教师出示电源开关“POWER”标志，同时逐台电脑巡视开机情况 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？；左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其；3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”；4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几；小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛；5、教师示范关显示器；（二）、学生练习开、关电脑；在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑；教师巡视指导；第9 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？ 左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其它两个灯熄灭了。现在电脑就会和小朋友一起来学习了。比如说画画了 3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”给学生做示范。刚才我们让电脑给我们小朋友画了几幅画，它说他累了，我们还是让他休息吧，下面我们就先来学习如何关机。 4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几次。 小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛，那上床后我们会把眼睛闭上。然后开始休息。电脑同样如此。我们最后也要让电脑把眼睛闭上，要不然电脑就休息不好，他会生气的。再次提醒小朋友，我们最后千万不要让电脑的睁着眼睛睡觉。记住了要把电脑的显示器关掉。 5、教师示范关显示器。 （二）、学生练习开、关电脑 在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑。 教师巡视指导。

第一章 微机基本组成与工作原理讲解学习

第一章微机基本组成与工作原理

前言 “微机组成与工作原理” 是电气信息类本科生教学的主要学科基础课之一，是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业的一门重要的专业基础课，也是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业的一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。在此基础上，课程详细介绍了微机中的常用接口电路原理和应用技术，并对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学和一定量的实验教学相结合，使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。 通过本课程的学习，使学生了解微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。

第一章微机基本组成与工作原理 1．1 微型计算机概况 微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是继承电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。 我们知道，主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。所不同的是由于微机采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，构成了整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。 在微处理器的基础上，可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,是微型机的主要核心部件,由运算器和控制器集成而成，构成微机的运算中心和控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成，是属于微机的硬件组成，必须配置上软件，才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件和软件构成，硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成。软件由系统软件和应用软件构成。硬件是基础，软件是灵魂，计算机的功能只有在硬件基础上通过软件才能发挥。 微处理器、微型计算机、微型计算机系统的组成及相互关系见图1-1 。 图 1-1 微处理器、微型计算机、微型计算机系统构成图

微型计算机原理习题及解答

微机原理习题 1、微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同 答： 微型计算机系统：包括微型计算机的硬件系统和必要的系统软件。 微型计算机的硬件系统包括：微型计算机和外围设备。 微型计算机：主要是由微处理器（MPU）、存储器（ROM、RAM）、I/O接口、系统总线组成。 微处理器（MPU）：是用微电子技术将中央处理器（CPU）集成在一块芯片中制 成的超大规模集成电路（IC），从逻辑的角度看，其内部 主要包括：运算器（或称算术逻辑单元（ＡＬＵ））、控制 器和一定数量的寄存器组成。 2、控制总线传输的信号大致有哪几种 答：控制总线用来传输控制信号，协调各部件之间的工作；控制总线是双向的； 控制总线包括CPU送往存储器和输入／输出接口电路的控制信号，如读信号、写信号和中断响应信号等；控制总线还包括其他部件送到CPU的信号，比如，时钟信号、中断请求信号和准备就绪信号等。 3、微型计算机采用总线结构有什么优点 答：采用总线结构的优越性主要表现在两个方面：①简化系统的设计，使CPU、RAM、ROM、I/O接口的设计简单化、标准化，使复杂的硬件系统变为面向总线的单一关系。②方便系统的硬件扩充——一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中。

4、简述8086 CPU的逻辑结构。 答：从逻辑功能上，8086分为两部分：总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)； 执行部件EU(Execution Unit)。其中，总线接口部件包括：地址加法器、段寄存器组、IP指针、指令队列缓冲器、和输入输出控制电路；执行部件包括：运算器、通用寄存器组、标志寄存器、和执行部分的控制电路。 5、 8086／8088 和传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同这样的设计思 想有什么优点 答：传统的计算机都是按照下面3个步骤循环工作的： ①从指令指针所指的内存单元中取一条指令送到指令寄存器。 ②对指令进行译码，而指令指针进行增值，以指向下一条指令的地址。 ③执行指令。如果所执行的是转移指令、调用指令或者返回指令，则重 新设置指令指针的值，以指向下一条要执行的指令。 而8086/8088指令的执行是流水线方式，取指令和执行指令是并行工作的，工作效率大大提高，从而大大提高了CPU的执行速度。6、总线周期的含义是什么 8086／8088的基本总线周期由几个时钟组成如一个CPU 的时钟频率为10MHz，那么，它的一个时钟周期为多少一个基本总线周期为多少 答：为了取得指令或进行数据的传送，CPU的总线接口部件需要执行一系列的操作，这些操作所经历的时间叫一个总线周期。在8086／8088中，一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成，分别称为4个状态，即T1状态、T2状态、T3状态和T4状态。时钟周期是CPU的时序基本时间计量单位，它由计算机主频决定。如果8086的主频为10MHz，1个时钟周期就是100ns；1个最基本的总线周期是400ns 。7、在对存储器和I／O设备读写时，要用到IOR、IOW、

