掌握布爾代數(shù)和常見邏輯電路了解微型計(jì)算機(jī)的常用技術(shù)術(shù)

1、第二章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及其編碼 掌握布爾代數(shù)和常見邏輯電路 了解微型計(jì)算機(jī)的常用技術(shù)術(shù)語和技術(shù)11微型機(jī)中的數(shù)制及其編碼一、數(shù)與數(shù)制 進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱數(shù)制。十進(jìn)制：人們習(xí)慣采用的計(jì)數(shù)制是十進(jìn)制。 09 十個(gè)不同的基數(shù)，逢十進(jìn)一。 用D表示或省略。二進(jìn)制：計(jì)算機(jī)所采用的計(jì)數(shù)制是二進(jìn)制。 只有0、1兩個(gè)不同的基數(shù)，逢二進(jìn)一。 用B表示。 因?yàn)橛?jì)算機(jī)用晶體管截止、飽和兩個(gè)狀態(tài)下的輸出電平1、0表示數(shù)字。2十進(jìn)制與二進(jìn)制轉(zhuǎn)換人機(jī)交互時(shí)采用十進(jìn)制，計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、處理用二進(jìn)制，需要需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在計(jì)算機(jī)中的解決方法是，利用接口技術(shù)作轉(zhuǎn)換。 如：用鍵盤輸入數(shù)據(jù)

2、時(shí)使用十進(jìn)制數(shù)，即輸入電路使用的鍵盤是十進(jìn)制數(shù)，輸入接口電路將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)后送到機(jī)器內(nèi)部；3二、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的方法整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法：除以2取余，直到商為0為止。最后將所有余數(shù)倒序排列，得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法：乘以2取整，直到滿足精度要求為止。4例1：將十進(jìn)制數(shù)100轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)(100)10=(01100100)2 或者表示為： 100D=01100100B5例2：將十進(jìn)制數(shù)45.613轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)45.613 (101101.100111)2 或45.613D101101.100111B62、二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)

3、換方法：按權(quán)展開相加。 例如，一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)的各位的權(quán)值依次是27 、 26 、 25 、 、20 。 如將10110110B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的方法是：即，(10110110)2 =(182)10或者表示為： 10110110B=182D 73、十六進(jìn)制數(shù)優(yōu)點(diǎn)：二進(jìn)制數(shù)位數(shù)較多時(shí)，讀寫不方便。而使用十六進(jìn)制表示簡明。十六進(jìn)制數(shù)表示： 09、A、B、C、D、E、F十六個(gè)不同的基數(shù) 逢十六進(jìn)一 用H表示。8二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 原理：四位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制，所以二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制時(shí)，從最低位開始，每四位一組（不足四位時(shí)高位補(bǔ)0）轉(zhuǎn)換成一位十六進(jìn)制數(shù)據(jù)即可。 例如：1011 011

4、0B=B6H。9十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 十六進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)時(shí)，把每一位十六進(jìn)制數(shù)據(jù)直接寫成四位二進(jìn)制數(shù)。例如：64H=0110 0100B104位二進(jìn)制數(shù)和一位十六進(jìn)制數(shù)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。十六進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制0000081000100019100120010A101030011B101140100C110050101D110160110E111070111F1111表2-1 4位二進(jìn)制數(shù)和一位十六進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系11十六進(jìn)制數(shù)據(jù)和十進(jìn)制數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換通過二進(jìn)制轉(zhuǎn)換；將十進(jìn)制整數(shù)除以十六取余，小數(shù)部分乘以十六取整，可直接轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)；將十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開相加得到十進(jìn)制數(shù)

5、。 n+1位十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)值分別為16n、16n-1、162、161、16012三、數(shù)制數(shù)據(jù)的編碼及其運(yùn)算 在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)分無符號(hào)數(shù)和帶符號(hào)數(shù)。無符號(hào)數(shù)用整個(gè)機(jī)器字長的全部二進(jìn)制位表示數(shù)值位, 無符號(hào)位；帶符號(hào)數(shù)用最高位表示該數(shù)的符號(hào)位。 帶符號(hào)數(shù)又有原碼、補(bǔ)碼和反碼三種形式。131、原碼表示法由于計(jì)算機(jī)中只能有0、1兩種數(shù)，不僅數(shù)的數(shù)值部分在計(jì)算機(jī)中用0、1編碼的形式表示，正、負(fù)號(hào)也只能用0、1編碼表示。一般用數(shù)的最高位（Most Significant Bit，MSB）表示數(shù)的正負(fù)符號(hào)。原碼表示法:一個(gè)數(shù)連同它的符號(hào)在機(jī)器中使用0、1進(jìn)行編碼。14 例如，若用5位二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)據(jù)時(shí)，最高

6、位表示符號(hào)，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)，余下的四位表示數(shù)據(jù)：MSB=0表示正數(shù)，如1011B表示為01011B；MSB=1表示負(fù)數(shù)，如1011B表示為11011B。15機(jī)器數(shù)和真值把一個(gè)數(shù)在機(jī)器內(nèi)的二進(jìn)制形式稱為機(jī)器數(shù)。把這個(gè)數(shù)本身稱為該機(jī)器數(shù)的真值。上例的“01011B”和“11011B”就是兩個(gè)機(jī)器數(shù)。它們的真值分別為1011B和1011B。16真值為純小數(shù)時(shí)，其原碼形式為XSX1X2Xn，其中XS表示符號(hào)位。例如， 若X0.0110，則X原X0.0110； 若X-0.0110，則X原1.0110真值為純整數(shù)時(shí)，其原碼形式為 XSXnXn-1X2X1，其中XS表示符號(hào)位。 178位二進(jìn)制原碼的

