第1章：微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

微機(jī)原理及應(yīng)用

課程重要性:

課程要求：

應(yīng)用8086匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟

件設(shè)計(jì)。應(yīng)用8086CPU及有關(guān)芯片進(jìn)

行硬件接口設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)方法：（1）課前要簡(jiǎn)單概括地預(yù)習(xí)。（2）課堂要注意聽(tīng)課，把握重點(diǎn)和難點(diǎn)。必要時(shí)要做筆記。（3）課后要注意及時(shí)復(fù)習(xí)，整理所學(xué)過(guò)的內(nèi)容。（4）認(rèn)真獨(dú)立地完成作業(yè)。做一些習(xí)題加以鞏固。注意事項(xiàng):

1.上課不得遲到；

2.上課期間關(guān)閉手機(jī)、不得講話；

3.缺勤達(dá)到一定次數(shù)將取消考試資格；

4.缺交作業(yè)達(dá)到一定次數(shù)、實(shí)驗(yàn)不及格將取消考試資格內(nèi)容：前言第一章：微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第二章：8086微處理器第三章：微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)第四章：匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第五章：存儲(chǔ)器及其與CPU的接口第六章：輸入輸出接口及中斷技術(shù)第七章：可編程I/O接口電路第八章：數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換教材及參考書(shū)：1.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)尹建華高等教育出版社2.《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》戴梅萼清華大學(xué)出版社3.《IBM-PC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》沈美明清華大學(xué)出版社4.《IBM-PC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)例題習(xí)題集》

溫冬嬋清華大學(xué)出版社第1章：微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述

1.2微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)

1.3微型計(jì)算機(jī)組成原理

1.4CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)及微機(jī)的工作過(guò)程

1.1微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概述

電子計(jì)算機(jī)是由各種電子器件組成的能夠自動(dòng)、高速、精確地進(jìn)行邏輯控制和信息處理的現(xiàn)代化設(shè)備。自1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)至今，經(jīng)歷了電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)、大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，并開(kāi)始了以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能為基礎(chǔ)的第五代計(jì)算機(jī)的研究。每代都向體積小、重量輕、高性能的方向發(fā)展。按其性能、價(jià)格和體積來(lái)分：巨型、中型、小型和微型計(jì)算機(jī)一、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第一臺(tái)計(jì)算機(jī)：1946年ENIAC（埃尼阿克）電子管，體積85m3，

占地面積150m2

，重30噸，1800多只電子管,

可存貯750條指令，360條乘法指令/秒。

專門有一臺(tái)發(fā)電機(jī)為其供電ENIAC(1946)掌上電腦

(2000)1.1946年～1958年 第一代 電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代 主要用于科學(xué)計(jì)算

邏輯元件：電子管，體積、功耗大。內(nèi)存：磁芯、磁鼓，外存：磁帶。語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言

匯編語(yǔ)言

代表性的計(jì)算機(jī)：馮·諾依曼的存貯程序計(jì)算機(jī)

設(shè)計(jì)思想先進(jìn)，對(duì)后來(lái)的計(jì)算機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。即，馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)體系：計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器+控制器+存貯器+輸入設(shè)備+輸出設(shè)備

5部分組成2.1958年～1964年 第二代 晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代 主要用于科學(xué)計(jì)算、工業(yè)控制

體積小、重量輕、速度快、壽命長(zhǎng)。內(nèi)存：磁芯。外存：磁盤、磁帶。高級(jí)語(yǔ)言：FORTRAN、COBOL。編譯程序已普遍存在。主流產(chǎn)品：IBM7000系列4.1971年～90年代 第四代LSI、VLSI計(jì)算機(jī)時(shí)代

存貯量大，速度進(jìn)一步加快、成本進(jìn)一步降低。半導(dǎo)體存貯器向大容量、高速度、低價(jià)格方向發(fā)展。典型機(jī)器：IBM4300系列等。由于VLSI發(fā)展，從而導(dǎo)致以CPU為核心的微型計(jì)算機(jī)的誕生。5.90年代至今

第五代 研制神經(jīng)元計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

特征：并行處理模式與學(xué)習(xí)功能。其應(yīng)用范圍可擴(kuò)展到馮·諾依曼計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)人工智能技術(shù)極感困難的領(lǐng)域。

