第1章通信原理

1、第第1 1章章 概概 述述概述概述1.1 計(jì)算機(jī)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)與字符的編碼計(jì)算機(jī)中數(shù)與字符的編碼 1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 1.4 微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)及分類微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)及分類作業(yè)作業(yè) 電子技術(shù)課程體系：電子硬件數(shù)字電子技術(shù)模擬電子技術(shù)高頻電子線路微機(jī)原理單片機(jī)、ARM、DSP等需要軟件控制與計(jì)算機(jī)專業(yè)的不同：電子、通信、自動(dòng)化：以電子硬件為核心、底層軟件為控制計(jì)算機(jī)：以上層軟件為中心，不重視硬件如何工作前言前言一個(gè)典型的家居遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)此系統(tǒng)通過電腦控制的數(shù)碼照相機(jī)自動(dòng)拍攝進(jìn)出房間的人物，然后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控手機(jī)上。電子：

2、電腦、手機(jī)、照相機(jī)軟硬件系統(tǒng)通信：相機(jī)到電腦、到網(wǎng)絡(luò)、到手機(jī)的通信接口軟硬件自動(dòng)化：此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程就是家居自動(dòng)化的一種應(yīng)用可見，信息類各專業(yè)都必須學(xué)習(xí)微機(jī)原理1、掌握計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)能力，2、相應(yīng)的硬件控制軟件的設(shè)計(jì)能力，3、為進(jìn)一步學(xué)習(xí)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。本課程的知識(shí)分為3大部分：1、INTEL8086 PC機(jī)硬件；2、INTEL的匯編語言；3、計(jì)算機(jī)接口硬件及其軟件控制。計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1945年，美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer，電子數(shù)字積分器和計(jì)算機(jī))是世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。

3、ENIAC計(jì)算機(jī)共用18 000多個(gè)電子管，1500個(gè)繼電器，重達(dá)30噸，占地170平方米，耗電140 kW，每秒鐘能進(jìn)行5000次加法計(jì)算。 同年，馮諾依曼(Von Neumann) 研制了EDVAC計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)采用了存儲(chǔ)程序方案，其后開發(fā)的計(jì)算機(jī)都采用這種方式，稱為馮諾依曼計(jì)算機(jī)。 目前的計(jì)算機(jī)基本是基于馮諾依曼計(jì)算機(jī)的模型和原理研制的。 一般把電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展分成四個(gè)階段。 第一代：電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代(從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)研制成功到20世紀(jì)50年代后期)。 第二代：晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代(從20世紀(jì)50年代中期到60年代后期)。計(jì)算機(jī)的主要器件改為晶體管，因而縮小了體積，降低了功耗，提高

4、了速度和可靠性，而且價(jià)格不斷下降。但是這些晶體管都是分立元器件。 第三代：集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代(從20世紀(jì)60年代中期到70年代前期)。功耗、體積、價(jià)格等進(jìn)一步下降，而速度及可靠性相應(yīng)地提高。 第四代：大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。20世紀(jì)70年代初，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器問世，迅速取代了磁芯存儲(chǔ)器，并不斷向大容量、高速度發(fā)展。 此后，存儲(chǔ)器芯片集成度、性能大體上每18個(gè)月翻一番，這就是著名的摩爾定律。1.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息分為：控制信息和數(shù)據(jù)信息?？刂菩畔ⅲ阂幌盗械目刂泼?，即程序指令；數(shù)據(jù)信息：可分為數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)內(nèi)所有信息均使用基2碼(基于2進(jìn)

5、制的編碼)來編碼。為便于閱讀及書寫，常常用八進(jìn)制/十六進(jìn)制計(jì)數(shù)來表示二進(jìn)制計(jì)數(shù)。 1.1.1 數(shù)與數(shù)制數(shù)與數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制是一種計(jì)數(shù)的方法。例如：六十進(jìn)制(1小時(shí)=60分，1分=60秒) 十二進(jìn)制(1英尺=12英寸，1年=12月)1、計(jì)算機(jī)使用的是二進(jìn)制，人類使用的是十進(jìn)制。2、由于二進(jìn)制書寫表示不方便，人們常常用十六進(jìn)制來表示二進(jìn)制數(shù)。 基于以上原因，必須要學(xué)習(xí)二、十、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換方法。u十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”，需要用到的數(shù)字符號(hào)為10個(gè)，分別是09。u二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”，需要用到的數(shù)字符號(hào)為2個(gè)，分別是0、1。u十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是“逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)

