第1章 微機(jī)原理基礎(chǔ)數(shù)制轉(zhuǎn)換與編碼 4學(xué)時(shí)

1、微機(jī)原理與接口技術(shù),計(jì)算機(jī)教研室,學(xué)時(shí)安排,理論：70學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)：30學(xué)時(shí),內(nèi)容安排,第1章：概述 第2章：CPU結(jié)構(gòu) 第3章：指令系統(tǒng)、尋址方式 第4章：匯編編程 第5章：CPU總線時(shí)序、系統(tǒng)總線 第6章：主存 第7章：輸入、輸出 第8章：中斷 第9章：定時(shí)器 第10章：并口、串口 第11章：開關(guān)量、模擬量,第1章 概 述,*1.1 計(jì)算機(jī)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 * 1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)與字符的編碼 1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 1.4 微型計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)及分類 1.5 多媒體計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息分類： 1、控制信息是控制命令，指揮計(jì)算機(jī)如何操作； 2、數(shù)據(jù)信息是計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象 (1)數(shù)值數(shù)據(jù)用于

2、表示數(shù)量的大小，它有確定的數(shù)值； (2)非數(shù)值數(shù)據(jù)無確定值，包括字符、漢字、邏輯數(shù)據(jù)等。,1.1 計(jì)算機(jī)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換,信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)的形式：基2碼編碼。 ? 基2碼在物理上最容易實(shí)現(xiàn)。 如用“1”和“0”表示高、低兩個(gè)電位， 表示脈沖有無， 表示脈沖正、負(fù)極性等，可靠性較高。 (2) 基2碼表示二進(jìn)制數(shù)，其編碼、加減運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。 (3) 基2碼兩個(gè)符號(hào)“1”和“0”正好與邏輯數(shù)據(jù)“真”與“假”相對(duì)應(yīng)， 方便邏輯運(yùn)算,1.1 計(jì)算機(jī)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換,1.1.1 數(shù)與數(shù)制 進(jìn)位計(jì)數(shù)制是一種計(jì)數(shù)的方法。 十進(jìn)制是最常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制 六十進(jìn)制(1小時(shí)=60分，1分=60秒) 十二進(jìn)制(1英尺=

3、12英寸，1年=12月) 二進(jìn)制常用于計(jì)算機(jī)中 八進(jìn)制計(jì)數(shù)及十六進(jìn)制：為便于閱讀及書寫，常用這兩種進(jìn)制。 1.1.1 數(shù)與數(shù)制 各進(jìn)制特點(diǎn) 十進(jìn)制數(shù) “逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”，數(shù)字符號(hào)10個(gè)，09。 二進(jìn)制數(shù) “逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”，數(shù)字符號(hào)2個(gè)，0、1。 八進(jìn)制數(shù) “逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”，數(shù)字符號(hào)8個(gè)，07。 十六進(jìn)制數(shù) “逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六”，數(shù)字符號(hào)16個(gè)， 09、AF。,1.1.1 數(shù)與數(shù)制 十進(jìn)制數(shù) 234.13， 個(gè)位的4表示四個(gè)1 十位的3表示三個(gè)10 百位的2表示兩個(gè)100 小數(shù)點(diǎn)后第一位的1表示一個(gè)0.1 小數(shù)點(diǎn)后第二位的3表示三個(gè)0.01 位權(quán)：某個(gè)位置所代表的值。 某個(gè)

4、固定位置上的計(jì)數(shù)單位。 同一進(jìn)制的數(shù)，位置不同時(shí)，位權(quán)不同。 十進(jìn)制數(shù)：個(gè)位的位權(quán)為 十位的位權(quán)為 百位的位權(quán)為 千位的位權(quán)為 小數(shù)點(diǎn)后第一位的位權(quán)為 小數(shù)點(diǎn)后第二位的位權(quán)為 (234.13)10用位權(quán)表示為,(234.13)10=2102+3101+4100+1101+3102,100 101 102 103 101 102,1.1.1 數(shù)與數(shù)制 任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)也可用位權(quán)表示。 (234.13)10=2102+3101+4100+1101+3102,(101.11)2= (124.36)8= (AC.B5)16=,122+021+120+121+122 182+281

