微型計(jì)算機(jī)概述

《微機(jī)原理及接口技術(shù)》

課程簡介及要求

1.課程性質(zhì)及教學(xué)目的

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是理工科相關(guān)專業(yè)

學(xué)生的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)

習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識、匯編語言程序設(shè)計(jì)的

入門課程。

課程的任務(wù)是幫助學(xué)生掌握微機(jī)的硬件組成

及使用；學(xué)會(huì)運(yùn)用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；建

立起計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念；具備一定的

開發(fā)能力，為后繼的軟、硬件課程做好基礎(chǔ)。

聯(lián)系方式:理科樓L1631,Email：1012078382@qq.com

《微機(jī)原理及接口技術(shù)》

課程簡介及要求

2.課程教學(xué)安排

A理論學(xué)時(shí)：56學(xué)時(shí)

A實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：（56含？）學(xué)時(shí)

A考核：平時(shí)成績（30%）：由出勤、聽課及作業(yè)等

情況綜合評定；期末考試（70%）：筆試

-每周第一次課交作業(yè)；作業(yè)本，抄題；除了姓名，

請?jiān)谧鳂I(yè)本上寫上學(xué)號。

3.參考教材：馬義德等，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，高等

教育出版社，2011

4.答疑安排：郵件、QQ、課間、辦公室

《微機(jī)原理及接口技術(shù)》

課程簡介及要求

5.教材內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)

>基本知識與基本概念

■計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

■微處理器與微型計(jì)算機(jī)的概念

?微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及其應(yīng)用

■計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示、數(shù)制與編碼的應(yīng)用

>8086/8088微處理器

?微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

?存儲器和I/O組織

?總線周期與操作時(shí)序

《微機(jī)原理及接口技術(shù)》

課程簡介及要求

?指令系統(tǒng)與匯編語言

?指令的概念與尋址方式

?8086指令系統(tǒng)介紹

?匯編語言格式、基本表達(dá)、偽指令介紹

?匯編語言源程序的建立、編輯、運(yùn)行、調(diào)試

?微機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用

?中斷控制系統(tǒng)

?并行接口

?串行接口

?DMA控制技術(shù)

?定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

?A/D及D/A接口

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

本章主要教學(xué)內(nèi)容

＞微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展、微處理器系統(tǒng)

A微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類及性能指標(biāo)

＞微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件組成情況

＞計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

＞無符號數(shù)和帶符號數(shù)的表示方法

AASCII碼、BCD碼的相關(guān)概念和應(yīng)用

1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡介

一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

1.第一臺電子計(jì)算機(jī)

1946年2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺電

子數(shù)字計(jì)算機(jī)：“埃尼阿克”（ENIAC,即Electronic

NumericalIntegratorandCalculator,電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）。

重量30噸，占地170平方米，每小時(shí)耗電150千瓦，價(jià)值約

40萬美元。采用18000只電子管，70000個(gè)電阻，10000支電容,

研制時(shí)間近三年，運(yùn)算速度為每秒5000次加減法運(yùn)算。

ENIAC的不足：運(yùn)算速度慢、存儲容量小、全部指令沒

有存放在存儲器中、機(jī)器操作復(fù)雜、穩(wěn)定性差。

2.馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)

1946年6月，美籍匈牙利科學(xué)家馮?諾依曼(JoheVon

Neumman)提出了“存儲程序”的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案。

其特點(diǎn)是：

?采用二進(jìn)制數(shù)形式表示數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)指令。

■指令和數(shù)據(jù)存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲器中，能自動(dòng)依次執(zhí)行

指令。

?由控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備5大部分

組成計(jì)算機(jī)硬件。

工作原理的核心是“存儲程序”和“程序控制”。

按照這一原理設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)稱為馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)。

馮?諾依曼提出的體系結(jié)構(gòu)奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)理論的基

