第1章微型计算机系统概述.ppt

【微型计算机系统概述】 微型计算机系统自1946年第一台电子计算机诞生以来，经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路四个主要发展阶段。21世纪以来，随着生物科学、神经网络技术和纳米技术的快速发展，生物芯片和神经网络技术逐渐融入计算机领域，标志着计算机进入了第五个发展阶段。微型计算机的核心是微处理器，它将运算器和控制器集成在单片硅片上，这是超大规模集成电路技术的体现。遵循摩尔定律，微处理器的集成度每18个月翻一番，性能相应提升。 微型计算机具有显著的特点：运算速度快，计算精度高，稳定性强，价格低廉，硬件平台开放，易于扩展，适应性强。微处理器的配套芯片和软件丰富，更新迅速。同时，微型计算机体积小巧，重量轻，能耗低，维护便捷。这些特性使其在众多领域得到广泛应用。 科学计算是微型计算机的重要应用场景，如卫星发射控制、航天飞机制造、建筑设计、生物信息学研究等。在过程控制中，微型计算机被用于大型工业设备的自动化控制，如数控机床和分布式控制系统。嵌入式系统的应用则进一步拓宽了工业控制的领域。低档微型计算机在仪器仪表和家电智能控制中替代了传统硬件逻辑电路，提高了控制效率和可靠性。计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）是工业自动化的重要发展方向，结合中心数控机床实现产品的设计和制造。人工智能领域，尤其是人工神经网络和DNA芯片技术的研究，也需要微型计算机的强大计算能力支持。 【数据表示与数字信息编码】 计算机中的数据通常以定点格式、浮点格式和带符号数或无符号数的形式表示。定点格式分为定点小数和定点整数，小数点位置固定，简化了表示，但精度有限。浮点格式则允许小数点位置变化，提供了更大的数值范围和更高的精度，常见的标准格式遵循IEEE 754标准。无符号数主要用于无需考虑正负值的场景，而带符号数通过最高有效位表示数值的正负，其取值范围相应改变。例如，8位定点整数，无符号数的范围是0到255，而有符号数的范围是-128到127。 总结来说，微型计算机系统的发展历程、特点和广泛应用，以及数据表示的多种形式，共同构成了现代信息技术的基础。随着技术的不断进步，微型计算机将继续在各个领域发挥重要作用，并推动新的技术革新。