第一章-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院

代秋芳講師

EmaiI:daiqiufang@scau.edu.cn

CelI/p>

2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院④

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

參考書(shū)目

書(shū)名主編出版社

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)朱金鈞機(jī)械工業(yè)

微型原理與接口技術(shù)彭虎電子工業(yè)

微型計(jì)算機(jī)原理林全新人民郵電

微機(jī)原理與接口技術(shù)汪吉鵬高等教育

微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)倪繼烈清華大學(xué)

微型計(jì)算機(jī)原理與匯編語(yǔ)言潘峰電子工業(yè)

計(jì)算機(jī)組成與匯編語(yǔ)言周明德清華大學(xué)

微機(jī)原理與接口技術(shù)李文英清華大學(xué)

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

123帶符號(hào)數(shù)的表示~\

計(jì)算機(jī)發(fā)展概述

1.2.4數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示

1.1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

?1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及程

1.1.2計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)

序執(zhí)行過(guò)程

1.1.3計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

1.3.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成

1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用及程序執(zhí)行過(guò)程

1.1.5計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.3.2計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

?1.2運(yùn)算基礎(chǔ)1.3.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組

1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制成及特點(diǎn)

1.3.4微型計(jì)算機(jī)的主要技

、122二進(jìn)制編碼

術(shù)指標(biāo)J

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1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述

LL1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義的電子計(jì)算機(jī)

1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的ENIAC

18000個(gè)電子管

占地170平方米

重達(dá)30噸

耗電150千瓦

保存80個(gè)字節(jié)

每秒5千次加、減法

價(jià)值40萬(wàn)美元

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

LL1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

多一代電子管計(jì)算機(jī)（19457958年）

第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1958?1964年）

第三代集成電路計(jì)算機(jī)（1964-1971年）

第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971年至今）

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薇晝鋰靛爰展

摩爾定律：微處理器的集成度（IC上可容納的晶體管

數(shù)目）每隔18個(gè)月就會(huì)翻一番，芯片的性能也隨之提

高一倍

戈登?摩爾

世界頭號(hào)CPU生產(chǎn)商

Intel公司的創(chuàng)始人之一

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transistors

100,000.000

10,000,000

1,000,000

100,000

10,000

1000

1970197519801985199019952000

DRAM和InteI的CPU兩大類(lèi)集成電路的規(guī)模幾乎準(zhǔn)

確按摩爾定律發(fā)展。

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微處理器的發(fā)展

?第一代微處理器(1971?1973)：以Intel4004和Intel

8008為代表。時(shí)鐘頻率1MHz,指令系統(tǒng)不完整，存

儲(chǔ)器容量很小，只有幾百字節(jié)，沒(méi)有操作系統(tǒng)，只有

匯編語(yǔ)言O(shè)

最初的Intel4004微處理器采

用金頂白色陶瓷封裝

后期才出現(xiàn)了普通黑陶瓷以

及塑料封裝

卬第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院

微處理器的發(fā)展I

摩爾將4004稱(chēng)之為“人類(lèi)歷史|

上最具革新性的產(chǎn)品之一”。

它是美國(guó)Intel公司1971年推出，

的第一款微處理器，也是全球

第一款微處理器，成本不到

100美元。

.4位

?含2300只晶體管

?芯片面積：13.5mm2

?16針雙列直插DIP封裝

?10um線寬的PMOS工藝

?時(shí)鐘頻率108KHz，

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微處理器的發(fā)展

?第二代微處理器(1973?1975)：以8位微處理器為基礎(chǔ)，典

型的微處理器有Intel8080及Motorola公司的6800。時(shí)鐘頻率

2MHzo

?第三代微處理器(1975?1977)：以8位微處理器為拳礎(chǔ)，如

Intel8085>Z80及M6802。時(shí)鐘頻率2.5?5MHz,采用MOS

(HMOS)工藝，有較完整的指令系統(tǒng)和較強(qiáng)的功能。

?第四代微處理器(1978?1980)：以16位和準(zhǔn)32位微處理學(xué)為

基礎(chǔ)，如Intel8086、M6809和Z8000。時(shí)鐘頻率5MHz,采用

NMOS工藝。

?第五代微處理器(20世紀(jì)80年代)：代表產(chǎn)品80286和M68010,

字長(zhǎng)為16位，集成度10萬(wàn)宣/片，lOMHzo80年代初，IBM公

司推出IBMPC。IBMPC采用80x86(80286>80386)微處理

器和MSDOS操作系統(tǒng)并公布了IBMPC的總線設(shè)計(jì)，其后又

出現(xiàn)Pentium系列

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Intel1997年推出的PentiumII微處理器芯片