5、+480+381+682 A161+C160+B161+5162,不同進(jìn)制數(shù)，位置相同時(shí)，位權(quán)不同。,1.1.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 1. 十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù) 方法：除2取余數(shù)，結(jié)果倒排列。 具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以2，得到一個(gè)商和一個(gè)余數(shù)； 再將商除以2，又得到一個(gè)商和一個(gè)余數(shù)； 繼續(xù)這一過程， 直到商等于0為止。 每次得到的余數(shù)(必定是0或1)就是對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。 注意：第一次得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最低位， 最后得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最高位。,97,2,48,1,2,2,2,0,0,0,24,12,3,（97）10=（1100001）2

6、,2,6,0,【例1-1】 將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。,2,1,1,2,0,1,(a3a2a1a0)2 = (a323a222a121a020)10 =(a322a221a1)2a0)10 =(a32a2)2 a1)2a0)10 =(02+a3)2a2)2 a1)2a0)10 =(商2+余數(shù)) 10 =(N)10,2) 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù) 方法：乘2取整法。 具體做法：用2乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到整數(shù)和小數(shù)部分； 再用2乘以小數(shù)部分，又得到一個(gè)整數(shù)和一個(gè)小數(shù)部分； 繼續(xù)這一過程， 直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止； 最后將每次得到的整數(shù)部分(必定是0或1)按先后順序從左到右排列

7、，即得到所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)。,0.68752 = 0.375 2 = 0.75 2 = 0.5 2 =,【例1-2】 將十進(jìn)制數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。,整數(shù)部分 1.375 1 0.75 0 1.5 1 1.0 1,即： (0.6875)10=(0.1011)2,0.62 = 0.22 = 0.42 = 0.82 = 0.6,補(bǔ)充例題: 將十進(jìn)制數(shù)0.6轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。,整數(shù)部分 1.2 1 0.4 0 0.8 0 1.6 1,即： (0.6)10=(0.1001)2,用十進(jìn)制表示/3也是無限小數(shù)的。,(0.a-1a-2a-3)2 =(a-12-1a-22-2a-32-3)10 =(a-

8、1a-22-1a-32-2) 2-1)10 =(整數(shù)部分+小數(shù)部分) 2-1) 10 =(0.N)10,將一個(gè)既有整數(shù)又有小數(shù)部分的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)， 將整數(shù)、小數(shù)分別轉(zhuǎn)換，再組合。 例如把97.6875轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù) (97)10=(1100001)2 (0.6875)10=(0.1011)2 (97.6875)10= (1100001.1011)2,3) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 方法：按位權(quán)展開后相加求和。 【例1-3】將二進(jìn)制數(shù)111.11轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。,2. 十進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 1) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù) 方法：除8取余數(shù)，結(jié)果倒排列。 具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以

9、8，得到一個(gè)商和一個(gè)余數(shù)； 再將商除以8，又得到一個(gè)商和一個(gè)余數(shù)； 繼續(xù)這一過程， 直到商等于0為止。 每次得到的余數(shù)(必定是小于8的數(shù))就是對(duì)應(yīng)八進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。 第一次得到的余數(shù)為八進(jìn)制數(shù)的最低位， 最后一次得到的余數(shù)為八進(jìn)制數(shù)的最高位。,97,8,12,1,8,8,4,1,1,0,（97）10=（141）8,【例1-4】 將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。,2) 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù) 方法：乘8取整數(shù)，結(jié)果順排列。 具體做法：用8乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到一個(gè)整數(shù)和一個(gè)小數(shù)； 再用8乘以小數(shù)部分，又得到一個(gè)整數(shù)和一個(gè)小數(shù)； 繼續(xù)這一過程， 直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止； 最后將