7、表示范圍為： -127 -0 +0+12716位二進(jìn)制原碼的表示范圍為： -32767 -0 +0+32767原碼表示中，真值0有兩種不同的表示形式： 0原00000， 0原1000018無符號(hào)數(shù) 沒有符號(hào)位的數(shù)，稱為無符號(hào)數(shù)。 無符號(hào)數(shù)的最大值比有符號(hào)數(shù)大一倍。 如字長為8位時(shí)，能表示的無符號(hào)數(shù)的最大值為11111111B，即255，而8位有符號(hào)數(shù)的最大值是01111111B，即+127。198位二進(jìn)制無符號(hào)數(shù)的表示范圍為：025516位二進(jìn)制無符號(hào)數(shù)的表示范圍為：065535原碼的優(yōu)點(diǎn)是直觀易懂，機(jī)器數(shù)和真值間的轉(zhuǎn)換很容易，用原碼實(shí)現(xiàn)乘、除運(yùn)算的規(guī)則簡單。缺點(diǎn)是加、減運(yùn)算規(guī)則較復(fù)雜。20原

8、碼計(jì)算存在的問題 直接用0、1表示正、負(fù)，運(yùn)算時(shí)帶來的問題：有符號(hào)數(shù)和無符號(hào)數(shù)的表示形式并沒有任何區(qū)別，所以，CPU在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，并不知道參與運(yùn)算的數(shù)是有符號(hào)數(shù)還是無符號(hào)數(shù)，在進(jìn)行有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算時(shí)，會(huì)將符號(hào)也當(dāng)作是數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算，因而有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。21兩個(gè)正數(shù)相加時(shí)，符號(hào)位也同時(shí)相加若兩個(gè)數(shù)之和不超出其所能表示的最大值127時(shí)，符號(hào)位相加：000，即和仍然為正數(shù)，結(jié)果正確。若兩個(gè)數(shù)之和超出了其所能表示的最大值127時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生數(shù)字位向符號(hào)位的進(jìn)位，兩個(gè)符號(hào)位相加000，再加上低位進(jìn)上來的1，則符號(hào)位為1，作為有符號(hào)數(shù)，表示兩個(gè)正數(shù)相加的和為負(fù)數(shù)，顯然是不對(duì)的。22例1，兩個(gè)有符號(hào)正數(shù)01

9、010111B（87D） 和00010110B（22D）相加。其和為1101101B，即十進(jìn)制的109127，符號(hào)位為0，表示和為正數(shù)，結(jié)果正確。23例2，兩個(gè)有符號(hào)正數(shù)00110111B（55D）和01011101B（93D）相加。和應(yīng)為+148，但符號(hào)位為1，表示和是負(fù)數(shù)，錯(cuò)誤。產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是：相加的和是148127，超出了8位有符號(hào)正數(shù)所能表示的最大值，對(duì)于有符號(hào)數(shù)，這種數(shù)值運(yùn)算侵入到符號(hào)位造成結(jié)果錯(cuò)誤的情況，稱為溢出。24一個(gè)正數(shù)與一個(gè)負(fù)數(shù)相加，和的符號(hào)位不應(yīng)是兩個(gè)符號(hào)位直接運(yùn)算的值：011。 和的符號(hào)位應(yīng)由兩數(shù)中絕對(duì)值大的數(shù)所決定。兩個(gè)負(fù)數(shù)相加時(shí)，由于1110，符號(hào)位只表示0，因此

10、和的符號(hào)也不應(yīng)是由兩符號(hào)位直接運(yùn)算的結(jié)果所決定。為解決機(jī)器內(nèi)有符號(hào)數(shù)的符號(hào)位參加運(yùn)算的問題，引入了反碼和補(bǔ)碼。252、反碼表示法對(duì)正數(shù)來說，其反碼和原碼相同。 即原反。對(duì)負(fù)數(shù)來說，反碼為其原碼的符號(hào)位不變，數(shù)值部分的各位取反。在反碼表示中，真值0也有兩種不同的表示 形式： 0反00000B 0反11111B 26真值、原碼、反碼的不同表示 原 反1101B01101B01101B1101B11101B10010B27反碼運(yùn)算要注意以下三個(gè)問題：符號(hào)位可與數(shù)值位一樣參加運(yùn)算。符號(hào)位運(yùn)算后如有進(jìn)位產(chǎn)生，則把這個(gè)進(jìn)位送回到最低位去相加，這叫循環(huán)進(jìn)位。反碼運(yùn)算具有性質(zhì)：X反Y反XY反283、補(bǔ)碼表示法

11、同余的概念兩整數(shù)A和B除以同一正整數(shù)M，所得余數(shù)相同，則稱A和B對(duì)M同余。 可寫成：AB（mod M）例如：對(duì)鐘表來說，其模M12，故4點(diǎn)和16點(diǎn)、5點(diǎn)和17點(diǎn)均是同余的。 416（mod 12），517（mod 12）29指針式鐘表的校準(zhǔn)（快兩個(gè)小時(shí))方法一：往回?fù)軆蓚€(gè)小時(shí)方法二：往前撥10個(gè)小時(shí)，結(jié)果相同。 鐘表按照12小時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)，一旦加到大于12小時(shí)時(shí)，就會(huì)將12舍棄，計(jì)為0點(diǎn)。30這種按照周期循環(huán)的數(shù)的周期叫做模，這里模是12，數(shù)一旦大于或等于其模，就會(huì)被自動(dòng)舍棄。所以，5+10-12=3，而5-2=5+10-12=5+（10-12），10可看作-2的補(bǔ)碼。 即以12為模時(shí)，2和10

12、同余。同余的兩個(gè)數(shù)具有互補(bǔ)關(guān)系, 2與10對(duì)模12互補(bǔ)，即2的補(bǔ)碼是10。31可見，只要確定了“?！保涂烧业揭粋€(gè)與負(fù)數(shù)等價(jià)的正數(shù)( 該正數(shù)是負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼 )來代替此負(fù)數(shù)，這個(gè)正數(shù)可用模加上負(fù)數(shù)本身求得，這樣就可把減法運(yùn)算用加法實(shí)現(xiàn)了。32補(bǔ)碼的概念：知道模的大小，求某個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼時(shí)，只要將該負(fù)數(shù)加上其模，就得到它的補(bǔ)碼。如以“10”為模，“-7”的補(bǔ)碼為 （7）+10 3 （mod 10） 這時(shí)“3”就是“-7”的補(bǔ)碼。 33某一正數(shù)加上一個(gè)負(fù)數(shù)時(shí)，實(shí)際上是做一次減法。引入補(bǔ)碼概念之后，可將該正數(shù)加上這個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，最高位產(chǎn)生的進(jìn)位會(huì)自然丟失，所以得到的結(jié)果同樣是正確的。 例如，當(dāng)模為10時(shí)，

