微型計算機原理與接口技術(shù)第1章

微型計算機原理與接口技術(shù)物理與電子科學(xué)學(xué)院岳偉偉Physics_yue@163.com1教材

微型計算機原理與接口技術(shù)周荷琴吳秀清編著中國科技大學(xué)出版社2成績評定期中考試成績（20%）+平時作業(yè)、出勤成績（20%）+期末考試成績（60%）第一章緒論

1-1微型計算機的發(fā)展概況1-2微型計算機的應(yīng)用1-3微型計算機系統(tǒng)1-4

計算機中數(shù)據(jù)的表示和編碼1-1微型計算機的發(fā)展概況1971年，美國Intel公司研究并制造了4004微處理器芯片。該芯片能同時處理4位二進制數(shù)，集成了2300個晶體管，每秒可進行6萬次運算，成本約為200美元。它是世界上第一個微處理器芯片，以它為核心組成的MCS-4計算機，標志了世界第一臺微型計算機的誕生。第一代4位和低檔8位機Intel4004第二代中高檔8位機8080/8085、Z80、MC6800第三代16位機Intel8086、Z8000、MC68010第四代32位機80386、80486第五代64位機IntelPentium（1971-1973）（1974-1978）（1978-1981）（1983-1992）（1993后）特點：1、速度越來越快。2、容量越來越大。3、功能越來越強。幾個概念：1、晶體管：基于半導(dǎo)體，模電，數(shù)電2、微處理器3、時鐘頻率，指令執(zhí)行時間4、尋址：8位，32位，64位等5、存儲器6、總線：地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線微機概念：以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路構(gòu)成的微處理器作為核心，配以存儲器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線所制造出的計算機。劃分階段的標志：以字長和微處理器型號。1-2微型計算機的應(yīng)用1、科學(xué)計算和科學(xué)研究計算機主要應(yīng)用于解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題（數(shù)值計算）。2、數(shù)據(jù)處理（信息處理）主要是利用計算機的速度快和精度高的特點來對數(shù)字信息進行加工。3、工業(yè)控制

4、計算機輔助系統(tǒng)計算機輔助系統(tǒng)主要有計算機輔助教（CAI）、計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、計算機集成制造（CIMS）等系統(tǒng)。

5、人工智能

人工智能主要就是研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學(xué)科，包括智能機器人，模擬人的思維過程，計算機學(xué)習(xí)等等。其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進而設(shè)計可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。1-3微型計算機系統(tǒng)一、微型計算機二、微型計算機系統(tǒng)三、I/O設(shè)備和I/O接口四、總線五、單片機、單板機、PC機一、微型計算機馮.諾依曼結(jié)構(gòu)一、微型計算機ABDBCBCPU存儲器I/O接口外設(shè)（微型計算機組成框圖）

1、中央處理器的組成中央處理器（CPU）由運算器和控制器組成。運算器：計算機中加工和處理數(shù)據(jù)的功能部件。功能：（1）對數(shù)據(jù)進行加工處理，主要包括算術(shù)和邏輯運算，如加、減、乘、與、或、非運算等。 （2）暫時存放參與運算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。ALU數(shù)據(jù)寄存器1#數(shù)據(jù)寄存器2#存儲器外設(shè)控制器控制和指揮計算機內(nèi)各功能部件協(xié)同動作，完成計算機程序功能。由程序計數(shù)器（IP）、指令寄存器（IR）、指令譯碼器（ID）和時序信號發(fā)生器組成。（1）程序計數(shù)器（IP）：程序指令所在單元地址。（2）指令寄存器（IR）：保存當前正在執(zhí)行的一條指令。（3）指令譯碼器（ID）：將指令的操作碼翻譯成機器能識別的命令信號。（4）時序信號發(fā)生器：根據(jù)指令譯碼器（ID）產(chǎn)生的命令信號產(chǎn)生具體的控制信號。AHALBHBLCHCLDHDL

