Intel計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)(一)

第2章IA-32Intel計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

1-1

IA-32Intel計(jì)算機(jī)的含義：

以IA-32IntelCPU和芯片組為基礎(chǔ)所組成的

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。

分為：普及型PC機(jī)、

高性能(performance)PC機(jī)、

便攜式(portable)PC機(jī)、

嵌入式(embedded)計(jì)算機(jī)、

服務(wù)器(server)、

工作站(workstation)等：

1-2

嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：

把計(jì)算機(jī)與應(yīng)用系統(tǒng)融為一體，即把計(jì)算

機(jī)插入到應(yīng)用系統(tǒng)中，因而看不出有獨(dú)立的計(jì)算

機(jī)存在。

主要使用的CPU：

微控制器(microcontroller)、

數(shù)字信號(hào)處理器DSP(DigitalSignal

Processor)、

x86CPUo

1-3

服務(wù)器和工作站的特點(diǎn)：

服務(wù)器和工作站是IA-32Intel計(jì)算機(jī)中

性能最高的機(jī)種，通常采用對(duì)稱多處理結(jié)構(gòu)

SMP(SymmetricalMulti-Processing)。

從硬件結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，二者極其相似，差

別僅僅在于工作站配有監(jiān)視器(monitor),

服務(wù)器則不配監(jiān)視器，而配客戶機(jī)(client)

O所以，可以形象地說(shuō)，服務(wù)器就是去掉頭部

的工作站。

1-4

IA-32Intel計(jì)算機(jī)中的互連技術(shù)

計(jì)算機(jī)模塊的功能及其所使用的信號(hào)

控制

CPU模塊數(shù)據(jù)

地址

圖2.1計(jì)算機(jī)模塊及其所使用的信號(hào)

1-5

計(jì)算機(jī)的硬件功能模塊有三種：

存儲(chǔ)器模塊、I/O模塊和CPU模塊。

各模塊交換信息時(shí)所使用的信號(hào)是：

地址信號(hào)、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)。

（注意：信號(hào)線上的箭頭方向。）

1-6

存儲(chǔ)器模塊內(nèi)部所存放的內(nèi)容有兩部分：

一是二進(jìn)制的指令代碼（程序），

二是二進(jìn)制的數(shù)據(jù)，即原始數(shù)據(jù)和結(jié)果。

1-7

存儲(chǔ)器的兩種操作：

讀操作：

把存儲(chǔ)器模塊中的二進(jìn)制代碼傳送給CPU

或其他主控設(shè)備。

寫(xiě)操作：

把來(lái)自CPU或其他主控設(shè)備(master)的

二進(jìn)制代碼接收到存儲(chǔ)器模塊。

讀/寫(xiě)操作的基本單位是存儲(chǔ)單元(

location）。

1-8

存儲(chǔ)器模塊的組織方法是：

存儲(chǔ)器模塊必須以存儲(chǔ)單元為單位

進(jìn)行組織。

在IA-32Intel計(jì)算機(jī)中，無(wú)論哪種

型號(hào)的系統(tǒng)，存儲(chǔ)器模塊中存儲(chǔ)單元的

長(zhǎng)度均為一個(gè)字節(jié)。

1-9

存儲(chǔ)器模塊的訪問(wèn)方法是：

按存儲(chǔ)單元所對(duì)應(yīng)的地址進(jìn)行讀/寫(xiě)操

作。

存儲(chǔ)單元的地址：

在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器模塊時(shí)，為每個(gè)存儲(chǔ)單

元分配一個(gè)唯一的二進(jìn)制代碼，稱之為

地址代碼。以此來(lái)保證正確區(qū)分存儲(chǔ)器

單元。

1-10

CPU的尋址能力：

臺(tái)式機(jī)CPU或其他主控設(shè)備所發(fā)出的地址

信號(hào)可達(dá)32條，理論上可區(qū)分4GB的存儲(chǔ)器單

兀，稱之為尋址能力為4GB。

服務(wù)器和工作站CPU（帶Xeon）的尋址能

力可達(dá)到64GB。

1-11

IA-32計(jì)算機(jī)的兩個(gè)地址空間是：

存儲(chǔ)器地址空間和I/0地址空間。

I/O模塊中的寄存器種類：

數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器和狀態(tài)寄

存器。

I/O模塊中的端口：

?般地寄存器稱為一個(gè)端口。

1-12

2.2.1總線與芯片組技術(shù)