礎(chǔ)，被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑。

馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

各部分的主要功能：

(1)輸入設(shè)備：用于輸入原始信息和處理信息的程序。如鍵

盤、鼠標(biāo)器和掃描儀等。

(2)輸出設(shè)備：用來輸出計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果及程序清單。如

顯示器和打印機(jī)。

(3)存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)。在控制器的控制下，可

與輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、運(yùn)算器、控制器交換信息，是計(jì)算

機(jī)中各種信息存儲和交流的中心。

(4)運(yùn)算器：用來對信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算。也稱為算

術(shù)邏輯部件ALU(ArithmeticandLogicUnit)。

(5)控制器：是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心，用來指揮計(jì)算機(jī)各

部件的操作，使其協(xié)調(diào)一致地工作。

計(jì)算機(jī)中的兩類信息：一類是采用雙線表示的數(shù)據(jù)信息流，

它包括原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、計(jì)算結(jié)果和程序中的指令；另

一類是采用單線表示的控制信息流，它是控制器發(fā)出的各種

操彳乍命令。

二、計(jì)算機(jī)的工作原理

1.存儲程序原理

把事先編制好的由計(jì)算機(jī)指令組成的程序存放到

存儲器內(nèi)，計(jì)算機(jī)在運(yùn)算時(shí)依次取出指令，根據(jù)指令

的功能進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，這就是存儲程序原理。

2.程序的自動(dòng)執(zhí)行

程序在執(zhí)行前先裝入內(nèi)存儲器，CPU負(fù)責(zé)從內(nèi)存

中逐條取出指令，分析識別指令，最后執(zhí)行指令，從

而完成一條指令的執(zhí)行周期。

程序的執(zhí)行流程：

取指令一分析指令一執(zhí)行指令。

三、微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)介紹

位：這是計(jì)算機(jī)中所表示的最基本、最小的數(shù)據(jù)單元。

字長：是計(jì)算機(jī)在交換、加工和存放信息時(shí)的最基本的長度。

字節(jié)(Byte)：是計(jì)算機(jī)中通用的基本單元，由8個(gè)二進(jìn)制位組成。

字：是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本單位。

主頻：也稱時(shí)鐘頻率，是指計(jì)算機(jī)中時(shí)鐘脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的頻率。

訪存空間：是該微處理器構(gòu)成的系統(tǒng)所能訪問的存儲單元個(gè)數(shù)。

基本指令執(zhí)行時(shí)間：計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序所花的時(shí)間。

可靠性：指計(jì)算機(jī)在規(guī)定時(shí)間和條件下正常工作不發(fā)生故障的概率。

兼容性：指計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和軟件程序可用于其他多種系統(tǒng)的性能。

性能價(jià)格比：是衡量計(jì)算機(jī)產(chǎn)品優(yōu)劣的綜合性指標(biāo)。

四、微型計(jì)算機(jī)的分類

1.按照CPU的字長來分類

有4位、8位、16位、32位、64位微型計(jì)算機(jī)等。

2.按照微處理器器件的工藝來分類

可分成MOS工藝、雙極型TTL工藝的微處理器。

3.按照微型計(jì)算機(jī)的利用形態(tài)來分類

有單片機(jī)、單板機(jī)、位片機(jī)、微機(jī)系統(tǒng)等。

五、微處理器(CPU)的產(chǎn)生和發(fā)展

將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器和控制器集成在一塊大規(guī)模集成

電路芯片上作為中央處理部件，簡稱為微處理器。

按照計(jì)算機(jī)CPU、字長和功能劃分，經(jīng)歷了幾代的演變：

＞第一代(1971年?1973年)：4位和8位低檔微處理器

典型：Intel8008

＞第二代(1974年?1978年)：8位中高檔微處理器

典型(Motorola)MC6800、(Intel)8080＞(ZIL0G)Z80

＞第三代(1978年?1980年)：16位微處理器

典型(Motorola)MC68000＞(Intel)8086/8088

(ZIL0G)Z8000

＞第四代（1985年?2000年）：32位微處理器

典型：（Intel）80386DX、80486以及Pentium系列、

（AMD）K5/6/7等。

PII首次引入MMX技術(shù)。

＞第五代（2001年以后）：64位微處理器

典型：（AMD）Athlon64、（Intel）Itanium系列。

＞基本上每兩三年就有更新產(chǎn)品出現(xiàn)。微處理器的集成度每隔

18-24個(gè)月就會(huì)翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍（摩爾

定律）。

一

發(fā)

