【微機原理】第一章 微型計算機基礎知識

鄉(xiāng)J戶圳大學…

“、…GuangzhouUn.versily,

單片機原理及應用

主編：李速忠

《西安電子科技大學出版社》

主講：喻萍

09年2月

";廣州大學…

Y…GuangzhouUn.vers-ly.

參考書

喻萍《單片機原理與接口技術》，化學

工業(yè)出版社，2006年

舒懷林、喻萍《單片機原理與接口技

術》，華中科技大學出版社，2001年

肖金球《單片機原理與接口技術》，清

華大學出版社，2005年1月

馬淑華《單片機原理與接口技術》，北

京郵電大學出版社，2005年10月

陳建鐸《單片機原理與應用》，科學出

版社，2005年2月

第一章：微型計算機基礎知識

.§1.1計算機中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

一、數(shù)制及轉換

,二、計算機中數(shù)的表示

<41三、信息的編碼方法

，§1.2計算機基礎

一、計算機的基本結構

，二、微型計算機的基本結構與系統(tǒng)組成

三、單片機的產生、特點、發(fā)展、主流系列

■應用

<、§1.1計算機中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

.、一、數(shù)制及數(shù)制轉換

、1.計數(shù)制及十進制數(shù)

<<2.二進制數(shù)

33.十六進制數(shù)

44.數(shù)制書寫約定

5.不同數(shù)制之間的轉換

1、計數(shù)制及十進制數(shù)

?十進制

人們日常使用最多的是十進制數(shù)，是根據(jù)“逢十進一”的

原則進行計數(shù)的。一個十進制數(shù)，它的數(shù)值是由數(shù)碼0、

1、2..8、9來表示的。數(shù)碼所處的位置不同，代

表數(shù)的大小也不同。從右起的第一位是個位，第二位

是十位，第三位是百位......

“權”：個、十、百、千、萬……在數(shù)學上叫做“權”o

十進制數(shù)的權是以10為底的幕。

“基數(shù)”：所使用的數(shù)碼的個數(shù)稱為“基數(shù)”（如十進

制數(shù)中基數(shù)為10）。

“數(shù)值”：每一位上的數(shù)碼與該位“權”的乘積表示了該

位數(shù)值的大小。

計數(shù)制eg要素

數(shù)碼：如0、1、2、、、、、9

進位：如逢十進一

基數(shù):如R=10

權:如1（r（I為序號）

.例題：5555.5

555

序號：321

103102101100-10-1

=5X103+5X102+5X1

5000+500+5。

按權展開相加5555.5

數(shù)碼在數(shù)中的位置不同，其值也不同。數(shù)碼

■與“權”的乘積就是該位數(shù)值大小。

?以2為基數(shù)的數(shù)制稱為二進位計數(shù)制，它只包

括0和1兩個數(shù)碼，很容易用電子元件的兩種不

同的狀態(tài)來表示，例如，用高電平表示1,用

低電平表示0。所以，計算機中通常采用二進

制數(shù)。

?二進制數(shù)的計數(shù)特征：逢二進一，運算簡單。

?在加、減、乘、除四則運算中，乘法實質上是

做移位加法，除法則是移位減法。

.四晏素

進位：逢二進一

?權：2（i為序號）

:.例題2:101010101

..101010101

.=1X28+1X26+1X24+1X22+1X2°

<7=256+64+16+4+1

3=3的

?特點：位數(shù)多，難識別，易錯。

?為了書寫和閱讀方便，經(jīng)常采用十六進

制數(shù)作為二進制的縮寫形式，這樣書寫

長度短。

?在計數(shù)時，逢十六進一。

?而十六進制數(shù)與二進制數(shù)轉換方便。

.四要素

'數(shù)碼：

。、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、

B、C、D、E、F

■進位：逢十六進一

?基數(shù):R=16

權:16i（i為序號）

十進制二進制十六進制

000000

十100011

十200102

進

六00113

制

進43皿：4

數(shù)

制01015

、6IQIIJOL：6

數(shù)

二701117

對810008

進

照910019

制

表101010A

數(shù)111011B

121100C

131101D

141110E

151111F

?可行性（物理實現(xiàn)方便）

?簡易性（運算簡單）一4個加、乘公式，

十進相|55個

?可靠性一兩個狀態(tài)控制簡單，傳輸可靠。

?計算機用二進制

?人用十進制六進制

4數(shù)制書寫約定

S\>101是二、十、十六進制數(shù)？

<、?在書寫計算機程序時，一般不用基數(shù)作為下標

4來區(qū)分各種進制，而是用相應的英文字母作后

綴來表示各種進制。

例如：

</?B(Binary)——二進制

卜?D(Decimal)——十進制(D可省略，無后

綴為十進制)