/~\負(fù)載匹甌/負(fù)載匹甌/

數(shù)據(jù)總線存

C/雙向切換、?雙向切換、/

P儲(chǔ)

U發(fā)送驅(qū)幻地址總線接收譯耳)器

模

模

塊、負(fù)載匹甑/、負(fù)載匹甑/~\

/控制總線

/信號(hào)變換J,信號(hào)變換\―/塊

負(fù)載匹配接收譯僅負(fù)載匹配

信號(hào)變換發(fā)送驅(qū)可雙向切換

I/O模塊

圖2.2用總線技術(shù)互連計(jì)算機(jī)各功能模塊

1-13

總線(bus)：

是一組公共的信號(hào)線，凡與總線相連的

功能模塊，均可以經(jīng)由總線傳送信息。有的可

以發(fā)送信息，有的可以接收信息。

但同一時(shí)刻，發(fā)送信息的功能模塊只能

有一個(gè)，否則會(huì)引起總線上的信息混亂。

1-14

系統(tǒng)中的總線可分為：

數(shù)據(jù)總線、.

地此總線、■

控制總線。

數(shù)據(jù)總線的寬度：

為所包含的信號(hào)線的數(shù)目。

數(shù)據(jù)總線為雙向的。

1-15

地址總線是單向總線：

總是由CPU模塊或其他的主控設(shè)備（即

DMA控制器）發(fā)出，由存儲(chǔ)器模塊或I/O模塊接

收。

總線的高位地址信號(hào)經(jīng)譯碼后用來(lái)選擇

模塊，而低位地址信號(hào)用來(lái)選擇模塊內(nèi)的各個(gè)

單元。

1-16

芯片組的功能包括：

進(jìn)行信號(hào)變換、負(fù)載匹配、譯碼驅(qū)動(dòng)、

提供數(shù)據(jù)通路。

在現(xiàn)代的芯片組中還往往包含了許多I/O

控制器，即I/O接口的功能。

1-17

IA-32計(jì)算的總體結(jié)構(gòu)

1-18

結(jié)

構(gòu)CPUBSB總線二級(jí)Cache

圖

AGP總線》(存儲(chǔ)總線)

顯示系MCH/GMCH存儲(chǔ)器

(PCI總線,

IDE總線,用戶擴(kuò)展I/O模匕

USB總線)(AC，97總電

ICHx音頻/Modem

(SMBus總裝

SMBus設(shè)備

FWHLPC總

超級(jí)I/。

圖2.3IA-32Intel結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

1-19

采用多級(jí)總線(hierarchicalbus)：

按速度的不同，對(duì)各功能模塊進(jìn)行分層

總線互連，以便使系統(tǒng)工作速度最佳化。

1-20

MCH(MemoryControllerHub)：

^^^存儲(chǔ)器控制中心。

GMCH(Graphics&MemoryControllerHub)

圖形與存儲(chǔ)器控制中心。

MCH/GMCH也稱為主橋。

1-21

MCH和GMCH的主要區(qū)別是：

GMCH含有內(nèi)置的圖形加速器，而MCH則沒(méi)

有。

因此，使用GMCH的主板上即便不設(shè)置AGP

接口，直接就可以和監(jiān)視器（monitor）相連

接。使用MCH的主板上必須設(shè)置AGP接口，通過(guò)

外加的圖形控制板，才可以和監(jiān)視器相連接。

1-22

ICHx(I/OControllerHub):

I/O橋。

ICHx共包含有多種型號(hào)：

ICH、ICH2、ICH3-S.ICH4等(見(jiàn)表

2.2)o

1-23

800系列芯片組是由MCH/GMCH>ICHx

二者共同組成的一組超大規(guī)模集成電路。

1-24

系統(tǒng)總線：

指的是系統(tǒng)中主要的功能模塊與系統(tǒng)之

間的互連總線。系統(tǒng)總線的實(shí)例如前端總線

(FSB)、存儲(chǔ)總線。

1-25

局部總線：

是指與CPU相連的總線。這種總線一

般單獨(dú)設(shè)置，其上不接其他功能模塊，為

的是要保證系統(tǒng)中工作速度最高的CPU能

夠全速工作。BSB總線屬于局部總線。

雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu):

