微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概論

?PrincipleofMicrocomputer

:and

:InterfaceTechnology

.

錦世介希

微機(jī)：IBMPC系列機(jī)

原理：8086匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)

接口：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器及其接口

I/O接口電路及其與外設(shè)連接

技術(shù)：硬件接口電路原理

軟件一一接口編程方法

秋考的容

?■第一章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概論

,■第二章微處理器與總線(xiàn)

：■第三章8086/8088CPU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)器系統(tǒng)

:■第六章輸入輸出和中斷技術(shù)

?■第七章常用數(shù)字接口電路

?■第八章模擬量的輸入輸出

偏程目標(biāo)

■建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念;

■掌握微型機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的構(gòu)成及工作

原理；

■掌握Intel8086基本指令系統(tǒng)，并了解

80X86部分主要擴(kuò)展指令；

■掌握微型機(jī)的輸入輸出技術(shù)及常用接口電

路

偏?？己?/p>

期末成績(jī)70%一A（閉卷）

平時(shí)成績(jī)30%一B（考勤、作業(yè)）

最終成績(jī)Y=A+B

:散材及五要參考節(jié)

;教材：

《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第2版）》，

:馮博琴，吳寧主編，清華大學(xué)出版社，2007.8

B主要參考書(shū)：

;■《硬件技術(shù)基礎(chǔ)》，馮博琴主編，郵電出版社

《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第2版）》，

令楊素行等編著，清華大學(xué)出版社，2004.2

:第1章微型計(jì)落機(jī)基礎(chǔ)根卷

?主要內(nèi)容:

:■微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

?■各種常用計(jì)數(shù)制和編碼以及它們相互間

:的轉(zhuǎn)換

二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算

:■符號(hào)數(shù)的表示及補(bǔ)碼運(yùn)算

??二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題

1.1微型計(jì)耳機(jī)系施

■1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

-1.1.2微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程

■1.1.3微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1.1微型計(jì)耳機(jī)的或展

■1946年，世界上出現(xiàn)第一臺(tái)數(shù)字式電子

計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)據(jù)和計(jì)算器）

■發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的

第四代，產(chǎn)生了微型計(jì)算機(jī)

1971至…舊公司設(shè)計(jì)了世界上第一個(gè)

微刎器姒霰飆風(fēng)的行

新的的讀篇機(jī)底篋成了計(jì)算機(jī)主要部件一一控

制器和運(yùn)算器的微處理器為核心所構(gòu)造

出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

:計(jì)算機(jī)的或展橢次

:■電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展:

,□電子管計(jì)算機(jī)(1946-1956)

.□晶體管計(jì)算機(jī)(1957-1964)

.□中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1965-1970)

.□超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1971-今)

?-電子計(jì)算機(jī)按其性能分類(lèi)：

>□大中型計(jì)算機(jī)/巨型計(jì)算機(jī)(MainframeComputer)

命□小型計(jì)算機(jī)(Minicomputer)

命□微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)

?□單片計(jì)算機(jī)(Single-ChipMicrocomputer)

,■微型計(jì)算機(jī)的核心：微處理器(中央處理器

?CPU)

:■微處理器的發(fā)展

?第1代：4位和低檔8位微機(jī)

.4004—4040—8008

?第2代：中高檔8位微機(jī)

.Z80、18085、M6800,Apple-H微機(jī)

:第3代：16位微機(jī)

8086—8088—80286,IBMPC系列機(jī)

?第4代：32位微機(jī)

380386f80486fPentiumfPentiumII/III/4

?32位PC機(jī)、Macintosh機(jī)、PS/2機(jī)

?第5代：64位微機(jī)

.Itanium、64位RISC微處理器芯片

Q微機(jī)服務(wù)器、工程工作站、圖形工作站

7/2微型材事機(jī)的工作過(guò)程

■微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程

*馮?裾儂曼行落機(jī)

;丁存儲(chǔ)痛序計(jì)算琳又稱(chēng)為許諾依曼型計(jì)算

?機(jī)。它以運(yùn)算器為核心、以存儲(chǔ)器原理

■為基礎(chǔ)。

:■所謂“存儲(chǔ)程序”，就是把處理問(wèn)題的

e步驟、方法（用指令描述）和所需的數(shù)

?據(jù)事會(huì)1

勵(lì)由指令是對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)出的一條條工作命

°行-令，命令它執(zhí)行規(guī)定的操作。

:'A程序是實(shí)現(xiàn)某種任務(wù)的指令序列。計(jì)