6、十六”，需要用到的數(shù)字符號(hào)為16個(gè)，分別是09、AF。 任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)可以用位權(quán)位權(quán)表示，位權(quán)就是某個(gè)固定位置上的計(jì)數(shù)單位。在十進(jìn)制數(shù)中，個(gè)位的位權(quán)為100，十位的位權(quán)為101，百位的位權(quán)為102，千位的位權(quán)為103，而在小數(shù)點(diǎn)后第一位上的位權(quán)為10-1，小數(shù)點(diǎn)后第二位的位權(quán)為10-2等等。(234.13)10=2102+3101+4100+1101+3102 任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)也可用位權(quán)表示。例如：l利用位權(quán)即可實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換！思考：4小時(shí)5分鐘6秒=多少秒？l十進(jìn)制到任意進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法此式可分為整數(shù)部分和純小數(shù)部分，即：2101210103101104103102)

7、13.234(2101210310113. 0104103102234410310210/23410410310223401012，余數(shù)（1）整數(shù)部分的處理把整數(shù)部分除以10，取余數(shù)：把商再除以10：310210/230，余數(shù)把商再除以10：2010/2，余數(shù)這種方法稱為除10取余法。利用除10取余法可以把一個(gè)整數(shù)在十進(jìn)制的范圍里把各位分離出來。此時(shí)商為0，結(jié)束同理，利用除N取余法可以把一個(gè)整數(shù)在N進(jìn)制的范圍里把各位分離出來，即十進(jìn)制到N進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法?！纠?-1】 將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下：(97)10 =(A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0)2=(1100001)2

8、即A0=1 即A1=0 即A2=0 即A3=0 即A4=0 即A5=1 即A6=1 結(jié)束 2 97 余數(shù)為1, 2 48 余數(shù)為0， 2 24 余數(shù)為0， 2 12 余數(shù)為0， 2 6 余數(shù)為0， 2 3 余數(shù)為1， 2 1 余數(shù)為1， 商為 0 余數(shù)為0， 注意：第一次得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最低位，最后得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最高位?！纠?1-7】 將十進(jìn)制數(shù) 97 轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。其過程如下： 即 A0=1 即 A1=6 結(jié)束 最后結(jié)果為 (97)10 = (A2 A1 A0)16 = (61)16 16 97 16 6 商為 0 余數(shù)為 1, 余數(shù)為 6， 余數(shù)為 0, 第一次得到的余數(shù)

9、為十六進(jìn)制數(shù)的最低位，最后得到的余數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)的最高位。（2）小數(shù)部分的處理把小數(shù)部分乘以10，取整數(shù)：2110310113. 011031011013. 010，整數(shù)把剩下的小數(shù)部分再乘以10，取整數(shù)：3103103 . 00，整數(shù)這種方法稱為乘10取整法。利用乘10取整法可以把一個(gè)小數(shù)在十進(jìn)制的范圍里把各位分離出來。剩下的小數(shù)部分為0，結(jié)束同理，利用乘N取整法可以把一個(gè)純小數(shù)在N進(jìn)制的范圍里把各位分離出來，即十進(jìn)制到N進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法?！纠?-2】將十進(jìn)制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)。其過程如下： 0.6875 2 1.3750整數(shù)部分為1，即A1=1 0.3750余下的小數(shù)部分 2

