學(xué)習(xí)微機(jī)原理第1章緒論

第1章緒論主講教師趙曉安

什么是單片機(jī)？

單片機(jī)的發(fā)展

單片機(jī)的特點和應(yīng)用領(lǐng)域

嵌入式系統(tǒng)

微型計算機(jī)的運算基礎(chǔ)第1章

緒論1.1.1單片機(jī)的概念單片機(jī)，全稱單片微型計算機(jī)，是微型計算機(jī)發(fā)展的一個分支。程序存儲器中央處理器并行I/O接口中斷系統(tǒng)串行I/O接口定時器/計數(shù)器時鐘振蕩器數(shù)據(jù)存儲器馮.諾依曼型哈佛型數(shù)據(jù)存儲器CPUI/O接口程序存儲器系統(tǒng)總線CPUI/O接口存儲器系統(tǒng)總線DBCBAB例：PC機(jī)例：MCS-51單片機(jī)微機(jī)組成結(jié)構(gòu)的兩大類型運算器的核心部件是算術(shù)/邏輯單元，在控制器的控制下對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行算術(shù)運算或邏輯運算。控制器是發(fā)布操作命令的機(jī)構(gòu)，是計算機(jī)的指揮中心，控制計算機(jī)的各部分協(xié)調(diào)工作，用以自動執(zhí)行程序。1.中央處理器CPU主要由運算器和控制器組成。存儲器（類型、結(jié)構(gòu)、重要指標(biāo)）RAM

正常工作時既可讀又可寫的存儲器

DRAM動態(tài)RAM，集成度高，外加刷新電路

SRAM靜態(tài)RAM，成本高、速度快

iRAM全集成化RAM，DRAM+刷新電路

NVRAMSRAM+EEPROM，不揮發(fā)即不易失

易失ROM

正常工作時只能讀不能寫的存儲器

PROM可編程ROM,廠家一次寫入

EPROM用戶可編程可擦寫ROM，紫外線擦除器

EEPROM電可擦寫可編程ROM，在線，讀快/寫慢

FlashEPROM閃速可編程可擦寫ROM不易失類型結(jié)構(gòu)WRA0A1A2A30000B1111B………D7D0RD地址寄存器地址譯碼器存儲陣列16×8輸出數(shù)據(jù)寄存器1111B圖l-216×8bitRAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖ROM和RAM芯片均有分四組引腳線：（ROM另有特殊的引腳線）1、地址線傳送存儲器的地址碼，其根數(shù)決定存儲單元個數(shù)即字?jǐn)?shù)2、數(shù)據(jù)線傳送對某一單元進(jìn)行讀/寫的數(shù)據(jù)，雙向決定一個單元內(nèi)存儲二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，即字長3、控制線傳送讀/寫控制信號，以控制讀/寫操作4、電源線+5V和GND線存取周期存儲器從接到存儲單元地址開始，到讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)為止所用的時間。重要指標(biāo)例：芯片27324KB×8bit=32Kb

地址線12根，數(shù)據(jù)線8根芯片21141K×4bit

地址線10根，數(shù)據(jù)線4根存貯容量存儲容量＝2地址線條數(shù)×數(shù)據(jù)線的條數(shù)bit

＝

字?jǐn)?shù)（存儲單元個數(shù)）×字長問：27648KB

地址線？根，數(shù)據(jù)線？根I/O接口是大規(guī)模集成電路芯片，是架設(shè)在微處理器和外設(shè)間的橋梁，實現(xiàn)兩者之間的速度、電平和信號性質(zhì)的匹配。