计算机的工作过程

计算机基本构成模式 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件 计算机中数的表示 计算机内部应采用二进制表示指令和数据 计算机的工作原理 计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。 计算机的工作原理 按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等，在以后的内容中将会着重介绍。 （一）计算机硬件系统 硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机的硬件系统应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。这五大部分通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。 中央处理器 CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。CPU由控制器、运算器和寄存器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设备。计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。 控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。计算机的工作方式是执行程序，程序就是为完成某一任务所编制的特定指令序列，各种指令操作按一定的时间关系有序安排，控制器产生各种最基本的不可再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。当计算机执行程序时，控制器首先从指令指针寄存器中取得指令的地址，并将下一条指令的地址存入指令寄存器中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件完成指纹操作。简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务就是根据种类指纹的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。 运算器 运算器又称积极态度逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存

计算机的基本工作原理

计算机的基本工作原理 计算机的工作原理 1、冯诺依曼原理 “存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出的，所以又称为“冯诺依曼原理”。该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯诺依曼”体系结构。 2、“存储程序控制”原理的基本内容 ①采用二进制形式表示数据和指令。 ②将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中（程序存储），使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行（程序控制）。 ③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。 3、计算机工作过程 第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。 第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。 第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。 第四步：当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。 计算机的软件分类 计算机软件是指计算机运行、管理、应用和维护所需的各种程序、数据及其有关技术文档资料。只有硬件没有软件的计算机称为“裸机”，裸机只能运行由 0 和1 组成的机器语言程序，没有软件系统的计算机几乎是没有用的。通常人们使用的计算机是经过软件“包装”的计算机，计算机的功能不仅仅取决于硬件系统，更大程度上由所安装的软件系统来决定。 软件种类繁多，通常根据软件用途可将其分为系统软件和应用软件。系统软件是用于管理、控制和维护计算机系统资源的软件，主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序等。应用软件是针对某一应用而开发的软件，可分为通用应用软件和专用应用软件。 1.2.4 计算机系统的层次结构 在一个完整的计算机系统中，计算机硬件和软件之间是有一定的层次关系的，如图 1-3 所示。计算机硬件位于是最低层，是计算机系统的基础。操作系统位于硬件之上，而操作系统的上一层为其他系统软件和应用软件，最高层是用户程序或文档。 用户程序或文档

微机原理答案1

第 1 章微型计算机系统概述 习题参考答案 1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？ 答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。 CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。暂存少量数据。对指令译码并执行指令所规定的操作。与存储器和外设进行数据交换的能力。提供整个系统所需要的定时和控制信号。响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。1-2．CPU 执行指令的工作过程。 答：指令执行的基本过程： （1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。 （2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。 （3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。 （4）修改程序计数器的内容。 1-3．果微处理器的地址总线为20 位，它的最大寻址空间为多少？ 答：220=1048576=1MB 1-4．处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？ 答： 微处理器是微型计算机的核心部件。微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。 1-5．下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128，65535，1024 答： 128，二进制：10000000B，八进制：200O，十六进制：80H 65535，二进制：1111111111111111B，八进制：177777O，十六进制：FFFFH 1024，二进制：10000000000B，八进制：2000O，十六进制：400H

