微型計算機原理及接口技術(shù) 林志貴 第1章 微型計算機基礎(chǔ)知識

第1章基礎(chǔ)知識

版

本章主要內(nèi)容

§1.1概述

§1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示

§1.3微機中常見的編碼

§1.4二進制數(shù)的運算及其電路

2

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1.1概述

§1.1.1微型計算機的發(fā)展

1.基本概念

(1)微處理器(MPU)

將中央處理單元(CPU)——控制器和運算器

集成在一片半導(dǎo)體芯片上。

(2)微型計算機

以微處理器MPU為核心，再配以相應(yīng)的半導(dǎo)體

存儲器(ROM、RAM等)、I/O接口和中斷系

統(tǒng)等，并由系統(tǒng)總線連接起來組裝在一塊或數(shù)

塊印刷電路版上構(gòu)成的計算機。

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§1.1.1微型計算機的發(fā)展

3.單板微型計算機（）

把微處理器、半導(dǎo)體存儲器、I/O接口和中斷電

路等芯片組裝在一塊印刷電路板上的微型計算

機。

4.單片微型計算機（）

把微處理器、半導(dǎo)體存儲器、I/O接口和中斷系統(tǒng)集成

在一塊硅片上的具有完整功能的微型計算機。

5.微型計算機系統(tǒng)

以微型計算機為核心，再配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電

源、輔助電路和控制微型計算機工作的軟件就構(gòu)成了

完整的微型計算機系統(tǒng)。目的：完成一定的功能。

4

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§1.1.1微型計算機的發(fā)展

2.微型計算機的發(fā)展

第一代一8位機

智能芯片Intel4004（航天）微處理器（MPU）

對4位二進制數(shù)進行運算

Intel8008（8位）

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§1.1.1微型計算機的發(fā)展

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§1.1.1微型計算機的發(fā)展

第二代8086/8088—16位機

內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣

8086數(shù)據(jù)線16位

8088數(shù)據(jù)線8位（準16位機）

第三代80286—加強型16位機

里程碑虛擬存儲器描述符

第四代80386/80486—32位機

段頁式管理，提高內(nèi)存使用率

§1.1.1微型計算機的發(fā)展

第五代80586—32位機93年

Pentium“奔騰”廢棄了傳統(tǒng)的三總線結(jié)構(gòu)

采用南北橋芯片組，PCI總線

多媒體信息處理

Pro?P6—32位機96年

加強型的“奔騰機”750MHz

PIIPHICY

，2006年Intel公司推出32位全新Core架

構(gòu)的Core型微處理器?

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1.1概述

§1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

「CPU

9

版住

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

DB

AB

CB

主機結(jié)構(gòu)突出特點是模塊化結(jié)構(gòu)

總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中各部件“”在總線上

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

1.CPU（中央處理單元）

MPU（微處理器）嵌入系統(tǒng)中與其他電路

及芯片組合稱為

微機的部件，主要由運算器和控制器構(gòu)成

?運算器（ALU）主要負責算術(shù)運算和邏輯運算

?控制器由指令寄存器、指令譯碼器和控制電路組成

并按指令的要求對微機各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信息

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

2.內(nèi)存儲器（主存）

用于“記憶”信息的存儲元件，均采用集成

度高，容量大，體積小，功耗低的半導(dǎo)體存儲

器芯片

基本單位，規(guī)定二進制數(shù)

稱為一個

01001101

12

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

一個字節(jié)數(shù)據(jù)空間稱為一個存儲單元，其中

每一位稱為IBit

微機的存儲器是由許多存儲單元集合而成，

每一個存儲單元唯一的對應(yīng)一個單元地址，也

稱為存儲器的物理地址，微機中的地址一般都

用數(shù)表示，如30H

CPU執(zhí)行訪問內(nèi)存的指令時，按指定的單元

地址對相應(yīng)存儲單元進行“讀、寫”操作。

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1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

啜

取

存

讀

儲

單

元

寫

數(shù)

存儲器容量（s）=存儲單元數(shù)（p）X數(shù)據(jù)位數(shù)（i）

1O24B=1KB1O24KB=1MB

1O24MB=1GB1O24GB=1TB

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

微機一條指令所能處理的一個基本信息

單位

例：一個數(shù)據(jù)（25、35.67、-0.0038……；）—

個字符（A、a、#.....）等均稱為一個字

一個基本信息單位所占用的最大二進

制位數(shù)

15

版配

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

字長是微機的主要性能指標之一!