SP

BP

DI

SI通用寄存器運算寄存器ALU標志執(zhí)行部分控制電路123456

CS

DS

SS

ES

IP內(nèi)部寄存器I/O控制電路地址加法器20位16位8位指令隊列緩沖器外總線執(zhí)行部件總線接口部件8086CPU結(jié)構(gòu)圖微處理器2存儲器功能：存放程序和數(shù)據(jù)。存儲器內(nèi)存（主存）外存（輔存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM軟盤、硬盤、光盤主存儲器和輔助存儲器

存儲器分為兩大類：主存儲器（主存、內(nèi)存）和輔助存儲器（輔存、外存）。①、主存

主存儲器也稱為內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存），它直接與CPU相連接，是計算機中的工作存儲器，即當前正在運行的程序與數(shù)據(jù)都必須存放在主存中。計算機工作時，所執(zhí)行的指令及操作數(shù)都是從主存中取出的，處理的結(jié)果則存放入主存中。

計算機的主存由半導(dǎo)體器件（超大規(guī)模集成電路）構(gòu)成。整個主存被劃分成許多個存儲單元（每個單元具有相同的二進制位長度），區(qū)分各單元的方式是以一個不同的編號來標識每一個單元，這個編號稱為地址。1234……目前主存常用兩類存儲器器件：RAM和ROM。

RAM（RandomAccessMemory），即隨機存取存儲器，其內(nèi)容既允許存入（寫）也允許取出（讀），使用方便靈活，其缺點是切斷機器電源時RAM中的信息會丟失。

ROM（ReadOnlyMemory），即只讀存儲器，其中存儲的內(nèi)容只能供反復(fù)讀出，而不能重新寫入，因此在ROM中存放的是固定不變的程序與數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是切斷機器供電電源后，ROM中的信息仍然保留，不會改變（稱為非易失性存儲器）。(例BIOS)②、輔存計算機的輔存（外存）具有相當大的存儲容量（幾十MB～幾十GB）。主要采用磁表面存儲器和光盤存儲器等設(shè)備組成。磁表面存儲器還可分為磁盤和磁帶兩大類（軟磁盤、硬盤）。所有外存（輔存）的存儲介質(zhì)（盤片或磁帶）都必須通過機電裝置才能進行信息的存取操作，這些機電裝置稱為驅(qū)動器，例如軟盤驅(qū)動器（軟盤片插在其中讀/寫）、硬盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器（磁帶裝在其中讀/寫）和光盤驅(qū)動器（光盤片放在其中工作）等。

③寄存器陣列包括一組通用寄存器組和專用寄存器。

通用寄存器用于暫存參加運算的一個操作數(shù)，例如數(shù)據(jù)寄存器可以用來存放8位或16位的二進制操作數(shù)。這些操作數(shù)可以是參加操作的數(shù)據(jù)，操作的中間結(jié)果，也可以是操作數(shù)的地址，大部分算術(shù)和邏輯運算指令都可以使用這些數(shù)據(jù)寄存器。