、?H(Hexadecimal)十六進制

原因:

由于我們習慣十進制計數(shù)，所以在研究問題

或討論解題的過程時，總是用十進制來考慮和書

寫的。當考慮成熟后，要把問題變成計算機能夠

“認識”的形式，即把問題中的所有十進制數(shù)轉

換成二進制代碼，因此需要用到“十進制轉換成

二進制數(shù)”的方法。計算機運算完畢得到二進制

結果后，又需要用到“二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)，，

的方法。才能把運算結果用十進制形式顯示出來。

由于二進制數(shù)書寫較煩、易錯，又經(jīng)常用十六進

制表示，這就需要二進制與十六進制數(shù)之間的轉

換

(1)二進制、十六進制f十進制

基本方法：按權展開相加

利用十進制數(shù)的運算法則求和，即可得到

等值的十進制數(shù)。

.■例題：

Q101101.101B

<=1X25+1X23+1X22+1X20+1X24+1X23

，=32+8+4+1+0.5+0.125=45.625

、簡單方法：

■101101.101

.32168421.0.50.250,125=45.625

］例題:

=15X163+15X162+15X161+15X16°

=65536

.(2)十進制

.?整數(shù)轉換為整數(shù)

小數(shù)轉換為小數(shù)

?混合數(shù)轉換為混合數(shù)

：將47D轉換為二進制

47

23f余數(shù)為1低位

5|11—一余數(shù)為］

215一余數(shù)為］

2|5f余數(shù)為1

211f余數(shù)為0

0f余數(shù)為1J高位

所以?7%《01116

2:將3910轉換為十六進制數(shù)

163910

16|244f余數(shù)為6低位

1615—余數(shù)為4

o—余數(shù)為⑸4高位

所以3910二F46H

例2:求0.

X)16

393750

65625

10.50000----------整數(shù)10(A)一高位

0.5

)16

8.0整數(shù)8一低位

(3)二進制與十六進制之間轉換

由于2』16,每4位二進制

數(shù)與一個十六進制數(shù)相對應o

使二進制與十六進制數(shù)之間

的轉換較為簡單

十六進制T二進制

方法：將每位十六進制數(shù)宜接轉換

成相應的二進制數(shù)。

例：

3AF.B2H

=001110101111.10110010B

實現(xiàn)下列各數(shù)制的轉換

?2.110111011011.11B=(

3.9C.7H=(

4.225.685=(

<b§1.1計算機中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

二、計算機中數(shù)的表示

■計算機中的數(shù)有正、負數(shù)及小數(shù)點，如何表

示正負符號及小數(shù)點？

.i.原碼

Jp2.補碼

3.反碼

4,補碼的運算

45.溢出和溢出判斷

二、計算機中數(shù)的表示

?帶符號數(shù)的表示：符號數(shù)值化

構成計算機電路最基本的器件只有兩

個狀態(tài)，分別表示二進制數(shù)碼。和1,因

此數(shù)的正、負號也只能用。和1來表示。

——符號數(shù)值化。

?規(guī)定：數(shù)的最高位為符號位

0—正號（+）

1-----負號（一）

.二、計算機中數(shù)的表示

，?在8位微機中，一個數(shù)常用8位二進制表示

<、?例1：+1。。1101在機器中表示010。1101

、?例2：—1001101在機器中表示11001101

<rD7尸6尸5尸4尸3PD[Dp

.|o/l|1|o|o|l|l|o|l

^號數(shù)值位

4r機器數(shù)：一個數(shù)在計算機中所表示的二進制形式

.（把正、負符號分別用0、1表示了的數(shù)）

真值：這個數(shù)的木身稱為該機器數(shù)的真值

■二、計算機中數(shù)的表示

<、11.一個數(shù)的數(shù)值和符號都用二進制數(shù)碼表示，進

，行運算時，計算機如何處理符號呢？

<12.符號和數(shù)值位同時參加運算，還是分別處理呢?