字長越長的微機，其運算速度越快，數(shù)的表示

范圍越寬，數(shù)據(jù)的運算精度越高，機器的整體功

能越強

51單片機字長為8位，稱為8位機

8086/8088CPU字長為16位，稱為16位機

80386、80486>80586(pentium)為32位機,

2001年推出的Itanium為64位機

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1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

3.總線一|傳送信息的公共導(dǎo)線

根據(jù)傳送信息的內(nèi)容與作用不同，總線分為：

數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)

地址總線AB(AddressBus)

控制總線CB(ControlBus)

①數(shù)據(jù)總線DB：傳輸數(shù)據(jù)信息

其寬度(根數(shù))與MPU提供的數(shù)據(jù)線的引腳數(shù)

有關(guān)，表示微機的

17

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

②控制總線CB：傳送各種控制信號和狀態(tài)信號

對于每一根來說是單向傳送的

③地址總線AB：

CPU執(zhí)行指令時，用于單向傳送地址信息

地

址指令代碼在存儲器中的地址信息

信

息

操作數(shù)在存儲器中的地址信息

18

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

AB的寬度決定了微機系統(tǒng)的最大尋址能力

最大尋址空間=2N,其中N為AB的寬度

例：

8086/8088CPUN=20

最大尋址空間22O=1MB

51單片機N=16

最大尋址空間=216=65536B=64KB

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1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

4.地址譯碼電路

凡是“掛”在總線上部件都被系統(tǒng)分配一個地

址域，CPU訪問某部件時，由指令提供被訪問

部件的地址信息，該地址信息經(jīng)地址譯碼電路

譯碼后唯一的產(chǎn)生一個選通信號（也稱片選信

）,將被選中的部件“”打開，使得數(shù)據(jù)得

以傳輸

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1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成

5.接口

接口是主機與外設(shè)連接的必然通路，是必

經(jīng)的“橋梁”。每個可包含若干個，每

個端口對應(yīng)一個端口地址，可由指令按地址訪

問端口

接口功能：

①隔離主機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)