?32位

?含7500000只晶體管

?芯片面積：209mm2

?16針雙列直插DIP封裝

?0.35umCMOS工藝

?時(shí)鐘頻率233?300MHz

（昌??第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院④

1.1.2計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)

自動(dòng)性

準(zhǔn)確性

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次

1、微處理器

?嚴(yán)格講，微處理器rCPU,現(xiàn)在通?；煊?/p>

>CPU：計(jì)算機(jī)中執(zhí)行運(yùn)算和控制功能的區(qū)域。算術(shù)

邏輯部件(ALU)和控制部件兩大主要部分組成

?微處理器：把CPU和一組稱(chēng)為寄存器(Registers)

的特殊存儲(chǔ)器集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模

集成電路封裝之中

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次

2、微型計(jì)算機(jī)

以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作

的只讀存儲(chǔ)器（ROM）、讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）、輸

入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線等所組成的計(jì)算機(jī)。

?單片機(jī)（SCM）：將這些組成部分集成在一片超大

規(guī)模集成電路芯片上，稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)單

片機(jī)。同一塊芯片

?單板機(jī)：同一塊電路板

A位片機(jī)：以位作為存儲(chǔ)單位

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微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次

3、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

?微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)

的外圍設(shè)備以及控制微型計(jì)算機(jī)工作的軟件

A裸機(jī)：微型計(jì)算機(jī)如果不配有軟件

A軟件：分系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

總結(jié)：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次

微處理器|二＞|微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

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三個(gè)層次微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

算術(shù)邏輯部件

微

累加器、寄存器處

理

控制器器

內(nèi)部總線

微

微

型

內(nèi)部存儲(chǔ)器型

計(jì)

計(jì)

算

輸入/輸出接口算

機(jī)

系統(tǒng)總線機(jī)

系

外圍設(shè)備統(tǒng)

系統(tǒng)軟件

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1.1.3計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

（從原理上）模擬計(jì)算機(jī)

數(shù)字計(jì)算機(jī)

（從用途上）專(zhuān)用計(jì)算機(jī)

通用計(jì)算機(jī)

（從字長(zhǎng)上）4位、8位、16位機(jī)

32位、64位機(jī)

位片機(jī)

從結(jié)構(gòu)上單片機(jī)、單板機(jī)

微機(jī)系統(tǒng)等

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1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

航空航天

科學(xué)研究

家用電器

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LL4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

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1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

家用電器

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

LL5計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

,兩極化

/多媒體技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)化

智能化

非馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)

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?第??1?章??計(jì)??算???機(jī)?■基??礎(chǔ)??知???識(shí)????

L2運(yùn)算基礎(chǔ)

1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制

R進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：

?具有R個(gè)不同數(shù)字符號(hào)：0、1、…?…、R-1

?逢R進(jìn)一

R進(jìn)制數(shù)S可用多項(xiàng)式（稱(chēng)為按權(quán)展開(kāi)式）表示為:

n-\n-210-1-2-m

-1??????

d^-jfiLM-W<-*■▼-*.

n-10-1-m

位置表示法：用%“％.2…41。0?生1生2…%w書(shū)寫(xiě)表示數(shù)據(jù)

的方法

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CO第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、十進(jìn)制數(shù)

特點(diǎn)：

-具有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0-9

,逢十進(jìn)一

十進(jìn)制數(shù)可用按權(quán)展開(kāi)式表示

例如：

(758.75)10

=7X102+5Xl(P+8X10°+7X10/+5X102

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2、二進(jìn)制數(shù)