與CPU直接連接的BSB和FSBo

1-26

在IA-32計(jì)算機(jī)中，經(jīng)常使用的存儲(chǔ)器有：

SDRSDRAM(SingleDataRateSDRAM)、

DDRSDRAM(DoubleDataRateSDRAM)、

RDRAM(RambusDRAM),

(SDRAM：SynchronousDynamicRandomAccess

Memoryo)

AGP總線：專用于顯示系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互連的總

線。

1-27

IDE(IntegratedDriveElectronics)設(shè)備：

.通常把經(jīng)由IDE接口接入系統(tǒng)的硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和

光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器稱之為IDE設(shè)備。

IDE接口也稱ATA接口。

PCI總線：

是以并行方式工作的總線。在IA-32計(jì)算機(jī)中

,通常用來(lái)把用戶自行設(shè)計(jì)的或者從市場(chǎng)上購(gòu)買的

符合PCI規(guī)范的I/O模塊通過(guò)PCI插槽接入系統(tǒng)。

1-28

USB(UniversalSerialBus)總線：

■通用串行總線。

I經(jīng)由USB總線，可以方便的把性能各異的I/O設(shè)

備，例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)、掃描儀和磁盤(pán)驅(qū)

動(dòng)器等，接入系統(tǒng)，數(shù)量最多可達(dá)127臺(tái)。

使用方便、支持熱插拔、占用系統(tǒng)資源少、傳

輸速度快、可以為I/O設(shè)備提供+5V電源。

所以USB總線已經(jīng)成為I/O接口的發(fā)展方向。

1-29

AC'97(AudioCodec，97)總線：

.稱音頻編碼總線或AC鏈路。以串行方式工作

□在此

基礎(chǔ)上，可用軟件方式實(shí)現(xiàn)聲卡和modem卡的功能

O

LPC(LowPinCount)總線：以串行方式工作。

由ISA總線改進(jìn)而來(lái)?？偩€上的信號(hào)線數(shù)目不

僅大為減少，而且也少占用了系統(tǒng)資源，從而更

有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

1-30

FWH(FirmWareHub)：固件中心。

I以快閃存儲(chǔ)器(flashmemory)為基礎(chǔ)

的超大規(guī)模集成電路，其中特別適宜存放固

定的程序和數(shù)據(jù)。

在IA-32Intel計(jì)算機(jī)中，BIOS(Basic

InputandOutputSystems)就存儲(chǔ)在FWH

中。

1-31

超級(jí)I/O(superI/O)：

是具有綜合功能的I/O控制器。

經(jīng)由LPC總線把低速I/O設(shè)備，諸如鍵盤(pán)、

鼠標(biāo)、軟磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器并行打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器

等接入系統(tǒng)。

1-32

SMBus(SystemManagementBus)：

■系統(tǒng)管理總線，以串行方式工作。

經(jīng)由SMBus總線，系統(tǒng)可以知道每個(gè)設(shè)

備的型號(hào)、規(guī)格、技術(shù)性能、制造廠商以

及工作狀態(tài)等信息，便于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管

理功能。

1-33

800系列芯片組及其主要技術(shù)特征

作業(yè)：

到www.intel,com網(wǎng)站上查閱D845EBT主

板的英文資料，就此寫(xiě)一篇技術(shù)報(bào)告,題

目是：D845EBT主板的技術(shù)性能介紹。

1-34

八八八八八

WWV

打印機(jī)|軟磁盤(pán)|1RS-232c接］

鍵盤(pán)鼠標(biāo)

圖2.3IA-32計(jì)算機(jī)總體結(jié)構(gòu)

1-35

本次課程內(nèi)容

復(fù)習(xí)計(jì)算機(jī)中互連技術(shù)（圖1、圖2）；

IA—32計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)；

復(fù)習(xí):數(shù)制轉(zhuǎn)換:

數(shù)的表示:

常用術(shù)語(yǔ)。

作業(yè)

該課程學(xué)習(xí)方法及特點(diǎn)

/MS

1-36

IA-32Intel計(jì)算機(jī)中的互連技術(shù)

控缶IJ)

存儲(chǔ)器模塊數(shù)據(jù)

地址)

控制)<——>I/。設(shè)備

I/O模塊

地址)數(shù)據(jù)

控制

CPU模塊數(shù)據(jù)

地址

圖2.1計(jì)算機(jī)模塊及其所使用的信號(hào)