I/O接口微處理器I/O外設(shè)3.I/O接口和外設(shè)（1）地址總線AB（AdressBus）用來傳送CPU發(fā)出的地址碼，是單向總線。其條數(shù)由CPU型號決定,同時決定可直接尋址的內(nèi)存地址范圍.總線是在微型計算機(jī)各部分之間傳送信息的公共通道，也是溝通微型計算機(jī)各種器件的橋梁。（2）數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）用來傳送數(shù)據(jù)和指令碼，是雙向總線。通過DB，CPU可將數(shù)據(jù)寫入存儲器或通過輸出接口向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)，也可從存儲器或通過輸入接口從輸入設(shè)備輸入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線條數(shù)常和所用微處理器字長相等，但也有內(nèi)部為16位運算而外部仍為八位數(shù)據(jù)總線的情況，稱為準(zhǔn)16位。（3）控制總線CB（ControlBus）用來傳送CPU發(fā)出的控制信號、存儲器或外設(shè)的狀態(tài)信號和時序信號等。每根控制總線的信息傳送方向是固定、單向的，而控制總線作為整體為雙向的。控制總線的條數(shù)因機(jī)器而異，每條控制線最多傳送兩個控制信號。4.總線單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展過程單片機(jī)的發(fā)展趨勢典型單片機(jī)產(chǎn)品1.1.2單片機(jī)的發(fā)展過程初期階段IntelMCS-48完善階段IntelMCS-51向微控制器發(fā)展階段高速發(fā)展階段多種機(jī)型并行發(fā)展自1974年美國Fairchild公司推出第一款8位單片機(jī)F8以來，世界許多半導(dǎo)體公司都投入到單片機(jī)的研發(fā)和推廣應(yīng)用上來，單片機(jī)技術(shù)有了巨大發(fā)展。1.1.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢性能不斷提高CPU功能增強(qiáng)：速度、精度內(nèi)部資源增多：A/D、D/A、PWM引腳的多功能化品種多樣化微型化、低電壓和低功耗典型單片機(jī)產(chǎn)品Intel公司的MCS-48、MCS-51、MCS-96系列；★Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HCll系列產(chǎn)品；Zilog公司的Z8、Super8系列產(chǎn)品；仙童(Fairchild)公司和Mostek公司的F8、3870系列產(chǎn)品；NEC公司的-87系列產(chǎn)品；Rockwell公司的6500、6501系列產(chǎn)品；Atmel、PHILIPS、LG等公司的51兼容機(jī)。★自單片機(jī)誕生以來，單片機(jī)已有70多個系列的近500個機(jī)種。國際上較有名、影響較大的公司及其產(chǎn)品有：優(yōu)異的性能價格比1.2.1單片機(jī)的特點

單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。集成度高、體積小、可靠性高

為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機(jī)。控制功能強(qiáng)單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。1.智能儀表提高儀器儀表的測量速度和精度，加強(qiáng)控制功能，簡化硬件結(jié)構(gòu)，便于使用維修和改進(jìn)2.機(jī)電一體化指集機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，自動化技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)于一體，如：微機(jī)控制的車床，磨床3.實時控制工業(yè)控制，如對溫度，壓力的測量與控制，遙控4.分布式多機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)作為一個終端機(jī)，對現(xiàn)場信息實時測量和控制5.家用電器洗衣機(jī)，電冰箱，音箱，玩具1.2.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1.3嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）是計算機(jī)的一種應(yīng)用形式，通常指嵌入在其他設(shè)備中的微機(jī)系統(tǒng)。在嵌入式系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件通常被集成于計算機(jī)硬件系統(tǒng)中，使系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件一體化。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它與一般的PC機(jī)上的應(yīng)用系統(tǒng)不同，針對不同具體應(yīng)用而設(shè)計的嵌入式系統(tǒng)之間差別也很大。嵌入式系統(tǒng)是一種用于控制、監(jiān)測或協(xié)助特定機(jī)器和設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的計算機(jī)。它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”，主要包括：嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件等4部分。其中嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件。按照功能和用途可進(jìn)一步細(xì)分為嵌入式微控制器、嵌入式微處理器和嵌入式數(shù)字信號處理器等幾種類型。1.4.1計算機(jī)中數(shù)的表示方法

1.4.2計算機(jī)中的編碼

1.4.3計算機(jī)中數(shù)的運算

重點解決：

在計算機(jī)中如何表示一個數(shù)？不同性質(zhì)數(shù)的運算規(guī)則和算法？1.4微型計算機(jī)的運算基礎(chǔ)

幾個重要概念

不同進(jìn)制數(shù)之間的互換

帶符號數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼4．?dāng)?shù)的定點與浮點表示

1.4.1計算機(jī)中數(shù)的表示方法1幾個重要概念

重點概念1：

計算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制形式進(jìn)行存儲和運算的。重點概念2：在計算機(jī)中存儲數(shù)據(jù)時，每類數(shù)據(jù)占據(jù)固定長度（一般為字節(jié)的整倍數(shù)）的二進(jìn)制數(shù)位，而不管其實際長度。

重點概念3：計算機(jī)中不僅要處理無符號數(shù)，還要處理帶符號數(shù)和帶小數(shù)點數(shù)