特點(diǎn)：

?具有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0和I

,逢二進(jìn)一

二進(jìn)制數(shù)可用按權(quán)展開(kāi)式表示

例如：

421

(10110.101)2=1X2+0X23+1X2+1X2

+0X20+1X24+0X2-2+1X2召

=(22.625)io

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3、十六進(jìn)制數(shù)

特點(diǎn)：

?具有十六個(gè)不同數(shù)字符號(hào)，即0-9,A-F

,逢十六進(jìn)一

十六進(jìn)制數(shù)可用按權(quán)展開(kāi)式表示

例如：

211

(1AF.4)16=1X16+10X16+15X160+4X16

=(430.25)1。

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表1-1三種數(shù)制對(duì)照表

十進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制

000000910019

100011101010A

200102111011B

300113121100C

401004131101D

501015141110E

601106151111F

701117161000010

810008171000111

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

4.各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

1）二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制

?采用按權(quán)展開(kāi)式計(jì)算求和的方法，如前例

2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制、十六進(jìn)制〉~〉

?整數(shù)部分采用除基取余法

?小數(shù)部分采用乘基取整法

3）二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換）~）

?每一位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)

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第章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

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【例1-1】十進(jìn)制數(shù)22.625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

T數(shù)部分:除基取余以（小數(shù)部分：乘基取整法\

2220.625

211??余0(低位)X2_______

山.25…取整數(shù)1(高位)

2|5?.余1

義2________

212..余1d.5???取整數(shù)0I

2|1?.余0

..余1(:位)X2

\0.0…取整數(shù)1（低位）

所以：(22)10=(10110)2(0.625)10=(0.101)

結(jié)果：(22.625)10=(10110.101)2

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【例1-2】十進(jìn)制數(shù)430.25轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

整數(shù)部分：小數(shù)部分：

16|4300.25

16|26…余14一E（低位）X16

4.0^??取整數(shù)4

16I1…余10-△

0…余1（高位）

結(jié)果：（430.25）10=（1AE.4）16

?整數(shù)部分轉(zhuǎn)換：每次只求整數(shù)商，將余數(shù)作為轉(zhuǎn)

換結(jié)果的一位，重復(fù)對(duì)整數(shù)商除基數(shù)，一直除到

商為0%止。

?小數(shù)部分轉(zhuǎn)換：每次把乘積的整數(shù)取走作為轉(zhuǎn)換

結(jié)果的一位，對(duì)剩下的小數(shù)繼續(xù)進(jìn)行乘法運(yùn)算。

?轉(zhuǎn)換結(jié)果精確：對(duì)某些數(shù)可以乘到積的小數(shù)為0

（如上述兩例）

A轉(zhuǎn)換結(jié)果不精確：對(duì)某些數(shù)（如0?3）永遠(yuǎn)不能乘

到積的小數(shù)為0,這時(shí)要根據(jù)精度要求，取適當(dāng)?shù)?/p>

結(jié)果位數(shù)即可

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將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，只要以小數(shù)點(diǎn)為界,

分別向左和向右每四位二進(jìn)制位為一組（若最高位或最

低位不夠四位則補(bǔ)0）,每組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)即

可。

例如：十六進(jìn)制數(shù)1AE.4

I；；；

000110101110.0100

即(1AE.4)16=(110101110.01)2

例如：二進(jìn)制數(shù)110101110.01

0001101011110.0100

,、IIii

十六進(jìn)制數(shù)1AE.4

即(110101110.01)2=(1AE.4)16

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5.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

[例1-3]10100+1101=100001例1-41100001-10100=111

...............10100..........................................100001

+1101-11010

100001111~

【例1-5】1101X1011=10001111【例1?6】11100^101=101—11

...............1*101........................101—商

X1011loi^Yiiioo

1101

101

1101

00001000

+1101101

1000111111------余數(shù)

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6.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算

abNOTaNOTbaANDbaORbaXORb

0011000

0110011

1001011

1100110

【例L7】10100101AND10001011【例1-8】10100101OR10001011

=10000001=10101111

1010010110100101

AND10001011OR10001011

1000000110101111

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第章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