僉

1-37

計(jì)算機(jī)的硬件功能模塊有：

存儲(chǔ)器模塊、■■■■■■I

.i/o模塊、

CPU模塊。

各模塊交換信息有：

地址信息、

控制信息、

數(shù)據(jù)信息。

（注意：信號(hào)線上的箭頭方向。）

存儲(chǔ)器存放的內(nèi)容有：

二進(jìn)制的指令代碼（程序），

二進(jìn)制的數(shù)據(jù)，即原始數(shù)據(jù)和結(jié)果。

僉

1-39

存儲(chǔ)器的兩種操作：

■讀操作：

把存儲(chǔ)器中的二進(jìn)制代碼傳送給CPU或其

他主控設(shè)備。

寫(xiě)操作：

把來(lái)自CPU或其他主控設(shè)備(master)的

二進(jìn)制代碼接收到存儲(chǔ)器模塊。

心

1-40

存儲(chǔ)器模塊的組織方法：

以存儲(chǔ)單元為單位進(jìn)行組織。

在IA-32Intel計(jì)算機(jī)中，無(wú)論哪種

型號(hào)的系統(tǒng)，存儲(chǔ)器模塊中存儲(chǔ)單元的

長(zhǎng)度均為一個(gè)字節(jié)。

1-41

存儲(chǔ)器模塊的訪問(wèn):

按存儲(chǔ)單元所對(duì)應(yīng)的地址進(jìn)行讀/寫(xiě)操

作。

存儲(chǔ)單元的地址:

為每個(gè)存儲(chǔ)單元分配一個(gè)唯一的二進(jìn)

制代碼，稱之為地址代碼。

1-42

CPU的尋址能力：

IA-32計(jì)算機(jī)臺(tái)式機(jī)CPU或其他主控設(shè)備

所發(fā)出的地址信號(hào)可達(dá)32條，理論上可區(qū)分

4GB的存儲(chǔ)器單元，稱之為尋址能力為4GB。

服務(wù)器和工作站CPU（帶Xeon）的尋址能

力可達(dá)到64GB。

僉

1-43

IA-32計(jì)算機(jī)的兩個(gè)地址空間：

存儲(chǔ)器地址空間

I/O地址空間。

I/O模塊中的寄存器種類：

數(shù)據(jù)寄存器、

控制寄存器、

狀態(tài)寄存器。

I/O模塊中的寄存器又稱為端口。

通過(guò)總線互連各功能模塊

/——\負(fù)載匹配/負(fù)載匹酉［/——\

C\——/雙向切小數(shù)據(jù)總線雙向切換'——/

P

U——N發(fā)送驅(qū)承地耳1總線1接收譯侑

模------//

塊/——、負(fù)載匹酉t/-負(fù)載匹斷/1~

控制總線\

\——/信號(hào)變接J/信號(hào)變換/

負(fù)載匹配接收譯很負(fù)載匹配

信號(hào)變換發(fā)送驅(qū)幻雙向切換

I/O模塊

圖2.2用總線技術(shù)互連計(jì)算機(jī)各功能模塊

1-45

總線(bus)：

是一組公共的信號(hào)線，凡與總線相連的

功能模塊，均可以經(jīng)由總線傳送信息。有的可

以發(fā)送信息，有的可以接收信息。

但同一時(shí)刻，發(fā)送信息的功能模塊只能

有一個(gè)，否則會(huì)引起總線上的信息混亂。

1-46

系統(tǒng)中的總線可分為：

數(shù)據(jù)總線、.

地此總線、■

控制總線。

數(shù)據(jù)總線的寬度：

為所包含的信號(hào)線的數(shù)目。

數(shù)據(jù)總線為雙向的。

1-47

地址總線是單向總線：

由CPU模塊或其他的主控設(shè)備（即DMA控

制器）發(fā)出，由存儲(chǔ)器模塊或I/O模塊接收。

總線的高位地址信號(hào)經(jīng)譯碼后用來(lái)選擇

模塊，而低位地址信號(hào)用來(lái)選擇模塊內(nèi)的各個(gè)

單元。

芯片組的功能包括：

進(jìn)行信號(hào)變換、負(fù)載匹配、譯碼驅(qū)動(dòng)、

提供數(shù)據(jù)通路。

在現(xiàn)代的芯片組中還往往包含了許多I/O

控制器，即I/O接口的功能。

1-49

IA—32計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

1-50

CPUBSB總線二級(jí)Cache

結(jié)

構(gòu)(存儲(chǔ)總線)