專用寄存器通常有指令指針I(yè)P或程序計數(shù)器PC和堆棧指針SP等

存儲器的層次結(jié)構(gòu)ALU寄存器Cache寄存器主存儲器（DRAM）輔助存儲器（軟盤、硬盤、光盤）后援存儲器（磁帶庫、光盤庫）

輸入/輸出設(shè)備簡稱I/O（Input/Output）設(shè)備,用于計算機與外界進行通信。

輸入設(shè)備是指能向計算機系統(tǒng)輸入信息的設(shè)備。如鍵盤、鼠標、掃描儀等。輸出設(shè)備一般是指能從計算機系統(tǒng)中輸出人可直接識別的信息的設(shè)備。如顯示器、繪圖儀等。所有輸入/輸出設(shè)備和外存儲器的操作，是由程序中的輸入/輸出指令或輸入/輸出語句統(tǒng)一控制的。凡是從外部設(shè)備讀出數(shù)據(jù)向內(nèi)存寫入的操作均稱為輸入操作；反之，凡是從內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)送到外部設(shè)備的均稱為輸出操作。3、I/O設(shè)備和I/O接口I/O接口的功能及其組成（1）速度的不匹配。（2）信息格式的不匹配。（3)信息類型與信號電平的不匹配。（4）時序的不匹配。微處理機通過接口與外設(shè)交換信息（1）、I/O設(shè)備：微機配備的輸入/輸出設(shè)備（外設(shè)）。標準輸入/輸出設(shè)備（控制臺）：鍵盤和顯示器（CRT）。I/O設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備鍵盤鼠標掃描儀、數(shù)碼相機顯示器打印機繪圖儀顯示器（2）、I/O接口：連接外設(shè)備和系統(tǒng)總線，完成信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與CPU進行信號聯(lián)絡(luò)等工作。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。聲卡：完成聲音的輸入/輸出。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。掃描卡：連接掃描儀到計算機。調(diào)制解調(diào)器卡：模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換。鍵盤接口、打印機接口等。232接口：串行數(shù)據(jù)接口。USB接口：通用串行接口。PⅢ微型計算機典型系統(tǒng)主板結(jié)構(gòu)圖4、總線

總線（BUS）是連接計算機中CPU、內(nèi)存、輔存、各種輸入/輸出控制部件的一組物理信號線及其相關(guān)的控制電路。它是計算機中用于在各部件間運載信息的公共線路。總線分為內(nèi)部總線、元件級總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內(nèi)部總線通常是指在CPU內(nèi)部各組成部分相互之間交換信息用的總線。系統(tǒng)總線則指的是CPU、存儲器與各類I/O設(shè)備之間相互交換信息的總線。日常所說的總線一般都指系統(tǒng)總線。外部總線：是微機系統(tǒng)相互之間或微機系統(tǒng)與其他電子系統(tǒng)之間實現(xiàn)通訊連接的總線?？偩€按其傳輸?shù)男盘柗譃椋海ㄔ壙偩€）1．數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）數(shù)據(jù)總線用于CPU與其他部件之間傳送信息，具有三態(tài)控制功能，且是雙向的。

2．地址總線AB（AddressBus）地址總線用于傳送CPU要訪問的存儲單元或I/O接口的地址信號。該總線為單向總線。

16條地址線可訪問216=64KB。

20條地址線可訪問220=1MB。

1K=1024B1M=1024KB1G=1024MB

3．控制總線CB（ControlBus）控制總線是連接CPU的控制部件和內(nèi)存、I/O設(shè)備等，用來控制內(nèi)存和I/O設(shè)備的全部工作?？刂瓶偩€的方向：一部分是從CPU輸出：通過對指令的譯碼，由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，由CPU送到存儲器、輸入/輸出接口電路和其它部件。如時鐘信號、控制信號等。另一部分是由系統(tǒng)中的部件產(chǎn)生，送往CPU，如：中斷請求信號、總線請求信號(DMA)、狀態(tài)信號?？偩€的使用特點：1、在某一時刻，只能由一個總線主控設(shè)備來控制總線，其它總線主控設(shè)備此時必須放棄對總線的控制。2、在連接系統(tǒng)的各個設(shè)備中，在某一時刻只能有一發(fā)送者發(fā)送信號，但可以有多個設(shè)備從總線上同時獲得信號。3、通過總線插槽與接口板連接。微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖常見微機系統(tǒng)總線主要參數(shù)表ISA總線PC機問世以來，最先推出的系統(tǒng)總線是PCXT總線，該總線是早期PCXT機的系統(tǒng)總線，共有62根信號線，其中數(shù)據(jù)線有8位（簡稱8位總線），地址線有20位，還有若干控制信號線。80286問世之后，這種總線在內(nèi)存尋址和數(shù)據(jù)位寬上不能適應(yīng)286系統(tǒng)的要求，因此，一種新的16位系統(tǒng)總線PCAT總線（即ISA總線）應(yīng)運而生，它是一種性能更好些的16位總線，直到現(xiàn)在還在使用。