為處理好此問題，就產生了把符號位、數(shù)值位

進行編碼的各種方法：原碼、補碼、反碼。

1、原碼

<、整數(shù)X的原碼是指：其符號位的0或1表示X

的正負，其數(shù)值部分就是X的絕對值。通常

<4用以］原表示x的原碼。原碼是機器數(shù)之一

<\列X=+105=+1101001B,［X］原=01101001B

4列X=-105=-1101001B,以］原=11101001B

列［+0］原=00000000B,［-0］原=10000000B

\1、原碼

<71、簡單、易懂、直觀、求真值方便。

42、數(shù)值范圍：8位二進制數(shù)用原碼表示的數(shù)的范

<7圍為一127?+127（?2八人1~+2nl?1）

[+127]原=Oin1111B

?P[―127]原=lin1111B

、3、數(shù)。的原碼有兩種不同的形式

<、4、加減運算復雜，符號和數(shù)值分別處理。類似

4筆算，要考慮同號、異號、力口、減。

2、補碼

.?由于原碼表示運算復雜，從而使計算機

的運算器結構也很復雜，實際中采用另

,一種機器碼表示：補碼

<4?補碼表示的數(shù)，符號與數(shù)值一樣參加運

算，減法可轉換成加法，因而使計算機

V的結構大為簡化。

2、補碼

（1）模和補碼的概念（以時鐘為例說明）

［準確時間：3點

、現(xiàn)在時間：5點（快2小時）

調整方法：--------

「倒撥5-2=3

，）?5+10=3+12^3

因鐘面12與。點重合，可把12看作0,

因此+10=—2

由5+10=3+12=3可知

?12是時鈍除混￡12進制，逢12

進1失，只

MS),

順時鐘的+10與逆時鐘

的一2對模12成補數(shù)關系

?當X

例X=—2。一

—2+12=—2(mod12)

10=-2(mod12)

、結

Ki在模12的意義下，負數(shù)(一2)可以轉換

<4為正數(shù)(+10),即一2的補碼為+10。

q■表小為：

、[-2]補=10(mod12)

<下[-2]補=-2+12(mod12)

.、模12用K表示得到補碼的公式：

[X]補=1140((modK)

即一個負數(shù)的補碼=模加上該負數(shù)

,?將此概念推廣到計算機，若二進制位數(shù)

11=8,最大計數(shù)容量256,模K=28=0

?計算機中負數(shù)也可用補碼表示，減法變加

法。

[X]補=28+X(mod28)

[X]補=2n+X(mod2n)

但求補碼需作減法，引入補碼就無意義,

因此需改進求補碼方法。

（2）求補碼的方法

正數(shù)：【X】補=X=[X]原

負數(shù)：只有負數(shù)才需求補碼。三種方法:

①根據(jù)定義求：【X】補=2"+X

②利用原碼求：對其原碼除符號位以外求反加1

③直接求補法：對其原碼除符號位及最低位1以

后不變，其它求反。

①根據(jù)定義求：【X】補=2n，X

例：X=-1010111B,n=8

[X]補=28+(-1010111B)

=100000000B-1010111B

=10101001B

要做一次減法，不實用!

②利用原碼求：對其原碼除符號位以

外求反加1

例1：X=-1010111B

[X]11010111B

[X]補=10101000B+1

=10101001B

②利用原碼求：對其原碼除符號位以

外求反加1

X=-1100100B

[X]原=11100100B

[X]補=10011011B+1

=10011100B

反之對【X】補除符號位以外求反加1就得【X】原

例3：［X］#=10011100B

【［X］補］補=［X］原

=11100100B

③直接求補法：對其原碼除符號位及

最低位1以后不變，其它求反。

例的X=-1101000B

[X]原=11101000B

[X]補=10011000B

?驗證：[X]#=10010111+1

=10011000B

③直接求補法：對其原碼除符號位及

最低位1以后不變，其它求反。

例2:X=-1001011B

[X]原=11001011B

[X]#=10110101B

?驗證：rx]#=10110100+1

=10110101B

■(3)求真值

■正數(shù)：［X】補=*,0r十號

負數(shù)：對【X】補除符號位以外求反加1,

、并將符號1—號。

<4實質：x補—x原—x真

例的rxi#=01010111B

.X真=+1010111B

<7例2:［X］補=10110000B

■XM=-1010000B

Ri1、數(shù)值范圍：8位二進制數(shù)用補碼表示的數(shù)的范

圍為一128?+127(_2n-1?+2n-1-l)

[+127]補=oniHUB

[—128]補=10000000B(用定義求)