计算机基础知识理论

计算机基础知识 一、计算机的发展与应用 1.1 计算机的概念与发展 1.1.1、内容要点 1、计算机工作原理： 1）什么是计算机 计算机（Computer）是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。 2）计算机工作原理——冯·诺依曼原理（又称为存储程序原理） （1）组成计算机的物理设备（硬件）包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分； （2）所有程序和数据都以二进制形式存储在存储器中； （3）计算机系统在程序控制下自动运行。 2、计算机的发展： 1）计算机的发展： 计算机从诞生发展到今天，已经经历了四个阶段，现正向第五代过渡。见下表。 计算机发展的四个阶段 2）微型计算机的发展： 上世纪70年代初，美国Intel公司等采用先进的微电子技术将运算器和控制器集成到一块芯片中，称之为微处理器（MPU）。其发展大约经历了六个阶段，如下表。

微机的六个发展阶段 3）我国计算机的发展情况 我国的计算机事业始于20世纪50年代。 1952年我国的第一个电子计算机科研小组在中科院数学所内成立。 1960年，我国第一台自行研制的通用电子计算机107机问世。 1964年，我国研制了大型通用电子计算机119机，用于我国第一颗氢弹研制工作的计算任务。 20世纪70年代以后，我国生产的计算机进入了集成电路计算机时期。 1974年，我国设计的DJS-130机通过了鉴定并投入批量生产。 进入20世纪80年代，我国又研制成功了巨型机。 1982年，我国独立研制成功了银河I型巨型计算机，运算速度为每秒1亿次。 1997年6月研制成功的银河Ⅲ型巨型计算机，运算速度为每秒130亿次。这些机器的出现，标志着我国的计算机技术水平踏上了一个新的台阶。 1999年，银河四代巨型机研制成功。 2000年，我国自行研制成功高性能计算机“神威Ｉ”，其主要技术指标和性能达到国际先进水平。我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。 2005年4月18日，完全由我国科学界自行研发、拥有自主知识产权的中国首款六十四位高性能通用CPU芯片CPU———“龙芯二号”芯片正式发布。这款芯片性能经检测已达到英特尔“奔3”水平，比2002年9月28日发布的“龙芯一号”提高了10倍。 3、计算机的特点： 计算机是高度自动化的信息处理设备。主要特点有处理速度快、计算精度高、记忆能力强、可靠的逻辑判断能力、可靠性高、通用性强。 1）处理速度快：计算机的运算速度用MIPS（每秒钟执行多少百万条指令）来衡量。 2）计算精度高：数的精度主要由表示这个数的二进制码的位数决定。

计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工 作原理 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

计算机的基本组成及工作原理 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。 计算机系统的基本组成如图1-6 所示。

计算机硬件系统的基本组成及工作原理 现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采用了“存储程序”工作原理。这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。 ⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。 可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同的工作。如图1-7所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令作用下，通过输出设备输出计算结果。 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指 “与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。控制器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动连续地工作。 控制流 数据流 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理

微机原理第五版6-10章习题解答

第6章习题解答（P271） ⒊依照编程方式的不同，ROM分为哪几类？各有何特点（重点说明E2PROM与FLASH存储器的区别）？ 解：依照编程方式的不同，ROM分为三类： ⑴掩膜型ROM（ROM），其特点是：用户将要写入芯片的数据提供给芯片生产商，在生产该芯片的最后一道掩膜工艺时，将数据写入芯片，用户以后只能读出不能写入； ⑵现场可编程ROM（PROM），其特点是：由于内部器件的一次性编程，不可再生特性，所以用户只可在现场一次性对芯片编程，不能更改； ⑶可改写的ROM（EPROM），其特点是：用户可多次对其编程。其中用紫外线擦除再用电编程的EPROM，必须从用户板上拆下后用紫外线照射擦除，再用专用编程器对其进行改写，使用不方便，目前很少使用；可用电擦除的E2PROM，可在用户板上用电信号对其进行字节或全部擦除和改写，使用很方便；FLASH是一种新型的电擦除EPROM，它具有E2PROM的所有特性，还具有集成度高，速度快，成本低等特点，是目前使用最广泛的ROM存储器。 ⒍对下列RAM芯片组排列，各需要多少个RAM芯片？多少个芯片组？多少根片内地址线？若和8088 CPU相连，则又有多少根片选地址线？ （1） 1K×4位芯片组成16K×8位存储空间； 解：当用单片容量为1K×4的RAM组成总容量为16K×8的存储器时： ①需要的总芯片数为（16×1024/1×1024）×（8/4）=32（片） ②需要的芯片组数为16×1024/1×1024=16 （组） ③片内地址线数为log2(210)=10（根） ④芯片组选择地址线数为log2(16×210)-10=4 （根） （2） 8K×8位芯片组成512K×8位存储空间。 解：当用单片容量为8K×8位的RAM组成总容量为512K×8的存储器时： ①需要的总芯片数为（512×1024/8×1024）×（8/8）=64（片） ②需要的芯片组数为512×1024/8×1024=64 （组） ③片内地址线数为 log2(8×210)=13（根） ④芯片组选择地址线数为log2(512×210)-13=6 （根） ⒎某微机系统的RAM存储器由4个模块组成，每个模块的容量为128KB，若4个模块的地址连续，起始地址为10000H，则每个模块的首末地址是什么？ 解：根据题意，128KB模块的末地址为217-1=1FFFFH，所以各模块的首末地址分别为： 模块1首地址：10000H，末地址：10000H+1FFFFH=2FFFFH 模块2首地址：30000H，末地址：30000H+1FFFFH=4FFFFH