3.1964年～1970年 第三代 集成電路時(shí)代

SSI、MSI（中小規(guī)模）速度快、成本小、體積小、功耗小。軟件系統(tǒng)日趨完善，出現(xiàn)了小型機(jī)系列（PDP-11，VAX-11）

網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、微程序廣泛采用。二、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1971年～1973年

4位或8位低檔微處理器和微型計(jì)算機(jī)

INTEL4004～8008

集成度低、速度慢、指令簡(jiǎn)單。主要用于家電和簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。

2.1974年～1977年8位中檔μP和μCINTEL8080，

采用NMOS工藝，集成度進(jìn)一步提高

Z-80，MC6800

基本指令速度1～2μs

結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)完善

3.1978年～1981年16位中檔μP和μC

INTEL8086/8088，

采用HMOS工藝,字長(zhǎng)從8位擴(kuò)展到16位,Z-8000，MC68000

集成度提高，指令和體系結(jié)構(gòu)完善，采用多級(jí)中斷、多重尋址和段式Reg。

IBM公司推出的IBMPC、IBMPC/XT中均采用8088主板（前者不帶硬盤）4.1985年～1992年 32位μP和32位μCINTEL80386、80486

為微型機(jī)帶來(lái)了小型機(jī)的性能。

這期間，為了和16位外設(shè)兼容，還推出了

80386SX（DB內(nèi)為32位，外為16位）

80386DX（內(nèi)外DB均為32位）

80486SX（外加協(xié)處理器

與80486DX的區(qū)別）

80486DX（內(nèi)部集成了386、387及8KB的Cache）

80486DX2（內(nèi)外兩種主頻，內(nèi)部主頻是外部主頻的兩倍）

作為過(guò)渡，1982年出現(xiàn)Intel80286

對(duì)應(yīng)微機(jī)PC/AT

（數(shù)據(jù)線16位，地址線24位，最大內(nèi)存尋址16MB）5、1993年以來(lái)64位高檔μP①1993年Intel公司推出外部數(shù)據(jù)總線64位的PentiumCPU（P5）

地址總線32位,內(nèi)部數(shù)據(jù)總線32位,工作主頻60MHz以上.②1995年

Intel公司PentiumPro（P6）——高能奔騰

地址總線36位具有兩倍P5的性能③1996年～1997年采用MMX——多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)多媒體技術(shù)處理指令

MMX+P5→P55C（又稱PentiumMMX）（32KBCache）

MMX+P6→PⅡ（新的封裝工藝）

由P55C和PⅡ構(gòu)成的PC機(jī)分別稱為多能奔騰機(jī)和奔騰二代機(jī)④1999年 PentiumⅢ——主頻450MHz以上

32KB的一級(jí)Cache、512KB的二級(jí)Cache⑤2000年 PentiumⅣ

至2001年主頻已達(dá)到1.8G……

三、幾個(gè)重要概念微處理器：由大規(guī)模集成電路組成的能執(zhí)行一定的指令 系統(tǒng)的器件。實(shí)際上它是利用大規(guī)模集成 電路技術(shù)把計(jì)算機(jī)的中央處理單元(運(yùn)算器 和控制器)集成在一塊芯片上。微處理器簡(jiǎn)稱為CPU(CentralProcessingUnit)

微型計(jì)算機(jī)：由微處理器、存貯器、接口電路等組成 的一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)具有完整 的運(yùn)算功能,但它不包括I/O設(shè)備。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件（微型計(jì) 算機(jī)、I/O設(shè)備）和系統(tǒng)軟件所組成，如 IBMPC/XT機(jī)。數(shù)制二進(jìn)制十進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制用途計(jì)算機(jī)內(nèi)用現(xiàn)實(shí)生活用用于壓縮書(shū)寫(xiě)二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換更直觀、更簡(jiǎn)潔、更方便數(shù)碼0，10，1，…，90，1.......70，1....9，A，B....F基數(shù)210816位權(quán)2i