(工控板）ISA總線的功能數(shù)據(jù)線16位；地址線24位，支持16MB存儲器的尋址能力；硬中斷11級（IRQ3～IRQ7，IRQ9，IRQ10～IRQ12，IRQ14～IRQ15），DMA通道擴充到7個（DERQ1～DERQ2，DERQO，DERO5～DERO7）PC/ATISA總線的微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PCAT/ISA總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ISA總線的發(fā)展工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)（IndustryStandardArchitecture。ISA）總線擴展工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)（ExtendedIndustryStandardArchitecture，EISA）總線微通道結(jié)構(gòu)（MicroChannelArchitecture；MCA）總線標準視頻電氣標準協(xié)會（VideoElectronicsStandardsAssociation，VESA）局部總線標準外部設(shè)備互連（PeripheralComponentInterconnect，PCI

）局部總線標準局部總線在個人計算機中，局部總線原來是指微處理器周圍的接口，它開始于微處理器引腳，并接到微處理器附近的某些專用芯片，從而形成一個局部范圍的總線，它是一種與微處理器接口的公用接口線。

PCI總線

PCI是一種性能優(yōu)異的局部總線，其數(shù)據(jù)位寬為32位，可以擴展到64位以適配奔騰處理器，當其運行時鐘為33MHz時，數(shù)據(jù)傳輸速率可達132MB/S，而位寬為64位時，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達264MB/S。PCI總線概況

PCI總線是通過PCI橋（PCI控制器）與CPU局部總線相連。

PCI總線位寬為32位或64位，數(shù)據(jù)傳送速率很高，具有PCI總線的系統(tǒng)仍然可以支持ISA總線的運行，這使得原來很多連接在ISA總線上的慢速外設(shè)可繼續(xù)在PCI總線系統(tǒng)中使用。

PCI總線在系統(tǒng)板上的連接PCI總線的微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型PCI局部總線的PCI/ISA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PCI總線的特點

1、由于有PCI橋?qū)CI總線與CPU隔離開來，因此不會造成CPU負載過重的問題。PCI總線可以帶

10個負載。

2、

PCI具有即插即用，這是由于PCI具有自動設(shè)置功能。

3、PCI橋具有多級緩沖，PCI可支持外圍設(shè)備與CPU并發(fā)工作。

4、PCI有部分信號線具有雙重功能，地址信號與數(shù)據(jù)信號共用一條信號線，在不同時刻，分別用于傳輸?shù)刂放c數(shù)據(jù)信號。

5、是一個獨立的總線，運行不受CPU限制，性能指標與CPU及系統(tǒng)時鐘無關(guān)，當微處理器及其局部總線發(fā)生改變時，只需更改PCI橋控制器,外設(shè)接口可照常工作。

6、PCI從一開始就作為長期使用的總線標準而設(shè)計。

P4主板的外形圖二、微型計算機系統(tǒng)任何一個計算機系統(tǒng)都是由硬件和軟件組成的。

1計算機硬件是指有形的物理設(shè)備，它是計算機系統(tǒng)中實際物理裝置的總稱，可以是電子的、電磁的、機電的或光學(xué)的元件/裝置或者由它們所組成的計算機部件。例如，計算機的處理器芯片、存儲器芯片、底板（母板）、各類擴充板卡、機箱、鍵盤、鼠標器、顯示器、打印機、軟盤、硬盤等都是計算機的硬件。

2

計算機軟件系統(tǒng)指為運行、管理、應(yīng)用、維護計算機所編制的所有程序及文檔的總和。依據(jù)功能的不同，軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。是計算機系統(tǒng)中不可缺少的主要組成部分。3計算機分類⑴、按其內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)進行分類，如CISC

(復(fù)雜指令集計算機）與RISC（精簡指令集計算機）計算機；單處理機與多處理機（并行機）；16位機、32位機或64位計算機等。⑵、計算機的性能和作用進行分類。1989年11月IEEE提出一個分類報告，它根據(jù)計算機在信息處理系統(tǒng)中的地位與作用，考慮到計算機分類的演變過程和近期可能的發(fā)展趨勢，把計算機分成６大類：①、巨型計算機；②、小巨型機；③、主機；④、小型計算機；⑤、工作站；⑥、個人計算機；4計算機的性能評測⑴、CPU字長：