13、 7(-7) 7(-7+10)=7+3 =10=10-10 = 0(mod 10) 又如， 7+(-4)=7+(-4+10)=7+6=13=13-10=3 (mod 10)34以2n為模的補(bǔ)碼 在計(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)的數(shù)用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。存放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器的位數(shù)都是確定的。如每個(gè)存數(shù)單元的字長為n位，則它的模就是2n。 2n是nl位的二進(jìn)制數(shù)1000B（1后面有n個(gè)0），由于機(jī)器只能表示n位數(shù)，因此數(shù)2n在機(jī)器中僅能以n個(gè)0來表示，而該數(shù)最高位的數(shù)字1就被自動(dòng)舍棄了。則以2n為模時(shí)2n和0在機(jī)器中的表示形式是完全一樣的。35如果將n位字長的二進(jìn)制數(shù)的最高位留做符號(hào)位，則數(shù)字只剩下n-1位，下標(biāo)從n-

14、2到0，數(shù)字X 的補(bǔ)碼（以2n為模）的表示形式為：當(dāng)X為正數(shù)時(shí)，即X+Xn-2Xn-3X1X0時(shí)， X補(bǔ)=2n+X =0 Xn-2Xn-3X1X0 (mod2n) =X原36當(dāng)X為負(fù)數(shù)時(shí)，即X-Xn-2Xn-3X1X0時(shí)，37例如，n=8時(shí)，28=100000000B，則1010111B的補(bǔ)碼為：1010111B補(bǔ)100000000B1010111B 10101001B或1010111B補(bǔ)1010111B反1 10101000B1 10101001B38正數(shù)：補(bǔ)碼和原碼的形式相同： 原補(bǔ)；負(fù)數(shù)：補(bǔ)碼為其反碼（數(shù)值部分各位變反）加。例如： 原 反 補(bǔ)正數(shù) 0001101B 00001101B 0

15、0001101B 00001101B負(fù)數(shù) 0001101B 10001101B 11110010B 11110011B39不論是正數(shù)，還是負(fù)數(shù)，反碼與補(bǔ)碼具有下列相似的性質(zhì)： 反反原 補(bǔ)補(bǔ)原40【例2-1】+13和-13的原碼、反碼、補(bǔ)碼以及反碼的反碼和補(bǔ)碼的補(bǔ)碼如下： X 原 反 補(bǔ) 反反 補(bǔ)補(bǔ) 0001101B 00001101B 00001101B 00001101B 00001101B 00001101B 0001101B 10001101B 11110010B 11110011B 10001101B 10001101B 41 無符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)真值原碼反碼補(bǔ)碼12710

16、1281292550111 1111B0000 0001B0000 0000B1000 0000B1000 0001B1111 1111B+127：+1+0-0-1：-127-1280111 1111B：0000 0001B0000 0000B1000 0000B1000 0001B：1111 1111B不能表示0111 1111B：0000 0001B0000 0000 B1111 1111 B1111 1110 B：1000 0000 B不能表示0111 1111 B：0000 0001 B0000 0000 B0000 0000 B1111 1111 B：1000 0001 B1000

17、0000 B表2-2 8位二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼的表示42 可見， 8位字長，原碼、反碼表示的數(shù)的 范圍為127127，而補(bǔ)碼表示的數(shù)的范圍為127128。下面對(duì)兩個(gè)特殊的數(shù)的補(bǔ)碼作進(jìn)一步說明：0的補(bǔ)碼 +0補(bǔ)00000000B -0原10000000B，經(jīng)求反加1，得00000000B， 所以，-0補(bǔ)00000000B。 即，對(duì)補(bǔ)碼， +0補(bǔ) -0補(bǔ)00000000B43-128的補(bǔ)碼根據(jù)補(bǔ)碼的定義，128補(bǔ)= 28(128) = 28 (127)-1 =100000000B-1111111B-1 =100000001B-1 =10000000B44數(shù)值數(shù)據(jù)的運(yùn)算采用補(bǔ)碼進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)要

18、注意以下幾個(gè)問題：溢出 補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí)，其符號(hào)位與數(shù)值部分一樣參加運(yùn)算，但結(jié)果不能超出其所能表示的數(shù)的范圍，否則會(huì)出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤。 無符號(hào)數(shù)的加減運(yùn)算結(jié)果超出數(shù)的范圍的情況叫做進(jìn)位或借位，計(jì)算機(jī)中有專用的標(biāo)志位作記錄，只要適當(dāng)處理這些標(biāo)志，結(jié)果就不會(huì)出錯(cuò)，所以在多字節(jié)數(shù)的加減運(yùn)算時(shí)必須考慮進(jìn)位和借位的處理。45采用了補(bǔ)碼以后，符號(hào)運(yùn)算后如出現(xiàn)進(jìn)位，則把這個(gè)進(jìn)位舍去不要，不影響運(yùn)算結(jié)果，運(yùn)算后的符號(hào)就是結(jié)果的符號(hào)。補(bǔ)碼運(yùn)算的性質(zhì)： 補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ) 補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ)以上運(yùn)算性質(zhì)，與數(shù)的位數(shù)n無關(guān)。46下面以二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算為例，說明有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算性質(zhì)【例2-2】已知：+0101101B 0000001B求？解：補(bǔ)= 0