10i

8i

16i

規(guī)則逢2進(jìn)1逢10進(jìn)1逢8進(jìn)1逢16進(jìn)1表示形式(XX…X)2

XX…XB(XX…X)10XX…XD(XX…X)8

XX…XQ

(XX…X)16

XX…XH一、進(jìn)位數(shù)制1.2微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)

B（Binary）表示二進(jìn)制數(shù)；

O（Octonary）表示八進(jìn)制數(shù)；

D（Decimal）表示十進(jìn)制數(shù)，通常其后綴可以省略；

H（Hexadecimal）表示十六進(jìn)制數(shù)。二、數(shù)制的轉(zhuǎn)換1.任意進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)各位數(shù)字按位權(quán)展開(kāi)后相加例1：二進(jìn)制數(shù)11011→十進(jìn)制數(shù)

例2：八進(jìn)制數(shù)27651→十進(jìn)制數(shù)

2.十進(jìn)制數(shù)→任意進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分：除基數(shù)取余（倒?。┬?shù)部分：乘基數(shù)取整（順?。├?：512.75D=1000.6Q（10進(jìn)制→8進(jìn)制，K=8）例4：130.625D=10000010.101B;(10進(jìn)制→2進(jìn)制）若出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為“0”，則可以根據(jù)計(jì)算精度的要求截取一定的位數(shù)即可。

3.二←→八←→十六進(jìn)制特殊關(guān)系以小數(shù)點(diǎn)為基點(diǎn)，分別向左、向右3（4）位二進(jìn)制數(shù)用1位八（十六）進(jìn)制數(shù)取代（不足三位零補(bǔ)）即：三合一（四合一）反之則：一拉三（一拉四）例5：（1000000000.01)2=（1000.2)8=200.4H例6：101111.001111B=2F.3CH

4.數(shù)制轉(zhuǎn)換的幾點(diǎn)快速技巧

1）轉(zhuǎn)換到二進(jìn)制整數(shù)時(shí)，除8最快。除2太慢，且篇幅巨大；除16是二位數(shù)，速度也慢。利用除8以后一拉三速度最快。2）利用最大拆分原則分解十進(jìn)制數(shù)權(quán)位值：256、128、64、32、16、8、4、2、1

例如103D拆分為64+32+4+2+1=01100111B3）利用k=1024=210快速?zèng)Q定位數(shù)與容量的關(guān)系

1k=210=10位；1k×1k=1M=20位；

1M×1k=1G=30位；64G=36位三、計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法（一）、帶符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)

真值：用“＋”／“－”號(hào)表示的帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)

如＋1011B+11D-1001B-9D

帶符號(hào)數(shù)：

最高位用0/1代碼表示符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)

如01011B+11D11001B-9D

無(wú)符號(hào)數(shù)：

機(jī)器的全部有效位都用來(lái)表示數(shù)的大小。

如01011B+11D11001B+25D1、原碼

設(shè)有X=X1X2……Xn-1 Xi為一位2#數(shù) 則：0X1X2……Xn-1 X≥01X1X2……Xn-1 X≤0[X]原=（二）.帶符號(hào)數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示

特例：[＋0]=00000000 n=8時(shí)

[－0]=10000000例：

x1=67=+1000011B [x1]原=01000011 x2=－67=－1000011B [x2]原=11000011原碼表示的整數(shù)范圍是-(2n-1－1)～+(2n-1－1)，其中n為機(jī)器字長(zhǎng)。通常：8位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是－127~＋127，

16位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是－32767~＋32767原碼的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易懂、與真值轉(zhuǎn)換方便。

缺點(diǎn)：（1）零不唯一，具有二義性（2）不便于計(jì)算（首先判符號(hào)，再?zèng)Q定

用加或減）2、反碼0X1X2……Xn-1 X≥01X1X2……Xn-1 X≤0[X]反=[＋0]反=00000000[－0]反=11111111特例：例如：當(dāng)機(jī)器字長(zhǎng)為8位二進(jìn)制數(shù)時(shí)：

