微機基礎(chǔ)知識

微機基礎(chǔ)知識第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日1教學(xué)計劃?課堂教學(xué)：51學(xué)時?上機實驗：5次（每次一個單元：3.5小時）?課外作業(yè)：8~10次?期中考查：第8周?期末考試：第18周?成績：平時（包括上課出勤、交作業(yè)）20%，期中考查10%，上機實驗10%，期末考試60%。第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日2教學(xué)計劃（續(xù)）

?

講授章節(jié)?

上機實驗：5次

第一章~第八章DEBUG與

的絕大部分內(nèi)容

指令練習(xí)（2次）

?

不講章節(jié)編程設(shè)計（3次）

第二章的第6~8節(jié)第五章的第5~6節(jié)第六章的第4節(jié)部分內(nèi)容

第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日3各章授課學(xué)時安排?第一章微計算機機基礎(chǔ)知識4學(xué)時?第二章微處理器與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7學(xué)時?第三章指令系統(tǒng)8學(xué)時?第四章匯編語言及其程序設(shè)計8學(xué)時?第五章內(nèi)存儲器及其子系統(tǒng)5學(xué)時?第六章總線技術(shù)4學(xué)時?第七章I/O接口與中斷系統(tǒng)7學(xué)時?第八章接口技術(shù)8學(xué)時?總計51學(xué)時第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日4教材及參考書

?

《微機原理與接口技術(shù)》王玉良、吳曉非等編著，北京郵電大學(xué)出版社

?《微機原理與接口技術(shù)復(fù)習(xí)指導(dǎo)和習(xí)題解答

》

王玉良吳曉非等編著，北京郵電大學(xué)出版社

?《微機原理與接口技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與實驗》雷麗文等編，電子工業(yè)出版社第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日5第一章

微機基礎(chǔ)知識第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日6 本章主要介紹：微機的基本概念、組成、工作原理、特點計算機內(nèi)的信息表示和運算第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日7第一節(jié)微機的基本組成第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日8一、微機的基本硬件構(gòu)成微機的基本硬件由下列幾部分組成：運算器（ALU）控制器（CTRL）存儲器（MEM）輸入設(shè)備（INE）輸出設(shè)備（OUTE）總線（BUS）第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日9微機的硬件構(gòu)成框圖

第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日10微機的基本硬件構(gòu)成（續(xù)）運算器（ALU-ArithmeticLogicUnit）

進行算術(shù)運算（加、減、乘、除與移位）；進行邏輯運算（與、或、非、異或等）；為了提高存取數(shù)據(jù)的速度，與ALU有關(guān)的部件還有寄存器陣列第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日11微機的基本硬件構(gòu)成（續(xù)）控制器（CTRL-Controller）

它是計算機的控制中心，發(fā)布與控制計算機工作的各種命令，協(xié)調(diào)計算機內(nèi)部以及主機與外設(shè)工作的各種關(guān)系。

它有兩個主要功能：一個是控制程序的運行；另一個是對不同的外部事件做出相應(yīng)響應(yīng)的能力。（這些外部事件是指：復(fù)位、停機、中斷請求、總線請求、總線周期延長等）

上述ALU+CTRL+REG陣列=CPU（中央處理器）第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日12微機的基本硬件構(gòu)成（續(xù)）存儲器（MEM-Memory）

記憶部件。它存儲計算機操作的控制信息及各種命令信息（指令）和被處理加工的信息（數(shù)據(jù)），包括存儲加工的中間與最終結(jié)果。

存儲器內(nèi)有兩類信息：一類是命令信息（即指令），經(jīng)譯碼并執(zhí)行，放在代碼區(qū)；另一類是數(shù)據(jù)，放在數(shù)據(jù)區(qū)。它們都以二進制形式存放。

應(yīng)注意：內(nèi)存中的代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)中的信息具有不同的性質(zhì)與功能，兩個區(qū)域中的某些單元具有相同的信息，卻具有完全不同的含義。第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日13微機的基本硬件構(gòu)成（續(xù)）輸入設(shè)備與輸出設(shè)備

稱為外設(shè)，其作用是進行信息形式的轉(zhuǎn)換，即外界的語言、文字、圖像、機械動作等信息轉(zhuǎn)換成計算機能識別的電信號表示的二進制數(shù)形式，或進行相反方向的轉(zhuǎn)換。