10、每次得到的整數(shù)部分(必定是小于8的數(shù))按先后順序從左到右排列，即得到所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)。,0.68758 = 0.5 8 =,【例1-5】 將十進(jìn)制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)。,整數(shù)部分 5.5 5 4.0 4,即： (0.6875)10=(0.54)8,3) 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 方法：按位權(quán)展開后相加求和。 【例1-6】 將八進(jìn)制數(shù)141.54轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。,3. 十進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 1) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制整數(shù) 方法：除16取余數(shù)，結(jié)果倒排列。 具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以16，得到一個(gè)商和一個(gè)余數(shù)； 再將商除以16，又得到一個(gè)商和一個(gè)余數(shù)； 繼續(xù)這一過程， 直到商等

11、于0為止。 每次得到的余數(shù)(必定小于F的數(shù))就是對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。 第一次得到的余數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)的最低位， 最后一次得到的余數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)的最高位。,97,16,6,1,16,6,0,（97）10=（61）16,【例1-7】 將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。,2) 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù) 方法：乘16取整數(shù)，結(jié)果順排列。 具體做法：用16乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到一個(gè)整數(shù)和一個(gè)小數(shù)； 再用16乘以小數(shù)部分，又得到一個(gè)整數(shù)和一個(gè)小數(shù)；繼續(xù)這一過程， 直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止； 最后將每次得到的整數(shù)部分(必定是小于F的數(shù))按先后順序從左到右排列，即得到所對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制小數(shù)。

12、,0.687516 =,【例1-8】 將十進(jìn)制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)。,整數(shù)部分 11.0 11即B,(0.6875)10=(0.B)16,3) 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 方法：按位權(quán)展開后相加求和。 【例1-9】 將十六進(jìn)制數(shù)61.B轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。,4. 二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù) 方法：從小數(shù)點(diǎn)所在位置分別向左、向右每三位一組進(jìn)行劃分。 若小數(shù)點(diǎn)左側(cè)的位數(shù)不是3的整數(shù)倍，在數(shù)的最左側(cè)補(bǔ)零； 若小數(shù)點(diǎn)右側(cè)的位數(shù)不是3的整數(shù)倍，則在數(shù)的最右側(cè)補(bǔ)零。 【例1-10】 直接將二進(jìn)制數(shù)11110.11轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。 011110.110,(11

13、110.11)2 = (36.6)8,3,6 .6,(a4a3a2a1a0) 2 = (a424 a323a222a121a020 )10 =(025a424a323) (a222a121a020 )10 =(022a421a3) 23(a222a121a020 )10 =(k18k0 )10 =(k1k0 )8,表1-1十、二、八、十六進(jìn)制數(shù)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系,2) 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù) 方法：將每一位八進(jìn)制數(shù)分解成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)， 排列后即為八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。 【例1-11】 直接將八進(jìn)制數(shù)35.6轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。,35.6,(35.6)8 = (11101.11)2,101 .,01

14、1,110,3) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 方法：從小數(shù)點(diǎn)所在位置分別向左、向右每四位一組進(jìn)行劃分。 若小數(shù)點(diǎn)左側(cè)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最左側(cè)補(bǔ)零； 若小數(shù)點(diǎn)右側(cè)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最右側(cè)補(bǔ)零。 【例1-12】 直接將二進(jìn)制11110.11轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。 0001 1110.1100 1 (11110.11)2 = (1E.C)16,C,E .,4) 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù) 方法：將每一位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)， 排列后即為十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。 【例1-13】 直接將十六進(jìn)制數(shù)EF.C轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 EF.C 1110 (EF.C)16 = (111011

15、11.11)2,1111.,1100,計(jì)算機(jī)中用()數(shù)字用()字母 十進(jìn)制數(shù)用D(Decimal)或d 二進(jìn)制數(shù)用B(Binary)或b 八進(jìn)制數(shù)用O(Octal)或o (英文字母O容易和零混淆，可用或q) 十六進(jìn)制用H(Hexadecimal)或h來表示。 一般默認(rèn)用十進(jìn)制數(shù)，所以十進(jìn)制數(shù)可不標(biāo)。 25D=11001B=19H=31Q 0.5D=0.1B=0.8H=0.4Q 25d=11001b=19h=31q 0.5d=0.1b=0.8h=0.4q 本書采用大寫字母。 八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)用來簡(jiǎn)化二進(jìn)制數(shù)書寫，表示較短。,(25)10=()2 =()16 =()8 (0.5)10=()2=