圖顯示系A(chǔ)GP總線MCH/GMCH存儲(chǔ)器

(PCI總線,

IDE總線用戶擴(kuò)展I/O模塊

(AC，97總電

USB總線ICHx音頻/Modem

(SMBus總裝

SMBus設(shè)備

FWHLPC總

超級(jí)I/O

/K

4/

鍵盤(pán)鼠標(biāo)打印機(jī)軟磁盤(pán)RS-232c接匚J

圖2.3IA-32Intel結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)返回僉

1-51

采用多級(jí)總線(hierarchicalbus)：

按速度的不同，對(duì)各功能模塊進(jìn)行分層

總線互連，以便使系統(tǒng)工作速度最佳化。

僉

1-52

MCH(MemoryControllerHub)：

^^^存儲(chǔ)器控制中心。

GMCH(Graphics&MemoryControllerHub)

圖形與存儲(chǔ)器控制中心。

MCH/GMCH也稱為主橋。

總結(jié)構(gòu)圖

1-53

MCH和GMCH的主要區(qū)別：

HGMCH內(nèi)置圖形加速器，而MCH則沒(méi)有。■

使用GMCH的主板上即便不設(shè)置AGP接口，

直接就可以和監(jiān)視器（monitor）相連接。

使用MCH的主板上必須設(shè)置AGP接口，通過(guò)

外加的圖形控制板，才可以和監(jiān)視器相連接。

總結(jié)構(gòu)圖

1-54

ICHx(I/OControllerHub):I/O橋。

ICHx共包含有多種型號(hào)：

ICH、ICH2、ICH3-S>ICH4等（見(jiàn)表）。

總結(jié)構(gòu)圖回

V55

芯片組是由MCH/GMCH.ICHx共同組成的

一組超大規(guī)模集成電路。

^總結(jié)構(gòu)圖僉

1-56

系統(tǒng)總線：

系統(tǒng)中主要的功能模塊與系統(tǒng)之間的互

連總線。如前端總線(FSB)、存儲(chǔ)總線。

^總結(jié)構(gòu)圖僉

1-57

局部總線：

與CPU相連的總線。這種總線一般單

獨(dú)設(shè)置，其上不接其他功能模塊，為的是

要保證系統(tǒng)中工作速度最高的CPU能夠全

速工作。BSB總線屬于局部總線。

雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu)：

與CPU直接連接的BSB和FSBO

］總結(jié)構(gòu)圖3

1^58

IA-32中常用的存儲(chǔ)器：

SDRSDRAM(SingleDataRateSDRAM)、

DDRSDRAM(DoubleDataRateSDRAM)、

RDRAM(RambusDRAM)，

(SDRAM：SynchronousDynamicRandomAccess

Memoryo)

總結(jié)構(gòu)圖僉

1-59

AGP總線：專用于顯示系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互連的總線。

IDE設(shè)備：通常把經(jīng)由IDE接口接入系統(tǒng)的硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)I

器和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器稱之為IDE設(shè)備。IDE接口也稱ATA接H

口。(IDE:IntegratedDriveElectronics)

PCI總線：

是以并行方式工作的總線。通常用來(lái)把用戶自行設(shè)計(jì)

的或者從市場(chǎng)上購(gòu)買的符合PCI規(guī)范的I/O模塊通過(guò)

PCI插槽接入系統(tǒng)。

］總結(jié)構(gòu)圖目

V60

USB(UniversalSerialBus)：

I通用串行總線。

經(jīng)由USB總線，可以方便的把性能各異的I/O設(shè)

備，例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)、掃描儀和磁盤(pán)驅(qū)

動(dòng)器等，接入系統(tǒng)，數(shù)量最多可達(dá)127臺(tái)。

使用方便、支持熱插拔、占用系統(tǒng)資源少、傳

輸速度快、可以為I/O設(shè)備提供+5V電源。

所以USB總線已經(jīng)成為I/O接口的發(fā)展方向。

^總結(jié)構(gòu)圖僉

1-61

AU97(AudioCodec，97)總線：

稱音頻編碼總線或AC鏈路。以串行方式工作

LPC(LowPinCount)總線：

以串行方式工作。

由ISA總線改進(jìn)而來(lái)。總線上的信號(hào)線數(shù)目不

僅大為減少，而且也少占用了系統(tǒng)資源，從而更

有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。——

［總結(jié)構(gòu)圖Im

V62

FWH(FirmwareHub)：固件中心。

以快閃存儲(chǔ)器(flashmemory)為基礎(chǔ)的

超大規(guī)模集成電路，其中特別適宜存放固定的

程序和數(shù)據(jù)。

BIOS(BasicInputandOutputSystems

)就存儲(chǔ)在FWH中。

^總結(jié)構(gòu)圖僉

1-63

超級(jí)I/。(superI/O)：

■是具有綜合功能的I/O控制器。

經(jīng)由LPC總線把低速I/O設(shè)備，諸如鍵盤(pán)、

鼠標(biāo)、軟磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器并行打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器