第一章 微机基本组成与工作原理

前言 “微机组成与工作原理” 就是电气信息类本科生教学得主要学科基础课之一,就是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业得一门重要得专业基础课,也就是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业得一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类得专业特点,围绕微型计算机原理与应用主题,以Intelx86CPU为主线,系统介绍微型计算机得基本知识、基本组成、体系结构与工作模式,从而使学生能较清楚得了解微机得结构与工作流程,建立起系统得概念。在此基础上,课程详细介绍了微机中得常用接口电路原理与应用技术,并对现代微机系统中涉及得总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机得体系结构与主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学与一定量得实验教学相结合,使学生建立起“程序存储与程序控制”得牢固概念,培养学生进行微机扩展得应用能力与独立分析问题、解决问题得能力。通过系统得实践教学锻炼,使学生具有一定得软硬件开发能力,为未来得工作与后继课程得学习打下基础。 通过本课程得学习,使学生了解微型计算机系统得特点、工作原理与组织结构,建立起“程序存储与程序控制”得牢固概念,掌握微型计算机接口技术得基本原理与方法,培养学生进行微机扩展得应用能力与独立分析问题、解决问题得能力。通过系统得实践教学锻炼,使学生具有一定得软硬件开发能力,为开发与应用微型计算机系统打下良好得理论与实践基础。 第一章微机基本组成与工作原理 1.1 微型计算机概况 微型计算机属于第四代电子计算机产品,即大规模及超大规模集成电路计算机,就是继承电路技术不断发展,芯片集成度不断提高得产物。 我们知道,主机按体积、性能与价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机与微型机五类,从其工作原理上来讲,微型机与其它几类计算机并没有本质上得差别。所不同得就是由于微机采用了集成度较高得器件,使得其在结构上具有独特得特点,即将组成计算机硬件系统得两大核心部分—运算器与控制器,集成在一片集成电路芯片上,构成了整个微机系统得核心,称为中央处理器CPU,或者微处理器MPU。 在微处理器得基础上,可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,就是微型机得主要核心部件,由运算器与控制器集成而成,构成微机得运算中心与控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成,就是属于微机得硬件组成,必须配置上软件,才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件与软件构成,硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总

微型计算机原理及应用答案汇总

CH01微型计算机概述 习题与思考题 1．微型计算机由哪些部件组成？各部件的主要功能是什么？解答： 算术逻辑部件(ALU）微处理器累加器、 寄存器 （CPU） 控制器系统总线：AB、CB、DB （功能：为CPU和其他部件之间提供数据、地址微型计算机 和控制信息的传输通道） 微机系统输入/输出（I/O）接口：串/并行接口等 （功能：使外部设备和微型机相连） 存储器：只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM） （功能：用来存储信息） 操作系 统（OS）系统软件 系统实用程序：汇编、编译、编辑、调试程序等外围设备：打印机、键盘、CRT、磁盘控制器等 （注：CPU的功能－－①可以进行算术和逻辑运算； ②可保存少量数据； ③能对指令进行译码并执行规定的动作； ④能和存储器、外设交换数据； ⑤提供整修系统所需要的定时和控制； ⑥可以响应其他部件发来的中断请示。） 2． 8086/8088 CPU 由哪两部分组成？它们的主要功能各是什么？是如何协调工作的？解答： 总线接口部件(BIU）：负责与存储器、I/O端口传送数据 微处理 器 （CPU） 执行部件（EU）：负责指令的执行