重點概念4：機(jī)器數(shù)與真值機(jī)器數(shù)：能被計算機(jī)識別的數(shù)真值：機(jī)器數(shù)所代表的真實值2不同進(jìn)制數(shù)之間的互換

不同進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)－按權(quán)展開法

表示不同進(jìn)制數(shù)的尾部字母：

二（B），十六（H），八（Q），十（D）(可略)

例：

10101010B=1×27＋

1×25

＋

1×23

＋

1×21

=

128+32+8+2=170

十→二整數(shù)部分：除2取余，直到商為0

小數(shù)部分：乘2取整，直到積為0或達(dá)到精度要求為止例：100=B=H=Q

例：0.625=B=H=Q

二進(jìn)制、八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

二→八三合一八→二一分三二→十六四合一十六→二一分四例：1110110B=76H9BH=10011011B0.101011B=0.ACH

問：01110110B=?Q0.1010110B=?Q3

帶符號數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼

原碼定義：在表示帶符號數(shù)時，正數(shù)的符號位為“0”，負(fù)數(shù)的符號位為“1”，數(shù)值位表示數(shù)的絕對值，這樣就得到了數(shù)的原碼。[X]原＝0Xn-2Xn-3…X0＝X 0≤X≤2n-1―11Xn-2Xn-3…X0＝2n-1－X＝2n-1＋|X| －(2n-1―1)≤X≤0對于字長為n位的機(jī)器數(shù)，當(dāng)真值X≥0時，X可表示為＋Xn-2Xn-3…X0；當(dāng)真值X≤0時，X可表示為－Xn-2Xn-3…X0;則X的原碼可定義為：

原碼的缺點：

l

“0”的原碼有兩種形式，這在運算中非常不方便。

[＋0]原＝00000000B[－0]原＝

10000000Bl

原碼在進(jìn)行兩個異符號數(shù)相加或兩個同符號數(shù)相減時，需做減法運算。由于微機(jī)中一般只有加法器而無減法器，所以，為了把減法運算轉(zhuǎn)變?yōu)榧臃ㄟ\算就引入了反碼和補(bǔ)碼。原碼的用途：

原碼做乘除法運算方便，兩數(shù)的符號和數(shù)值分別處理：積的符號為兩數(shù)符號位的異或運算結(jié)果積的數(shù)值部分為兩數(shù)絕對值相乘的結(jié)果反碼定義：正數(shù)的反碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼可將負(fù)數(shù)原碼的符號位保持不變、數(shù)值位按位取反得到，或者將負(fù)數(shù)看作正數(shù)求原碼，再將所有位按位取反得到。[X]反＝0Xn-2Xn-3…X0＝X0≤X≤2n－1―11Xn-2Xn-3…X0＝11…1B－|X|＝2n－1－|X|

－(2n－1―1)≤X≤0在n位機(jī)器數(shù)的計算機(jī)中，數(shù)X的反碼定義為：例如八位微機(jī)中：[＋11]原＝00001011B[＋11]反＝00001011B[－11]原＝10001011B[－11]反＝11110100B[＋127]原＝01111111B[＋127]反＝01111111B[－127]原＝11111111B[－127]反＝10000000B[＋0]原＝00000000B[＋0]反＝00000000B[－0]原＝10000000B[－0]反＝11111111B

缺點：“0”的反碼也有兩種表示法，即＋0和－0。

[＋0]反＝00000000B[－0]反＝11111111B補(bǔ)碼（難點）定義：正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同;負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于它的反碼末位加1,即[X]補(bǔ)＝[X]反＋1[X]補(bǔ)＝0Xn-2Xn-3…X0＝X 0≤X≤2n－1―11Xn-2Xn-3…X0＋1＝2n－|X|＝2n＋X－2n－1≤X＜0

優(yōu)點：0的補(bǔ)碼為00000000B，只有這一種形式。[－0]補(bǔ)＝00000000B[－0]原＝10000000B[＋0]補(bǔ)＝00000000B[＋0]原＝00000000B[－127]補(bǔ)＝10000001B[－127]原＝11111111B[＋127]補(bǔ)＝01111111B[＋127]原＝01111111B[－11]補(bǔ)＝11110101B[－11]原＝10001011B[＋11]補(bǔ)＝00001011B[＋11]原＝00001011B[－128]補(bǔ)＝10000000B補(bǔ)碼的含義:

以時鐘對時為例來說明，現(xiàn)由7點鐘調(diào)到4點鐘。

順時針調(diào)：7＋9＝4（mod12）逆時針調(diào)：7－3＝4（mod12）

由于時鐘上超過12點時就會自動丟失一個數(shù)12（這個自動丟失的數(shù)叫做“模”）

7－3=7+[-3]補(bǔ)=7+[12+(-3)]=7+9=12+4=4已知補(bǔ)碼求真值：已知正數(shù)的補(bǔ)碼求真值與原碼相同，只要將符號位的0變?yōu)椋ㄕ枺?，即得到它的真值?/p>

已知負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼求真值方法1：將負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的數(shù)值位按位取反再加1，將符號位的1變?yōu)椋ㄘ?fù)號），即得到它的真值。方法2：用公式：X=-(2n-[X]補(bǔ))已知補(bǔ)碼為01111111B,其真值為B=+7FH已知補(bǔ)碼為11111111B,其真值為:10000000B+1=10000001B,其真值為－01H或：X=－（28－11111111B)=－(256－255)=－1小結(jié)：已知帶符號數(shù)的機(jī)器數(shù)求真值已知正數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼求真值，只需將符號位的“0”改為正號“+”即可。已知負(fù)數(shù)的原碼求真值，只需將原碼的符號位的“1”改為負(fù)號“-”即可。已知負(fù)數(shù)的反碼求真值，數(shù)值位取反，符號為改為“-”

；或用公式計算：X=-(2n-1-[X]反)已知負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼求真值，數(shù)值位取反加1，符號為改為“-”;或用公式計算：X=-(2n-[X]補(bǔ))例：已知帶符號數(shù)的機(jī)器數(shù)為0D6H，求其真值。

若0D6H是原碼，則真值為：

若0D6H是反碼，則真值為：若0D6H是補(bǔ)碼，則真值為：

→11010110B-1010110B-56H→11010110B-0101001B-(0FFH-0D6H)→11010110B-0101010B-(00H-0D6H)例：已知帶符號數(shù)的機(jī)器數(shù)為56H，求其真值。真值=+56H-29H-2AH

當(dāng)n=8時，幾種碼的表示范圍原碼反碼補(bǔ)碼－127至＋127－127至＋127－128至＋127

當(dāng)n=16時，幾種碼的表示范圍原碼反碼補(bǔ)碼－32767至＋32767－32767至＋32767－32768至＋32767

根據(jù)小數(shù)點的位置是否固定，數(shù)的表示方法分為定點表示和浮點表示,相應(yīng)的機(jī)器數(shù)稱為定點數(shù)和浮點數(shù)。

任意一個二進(jìn)制數(shù)N均可表示為：

N＝S·2J5

數(shù)的定點與浮點表示

計算機(jī)中如何表示實數(shù)中的小數(shù)點呢？

計算機(jī)中不用專門的器件表示小數(shù)點，而是用數(shù)的兩種不同的表示法來表示小數(shù)點的位置。N的尾數(shù)，表示數(shù)N的全部有效數(shù)字，決定了N的精度。N的階碼，底為2，指明了小數(shù)點的位置，決定了數(shù)N的大小范圍。sf

s1s2…sm小數(shù)點隱含位置，定點純小數(shù)sf

s1s2…sm小數(shù)點隱含位置，定點純整數(shù)

計算機(jī)在處理定點數(shù)時，常把小數(shù)點固定在數(shù)值位的最前面或最后面，即分為定點純小數(shù)與定點純整數(shù)兩類，如下圖所示。例如:00011000B如果看作定點純整數(shù)，其真值為24看作定點純小數(shù)，其真值為0.1875（1）定點表示法

（2）浮點表示法

在浮點表示法中，小數(shù)點的位置是浮動的，階碼J可取不同的數(shù)值，則在計算機(jī)中除了要表示尾數(shù)S，還要表示階碼J。因此，一個浮點數(shù)表示為尾數(shù)和階碼兩部分，尾數(shù)一般是定點純小數(shù)，階碼是定點純整數(shù)，其形式如下圖所示。小數(shù)點隱含位置

階符階碼尾符尾數(shù)階碼部分尾數(shù)部分jfj1j2……jnsfs1s2……sm00000000000000B階符階碼尾符 尾數(shù)