19、0101101補(bǔ)= 11111111 補(bǔ) = 100101100 進(jìn)位舍去不要補(bǔ)補(bǔ)0101100B=X補(bǔ)+Y補(bǔ)47【例2-3】已知：0001101B 0000001B求：？解：補(bǔ) = 11110011補(bǔ) = 11111111 補(bǔ) = 111110010 進(jìn)位舍去不要所以，補(bǔ)補(bǔ)0001110B48【例2-4】已知：+1128 求：？解：補(bǔ)00000001補(bǔ)10000000 補(bǔ)10000001所以，補(bǔ)補(bǔ)11111111B 12749加法器就能完成所有的算術(shù)運(yùn)算加法算減法：因?yàn)闇p去一個(gè)正數(shù)的減法運(yùn)算可以看作是加上一個(gè)負(fù)數(shù)的加法運(yùn)算，所以在計(jì)算機(jī)中，求得補(bǔ)碼之后，就把減一個(gè)正數(shù)的運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)榧由显撠?fù)數(shù)的

20、補(bǔ)碼的加法運(yùn)算。加法算乘法：可以采用移位相加的方法完成。加法算除法：采用移位相減的方法完成，這樣只用加法器就能完成所有的算術(shù)運(yùn)算。50三種編碼小結(jié)：對(duì)正數(shù)而言，上述三種碼都等于真值本身。最高位都表示符號(hào)位，補(bǔ)碼和反碼的符號(hào)位可與數(shù)值位一樣對(duì)待，和數(shù)值位一起參加運(yùn)算；但原碼的符號(hào)位必須與數(shù)值位分開處理。原碼和反碼的真值0各有兩種不同的表示方式，而補(bǔ)碼的真值0表示是唯一的。514、十進(jìn)制數(shù)的編碼常用的十進(jìn)制數(shù)編碼有： BCD碼（Binary-Coded Decimal） 余3碼 格雷碼BCD碼：是二進(jìn)制編碼形式的十進(jìn)制數(shù)。即用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，這種編碼形式可以有多種，其中最自然、最常用

21、的一種形式為8-4-2-1BCD碼。52非壓縮BCD 用一個(gè)字節(jié)的8位二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)時(shí)，若每個(gè)字節(jié)的高四位為0，只用其低四位表示一位十進(jìn)制數(shù)，則稱為非壓縮的BCD碼，表示格式如圖所示。它所表示的數(shù)的范圍是0-9。D7D6D5D4D3D2D1D00000個(gè)位圖2-3 非壓縮BCD碼的表示格式53D7D6D5D4D3D2D1D0十位個(gè)位圖2-4 壓縮BCD碼的表示格式壓縮BCD若將8位用于表示兩位十進(jìn)制數(shù)，則稱為壓縮的BCD碼，表示格式如圖所示。它所表示的數(shù)的范圍是0-99。54例如，若用4個(gè)字節(jié)表示十進(jìn)制數(shù)4321用非壓縮的BCD碼表示時(shí)是00000100， 00000011， 00000

22、010， 00000001；寫成十六進(jìn)制的形式: 04H、03H、02H、01H；用壓縮的BCD碼表示時(shí)，為：01000011，00100001；寫成十六進(jìn)制的形式：43H、21H。55 盡管在8421碼中09,10個(gè)數(shù)碼的表示形式與用二進(jìn)制表示的形式一樣，但這是兩個(gè)完全不同的概念，不能混淆。 如，十進(jìn)制數(shù)39可表示為(0011 1001)8421或100111B， 兩者是完全不同的。56四、非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼 計(jì)算機(jī)不僅能對(duì)數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還能夠?qū)ξ谋竞推渌菙?shù)值數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。非數(shù)值數(shù)據(jù)是指不能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算的數(shù)據(jù)，如：字符、字符串、圖形符號(hào)和漢字、語音與圖像等多種數(shù)據(jù)。這些信息在傳送時(shí)，

23、不是直接傳送和處理其原值，而是先按照某種規(guī)則進(jìn)行一定的處理，以便使之具有通用的傳送格式。經(jīng)過這種處理的數(shù)值信息，稱為編碼。571、ASCII編碼處理文本文件時(shí)，每個(gè)字符都由其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)字模構(gòu)成，文本文件本身并不包括這些字模，而只是使用其編碼來表示每個(gè)字符。例如，使用區(qū)位編碼的中文編輯時(shí)，4位十進(jìn)制區(qū)位碼可以表示一萬個(gè)不同的字符。國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)字符編碼為ASCII碼(American Standard Code for Information Interchange，ASCII)，即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼。58ASCII碼共定義了256個(gè)代碼（從0-255）從0-32位為控制字符（ASCII co

24、ntrol characters）從33-127位為可打印字符（ASCII printable characters）從0-127是標(biāo)準(zhǔn)的ASCII編碼從128-255是擴(kuò)展的ASCII編碼59標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼：用7位二進(jìn)制編碼表示87個(gè)字符 26個(gè)小寫英文字母 ：41H5AH 26個(gè)大寫英文字母 ：61H7AH 10個(gè)數(shù)字碼（09）：30H39H 25個(gè)特殊字符：，等 共計(jì)87個(gè)字符。60 附錄A為ASCII碼字符表，它用8位二進(jìn)制數(shù)表示字符代碼。其基本代碼占7位，第8位可用作奇偶校驗(yàn)，通過對(duì)奇偶校驗(yàn)位設(shè)置“1”或“0”狀態(tài)，保持8位字節(jié)中的“1”的個(gè)數(shù)總是奇數(shù)（稱為奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（稱為偶校

25、驗(yàn)），一般用于字符或數(shù)字的串行傳送時(shí)檢測(cè)傳送過程中是否出錯(cuò)。612、漢字編碼漢字輸入編碼 漢字信息處理系統(tǒng)一般包括編碼、輸入、存儲(chǔ)、編輯、輸出和傳輸。編碼是關(guān)鍵。不解決這個(gè)問題，漢字就不能進(jìn)入計(jì)算機(jī)。漢字輸入編碼是用計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上按鍵的不同排列組合來對(duì)漢字進(jìn)行編碼。 62常用的輸入編碼有數(shù)字、字音、字形和音形編碼等。數(shù)字編碼：如電報(bào)碼、區(qū)位碼等。無重碼，但難記。字音編碼：以漢語拼音作為編碼基礎(chǔ)。簡單易學(xué)，但重碼很高，如搜狗拼音、全拼、雙拼等。字形編碼法：如五筆字型碼、鄭碼等。具有重碼少的優(yōu)點(diǎn)。音形編碼法：音形編碼吸取了音碼和形碼的優(yōu)點(diǎn)，使編碼規(guī)則簡化，重碼少。常用的有全息碼等。63漢字國標(biāo)碼