等接入系統(tǒng)。

總結(jié)構(gòu)圖回

V64

SMB(SystemManagementBus)：

I系統(tǒng)管理總線，以串行方式工作。

經(jīng)由SMB總線，系統(tǒng)可以知道每個(gè)設(shè)備

的型號(hào)、規(guī)格、技術(shù)性能、制造廠商以及

工作狀態(tài)等信息，便于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理

功能。

^總結(jié)構(gòu)圖僉

1-65

800系列芯片組及其主要技術(shù)特征

作業(yè)：

到www.intel,com網(wǎng)站上查閱D845EBT主

板的英文資料，就此寫(xiě)一篇技術(shù)報(bào)告,題

目是：D845EBT主板的技術(shù)性能介紹。

僉

1-66

進(jìn)位計(jì)數(shù)制

一個(gè)數(shù)由一定數(shù)目的數(shù)碼排列在一起組成，每

個(gè)數(shù)碼所具有的數(shù)值由該數(shù)碼的位置決定一權(quán)

該位置稱為數(shù)位；

數(shù)碼的個(gè)數(shù)稱為基值;

數(shù)位的權(quán)是基值的幕。

1-67

進(jìn)位計(jì)數(shù)制

常見(jiàn)的進(jìn)位計(jì)數(shù)制有：

十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制、二進(jìn)制等。

卜進(jìn)制

數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、9之一;

權(quán)為10的塞；

逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。

如：(245.25)10=

僉

1-69

二進(jìn)制

數(shù)碼為0、1之一；

權(quán)為2的累；

逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。

如：(11110101.01)2=

1-70

八進(jìn)制

數(shù)碼為0、1、2、3、4、56、7之一;

權(quán)為8的累;

逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八。

如：(365.2)8=

1-71

十六進(jìn)制

數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、9、

A、B、C、D、E、F之一;

權(quán)為16的幕；

逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。

如：(F5.4)16=

1-72

計(jì)算機(jī)中一切信息的存儲(chǔ)、處理

與傳送均使用二進(jìn)制數(shù)，由于：

二進(jìn)制實(shí)現(xiàn)容易，任何具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物

理器件都可以表示一位二進(jìn)制數(shù)。如：開(kāi)關(guān)

的接通與斷開(kāi)，電燈的亮與滅，晶體管的導(dǎo)

通與截止，電路中的高低電平等。

二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，易應(yīng)用于邏輯代數(shù)（真

假判斷、處理與二進(jìn)制運(yùn)算相結(jié)合，。表示

“假”，1表示“真”）O

窗

1-73

由于二進(jìn)制位數(shù)多、書(shū)寫(xiě)與閱讀數(shù)據(jù)、指

令時(shí)很不方便，為此，人們?cè)陂喿x與書(shū)寫(xiě)

時(shí)通常用十六進(jìn)制或八進(jìn)制來(lái)表示，這是

因?yàn)槭M(jìn)制和八進(jìn)制與二進(jìn)制之間有著

非常簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1-74

二進(jìn)制以(Binary)、

八進(jìn)制以O(shè)(Octad)、

十六進(jìn)制以H(Hexadecimal)、

十進(jìn)制以D(Decimal)來(lái)表示，

(而十進(jìn)制的D經(jīng)常被省略)

1-75

如：24525=245.25D

=11110101.01B

=365.2O

=F5.4H

或：(245.25)10=(11110101.01)2

=(36508

=(F5.4)16

1-76

不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)：

方法：一個(gè)任意進(jìn)制表示的數(shù)，都可以按權(quán)的

形式展開(kāi)，然后計(jì)算得到十進(jìn)制數(shù)。

例：(11110101.1)2=(?)10

(1BC.F)16=(?)10

1-77

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成任意進(jìn)制數(shù)

整數(shù)部分采用“除以基值取余數(shù)倒排列”的方

法

例：(215)=(?)B

余數(shù)二進(jìn)制位數(shù)

21371

2|；118

0

才9

1

'140

12

0

2[-11

0商為0,

轉(zhuǎn)蜥束

(37)10=(b§b?b?b[b。)?