②向外設(shè)傳輸控制信號和接收外設(shè)的狀態(tài)信號

③數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換

21

1.1概述

§1.1.3微型計算機的分類

：1位、4位、8位、32位和64位機等

:可分為單片機和多片機

:單板機和多板機等

22

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1.1概述

§1.1.4微型計算機的主要性能指標

1.字長

例如，8086/8088CPU內(nèi)部寄存器為16位，所以字

長為為位,稱為16位機，80386、80486>80586

(pentium)字長均為32位，故均稱為32位機

字長越長的微機，其運算速度越快，數(shù)的表示范

圍越寬，數(shù)據(jù)的運算精度越高，機器的整體功能

越強。

23

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1.1.4微型計算機的主要性能指標

2.存儲器容量

存儲二進制信息的基本單位是位（b）。一般把8

個二進制位組成的基本單元叫做字節(jié)（B）。

微機中通常以字節(jié)為單位表示存儲容量，并且將

1024B簡稱為1KB

1024KB簡稱為1MB（兆字節(jié)）

1024MB簡稱為1GB（吉字節(jié)）

1024GB簡稱為1TB（太字節(jié)）

存儲器容量包括內(nèi)存容量和外存容量。

1.1.4微型計算機的主要性能指標

3.運算速度

微機的運算速度一般用每秒鐘所能執(zhí)行的指令條

數(shù)來表示。

4.系統(tǒng)總線

系統(tǒng)總線的性能主要表現(xiàn)為它所支持的數(shù)據(jù)傳送位

數(shù)和總線工作時鐘的頻率。數(shù)據(jù)傳送位數(shù)越多，

總線工作時鐘頻率越高，則系統(tǒng)總線的信息吞吐

率就越高，微機系統(tǒng)的性能就越強。

25

1.1.4微型計算機的主要性能指標

5.外設(shè)擴展能力

這主要指微機系統(tǒng)配接各種外部設(shè)備的可能性、

靈活性和適應(yīng)性。

6.軟件配置情況

軟件是微機系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，它配

置是否齊全，功能的強弱，是否支持多任務(wù)、多

用戶操作等都是微機硬件系統(tǒng)性能可否得到充分

發(fā)揮的重要因素。

26

1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示

§L2.1數(shù)制的基與權(quán)

數(shù)值所使用的數(shù)碼的個數(shù)稱為基；數(shù)值每一位所

具有的值稱為權(quán)。

的基為“10”,即它使用的數(shù)碼為0,1,2,

3,4,5,6,7,8,9共有10個。十進制各位的權(quán)

是以10為底的幕，用表示，如十進制數(shù)

523791D

52|379|1

10510410310210110°

十萬萬千百十

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1.2.1數(shù)制的權(quán)與基

的基為“2”，即其使用的數(shù)碼為0、1,共兩

個。

二進制各位的權(quán)是a

進制數(shù)110111B

的基為“8”,即其數(shù)碼共有8個：0,1,2,

3,4,5,6,7o八進制的權(quán)為以8為底的幕

的基為“16”,即其數(shù)碼共有16個：0,1,

2,3,4,5,6,7,9,A,B,C,D,E,F。

28

十六進制的權(quán)為以16為底的幕

1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示

§1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法

1.十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法

：用2除該十進制數(shù)可得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)

為二進制代碼的最小有效位(LSB)的值。再用2

除該商數(shù)，又得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)為LSB左

鄰的二進制數(shù)代碼。用同樣的方法繼續(xù)用2除下

去，就可得到該十進制數(shù)的二進制代碼

29

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1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法

例11求13的二進制代碼。其過程如下:

01

2)1

_1

2130（由上往下讀，可從左至右寫出二進制代碼）

返1

2）13

結(jié)果為：1101B。

如果十進制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)，則要采取“乘

2取整法”（乘以基數(shù)正序取整）。

30

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1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法

一個十進制的小數(shù)乘以2之后可能有進位使整數(shù)位為

1（當該小數(shù)大于0.5時），也可能沒有進位，其

整數(shù)位仍為0（當該小數(shù)小于0.5時）。這些整數(shù)

位的結(jié)果即為二進制的小數(shù)位結(jié)果。

例1-2求十進制數(shù)0.625的二進制數(shù)。

用乘法的豎式計算，步驟如下：

0.625

x2

—LZT整數(shù)部為1,即二進制小數(shù)后第一位為1。

0.25

x2

—O50-整數(shù)部為0,即二進制小數(shù)后第二位為0。

0.50

1.00整數(shù)部為1,即二進制小數(shù)后第三位為1。

1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法

2.二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的方法

：由二進制數(shù)各位的權(quán)乘以各位的數(shù)（0或1）

再加起來就得到十進制數(shù)

例1-3求二進制數(shù)101011B的十進制數(shù)。

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1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法

例1-4求二進制數(shù)0101B的十進制數(shù).

二進制數(shù)小數(shù)各位的權(quán)是2』、2-2...

：（1）一個二進制數(shù)可以準確地轉(zhuǎn)換為十進制

數(shù)，而一個帶小數(shù)的十進制數(shù)不一定能夠準確地

用二進制數(shù)來表示。

（2）帶小數(shù)的十進制數(shù)在轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)時，以小