26、 漢字國標(biāo)碼即國標(biāo)碼，是不同漢字信息處理系統(tǒng)間進(jìn)行漢字交換時(shí)所使用的編碼。國標(biāo)碼以國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB2312-80規(guī)定的漢字交換碼作為標(biāo)準(zhǔn)漢字編碼。共收錄7445個(gè)。在字符集中，漢字和字符分94個(gè)區(qū)，每區(qū)94位。每個(gè)漢字及字符用兩個(gè)字節(jié)表示，前一個(gè)字節(jié)為區(qū)碼，后一字節(jié)為位碼，各用兩位16進(jìn)制數(shù)字表示。這就是所謂的漢字區(qū)位碼。漢字區(qū)位碼并不等于漢字國標(biāo)碼，兩者間的關(guān)系可用以下公式表示： 國標(biāo)碼區(qū)位碼（化成16進(jìn)制）2020H64漢字機(jī)內(nèi)碼 漢字機(jī)內(nèi)碼簡稱漢字內(nèi)碼，是在計(jì)算機(jī)外設(shè)和信息系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理、傳輸漢字用的代碼。 在西文計(jì)算機(jī)中，無交換碼和內(nèi)碼之分，一般以ASCII碼作為內(nèi)碼。英文字符

27、的機(jī)內(nèi)碼是7位ASCII碼，最高位為0 （即D70）。65 漢字內(nèi)碼用兩個(gè)字節(jié)表示。為了區(qū)分漢字字符與英文字符，將漢字國標(biāo)碼的每個(gè)字節(jié)的最高位置1，作為漢字機(jī)內(nèi)碼。 如，“啊”的國標(biāo)碼為0011 0000 0010 0001（3021H），機(jī)內(nèi)碼為1011 0000 1010 0001（B0A1H） 漢字機(jī)內(nèi)碼漢字國標(biāo)碼8080H66漢字字形碼 漢字用點(diǎn)陣方式表示其外形，這個(gè)點(diǎn)陣稱為漢字字模，也稱為漢字字形碼。 不管漢字的筆劃多少，都可在同樣的方塊中書寫，把方塊分割為許多小方塊，組成一個(gè)點(diǎn)陣，每個(gè)小方塊就是點(diǎn)陣中的一個(gè)點(diǎn)，即二進(jìn)制的一個(gè)位。每個(gè)點(diǎn)由0和1表示“白”和“黑”兩種顏色。用這樣的點(diǎn)陣

28、就可輸出漢字。67 不同的輸入編碼輸入到計(jì)算機(jī)中，都統(tǒng)一使用國標(biāo)碼。各種代碼間的邏輯關(guān)系如圖所示。圖2-5 各種代碼間的邏輯關(guān)系68【例2-5】漢字“春”的區(qū)位碼為20-26，計(jì)算其國標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼。 區(qū)位碼： 第1字節(jié) 第2字節(jié) 十進(jìn)制 20 26 十六進(jìn)制 14H 1AH 20H 20H 國標(biāo)碼： 34H 3AH 80H 80H 機(jī)內(nèi)碼： B4H BAH69一、布爾代數(shù) 布爾代數(shù)是英國數(shù)學(xué)家喬治布爾（George Boole）發(fā)明的，布爾也是數(shù)理邏輯的創(chuàng)始人。近幾十年來，布爾代數(shù)在自動(dòng)化技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)等工程技術(shù)領(lǐng)域中有重要的應(yīng)用。2布爾代數(shù)和常見邏輯電路70布爾代數(shù)是以命題為對(duì)象

29、，包含三種基本邏輯操作（與，或，非）的完整的代數(shù)學(xué)，它可以對(duì)命題進(jìn)行運(yùn)算?；镜倪\(yùn)算符有+，和。 二元運(yùn)算+ 稱為布爾加法，布爾和，布爾并等； 二元運(yùn)算稱為布爾乘法，布爾積，布爾交等； 一元運(yùn)算稱為布爾補(bǔ)，有時(shí)使用“ ”表示。 71運(yùn)算的基本依據(jù)是下面的基本公式和規(guī)則：交換律：ABBA ABBA結(jié)合律：A(BC)(AB)C A(BC)(AB)C分配律：A（BC）(AB)(AC) A(BC)ABAC72吸收律：第二吸收律：反演律（又稱摩根定律）：包含律：重疊律：73互補(bǔ)律：AA1 AA00-1律： 0AA 1AA 0A0 1A1 反演律即摩根定律，常用于復(fù)雜邏輯函數(shù)的化簡。74二、基本邏輯運(yùn)算和

30、邏輯門電路 邏輯運(yùn)算主要包括與、或、非、異或等。邏輯變量只有兩個(gè)：邏輯0和邏輯1。 邏輯運(yùn)算只是按位進(jìn)行運(yùn)算，沒有進(jìn)位和借位關(guān)系，邏輯變量也沒有符號(hào)問題。751、基本邏輯運(yùn)算和邏輯門電路邏輯與（AND） 邏輯與也叫邏輯乘，其結(jié)果叫邏輯積。 運(yùn)算規(guī)則：邏輯與運(yùn)算的規(guī)則是按位相與，當(dāng)兩位邏輯變量都為邏輯1時(shí)，邏輯積才為1，否則邏輯積為0。 邏輯與的運(yùn)算符號(hào)是：“”或者“”。表示邏輯與運(yùn)算的圓點(diǎn)也可以省略。76 若用Y表示邏輯積，A和B分別表示兩個(gè)邏輯變量時(shí)，其表達(dá)式為： 兩個(gè)邏輯變量A、B及其邏輯積Y的關(guān)系的真值表如表2-3所示。例如ABY=AB000010100111和邏輯與運(yùn)算對(duì)應(yīng)的邏輯電路是