:算機(jī)按程序安排的順序執(zhí)行指令。

馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

;■存儲(chǔ)程序工作原理

3□程序中的指令必須采用二進(jìn)制編碼，和數(shù)據(jù)

:一樣進(jìn)行存儲(chǔ)。

:□程序中的指令必須屬于執(zhí)行程序的計(jì)算機(jī)的

?指令系統(tǒng)。

:微型奸落機(jī)的工作過(guò)福

:執(zhí)行二條指令的五個(gè)基本操布

:A取指令：從存儲(chǔ)器某個(gè)地址單元中取出要執(zhí)行

,的指令送到CPU內(nèi)部的指令寄存器暫存；

*＞分析指令：或稱(chēng)指令譯碼，把保存在指令寄存

?器中的指令送到指令譯碼器，譯出該指令對(duì)應(yīng)

?的微操作信號(hào)，控制各個(gè)部件的操作；

??取操作數(shù)：如果需要，發(fā)出取數(shù)據(jù)命令，到存

?儲(chǔ)器取出所需的操作數(shù)；

.?執(zhí)行指令：根據(jù)指令譯碼，向各個(gè)部件發(fā)出相

金應(yīng)控制信號(hào)，完成指令規(guī)定的各種操作；

保存結(jié)果：如果需要保存計(jì)算結(jié)果，則把結(jié)果

?保存到指定的存儲(chǔ)器單元中。

,微型計(jì)算機(jī)的工作

?過(guò)程就是執(zhí)行程序

?的過(guò)程，而程序由

?指令序列組成，因

,止匕，執(zhí)行程序的過(guò)

?程，就是執(zhí)行指令

?序列的過(guò)程，即逐

命條地從存儲(chǔ)器中取

◎出指令并完成指令

:所指定的操作。

OOTOTTTT乙Q

0000000090

TOOTOOOOSO

用定fl

01口口口工口工

OTOOOOOO￡O

OOTOOOOOSO

TO

OOOOTTOTOO

(XV21H(《A聃*|

Z>

I」曲上處F10049^口)o

\z

ex旦〉總處里旱勢(shì)

fldD

&同障今

::卷例

，?計(jì)算5CH+2EH二？

*

:指令碑癡聆廠指令長(zhǎng)度攆作

.懶懶HOVAL,n[fOl10000n|2啦醵磁累慵乩

:她!ADD乩,n00000100n：2盛曾瀘鯽教橄，身

1WAL

模型機(jī)的秸構(gòu)

內(nèi)存儲(chǔ)器

地址內(nèi)容

A(D

地

址I

譯冷

碼

地址緩沖器

.

機(jī)器碼助記符注釋

10110000第一個(gè)操作數(shù)(5CH)送到

MOVAL,5CH

01011100累加器

把累加器的內(nèi)容與第2個(gè)

00000100

ADDAL,2EH操作數(shù)(2EH)相加,結(jié)果

00101110

1110：因?yàn)槟Ｐ蜋C(jī)并不認(rèn)識(shí)助記符，而只認(rèn)識(shí)用

二進(jìn)制數(shù)表示的操作碼和操作數(shù)。因此，必須把

以上程序?qū)懗啥M(jìn)制數(shù)的形式，即用對(duì)應(yīng)的機(jī)器

指令代替每個(gè)助記符。

敢DB

據(jù)

i&<=A>

沖

*

L.1w^

_4oX0)伸H

_—

_4o0

_—2H

_1o30)H

_1o4^H

Fi

1o50H

通用寄土止.6H

o0

存器組47H

—o80H

1000H取指令八1

1o90H

定時(shí)Ah

M1001HPC1o0

與

lo0

控侏U4

—

l——地址寄存器

一

AB

RDWR

步驟一

1000H

1001H

1002H

1003H

BOH1004H

通用寄

1005H

指令存器組

1006H

1007H

定時(shí)

1001H取數(shù)據(jù)1002HPC1008H

與

1009H

控制

、100AH

地址寄存需

RDWR

步驟二

1o0oH

rzBOH

用AC（：4o01H

5CHr1—o^zH5CH

1o03HO4H"J

義~TT.2EH

F04HK1oo5CAH

ALU12.OAH:

［指令4oo6WH-

—

innnHi1oo7麗

定時(shí)PC.1oo800H-

1002H取指令-1oo902H-

+1L

控制4oo麗

—

地址寄存器AH

AB

RDWR

步驟三

步驟四

/■1000H

1001H

1002H

1003H

,10O4H

通用寄

1005H

存器組

1006H

1007H

1004HPC1008H

1009H

控制

'100AH

地址筌尋需

RDWR

BOH

5CH

04H

2EH

_____

JthCAH

通用寄Jik

阡W

存器組石￡5WH

觀

1001H取數(shù)據(jù)定時(shí)1004HPCOOH

1002H取指令與02H

1003HKggg控制F4H

地址寄存器

ALU中相加

■---IAi41I—

st—廠AB

結(jié)果送ACC

RDWR

步驟六

，版型計(jì)算機(jī)硬件余挑的挑念輅構(gòu)

由CPU、總線(xiàn)、存儲(chǔ)器、I/O接口和外部設(shè)備構(gòu)成

地址總線(xiàn)AB

C

輸

存

入

P儲(chǔ)

設(shè)

器

U備

數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB

控制總線(xiàn)CB

1）微處理器

口微處理器簡(jiǎn)稱(chēng)CPU,是計(jì)算機(jī)的核心,

主要包括：

“運(yùn)算器

Y控制器

:寄存器組

CPU的典型結(jié)構(gòu)

次CPU的功能:

?k進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算

?，能對(duì)指令進(jìn)行譯碼并執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作

?k可暫存少量數(shù)據(jù)

:，提供整個(gè)系統(tǒng)所需要的定時(shí)和控制

勵(lì)k能和存儲(chǔ)器、外設(shè)交換數(shù)據(jù)

?k可以響應(yīng)其他部件發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求

?運(yùn)算器

:運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中加工和處理數(shù)據(jù)的功能部

件，主要包括兩個(gè)功能：

背對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理，主要包括算術(shù)運(yùn)算

a和邏輯運(yùn)算，如加、減、乘、與、或、非運(yùn)算

::等，這是運(yùn)算器的重要功能，這些功能是通過(guò)運(yùn)

?算器內(nèi)部的算術(shù)邏輯單元（ALU）來(lái)完成的；

?才暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和某些中間結(jié)

?果，通常是通過(guò)與ALU相連的寄存器組來(lái)實(shí)現(xiàn)。

■控制器

由指令寄存器、指令譯碼器和操

作控制電路組成。

控制器是計(jì)算機(jī)內(nèi)“指揮”與“控

制”整臺(tái)計(jì)算機(jī)各個(gè)功能部件協(xié)同動(dòng)作、

自動(dòng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的功能部件，它

要給出控制整臺(tái)機(jī)器各功能部件正常

運(yùn)行所需要的全部信號(hào)。

:寄存器組

;分為專(zhuān)用寄存器和通用寄存器。

■專(zhuān)用寄存器的作用是固定的，如SP、PC、FLAGSo

:通用寄存器如AX、BX等由程序員規(guī)定其用途。

,寄存器組中包括多種類(lèi)型的寄存器，其中累加器是寄

>存器組中最繁忙的寄存器，在進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算

.時(shí)，它具有雙重功能：運(yùn)算前用來(lái)保存一個(gè)操作數(shù)，運(yùn)

算后用來(lái)保存算術(shù)或邏輯運(yùn)算的結(jié)果O數(shù)據(jù)寄存器是通

,過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)向存儲(chǔ)器或輸入/輸出設(shè)備送（稱(chēng)為寫(xiě)）或

?取（稱(chēng)為讀）數(shù)據(jù)的暫存單元。

?2）存儲(chǔ)器

:□存儲(chǔ)器又叫內(nèi)存或主存,是微型計(jì)算機(jī)用來(lái)

?存放程序和數(shù)據(jù)（包括文字、圖像、聲音等）

命的記憶裝置。用于存放計(jì)算機(jī)工作過(guò)程中需

?要操作的數(shù)據(jù)和當(dāng)前執(zhí)行的程序。

:J內(nèi)存一隨機(jī)存取，速度快，容量小

?I外存一順序存取/塊存取，速度慢，容量大

有關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)器的幾個(gè)概念：

寸內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容

寸內(nèi)存容量

寸內(nèi)存的操作

育內(nèi)存的分類(lèi)

內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容:

■地址:每個(gè)單

元都對(duì)應(yīng)一個(gè)

編號(hào)，以實(shí)現(xiàn)

對(duì)單元內(nèi)容的

尋址

■內(nèi)存單元的內(nèi)