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【例1-9】NOT10100101=01011010

NOT10100101

01011010

【例1-10】10100101XOR10001011=00101110

10100101

XOR10001011

00101110

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

L2.2二進(jìn)制編碼

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

?BCD碼是十進(jìn)制數(shù)，有10個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，且是逢

"十進(jìn)位的；但它的每一位是用4位二進(jìn)制編碼來(lái)表示

的，因此稱(chēng)為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)。

?BCD碼比較直觀，如：

>(65)(01100101)

JLVFMJ

>(01001001.0111)BCD=(49.7)

?與二進(jìn)制之間不能直接轉(zhuǎn)換，要用十進(jìn)制作為中間橋

梁，即先將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換為二

進(jìn)制數(shù)；反之亦然。

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???1?????????■???????????

表1-2BCD編碼表

十進(jìn)制8421BCD碼十進(jìn)制8421BCD碼

0000060110

1000170111

2001081000

3001191001

401001000010000

501011100010001

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2、字母與字符的編碼

/二進(jìn)制編碼：字母和字符也必須按照特定的規(guī)則，

用二進(jìn)制編碼才能在機(jī)器中表示

/編碼方式：編碼可以有各種方式，目前微機(jī)中最普

遍采用的是ASCII碼(AmericanStandardCodefor

InformationInterchange,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼)

/ASCH碼：采用7位二進(jìn)制編碼，故可表示27=128個(gè)

字符，包括數(shù)碼(0-9),以及英文字母等可打印字符

/漢字編碼：采用國(guó)標(biāo)碼(GB18030-2000)

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1.2.3帶符號(hào)數(shù)的表示

V、原碼）

］正數(shù)的符號(hào)位用0表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1表示,

數(shù)值位（二進(jìn)制）保持不變。

原碼的定義為:

?若X2+0,則［X^=X

A若XW-0,則［X］原=2"i-X其中〃為原碼的位數(shù)

?若X2+0,則［X^=X

A若Xe0,貝U［X］反=2〃+X-L其中〃為反碼位數(shù)

特點(diǎn)：

A」；.常需種表示方法:［+0］反=00000000,［-0］反

?胞三港，制反碼真值范圍為-127?+127；16位反碼真

值范圍為-32767?+32767

?帶符號(hào)數(shù)用反碼表示，最高位為符號(hào)位

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模的概念:

A補(bǔ)碼的引入：鐘表上，如果現(xiàn)在時(shí)間是6點(diǎn)整，而鐘

表卻指著8點(diǎn)整，快了2小時(shí)，校準(zhǔn)的方法是正撥10

小時(shí)或倒撥2小時(shí),結(jié)果都正確，即：8+10=6(mod

12)順撥，8-2=6(mod12)倒撥。

A鐘表的時(shí)針的模：在鐘表上，指針正撥12小時(shí)或倒

撥12小時(shí)，其時(shí)間值是相等的，即在鐘表上X+12=X

-12(mod12)o對(duì)鐘表來(lái)說(shuō)，它的時(shí)針的模為12

An位二進(jìn)制數(shù)的模：n位二進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)范圍為。?

(2?-1),在該計(jì)數(shù)器上加2n或減2n結(jié)果是不變的,

我們稱(chēng)2n為n位計(jì)數(shù)系統(tǒng)的模。

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補(bǔ)碼的定義：對(duì)〃為二進(jìn)制數(shù)，模為2〃

A如果X2+0,則［司補(bǔ)=(2wXi+X)MOD2n=X

>如果xw-0,則［X］補(bǔ)=(2〃+X)MOD2n=2n-1+X

+1=［X］反+1

正數(shù)與原碼同。負(fù)數(shù)符號(hào)位不變，其余各位取反加1

例：［+3］補(bǔ)=［+3］原=［+3］反=00000011

［-3］補(bǔ)=［-3］反+1=11111100+1=11111101

［+0］補(bǔ)=［+0］原=［+0］反=00000000

卜0］補(bǔ)=［0］反+1=11111111+1=00000000

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<3：耳卜碼;