數(shù)點為界，整數(shù)和小數(shù)要分別轉(zhuǎn)換。

___________________________________________一版教學(xué)配套課件_______________________________________________

1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示

§1.2.3二進制數(shù)的表示

1.的表示法

一個二進制數(shù)N可以表示為如下形式:

n-\

NB=￡B,X2,

i--m

其中，〃為二進制數(shù)N整數(shù)部分的位數(shù)；機為二進制

數(shù)N小數(shù)部分的位數(shù)；分為二進制數(shù)字符號0或1。

例如：1101.1B=1X23+1X22+0X20+1X2」。

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1.2.3二進制數(shù)的表示

2.帶符號數(shù)的表示法

(1)原碼

數(shù)”的原碼記作㈤原，如機器字長為〃，則原碼的

定義如下：___________________________

x,0<x<2n-1-l

=<

2〃T+X,-(2^-1)<%<0

例如，當〃=8時，

[+1]原=00000001B,[+127]原=01111111B

[-1]原=10000001B,[-127]原=11111111B

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1.2.3二進制數(shù)的表示

當〃二16時，

[+1]原=0000000000000001B,[+127]^=00000000

01111111B

[-1]原=1000000000000001B,[-127]^=10000000

01111111B

：原碼表示法中，最高位為符號位，正數(shù)為0,

負數(shù)為1。其余〃?1位表示數(shù)的絕對值。原碼表示

數(shù)的范是_(2"一1—1)+(2"T-1)o8位二進制原碼表示

數(shù)的范是?127~+127,16位二進制原碼表示數(shù)的

范圍是?32767~+32767。

36

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1.2.3二進制數(shù)的表示

(2)反碼

數(shù)”的反碼記作國反，如機器字長為〃，反碼定義

如下:72-1

X,0<x<2-1

［幻反=,

(2〃—1)—x,-(2/?-I-l)<x<0

例如，當〃=8時，

[+1]反=00000001B,[+127]反=01111111B

[-1]￡=11111110B,[?127]反=10000000B

：最高位仍為符號位，正數(shù)為0,負數(shù)為I。反

n-1

碼表示數(shù)的范【是-(2-1)(2〃T—1)o8位二進制數(shù)

反碼表示數(shù)的范是?127~+127,16位二進制數(shù)反

碼表示數(shù)的范圍懸目?Z6Zr3y仰。

1.2.3二進制數(shù)的表示

(3)補碼

數(shù)”的補碼記作［劃補，當機器字長為〃時，補碼定

義如下：

X,0<x<2n-1-l

2〃—x,-2'1-1<x<0

例如，當〃=8時,

[+1]補=00000001B,[+127]補=01111111B

[-l]|h=28-l-ll=llllllllB,[-127]^=28-1-1271

=10000001B

：最高位仍為符號位，正數(shù)為0,負數(shù)為1。補

+(2/,-1-1)

碼表示數(shù)的范圍是-2〃一|o8位二進制數(shù)補

碼表示數(shù)的范是?127、+127,16位二進制數(shù)補碼

1.2.3二進制數(shù)的表示

3.真值與補碼之間的轉(zhuǎn)換

（1）真值轉(zhuǎn)換為補碼

根據(jù)補碼的定義可以完成真值到補碼的轉(zhuǎn)換。

（2）補碼轉(zhuǎn)換為真值

轉(zhuǎn)換為真值比較簡單，由于正數(shù)的補碼是

其本身，因此，正數(shù)補碼的真值㈤補（

與其對應(yīng)的正數(shù)之間存在如下關(guān)系：

國補一壑適亂一一［向補一一觸里一一㈤補

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1.2.3二進制數(shù)的表示

是將一個二進制數(shù)按位求反加1的運算

例1?5求下列數(shù)的補碼。

①設(shè)x=+127D,求國補。

應(yīng)用十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的原則，可以得出

x=01111111Bo故［劃補=［+127］補

②設(shè)x=?127D,求國補。

對［x］補進行求補運算便可得到［?x］補。因此，［劃補=［.