X＝＋1011011[X]原＝01011011[X]反＝01011011Y＝－1011011[Y]原＝11011011[Y]反＝10100100負(fù)數(shù)的反碼與負(fù)數(shù)的原碼有很大的區(qū)別，反碼通常用作求補(bǔ)碼過(guò)程中的中間形式。反碼表示的整數(shù)范圍與原碼相同。3、補(bǔ)碼（1）.同余的概念與補(bǔ)碼同余（余相等）例：鐘表 3=15（mod12） 用12去除3和15，余數(shù)皆為3，稱3、15在以12為模時(shí)同余，記作：3=15（mod12） 或說(shuō)：3和15在以12為模時(shí)相等

?！獮橐粋€(gè)計(jì)量系統(tǒng)的最大量程

推至一般：

a+M=a（modM）

a+2M=a（modM）因而有：－4+10=6=－4（mod10）→6=－4（mod10）稱：以10為模時(shí)，6與－4相等；6為－4的補(bǔ)碼。 或說(shuō)：6與－4對(duì)模10來(lái)說(shuō)互為補(bǔ)數(shù)。這時(shí)，我們可以將減法轉(zhuǎn)化為加法：7－4=7+6（mod10）結(jié)論：減去一個(gè)數(shù)等于加上這個(gè)數(shù)的補(bǔ)數(shù)注意：對(duì)于字長(zhǎng)為n的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，模為2n，

2n在計(jì)算機(jī)中僅能以n個(gè)0表示，因此可以說(shuō)，2n與0在計(jì)算機(jī)中的表現(xiàn)形式是一樣的。[＋0]補(bǔ)=00000000[－0]補(bǔ)=2n－0＝00000000（mod28）這時(shí)：（2)補(bǔ)碼的求法定義

①[X]補(bǔ)

=0X1X2….Xn-1X≥01X1X2….Xn-1+1X≤0或②[X]補(bǔ)=X0≤X＜2n-1-12n－X-2n-1≤X＜0（mod2n）[-1]補(bǔ)=2n－1=FFH[-10]補(bǔ)=2n－10=F6H[-128]補(bǔ)=2n

－128=80H

二進(jìn)制數(shù)

無(wú)符號(hào)十進(jìn)制數(shù)帶符號(hào)數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼000000000000000100000010

01111110011111111000000010000001

111111011111111011111111012

126127128129

253254255+0+1+2

+126+127-0-1

-125-126-127+0+1+2

+126+127-127-126

-2-1-0+0+1+2

+126+127-128-127

-3-2-1表8位二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼表(3).補(bǔ)碼特點(diǎn)：補(bǔ)碼表示法中，最高位仍為符號(hào)位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為10僅有一種表示方法當(dāng)n=8時(shí)，補(bǔ)碼范圍為：127≥X≥-128

當(dāng)n=16時(shí)，補(bǔ)碼范圍為：32767≥X≥-32768-128的原、反碼無(wú)法表示，但其補(bǔ)碼即為-0的原碼。(4).關(guān)于補(bǔ)碼注意：在微型計(jì)算機(jī)中所有帶符號(hào)的數(shù)據(jù)都是補(bǔ)碼表示的。采用補(bǔ)碼的目的在于可用加法的運(yùn)算代替減法運(yùn)算，從而簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，降低成本。(5)求補(bǔ)碼的真值正數(shù)：[X]真=[X]補(bǔ)X本身即為真值負(fù)數(shù)：負(fù)數(shù)補(bǔ)碼按位數(shù)取反加1，即可得到補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)真值的絕對(duì)值（三）補(bǔ)碼的運(yùn)算1.補(bǔ)碼加法

符號(hào)位和數(shù)值位一起參加運(yùn)算，并且自動(dòng)獲得結(jié)果（包括符號(hào)位與數(shù)值位）。補(bǔ)碼加法的運(yùn)算規(guī)則為：即：兩數(shù)補(bǔ)碼的和等于兩數(shù)和的補(bǔ)碼。例1已知[+51]補(bǔ)=00110011B，[+66]補(bǔ)=01000010B，

[-51]補(bǔ)=11001101B，[66]補(bǔ)=10111110B求[+66]補(bǔ)+[+51]補(bǔ)=？[+66]補(bǔ)+[-51]補(bǔ)=？