(24位）(－469.375)10＝(－111010101.011)2

＝(－0.111010101011)2×2＋9

＝(－0.111010101011)2×2＋1001B[－0.111010101011]補(bǔ)＝100010101010100000000000B[＋1001B]補(bǔ)＝00001001B例如，某計算機(jī)用32位表示浮點數(shù)，尾數(shù)部分為24位補(bǔ)碼定點純小數(shù)，階碼為8位補(bǔ)碼定點純整數(shù)。求數(shù)－469.375的浮點表示。

因此，數(shù)－469.375在該計算機(jī)中的浮點表示為：1.4.2計算機(jī)中的編碼ASCII碼：由七位二進(jìn)制編碼組成，共有128個字符編碼。包括圖形字符（字母、數(shù)字、其它可見字符共96個）和控制字符（回車、空格等共32個）

其中數(shù)字0~9的ASCII碼為30H~39H，差30H

字母A~F的ASCII碼為41H~46H，差37HD7位加奇偶校驗位：無校驗D7位補(bǔ)0

奇校驗D7位使含1的個數(shù)為奇數(shù)個偶校驗D7位使含1的個數(shù)為偶數(shù)個例：30H00110000HD7補(bǔ)0為無校驗和偶校驗

10110000HD7補(bǔ)1為奇校驗BCD編碼：具有十進(jìn)制位權(quán)的二進(jìn)制編碼。最常見的是8421碼注意：

0000B~1001B0~9的BCD碼

1010B~1111B非法碼例：

15的BCD碼為00010101B=15H15=0FH100的BCD碼為000100000000B=100H100=64H

壓縮的BCD碼56H占一個存儲單元非壓縮BCD碼05H06H占兩個單元存儲方式算術(shù)運算加減運算電路及無符號數(shù)的四則運算帶符號數(shù)補(bǔ)碼運算及判OVBCD碼加/減法及十進(jìn)制調(diào)整邏輯運算1.與

2.或3.非

4.異或

1.4.3計算機(jī)中數(shù)的運算

計算機(jī)中的運算分為兩類:算術(shù)運算：加、減、乘、除邏輯運算：與、或、非、異或1加/減運算電路及二進(jìn)制無符號數(shù)的四則運算FAAiBiCiSiCi＋1圖1-8全加器符號圖AiBiCiSiCi+10000111100110011010101010110100100010111全加器真值表

加/減運算電路減法的實現(xiàn)減法時SUB=1，有取反加1功能加法時SUB=0，無取反加1功能求補(bǔ)電路進(jìn)/借位標(biāo)志CY=SUBC8SUBC8CY000011101110C7C8OV000011(負(fù))101(正)110SUB加/減標(biāo)志位0/1CyFAA6B6C6S6C7＝1FAA1B1C1S1C2＝1FAA0B0C0S0FAA7B7S7C8＝1＝1圖1-9八位微機(jī)加/減運算電路OV＝1＝1溢出標(biāo)志OV=C7C8二進(jìn)制無符號數(shù)的四則運算（1）加法運算二進(jìn)制加法法則為：0＋0＝01＋0＝0＋1＝11＋1＝101＋1＋1＝11例：二進(jìn)制無符號數(shù)加法

被加數(shù)10111011B+加數(shù)00010110B進(jìn)位00111110和11010001B1、求187+22結(jié)果：11010001B即2092、求200+200

被加數(shù)11001000B+加數(shù)11001000B進(jìn)位11001000和110010000B結(jié)果：10010000B即144SUB=0，C8=0SUB=0，C8=1和=256B=400CY=0CY=11101110100110100110001010000011010000011111結(jié)果：11010001B即209SUB=0，C8=0，CY=0機(jī)器算被加數(shù)187（10111011B

）+加數(shù)22（00010110B

）0001001110001001100001000101100010010001001結(jié)果：SUB=0，C8=1，CY=1和=進(jìn)位值+8位和值=256B=400機(jī)器算被加數(shù)200（11001000B

）+加數(shù)200（11001000B

）（2）減法運算法則：

０－０＝０ １－０＝１ １－１＝００－１＝１（借1當(dāng)2）

被減數(shù)10111011B

－減數(shù)00010110B借位00000100差10100101B例：求187-22例：二進(jìn)制無符號數(shù)減法結(jié)果：無借位，差為10100101B即165取反1101110100110100110100101001101011111001011被減數(shù)187（10111011B

）－減數(shù)22（00010110B

）借位標(biāo)志CY=SUBC8=11=010101011加1X-Y=X+[-Y]補(bǔ)=X+2n-Y=X-Y+1減數(shù)按位取反加1求補(bǔ)機(jī)器算