127］補=［+127］補01111111B+1=10000001Bo

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1.2.3二進制數(shù)的表示

例1?6求以下補碼的真值。

①設(shè)［劃補=01111110B,求“。

該補碼的最高位為“0”,即符號位為“0”，該補碼對

應(yīng)的真值是正數(shù)。則%=國補=01111110B

=+126Do

②設(shè)㈤補=10000010B,求X。

因為該補碼的最高位為“1”,即符號位為“1”,該補

1x1==B+l=01111101B+1=01111110

B=+126D

貝k=?126D。41

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1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示

§1.2.4微機中數(shù)的表示

定點法

浮點法

浮點機：用浮點表示的微機（PC機）

定點機：用定點表示的微機（51單片機）

定點法表示整數(shù)，浮點法表示實數(shù)

42

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1.2.4微機中數(shù)的表示

L定點表示（單片機）

純整數(shù)形式

I純小數(shù)形式

定點機中通常采用純整數(shù)形式，以8位機為例,

用8位二進制數(shù)表示一個純整數(shù)，格式如下：

Pf

二^一卜數(shù)點

尾軟s

Pf為符號位：0—正數(shù)，1一負數(shù)

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1.2.4微機中數(shù)的表示

例：數(shù)35的定點表示：|°|°||°|°|°|||

0I0III0I0I0I1I1

數(shù).48的定點表示：一一一一一一一L

10110000

在微機中，對于帶正、負號的數(shù)，其符號被數(shù)碼

化了，這種表示數(shù)據(jù)的形式稱為機器數(shù)

注：機器數(shù)并不是指微機中的數(shù)

44

1.2.4微機中數(shù)的表示

2.浮點表示（必須帶小數(shù)點）

對于任意一個二進制數(shù)N總可以表示為：

N=SX2P

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)S

Pf為階碼的符號位，0■正，1■負

Sf為尾數(shù)的符號位，0.正，1.負

45

版配

1.2.4微機中數(shù)的表示

111.0101B=1.110101X210B

=0.111010X211B

當階碼P取不同數(shù)值時，尾數(shù)小數(shù)點位置

是可以變動的，因此稱為浮點法數(shù)。

為了使微機在運行過程中不丟失有效

數(shù)字，提高運算精度，一般都采用二進

制浮點規(guī)格化數(shù)，所謂浮點是指

1/2<ISI<1；即小數(shù)點后面的一位必須為

L小數(shù)點前面一位為0

46

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1.2.4微機中數(shù)的表示

：若有二進制數(shù)0.0011010B,規(guī)格化后的形式為

0.11010X210B

用8位二進制數(shù)的格式將其表示為浮點數(shù)：

10100110

Pf-----'Sf----------------

Ps

規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動舍去，所以

用浮點數(shù)表示有可能產(chǎn)生誤差

47

原版配

1.2.4微機中數(shù)的表示

為:

注：1）規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動舍去，所以用

浮點數(shù)表示有可能產(chǎn)生誤差。

2）當微機字長確定以后，階碼與尾數(shù)所占的位數(shù)由操作系

統(tǒng)決定。

當階碼越長則尾數(shù)越短，數(shù)的表示范圍越寬，但精度

低;

當階碼越短則尾數(shù)越長，數(shù)的表示范越窄，但精度高

48

1.2.4微機中數(shù)的表示

練習題

將下列十進制數(shù)用浮點表示法表示:

①-3.756

②+0.573

答案：

①00101111

②00000100

49

1.3微機的編碼

問題：對于一些數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息在微機

中如何表示？

微機編碼：用規(guī)定好的二進制組合表示

數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息

§1.3.1ASCII碼

ASCII碼是美國標準信息交換碼，有兩種版本

50

原版配

1.3.1ASCH碼

7位二進制數(shù)表示一個字符，早期用于電信

行業(yè)，后被移植入微機，可表示128個字符

個rio個十進制數(shù)字

96形

圖Y52個英文字符

字

符

、34個其他字符

32個「回車符、換行符、退格符

控制J

字符L設(shè)備控制符和信息分隔符等

51

1.3.1ASCH碼

采用8位二進制數(shù)表示一個字符的ASCn

碼，最高位為擴展位，最高位若為0,則為基

本ASCH碼。最高位為1,則為擴展的ASCII

碼，一般用來表示鍵盤上不可顯示的功能鍵

編碼

ASCn碼表中：

A?Z的ASCII編碼是41H?5AH

的ASCII編碼是

的ASCII編碼是

52

1.3微機的編碼

§1.3.2BCD碼

在微機中用二進制數(shù)表示十進制數(shù)的方法

很多，常用的有8421BCD碼，即用四位二進

制數(shù)表示一位十進制數(shù)，因組成它的4位二進

制數(shù)碼的權(quán)為8、4、2、1而得名。

（參看8421BCD碼表）

53

原版教學(xué)配套課

1.3.2BCD碼

8421BCD編碼表

十進制數(shù)8421B.十進制數(shù)3421碼

00000B81000B

10001B91001B

20010B1000010000B

30011B1100010001B

40100B1200010010B

50101B1300010011B

60110B1400010100B

70111B1500010101B

4位二進制數(shù)稱為一位8421BCD碼字

54

原版教學(xué)課件

1.3.2BCD碼

BCD碼與非BCD碼

「0OOOOBA1O1OB]

10001BB1O11B

非BCD碼

20010BC11OOB

30011BD11O1B》冗余碼

40100BE111OB非法碼

BCDfi^K50101BF1111BJ

60110B

70111B在0?9之間十進制數(shù)的

81OOOBBCD碼與十六進制是相同的,

191OO1B

10以后的稱為非BCD碼

55

1.3.2BCD碼

1.壓縮BCD碼

是一個字節(jié)中存放兩個十進制數(shù)字位

：將十進制數(shù)8962用壓縮BCD碼表示

100010010110001010001001

在主存中存放形式：01100010

2,非壓縮BCD碼

是指每個字節(jié)中只存放一個十進制數(shù)字位

00001000

：將十進制數(shù)8962用非壓縮BCD碼表示

00001001

00001000000010010000011000000010

00000110

在主存中存放形式：“

00000010

原版教學(xué)配套課

1.3.2BCD碼

3.BCD碼力口法運算

BCD加法就是按“逢十進位”的原則進行相加，

其和也是一個BCD數(shù)。但微機只能進行二進制

加法，在相鄰BCD碼字之間只能“逢十六進

位”。導(dǎo)致出現(xiàn)非BCD碼。因此需要對結(jié)果進

行調(diào)整，做到“逢十進位”

57

1.3.2BCD碼

34+62=

[34]BCD=00110100B

+[62]BCD=01100010B

10010110B'結(jié)果仍為BCD碼

58

原版

1.3.2BCD碼

：89+95=

[89]RCn=10001001B

+[95]BCD=10010101B

100011110B—運算結(jié)果的低4位出現(xiàn)非BCD碼

+01100110B高4位出現(xiàn)進位，均應(yīng)做加6調(diào)整

進位一110000100B一結(jié)果仍為BCD碼

59

1.3.2BCD碼

：48+69=

[48]BCD=01001000B

+[69]JRL>KC-xJDL/=01101001B

低位向高位產(chǎn)生進位,

10110001B*高位出現(xiàn)非BCD碼

+01100110B<均應(yīng)作加6調(diào)整

進位一＞100010111B一結(jié)果仍為BCD碼

相加結(jié)果為無符號數(shù)，最高位進位有效

60

原版教學(xué)配套課

1.3.2BCD碼

總結(jié):

在BCD加法過程中，進制不同導(dǎo)致出現(xiàn)

非BCD碼或向高位產(chǎn)生進位，使運算結(jié)

果不正確。在這種情況下均應(yīng)作加6調(diào)整，

以補上多拿走的6。十進制調(diào)整在微機中有

專門的調(diào)整電路自動完成

61

1.3.2BCD碼

練習題

①[65]BCD+[78]BCD=

②[35]BCD+182]BCD二

62

1.3.2BCD碼

4.BCD碼減法運算

BCD碼減法運算與加法運算同理

減法運算的：在運算過程中某位出現(xiàn)借

位或非BCD碼，相應(yīng)位作減6調(diào)整，減去多借的

6o也是有專門的指令來完成的

例：58-25=33

[58]BCD=01011000B

?[25]BCD=00100101B

00110011B一結(jié)果仍為BCD碼

1.3.2BCD碼

：35-28=

[35]=00110101B-f”