[-66]補(bǔ)+[-51]補(bǔ)=？可以看出，不論被加數(shù)、加數(shù)是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，只要直接用它們的補(bǔ)碼直接相加，當(dāng)結(jié)果不超出補(bǔ)碼所表示的范圍時(shí)，計(jì)算結(jié)果便是正確的補(bǔ)碼形式。但當(dāng)計(jì)算結(jié)果超出補(bǔ)碼表示范圍時(shí)，結(jié)果就不正確了，這種情況稱為溢出。

2.補(bǔ)碼減法補(bǔ)碼減法的運(yùn)算規(guī)則為：

例已知

[+51]補(bǔ)=00110011B，[+66]補(bǔ)=01000010B [?51]補(bǔ)=11001101B，[?66]補(bǔ)=10111110B求[+66]補(bǔ)?[+51]補(bǔ)=?[-66]補(bǔ)--[-51]補(bǔ)=?

可以看出，無(wú)論被減數(shù)、減數(shù)是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，上述補(bǔ)碼減法的規(guī)則都是正確的。同樣，由最高位向更高位的進(jìn)位會(huì)自動(dòng)丟失而不影響運(yùn)算結(jié)果的正確性。計(jì)算機(jī)中帶符號(hào)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)有如下優(yōu)點(diǎn)：

①可以將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算，因此可使用同一個(gè)運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)加法和減法運(yùn)算，簡(jiǎn)化了電路。

②無(wú)符號(hào)數(shù)和帶符號(hào)數(shù)的加法運(yùn)算可以用同一個(gè)加法器實(shí)現(xiàn)，結(jié)果都是正確的。例如：

無(wú)符號(hào)數(shù)帶符號(hào)數(shù)

11100001 225 [-31]補(bǔ)+)00001101+) 13 +)[+13]補(bǔ)

11101110 238[-18]補(bǔ)

若兩操作數(shù)為無(wú)符號(hào)數(shù)時(shí)，計(jì)算結(jié)果為無(wú)符號(hào)數(shù)11101110B，其真值為238，結(jié)果正確；若兩操作數(shù)為補(bǔ)碼形式，計(jì)算結(jié)果也為補(bǔ)碼形式，11101110B為–18的補(bǔ)碼，結(jié)果也是正確的。(四)溢出及其判斷方法

1.進(jìn)位與溢出

所謂進(jìn)位，是指運(yùn)算結(jié)果的最高位向更高位的進(jìn)位，用來(lái)判斷無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果是否超出了計(jì)算機(jī)所能表示的最大無(wú)符號(hào)數(shù)的范圍。

溢出是指帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算溢出，用來(lái)判斷帶符號(hào)數(shù)補(bǔ)碼運(yùn)算結(jié)果是否超出了補(bǔ)碼所能表示的范圍。就叫補(bǔ)碼溢出，簡(jiǎn)稱溢出。2.判斷溢出的方法

①根據(jù)參加運(yùn)算的兩數(shù)的符號(hào)及運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)判斷溢出例：兩數(shù)x，y(x>0，y>0)x-y y-x

但x+y和應(yīng)為正，若為負(fù)則有溢出。

-x-y 和應(yīng)為負(fù)，若為正則有溢出。皆不會(huì)產(chǎn)生溢出。②用雙高位法來(lái)進(jìn)行判斷

b7”b6”……b2”b1”b0”

+b7’b6’……b2’b1’b0’

b7b6……..b2b1b0

0b7無(wú)進(jìn)位1b7有進(jìn)位

1溢出

0無(wú)溢出0b6無(wú)進(jìn)位1b6有進(jìn)位Cp=Cs

Cp=溢出的處理：增加字長(zhǎng)。Cs=最高位進(jìn)位次高位進(jìn)位

例

設(shè)有兩個(gè)操作數(shù)x=01000100B，y=01001000B，將這兩個(gè)操作數(shù)送運(yùn)算器做加法運(yùn)算，試問(wèn)：①若為無(wú)符號(hào)數(shù)，計(jì)算結(jié)果是否正確？②若為帶符號(hào)補(bǔ)碼數(shù)，計(jì)算結(jié)果是否溢出？

例

設(shè)有兩個(gè)操作數(shù)x=11101110B，y=11001000B，將這兩個(gè)操作數(shù)送運(yùn)算器做加法運(yùn)算，試問(wèn)：①若為無(wú)符號(hào)數(shù)，計(jì)算結(jié)果是否正確？②若為帶符號(hào)補(bǔ)碼數(shù)，計(jì)算結(jié)果是否溢出？四、數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示