10、0.7500整數(shù)部分為0，即A2=0 0.7500余下的小數(shù)部分 2 1.5000整數(shù)部分為1，即A3=1 0.5000余下的小數(shù)部分 2 1.0000整數(shù)部分為1，即A4=1 0.0000余下的小數(shù)部分為0，結(jié)束 (0.6875)10=(0.1011)2【例 1-8】 將十進(jìn)制小數(shù) 0.6875 轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)。其過程如下： 0.6 8 75 16 1 1. 000 0 整數(shù)部分為 11，即 A1=B 0. 0000 余下的小數(shù)部分為 0，結(jié)束 最后結(jié)果為 (0.6875)10 = (0.A1)16 = (0.B)16 為了將一個(gè)既有整數(shù)又有小數(shù)部分的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成N進(jìn)制數(shù)，可以將其整數(shù)

11、部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再組合起來。例如把97.6875轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)的過程如下： (97)10 = (1100001)2 (0.6875)10 = (0.1011)2 由此可得: (97.6875)10 = (1100001.1011)2 因?yàn)?4=16，所以每四位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制。得熟練記牢二進(jìn)制與十六進(jìn)制的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1-1。l二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法表表1-1十、二、十六進(jìn)制數(shù)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系十、二、十六進(jìn)制數(shù)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)方法：從小數(shù)點(diǎn)所在位置分別向左、向右每四位一組進(jìn)行劃分。若小數(shù)點(diǎn)左側(cè)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最左側(cè)補(bǔ)零；若小數(shù)點(diǎn)右側(cè)

12、的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最右側(cè)補(bǔ)零。然后參照表1-1，將每四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)，排列后即為二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。0001 1110.11001E.C所以所以(11110.11)2 = (1E.C)16 【例1-12】 直接將二進(jìn)制11110.11轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。其過程如下： 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)方法：參照表1-1，將每一位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，排列后即為十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。【例1-13】 直接將十六進(jìn)制數(shù)EF.C轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下： EF .C11101111.1100所以所以(EF.C)16 = (11101111.11)2 計(jì)算機(jī)內(nèi)

13、部雖然使用二進(jìn)制，但與人進(jìn)行交互的時(shí)候可以使用其他數(shù)制（例如編程時(shí)可以用十進(jìn)制給變量賦值）。 規(guī)定在數(shù)字后面跟一個(gè)英文字母來表示該數(shù)的數(shù)制： 十進(jìn)制數(shù)D(Decimal)二進(jìn)制數(shù)B(Binary) 八進(jìn)制數(shù)O(Octal) 十六進(jìn)制數(shù)H(Hexadecimal) 由于字母O容易和零誤會(huì)，所以也可用Q來表示八進(jìn)制數(shù)。另外，在計(jì)算機(jī)操作中一般默認(rèn)使用十進(jìn)制數(shù)，所以十進(jìn)制數(shù)可以不標(biāo)進(jìn)制。 無論采用何種數(shù)制輸入數(shù)值，計(jì)算機(jī)均會(huì)自動(dòng)把它們轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制再進(jìn)行處理。 例如，25D=11001B=19H=31Q，0.5D=0.1B=0.8H=0.4Q，不分大小寫。十六進(jìn)制數(shù)主要用來簡化二進(jìn)制數(shù)的書寫，使用十六

14、進(jìn)制數(shù)表示的二進(jìn)制數(shù)較短，便于記憶。 目前所有字節(jié)均由8位二進(jìn)制組成，剛好可以用兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)來表示，所以必須十分熟悉二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)與字符的編碼計(jì)算機(jī)中數(shù)與字符的編碼1.2.1 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼及其運(yùn)算數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼及其運(yùn)算 1. 二進(jìn)制數(shù)的編碼及運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的編碼及運(yùn)算 數(shù)據(jù)的正負(fù)號(hào)可以用一位二進(jìn)制的“0”和“1”兩個(gè)狀態(tài)來表示。常用的編碼有原碼、反碼和補(bǔ)碼。由于補(bǔ)碼編碼有許多優(yōu)點(diǎn)，因此大多數(shù)微機(jī)數(shù)字與字符采用補(bǔ)碼進(jìn)行編碼。機(jī)器數(shù)與機(jī)器數(shù)的真值機(jī)器數(shù)：二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的編碼。真值：機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際值。一般機(jī)器數(shù)的最高有效位用來表示數(shù)的正負(fù)號(hào)，“0