8位帶符號(hào)的補(bǔ)碼特點(diǎn)

>［+0］補(bǔ)=［—0］補(bǔ)=00000000

>8位二進(jìn)制補(bǔ)碼真值范圍為-128?+127；16位補(bǔ)碼真

值范圍為-32768?+32767o

?符號(hào)位與其余位：最高位為符號(hào)位，“0”正“1”負(fù)

/當(dāng)符號(hào)位為“0”時(shí)，其余位為此數(shù)的二進(jìn)制值；

/當(dāng)符號(hào)位為“1”時(shí)，其余位不是此數(shù)的二進(jìn)制值，

其值為后面各位按位取反，在最低位加1。

『［X±YM=［X］補(bǔ)+［土Y］補(bǔ)，當(dāng)采用補(bǔ)碼表示時(shí)，

可以把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。

__________________________________________________________________y

U___________________________A

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表-3數(shù)的表示方法

十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼

-128-10000000■■■■■■■■10000000

-127-1111111111111111000000010000001

-126-1111110111111101000000110000010

???

-2-0000010100000101111110111111110

-1-0000001100000011111111011111111

-0-0000000100000001111111100000000

+0+0000000000000000000000000000000

+1+0000001000000010000000100000001

+2+0000010000000100000001000000010

???

+126+1111110011111100111111001111110

+127+11中11盟111110111111101111111

Z"[/、f——L

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補(bǔ)碼符號(hào)位擴(kuò)展（如8位擴(kuò)展到16位）

?有符號(hào)數(shù)

?符號(hào)位為“0”全補(bǔ)“0”

A符號(hào)位為“1”全補(bǔ)“1”

?無(wú)符號(hào)數(shù)：全補(bǔ)“0”

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匚U碼運(yùn)算的溢出及其判斷方&>

?溢出：指運(yùn)算結(jié)果超出了規(guī)定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的表數(shù)范圍，

在此特指帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算溢出。

A字長(zhǎng)為n位的補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)數(shù)，最高位為符號(hào)，

其余n-1位表示數(shù)值，表數(shù)范圍為-2%i?+2鵬?1。如

果一個(gè)運(yùn)算的結(jié)果超出了這個(gè)范圍，就稱(chēng)為補(bǔ)碼溢

出（簡(jiǎn)稱(chēng)溢出），這時(shí)運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的。

A例如，對(duì)于8位字長(zhǎng)的二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)，其表數(shù)范圍為■

128?+127。如果運(yùn)算結(jié)果超出了此范圍，就會(huì)產(chǎn)生

溢出O

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?已知［60］補(bǔ)=00111100,［-60］補(bǔ)=11000100

［100］補(bǔ)=01100100,［-100］補(bǔ)=10011100

［60］補(bǔ)=00111100160］補(bǔ)=11000100［60］補(bǔ)=00111100

+［100］補(bǔ)=01100100+1100］補(bǔ)=10011100+1100］補(bǔ)=10011100

1010000010110000011011000

I自然丟失—」1I

符號(hào)符號(hào)符號(hào)

［60+100］補(bǔ)=10100000,兩正數(shù)相加，結(jié)果為負(fù)，錯(cuò)誤

［(-60)+(-100)］#=01100000,兩負(fù)數(shù)相加，結(jié)果為正，錯(cuò)誤

［60+(-100)］補(bǔ)=11011000:40,正確

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A判斷溢出的方法：有很多，如例根據(jù)參加加法運(yùn)

算的兩個(gè)數(shù)據(jù)的符號(hào)及運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)可以判斷是

否溢出。

A計(jì)算機(jī)判斷溢出的方法：根據(jù)加法運(yùn)算中在最高

位與次高位的兩個(gè)進(jìn)位來(lái)判斷。

設(shè)8位二進(jìn)制數(shù)的各位記為D7D6D5…D。,運(yùn)算中兩

個(gè)口6位的進(jìn)位記為C6,兩個(gè)D7位的進(jìn)位記為C7,用

OV=C7XORC6（XOR是邏輯異或運(yùn)算）判別式可

以判斷溢出情況。如果ov=o,表示結(jié)果無(wú)溢出，否

則當(dāng)OV=1時(shí)，表示結(jié)果有溢出。

注意：進(jìn)位與溢出的區(qū)別

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1.2.4數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示