容：內(nèi)存單元

中存放的信息

:內(nèi)存容量

:■內(nèi)存所含存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為

:單位

[■內(nèi)存容量的大小依CPU的尋址范圍而

匕定（即CPU地址信號(hào)線(xiàn)的位數(shù)）

?內(nèi)存操作

■■讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容讀出，原單元內(nèi)容不

,?改變，即non-destructiveread；

?■寫(xiě)：CPU將信息寫(xiě)入內(nèi)存單元，原單元中原

?內(nèi)容被覆蓋，即overlaywrite；

*■刷新：把原來(lái)存儲(chǔ)的內(nèi)容重新再寫(xiě)入一次。

:此操作對(duì)CPU透明，而且僅動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器有此操

，作。

地址內(nèi)容

OOH

內(nèi)存的分類(lèi)

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

按工作方＜

式可分為

只讀存儲(chǔ)器（ROM）

3）輸入/輸出接口

■I/O接口是計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部設(shè)備之

間進(jìn)行通信的橋梁。

主機(jī)

接口的分類(lèi)：

從傳送f串行接口

方式上I并行接口

?從總的\輸入接口

?功能上I輸出接口

接口的功能：

-數(shù)據(jù)緩沖寄存

■信號(hào)電平或類(lèi)型的轉(zhuǎn)換

■實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)間的運(yùn)行匹配

：4)總線(xiàn)

:總線(xiàn)是計(jì)算機(jī)中各個(gè)部件之間傳輸信息的公共

.通道，它由一組導(dǎo)線(xiàn)和相關(guān)的邏輯電路構(gòu)成。

,內(nèi)部總線(xiàn)：是指位于CPU內(nèi)部的總線(xiàn)，它把CPU

Is內(nèi)部的各個(gè)部件連接起來(lái)。

:外部總線(xiàn)：是指主機(jī)與外部設(shè)備接口的總線(xiàn)，

:實(shí)際上是外設(shè)的接口標(biāo)準(zhǔn)。目前微機(jī)上流行的

,接口標(biāo)準(zhǔn)有IDE、EIDE(ATA)、SCSI、USB、

1.IEEE1394等。

：■前端總線(xiàn)：是指CPU與存儲(chǔ)器、高速緩存、總

?線(xiàn)接口等部件之間的總線(xiàn)。其中的信號(hào)線(xiàn)依用

?途的不同可分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)(DataBus,DB),

?地址總線(xiàn)(AddressBus,AB)和控制總線(xiàn)

?(ControlBus,CB)。

系統(tǒng)總線(xiàn)：也稱(chēng)為I/O通道總線(xiàn)，用于連接I/O

>接口。微機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)總線(xiàn)已完全標(biāo)準(zhǔn)化，曾經(jīng)

?廣泛使用的有PCI總線(xiàn)、ISA總線(xiàn)、MCA總線(xiàn)、

?EISA總線(xiàn)等。目前比較流行的系統(tǒng)總線(xiàn)有PCI

?總線(xiàn)、PCI-E總線(xiàn)。

?■地址總線(xiàn)(AB)：用來(lái)傳送CPU輸出的地址信

?號(hào)，確定被訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元或I/O端口。地址

f線(xiàn)的根數(shù)決定了CPU的尋址范圍。若CPU的地址

?線(xiàn)根數(shù)為n,貝UCPU的尋址范圍=2%CwD

：■數(shù)據(jù)總線(xiàn)(DB)：在CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等

,各部件之間傳送數(shù)據(jù)的公共通路。數(shù)據(jù)總線(xiàn)的

?根數(shù)決定一次最多可以傳送的數(shù)據(jù)的位數(shù)。(名

令?控制總線(xiàn)(CB)：用來(lái)在各部件之間傳送各種

(?控制信號(hào)、時(shí)序信號(hào)和狀態(tài)信息。

軟件系疣

?■運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?yàn)閷?shí)

現(xiàn)某一功能而編寫(xiě)的各種程序及其相

關(guān)資料的總和。

r操作系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件r編譯程序

匯編程序

系統(tǒng)實(shí)用程序《數(shù)據(jù)庫(kù)

,軟件

調(diào)試程序

應(yīng)用軟件〔工具軟件

:-程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

:□機(jī)器語(yǔ)言

?■計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行的二進(jìn)制形式的程序

?□匯編語(yǔ)言

:■助記符語(yǔ)言表示的程序

.□高級(jí)語(yǔ)言

,■不依賴(lài)于具體機(jī)型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

微型材獸機(jī)的物理給構(gòu)

CPU

前端總線(xiàn)/CPU總線(xiàn)

外設(shè)