被減數(shù)

10111011B=BBH

11101001B取反＋1 加1＋

11101010B=EAH進(jìn)位 11111010

差 10100101B=A5H求補(bǔ)－ 減數(shù) 00010110B=16H對減數(shù)求補(bǔ)后，加被減數(shù)例：求187-22結(jié)果：10100101B即165無借位，SUB=1，C8=1，CY=0說明：直接相減無借位，求補(bǔ)相加有進(jìn)位，反之亦然。（3）乘法運算法則

0×0=00×1=1×0=01×1=1

被乘數(shù)1001B

乘數(shù)×1011B100110010000

＋1001

乘積1100011B常用算法：1、左移加2、右移加3、連加（4）定點整數(shù)除法運算11100100011001011111011011010常用算法：1、移位相減法2、連減2．帶符號數(shù)定點補(bǔ)碼運算及判OV定點補(bǔ)碼運算定律：當(dāng)X,Y,X+Y,X-Y均在―2n-1～＋(2n-1―1)范圍內(nèi)時，則：［X＋Y］補(bǔ)＝［X］補(bǔ)＋［Y］補(bǔ)［X－Y］補(bǔ)＝［X］補(bǔ)＋［－Y］補(bǔ)如果X＋Y,X-Y的值不在―2n-1～＋(2n-1―1)范圍內(nèi)時(n=8,[-128,127])，則機(jī)器就產(chǎn)生了溢出錯誤，上式不成立，運算結(jié)果無意義。

溢出判別

(overflow)

若X±Y>2n－1－1,為正溢出；若X±Y<－2n－1,為負(fù)溢出。判溢出的方法：

1、雙進(jìn)位位法（本書主要用此法判溢出）

OV=C8C7C8、C7相同不溢出，不同溢出。

2、雙符號位法——變形碼

0V=Sf’Sf

Sf’、Sf相同不溢出，不同溢出。[例1-1]在八位微機(jī)中，已知X＝＋76，Y＝＋23，求X＋Y

解：[X]補(bǔ)＝ 01001100B

＋[Y]補(bǔ)＝ 00010111B

01100011B

雙進(jìn)位位法判溢出：∵C7=0,C8=0∴OV=0[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)＝01100011B＝[＋99]補(bǔ)

＝[(＋76)＋(＋23)]補(bǔ)＝[X＋Y]補(bǔ)

[例1-2]

已知X＝＋76，Y＝－23，求X＋Y

解： [X]補(bǔ)＝ 01001100B

＋ [Y]補(bǔ)＝ 11101001B

100110101B

雙進(jìn)位位法判溢出：∵C7=1,C8=1∴OV=0[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)＝00110101B＝[＋53]補(bǔ)

＝[(＋76)＋(－23)]補(bǔ)＝[X＋Y]補(bǔ)

（1）定點補(bǔ)碼加法編寫出程序片段：MOVA,#76;(A)=4CH=01001100BADDA,#23;(A)=4CH+17H=63H

OV=0或：MOVA,#4CH;(A)=4CH=01001100BADDA,#17H;(A)=63H真值補(bǔ)碼[例1-5]

在八位微機(jī)中，已知X＝＋76，Y＝＋69，求X＋Y

解： [X]補(bǔ)＝ 01001100B

＋ [Y]補(bǔ)＝ 01000101B

10010001B

雙進(jìn)位位法判溢出：∵C7=1,C8=0∴OV=1[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)＝10010001B＝[－111]補(bǔ)≠[X＋Y]補(bǔ)

兩個正數(shù)的和為負(fù)數(shù)，正溢出[例1-6]

已知X＝－76，Y＝－69，求X＋Y

解： [X]補(bǔ)＝ 10110100B

＋ [Y]補(bǔ)＝ 10111011B

1

01101111B

雙進(jìn)位位法判溢出：∵C7=0,C8=1∴OV=1[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)＝01101111B＝[＋111]補(bǔ)≠[X＋Y]補(bǔ)兩個負(fù)數(shù)的和為正數(shù)，負(fù)溢出溢出后，運算結(jié)果無意義，需要將兩個操作數(shù)擴(kuò)大位數(shù)后，再算。例1-5可將76的補(bǔ)碼寫成004CH，69得補(bǔ)碼寫成0049H