輸入設(shè)備如：鍵盤、鼠標(biāo)、磁盤、光盤、游戲桿、掃描儀、數(shù)碼相機、A/D轉(zhuǎn)換器等

輸出設(shè)備如：顯示器、打印機、音響、繪圖機、磁盤、光盤、D/A轉(zhuǎn)換器等第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日14微機的基本硬件構(gòu)成（續(xù)）總線（BUS）

總線是計算機各部件間傳送信息的公共通路，它把計算機的各個部件連接成為一個整體。

分為內(nèi)部總線，外部總線。

計算機內(nèi)部的基本總線分為數(shù)據(jù)總線（DBUS），地址總線（ABUS），控制總線（CBUS）。通常又稱為三總線。關(guān)于總線技術(shù)，將在第六章中專門介紹。第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日15二、中央處理器、微處理器和微控制器中央處理器（CPU-CentralProcessingUnit）

ALU+CTRL+REG陣列2.微處理器（MPU-MicroProcessingUnit）就是微型計算機的CPU

微控制器（MCU-McroControllerUnit）即MPU+MEM+I/O接口+BUS集成在一個芯片上，又稱單片機

MCU+適當(dāng)外設(shè)和相應(yīng)的軟件，可構(gòu)成微控制系統(tǒng)，用在自控、儀器儀表、通信設(shè)備、家電、兒童玩具等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。

第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日16三、微機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)指由硬件、軟件組成的微機系統(tǒng)硬件：主機、外設(shè)、電源等軟件：操作系統(tǒng)、編譯程序、連接程序、調(diào)試程序、診斷程序、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫等。第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日17第二節(jié)微機的工作原理第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日18一、工作原理微型計算機是采用“程序存儲控制”的原理工作的。這一原理是馮.諾依曼1946年提出的，它構(gòu)成了計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架。因此，計算機體系結(jié)構(gòu)又稱為馮.諾依曼結(jié)構(gòu)。1946年第一臺計算機（ENIAC)誕生，（電子數(shù)值集成計算機），就是采用馮.諾依曼結(jié)構(gòu)框架。投資150萬美元，占地150平米，重30噸，用了18800個電子管，耗電150KW，2KBytes內(nèi)存，5000次/s，幾小時出一次故障。第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日19二、工作過程計算機的工作過程，一般來說可分為下述4步：1、輸入程序和數(shù)據(jù)到內(nèi)存2、翻譯成機器碼（自動或人工匯編）3、控制器控制程序運行4、輸出結(jié)果第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日20二、工作過程（續(xù)）例子：計算Z=X+Y

X在內(nèi)存2000H中，

Y在內(nèi)存2001H中，

Z在內(nèi)存2002H中。程序在內(nèi)存2100H中，

A為CPU內(nèi)的寄存器。

PC指向程序的首地址，每取出一條指令，PC

自動加1或2，4；從內(nèi)存取出指令MOVA，[2000H]

分析執(zhí)行后再取下一條指令，重復(fù)直至CPU暫停。執(zhí)行程序的過程即CPU

不停的取指令、分析指令、執(zhí)行指令。第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日21第三節(jié)微機的特點、應(yīng)用及發(fā)展方向第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日22微機特點運算速度快（每秒幾兆條指令到幾千兆條指令或每秒幾十億次運算。MIPS（106），GIPS（109））處理能力強（如各種管理、計算、決策）能連續(xù)不間斷地工作（多任務(wù)、高效、高質(zhì)量）能干幾乎所有的工作第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日23應(yīng)用各行各業(yè)，無所不用科技、生產(chǎn)、學(xué)習(xí)、日常生活等各個方面第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日24發(fā)展方向性能：運行速度不斷提高，處理器字長不斷增加（摩爾定律指出，每18個月計算機的運算速度就大體提高一倍，而價格則大約降低一半）功能：支持多媒體技術(shù)，并與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全面結(jié)合體系結(jié)構(gòu)：向多處理器和網(wǎng)絡(luò)化過渡；向以通信為中心的體系結(jié)構(gòu)發(fā)展；由馮.諾依曼體系結(jié)構(gòu)向數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)發(fā)展可用性：從面向過程的機制向面向?qū)ο蟮臋C制轉(zhuǎn)變，向智能化方向發(fā)展制造工藝：向超高集成度發(fā)展，制造光集成芯片、生物芯片，設(shè)計超導(dǎo)、量子、生物、光計算機第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日25第四節(jié)計算機運算基礎(chǔ)第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日26一、進位計數(shù)制計算機中全部信息（包括指令和數(shù)據(jù)）都是采用二進制數(shù)，為了書寫方便，又經(jīng)常采用十六進制。而人們在日常生活中又廣泛采用十進制。二進、十六進、十進制都是進位計數(shù)制。第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日27一、進位計數(shù)制（續(xù)）十進計數(shù)制