31、“與門”。表2-3 邏輯與的真值表77邏輯或（OR） 邏輯或也叫邏輯加，其結(jié)果叫邏輯和。 運(yùn)算的規(guī)則也是按位運(yùn)算，兩位邏輯變量中只要有任何一個(gè)為邏輯1時(shí)，邏輯或的結(jié)果就為1，否則邏輯或的結(jié)果為0。 邏輯或的運(yùn)算符號(hào)是：“+”或者“”。78ABY=A+B000011101111表2-4 邏輯或的真值表若用Y表示邏輯和，A和B分別表示兩個(gè)邏輯變量時(shí)，其表達(dá)式為： 兩個(gè)邏輯變量A、B及其邏輯和Y的關(guān)系的真值表如表2-4所示。例如，和邏輯或運(yùn)算對(duì)應(yīng)的邏輯電路是“或門”79邏輯非（NOT） 邏輯非也叫邏輯反 運(yùn)算規(guī)則：將一個(gè)變量按位求反的運(yùn)算。 表達(dá)式為： 對(duì)于任一位邏輯數(shù)據(jù)， 邏輯非運(yùn)算的真值表 如表

32、2-5所示。表2-5 邏輯非的真值表80例如，若A=01100011，則，Y=A=10011100和邏輯非對(duì)應(yīng)的邏輯電路是“非門”。上述邏輯運(yùn)算中，“非”運(yùn)算的級(jí)別最高；“與”運(yùn)算次之；“或”運(yùn)算最低。812、組合邏輯電路與非門： 或非門： 異或門：異或運(yùn)算規(guī)則：兩變量相同為0，不同為1。它可進(jìn)行兩邏輯變量不相等的邏輯測(cè)試。 82邏輯異或的真值表如表2-6所示。例如，設(shè)A=10110110，B=00110101即Y=AB =10000011ABY=AB000011101110表2-6 邏輯或的真值表 83同或門三態(tài)門 在各種數(shù)字電路中，有些電路引腳的輸出狀態(tài)除了高、低電平即1、0之外，還有第三

33、種狀態(tài)，即高阻狀態(tài)，這種狀態(tài)叫做浮空，也叫做高阻、掛起等。具有高阻態(tài)輸出的門電路稱為三態(tài)門，常用于構(gòu)成總線接收器和發(fā)送器。YAB=ABAB 84高阻狀態(tài)是門電路輸出端的上拉、下拉兩個(gè)晶體管在控制端的作用下都處于截止?fàn)顟B(tài)，而截止?fàn)顟B(tài)所呈現(xiàn)的阻抗很高。當(dāng)輸出端呈高阻狀態(tài)時(shí)，輸出端不輸出任何邏輯電平，就像是開路一樣。每條線上不能同時(shí)有兩個(gè)信號(hào)是輸出狀態(tài)，所以當(dāng)幾個(gè)芯片的輸出端連在一起的時(shí)候，如其中一個(gè)是輸出狀態(tài)時(shí)，其他芯片的輸出端不能同時(shí)也是輸出狀態(tài)，此時(shí)其他芯片既不能輸出1，也不能輸出0，就像是斷開電路一樣，這就是高阻狀態(tài)，一般用符號(hào)Z來表示。85三、常用組合邏輯電路1、 鎖存器鎖存: 把信號(hào)暫存

34、以維持某種電平狀態(tài)。74LS373:具有三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器，當(dāng)?shù)刂肪€和數(shù)據(jù)線復(fù)用的時(shí)候，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常被用作地址鎖存器。8674LS373的內(nèi)部邏輯電路圖如圖2-7所示圖2-7 74LS373內(nèi)部邏輯電路圖 8774LS373引腳圖如圖2-8所示。D0D7 為數(shù)據(jù)輸入端OC為輸出允許控制端(三態(tài)，低電平有效）；G為鎖存允許端(也稱為LE端)；Q0Q7為輸出端。圖2-8 74LS373引腳圖882、數(shù)據(jù)選擇器在數(shù)字電路中，常常需要把多個(gè)通道的信號(hào)傳送到公共數(shù)據(jù)線上，完成這一功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)選擇器。數(shù)據(jù)選擇器又稱多路選擇器或多路開關(guān)，是以“與或”門或“與或非”門為主體的電路，其功

35、能是在通道選擇信號(hào)的作用下，從多個(gè)數(shù)據(jù)輸入通路中選擇某一個(gè)通道的數(shù)據(jù)作為該選擇器的輸出。數(shù)據(jù)選擇器的原理圖如圖2-9所示。89 S E 通道選擇 使能輸入數(shù)據(jù)輸入2n選一數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)輸出YI0I1I2n-1I0I1I2n-1輸入信號(hào)數(shù)據(jù)輸出Y通道選擇信號(hào)(a)示意圖(b)邏輯原理圖圖2-9 數(shù)據(jù)選擇器原理圖90常見的8選1數(shù)據(jù)選擇器有74151、74251；16選1數(shù)據(jù)選擇器有74150，也可以用兩片74151連接起來構(gòu)成。具體的使用方法，可從互聯(lián)網(wǎng)上搜索并下載數(shù)據(jù)手冊(cè)查閱。913、譯碼器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線是一組公共信號(hào)線，各個(gè)芯片分時(shí)使用數(shù)據(jù)總線來傳遞各自不同的信號(hào)。從硬件的角度來看，各個(gè)芯

36、片的數(shù)據(jù)線都是對(duì)應(yīng)引腳并聯(lián)在一起的，那么數(shù)據(jù)是怎樣區(qū)分其流向的呢？ 92計(jì)算機(jī)的三總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。當(dāng)計(jì)算機(jī)向一個(gè)芯片送出一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，還要通過地址總線送出與這個(gè)芯片對(duì)應(yīng)地址碼和相應(yīng)的控制信號(hào)，這個(gè)地址碼是由硬件電路的連接確定的。計(jì)算機(jī)通過地址總線和地址譯碼器找到確定的芯片，再由控制信號(hào)配合，完成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送。93譯碼器電路的功能 把一組輸入代碼的狀態(tài)組合翻譯成相應(yīng)的控制電位，若輸入信號(hào)有n個(gè)，其輸出最多可以有2n個(gè)。正常輸出時(shí)，2n個(gè)輸出中僅有一個(gè)輸出為低電平 （或高電平），其他2n1個(gè) 輸出均為高電平（或低電平）。74138就是常用的譯碼器電路芯片。9474138是具有