計算：

0000000001001100B+0000000001001001B

0000000010010101B=0095HC16C15OV=0，不溢出

例1-6同理，用16位二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)，-76得補(bǔ)碼為FFB4H-69的補(bǔ)碼為FFBBH，再算即可。

雙符號位法判斷溢出——變形碼用兩位來表示符號：

00表示正號，11表示負(fù)號，稱為變形碼。用變形碼進(jìn)行加法運算時，兩位符號位同數(shù)值位一起參加運算，運算后，若運算結(jié)果的兩個符號位相同，則沒有溢出；若運算結(jié)果的兩個符號位不同，則發(fā)生了溢出，運算結(jié)果錯誤。用Sf'和Sf表示運算結(jié)果的兩個符號位，則有：

OV＝Sf'⊕Sf[例1-7]

在八位微機(jī)中，已知X＝＋76，Y＝＋69，求X＋Y

解： [X]補(bǔ) ＝01001100B[Y]補(bǔ) ＝01000101B

[X]變形碼 ＝001001100B

＋ [Y]變形碼 ＝001000101B

010010001B因為Sf'＝0，Sf＝1，運算后，根據(jù)Sf'⊕Sf＝0⊕1＝1

設(shè)置OV＝1，有溢出，結(jié)果錯誤。（2）定點補(bǔ)碼減法運算

[X－Y]補(bǔ)＝[X＋(－Y)]補(bǔ)＝[X]補(bǔ)＋[－Y]補(bǔ)

步驟：１、將Ｘ、Ｙ（或－Ｙ）轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼。２、進(jìn)行減法運算，符號位參與運算。判溢出的方法與加法相同[例1-9]

已知X＝＋76，Y＝－23，求X－Y

[X]補(bǔ)＝ 01001100B

[-Y]補(bǔ)＝11101001B00010110B 取反＋1 加1

＋ 00010111B

01100011B

雙進(jìn)位位法判溢出：OV=0∵C7=0,C8=0

01100011B＝[＋99]補(bǔ)＝[(＋76)－(－23)]補(bǔ)＝[X－Y]補(bǔ)

求補(bǔ)編寫出程序片段：MOVA,#76;(A)=4CH=01001100BMOVB,#-23;(B)=0E9HCLRCSUBBA,B;(A)=4CH-0E9H=63HOV=04CH0E9H同補(bǔ)碼加法一樣，補(bǔ)碼的減法運算也可能發(fā)生溢出，因為補(bǔ)碼的減法運算是轉(zhuǎn)換成加法運算來實現(xiàn)的，所以其溢出的判斷方法與加法相同。

[例1-11]

已知X＝＋76，Y＝－69，求X－Y

解： [X]補(bǔ)＝ 01001100B

[-Y]補(bǔ)＝ 10111011B 01000100B 取反求補(bǔ)

＋1 加1

＋ 01000101B

10010001BOV＝1(C7＝1，C8＝0)

，發(fā)生溢出，結(jié)果錯誤。

10010001B＝[－111]補(bǔ)≠[X－Y]補(bǔ)

3．BCD碼加法及十進(jìn)制調(diào)整（1）BCD碼的加法運算在兩個數(shù)的BCD碼進(jìn)行加法運算時，當(dāng)?shù)退奈缓透咚奈欢紵o進(jìn)位并且不超過9時，可得到正確的運算結(jié)果。

[例1-13]

已知X＝63，Y＝24，求X＋Y

解： [X]BCD碼 ＝01100011B

＋ [Y]BCD碼 ＝00100100B

進(jìn)位 0110000010000111B10000111B＝[87]BCD碼＝[63＋24]BCD碼

[例1-14]

已知X＝68，Y＝49，求X＋Y

解： [X]BCD碼 ＝01101000B

＋ [Y]BCD碼 ＝01001001B

進(jìn)位 01001000CY=0,AC=1

和10110001B

＋01100110B調(diào)整

100010111BCY=1X+Y=100+17=117,CY=1,進(jìn)位值為100

例1-14中，低四位有進(jìn)位，高四位的值超過9，是非法碼，結(jié)果錯誤，需進(jìn)行調(diào)整。大家看到，在運算中，當(dāng)?shù)退奈幌蛩母呶贿M(jìn)位時，是逢16進(jìn)位為1，即按照十六進(jìn)制的原則進(jìn)行的運算，而BCD碼是十進(jìn)制數(shù)，應(yīng)按照逢十進(jìn)一的原則進(jìn)行運算，所以應(yīng)將和的低四位加6以補(bǔ)上多拿走的6，調(diào)整為0111B。和的高四位1011B大于9，應(yīng)向高位進(jìn)位，同樣加上6進(jìn)行調(diào)整，變?yōu)?0001B。編寫出程序片段：MOVA,#68H;(A)=68H=01101000BADDA,#49H;(A)=B1HDAA;(A)=B1H+66H=17HCY=1代表100