Cache

CRT—AGP—北橋接口卡

IRAM

PCI

KBD,Mouse

串行/并行接口

BIOS

HDD/CDROM(IDE)南橋一總線(xiàn)擴(kuò)展槽

FDD

USB

微型計(jì)算機(jī)的硬件架構(gòu)圖

?微型計(jì)算機(jī)的物理結(jié)構(gòu)示意圖

典型的￡極秸構(gòu)

Intel

965G

-心H-片NL

組

http7/www.:bench8m

五板上的:要部件

■CPU插座

■芯片組（南北橋/HUB）

■內(nèi)存插槽：用于插入內(nèi)存條

■高速緩存（現(xiàn)已集成至UCPU內(nèi)部）：用

于提高內(nèi)存的訪問(wèn)速度

■系統(tǒng)BIOS：硬件控制，系統(tǒng)配置

■CMOS：存放硬件配置參數(shù)

■總線(xiàn)擴(kuò)展槽：PCI、PCI-E.ISA、AGP

串行、并行接口、鍵盤(pán)鼠標(biāo)接口、USB接

□:連接外部設(shè)備

■軟/硬盤(pán)、光驅(qū)插座

芯片組：CPU的外圍控制芯片，通常為2片。

它有兩種架構(gòu)：南北橋和HUB(加速中心)。

>南北橋結(jié)構(gòu)

北橋——提供CPU/主存/高速緩存的連接、AGP

接口、PCI橋接

南橋——提供USB、IDE(FDD/HDD),串/并口及

ISA橋接等

例如：Intel4xx系列、VIA6xx系列、SiS6xx

?系列

?>HUB結(jié)構(gòu)

GMCH——AGP接口、存儲(chǔ)器通道

?

?ICH——PCI橋接、IDE控制器、USB、串/并口

?FWH——系統(tǒng)BIOS、顯示BIOS、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器

例如:Intel8xx系列、9xx系列等

1.2奸算機(jī)中的奸劇制及編鳴

■了解：各種計(jì)數(shù)制的特點(diǎn)及表示方法

■掌握：各種計(jì)數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換

帝用奸劇制

r十進(jìn)制

二進(jìn)制

十六進(jìn)制

K進(jìn)制

十進(jìn)喇

特點(diǎn)：以十為底，逢十進(jìn)一;

共有0?9十個(gè)數(shù)字符號(hào)。用D代表。

表示:

彳列1234.98D或(234.98)10

二進(jìn)制

特點(diǎn)：以2為底，逢2進(jìn)位；

只有0和1兩個(gè)符號(hào)。用B表示。

表示:

例2110LUB或(1101.11)2

十人進(jìn)喇

特點(diǎn)：有0?9及A~F共16個(gè)數(shù)字符號(hào)

逢16進(jìn)位。用H表示。

表示:

例3ABCD.BFH或(ABCD.BF)16

.

各種微喇之間的搭換

fL旅十進(jìn)喇熬刎十進(jìn)喇熬的箝換

:方法：按相應(yīng)的權(quán)表達(dá)式展開(kāi)，再按十進(jìn)

?制運(yùn)算規(guī)則求和，即可得到它們對(duì)應(yīng)的十

.進(jìn)制數(shù)。

:例5(1101.101)2=(13.625)10

?例6(64.C)i6=(100.75)io

畬2.十進(jìn)制到旅十進(jìn)制劇的轉(zhuǎn)換

?■對(duì)二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：

L.對(duì)整數(shù)：除2取余；

:對(duì)小數(shù)：乘2取整。

、■對(duì)十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：

，?對(duì)整數(shù)：除16取余；

對(duì)小數(shù)：乘16取整。

)?■對(duì)K進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：

::對(duì)整數(shù)：除K取余；

對(duì)小數(shù)：乘K取整。

3.二進(jìn)制導(dǎo)十A進(jìn)喇間的轉(zhuǎn)換

用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十六進(jìn)制數(shù)

?方法：從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始分別向左和向右把整數(shù)和

，小數(shù)部分每4位分為一組。若整數(shù)最高位的一

.組不足4位，則在其左邊補(bǔ)零；若小數(shù)最低位

令的一組不足4位，則在其右邊補(bǔ)零。然后將每

一組二進(jìn)制數(shù)用對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)代替，則得到

?轉(zhuǎn)換結(jié)果。

奸獸機(jī)中二進(jìn)喇版表東

■表數(shù)范圍

一一種類(lèi)型的數(shù)據(jù)所能表示的最大值

和最小值

-表數(shù)精度

一用實(shí)數(shù)值能給出的有效數(shù)字的位數(shù)

表示

(

,■---------

?2.楚熬的袤示

定義：

小數(shù)點(diǎn)定在數(shù)據(jù)的最低位右邊的一種數(shù)據(jù)

一.