15、”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。例如：一、1、I、one是不同國家對(duì)真值“1”的編碼方法1) 二進(jìn)制數(shù)原碼編碼方法設(shè)真值為X，字長為n位當(dāng)X0時(shí)，X原的最高位填0，其余n1位填X的各數(shù)值位的位值。當(dāng)X0時(shí)，X原的最高位填1，其余n1位填X的各數(shù)值位的位值。例如，n=8時(shí)，+0原=0 0000000，+1原=0 0000001，+127原=0 1111111。0 原=1 0000000，1原=1 0000001，127 原=1 1111111。注意：在原碼的表示中，真值0的原碼可表示為+0和-02) 二進(jìn)制數(shù)反碼編碼方法設(shè)真值為X，字長為n位當(dāng)X0時(shí)，二進(jìn)制反碼就是其原碼。 例如，n=8時(shí)，+0反=

16、0 0000000，+1反=0 0000001，+127反=0 1111111。 當(dāng)X0時(shí)，二進(jìn)制反碼就是機(jī)器數(shù)符號(hào)位保持不變，其余按位取反。 例如，n=8時(shí)，0 反=11111111， 1 反=1 1111110，127 反=1 0000000。在反碼的表示中，真值0的反碼也可表示為+0和0。3) 二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼編碼方法設(shè)真值為X，字長為n位當(dāng)X0時(shí)，二進(jìn)制補(bǔ)碼就是其原碼。例如，n=8時(shí)，+0補(bǔ)=0 0000000， +1補(bǔ)=0 0000001，+127補(bǔ)=0 1111111。 當(dāng)X0時(shí)，二進(jìn)制負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是機(jī)器數(shù)符號(hào)位保持不變，其余位取反碼后末位加1。例如，n=8時(shí)，0 補(bǔ)=0 000000

17、0，1補(bǔ)=1 1111111，127 補(bǔ)=1 0000001。 注意：注意： 在補(bǔ)碼表示法中，0只有一種表示，即000000。 在原碼和反碼里，0和0是不同的，出現(xiàn)0不等于0的情況，這是不允許的。 對(duì)于10000000這個(gè)補(bǔ)碼，其真值被定義為128。 【例【例1-14】 機(jī)器字長n=8位，X=+48D，求X補(bǔ)。 首先將+48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：+110000B。 符號(hào)位+48補(bǔ) = 0 0110000B +48補(bǔ) = 30H00110000 【例1-15】 機(jī)器字長n=8位，X= - 48D，求X補(bǔ)。 首先將48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：110000B。原碼：反碼：補(bǔ)碼：48補(bǔ) = 1 1010000B

18、 48補(bǔ) = 0D0H101100001100111111010000 【例1-16】 機(jī)器字長n=16位，X=+48D，求X補(bǔ) +48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：+110000B。 符號(hào)位+48補(bǔ) = 0 000 0000 0011 0000B +48補(bǔ) = 0030H0000000000110000 【例【例1-17】 機(jī)器字長n=16位，X=48D ，求X補(bǔ)。 48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：110000B。原碼：反碼：補(bǔ)碼：48補(bǔ) = 1 111 1111 1101 0000B 48補(bǔ) = 0FFD0H100000000011000011111111110011111111111111010000 注意：

19、在匯編語言中，為了區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，規(guī)定以AF開始的數(shù)據(jù)前面加零。 由此可看出，補(bǔ)碼數(shù)要擴(kuò)展時(shí)，正數(shù)是在符號(hào)的前面補(bǔ)0，負(fù)數(shù)是在符號(hào)的前面補(bǔ)1。也就是說，補(bǔ)碼數(shù)擴(kuò)展實(shí)際上是符號(hào)擴(kuò)展。 已知補(bǔ)碼求真值的方法是：當(dāng)機(jī)器數(shù)的最高位(符號(hào)位)為0時(shí)，表示真值是正數(shù)，其值等于其余n1位的值；當(dāng)機(jī)器數(shù)的最高位(符號(hào)位)為1時(shí)，表示真值是負(fù)數(shù)，其值等于其余n1位按位取反后末位加1的值。例如：若X補(bǔ) = 0 1111111B，則X =+1111111B=+127D 若X補(bǔ) = 1 1111111，則X =(0000000B+1B) =1D 若X補(bǔ) = 1 0000000，則X =(1111111B+1B) =