BBCD-低四位向局四位借位

-[28]RCn=00101000B

00001101B一運算結(jié)果的低4位出現(xiàn)非BCD碼

-00000110B一個位做減6調(diào)整

00000111B-結(jié)果仍為BCD碼

64

1.3.2BCD碼

練習題

①[95]BCD”78]BCD二

②[85]BCD-[27]BCD=

65

原版

1.4二進制數(shù)的運算及其電路

§1.4.1二進制數(shù)的運算

1.二進制數(shù)的

運算規(guī)則：

0+0=0

0+1=1

1+0=1

1+1=0（進位1）

66

原版教學(xué)配套課件

1.4.1二進制數(shù)的運算

運算規(guī)則：

0-0=0

1-1=0

1-0=1

0-1=1（有借位）

運算規(guī)則：

0X0=lX0=0Xl=0

1X1=1

運算規(guī)則：

二進制數(shù)的除法是乘法的逆運算

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1.4.1二進制數(shù)的運算

2.二進制數(shù)的邏輯運算

“與”運算（）

“或，運算（）

1.4.1二進制數(shù)的運算

A

“非，，運算（）

“異或”運算（）

原版

1.4.1二進制數(shù)的運算

例1-12已知A=11110101B,B-00110000B,貝小

A=0000101|0B

AAB=00110000B

11110101

Aooiioooo

00110000

AVB=11110101B

mioioi

V00110000

11110101

AeB=11000101B

11110101

■00110000

11000101

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1.4二進制數(shù)的運算及其電路

§1.4.2力口法器

微機中的運算都是在運算器中運行的，

運算器是由加法器構(gòu)成的，只會做二進制加

法運算，一位二進制全加器電路如圖所示:

全加器真值表

AiBiCiSiCi+1

00000

FA00110

-C01010

01101

10010

10101

11001

711111]

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1.4二進制數(shù)的運算及其電路

§1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

OVcsSS------------------s

1Iu0

abba

7765b5-----------------aQbQ

72

原版教學(xué)配套課件

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

2a3a4a5a6a7為被加數(shù)/被減數(shù)

b°bib2b3b4b5b6b7為加數(shù)/減數(shù)

S°S1S2s3s4s5s6s7為和或差

C]C2c3c4c5c6c7c8為加法運算中

低位向高位的進位

SUB為加減控制信號

73

原版配

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

當執(zhí)行運算指令時，SUB=O,圖中

各異或邏輯門均為同相邏輯門，對加數(shù)沒有

任何影響，則S^a.+bj+c.

當執(zhí)行指令時，SUB=1,圖中各異

或邏輯門均為反相邏輯門，則Si=a/bi+q=

aj+bT+Cp并且FA連同SUB的狀態(tài)一起做加

法運算

微機作減法運算時，其運算過程是：

一個數(shù)減去另一個數(shù)，等于加上另一個數(shù)的

反碼并加1,這個運算過程稱為補碼運算

74

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

圖中是進位(或借位)的狀態(tài)標志位，做

加法運算時若最高位(FA7)有進位，則Cy=L

否則Cy=O；做減法運算時若FA7位無進位，說明

不夠減，有借位現(xiàn)象，貝l]Cy=L否則，Cy=O

圖中是溢出標志位，運算結(jié)果有溢出時,

OV=1,否則ov=o,溢出的原因是運算結(jié)果超出

了微機中數(shù)的表示范[

Cy=C8?SUBOV=C7?C8

75

原版配

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

補碼運算

研究表明，微機中的數(shù)一律用的形式表

示的，兩個數(shù)加法運算時，應(yīng)將參加運算的數(shù)

化成補碼形式，相加后的結(jié)果仍為補碼，對于

有符號數(shù)來說，符號位無須單獨處理，符號位

可直接參加運算，不影響最終結(jié)果

[X]補+[Y]補=[X+Y]補

76

版配

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

數(shù)的補碼

正數(shù)的補碼表示與原碼相同；

負數(shù)的補碼表示等于該數(shù)的原碼取反(反碼)加1。

理論依據(jù)：［X］補二模+X(如何理解？)