表

字長線寬晶體管數(shù)時(shí)鐘頻率速度

年

代份型號

(bits)(pim)（萬個(gè)）（MHz）(MIPS)

1971440040.2

-----50<10.05

1972880080.3

197488080200.52-40.5

19788086/80882.94.77-10<1

16乙o

198280286138-201-2

19858038627.512-336-12

四321-2

19898048612025-6620-40

五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200

1995P/Pro0.6550133-200

1996P/MMX0.6450166-233

六199732PII0.35750233-450>300

1999PHI.25-.13850450-1200

2001P4.18-.1330001300-3000

CPU:2.5K800(20條指令/

七200264Itanium0.08>3000

Cache:30K時(shí)鐘周期）

摩爾定律(TheLawofMoore)

.：.1965年，有一天摩爾發(fā)現(xiàn)集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目，以每年翻一

番的速度穩(wěn)定增長。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在當(dāng)年第35期《電子學(xué)》雜志上，并預(yù)

言在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢頭。

。當(dāng)時(shí)，集成電路問世才6年。摩爾的實(shí)驗(yàn)室也只能將50只晶體管和電阻集

成在一個(gè)芯片上。摩爾當(dāng)時(shí)的預(yù)測聽起來好像是科幻小說；此后也不斷有技

術(shù)專家認(rèn)為芯片集成的速度“已經(jīng)到頂”。但事實(shí)證明，摩爾的預(yù)言是準(zhǔn)確

的。盡管這一技術(shù)進(jìn)步的周期已經(jīng)從最初預(yù)測的12個(gè)月延長到如今的近1

8個(gè)月，但“摩爾定律”依然有效。目前最先進(jìn)的集成電路已含有17億個(gè)

晶體管。摩爾定律神奇地靈驗(yàn)了三十多年，連摩爾自己也驚訝不已。

。摩爾的這個(gè)預(yù)言，是他一生中最為重要的文章。這篇不經(jīng)意之作也是迄今為

止微電子產(chǎn)業(yè)歷史上最具意義的論文。它給了微電子技術(shù)人員和投資商以

極大的信心八

transistors

Intel公司CPU的發(fā)展摩爾(G.Mq2a

摩爾定律(TheLawofMoore)

?Min.transistorfeaturesizedecreasesby0.7Xeverythree

years-Trueforatleast30years!

-Intel公司前董事長GordonMoore首次于1965提出。

。后人對摩爾定律加以擴(kuò)展，集成電路的發(fā)展每三年：

-工藝升級一代；

-集成度（單位面積內(nèi)可容納的晶體管數(shù)目）翻二番；

-特征線寬約縮小30%左右；

-邏輯電路（以CPU為代表）的工作頻率提高約30%。

10um

集成電路的特征尺寸：1

40nm-*32nm->28nm->2011111->lxnm

f?量子效應(yīng)；

集成電路光刻費(fèi)用也急劇增加。

0.01

19801985199019952000200520102015year

NoExponentialisForever:ButForeverCanBeDelayed

六、從Intel8088/8086學(xué)起的原因

>Intel-32位微機(jī)結(jié)構(gòu)是完全兼容的；

>8088/8086是Intel80x86系列芯片的基礎(chǔ)；

>構(gòu)造一個(gè)小型系統(tǒng),要采用8086(8088)；

>PC機(jī)的存儲器容量已經(jīng)很大，但是基本存儲單元的基本工作

原理沒有變；構(gòu)成存儲器的原理沒有變；存儲器與CPU的接

口原理、接口方法也沒有變；

>PC機(jī)的外設(shè)越來越豐富，但是PC機(jī)與外設(shè)的接口方法(技術(shù))

沒變；中斷的工作原理及中斷處理方法也沒變；

>PC機(jī)主板上已用兩塊專用芯片代替以前大量的接口芯片和中

小規(guī)模集成電路。但是它們?nèi)匀痪哂?255A、8250、8353

(8254)、8259和8237等芯片的作用。并且在自行構(gòu)造系統(tǒng)