<?2、數(shù)0的補碼表示唯」

[+0]補=[―0]補=。

<y3、運算簡單，減法可變加法，符號位參加運算。

4因此計算機中采用補碼表示。

＜、3、及碼

?早期用，現(xiàn)只做為邏輯運算的需要。

正數(shù)：【X】補=【X】反=【X］原=*

負數(shù)：對其原碼除符號位以外求反

例：x=—1001011B

[X]原=11001011B

[X]反=10110100B

[X]#=10110101B

原碼、補碼、反碼（小結1）

1.對于正數(shù)，三種編碼都是一樣的，即［刈原=僮］

反=［X］補。對于負數(shù)，三種編碼就不同了；所

以，原碼、反碼和補碼的實質是用來解決負

數(shù)在機器中表示的三種不同的編碼方法。

2.三種編碼的最高位都是表示符號位，符號位

為0,表示真值為正數(shù)，其余位即為真值；符

號位為1,表示真值為負數(shù)，其余位除原碼外,

不再是真值了；對于反碼，需按位求反，才

是真值；而對于補碼，則需按位求反加1,才

是真值。

原碼、補碼、反碼（小結2）

3、8位二進制原碼、反碼和補碼所能表示的數(shù)

值范圍是不完全相同的：它們分別是一127?

+127,—127?+127和一128?+127；其中

對于數(shù)0的表示也不相同，原碼有兩種表示法,

反碼也有兩種表示法，補碼只有一種表示法。

4、采用補碼以后，可分別將加法或減法運算轉

化為相加或取補相加運算，從而允許電路做

得最簡單，而且運算速度最快，這就是引進

補碼的目的（原碼和反碼己被遺棄）。

<.4、補碼的運算

jRl>采用補碼以后，可使正、負數(shù)的加、減運算簡

化為單純的相加運算，這就是引入補碼概念的

■目的所在。因此，在微型計算機中，凡是帶

符號數(shù)一律用補碼表示，補碼存放，補碼運算

4?P結果也是補碼。

?經(jīng)過證明，不管帶符號兩數(shù)為何種情況:

①力口：［x］補+［y］補=［x+y］補(mod2n)

②減：［x—y］補=［x］補+［—y］補(mod2n)

4、補碼的運算（加法）

例1：X=-11,Y=-14,求［X］補+［y］補

X原=10001011BX補=11110101B

Y原=10001110BY補=1CCC（MMOB

A1100111B

模28=0丟失

［x］補?［丫］補=1100111B

X+Y=-0011001B=-25

<.4、補碼的運算（加法）

■例2：X=11,Y=-14,求［x］補+［y］補

?T

，X原=00001011BX補=00001011B

<4Y原=10001110BY補=11110CM0B

11111101B

.M補+［y］補=11111101B

X+Y=-0000011B=-3

原碼減11-14有借位，補碼加無進位。

4、補碼的運算（減法）

[x—y]補=[x+(-y)]#=[x]#+[-y]補

?用加法運算代替減法運算，而結果一樣，

但要求【一y】補

?運算前，機器中存放的是［x］補，［y］補，

如何得到【一y】補？

?已知一個數(shù)的［y］補，求【一y】補稱為取補

方法：

對［y］補連同符號位求反加1得到【一y】補

4、補碼的運算（減法）

例1：X=35,Y=26,求［x—y］補

X原=00100011BX#=00100011B

Y原=00011010B

Y補=00011010B補=11100110B

——10001001B

模28=0丟失

[x—y]補=0001001B

X-Y=+0001001B=+9

35—26原碼夠減無借位，補碼加有進位

,4、補碼的運算（減法）

例2：X=26,Y=-35,求［x—y］補

XM=00011010BX#=00011010B

Y原=10100011B

Y補=11011101B［，］補=0010(MH1B

00111101B

［x—y］補=00111101B

X-Y=+0111101B=+61

4、補碼的運算（小結）

1.采用補碼運算后，結果也是補碼，欲得真值，還須轉

換。

2.運算時，第一，符號位與其余數(shù)值位一起參加運算；

第二，符號位產生的進位丟掉不管；第三，要保證運

算不超過補碼所能表示的最大范圍。

3.在微型計算機中，凡是帶符號的數(shù)一律是用補碼表

示的，因此一定要記住運算的結果也是用補碼表示的。

4.微計算機本身是無法區(qū)別有符號數(shù)與無符號數(shù)的，即

它不管是對有符號數(shù)還是無符號數(shù)，總是按照規(guī)定的

要求做加法或取補相加。

5、溢出及溢出判斷

么是溢出？運算結果超出了機器允許表示的最大

范圍時稱溢出。溢出時數(shù)值會向符號位進位，從

而影響符號位的正確性，這和正常溢出（符號位

的進位）模2n的丟失性質不同。后者不影響結果

的正確性，前者結果錯，要停機處理。

溢出可能性？

同號相加，異號相減

溢出的判斷？

方法1:根據(jù)參加運算的兩數(shù)

的符號與結果的符號來判斷。

例1；X=+65,Y=+67,X+Y=?