指參與算術(shù)邏輯運算的操作數(shù)的二進制位數(shù)。⑵、主頻：

指CPU的時鐘頻率，微機運行的速度與主頻有關(guān)。⑶、主存容量與速度：

主存儲器的速度用存取周期來衡量。⑷、硬盤存儲器性能：

主要技術(shù)指標包括：存儲容量、平均等待時間、平均尋道時間、數(shù)據(jù)傳輸速率。⑸、運算速度：微機每秒執(zhí)行的指令條數(shù)。⑹、內(nèi)核數(shù)目：單核，雙核，四核……（7）高速緩存：為了讓數(shù)據(jù)存取的速度適應(yīng)CPU的處理速度。五、單片機、單板機、PC機1、單片機：又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：它主要是將微處理器、部分存儲器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上，一塊芯片就成了一臺計算機2、單板機：將計算機的各個部分都組裝在一塊印制電路板上，包括微處理器/存儲器/輸入輸出接口，還有簡單的七段發(fā)光二極管顯示器、小鍵盤、插座等。功能比單片機強，適于進行生產(chǎn)過程的控制?？梢灾苯釉趯嶒灠迳喜僮?，適用于教學(xué)。

3、PC機（PersonalComputer）:面向個人單獨使用的一類微機，實現(xiàn)各種計算、數(shù)據(jù)處理及信息管理等?！?.4

計算機中的數(shù)制和編碼

一、計算機中常用的進制數(shù)

人們最常用的數(shù)是十進制數(shù)，計算機中采用的是二進制數(shù)，同時有的時候為了簡化二進制數(shù)據(jù)的書寫，也采用八進制和十六進制表示方法。下面將分別介紹這幾種常用的進制。

1、十進制數(shù)十進制數(shù)是大家熟悉的，用0，1，2，…，8，9十個不同的符號來表示數(shù)值，它采用的是“逢十進一，借一當十”的原則。

2、二進制表示法基數(shù)為10的記數(shù)制叫十進制；基數(shù)為2的記數(shù)制叫做二進制。二進制數(shù)的計算規(guī)則是“逢二進一，借一當二”。

二進制表示數(shù)值方法如下：

NB=±Ki*2i其中：Ki

=0或1ni=-m例：二進制數(shù)1011.1表示如下：(1011.1)B=1*23+0*22+1*21+1*20+1*2-1運算規(guī)則：加法運算：0+0=00+1=11+0=11+1=10（逢二進一）減法運算：0-0=010-1=1（借位）1-0=11-1=0乘法運算：0*0=00*1=01*0=01*1=1除法運算0/1=01/1=13、八進制表示法八進制數(shù)是基數(shù)為八的計數(shù)制。八進制數(shù)主要采用0，1，2，…，7這八個阿拉伯數(shù)字。八進制數(shù)的運算規(guī)則為“逢八進一，借一當八”。八進制表示數(shù)值方法如下：

NO=±Ki*8i其中：Ki

=0、1、2、3、4、5、6、7ni=-m例：（467.6)O=4*82+6*81+7*80+6*8-14、十六進制表示法基數(shù)為16，用0-9、A-F十五個字符來數(shù)值，逢十六進一。各位的權(quán)值為16i。二進制表示數(shù)值方法如下：

NH=±Ki*16i其中：Ki

=0-9、A-Fni=-m例：（56D.3)H=5*162+6*161+13*160+3*16-1二、進制間的轉(zhuǎn)換1、二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（1）、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)方法：按二進制數(shù)的位權(quán)進行展開相加即可。例:11101.101=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125=29.875（2）、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)方法：A、將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進行相加。B、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2取余法：用2不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為0。再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。C、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2取整法：每次用2與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘2直到小部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。例：將（136）D轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。