20、128D補(bǔ)碼十進(jìn)制真值0 11111110 11111100 00000100 00000010 00000001 11111111 11111101 00000101 00000011 0000000+127+126+2+1012126127128表1.2相鄰數(shù)的補(bǔ)碼之間相差1，而127與128之間也是相差1，組成一個(gè)循環(huán)。4) 二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的運(yùn)算補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則是：X+Y補(bǔ) = X補(bǔ) + Y補(bǔ)XY補(bǔ) = X補(bǔ) + Y補(bǔ) 已知Y補(bǔ)，求Y補(bǔ)的方法是將Y補(bǔ)各位按位取反(包括符號(hào)位在內(nèi))末位加1。 【例1-18】 設(shè) X1= + 12 X2 =12 Y1 = + 5 Y2 =5則X1補(bǔ) = 0000

21、1100X2補(bǔ) = 11110100Y1補(bǔ) = 00000101Y2補(bǔ) = 11111011 計(jì)算X1 + Y1 + 0001100 X1 0 0001100 X1補(bǔ)+) + 0000101 Y1 +) 0 0000101 Y1補(bǔ) + 0010001 X1+Y1 0 0010001 X1補(bǔ)+Y1補(bǔ) 計(jì)算X1Y1 + 0001100X10 0001100X1補(bǔ)) + 0000101Y1 +) 1 1111011Y1補(bǔ) + 0000111X1Y1 10 0000111X1補(bǔ)+Y1補(bǔ)自然丟失 計(jì)算X2 + Y2 0001100 X2 1 1110100 X2補(bǔ)+) 0000101 Y2+) 1 11

22、11011 Y2補(bǔ) 0010001 X2+Y2 11 1101111 X2補(bǔ)+Y2補(bǔ)自然丟失 計(jì)算X2 - Y2 0001100X21 1110100X2補(bǔ)) 0000101Y2 +) 0 0000101Y2補(bǔ) 0000111X2 - Y2 1 1111001X2補(bǔ)+Y2補(bǔ)計(jì)算機(jī)引入補(bǔ)碼編碼的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： (1) 減法轉(zhuǎn)化成加法，簡化運(yùn)算器硬件電路的設(shè)計(jì)。 (2) 運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位與數(shù)值位同等對(duì)待，都按二進(jìn)制數(shù)參加運(yùn)算，符號(hào)位產(chǎn)生的進(jìn)位丟掉不管，其結(jié)果是正確的。這大大簡化了運(yùn)算規(guī)則。補(bǔ)碼運(yùn)算公式成立的前提條件： 運(yùn)算結(jié)果不能超出機(jī)器數(shù)所能表示的范圍，否則運(yùn)算結(jié)果不正確，按“溢出”處理。 例如，設(shè)機(jī)

23、器字長為8位，則128N+127 + 640 1000000+) + 65+)0 1000001 +1291 0000001 127錯(cuò)誤原因：(+64)+(+65)= +129+127，超出8位字長所能表示的最大值，產(chǎn)生了“溢出” 。 再如，計(jì)算(125)+(10) 1251 0000011+) 10+)1 1110110 135 10 1111001 +121錯(cuò)誤原因：(125)+(10)= 135128，超出8位字長所能表示的最小值，產(chǎn)生了“溢出” 。正數(shù)正數(shù)負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)正數(shù)負(fù)數(shù)要檢查符號(hào)位有沒有改變無需檢查“溢出”檢查方法：CPU在運(yùn)算結(jié)束后會(huì)檢查并記錄下是否“溢出”思考：以上兩個(gè)溢出例子，