5188.888

10+310-3

該數(shù)中有5位都是8，但由于其位置不同，其值也不同，即“位值”不同。該數(shù)可看成兩部分組成：

數(shù)字值如5，1，8

位值（權(quán)值），隱含著，如10-3

上面的十進數(shù)可表示為：

5188.888=1035+1021+1018+1008+10-18+10-28+10-38

對于有n位整數(shù)和m位小數(shù)的十進制數(shù)N可表示為：

n-1N=di

10ii=-m第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日28一、進位計數(shù)制（續(xù)）十進制數(shù)有如下特點

※每位數(shù)字di可取0，1，2，3,…,9十個值之一；

※逢10進1，即每位達(dá)到10向高位進1，本位回0，相鄰高位的權(quán)值是本位權(quán)值的10倍。對于任意R進制表示的數(shù)N，可寫成

n-1N=di

Rii=-m

其中※di

可取0，1，2，…，R-1個值之一；

※逢R進1（R為進位計數(shù)制的基數(shù)（Radix))；

※R是大于或等于2的整數(shù)，Ri稱為di的權(quán)值或位值。

第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日29一、進位計數(shù)制（續(xù)）當(dāng)R=10為十進制數(shù)（Decimal，書寫后綴D或省略）當(dāng)R=2為二進制數(shù)（Binary，書寫后綴B）當(dāng)R=3為三進制數(shù)（Trinary，書寫后綴T）當(dāng)R=8為八進制數(shù)（Octal，書寫后綴O或Q）當(dāng)R=16為十六進制數(shù)（Hexa-decimal,書寫后綴H）第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日30一、進位計數(shù)制（續(xù)）2.二進計數(shù)制

101.11特點：①只有兩個數(shù)字符號0，1

222–2②

逢2

進1

計算機中廣泛采用二進制的原因

容易實現(xiàn)，每位只取兩個值，易用兩個邏輯狀態(tài)的器件表示；運算規(guī)則簡單，只有三種加法和乘法；（運算規(guī)則為：R(R+1）/2）工作可靠，不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是質(zhì)變而非量變；電路設(shè)計可借助布爾代數(shù)進行設(shè)計。

第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日31一、進位計數(shù)制（續(xù)）八進制和十六進制八進制每位可取0，1，2，…，7八個值之一，逢八進一。十六進制每位可取0，1，2，…，9，A,B,…F十六個值之一，逢十六進一，大于9的數(shù)字借助于字母A~F表示。在編程時，為了書寫方便，常用十六進制表示。第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日32二、進位計數(shù)制間的轉(zhuǎn)換P進制數(shù)N→R進制數(shù)通常把N分為整數(shù)與小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換1、整數(shù)部分轉(zhuǎn)換

①把R表示成P進制數(shù)②對P進制數(shù)N按P進制作除R取余方法進行例1.把八進制數(shù)N=303Q表示成十進制數(shù)（P=八進數(shù)，R=十進數(shù)）解：①把R=10表示成八進數(shù)為12Q②對N=303Q按八進制作除12Q取余運算第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日33二、進位計數(shù)制間的轉(zhuǎn)換（續(xù)）12Q303Q23Q2443365QD0=5余數(shù)12Q23Q1Q1211QD1=9余數(shù)12Q1Q0Q01Q

D2=1余數(shù)303Q=195D上述除法與十進制除法沒有什么不同。每次除12Q之后取余數(shù)，而商再除以12Q，直到商為0停止。第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日34

例2.把10進制數(shù)29轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)解：①由于2是十進制數(shù)集內(nèi)之?dāng)?shù)，不必作變換；

②對于N=29D作除2取余運算。29214余數(shù)1（B0

）

72232120余數(shù)0（B1

）余數(shù)1（B2

）余數(shù)1（B3

）余數(shù)1（B4

）

∴29D=11101B

第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日35二、進位計數(shù)制間的轉(zhuǎn)換（續(xù)）2.小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換