計(jì)算機(jī)不僅要處理整數(shù)運(yùn)算，還需處理小數(shù)運(yùn)算，如何處理小數(shù)點(diǎn)位置是十分重要的。通常有定點(diǎn)與浮點(diǎn)兩種方法。（一）、定點(diǎn)表示法

小數(shù)點(diǎn)位置在數(shù)中固定不變常用兩種為：

1.定點(diǎn)純小數(shù)小數(shù)點(diǎn)固定在最高數(shù)值位左邊,其本身不占位其格式為尾數(shù)S符號(hào)位↑小數(shù)點(diǎn)隱含在此處

2.定點(diǎn)純整數(shù)小數(shù)點(diǎn)固定在最低數(shù)值位右邊,其本身不占位其格式為尾數(shù)S符號(hào)位↑小數(shù)點(diǎn)隱含在此處

例1：有如下兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)

01010100

N1:↑符號(hào)位↑小數(shù)點(diǎn)位置

10101100

N2:↑符號(hào)位↑小數(shù)點(diǎn)位置

10101100例2：有例1中同樣兩個(gè)數(shù)，小數(shù)點(diǎn)位置不同，則有

01010100

N1:↑符號(hào)位↑小數(shù)點(diǎn)位置

N2:↑符號(hào)位↑小數(shù)點(diǎn)位置分別表示真值：N1=+1010100=+0.65625，N2=-1010100=-0.65625定點(diǎn)整數(shù)或定點(diǎn)小數(shù)所允許表示的數(shù)值范圍有限，運(yùn)算精度低，但采用定點(diǎn)運(yùn)算對(duì)硬件的需求較簡(jiǎn)單二、浮點(diǎn)表示法在位數(shù)有限的前題下，盡量擴(kuò)大數(shù)的表示范圍，同時(shí)又保持?jǐn)?shù)的有效精度，往往采用浮點(diǎn)數(shù)表示數(shù)值。

對(duì)于任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N總可以表示為：

N=S×2P其中S是數(shù)N的尾數(shù)，P是數(shù)N的階碼。格式如下：Pf階碼PSf尾數(shù)SPf為階碼的符號(hào)位，0-正，1-負(fù)Sf為尾數(shù)的符號(hào)位，0-正，1-負(fù)例：若有二進(jìn)制數(shù)0.0011010B，浮點(diǎn)表示為0.11010×2–10B當(dāng)階碼P取不同數(shù)值時(shí)，尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置是可以變動(dòng)的，因此稱為浮點(diǎn)法數(shù)。為了使微機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不丟失有效數(shù)字，提高運(yùn)算精度，一般都采用二進(jìn)制浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)，所謂浮點(diǎn)規(guī)格化是指1/2<|S|<1；

五.計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制信息編碼

所謂二進(jìn)制信息編碼是指用二進(jìn)制代碼來(lái)表示計(jì)算機(jī)要處理的信息—數(shù)值、數(shù)字、字母和符號(hào)等。1.二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)(BCD編碼)

將1位十進(jìn)制的0

9這10個(gè)數(shù)字分別用4位二進(jìn)制碼的組合來(lái)表示，在此基礎(chǔ)上可按位對(duì)任意十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。這就是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)，簡(jiǎn)稱BCD碼(Binary-CodedDecimal)。

最常用的是8421BCD碼BCD碼有兩種形式，即壓縮型BCD碼和非壓縮型BCD碼。

1．壓縮型BCD碼壓縮型BCD碼用一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)

2．非壓縮型BCD碼非壓縮型BCD碼用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)。高4位總是0000，低4位用0000

1001中的一種組合來(lái)表示0

9中的某一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。

表

8421BCD碼部分編碼表十進(jìn)制數(shù)壓縮型BCD碼非壓縮型BCD碼12391011192021000000010000001000000011000010010001000000010001000110010010000000100001000000010000001000000011