（定點(diǎn)表示

?約定小數(shù)點(diǎn)在符號(hào)位之后、數(shù)值部分最高位

定之前，因此數(shù)據(jù)是純小數(shù)，故又稱(chēng)定點(diǎn)小數(shù)

點(diǎn)

小其格式為:符號(hào)位數(shù)值部分（尾數(shù)）

數(shù)

法t—小數(shù)點(diǎn)位置

定點(diǎn)小數(shù)法比例因子的選擇：例如有兩個(gè)數(shù)為:

010.01和001.100,若進(jìn)行兩數(shù)相加時(shí)：

010.01+001.100=（0.1001+0.0110）X22,該比

例因子選為22,而且兩數(shù)相加結(jié)果仍小于1。J

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(定點(diǎn)表示法〕

a

)

二

?約定小數(shù)點(diǎn)的位置固定在數(shù)值部分的最低位

定

點(diǎn)之后，也就是把數(shù)表示為純整數(shù)

整

數(shù)其格式為:符號(hào)位數(shù)值部分(尾數(shù))

法

小數(shù)點(diǎn)位置一t

］定點(diǎn)整數(shù)表示法也有比例因子的選擇問(wèn)題，例丁

如上例兩個(gè)數(shù)化為定點(diǎn)整數(shù)運(yùn)算則為

(010.01+001.100)=(01001+00110)X2-2,

I該比例因子選為2?2。J

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（浮點(diǎn)表示法）

?在浮點(diǎn)表示法中，小數(shù)點(diǎn)的位置是不固定的或者說(shuō)

是可浮動(dòng)的。一般來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)表

示格式為：

PfP$2…PmS!S...S

Sf2n

階符階碼數(shù)符尾數(shù)

,任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，它的浮點(diǎn)數(shù)可表示為：二

N=2PXS

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（浮點(diǎn)表示法）

例如：二進(jìn)制數(shù)N=2+uX0JL01L在浮點(diǎn)機(jī)中的表示

格式為:

0001101011

階本曲碼

怖定：當(dāng)尾數(shù)滿(mǎn)足0?5W|S1<1時(shí)，即為規(guī)格化數(shù)。叫

尾數(shù)的最高有效位是有效數(shù)字L而不是0。對(duì)定點(diǎn)表

示法，選擇恰當(dāng)?shù)谋壤蜃訉?shí)現(xiàn)規(guī)格化；對(duì)浮點(diǎn)表示

'法，需要調(diào)整階碼的數(shù)值實(shí)現(xiàn)規(guī)格化。J

例如：N=2+iiX0.0101,這是非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)

改寫(xiě)成：N=2+1。X0.1010,這是規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)。

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?定點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)表示法的比較

產(chǎn)字長(zhǎng)32位，數(shù)符占1位，\

尾數(shù)占31位,貝！J：

定點(diǎn)小數(shù)表示范圍：2-31W|S|W1-2-31

I四點(diǎn)整數(shù)表示范圍：1W|S|W231-1J

衣字長(zhǎng)32位，其中階碼8位（包括1位階符），24

位尾數(shù)（包括1位數(shù)符），其最在階碼為27-1=127

范圍：2T28X2-23W|S|W2127X（1-2一23）

3似：—2127wSW2127J

浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算比定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算復(fù)雜，浮點(diǎn)數(shù)需要先

“對(duì)階”，然后兩個(gè)尾數(shù)才能相加減。

《瞿…第德?安復(fù)秋荽燃1風(fēng)?華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院

1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及程序執(zhí)行過(guò)程

VonNeumann計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

?采用二進(jìn)制數(shù)的形式表示指令和數(shù)據(jù)

?將指令序列（程序）和數(shù)據(jù)預(yù)先存

入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中

?計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器「輸入設(shè)

備、輸出設(shè)備五大部分組成

馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)工作原理的核心是“存儲(chǔ)程序”

和“程序控制”，即“集中順序控制”。

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1.3.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過(guò)程