P進制純小數(shù)→轉(zhuǎn)換為R進制小數(shù)用乘R取整①把R表示成P進制數(shù)②把數(shù)N按P進制乘R取整例1把0.625轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)解：①二進制數(shù)（0，1）都在十進制數(shù)內(nèi)

②把0.625乘2取整0.625×2———1.250ˉb-1=1

0.25×2———0.50ˉb-2=00.5×2———1.0ˉb-3=1

0.625=0.101B第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日36二、進位計數(shù)制間的轉(zhuǎn)換（續(xù)）用計算法和其他方法也可進行轉(zhuǎn)換例1.二進制

→八進、十六進制

10100101.0001B=245.04Q=A5.1H例2.十六進制→二進制；十六進制→十進制

A5.1H=10161+5160+116-1=160+5+0.0625=165.0625第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日37第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日38三、無符號數(shù)的表示與運算無符號數(shù)（純數(shù)值）：只表示數(shù)值的大小，不涉及數(shù)的正負(fù)號符號數(shù)：既表示數(shù)的大小，又要表示數(shù)的正負(fù)計算機中的二進制數(shù)可以分為符號數(shù)和無符號數(shù)，它們的表示與運算是不同的。第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日39三、無符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）加法運算

（若運算器為8位）例1.計算78H+87H=FFH

例2.計算78H+98H=10H78H78H+87H+98H

—————·—·———FFH10H

說明：

因為是8位運算器，例2的結(jié)果就溢出了，原因是結(jié)果只能存放8位數(shù)。為了表示最高位的進位，計算機中可用一個進位標(biāo)志CF（CarryFlag）=1來表示（若把CF=1考慮在內(nèi)，結(jié)果為110H，這樣結(jié)果就正確了）。第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日40三、無符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）減法運算

（若運算器為8位）例1.計算78H-87H=FFH

例2.計算A8H-98H=10H`78HA8H-87H-98H

—————————F1H10H

說明：

因為是8位運算器，例1的結(jié)果就是錯誤的了，原因是高位有借位。為了表示最高位的借位，計算機中可用一個借位標(biāo)志BW（BorrowFlag）=1來表示（通常計算機中把CF與BW用同一標(biāo)志來指示）。第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日41四、符號數(shù)的表示與運算計算機中的符號數(shù)也是用二進制數(shù)表示和運算的。數(shù)值與符號都是用二進制數(shù)表示。一般規(guī)定，0表示正號，1表示負(fù)號，約定在數(shù)的最高位表示符號位。符號數(shù)通常有三種機器碼表示法。即原碼、反碼和補碼。第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日42四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）原碼表示（1）定義

[x]原=

X(X>=0)2N-1–X(X<=0)表示范圍:(–2N-1+1）~（+2N-1–1）4位二進制原碼表示的整數(shù)范圍為：–7~+78位二進制原碼表示的整數(shù)范圍為：–127~+127（2）舉例用八位二進數(shù)寫出X=+32和Y=–32的原碼表示如下

[X]原=00100000B=20H[Y]原=10100000B=A0H符號位數(shù)值符號位數(shù)值第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日43四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）（3）0的原碼有兩種表示

[+0]原=00000000B[–0]原=10000000B

原碼表示簡單直觀，但運算時符號位與數(shù)值位要區(qū)別對待，不宜作加減運算。

例1：[X]原+[Y]原=20H+A0H=C0H=11000000B

顯然是錯誤的結(jié)果。因為兩個數(shù)異號應(yīng)做減法，所得的結(jié)果的符號就取決于絕對值大的數(shù)的符號。例2：[X]原+[Y]原=21H+A0H（+33與-32相加）

(把符號位單獨處理，數(shù)值部分相減）=01H第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日44四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）反碼表示與運算（1）定義

[X]反=

X(X>=0)(mod2N–1)(2N–1)+X(X<=0)（2）舉例：用八位二進制數(shù)寫出X=+32與Y=–32的反碼表示

[X]反=00100000B（正數(shù)的反碼是其自身）

[Y]反=11011111B(負(fù)數(shù)的反碼是其對應(yīng)正數(shù)求反）第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日45四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）