：假設(shè)現(xiàn)在的標準時間是4點整，而一只時鐘卻指示7

點整。如何校準時鐘？

①7-3=4

②7+9=7+5+4=12(自動丟失)+4=4

7+9=4(mod12)［-3］補=12+9=9=12-3

⑸補=12+5=5

8位單片機mod128(28)

11111111(127)(100000000)

［X］補=2n+X(mod2n)

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

當X〉[X]補二2〃+X二X

口八<0,[“=7+X=2〃-

n

111…IB—0Xn-2,…X|1X00+1=1Kn-27???￡1Z0+1mod2

78

版教學(xué)課件

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

(SUB=O)

：35+42=

[35]補=00100011

+[42]補=00101010

001001101

Cy=0,OV=0,結(jié)果為4DH,仍為補碼形式。

若要顯示運算結(jié)果,應(yīng)對運算結(jié)果求真值

就是將補碼形式的運算結(jié)果用號的形

式來表示運算結(jié)果的實際數(shù)值。一般用十六進制

或十進制表示

79

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

：35+(-42)=

[35]補=00100011

+[-42]補=11010110

011111001

C8=0,Cy=0,OV=0,說明沒有溢出。運

算結(jié)果為負，若求真值，須對運算結(jié)果求補碼

80

原版

L4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

練習題

①已知X=-76,Y=+23,求X+Y=?OV=?Cy=?

@已知X=-76,Y=?69,耒

答案：①X+Y=53OV=0Cy=O

(2)X+Y=-145(+111)OV=1Cy=l

176]科=101101OOB[-76]^=101101OOB

+[23]科=000101118+卜69]科=10111011B

11001011B□0110111IB

lov=c8?c7=oH|ov=c?c7=1|

o/

Ic=C8?SUB=O|

Ic=Cs?SUB=ll

Iy8

y占

原版配

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

：85+78=

[85]補=01010101

+[78]補=01001110

010100011

Cy=0,OV=1,說明運算結(jié)果出現(xiàn)

溢出現(xiàn)象，運算結(jié)果超出了微機中對

數(shù)的表示范

82

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

若將上述運算“看成”是有符號數(shù)的運算,

運算結(jié)果的最高位可"看作''符號位，結(jié)果為

負數(shù)，由于8位有符號數(shù)補碼的表示范圍為-

128-+127,該運算結(jié)果顯然超出了數(shù)的表示

范圍，OV=1產(chǎn)生了溢出現(xiàn)象，運算結(jié)果無

意義，應(yīng)做溢出提示

85+78=溢出

83

原版教學(xué)配套課

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

若將上述運算“看成”是無符號數(shù)的運算,

運算結(jié)果的最高位不再做符號位了，而是數(shù)

值位（權(quán)為128）,8位無符號數(shù)補碼的表示

范I為0~255,盡管產(chǎn)生了溢出標志，但運

算結(jié)果仍有意義，真值為163

85+78=163

84

原版教學(xué)配套課

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

微機的補碼運算可分為帶符號數(shù)的補碼運算

和無符號數(shù)的補碼運算，但微機并不認識數(shù)的屬

性，運算器在進行加減運算時并不區(qū)分操作數(shù)是

否帶有符號，運算過程都是一樣的

當SUB=O時，直接將兩個數(shù)相加，當SUB=1

時，將減數(shù)求補（取反加1）,再進行運算。在

運算的同時自動設(shè)置CY和OV,運算后若是無符

號數(shù)，通過判斷Cy確定是否有進位，如果是帶

符號數(shù)，則通過判斷OV確定是否溢出

85

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

例：求下列符號數(shù)的補碼運算，并求真值

76+23=

[76]補=01001100

+[23]補=00010111

01100011

Cy=0,OV=0

86

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路

35+(-69)=-34

[35]補=00100011

+[-69]補=10111011

11011110

Cy=0,OV=0

87

原版

1.4