微型計算機技術及其應用教學

楊 柳

（河南財經政法大學 文化傳播學院，河南 鄭州450006）

0 引 言

電子計算機是現代社會最有價值的工具之一，它的出現極大地推動了人類社會的發展。計算機的發展水平，已經成為衡量一個國家現代文明的重要標志。計算機的操作使用，已經成為各行各業的技術人員、管理人員必備的基本技能和基本素質。

微型計算機是電子計算機技術和大規模集成電路工藝技術的結晶，它的出現和發展是和大規模集成電路工藝技術的迅速發展分不開的。微型計算機指采用超大規模集成電路組成的體積小、重量輕、功能強、耗電少的計算機系統［1］。

以下從存儲器的組織和工作過程角度來論述微型計算機的工作過程。

1 存儲器的組織及工作過程

存儲器是用來存放數據和程序的。在計算機內部，數據和程序都是用二進制碼的形式表示。一般8位二進制碼稱為1字節（Byte），1字節或多字節組成一個字（Word）。存儲器每個存儲單元存放1字節或一個字。這樣存儲器需要很多單元來存放數據和程序，為能識別不同的單元，賦予每個單元一個編號即地址。

下面以256個單元的存儲器為例，說明存儲器的組織。256個單元，每個存儲單元一個編號，編號范圍為0～255，用8位二進制碼表示編號即為00000000～11111111（00H～FFH）。如圖1所示。

圖1 存儲器組織示意圖

來自地址線的地址信號，經過地址譯碼器的譯碼，選中相應的存儲單元，以便從中讀出信息或寫入信息。控制部件控制存儲器的讀寫過程。

存儲器在進行讀／寫工作時，先由CPU通過地址線給出要讀／寫信息存放的單元地址，經過地址譯碼器的譯碼，選中相應的存儲單元，再由讀／寫控制信號，經過控制邏輯來控制讀出或寫入。要讀出信息時，選中單元的數據經數據線送往CPU進行處理。要寫入信息時，CPU將數據通過數據線，寫入到選中的單元。

2 微型計算機的工作過程

微型計算機的工作過程就是執行程序的過程。程序是指令的序列，執行程序就是逐條取出程序的指令，對指令進行分析，然后完成該指令規定的操作。因此，微型計算機執行程序的過程可概括為取指令→分析指令→執行指令，如圖2所示。

圖2 執行指令的過程

圖3可以說明微型計算機的工作過程。

存儲器通過三總線與微處理器（CPU）進行連接。程序按順序存放在連續的存儲單元中。

首先，CPU給出第1條指令的地址，如02，通過地址總線送到地址譯碼器。經譯碼后找到存放第1條指令的02單元。CPU發出讀命令，在讀命令控制下，將這條指令00111110讀出，經數據線送CPU，CPU對該指令進行譯碼分析，發出一系列的控制信號，完成該指令指定的操作。

該指令執行完后，CPU再給出下條指令。

圖3 微型計算機的工作過程

3 計算機中常用的進位計數制

計算機中常用十進制、二進制、八進制和十六進制。實際上，計算機能直接識別處理的只是二進制碼，這里的十進制、八進制和十六進制是在匯編語言、高級語言等情況下使用的數據表示法。下面介紹不同進制數之間的轉換。

（1）十進制純小數轉換成二進制純小數

通常采用乘2取整法。所謂乘2取整法，就是將己知的十進制純小數部分反復乘以2，每次取其整數，若得到的整數為1，則對應二進制數的相應位為1，若得到的整數為0，則對應二進制數的相應位為0，第1次乘2得到的整數是二進制數的最高位，從髙位到低位逐次進行，直至滿足精度要求或乘2后的小數部分為0為止。設最后一次乘2所得的整數為K—m，轉換后，所得的純二進制小數為0．K—1。K—2…K－m。

【例1】將0．725D轉換成純二進制小數。

如果取4位小數能滿足精度要求，則有：0．725D＾0．1011B。

（2）十進制混合小數轉換為二進制數

混合小數由整數和小數復合而成，需要將整數部分和小數部分分別進行轉換，然后將轉換結果組合起來即可。

【例2】將215．725D轉換為二進制數。

解：如 上 求 得 215D＝11010111B，0．725D～0．1011B，則215．725D＆11010111．1011B

（3）二進制數轉換為十進制數

將二進制數轉換為十進制數，只需要將二進制數按位權展開求和，便得到相應的十進制數。

【例3】將二進制數11011．1001B轉換為十進制數。

（4）R進制數與十進制數間的轉換

由如上轉換可知，R進制數轉換為十進制數的方法即是將所給的R進制數用按位權展開式展開并求和即可。

【例4】將十六進制數4E．CH轉換為十進制數。

解：4E．CH＝4×161＋14×16°＋12×16－1＝64＋14＋0．75＝78．75

十進制數轉換為R進制數仍然是將整數部分和小數部分分別進行轉換。整數部分采用除R取余法；小數部分采用乘R取整法。轉換的過程和十進制整數轉換成二進制整數相同。

通過上述實例，從應用教學的角度出發，將微型計算機原理、接口技術、計算機系統組成的內容有機結合，統籌安排，形成獨具特色的系統理論與實踐。微型計算機技術及應用，這一門課具有內容多、細、散且抽象的特點，同時本課程也是一門實踐性很強的課程［3］。

4 結束語

微型計算機的發展歷程，實際上是微處理器從低級到高級、從簡單到復雜的發展過程［2］。通過體系結構和制造工藝的改進，微處理器的集成度不斷提髙，運算速度快，功能也越來越復雜，成本越來越低。計算機技術的迅速發展，極大地推動了微型計算機的普及應用。