一

3.藩克殿的表示

定義:

小數(shù)點(diǎn)的位置可以左右移動(dòng)的數(shù)據(jù)

表示:

N=+REXM

M：浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)，或稱(chēng)為有效數(shù)字，通常是純小數(shù);

R：階碼的基數(shù)

E：階碼，為帶符號(hào)整數(shù)

心：階符，表示階碼的符號(hào)，決定浮點(diǎn)數(shù)范圍的大小

Ms：尾符，尾數(shù)的符號(hào)位，安排在最高位，表示浮點(diǎn)

數(shù)的正負(fù)

■典型的浮點(diǎn)數(shù)格式

M,

EsEM

1位1位m位n位

10.01011101x2+5的階碼為+5,表示把尾數(shù)的小數(shù)

點(diǎn)向右移動(dòng)5位就是小數(shù)點(diǎn)的實(shí)際位置

有規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)

一?規(guī)定計(jì)算機(jī)內(nèi)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)部分用純小數(shù)表示，

即小數(shù)點(diǎn)右邊第1位不為0

年浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化

對(duì)不滿(mǎn)足要求的數(shù)，可通過(guò)修改階碼并同時(shí)左右

移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)位置的方法，使其變?yōu)橐?guī)格化浮點(diǎn)數(shù)

小規(guī)格化處理：整數(shù)部分必須是工

b浮點(diǎn)數(shù)的表數(shù)范圍主要由階碼決定，精度則主要由尾數(shù)

決定

察

4???

二一十進(jìn)制數(shù)的表示一8421BCD碼

用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)

表十進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系

十進(jìn)制數(shù)字8421BCD碼十進(jìn)制數(shù)字8421BCD碼

0000050101

000160110

2001070111

3001181000

4010091001

例7將十進(jìn)制數(shù)138.16轉(zhuǎn)換為BCD碼。

解：將138.16的每一位用對(duì)應(yīng)的BCD碼表示，可得

(138.16)=(000100111000.00010110)

1JLU0￡)1/

例8將BCD碼000101110101.0101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

解:(000101110101.0101)BCD=(175.5)10

例9將二進(jìn)制數(shù)00110101轉(zhuǎn)換為BCD碼。

解：(00110101)2=(53)10=(01010011)BCD

同一個(gè)8位二進(jìn)制代碼表示的數(shù)，當(dāng)認(rèn)為

它表示的是二進(jìn)制數(shù)和認(rèn)為它表示的是二進(jìn)

制編碼的十進(jìn)制數(shù)時(shí)，數(shù)值是不相同的。

例如：ooonooo作為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，其值為

24；但作為2位BCD碼時(shí)，其值為18。

ABCD碼的存儲(chǔ)方式

■壓縮BCD碼

用4位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)

■擴(kuò)展BCD碼

用8位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)

ABCD碼的加法運(yùn)算

下面我們以壓縮BCD碼格式為例討論BCD碼的加法運(yùn)算。

例10用BCD碼求38+49。

解：

0011100038的BCD碼

+0100100149的BCD碼

1000000181的BCD碼

?次對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為81,正確結(jié)果應(yīng)為87,

,顯然結(jié)果是錯(cuò)誤的。其原因是，十進(jìn)制

?數(shù)相加應(yīng)當(dāng)是“逢十進(jìn)一”，而計(jì)算機(jī)

,按二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算，每4位為一組，低4位

命向高4位進(jìn)位與十六進(jìn)制數(shù)低位向高位的

”情況相當(dāng)，是“逢十六進(jìn)一”，所以當(dāng)

:相加結(jié)果超過(guò)9時(shí)將比正確結(jié)果少6。因

?此，結(jié)果出錯(cuò)。

:次解決的辦法：

?對(duì)二進(jìn)制加法運(yùn)算的結(jié)果采用“加6修

?正”，將二進(jìn)制加法運(yùn)算的結(jié)果修正為BCD碼

?加法運(yùn)算的結(jié)果。兩個(gè)兩位BCD數(shù)相加時(shí)，對(duì)