0000100100000001000000000000000100000001

000000010000100100000010000000000000001000000001例

十進(jìn)制數(shù)與BCD數(shù)相互轉(zhuǎn)換。①將十進(jìn)制數(shù)69.81轉(zhuǎn)換為壓縮型BCD數(shù)：

69.81=(01101001.10000001)BCD②將BCD數(shù)10001001.01101001轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：

(10001001.01101001)BCD=89.69

例

設(shè)有變量x等于10010110B，當(dāng)該變量分別為無(wú)符號(hào)數(shù)、原碼、補(bǔ)碼、壓縮型BCD碼時(shí)，試分別計(jì)算變量x所代表的數(shù)值大小。2.ASCII字符編碼所謂字符，是指數(shù)字、字母以及其他一些符號(hào)的總稱。

目前，國(guó)際上使用的字符編碼系統(tǒng)有許多種。在微機(jī)、通信設(shè)備和儀器儀表中廣泛使用的是ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)——美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼。ASCII碼用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示一個(gè)字符，采用7位二進(jìn)制代碼來(lái)對(duì)字符進(jìn)行編碼，最高位一般用做校驗(yàn)位。

7位ASCII碼能表示27=128種不同的字符，其中包括數(shù)碼(0

9)，英文大、小寫(xiě)字母，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及控制字符等，見(jiàn)表。表

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII(7位代碼)

§1.3計(jì)算機(jī)的組成及工作原理一、計(jì)算機(jī)硬件一臺(tái)計(jì)算機(jī)的硬件大致可分為運(yùn)算器、控制器、存貯器、輸入和輸出設(shè)備五個(gè)部分輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入接口輸出接口存儲(chǔ)器

微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算器控制器微處理器微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

１、存貯器

存貯器是計(jì)算機(jī)的記憶部件，用于存放程序和程序 中所用的數(shù)據(jù)，信息及中間結(jié)果。 存貯器由存貯單元組成，每個(gè)單元有一個(gè)編號(hào)，這 個(gè)編號(hào)稱為存貯單元的地址，每個(gè)單元可存放一個(gè)8 位二進(jìn)制數(shù)（數(shù)或指令）。 計(jì)算機(jī)中是按地址存放或取出存貯單元中的內(nèi)容,取 稱為讀,存稱為寫(xiě)。

注：存貯單元、單元內(nèi)容、單元地址、存貯器讀／寫(xiě)

２、運(yùn)算器

運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的部件。它接收由 輸入設(shè)備或存貯器送來(lái)的數(shù)據(jù)，在控制器的控制下 ,完成某一規(guī)定的基本操作。 如:加、減、比較、與、或、異或、移位、傳送等。

３、控制器

控制器是計(jì)算機(jī)的控制指揮系統(tǒng)。它能不斷從存貯器

中取出指令，并對(duì)這些指令進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生一系列控

制信號(hào)來(lái)執(zhí)行這些指令。４、輸入設(shè)備輸入設(shè)備用來(lái)將原始數(shù)據(jù)和處理程序送入存貯器。常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、輸入機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器等。５、輸出設(shè)備輸出設(shè)備用來(lái)將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以字母、數(shù)字或圖

形方式提供出來(lái).常用的輸出設(shè)備有:打印機(jī),顯示器

等。通常人們把存貯器、運(yùn)算器、控制器三部分稱為計(jì)算

機(jī)主機(jī),而I/O設(shè)備稱為計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備。其中運(yùn)控

部分又稱為中央處理單元，簡(jiǎn)稱CPU。微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)地址總線AB定時(shí)電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備I/O接口ROMRAM數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB微處理器(CPU)二、微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是以微處理器（CPU）為核心，通過(guò)系統(tǒng)總線連接內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O接口電路而構(gòu)成的.