于是，結(jié)果是余數(shù)的倒排列：（37）10=（b5b4b3b2btb0）2=（100101）2

囹

1-79

小數(shù)部分采用“乘以基值取整數(shù)順排列”

的方法

例：0.5625=(?)B

1-80

0375

X2整數(shù)部分余下的小數(shù)部分

0.7500,即也=0,0.75

X2

一「L5001,即3=1,0.5

X2

1.000b即1)產(chǎn)1,0

最后結(jié)果丸(0.375)『(Ohb-2b.3)2

=(0.011)2

1-81

乘法整數(shù)部分

0.32X2=0.640,即卜尸0,

0.64X2=1.281,即b.2=1,

1.28X2=0.560,即b-3=0,

056X2=1.121,BPb.4=b

1.12X2=0240,即b-5=0.

保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位，對(duì)第5位進(jìn)行舍入操作，結(jié)果為:

:、八、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

二進(jìn)制的權(quán)2、八進(jìn)制的權(quán)卻二2八十六進(jìn)制的

權(quán)16』2組具有整指數(shù)倍數(shù)的關(guān)系,

即：一位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于三位二進(jìn)制數(shù)，

一位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于四位二進(jìn)制數(shù)，

即：用三位二進(jìn)制可表示一位八進(jìn)制數(shù)，

用四位二進(jìn)制數(shù)可表示一位十六進(jìn)制數(shù)。

1-83

糊計(jì)敗制的對(duì)赫

十進(jìn)制二進(jìn)制魁制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制

000091001119

111110101012A

2102211101113B

3113312110014C

41004413110115D

51015514111016E

61106615111117F

71117716100002010

81000108*,

表1-4為部分二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制裁的對(duì)應(yīng)關(guān)系

二進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制

001000016=2’

11=2°10000032=25

102=2]???????

11310000000000=1K1024=210

1004=221M220

10151G230

11061T240

1117

10008=23

1-85

1-86

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

方法：

從二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始分別向左（整數(shù)部

分井口向右（小數(shù)部分）每四位分成一組,不足四

位時(shí)用“0”補(bǔ)足四位，然后寫(xiě)出相應(yīng)的十六

進(jìn)制數(shù)。

例：1110101.1010011B=(?)H

1-87

十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

方法：

把該數(shù)的每位用四位二進(jìn)制數(shù)表示。

例：ABC.5H=(?)B

1-88

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)

方法：

從二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始分別向左（整數(shù)

部分）和向右（小數(shù)部分）每三位分成一組，不

足三位時(shí)用“0”補(bǔ)足三位，然后寫(xiě)出相應(yīng)

的八進(jìn)制數(shù)。

例：(1110101.1010011)2=(?)8

1-89

八進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

方法：

把該數(shù)的每位用三位二進(jìn)制數(shù)表示。

例：(756.4)8=(?)2

1-90

數(shù)的符號(hào)表示

計(jì)算機(jī)中的數(shù)是用二進(jìn)制表示的O

數(shù)碼“0”和“1”可由二值器件（具有

兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件）來(lái)表示。

一數(shù)的符號(hào)也只能用這兩種不同的狀態(tài)來(lái)

表不。

一般地，是在數(shù)的最高位之前增設(shè)一位

符號(hào)位，該符號(hào)位為0表示正數(shù)，為1表示負(fù)數(shù)

o僉

1-91

例：N1=+0101011B

N2=-0101011B

在機(jī)器中表示為

00101011和

10101011

將符號(hào)數(shù)碼化了的數(shù)叫做機(jī)器數(shù)，

機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)的本身叫真值。

窗

1-92

帶符號(hào)數(shù)與不帶符號(hào)數(shù)

計(jì)算機(jī)中字長(zhǎng)是一定的，因此在表示

帶符號(hào)數(shù)與不帶符號(hào)數(shù)是數(shù)值范圍是有區(qū)