結(jié)果：117必須寫B(tài)CD碼不能寫真值（2）BCD碼的減法運算兩個數(shù)的BCD碼進(jìn)行減法運算時，

當(dāng)?shù)退奈换蚋咚奈欢疾恍杞栉粫r，可得到正確的運算結(jié)果。

[例1-15]

已知X＝58，Y＝25，求X－Y

解： [X]BCD碼 ＝01011000B

－ [Y]BCD碼 ＝00100101B00110011B00110011B＝[33]BCD碼＝[58－25]BCD碼＝[X－Y]BCD碼

當(dāng)?shù)退奈换蚋咚奈挥薪栉粫r，按十進(jìn)制運算規(guī)則，向高位借1當(dāng)10，而計算機(jī)中按二進(jìn)制運算規(guī)則進(jìn)行，借1當(dāng)作16，因此運算后必須減6進(jìn)行調(diào)整。

[例1-16]

已知X＝68，Y＝49，求X－Y

解： [X]BCD碼 ＝ 01101000B

－ [Y]BCD碼 ＝ 01001001B

差 00011111BAC=1,CY=0

－

0110B 00011001B00011001B＝[19]BCD碼＝[68－49]BCD碼＝[X－Y]BCD碼說明：如果指令系統(tǒng)中有BCD碼的減法調(diào)整指令，即可直接用該指令完成上述調(diào)整。如果指令系統(tǒng)中沒有BCD碼的減法調(diào)整指令，則不能用減法指令直接對兩個BCD碼進(jìn)行減法運算，而需對減數(shù)求補(bǔ)，進(jìn)行加法運算，然后用加法運算的調(diào)整指令進(jìn)行調(diào)整。對八位微機(jī)，BCD碼的模為100(十進(jìn)制數(shù))，減去減數(shù)實現(xiàn)對減數(shù)的求補(bǔ)。為在八位加減運算電路中運算，將100表示成9AH，即10011010B，減去減數(shù)求補(bǔ)。[例1-17]

已知X＝68，Y＝49，求X－Y

解： [X]BCD碼 ＝ 01101000B

－ [Y]BCD碼 ＝ 01001001B

模100 10011010B

－ [Y]BCD碼 ＝ 01001001B

＋ 01010001B

10111001B

調(diào)整 ＋ 01100000B 1 00011001B

這樣，在程序中將BCD碼的減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算，然后利用加法運算的調(diào)整指令進(jìn)行調(diào)整，即可得到正確的結(jié)果。

求補(bǔ)編寫出程序片段：CLRCMOVA,#9AH;(A)=9AHMODSUBBA,#49H;(A)=51HBCDADDA,#68H

;(A)=B9H非BCDDAA;(A)=19HBCDCPLC

;CY=0無借位，差=19HBCD求補(bǔ)相加有進(jìn)位，直接相減位無借位。反之，有借位。算術(shù)運算小結(jié)1、求補(bǔ)碼與求補(bǔ)

求補(bǔ)碼：已知真值求補(bǔ)碼求補(bǔ)：已知正數(shù)的補(bǔ)碼求與之?dāng)?shù)值相同的負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼或已知負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼求與之?dāng)?shù)值相同的正數(shù)的補(bǔ)碼2、算術(shù)運算與標(biāo)志位對于運算器來說：只根據(jù)加/減命令對送給它的兩個操作數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的運算，并不區(qū)分是什么性質(zhì)的數(shù)，并且根據(jù)運算結(jié)果，填寫標(biāo)志位。其運算結(jié)果代表什么完全由用戶決定。一般情況下：無符號數(shù)運算判CY

定點帶符號補(bǔ)碼運算判溢出OVBCD碼運算判CY,機(jī)器調(diào)整判AC、CY例：求62+98=？

1、作無符號數(shù)運算，結(jié)果0A0H=160，CY=0。一般，CY=0，結(jié)果在0~255之間，

CY=1，代表256，結(jié)果在0~256+255之間

2、做帶符號