24、錯(cuò)誤結(jié)果與正確答案之間存在什么關(guān)系，為什么？參考表1.22. 無符號(hào)整數(shù)的編碼及運(yùn)算規(guī)則無符號(hào)整數(shù)的編碼及運(yùn)算規(guī)則 假設(shè)機(jī)器字長為n位，則有符號(hào)整數(shù)的編碼可表示為符號(hào)位 數(shù)值位1位 n1位無符號(hào)整數(shù)的編碼可表示為 數(shù)值位n位 無符號(hào)整數(shù)的表示范圍是：0N2n1。 1 0 0 0 1 0 1 0 +) 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1可以把它看作是兩個(gè)無符號(hào)整數(shù)相加：也可以把它看作是兩個(gè)有符號(hào)整數(shù)相加： 1 3 8+) 7 0 1 4 5 1 1 8+) 7 1 1 1計(jì)算機(jī)只會(huì)二進(jìn)制運(yùn)算，有、無符號(hào)只是人為的一種規(guī)定，對(duì)于計(jì)算機(jī)而言是不會(huì)區(qū)分的，總是按照補(bǔ)碼的運(yùn)算

25、規(guī)則做運(yùn)算。例如： 3. 十進(jìn)制數(shù)的編碼及運(yùn)算十進(jìn)制數(shù)的編碼及運(yùn)算 人們?cè)谌粘Ｉ钪辛?xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)則采用二進(jìn)制表示和處理數(shù)據(jù)。因此，計(jì)算機(jī)在輸入和輸出數(shù)據(jù)時(shí)，要進(jìn)行十二和二十的進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換。 但在某些時(shí)候，可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)部直接用十進(jìn)制表示和處理數(shù)據(jù)。這種編碼實(shí)質(zhì)上是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)(Binary Coded Decimal)，因此，簡稱BCD碼或二十進(jìn)制碼。十進(jìn)制數(shù)碼01234567898421碼0000000100100011010001010110011110001001 十進(jìn)制數(shù)的編碼最常見的是8421碼。 【例1-19】 將十進(jìn)制數(shù)67.9轉(zhuǎn)換成BCD碼。其過程如下： 6

26、7.9 01100111.1001所以(67.9)10=(01100111.0111)BCD 【例1-20】 將BCD碼10010110.0110轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，其過程如下：1001 0110.011096.6所以(10010110.0110)BCD=(96.6)10BCD碼相加的運(yùn)算規(guī)則：和等于或小于1001(即9H) 不需要修正和在10101111(即AF)之間相加時(shí)本位產(chǎn)生了進(jìn)位(即大于F)原因：計(jì)算機(jī)仍然按二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算，4位二進(jìn)制數(shù)相加，按“逢十六進(jìn)一”的原則進(jìn)行運(yùn)算。但2個(gè)十進(jìn)制數(shù)相加，應(yīng)該按“逢十進(jìn)一”的原則相加，16與10相差6，所以當(dāng)和超過9時(shí)，都需要加6修正。即相加之和大于

27、9時(shí)需加6H進(jìn)行修正【例1-21】 計(jì)算BCD碼1 + 8的值 0 0 0 1+) 1 0 0 0 1 0 0 1結(jié)果是1001，即十進(jìn)制數(shù)9，1 + 8 = 9正確?！纠?-22】 需要修正BCD碼運(yùn)算值的舉例。 計(jì)算5 + 7的值。 0 1 0 1+) 0 1 1 1 1 1 0 0 結(jié)果大于9 +) 0 1 1 0 加6修正 1 0 0 1 0結(jié)果是0010，即十進(jìn)制數(shù)2，還產(chǎn)生了進(jìn)位 5+) 7 1 2代表10代表16 計(jì)算9 + 9的值。 1 0 0 1+) 1 0 0 1 1 0 0 1 0+) 0 1 1 0 1 1 0 0 0 結(jié)果是1000，即十進(jìn)制的8，還產(chǎn)生進(jìn)位 9+)