协调工作过程：总线接口部件和执行部件并不是同步工作的，它们按以下流水线技术原则来协调管理： ①每当 8086 的指令队列中有两个空字节，或者 8088 的指令队列中有一个空字节时，总线接口部件就会自动把指令取到指令队列中。 ②每当执行部件准备执行一条指令时，它会从总线接口部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者输入/输出设备，那么，执行部件就会请求总线接口部件进入总线周期，完成访问内存或者输入/输出端口的操作；如果此时总线接口部件正好处于空闲状态，那么，会立即响应执行部件的总线请求。但有时会遇到这样的情况，执行部件请求总线接口部件访问总线时，总线接口部件正在将某个指令字节取到指令队列中，此时总线接口部件将首先完成这个取指令的操作，然后再去响应执行部件发出的访问总线的请求。 ③当指令队列已满，而且执行部件又没有总线访问请求时，总线接口部件便进入空闲状态。 ④在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于程序执行的顺序发生了改变，不再是顺序执行下面一条指令，这时，指令队列中已经按顺序装入的字节就没用了。遇到这种情况，指令队列中的原有内容将被自动消除，总线接口部件会按转移位置往指令队列装入另一个程序段中的指令。 3． 8086/8088 CPU 中有哪些寄存器？各有什么用途？标志寄存器 F 有哪些标志位？各在什么情况下置位？解答： PF、CF。 标志寄存器 F 的各标志位置位情况：

计算机的基本工作原理

计算机的基本工作原理 教学目标：了解数制的基本概念了解二进制的基本特点与应用 教学重点：掌握二进制的原理 教学难点：二进制的运算和原理 教学方法：讲解法，分组谈论学习法等 教学过程： 一、导入 教师投影：2+3 4+6 8+9，要求学生回答这是多少。 二、新课讲解 （一）十进制与二进制 1．十进制的由来及其数制表示方法和进位方式 老师：我们先来看看一些数制。 日常生活中，我们最常用的是十进制数。那么，有同学知道十进制的由来吗？ 学生自由回答， 老师：十进制是由0～9这10个数构成的，最大的数字是9。大家都知道十进制的进位方式是：“逢十进一”。 2．二进制及其运算规则 老师：其实，除了我们常用的十进制，我们还用到了其他的进位方法，像古代斤两用十六进制、现代的钟表采用六十进制，计算机采用二进制等。那同学们知道它们的数字的表示方法和进位方式吗？ 教师用ppt展示幻灯片：

十进制————“逢十进一，借一当十”最大的数字是：9 十六进制————？最大的数字是：？ 六十进制————？最大的数字是：？ 二进制————？最大的数字是：？ 答案在学生思考回答之后分条列出。 “逢十六进一，借一当十六”15 “逢六十进一，借一当六十”59 “逢二进一，借一当二” 1 熟悉了二进制的数制组成和它的运算规则，下面老师要考考大家。请同学们看以下的题目：用ppt展示题目：0+0= 0+1= 1+0= 1+1= 0×0= 0×1= 1×0= 1×1= （二）数制的表示 教师用ppt展示数制的表示方法： 一般用“（）角标”来表示不同的进制。所以，（11）2和（11）10就区别开来了。 在计算机中，一般在数字后用特定的字母来表示该数的进制。 B——二进制 D——十进制 O——八进制 H——十六进制 老师：所以（11）2也可以表示为（11）B ；而（11）10可以表示为（11）D 。 讨论：如果计算机采用十进制，会是怎样的呢？ 3、计算机采用二进制的原因： A：容易表示B：运算法则简单

计算机网络基本原理复习选择题(答案)