37、3個(gè)輸入、8個(gè)輸出的集成譯碼器，就是通常所說的三八譯碼器。3位二進(jìn)制數(shù)字可以有8種不同的組合，或者說，3位二進(jìn)制地址對(duì)應(yīng)23=8個(gè)不同的地址。74138譯碼器的作用就是將輸入的三位地址狀態(tài)轉(zhuǎn)換為8個(gè)不同的輸出之一，分別控制8個(gè)不同的電路的芯片。其中73LS138芯片是TTL電平的，74HC138是CMOS電平的。9574LS138譯碼器芯片的引腳圖和邏輯符號(hào)圖如圖2-10所示。 圖2-10 74LS138引腳圖和邏輯符號(hào)圖(a) 74LS138引腳圖 (b) 74LS138邏輯符號(hào)圖96表2-9 74LS138真值表 74LS138的真值表如表2-9所示。97一個(gè)正確的讀寫操作需要三總線都有信

38、號(hào)，缺一不可，且時(shí)間上先后順序配合得當(dāng)。各個(gè)信號(hào)在時(shí)間上的配合順序稱為時(shí)序。一般的接口芯片都有一個(gè)片選端/CS，有的芯片標(biāo)為/CE，即芯片選擇或芯片使能的意思。標(biāo)示符上面的橫線表示低電平有效，就是說該芯片在片選信號(hào)為低電平的時(shí)候才能進(jìn)行讀寫操作。若片選端無效，即使這個(gè)芯片的引腳上有數(shù)據(jù)信號(hào)，控制端也有讀寫控制信號(hào)，對(duì)芯片也不能進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。98下面舉例說明地址譯碼器的使用74138與微控制器的簡單連接如圖2-11所示圖2-11 譯碼器與微控制器的連接99由圖2-9可知，數(shù)據(jù)線、讀寫控制信號(hào)線分別送到8個(gè)接口電路的相應(yīng)管腳上。但是每個(gè)接口芯片的片選信號(hào)/CS接到了74138不同的輸出端。7

39、4138的地址輸入端接微控制器的地址總線。根據(jù)74138的特性可知，當(dāng)3位地址為000時(shí)，74138的輸出只有 （有效）， 均為高電平（無效）。所以，此時(shí)只有接口芯片0被選中，外設(shè)0可以進(jìn)行接下來的讀寫操作，其他芯片未被選中，所以不會(huì)進(jìn)行讀寫操作。100盡管數(shù)據(jù)線和控制線都同時(shí)接到了每個(gè)芯片對(duì)應(yīng)的管腳上，但是片選信號(hào)無效的芯片沒有對(duì)應(yīng)的操作，只有片選信號(hào)端有效的芯片才會(huì)有操作。由此可見，接口0、接口1、接口7這8個(gè)接口的地址編碼分別為000、001、010、011111。選擇不同的地址，就可以對(duì)不同的芯片進(jìn)行操作，就是各個(gè)外設(shè)分時(shí)使用總線，也就完成了對(duì)不同的外設(shè)進(jìn)行讀寫操作了。101一、常用單

40、位及術(shù)語1、位（bit） 計(jì)算機(jī)所能表示的最小的數(shù)字單位，即，二進(jìn)制數(shù)的位。每位只有兩種狀態(tài)0、1。2、字節(jié)（Byte） 8位（bit）為一個(gè)字節(jié)，是內(nèi)存的基本單位，常用B表示。3微型計(jì)算機(jī)的常用技術(shù)術(shù)語和技術(shù)1023、字（word） 16位二進(jìn)制數(shù)稱為一個(gè)字，一個(gè)字等于兩個(gè)字節(jié)。 4、字長 字長即字的長度，是一次可以并行處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)即數(shù)據(jù)線的條數(shù)。常與CPU內(nèi)部的寄存器、運(yùn)算裝置、總線寬度一致。常用微型計(jì)算機(jī)字長有8位、16位和32位。1035、數(shù)量單位K 千 Kilo 的符號(hào)，1K=1024， 如1KB表示1024個(gè)字節(jié) M 兆 Million 的符號(hào)， 1M=1K1KG 吉 Giga

41、 的符號(hào)， 1G=1K1MT 太 Tera 的符號(hào)， 1T=1M1M1046、MIPS（Million Instructions Per Second） MIPS為單字長定點(diǎn)指令平均執(zhí)行速度Million Instructions Per Second的縮寫，即每秒處理百萬條機(jī)器語言指令數(shù)。這是衡量CPU速度的一個(gè)指標(biāo)。7、地址 地址是微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元的編號(hào)，通常8bit為一個(gè)單元，每個(gè)單元有獨(dú)立的編號(hào)。 存儲(chǔ)器地址的最大編號(hào)（容量）有限，由地址線的條數(shù)決定。如：16條地址線的容量為64KB（0000HFFFFH）；20條地址線的容量1MB（00000HFFFFFH）。1058、總線 CPU

42、是微型計(jì)算機(jī)的核心。微型計(jì)算機(jī)利用三總線將CPU與系統(tǒng)的其他部件如存儲(chǔ)器、 I/O接口等聯(lián)系起來的?？偩€是具有同類性質(zhì)的一組信號(hào)線。 三總線分別是地址總線AB(Address Bus)、數(shù)據(jù)總線DB(Data Bus)和控制總線CB(Control Bus)1069、訪問 CPU對(duì)寄存器、存儲(chǔ)器或I/O接口電路的操作通常分為兩類：把數(shù)據(jù)存入寄存器、存儲(chǔ)器或I/O接口電路的操作稱為“寫入”或?qū)懖僮鳎话褦?shù)據(jù)從寄存器、存儲(chǔ)器或I/O接口電路取到CPU的操作稱為“讀出”或讀操作。 這兩種操作過程通常統(tǒng)稱為“訪問”。10710、機(jī)器指令 機(jī)器指令是由二進(jìn)制代碼組成，可以直接由微處理器進(jìn)行譯碼、執(zhí)行。一條