16、()16 =()8,11001 0.1,31 0.4,19 0.8,1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)與字符的編碼,1.2.1 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼及其運(yùn)算 1. 二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼及運(yùn)算 常用編碼：原碼、反碼和補(bǔ)碼。 補(bǔ)碼有許多優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)微機(jī)數(shù)字采用補(bǔ)碼。 機(jī)器數(shù)：帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的編碼。 機(jī)器數(shù)最高位表示正負(fù)號(hào)，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。 原碼、反碼、補(bǔ)碼。 真值： 機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際值。,1) 二進(jìn)制數(shù)原碼編碼方法 設(shè)真值為X，機(jī)器字長(zhǎng)為n位， 原碼：是符號(hào)化的機(jī)器數(shù)真值本身。 n=8時(shí)，+0原=0 0000000，+1原=0 0000001，+127原=0 1111111。 n=8時(shí)，-0

17、原=1 0000000，-1原=1 0000001，-127 原=1 1111111。 當(dāng)X0時(shí)，X原的最高位填0，其余n1位填X的各數(shù)值位的位值。 當(dāng)X0時(shí)，X原的最高位填1，其余n1位填X的各數(shù)值位的位值。 若有二進(jìn)制數(shù)X=Xn1Xn2X1X0，則原碼表示法的定義為,注意： 原碼中，真值0的原碼可表示為兩種不同的形式，+0和0。 原碼優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易理解，與真值間的轉(zhuǎn)換較為方便。 原碼缺點(diǎn)：進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)較麻煩， 既要考慮是做加法還是做減法運(yùn)算， 減法時(shí)還要考慮數(shù)的符號(hào)和絕對(duì)值的大小。 使運(yùn)算器設(shè)計(jì)較為復(fù)雜、運(yùn)算速度慢。,2) 二進(jìn)制數(shù)反碼編碼方法 設(shè)真值為X，機(jī)器字長(zhǎng)為n位， 正數(shù)的反碼就

18、是其原碼。 負(fù)數(shù)的反碼就是機(jī)器數(shù)符號(hào)位保持不變，其余按位取反。 n=8時(shí)，+0反=0 0000000，+1反=0 0000001，+127反=0 1111111 n=8時(shí)，-0 反=11111111， -1 反=1 1111110，-127 反=1 0000000 X0時(shí)，X反的最高位填0，其余n1位填X的各數(shù)值位的位值。 X0時(shí)，X 反=2n1+X 若二進(jìn)制數(shù)X=Xn1Xn2X1X0，則反碼表示法的定義為 在反碼中，真值0的反碼可表示為兩種不同的形式，+0和0。,3) 二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼編碼方法 設(shè)真值為X，機(jī)器字長(zhǎng)為n位， 正數(shù)補(bǔ)碼是其原碼。 負(fù)數(shù)補(bǔ)碼是機(jī)器數(shù)符號(hào)位保持不變，其余位取反碼后末位加

19、1。 n=8時(shí)，+0補(bǔ)=0 0000000， +1補(bǔ)=0 0000001，+127補(bǔ)=0 1111111。 n=8時(shí)，-0 補(bǔ)=0 0000000，-1補(bǔ)=1 1111111，-127 補(bǔ)=1 0000001。 當(dāng)X0時(shí)，X補(bǔ)最高位填0，其余n1位填X的各數(shù)值位的位值 當(dāng)X0時(shí)，X補(bǔ)=2n|X| (MOD 2n)。 注意： 在補(bǔ)碼表示法中，0只有一種表示，即000000。 對(duì)于10000000這個(gè)補(bǔ)碼編碼，其真值被定義為128。,【例1-14】 機(jī)器字長(zhǎng)n=8位，X=+48D，求X補(bǔ)。 首先將+48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：+11 0000B。 +48補(bǔ) = 0011 0000B=30H。 【例1-1