（3）0的反碼有兩種表示

[+0]反

=00000000B[–0]反

=11111111B

N位反碼可表示的整數(shù)范圍為：–（2N-1–1）~（2N-1–1）

8位二進制反碼表示范圍：–127~+127

（4）反碼運算規(guī)則

[X+Y]反=[X]反+[Y]反+循環(huán)進位

[X–Y]反=[X]反+[–Y]反+循環(huán)進位例1.用反碼計算33-32=？

33的反碼為(00100001B=21H)-32的反碼為對32求反（對00100000B求反=11011111=DFH)21H00+.D.FH

+1（循環(huán)進位）

0001第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日46四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）反碼宜作加、減運算，但一次加法要通過兩次加法運算來完成，降低了計算機的運算速度。計算機中常用補碼表示符號數(shù)。補碼表示與運算（1）定義

[X]補

=X（X>=0）2N+X（X<=0）（2N為模數(shù)）

補碼的求法：根據(jù)定義，正數(shù)的補碼是其自身；負(fù)數(shù)的補碼是用模數(shù)加上該負(fù)數(shù)，或者用其對應(yīng)的正數(shù)（連同符號位）求反加1得到。第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日47四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）（2）舉例用八位二進制數(shù)寫出X=+32和Y=–32的補碼表示

[X]補=00100000B[Y]補=11100000B（對應(yīng)正數(shù)32=20H求反加1）求負(fù)數(shù)的補碼有兩種方法

其一是：對應(yīng)正數(shù)求反加1

其二是：模數(shù)–對應(yīng)的正數(shù)（如[Y]補=100H-20H=E0H)（3）0的補碼只有一種表示

[+0]補=00000000B[–0]補=11111111+1=00000000BN位二進制補碼表示的整數(shù)范圍為：-2N~2N-1-1N=8時，表示范圍：-128~+127N=16時，表示范圍：-32768~+32767第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日48四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）（4）補碼的運算規(guī)則

[X+Y]補=[X]補+[Y]補∴

[X–Y]補=[X]補+[–Y]補用補碼可以很方便的進行符號數(shù)的加減運算

例1若X=65，Y=-66，用補碼計算X+Y=?

∵[X]補=01000001B[Y]補=100H-42H=BEH=10111110B

41H(+65)+BEH(-66)

ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ

FFH(-1)

第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日49四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）用補碼進行加減運算比反碼省去了循環(huán)進位的修正運算，所以運算速度提高了。一般計算機中的符號數(shù)，均指用補碼表示的數(shù)。利用補碼，連同符號位一起，按無符號數(shù)進行加減，簡化了運算器的設(shè)計。在計算機中，減法運算是通過求負(fù)數(shù)的補碼，而進行加法運算。第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日50四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）模的概念模即一個系統(tǒng)的最大量程或此系統(tǒng)所能表示的最大的數(shù)，它是自然丟失的。

如：手表，模為12；8點鐘可以是：10-2=10+10（mod12)

田徑跑道，模為400m；家庭的電表，水表，煤氣表等，模為0。若等號兩邊同除以一個數(shù)（模），其余數(shù)相同，則該數(shù)稱為模數(shù)。（10-2）÷12=0……8（余數(shù)）（10+10）÷12=1……8（余數(shù)）稱（10-2）與（10+10）對mod12是同余的，（-2）與（+10）對mod12互為補數(shù)。同理28（=100H）為模，01H與FFH，70H與90H互為補數(shù)?；パa的兩數(shù)之和（絕對值）一定為模數(shù)。

N=KM+N（modM）第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日51四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）符號數(shù)運算溢出的判別方法若運算結(jié)果超出了結(jié)果單元所能表達(dá)的范圍就產(chǎn)生溢出。加減運算產(chǎn)生的溢出無法從結(jié)果中看出，必須用專門的信息位來表示。在CPU中，稱為Flag寄存器，由于這些標(biāo)志決定了程序分支的條件，也稱為條件碼（CC:ConditionCode）。CPU常設(shè)的標(biāo)志有：

C（Carry)進位標(biāo)志，運算結(jié)果的最高位產(chǎn)生進位或借位。

S或N（Sign或Negative）符號標(biāo)志，反映運算結(jié)果的符號位。

O或V（OVerflow）溢出標(biāo)志，反映符號數(shù)運算結(jié)果是否產(chǎn)生溢出。

Z（Zero）零標(biāo)志，反映運算結(jié)果是否為0。

C與O是兩個不同性質(zhì)的標(biāo)志，前者反映運算結(jié)果有無進（借）位，后者反映運算結(jié)果有無溢出。第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日52四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）下列幾種情況，符號數(shù)運算時會產(chǎn)生溢出

?正+正=負(fù)（正溢出）

?

負(fù)+負(fù)=正（負(fù)溢出）

?