時(shí)，仍然要使用這些通用的接口芯片。

>重要的是基本原理。

1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示

數(shù)字編碼

轉(zhuǎn)化

信息一》二進(jìn)制代碼形式流通、處—＞信息

O

O

計(jì)算機(jī)內(nèi)部

處理

1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示

一、數(shù)制：用一組數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目

1.數(shù)的表示

任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫成按位權(quán)展開的多項(xiàng)式之

和。

n1n2n3m

N=dn_1b_+dn_2b_+dn_3b-+……d_mb-

式中：n——整數(shù)的總位數(shù)。

m---小數(shù)的總位數(shù)。

d下標(biāo)——表示該位的數(shù)碼。

b——表示進(jìn)位制的基數(shù)（=10,16,8,2等）。

b上標(biāo)——表示該位的位權(quán)。

計(jì)算機(jī)中為什么要采用二進(jìn)制？

在計(jì)算機(jī)中任何信息均采用二進(jìn)制，計(jì)算機(jī)內(nèi)部存

儲、處理的只有0和1組成的代碼。主要原因如下：

1）二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)（只需二種狀態(tài)）；

2）運(yùn)算簡單；

如：十進(jìn)制的乘法運(yùn)算，九九表有100條法則，而二進(jìn)，

制只有4條法則:0X0=0,0X1=0,1X0=0,1X1=1。

3）便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算；

“1、兩種狀態(tài)剛好與“真、假”、“是、非”對應(yīng)。

2.計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制

計(jì)數(shù)制基數(shù)數(shù)碼進(jìn)位關(guān)系

二進(jìn)制20、1逢二進(jìn)一

八進(jìn)制80、1、2、3、4、5、6、7逢八進(jìn)一

十進(jìn)制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十進(jìn),

十六進(jìn)制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9

A、B、C、D、E、F逢十六進(jìn)一

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中引入十六進(jìn)制數(shù)主要是為了書寫和使用上的方便，在計(jì)算

機(jī)內(nèi)部信息處理仍是二進(jìn)制數(shù)。

3.計(jì)數(shù)制的書寫規(guī)則

(1)在數(shù)字后面加寫相應(yīng)的英文字母作為標(biāo)識。

如：二進(jìn)制數(shù)的100可寫成100B

十六進(jìn)制數(shù)100可寫成100H

(2)在括號外面加數(shù)字下標(biāo)。

如：(1011)2表示二進(jìn)制數(shù)的1011

(2DF2)16表示十六進(jìn)制數(shù)的2DF2

4.數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

(1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)

采用基數(shù)2連續(xù)去除該十進(jìn)制整數(shù)，直至商等于“0”為止，

然后逆序排列余數(shù)。

(2)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制小數(shù)-

連續(xù)用基數(shù)2去乘以該十進(jìn)制小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分等

于“0”，然后順序排列每次乘積的整數(shù)部分。

(3)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制整數(shù)

采用基數(shù)16連續(xù)去除該十進(jìn)制整數(shù)，直至商等于“0”為止,

然后逆序排列所得到的余數(shù)。

(4)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制小數(shù)

連續(xù)用基數(shù)16去乘以該十進(jìn)制小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分

等于“(T,然后順序排列每次乘積的整數(shù)部分。

(5)二、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

用其各位所對應(yīng)的系數(shù)，按“位權(quán)展開求和”的方法就可

以得到。其基數(shù)分別為2、16。

(6)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左或向右，將每4位二進(jìn)制數(shù)分成1組,

不足4位的補(bǔ)3然后將每組用一位十六進(jìn)制數(shù)表示即可。

(7)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

將每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)表示即可。

二進(jìn)制

一位分四位法

【例1】將十進(jìn)制整數(shù)（105）I。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)

,采用“除2倒取余”的方法，過程如下：

2105

余數(shù)為1

余數(shù)為0

2|13余數(shù)為0

2L_6_余數(shù)為1

2|3余數(shù)為0

余數(shù)為1

余數(shù)為1

所以，（105）(1101001)

【例2】將十進(jìn)制小數(shù)(0.8125)I。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，

采用“乘2順取整”的方法，過程如下：

0.8125X2=1.625取整數(shù)位1

0.625X2=1.25取整數(shù)位1

0.25X2=0.5取整數(shù)位0

0.5X2=1.0取整數(shù)位1

所以，(0.8125)=(0.1101)

J1L0，?