所謂總線，是計(jì)算機(jī)中各功能部件間傳送信息的公共通道，是微型計(jì)算機(jī)的重要組成部分。所有的信息都通過(guò)總線傳送。根據(jù)所傳送信息的內(nèi)容與作用不同，總線可分為三類：

地址總線AB(AddressBus)：在對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，傳送由CPU提供的要訪問(wèn)存儲(chǔ)單元或I/O端口的地址信息，以便選中要訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元或I/O端口，是單向總線。

數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)：從存儲(chǔ)器取指令或讀寫(xiě)操作數(shù)，對(duì)I/O端口進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，指令碼或數(shù)據(jù)信息通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往CPU或由CPU送出，是雙向總線。

控制總線CB(ControlBus)：各種控制或狀態(tài)信息通過(guò)控制總線由CPU送往有關(guān)部件，或者從有關(guān)部件送往CPU。

三、計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。它可分為系統(tǒng)軟件和用戶軟件兩大類,其系統(tǒng)軟件有以下幾部

分。

1、操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件的核心稱為操作系統(tǒng)，其主要作用是對(duì)系 統(tǒng)的硬、軟件資源進(jìn)行合理的管理。為用戶創(chuàng)造方 便，有效和可靠的計(jì)算機(jī)工作環(huán)境。

2、I/O驅(qū)動(dòng)程序

3、文件管理系統(tǒng),文本編輯程序

4、翻譯程序

5、連接程序,裝入程序

6、調(diào)試程序§1.4微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程外部DB

微處理器

(CPU)AARPLAPC標(biāo)志寄存器IDIRDRRA至外部CB外部AB

4001HE7H4002H34H4003HA5H4004H62H4005H38H存儲(chǔ)器地址單元內(nèi)容ALU

內(nèi)部數(shù)據(jù)總線DB一、典型的CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．運(yùn)算器運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元ALU(ArithmeticLogicUnit)，用來(lái)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算以及移位循環(huán)等操作。參加運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)一個(gè)來(lái)自累加器A(Accumulator)，另一個(gè)來(lái)自內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，可以是數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR(DataRegister)中的內(nèi)容，也可以是寄存器陣列RA(RegisterArray)中某個(gè)寄存器的內(nèi)容。計(jì)算結(jié)果送回累加器A暫存。2.控制器控制器又稱控制單元CU(ControlUnit)，是全機(jī)的指揮控制中心。它負(fù)責(zé)把指令逐條從存儲(chǔ)器中取出，經(jīng)譯碼分析后向全機(jī)發(fā)出取數(shù)、執(zhí)行、存數(shù)等控制命令，以保證正確完成程序所要求的功能。

(1)IR：指令寄存器(8位)

指令寄存器用來(lái)存放指令碼即操作碼。（2）ID：指令譯碼器指令譯碼器用來(lái)對(duì)指令進(jìn)行譯碼，以確定計(jì)算機(jī)應(yīng)執(zhí)行何種操作。(8輸入其譯碼輸出可達(dá)256)(3)PLA：可編程序邏輯陣列根據(jù)譯碼電位和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)出執(zhí)行一條指令所需的控制信號(hào)。3.內(nèi)部寄存器陣列(1)PC：程序計(jì)數(shù)器(16位)

程序計(jì)數(shù)器用來(lái)存放指令地址，又稱為指令寄存器。

由于通常程序是順序執(zhí)行，所以就要求有一個(gè)部件能

追蹤指令所存的內(nèi)存地址，且要求每取出一條指令

后，能加１，以指向下一條指令的地址。(2)AR：地址寄存器(16位)

地址寄存器用來(lái)存放要尋址的單元的地址碼。它包括

指令地址和數(shù)據(jù)地址，通過(guò)AB總線送至存貯器的地址

譯碼器。(3)DR：數(shù)據(jù)寄存器(8位)

數(shù)據(jù)寄存器用來(lái)存放送往或來(lái)自DB總線的數(shù)據(jù)。

它可以存放內(nèi)存讀出來(lái)的指令或數(shù)據(jù)，也可存放寫(xiě)入

內(nèi)存的數(shù)據(jù)。(4)IR：指令寄存器(8位)

指令寄存器用來(lái)存放指令碼即操作碼。(5)Ａ：累加器(8位)

累加器Ａ用來(lái)存放操作數(shù)或操作結(jié)果。(6)ＦLAGS：標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器由一些標(biāo)志位組成。用來(lái)存放執(zhí)行指令后

的結(jié)征。如結(jié)果為零否，有無(wú)進(jìn)位，有無(wú)溢出等。二、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)操作計(jì)算機(jī)之所以能快速自動(dòng)地進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算，就是因?yàn)槭孪劝呀?/p>