计算机网络基本原理 1.在星型局域网结构中，连接文件服务器与工作站的设备是（） A、调制解调器 B、交换器 C、路由器 D、集线器 2.在OSI七层结构模型中，处于数据链路层与运输层之间的是（） A、物理层 B、网络层 C、会话层 D、表示层 3.完成路径选择功能是在OSI模型的（） A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、运输层 4.在TCP/IP协议簇的层次中，解决计算机之间通信问题是在（） A、网络接口层 B、网际层 C、传输层 D、应用层 5.在中继系统中，中继器处于（） A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、高层 6.规定了信号的电平、脉宽、允许的数据传输速率和最大传输距离的物理层特性是( ) A.机械特性 B.电气特性 C.功能特性 D.规程特性 7.PPP协议提供的3类功能分别是：成帧、链路控制和( ) A.通信控制 B.网络控制 C.存储控制 D.安全控制 8.路由选择包括的两个基本操作分别为( ) A.最佳路径的判定和网内信息包的传送 B.可能路径的判定和网间信息包的传送 C.最优选择算法和网内信息包的传送 D.最佳路径的判定和网间信息包的传送 9. 路由信息协议(RIP)使用的路由算法是( ) A.最短路由选择算法 B.扩散法 C.距离矢量路由算法 D.链路状态路由算法 10. 在Internet中，路由器的路由表通常包含( ) A.目的网络和到达该网络的完整路径 B.所有目的主机和到达该主机的完整路径 C.目的网络和到达该网络的下一个路由器的IP地址 D.互联网中所有路由器的地址 11.TCP段结构中，端口地址的长度为 ( ) A.8比特 B.16比特 C.24比特 D.32比特 12.在TCP／IP协议的传输层将数据传送给用户应用进程所使用的地址形式是( ) A.IP地址 B.MAC地址 C.端口号 D.socket地址 13.如果两台主机在同一子网内，则它们的IP地址与子网掩码进行( ) A.“与”操作，结果相同 B.“或”操作，结果相同

计算机的工作原理

第三章计算机的工作原理 3.1 计算机的结构特点 一、冯.诺伊曼体系结构 冯.诺依曼结构计算机的组成和工作原理。 特点： 1、由运算器、存储器、控制器和I/O设备组成； 2、指令和数据以同等地位存放在存储器中，按地址寻访； 3、指令和数据均以二进制表示； 4、指令由操作码和数据组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数存放在存 储器中的地址； 5、指令在存储器中顺序存放，顺序执行，特定情况下根据条件改变执行的顺序； 6、机器以运算器为中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器完成。 二、中央处理器(CPU)的组成 1、运算器：运算器由算术逻辑部件(ALU)和一些寄存器组成，是直接进行数据交换和运算的 部件； 2、控制单元：控制单元用来指挥和控制程序和数据的输入、运行和处理。 3、寄存器： 寄存器组：用于存储数据； 累加器(ACC)：提供给ALU的两个操作数之一，并存储计算结果； 标志寄存器(FR)：用于存储某些重要的状态和特征，每个状态用一位标志； 程序寄存器：用于存放下一条要执行指令的地址码； 指令寄存器：存放当前要执行的指令，由指令译码器进行译码，确定应进行什么操作， 通过操作控制器产生相应的控制信号。 地址寄存器、数据寄存器。 4、协处理器： 三、冯.诺伊曼结构的演化 1.控制部件设计的多样化 a)用逻辑电路设计实现； b)微程序设计实现。

2.采用总线结构 总线：是连接各部件的一组公共信号线，是传送信号和代码的公共通道。 所谓总线实际上就是一组信号连线，每个计算机部件都要与这组信号向相连，每根信号线只有两个状态，高电平和低电平。 这种总线称为外部总线或系统总线，系统总线中的信号线根据其功能的不同又可以分为三类： 1)数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，位数与机器字长 有关； 2)地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存中的地址，是单向传输总 线，地址总线的个数与存储器单元的个数有关，称为寻址能力； 3)控制总线：用来发出各种控制信号的传输线，每一根控制总线是单向的。常见的控制 总线有：1）时钟，2）复位，3）中断请求，4）存储器读、写，5）I/O读、写。 由于数据总线是双向总线，每个部件都可以向数据总线上发出数据信号，也可以接收数据总线上数据信号。同一时刻只能有一个部件发出数据信号，其它部件可以接收数据信号。一般来说，每一次的数据传输都是CPU与某一个特定的部件之间的数据传输，其它部件需要与数据总线“断开”，这就需要有一个三态门来实现。