如果出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為“(F,則可以根據(jù)

精度的要求截取一定的位數(shù)即可。

【例3】將十進(jìn)制整數(shù)(2347)I。轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制整數(shù)，采

用“除16倒取余”的方法，過程如下:

16|2347

16|146余數(shù)為11(十六進(jìn)制數(shù)為B)

16I9余數(shù)為2

0余數(shù)為9

所以，(2347)io=(92B)

【例4】將二進(jìn)制數(shù)(1001.101)2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):用其

各位所對應(yīng)的系數(shù)，按“位權(quán)展開求和”的方法就可以

得到，二進(jìn)制的基數(shù)為2。

(1001.101)9=1*23+0*22+0*21+1*20+

1*2-1+0*2-2+1*2-3

=8+0+0+1+0.5+0+0.125=9.625

所以，(1001.101)=(9.625)

乙,J1LU0

同理，十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，按權(quán)相加

二、機(jī)器數(shù)

在算術(shù)運(yùn)算中，數(shù)據(jù)是有正有負(fù)的，將這

類數(shù)據(jù)稱為帶符號數(shù)。

為了在計(jì)算機(jī)中正確地表示帶符號數(shù)，通

常規(guī)定每個(gè)字長的最高位為符號位，并用。表示

正數(shù)，用1表示負(fù)數(shù)。這種把一個(gè)數(shù)及其符號在

機(jī)器中的表示加以數(shù)值化，稱為機(jī)器數(shù)。機(jī)器

數(shù)所代表的數(shù)稱為數(shù)的真值。

如果最高位不當(dāng)作符號，而是數(shù)值位，則

稱為無符號數(shù)。

1.原碼

正數(shù)的符號位為0,負(fù)數(shù)的符號位為I,其它位按照一般

的方法來表示數(shù)的絕對值。用這樣的表示方法得到的就是數(shù)的

原碼。特點(diǎn)：對應(yīng)關(guān)系簡單；。的編碼不唯一，處理運(yùn)算不方便。

【例1】當(dāng)機(jī)器字長為8位二進(jìn)制數(shù)時(shí)：

X=91D=+1011011B[X]原碼=oionoiiB

Y=-91D=-1011011B[Y]原碼=1101101IB

[+1]原碼=00000001B[―1]原碼=10000001B

[―123原碼=iuinnB

[+127]原碼=ominiB

原碼表示的、整數(shù)范圍是：

—（2A1一1）?+（2"1一1）其中n為機(jī)器字長。

則：8位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是一127?+127

16位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是一32767?+32767

【例2】。的原碼表示方法（設(shè)機(jī)器字長為8位）：

X=+0000000[+0]原碼=00000000B

Y=-0000000[-0]原碼=10000000B

2.反碼

對于一個(gè)帶符號的數(shù)來說，正數(shù)的反碼與其原碼相同，

負(fù)數(shù)的反碼為其原碼除符號位以外的各位按位取反。

【例3】當(dāng)機(jī)器字長為8位二進(jìn)制數(shù)時(shí)：

X=+10U011[X]原碼=01011011B[X]反碼=01011011B

Y=-1011011[Y]原碼=U0n011B[Y]反碼=10100100B

[+i]反碼=OOOOOOOIB[—i]反碼=ininioB

[+127]反碼=011innB[―127]反碼=10000000B

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)碼過程中的中間形式。

反碼表示的整數(shù)范圍與原碼相同。

【例4】0的反碼表示方法（設(shè)機(jī)器字長為8位）：

[+0]原碼=00000000B[+°]反碼=00000000B

[-0]原碼=10000000B[-0]反碼=nnnHB

3.補(bǔ)碼

補(bǔ)碼是在“?！钡母拍钕聦?dǎo)出的。

模是指一個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)量范圍，即產(chǎn)生溢出的量或者周期。

現(xiàn)在是北京時(shí)間5點(diǎn)整，而需要指向3點(diǎn)時(shí)鐘，辦法有:

5-2=3（逆時(shí)針）5+10=3（順時(shí)針12自

動(dòng)丟失。12就是模）

3.補(bǔ)碼

正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼在最低位

加1。計(jì)算機(jī)中的數(shù)均為補(bǔ)碼形式。

【例5】(1)X=+1011011(2)￥=-1011011

(1)根據(jù)定義有：［X］原碼=01011011B［X］補(bǔ)碼=01011011B

(2)根據(jù)定義有：［Y］原碼=nononB［Y］反碼=10100100B

［Y］補(bǔ)碼=10100101B

補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是一2官?+(2^-1),其中n為

機(jī)器字長。

則：8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是一128?+127

16位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是一32768?+32767

當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍時(shí)，就不能正確表示數(shù)了，

此時(shí)稱為溢出。

【例6】。的補(bǔ)碼表示方法（設(shè)機(jī)器字長為8位）:

[+0]原碼=00000000B[+0]補(bǔ)碼=00000000B

[_0]原碼=10000000B[-0〕補(bǔ)碼三1S00000000B

＞補(bǔ)碼與真值之間的轉(zhuǎn)換

正數(shù)補(bǔ)碼的真值等于補(bǔ)碼的本身；負(fù)數(shù)補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為其真值時(shí)，將負(fù)數(shù)

補(bǔ)碼各位按位求反，末位加1,即可得到該負(fù)數(shù)補(bǔ)碼對應(yīng)的真值的絕對值。

【例7][X]補(bǔ)碼=01011001B,[X]補(bǔ)碼=11011001B,分別求其真值X。

(I)[X]補(bǔ)碼代表的數(shù)是正數(shù)，其真值：

X=+1011001B

=+(1X26+1X24+1X23+1X2°)

=+(64+16+8+1)

=+(89)D

(2)[X]補(bǔ)碼代表的數(shù)是負(fù)數(shù)，則真值：

x=-([1011001]求反+1)B

=-(0100110-H^B

=-(0100111)B

=-(39)D

(3)[10000000]補(bǔ)碼代表的真值是一128

＞補(bǔ)碼在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用

1.在進(jìn)行數(shù)的加減運(yùn)算中，對于原碼和反碼都必須單

獨(dú)考慮符號位，但補(bǔ)碼則不需要。

【例8][X]補(bǔ)碼=01011001B,[Y]補(bǔ)碼=11011001B，

求二者之所。

[S]補(bǔ)碼=[X]補(bǔ)碼+[Y]補(bǔ)碼=1：00110010B

X=89DY=-39DS=50D

2.減法運(yùn)算可以轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。

【例9】求5-10的值

5-10=5+(-10)=[5]補(bǔ)碼+[-10]補(bǔ)碼=1111101.=[-5]補(bǔ)碼

4.移碼

對補(bǔ)碼的符號位取反，可得到移碼。

【例10］(1)X=+1011011(2)￥=-1011011

(1)根據(jù)定義有：［X］補(bǔ)碼=01011011［X］移碼=nonon

(2)根據(jù)定義有：［Y］補(bǔ)碼=10100101［Y］移碼=00100101

A移碼與真值之間的轉(zhuǎn)換

(先變?yōu)檠a(bǔ)碼)

三、計(jì)算機(jī)中實(shí)數(shù)的表示方法

計(jì)算機(jī)需要進(jìn)行小數(shù)運(yùn)算以及大整數(shù)運(yùn)算時(shí)，表

示這類數(shù)據(jù)有兩種格式：

>定點(diǎn)格式

浮點(diǎn)格式

1.定點(diǎn)格式

人為規(guī)定小數(shù)點(diǎn)的位置，且一旦規(guī)定后小數(shù)

點(diǎn)位置就不能改變。

【例11】當(dāng)機(jī)器字長為8位二進(jìn)制數(shù)時(shí)，人為規(guī)

定最低兩位為小數(shù)部分。計(jì)算X=11001110所

代表的真值。

X=110011.10=51.5D

2.浮點(diǎn)格式

機(jī)器中小數(shù)點(diǎn)位置可變。通常的格式為:

N=Re

N為要表示的實(shí)數(shù)；

R稱為基數(shù)，機(jī)器碼中R=2；

e為指數(shù)，是一個(gè)整數(shù)，也稱階碼；

m稱為尾數(shù)，是帶符號數(shù)，且是純小數(shù)。

＞浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化

（浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)如果不為0,其絕對值必須大于等于0?5）

IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的32位浮點(diǎn)數(shù)