正–負(fù)=負(fù)（正溢出）

?

負(fù)–正=正（負(fù)溢出）值得指出的是：計算機在進行運算時，對參與運算的數(shù)并不知道是無符號數(shù)或帶符號數(shù)，所以它在運算后對4個標(biāo)志都會置位，只有程序員知道參與運算的數(shù)是符號數(shù)或無符號數(shù)。在計算機中，OF置位是根據(jù)次高位和最高位的進位的異或判別的。即

OF=C7⊕

C6第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日53四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）運算舉例例1X=FEH，Y=FFH，求X+Y=?并判斷標(biāo)志位。

FEHCF=1(有進位）

+.F.FHSF=1（為負(fù)數(shù)）

ˉˉˉˉˉˉˉˉOF=0（沒溢出）（有進位不一定有溢出）

FDHZF=0（結(jié)果不為0）例2X=70H，Y=50H，求X+Y=?并判斷標(biāo)志位。

70HCF=0(無進位）

+50HSF=1（為負(fù)數(shù)）

ˉˉˉˉˉˉˉˉOF=1（有溢出）（有溢出不一定有進位）

C0HZF=0（結(jié)果不為0）

第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日54

運算舉例（續(xù)）例3X=30H，Y=40H，求X+Y=?并判斷標(biāo)志位。30HCF=0(無進位）

+40HSF=0（為正數(shù)）

ˉˉˉˉˉˉˉˉOF=0（沒溢出）（即無進位又無溢出）70HZF=0（結(jié)果不為0）例4X=80H，Y=80H，求X+Y=?并判斷標(biāo)志位。80HCF=1(有進位）

+.80HSF=0（為正數(shù)）

ˉˉˉˉˉˉˉˉOF=1（有溢出）（即有溢出又有進位）00HZF=1（結(jié)果為0）要搞清楚CF與OF的區(qū)別。四、符號數(shù)的表示與運算（續(xù)）第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日55五、十進制數(shù)的二進制表示與運算表示方法—BCD碼（BinaryCodedDecimal）

要表示一位十進制數(shù)，至少要用4位二進制數(shù)，常用下面兩種表示方法：

壓縮的（組合的）BCD碼：一個字節(jié)表示兩位BCD碼。

非壓縮（非組合）的BCD碼：一個字節(jié)表示一位BCD碼，高4位為0。運算方法

由于BCD碼需10種4位二進制編碼0000~1001，還有6種碼1010~1111是非法編碼。若出現(xiàn)非法編碼，所得的結(jié)果就要修正。計算機內(nèi)十進制數(shù)（BCD碼）運算仍采用二進制加法器來實現(xiàn)。第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日56五、十進制數(shù)的二進制表示與運算（續(xù)）BCD碼運算（加法）

例1若X、Y為十進制數(shù)，X=38，Y=57，計算X+Y=?38（BCD碼中沒有字母，結(jié)果中的F(1111)為非法碼，

+57應(yīng)在該位加6修正，以強迫其進位。）8F+0.695例2若X=28，Y=79，計算X+Y=?28+7.9A1因為低4位有進位（AF=1）+66高4位A>9，所以+66107第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日57五、十進制數(shù)的二進制表示與運算（續(xù)）BCD碼運算（減法）

例3若X、Y為十進制數(shù)，X=75，Y=26，計算X-Y=?7`5（BCD碼中沒有字母，結(jié)果中的F(1111)為非法碼，

-26應(yīng)在該位-6修正，使借高位的數(shù)得到修正。）例4X=30，Y=42，計算X-Y=?`3`0-42EE因為低4位有借位（AF=1）-66高4位也有借位（CF=1）88所以–66修正4F-0

649第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日58五、十進制數(shù)的二進制表示與運算（續(xù)）BCD碼加法修正原則是：①若運算結(jié)果低位大于9或AF（半進位）=1，則結(jié)果+06；②若運算結(jié)果高位大于9或CF（進位）=1，則結(jié)果+60;③若①②都滿足時，則結(jié)果+66。BCD碼減法修正原則是：①若運算結(jié)果低位大于9或AF（半借位）=1，則結(jié)果-06；②若運算結(jié)果高位大于9或CF（借位）=1，則結(jié)果-60;③若①②都滿足時，則結(jié)果-66。說明：微機的CPU中都有專門的十進制運算調(diào)整部件DAA，還設(shè)有專門的十進制加減運算調(diào)整指令DAA與DAS等。第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日59浮點數(shù)大綱不要求，所以不講。第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日60六、數(shù)的浮點表示及運算浮點數(shù)的表示