X補=01000001

Y補=01000011CS：符號位進位

0100

CP：次高位進位

X+Y=65+67=132>127,溢出了！

例2：X=—120,Y=—18,X+Y=?

X補=10001000

Y補=11101110

X+Y=-120-18=-138<-128,

溢出了！

<?

、方法2：雙高位法（微機中用）

■——符號位進位。有進位為1,否則0

、.Cp——次高位進位。有進位為1,否則0

十Cp=1,有溢出。相異：Cs*Cp

gCs十Cp=O,無溢出。相同：C$=Cp

如前兩例題

、作業(yè)2

k1.用8位二進制數(shù)寫出下列十進制數(shù)的原碼、反

碼與補碼

.(1)X=+55(2)X=-65

42對下列二進制數(shù)，把它們看成是尢符號數(shù)付，

它們相應的十進制數(shù)是多少？把它們看成是有

V符號數(shù)的補碼時，它們相應的十進制數(shù)是多少?

(1)01110110B(2)10110001B

■

＜、§1.1計算機中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

R三、信息的編碼方法

計算機處理的不僅僅是二進制信息，還能

表示、處理其它字符、字母等非數(shù)字信息。

、但也只能用二進制形式表示。

1、二進制編碼的十進制數(shù)

、2、字符的編碼

13、奇偶校驗碼

4.漢字的編碼

三、信息的編碼方法

1、二進制編碼的十進制數(shù)

引入：

?有時為了某種需要，要求計算機用十進制數(shù)輸

入、運算，由于計算機只識別二進制，為了表

示和處理十進制數(shù)，必須用二進制數(shù)來編碼，

因24=16,23=8,所以要4位二進制才能表示

一位十進制數(shù)碼，稱為二進制編碼的十進制數(shù),

簡稱為二一十進制數(shù)，或稱為BCD(Binary

CodedDecimal)碼。

1、二進制編碼的十進制數(shù)

?4位二進制有16種組合，但只選其中

10個組合表示0?9,不同的選擇就有不

同形式的BCD碼，最常用的是8421

BCD碼。它取了4位二進制數(shù)順序編碼

的前10個碼表示十進制數(shù)的0-9,這4

位二進制碼的值就是被編碼的一位十進

制數(shù)的值。后6種舍去。

BCD編碼

十進制8421BCD二進制

QQQoQQQ

XIoXIooo±1

Co1ooIo

J\00±X

0o±1±1oo11

xAo±1o1oo

oCoo

oc±j1±1±1±1

OC5C±1±1oTIo

475C±1±1±1o±1XI±1

0±1XIooo

±1±1±o1o±1

0oo1Io

±100±1±X

±11o±T0o000XI±o1±1

200oo0o0Co1o

±1±TO±1±

±1300oXIoo±1±1±o1±1

4oooo1Io

±100XI±T±±TX

±15o00±To±o1±1±1±XI1±1

00

1、二進制編碼的十進制數(shù)

(1)BCD<-->十進制

用BCD碼表示十進制數(shù)，只要把每位十進制

數(shù)用對應的4位二進制碼代替即可。

例L834=(100000110100)BCDo

為了避免BCD格式的碼與純二進制碼混淆，

必須在每4位之間留一空格。這種表示方

法也適用于十進制小數(shù)。

例2：0.764=(0.011101100100)BCD

1、二進制編碼的十進制數(shù)

BCD碼的優(yōu)點是與十進制數(shù)轉換方便，容

易閱讀。

例3：(011110001000)BCD=788

1、二進制編碼的十進制數(shù)

(2)BCD<-->二進制

BCD碼雖然由二進制代碼組成，但不是二進

制數(shù)。形式上的二進制數(shù)實質是十進制數(shù)

例：57=(01010111)BCD

=0111001B

?對BCD碼，每一位十進制數(shù)之間仍保留

“逢十進一”的關系

?對二進制仍是“逢二進一”的關系

1、二進制編碼的十進制數(shù)

(3)BCD的加減運算

用BCD碼表示的十進制數(shù)的位數(shù)比純二進

制表示的十進制數(shù)位數(shù)更長，使電路復

雜性增加，運算速度減慢些，而且運算

復雜，這是其缺點。

注意兩點：

1.參加運算的數(shù)必須用BCD碼表示

2.逢十進一

(3)BCD的加減運算

例1：

十進制BCD碼正確

2100100001

+36+00110110

5701010111

(3)BCD的加減運算

例2：

十進制BCD碼

5701010111

+69+0110.

12611000000*126

(3)BCD的加減運算

結果不對的原因;

要調整!