?二進(jìn)制加法運(yùn)算結(jié)果修正的規(guī)則如下：

:(1)如果任何兩個(gè)對(duì)應(yīng)位BCD數(shù)相加的結(jié)果

;向高一位無(wú)進(jìn)位時(shí)，若得到的結(jié)果小于或等于

?9,則該位不需修正；若得到的結(jié)果大于9且小

?于16,則該位進(jìn)行加6修正。

(2)如果任何兩個(gè)對(duì)應(yīng)位BCD數(shù)相加的

結(jié)果向高一位有進(jìn)位時(shí)(即結(jié)果大于或

等于16),該位進(jìn)行加6修正。

(3)低位修正結(jié)果使高位大于9時(shí)，高

位進(jìn)行加6修正。

這種修正稱(chēng)為BCD調(diào)整。

,下面通過(guò)例題驗(yàn)證上述規(guī)則的正確性。

,例11用BCD碼求35+21o

?解：0011100035

?+0010000121

?6101011056

?次低4位，高4位均不滿(mǎn)足修正法則，所以結(jié)果正

?確，不需修正。

例12用BCD碼求25+37。

解：00100101

+0011011137

01011100低4位滿(mǎn)足法則1

+00000110加6修正

0110001062結(jié)果正確

例13用BCD碼求38+49。

解：0011100038

+0100100149

10000001低4位滿(mǎn)足法則2

+00000110加6修正

1000011187結(jié)果正確

例14用BCD碼求42+95。

解：0100001042

+1001010195

11010111高4位滿(mǎn)足法則1

+01100000加6修正

000100110111137結(jié)果正確

例15用BCD碼求91+83o

解：1001000191

+1000001183

000100010100高4位滿(mǎn)足法則2

+01100000加6修正

000101110100174結(jié)果正確

例16用BCD碼求94+7。

1001010094

+000001117

10011011低4位滿(mǎn)足法則1

+00000110加6修正

10100001高4位滿(mǎn)足法則3

+01100000加6修正

000100000001101結(jié)果正確

例17用BCD碼求76+45。

解：0111011076

+0100010145

10111011低4位、高4位均滿(mǎn)足法則1

+01100110同時(shí)加6修正

000100100001121結(jié)果正確

ASCII碼

■字符的編碼，用7位二進(jìn)制編碼表示128

個(gè)字符和符號(hào)，在需要時(shí)可在D7位加校

驗(yàn)位。

■熟悉0?F的ASCH碼

■ASCII碼的校驗(yàn)

,■采用帶有一定特征的編碼方法，在硬件線(xiàn)路

?的配合下，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、確定錯(cuò)誤的性質(zhì)和位

,置，甚至實(shí)現(xiàn)自動(dòng)改正錯(cuò)誤。

：■數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼是一種能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并具有自動(dòng)改

?錯(cuò)能力的編碼方法。

A奇偶松臉?gòu)?/p>

:■奇校驗(yàn)

.加上校驗(yàn)位后編碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)。

?例：A的ASCII碼是41H(1000001B),

:以奇校驗(yàn)傳送則為C1H(11000001B)

(■偶校驗(yàn)

?加上校驗(yàn)位后編碼中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。

?上例若以偶校驗(yàn)傳送，則為41H。

1.3二進(jìn)制照的運(yùn)算

無(wú)符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算

有符號(hào)數(shù)邏輯運(yùn)算

無(wú)符號(hào)數(shù)的運(yùn)算

1.算木運(yùn)第

包括：加法運(yùn)算

減法運(yùn)算

乘法運(yùn)算

除法運(yùn)算

法意X

■對(duì)加法：1+1=0（有進(jìn)位）

■對(duì)減法：0-1二1（有借位）

■對(duì)二進(jìn)制數(shù)，乘以2相當(dāng)于左移一位;

■除以2則相當(dāng)于右移1位。

例18：

00001011x0100=00101100B

00001011-0100=0000001OB

即：商ROOOOOIOB

余數(shù)=11B

2.無(wú)符號(hào)劇的表示范砌

一個(gè)n位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)X,它可表示的數(shù)的

范圍為：

0<X<2n-l

若運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，則產(chǎn)生溢出。

對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)：運(yùn)算時(shí)，當(dāng)最高位向更高位有進(jìn)

位（或借位）時(shí)則產(chǎn)生溢出。

:例19：11111111

+00000001

100000000

:最高位向前有進(jìn)位，產(chǎn)生溢出

?■8位（1字節(jié)）表示數(shù)的范圍：0?255

：3.無(wú)符號(hào)二進(jìn)制照的溢出判斷

，無(wú)符力二進(jìn)制數(shù)加法（或減法）中最高有效位

,Dj的進(jìn)（借）位為3,則兩個(gè)無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)