任何一個R進制數(shù)N都可寫成

N=M·RP

其中R是基數(shù)（Radix）

M是尾數(shù)（Mantissa）

P是階（Power）尾數(shù)M的符號是該數(shù)的符號，而階P也有符號，P決定了該數(shù)中小數(shù)點的位置。

若P不變（固定），則小數(shù)點固定，稱為定點數(shù)。若P不固定，則小數(shù)點位置不固定，稱為浮點數(shù)（Float）。若R固定，則數(shù)N則由M和P決定。（在計算機中，R=2）

第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日61六、數(shù)的浮點表示及運算（續(xù)）

一個浮點數(shù)可表示如下：Sp.PnSmMr其中，Sp

是階P的符號位；

Pn是階P的絕對值部分，稱為階碼；

Sm是尾數(shù)M的符號位，也是浮點數(shù)N的符號位，稱為尾符或數(shù)符；

Mr是尾數(shù)的絕對值部分，稱為尾碼。關(guān)于浮點數(shù)的兩個概念

規(guī)格化：移動小數(shù)點的位置，使其尾數(shù)變成其標(biāo)準(zhǔn)格式的過程。

對階：移動一個浮點數(shù)的小數(shù)點位置，使兩個數(shù)的小數(shù)點位置對齊（階碼相同）的過程。

IEEE浮點數(shù)格式

IEEE浮點數(shù)格式分為單精度和雙精度兩種。單精度數(shù)為32位，雙精度數(shù)為64位。第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日62六、數(shù)的浮點表示及運算（續(xù)）單精度浮點數(shù)（階碼：8位（含階符），尾數(shù)：24位（含尾符））雙精度浮點數(shù)（階碼：11位，尾數(shù)：53位）IEEE浮點數(shù)規(guī)定：規(guī)格化浮點數(shù)的小數(shù)點在數(shù)符Sm的后面，且小數(shù)點前有一個隱含的“1”。即，尾數(shù)可表示1~2之間的數(shù)。第六十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日63六、數(shù)的浮點表示及運算（續(xù)）單精度浮點數(shù)的表示

階碼=0，表示階為-127；階碼=7FH，表示階為0；階碼=80H，表示階為+1；階碼=FFH，表示階為+128。

32位浮點數(shù)所能表示的絕對值最小的非零數(shù)值為：

±1×2-127=

±5.877×10-39

若小于該數(shù)，則表示為機器零，用全0表示。

32位浮點數(shù)所能表示的絕對值最大的數(shù)值為：

±2×2128=

±6.8×1038

若超出該范圍，則產(chǎn)生上溢出。例1+1.0=1.0×20,浮點數(shù)表示為：

0011,1111,1000…0B=3F800000H

例2-3.0=-1.5×21

,浮點數(shù)表示為：

1100,0000,0100,0…0B=C0400000H第六十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日64六、數(shù)的浮點表示及運算（續(xù)）

例3-128.0625=-(1×27+2-4)=-(1+2-11)×27

=-1.0004882812×27

=1100,0011,0000,0000,0001,0000,0000,0000B=C3001000H（注：階為+7，階碼為86H）

教材改錯：P22第十一行：3）-128.0625=-1.00000000001×

27

應(yīng)為

-128.0625=-1.00048828125×

27P25倒數(shù)第3行（2）ZNVC應(yīng)改為：NZVCP26第4行：（6）NZVCD=10100應(yīng)改為：00100第六十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日65六、數(shù)的浮點表示及運算（續(xù)）浮點數(shù)運算（1）加、減運算

對階：使兩個操作數(shù)的小數(shù)點對齊（使階碼相同）。

尾數(shù)相加、減。

結(jié)果規(guī)格化（注意小數(shù)點前面有一位隱含的1）。

舍入處理：修正對階或規(guī)格化過程中被丟棄的有效位。

溢出判斷：若階碼出現(xiàn)上溢出，則浮點數(shù)就發(fā)生上溢出。對最終結(jié)果進行判斷。（2）乘、除運算參看教材P22

（尾數(shù)相乘/除，得積/商及余數(shù)的尾數(shù)；階碼相加/減，得出積/商的階碼）（3）浮點數(shù)的特點

表示的數(shù)值范圍大；

運算精度高；