別的。

不帶符號(hào)數(shù)，則機(jī)器字長(zhǎng)的所有位都

參與表示數(shù)值。

帶符號(hào)數(shù)，則要留出機(jī)器字長(zhǎng)的最高

位做符號(hào)位，其余位表示數(shù)值。

1-93

原碼、補(bǔ)碼、反碼

機(jī)器數(shù)一般有原碼、補(bǔ)碼、反碼三種表示法

僉

1-94

原碼表示法

真值是帶“+”、"J號(hào)的二進(jìn)制數(shù)，若

將其符號(hào)“+”用0表示，“J用1表示，即

為原碼表示法。

例：x1=+1010110B,[X1]M=01010110B

x2=-1010110B,[x2]^=1101011OB

1-95

補(bǔ)碼表示法

通過(guò)原碼求補(bǔ)碼，方法是:

對(duì)于正數(shù)，其補(bǔ)碼和原碼相同；

對(duì)于負(fù)數(shù)，將原碼的符號(hào)位保持不變,

數(shù)值位逐位求反最末位加1即可得到其補(bǔ)碼。

例：接上題：[x1]#=01010110B

[x2]補(bǔ)=1010101OB

反碼表示法

通過(guò)原碼求反碼，方法是：

對(duì)于正數(shù)，其反碼和原碼相同；

對(duì)于負(fù)數(shù)，將原碼的符號(hào)位除外，數(shù)值

位逐位求反即可得到其反碼。

例：接上題：[x1]反=01010110B

[x2]^=10101001B

字符的編碼

國(guó)際上通用的字符有128個(gè)，它們是十進(jìn)

制數(shù)字符號(hào)。?9,大小寫(xiě)的英文字母，各種

運(yùn)算符、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，通用控制字符等。在計(jì)

算機(jī)中，這些字符以約定的二進(jìn)制形式來(lái)表

ZjSO

字符的編碼常用的是國(guó)際通用的ASCII(

AmericanStandardCodeforInformation

Interchange)碼。它采用七位二進(jìn)制代碼表

示每一個(gè)字符。

直

1-98

賽1-6ASCII碼編碼衰

ODOOOJ010Oil100:101110111

b4b3b2瓦

、

0000NULDLESP0@Pp

0001SOHDC1!1AQaQ

0010STXDC2?2BRbr

0011ETXOC3#3CScs

0100EOTDC4$ADTdt

0101ENQNAK%5EUeu

0110ACKSYN&6FVfV

0111BELETBA7GWgw

1000BSCAN-(8HXhX

1001HTEM)9IYiy

1010LFSUB*JZgz

1011VTESC+.*KK

9[(?.

1100FFFSf<L1

1101CRGS一=M]m1

1110SORS>NAn

miSIUS/?O—DDEL

1-99

計(jì)算機(jī)中常用術(shù)語(yǔ)

1.位(bit)

位是計(jì)算機(jī)中最小的數(shù)據(jù)單位，它是二進(jìn)

制數(shù)中的一個(gè)位(Binarydigit)。

一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的位只能表示0和1兩種狀

態(tài)，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的位可表示為00、01、10

、11四種狀態(tài)。

僉

1-100

2.字(Word)

字是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本

單位，通常它也是輸入/輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器

之間傳送數(shù)據(jù)的基本單位。

僉

1-101

3-字節(jié)(Byte)

通常把8位二進(jìn)制數(shù)叫做一個(gè)字節(jié)，而4

位二進(jìn)制數(shù)叫做半個(gè)字節(jié)，16位二進(jìn)制數(shù)叫

做雙字節(jié)。

在雙字節(jié)中，左邊的8位叫做高字節(jié),

右邊的8位叫做低字節(jié)。

每個(gè)字節(jié)最右邊的一位叫做字節(jié)的最低

位，而最左邊的一位叫做字節(jié)的最高位，從

右到左依次為：b0>brb2>b3>b4>b5>

b6>b7o

1-102

4.字長(zhǎng)(Wordlength)

是計(jì)算機(jī)的每個(gè)字所含的位數(shù)。

32位微機(jī)的字長(zhǎng)是32位，依此類推。

微機(jī)中的字長(zhǎng)是由該計(jì)算機(jī)的算術(shù)邏輯單元一

次可以并行處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)來(lái)決定的。

字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志。

1-103

5.存儲(chǔ)量

存儲(chǔ)量是指計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的容量，它

的單位是“B〃、''KB〃、''MB〃等。

其換算公式如下:

1024B=210B=1KB1024KB=220B=1MB

1024MB=230B=1GB1O24GB=24OB=1TB

1-10