28、9 1 8代表10代表16兩個(gè)BCD碼相減，其修正規(guī)則為：（1）如果差等于或小于1001(即無借位時(shí))，不需修正（2）如果相減時(shí)本位產(chǎn)生了借位，則應(yīng)減6H修正 原因是：如果有借位，機(jī)器將這個(gè)借位當(dāng)十六看待，而實(shí)際上應(yīng)該當(dāng)十看待，因此，應(yīng)該將多借的6減去才是BCD碼的正確結(jié)果值?！纠纠?-23】 需要修正BCD碼運(yùn)算值的舉例。 計(jì)算9-7的值。 1 0 0 1) 0 1 1 1 0 0 1 0結(jié)果值是0010，即十進(jìn)制數(shù)2。97 = 2，結(jié)論正確。 計(jì)算7-9的值。 發(fā)生借位 1 0 1 1 1) 1 0 0 1 1 1 1 0) 0 1 1 0 減6修正 1 0 0 0 結(jié)果值是1000，即

29、十進(jìn)制數(shù)8，有借位。79 = 8注：BCD碼是沒有負(fù)數(shù)的，因此這里的答案不是2實(shí)際上是1798 在計(jì)算機(jī)中BCD碼有兩種格式：壓縮BCD碼和非壓縮BCD碼： (1) 非壓縮BCD碼：1字節(jié)僅表示一位BCD數(shù)，例如：(00000110)BCD=6 高4位為0 (2) 壓縮BCD碼：1字節(jié)中表示兩位BCD數(shù)，例如：(01100110)BCD=66 0000BCDBCDBCD1.2.2 非數(shù)值數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼非數(shù)值數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼 1. 字符編碼字符編碼 使用最多、最普遍的是ASCII字符編碼。ASCII碼使用1個(gè)字節(jié)，字節(jié)最高位為0。要記住的ASCII碼：030HA41H a61H（即小寫比大寫大

30、32）LF(換行)0AH CR(回車)0DH 2. 漢字的編碼漢字的編碼 一般漢字編碼采用兩個(gè)字節(jié)即16位二進(jìn)制數(shù)。輸入時(shí)有輸入編碼，存儲(chǔ)時(shí)有漢字機(jī)內(nèi)碼，輸出時(shí)有漢字字形編碼。1) 漢字輸入編碼（即輸入法）2) 漢字機(jī)內(nèi)碼 是機(jī)器存儲(chǔ)和處理漢字時(shí)采用的統(tǒng)一編碼。每個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼是惟一的，用兩個(gè)字節(jié)表示。以前國內(nèi)使用GB碼，現(xiàn)在全世界統(tǒng)一用UNICODE碼。 3) 漢字字形碼（例如字體、大小、加粗等）1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.3.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡稱內(nèi)存)、輸入/輸出接口(簡稱I/O接口

31、)及系統(tǒng)總線。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)配備上相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備和軟件，就構(gòu)成了一套完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)字計(jì)算機(jī)大、中型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)PC嵌入式計(jì)算機(jī)（單片機(jī)、單板機(jī)）圖1.1 微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)CPU外存硬盤光盤I/O 接口 顯卡 聲卡 網(wǎng)卡外部設(shè)備外部設(shè)備I/O 接口 串口 并口系統(tǒng)總線把各部分連接起來主板內(nèi)存I / O接口1. 中央處理單元中央處理單元CPU中央處理單元CPU(Central Processing Unit)是微型計(jì)算機(jī)的心臟，它包含了早期計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算器、控制器和其他功能部件，它是用來解釋執(zhí)行指令并進(jìn)行運(yùn)算的部件。計(jì)算機(jī)高級(jí)語言程序被一級(jí)一級(jí)地最終翻譯成機(jī)器認(rèn)識(shí)的由“0”和