1-當結果在U?，珥T物

2.當結果＞9,錯！如例2,有兩種情況:

①1111N結果＞1001,現(xiàn)象：非BCD碼

②結果》1111,現(xiàn)象：有進位

(3)BCD的加減運算

?調整方法：當結果＞9或有進位

大例：上題結果11000000

?+01100110

100100110

126正確

三、信息的編碼方法

2、字符的編碼

在計算機中除了數(shù)值之外，還有一類非常重要

的數(shù)據(jù)，那就是主控。如：

1.英文的大小寫字母（A,B,C,

c,■■■）（共52個）

2.數(shù)字符號（0,1,2,9）（10個）

3.其他常用符號（如：？、=、％、?、一、X、

；、/、等）（32個標點、34個控制）

三、信息的編碼方法

2、字符的編碼

?在計算機中，這些符號都是用二進制編碼的形

式表示，即每一個個惟一固定的

進制編碼編碼標準。

目前微機?碼”，

即ASCII碼」ode

forInfoi:ASCII

?它使用七位號，該編

碼方案中共有128個符號(27=128),從

(0000000)2~(1111111)2

2、字符的編碼

?ASCII碼在微處理機外部設備（CRT顯示器、

鍵盤、終端等等）和通訊設備的數(shù)據(jù)表示中廣

泛使用。

?下表為7位ASCII碼字符表，在內存中每個字

符占一個字節(jié)。表中最高位未列出，一般表示

時都以。來代替，也可作奇偶校驗位，以確定

數(shù)據(jù)傳送是否正確。如數(shù)字。?9的ASCH表

示為十六進制數(shù)30H?39H,字母A?Z的

ASCH碼為41H?5AH。

美國標準信息交換碼ASCII（7位代碼）

1列0③1234567

位765-

行000001010100101110111

14321on

00000NULDLESP0@P、p

I

0001SOHDC11AQaq

a

20010STXDC22BRbr

30011ETXDC3#3Ccs

40100EOTDC4$4DTdt

§0101ENQNAK%5EUeu

60110ACKSYN&6FVfV

70111BELETB7Gwgw

81000BSCAN(Hhx

91001HTEM)9IYy

101010LFSUB*JJz

1011VTESC+K1k[

121100FFFS<L\1

-1101CRGSM]m)