43、機(jī)器指令應(yīng)包含要求微處理器所要完成的操作，以及參與該操作的數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)所在的地址，有時(shí)還要有操作結(jié)果的存放地址信息，這些都是以二進(jìn)制數(shù)字的形式表示的，當(dāng)然，也有某些特殊指令不需要數(shù)據(jù)或地址。10811、匯編指令 雖然微處理器能夠而且只能夠識(shí)別二進(jìn)制數(shù)，但是人們卻很難適應(yīng)這種用二進(jìn)制數(shù)字序列的指令形式來編程。 例如，一條兩字節(jié)的單片機(jī)指令如下： 01110100 00110000 這就是用二進(jìn)制數(shù)表示的可以直接由微處理器進(jìn)行譯碼、執(zhí)行的機(jī)器指令。109指令的含義是：將一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)30H送到CPU內(nèi)部的寄存器A中人們?cè)诰幊虝r(shí)使用的是比較容易看出其操作含義的、用英文縮寫形式表示的指令 例如上面

44、的指令可寫成： MOV A, #30H 這種形式的指令叫做匯編指令，這種編程語言稱為匯編語言。 不同廠家的CPU配備有不同格式的匯編語言指令系統(tǒng)，互不兼容，用匯編語言編寫的程序叫做匯編語言源程序。11012、指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的全部指令的集合。13、匯編與反匯編匯編:匯編語言源程序翻譯成與之相對(duì)應(yīng)的用二進(jìn)制數(shù)表示的機(jī)器語言，才能被微處理器所識(shí)別和執(zhí)行，這種翻譯叫做匯編。111 每一條匯編語句都可以匯編成對(duì)應(yīng)的機(jī)器語言，雖然可以用人工匯編，但是人工匯編太麻煩，且容易出錯(cuò)，人們就編寫了專門的匯編程序來完成這項(xiàng)工作，用匯編程序進(jìn)行匯編就會(huì)容易、快速、準(zhǔn)確，還能把語法不正確的語句找

45、出來，利于用戶的程序編寫和調(diào)試。反匯編:將用二進(jìn)制數(shù)表示的機(jī)器語言形式的程序翻譯成匯編語言形式的源程序的過程叫做反匯編。11214、高級(jí)語言匯編指令雖然較二進(jìn)制機(jī)器指令容易閱讀和編寫，但還是不如高級(jí)語言更接近英語自然語言。解決方法是用高級(jí)語言編程，再用某種特殊程序翻譯成機(jī)器語言。具體地說，針對(duì)某個(gè)用戶系統(tǒng)用高級(jí)語言編寫的用戶程序翻譯成某個(gè)具體的微處理器的機(jī)器語言程序（這種過程叫做編譯）的軟件，叫做編譯器?，F(xiàn)在市面上有各種C編譯器，能把C語言轉(zhuǎn)換成某個(gè)具體的微處理器的機(jī)器語言。這種編譯器比較適宜于對(duì)匯編語言不熟悉的用戶使用，其缺點(diǎn)是不可避免地會(huì)出現(xiàn)編譯后的機(jī)器程序冗長、不夠簡練，導(dǎo)致程序運(yùn)行時(shí)間

46、長、速度低等問題。113另外，用匯編語言編程能更有利于硬件電路與程序的結(jié)合設(shè)計(jì)與調(diào)試。當(dāng)然，如果用戶并不在乎程序的長短和運(yùn)行速度的快慢時(shí)，并且擁有對(duì)應(yīng)的編譯軟件的條件下，采用由C語言編寫，經(jīng)編譯程序來進(jìn)行用戶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，也不失為一種好方法。114二、常見技術(shù)1、馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼結(jié)構(gòu) 1964年，馮諾依曼簡化了計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，提出了“存儲(chǔ)程序”的思想，大大提高了計(jì)算機(jī)的速度。115 在馮諾依曼結(jié)構(gòu)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由一個(gè)中央處理單元（CPU）和一個(gè)存儲(chǔ)器組成，數(shù)據(jù)和指令都存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，CPU可以根據(jù)所給的地址對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀或?qū)?。程序指令和?shù)據(jù)的寬度相同。 Intel 8086、A

47、RM7、MIPS處理器等是馮諾依曼結(jié)構(gòu)的典型代表。 116馮諾依曼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成示意圖如圖2-12所示。圖2-12 馮諾依曼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成示意圖117 其中，PC的全稱是Program Counter，是程序計(jì)數(shù)器的意思?！按鎯?chǔ)程序”思想可以簡化概括為3點(diǎn)：計(jì)算機(jī)包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備。計(jì)算機(jī)內(nèi)部應(yīng)采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)。將編寫好的程序和數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器，然后計(jì)算機(jī)自動(dòng)地逐條取出指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和執(zhí)行。118哈佛體系結(jié)構(gòu) 在哈佛體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)和程序使用各自獨(dú)立的存儲(chǔ)器。程序計(jì)數(shù)器PC只指向程序存儲(chǔ)器而不指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣做的后果是很難在哈佛體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)上編寫出一個(gè)自修改的程序(有時(shí)稱為在應(yīng)用可編程，In Application Programming，IAP) 119哈佛體系結(jié)構(gòu)也具有以下優(yōu)點(diǎn)： 獨(dú)立的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為數(shù)字信號(hào)處理提供了較高的性能。指令和數(shù)據(jù)可以有不同的數(shù)據(jù)寬度，具有較高的效率。如飛思卡爾公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ARM 9、ARM10系列等。120哈佛體系結(jié)構(gòu)的示意圖如圖2-13所示。圖2-13 哈佛結(jié)構(gòu)的構(gòu)成示意圖1212、高速緩沖存儲(chǔ)器Cache 為了解決微處理器運(yùn)行速度快，存儲(chǔ)器運(yùn)行速度慢的矛盾，在兩者之間加一級(jí)高速緩沖器Cache。 Cache采用與制作CPU相同的半導(dǎo)體工藝，速度與CP