32、“1”組成的二進(jìn)制機(jī)器碼，并由CPU進(jìn)行處理。目前生產(chǎn)微機(jī)CPU的最大的代表廠商是美國的Intel公司和AMD公司。早期的8086、80286、80386到近期的Pentium、Pentium-、Pentium-、Pentium-4、雙核等就是Intel公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。CPU的指標(biāo)：最主要的是看它的主頻，主頻越高，其運(yùn)算速度越快；字長代表了CPU對(duì)數(shù)據(jù)處理的能力和精度；其次還要看CPU的緩存有多大，緩存的大小也對(duì)CPU的運(yùn)算速度有很大的影響；當(dāng)然工作溫度也很重要，溫度涉及到CPU的工作壽命。 2. 內(nèi)存內(nèi)存存儲(chǔ)器的主要任務(wù)是臨時(shí)或永久性保存計(jì)算機(jī)的軟件資源。存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器，內(nèi)存儲(chǔ)

33、器指內(nèi)存，用于臨時(shí)性保存軟件資源，而外存儲(chǔ)器則包括了硬盤、軟盤、光驅(qū)、磁帶機(jī)等許多設(shè)備，用來永久性保存軟件資源。3. 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線總線是指能為多個(gè)功能部件服務(wù)的一組公用通信線路。借助總線連接，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)部件之間實(shí)現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線，大致分為三類：(1) 內(nèi)部總線：CPU內(nèi)部連接各部件的總線。(2) 系統(tǒng)總線：CPU同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他高速功能部件，如存儲(chǔ)器、通道等互相連接的總線。(3) I/O總線：中、低速I/O設(shè)備之間互相連接的總線。系統(tǒng)總線一般由三部分組成：(1) 數(shù)據(jù)總線(Data Bus)：三態(tài)若干位(如8、16等)數(shù)據(jù)線寬的雙向數(shù)據(jù)總線。用

34、以實(shí)現(xiàn)微處理器、存儲(chǔ)器及I/O接口間的數(shù)據(jù)交換。(2) 地址總線(Address Bus)：用于微處理器輸出地址，以確定存儲(chǔ)器單元地址及I/O接口部件地址。三態(tài)單向傳送。(3) 控制總線(Control Bus)：控制總線用來傳送控制信號(hào)，保證地址和數(shù)據(jù)信息正確傳送。4. 接口接口接口泛指任何兩個(gè)系統(tǒng)之間的交接部分，或兩個(gè)系統(tǒng)間的連接部分。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里，接口指中央處理機(jī)與外部設(shè)備之間的連接通道及有關(guān)的控制電路。注意插口與接口的區(qū)別插口：為方便物理連接而設(shè)計(jì)，就像電源插座一樣接口： 是外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)總線連接的橋梁，起數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、緩沖、數(shù)據(jù)預(yù)處理的作用。接口可以通過插口與主板的總線連接，而有的接

35、口（例如串口）則固化于總線上。1.4 微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)及分類微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)及分類1.4.1 微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo) 1位位(bit)、字節(jié)、字節(jié)(Byte)和字長和字長(Word)位(bit)是計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的最小單位，表示數(shù)據(jù)“1”或“0”，音譯為“比特” 。字節(jié)(Byte)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)處理的基本單位，習(xí)慣上用大寫字母“B”表示。計(jì)算機(jī)中以字節(jié)為單位存儲(chǔ)和解釋信息，規(guī)定1個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位構(gòu)成。字長 指微處理器內(nèi)部一次可以并行處理二進(jìn)制代碼的位數(shù)。它與微處理器內(nèi)部寄存器以及CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度是一致的，字長越長，所表示的數(shù)據(jù)精度就越高。XX位CPU指的就是CPU的字長。目前的CPU其字長與數(shù)據(jù)總線是一致的，但80586以前的CPU則出現(xiàn)過不一致的情況。 2存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量 通常把8位(bit)二進(jìn)制代碼稱為一個(gè)字節(jié)(Byte)，16位二進(jìn)制代碼稱為一個(gè)字(Word)，把32位二進(jìn)制代碼稱為一個(gè)雙字(DWord)。 存儲(chǔ)器容量以字節(jié)為最基本的計(jì)量單位。1 KB(Kilo-Byte)=1024B 1 MB(Mega-