1110SORS>Nf①n

1111SIUS?|②0DEL

三、信息的編碼方法

3、奇偶校驗碼

數(shù)碼在傳送過程中易出錯，為便于檢測

是否發(fā)生錯誤，常設置校驗碼。有許多

種校驗碼，奇偶校驗碼是最簡單的一種。

奇校驗：是指每個代碼中所有1的個數(shù)（包括

奇校驗位）是奇數(shù)。

偶校驗：是指每個代碼中所有1的個數(shù)（包括

偶校驗位）是偶數(shù)。

3、奇偶校驗碼（奇校驗）

例1：用奇校驗傳送ASCH代碼中的A

?A的ASCII碼：1000001

?兩個1,為達到奇數(shù)個1,設奇校驗位為1

?奇校驗碼應為11000001

奇校驗位奇校驗碼

3、奇偶校驗碼（偶校驗）

例2：用偶校驗傳送ASCH代碼中的C

?C的ASCII碼：1000011

?三個1,為達到偶數(shù)個1,設偶校驗位為1

?偶校驗碼應為11000011

3、奇偶校驗碼

?ASCH碼只有7位，存放在一個8位的單元

中，最高位是空的，所以常作奇偶校驗位,

使該組信息中1的個數(shù)為奇（偶）數(shù)，在

信息處理過程中應將該位屏蔽掉。

?檢測錯誤的原理：信息代碼發(fā)出時為奇

（偶）數(shù)個1,接收到的信息仍為奇（偶）

數(shù)個1。否則，傳送中發(fā)生了錯誤。

?不足：只能檢查出奇數(shù)個錯，不能檢查出

偶數(shù)個錯。

4.漢字的編碼

?計算機要處理漢字信息，就必須首先解決漢字

的表示問題。同英文字符一樣，漢字的表示也

只能采用二進制編碼形式，目前使用比較普遍

的是我國制定的漢字編碼標準GB2312?80,

該標準共包含一、二級漢字6763個，其他符

號682個，每個符號都是用14位（兩個7位）

二進制數(shù)進行編碼，通常叫做國標碼。如“啊，，

的國標碼為1110000,1100001c新的國標

漢字庫已包括兩萬多個漢字和字符。

第一章：微型計算機基礎知識

§1-1計算機中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

一、數(shù)制及轉換

二、計算機中數(shù)的表示

三、信息的編碼方法

§1.2計算機基礎

、計算機的基本結構

、微型計算機的基本結構與系統(tǒng)組成

、單片機的產生、特點、現(xiàn)狀、發(fā)展、應用及主流系列

四、嵌入式系統(tǒng)與單片機

§1.2計算機基礎

▲、計算機的基本結構

1、馮?諾伊曼計算機基本結構

2、計算機基本工作過程

馮?諾伊曼計算機基本結構

?計算機開始是作為計算工具出現(xiàn)的：

例：用算盤計算50X4+160+4=240的過程

.⑴筆、紙：①記錄原始數(shù)據(jù)：50、4、160、4

②記錄計算步驟：50義4、1604-4,珠算□決

八③記錄中間結果：200、40

<?④記錄最后結果：240

⑵算盤：運算工具

⑶腦、手：控制整個過程

、若用計算機完成上述過程，相應有：

K|⑴運算器-----算盤

⑵存儲器一一筆、紙

⑶控制器--腦

<4⑷輸入設備一一原始數(shù)據(jù)、計算步驟輸入計算機

Q⑸輸出設備--輸出運算結果

以上5部分構成了計算機的基本結構，盡管計算機

有大、中、小、微等各種型號，在結構上差別

較大，但基本組成一樣：5大部件

1、馮?諾伊曼計算機基本結構

一運算器-

數(shù)據(jù)信息控制信

（數(shù)據(jù)、程序）息

<7

=?輸入設備

j＞存儲器〉輸出設備結果

控制器

1、馮?諾伊曼計算機基本結構

|?馮?諾伊曼計算機在物理結構上由5大部

件構成。

??馮?諾伊曼計算機的基本工作原理可概括

人為：存儲程序、程序控制。計算機能自

?動處理信息，是因為事先編制了程序，

并按順序存放在存儲器中，計算機工作

?b時按順序取出執(zhí)行，這就是存儲程序原

、理。

1、馮?諾伊曼計算機基本結構

?存儲程序原理設計思想是1946年由美籍匈牙利

數(shù)學家馮?諾依曼(VonNeumann)提出的，并

確立了存儲程序計算機的5個組成部分和工作

方法、相互關系。

?半個世紀來，盡管計算機體系結構發(fā)生了重大

變化，性能不斷改進，但本質上存儲程序控制

和計算機基本結構思想仍是現(xiàn)代計算機的結構

基礎，因此統(tǒng)稱為馮?諾伊曼計算機。

?馮?諾伊曼計算機奠定了計算機的理論基礎，

確立了計算機的基本模式。

2、計算機基本工作過程

計算機的工作過程是兩組信息在計算機內部

的流動過程

?第一步：程序、原始數(shù)據(jù)（輸入設備）一存儲

器

?第二步：控制器根據(jù)存儲器中的程序自動指揮

各部件工作。

?第三步：結果（輸出設備）一輸出。

§1.2計算機基礎

--------微型計算機的基本結構與系統(tǒng)組成

1、微型計算機的產生和發(fā)展

2、微型計算機的結構

3、硬件和軟件

4、特點及應用

5、常用名詞術語

1、微型計算機的產生和發(fā)展

?計算機的發(fā)展

1946年2月15日，世界上第一臺計算機在美國賓夕法

尼亞大學研制成功。字長12位，主存17K,運算速度

每秒5000次，但它卻是龐然大物?？偣彩褂?8800個

電子管，1500個繼電器，占地面積為150m2,重303

耗電150kW,造價為100多萬美元。今天看來，這臺

計算機不如現(xiàn)在的一臺微機。但它奠定了現(xiàn)代計算機

發(fā)展的科學基礎，開創(chuàng)了計算機的新時代。如果把它

稱為第一代電子計算機，至今已發(fā)展至第五代超大規(guī)

模集成電路計算機。

計算機的發(fā)展

第一代（1946年?1958年）電子管數(shù)字計算機：計算機的

邏輯元件采用電子管，主存儲器采用磁鼓、磁芯，外

存儲器已開始采用磁帶；軟件主要用機器語言編制，

后期逐步發(fā)展了匯編語言。主要用于科學計算。

第二代（1958年?1964年）晶體管數(shù)字計算機：計算機的

邏輯元件采用晶體管，主存儲器采用磁芯，外存儲器

已開始使用磁盤；軟件已開始有很大的發(fā)展，出現(xiàn)了

各種高級語言及編譯程序。此時，計算機速度明顯提

高，耗電下降，壽命提高。計算機已發(fā)展至進行各種

事務處理，并開始用于工業(yè)控制。

1第三代（1964年?1971年）集成電路計算機：計

算機的邏輯元件采用4、心1犬/Hr大木”七叩，

即所謂的SSI和MSL軟件發(fā)展更快，已有分時

操作系統(tǒng)，應用范圍日益擴大。

第四代（1971年以后）大規(guī)模集成電路計算機:

O所謂

電路（LSI）是指在單片硅片I-

可集成1000至20000個晶體管的集成電路。由于

LSI的體積小，耗能減少，可靠性高，因而促

使計算機以極快的速度發(fā)展。

第五代的計算機的發(fā)展方向是人工智能計算機、

網(wǎng)絡計算筑。人們正進行多方面的探索。

?計算機的結構

、控制器

計CPU：運算器

算主機

機存儲器

結

構

輸出設備

II/O設備：輸入設備、

?微型計算機的出現(xiàn)

//第四代后，計算機的發(fā)展出現(xiàn)兩個分支

1型化：高速、高功能、高價格、大體積（中國“銀河”、

“曙光”、“神威”三大系列，曙光5000萬億次）.

Xd散型化:價格低、體積小、功耗低、應用靈活、適應性強

微型計算機（Microcomputer,簡稱MC）是指把計算

機的心臟——中央處理器（CPU）集成在一小塊硅片

±o為了區(qū)別于大、中、小型計算機的CPU,而稱微

型計算機的CPU可片為微處理器MPU

（MicroprocessingUnit或Microprocessor）

微機在結構上與一般計算機無本質區(qū)別，但結構形式上

更為簡單：微型計算機的總線結構。

.麻型計算機系統(tǒng)(總線式結構)

■(Microcomputersystem)

?微型計算機的發(fā)展階段

第一階段(1971-1973)

?4位和低檔8位

?典型的微型機以Intel4004和Intel4040、

8008為基礎

?微處理器和存儲器采用PMOS工藝

?工作速度很慢

?微處理器的指令系統(tǒng)不完整，沒有操作系統(tǒng),

只有匯編語言

?存儲器的容量很小，只有幾百字節(jié)

?主要用于工業(yè)儀表、過程控制或計算器中。

、第二階段(1974—1977)

?中檔8位

?Intel8080/8085>Zilog公司的Z80及

Motorola公司的6800

?微處理器采用高密度MOS(HMOS)工藝

?具有較完整的指令系統(tǒng)和較強的功能，配有簡

單的操作系統(tǒng)(如CP/M)和高級語言。

?存儲器容量達64KB,配有熒光屏顯示器、鍵

盤、軟盤驅動器等設備，構成了獨立的臺式計

算機。

、第三階段(1978*1981)

■|■16位和準32位^^^^^^

?lntel8086>8088、Motorola的68000和

.Zilog的Z8000

^5?微處理器采用短溝道高性能NMOS工藝

，?在體系結構方面吸納了傳統(tǒng)小型機甚至大型機

的設計思想，如虛擬存儲和存儲保護

■?IBM?PC系列機占領世界市場

第四階段（20世紀80年代）

?80年代初，IBM公司推出開放式的IBM

PC,這是微型機發(fā)展史上的一個重要里

程碑。IBMPC采用Intel80x86（當

時為8086/8088、80286、80386、

80486）微處理器和Microsoft公司的

MSDOS操作系統(tǒng)并公布了IBMPC的

總線設計。

?第五階段（20世紀90年代開始）

1■?64位（外部64,內部32位）

?586（Pentium）、PH、PIIRP4及兼

Q容機，如K3、K4、K5

<?RISC（ReducedInstructionSet

■Computing的縮寫）（精簡指令集計

/算機，計算機CPU的一種設計模式）技

，術的問世使微型機的體系結構發(fā)生了重

?P大變革，使應用程序的設計簡單、方便。

、微型計算機的結構

數(shù)據(jù)總線(DB)

中央

處理器

控制部線(CB)

CPU

地址總線(AB)

I/O設備I/O設備

?總線結構

?通過三組總線將各組成部分聯(lián)系在一起,

采用三總線作為數(shù)據(jù)通路的計算機稱為

總線式計算機。所以總線也是計算機的

組成部分，且標準化。

?此結構為微機的生產和組成提供了方便,

為微機產品的標準化、系列化、通用性

方面奠定了基礎。

?各部件的功能

Q(1)存儲器

A功能：存放程序和數(shù)據(jù)

。程序:指令的有序集合。

?:?指令:規(guī)定計算機執(zhí)行某種操作的命令O

?:?指令系統(tǒng)：一臺計算機的全部指令。

程序數(shù)據(jù)都以二進制形式存放

?:?為便