計(jì)算機(jī)的基本硬件組成

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2、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器

?運(yùn)算器主要包括能完成加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算及

邏輯運(yùn)算的電路以及多個(gè)寄存器。

地址內(nèi)容

「?在微型機(jī)中存儲(chǔ)單元通常以8bi0

020

131即1字節(jié)為單位。為了能唯一確定

2-18并找到任一個(gè)存儲(chǔ)單元，計(jì)算機(jī)對(duì)

每一存儲(chǔ)單元都指定一個(gè)唯一的編

號(hào)，稱(chēng)之為存儲(chǔ)單元的地址，地址

I通常從0開(kāi)始順序編排。J

n186

圖1-2存儲(chǔ)單元的地址與內(nèi)容

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《日”?第博?立復(fù)外圣典選映3…

2、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器

“令指廠箱令寄存需1

G空制苦

II

:J制信號(hào):

控制器的組成

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2、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器

數(shù)據(jù)總線DB

ACC暫存器1暫存器2指令寄存器IR控制讀/寫(xiě)控制電路

地

通用

線

總

址

存

寄

譯

組

器指令譯碼器IDCB

算術(shù)邏輯單元碼存儲(chǔ)

專(zhuān)

用

器

寄

存單元

ALU外部

器

組>

控制信號(hào)控制

發(fā)生器A信號(hào)

IP

地址總線AB內(nèi)部控制信號(hào)

圖1-3簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)的硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖

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3、程序執(zhí)行過(guò)程

程序的執(zhí)行過(guò)程就是執(zhí)行指令序列的過(guò)程，也

就是一條條地執(zhí)行指令的過(guò)程。

每一條指令的執(zhí)行：

?取指階段：先從存儲(chǔ)器中取出指令

A分析執(zhí)行階段：然后由控制器進(jìn)行分析譯碼、發(fā)

出一系列控制信號(hào)完成該指令的執(zhí)行

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4、控制器設(shè)計(jì)

G)按照其產(chǎn)生微操作微程序控制器

控控制信號(hào)的方式

制

器傳統(tǒng)的組合

邏輯控制器

+微程序技術(shù)的基本原理：把指令的執(zhí)行分解成若干

個(gè)微操作，用微指令將這些微操作編成微程序，通

過(guò)執(zhí)行微程序來(lái)完成這些微操作，即執(zhí)行了指令。

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1.3.2計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

1、系統(tǒng)軟件

由機(jī)器設(shè)計(jì)者提供，使用和管理計(jì)算機(jī)的軟件稱(chēng)為系統(tǒng)軟件

一廠機(jī)器的監(jiān)控管理程序、

操作系統(tǒng)、調(diào)試程序、故障診斷野

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2、應(yīng)用軟件

「?硬件建立了計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件則擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的;

功能。硬件和軟件只有結(jié)合起來(lái)，才能完成各種功能，才

是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

?軟件可看做是用戶(hù)與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的接口。軟件之間

［又是逐層依賴(lài)的。J

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第章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

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用戶(hù)

應(yīng)用軟件

系統(tǒng)軟件

硬件系統(tǒng)

圖b7計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能模型

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第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1.3.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

L微型機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

fe總線是微型機(jī)中連接各功能部件并傳送信息的一所

信號(hào)線，主要分為三大類(lèi)，即地址總線AB(Address

Bus)、數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)和控制總線CB

1(ControlBus)?？偩€結(jié)構(gòu)是微型機(jī)的獨(dú)特結(jié)構(gòu),

圖『7微型機(jī)的外部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

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1.3.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

2、微型機(jī)硬件系統(tǒng)的組成

算術(shù)邏輯部件

微

累加器、寄存器處

理

控制器器

內(nèi)部總線

微

微

型

內(nèi)部存儲(chǔ)器型

計(jì)

計(jì)

算

輸入/輸出接口算

機(jī)

系統(tǒng)總線機(jī)

系

外圍設(shè)備統(tǒng)

系統(tǒng)軟件

圖-6微處理器、微型計(jì)

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院⑥

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中央處理器主板