2136余數(shù)（結(jié)果）低位

268----------0234----------0217----------028----------124----------022----------021----------00----------1高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（136）D=（10001000）B例：將（0.625)D轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。0.625*21.25*20.5*21.0取整：高位低位轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.625)D=(0.101)B若出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為“0”，則可以根據(jù)計算精度的要求截取一定的位數(shù)即可。如0.6*2

2、二進制數(shù)和八進制數(shù)、十六進制數(shù)間的轉(zhuǎn)換（1）、二進制數(shù)到八進制數(shù)、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換A、二進制數(shù)到八進制數(shù)轉(zhuǎn)換采用“三位化一位”的方法。從小數(shù)點開始向兩邊分別進行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補0；向右不足三位的，從右邊補0。B、二進制數(shù)到十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用“四位化一位”的方法。從小數(shù)點開始向兩邊分別進行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補0；向右不足四位的，從右邊補0。例：將(1000110.01)B轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)和十六進制數(shù)。

1000110.01001000110.010(106.2)O二進制數(shù)到十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換：（1000110.01）B=1000110.0101000110.0100(46.4)H（2）、八進制、十六進制數(shù)到二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按順序?qū)懗雒课话诉M制（十六進制）數(shù)對應(yīng)的二進制數(shù)，所得結(jié)果即為相應(yīng)的二進制數(shù)。例：將(352.6)o轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。

352.6011101010110=(11101010.11)B三、機器數(shù)的表示機器數(shù)：數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中的編碼。機器數(shù)的真值：機器數(shù)所代表的實際數(shù)值。常用的編碼方案：原碼、反碼、補碼。1、原碼表示法原碼：用最高位表示符號，其中：0----正、1----負，其它位表示數(shù)值的絕對值。

例：求X1=1011，X2=-1011的原碼。（8位）

[X1]原=00001011

[X2]原=10001011

0的表示形式（8位）

[+0]原=00000000

[-0]原=10000000

特點

A、原碼與真值的對應(yīng)關(guān)系簡單。

B、0的編碼不唯一，處理運算不方便。

C、8位數(shù)原碼所表示的范圍：-127～+1272、反碼表示法定義：若X>0，則[X]反=[X]原。若X<0，則[X]反=對應(yīng)原碼的符號位不變數(shù)值部分按位求反。[+0]反=00000000[-0]反=1111111[+1100111]反=01100111[-1100111]反=100110008位反碼所表示的范圍：-127～+1273、

補碼表示法正數(shù)的補碼和原碼相同。負數(shù)的補碼=反碼+1。[-0]補=[-0]反+1=11111111+1=100000000[0]補=[+0]補=[-0]補=000000008位補碼所表示的范圍：-128～+127

計算機中的數(shù)均為補碼形式。特殊數(shù)10000000該數(shù)在原碼中定義為：-0在反碼中定義為：-127在補碼中定義為：-128對無符號數(shù)：(10000000)２=1284、由補碼求真值某內(nèi)存單元的內(nèi)容是D2，為8位二進制數(shù)，其所表示的十進制數(shù)是多少？

[X]補=D2H=1

1010010B

X=[[X]補]補=[11010010]補

=-

0101110B=-2EH

所以：X=

-

46--5、補碼加減運算規(guī)則通過引進補碼，可將減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算。規(guī)則如下：

[X+Y]補=[X]補+[Y]補

[X-Y]補=[X]補+[-Y]補其中X，Y為正負數(shù)均可，符號位參與運算。[例]：X=-0110100，Y=+1110100

求[X+Y]補

[X]原=10110100[X]補=[X]反+1=11001100[Y]補=[Y]原=01110100所以：[X+Y]補=[X]補+[Y]補

=11001100+01110100=01000000思考：X、Y及X+Y各是多少？6、符號數(shù)運算中的溢出問題進(借)位——在加法過程中，符號位向更高位產(chǎn)生進位；在減法過程中，符號位向更高位產(chǎn)生借位。溢出——運算結(jié)果超出運算器所能表示的范圍。四、