?相加（或相減）時(shí)，若最高有效位以產(chǎn)生進(jìn)位

:（或相減有借位），即3二1,則產(chǎn)生溢出。

?在加法過(guò)程中，符號(hào)位向更高位產(chǎn)生進(jìn)位；

?在減法過(guò)程中，符號(hào)位向更高位產(chǎn)生借位。

?-------產(chǎn)生溢出

■4.逡晴運(yùn)落

非

.異或

5.逡莉門(mén)

掌握：

-與、或、非門(mén)邏輯符號(hào)和邏輯關(guān)系（真

?值表）

?■與非門(mén)、或非門(mén)的應(yīng)用

，，C>，，，，A”

與、或

■任何數(shù)和“0”相“與”，結(jié)果為0

■任何數(shù)和“1”相“或”，結(jié)果為1

“薇”、“異或”運(yùn)算

-“非”運(yùn)算即按位求反

-兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相“異或”：

相同則為0,相異則為I

?6.用雞器

,■74LS138譯碼器:

Yo-?、

譯碼使能端＜

譯碼輸出端

C

譯碼輸入端＜B

A

承援

74LS138譯碼器:

■各引腳功能

■輸入端與輸出端關(guān)系（真值表）

-將一組輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為在某一時(shí)

刻有一個(gè)確定的輸出信號(hào)。

74LS138真值表:

使能端輸入端輸出端

G1G2A%CBAYY】YYYYYY

OTo234567

XXX11111111

TO

?XXX

TT11111111

XXXX11111111

O

XXXXX11111111

OO

T00001111111

OO

T00110111111

TOO

01011011111

TOO

H

OO01111101111

T

OO10011110111

T

OO10111111011

I

TOO11011111101

11111111110

才符號(hào)數(shù)

計(jì)算機(jī)中的符號(hào)數(shù)可表示為:

符號(hào)位+真值

J機(jī)器數(shù)」

“0”一表示正

“1”一表示負(fù)

?機(jī)器數(shù)：符號(hào)數(shù)值化了的數(shù)；用一位表示符號(hào)的二進(jìn)制

數(shù)。

AM器數(shù)的真值：原來(lái)的數(shù)值。（包括+、■號(hào)）

例20：

真值機(jī)器數(shù)

------------八-----------/-------------------A-----------

■+52=+0110100=00110100

符號(hào)位數(shù)值位

11

■-52--0110100-10110100

1.符號(hào)數(shù)的表示:

原稿

\疚碣

?原碼；

:■最高位為符號(hào)位，用“0”表示正，用

r“1”表示負(fù)；其余為真值部分

七■優(yōu)點(diǎn)：真值和其原碼表示之間的對(duì)應(yīng)關(guān)

E系簡(jiǎn)單，容易理解

B■缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)中用原碼進(jìn)行加減運(yùn)算比

:較困難，0的表示不惟一

微0的原雞

■8位數(shù)0的原碼:[+0]原=00000000

[-0]原=10000000

即：數(shù)0的原碼不惟一

[:晨媽的定義

?若二進(jìn)制數(shù)X=乂六/譚…乂]。

:rx2n-i>x叁o

[X]原

2n-1-X=2n-1+X0叁X>-241

對(duì)一個(gè)機(jī)器數(shù)X：

j■若X>0,則［X］反二［X］原

B■若X〈0,則［X］反二對(duì)應(yīng)原碼的符號(hào)位

命不變，數(shù)值部分按位求反

*例21：

?-X=-52=-0110100

:[X]M=10110100

:[Xk=l1001011

一用hL年缶XT物0苦素：血.

IIIIIII1=刃0-]

00000000=^[0+]

；包可明0

?友媽的定義

>若二進(jìn)制數(shù)X=Xn/Xn_2???XiXo

:X2n-i>X三0

.兇反=

:(2n-l)+X0叁X*/

補(bǔ)雞

定義:

■若X>0,則［X］補(bǔ)兇反=[X]原

■若XVO,則［X］補(bǔ)[X]反+1

例22：

X=-52=-0110100

［X］原=10110100

［X］反=11001011

［漢補(bǔ)=［X］反+1=11001100

-，0的補(bǔ)碼；

:[+。]補(bǔ)=[+0]原=。0000000

:[-。]補(bǔ)=[-0].+1=1111+11+1

0=100000000

;/

a對(duì)8位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉

:即：數(shù)0的補(bǔ)碼唯一

補(bǔ)媽的