數(shù)符S階碼E尾數(shù)M

(31)(30?23)(22-0)

?無論是32位還是64位浮點(diǎn)數(shù)，基數(shù)R均規(guī)定為2；

S是符號位，占1位；S二0表正數(shù)，S二1表負(fù)數(shù)；

E是階碼，占用8位，階符采用隱含方式；

IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中階碼E用移碼表示，隱含了階符；尾數(shù)M用規(guī)格

化后的尾數(shù)表示。

四、數(shù)字信息編碼

BCD(Binary-CodedDecimal)碼又稱為“二一十進(jìn)制編

碼”，專門解決用二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)數(shù)的問題。最常用的是

8421編碼，其方法是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，自左至

右每一位對應(yīng)的位權(quán)是8、4、2、1。

1.壓縮BCD碼

每一位數(shù)采用4位二進(jìn)制數(shù)來表示，即一個(gè)字節(jié)表示2位十

進(jìn)制數(shù)。例如：十進(jìn)制數(shù)89D,采用壓縮BCD碼表示為：

10001001

2.非壓縮BCD碼

每一位數(shù)采用8位二進(jìn)制數(shù)來表示，即一個(gè)字節(jié)表示1位十

進(jìn)制數(shù)。而且只用每個(gè)字節(jié)的低4位來表示0?9,高4位為0。

例如：十進(jìn)制數(shù)89D,采用非壓縮BCD碼表示為：

0000100000001001

3、字符編碼

ASCH碼是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡稱，用于給西文字

符編碼；包括英文字母的大小寫、數(shù)字、專用字符、控制字符

等；這種編碼由7位二進(jìn)制數(shù)組合而成，可以表示128種字符

（用8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符，最高位為0）；

各種字符和符號必須用二進(jìn)制編碼才能在機(jī)器中表示。

在ASCII碼中，按其作用可分為：

A34個(gè)控制字符；

A10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字

A52個(gè)英文大小寫字母；

A32個(gè)專用符號

高位MSB

低位LSB01234567

000001010011100101110111

00000NULDLESP0@PP

10001SOHDC1■I1AQaq

20010STXDC22BRbr

30011ETXDC3#3cScs

40100EOTDC4$4DTdt

50101ENQNAK%5EUeu

60110ACKSYN&6FVfV

70111BELETBf7GWgw

81000BSCAN(8HXhX

■

91001HTEM)9IY1y

■

A1010LFSUB*■JZJz

■I

B1011VTESC+rK[k

/

C1100FFFSwL\II

D1101CRGS——MJm1

E1110SORS*>NTn

F1111SIUS/9■040DEL

4、漢字編碼

漢字編碼中有內(nèi)碼、字模碼和外碼三種類型。

名稱內(nèi)碼字模碼外碼

占用字節(jié)數(shù)2若干

用途計(jì)算機(jī)內(nèi)部漢字的顯示輸入

存儲、交換處理漢字漢字

1.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

一、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大

部分組成：<

微處理器

-微計(jì)算機(jī);內(nèi)存儲器

I/O接口電路

硬件Y'系統(tǒng)總線

外圍設(shè)備｛外部設(shè)備

過程I/O通道

f監(jiān)控程序

操作系統(tǒng)

/系統(tǒng)軟件,編輯程序

解釋程序

編譯程序

〔診斷程序

軟件（［機(jī)器語言

程序設(shè)計(jì)語言匯編語言

〔高級語言

'應(yīng)用軟件：軟件包，數(shù)據(jù)庫

微機(jī)系統(tǒng)組成運(yùn)算器

廠微處理器控制器

RAM

內(nèi)存儲器

主機(jī)〔ROM

輸入/輸出接口電路

數(shù)據(jù)總線

＜系統(tǒng)總線

.硬件＜地址總線

控制總線

外圍設(shè)備--鍵盤/顯示器、打印機(jī)、磁帶機(jī)、磁盤

機(jī)、D/A、A/D轉(zhuǎn)換器

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（

「監(jiān)控程序、操作系統(tǒng)

匯編程序

「系統(tǒng)軟件