20、5】 機(jī)器字長(zhǎng)n=8位，X= - 48D，求X補(bǔ)。 原碼 1011 0000B 反碼 1100 1111B 末位加1后為 1101 0000B -48補(bǔ) = 1101 0000B=0 D0H。 匯編語言中，為區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，以AF開始的數(shù)據(jù)前加零。 【例1-16】 機(jī)器字長(zhǎng)n=16位，X=+48D，求X補(bǔ) +48補(bǔ) = 0 000 0000 0011 0000B=0030H 【例1-17】 機(jī)器字長(zhǎng)n=16位，X=48D ，求X補(bǔ) - 000 0000 0011 0000B 求反后 1 111 1111 1100 1111B 末位加1后1 111 1111 1101 0000B 48補(bǔ) =

21、1 111 1111 1101 0000B=0FFD0H 補(bǔ)碼數(shù)要擴(kuò)展時(shí)，正數(shù)在符號(hào)前補(bǔ)0，負(fù)數(shù)是在符號(hào)前補(bǔ)1。 補(bǔ)碼數(shù)擴(kuò)展實(shí)際上是符號(hào)擴(kuò)展。,已知補(bǔ)碼求真值的方法： 補(bǔ)碼最高位為0時(shí)，則真值是正數(shù)，其值為其余n1位的值； 補(bǔ)碼最高位為1時(shí)，則真值是負(fù)數(shù)，其值為其余n1位按位取反后末位加1的值。 例如：若X補(bǔ) = 0 1111111，則X =( )2 =( )10 若X補(bǔ) = 1 1111111，則X =( )2 =( )10 如果機(jī)器字長(zhǎng)為n位，則補(bǔ)碼能表示的整數(shù)范圍是: 2n1N2n11,1111111 -0000001,+127 1,當(dāng)n=8時(shí) 當(dāng)n=16時(shí),128N+127 32768

22、 N+32767,已知補(bǔ)碼求真值的方法： 補(bǔ)碼最高位為0時(shí)，則真值是正數(shù)，其值為其余n1位的值； 補(bǔ)碼最高位為1時(shí)，則真值是負(fù)數(shù)，其值為其余n1位按位取反后末位加1的值。 X=-48時(shí)：X原=1011 0000B X反=1100 1111B X補(bǔ)=1101 0000B 已知 X補(bǔ)=1101 0000B ，求X原,表1-2 8位二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)范圍,4) 二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的運(yùn)算 補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則： X+Y補(bǔ) = X補(bǔ) + Y補(bǔ) XY補(bǔ) = X補(bǔ) + Y補(bǔ) 已知Y補(bǔ) Y補(bǔ)=將Y補(bǔ)各位按位取反(包括符號(hào)位在內(nèi))末位加1。,因?yàn)椋篨1+Y1補(bǔ) = +0010001補(bǔ) = 0 0010001 = X1補(bǔ)+ Y1補(bǔ)

23、 所以：X1+Y1補(bǔ) = X1補(bǔ) + Y1補(bǔ),【例1-18】 設(shè)X1= +0001100 X2 =- 0001100 Y1 = +0000101 Y2 =- 0000101 (1)計(jì)算X1+Y1,+ 000 1100 X1 +) + 000 0101 Y1 + 001 0001 X1+Y1,0 000 1100X1補(bǔ) +) 0 000 0101Y1補(bǔ) 0 001 0001X1補(bǔ)+Y1補(bǔ),X1補(bǔ) = 0000 1100 X2補(bǔ) = 1111 0100 Y1補(bǔ) = 0000 0101 Y2補(bǔ) = 1111 1011,因?yàn)椋篨1Y1補(bǔ) = +0000111補(bǔ) = 0 0000111 = X1補(bǔ)+ Y

24、1補(bǔ) 所以：X1Y1補(bǔ) = X1補(bǔ) + Y1補(bǔ),+ 0001100 X1 ) + 0000101 Y1 + 0000111 X1Y1,0000 1100X1補(bǔ) +) 1111 1011Y1補(bǔ) 1 0000 0111 X1補(bǔ)+Y1補(bǔ),【例1-18】 設(shè)X1= +0001100 X1補(bǔ) = 0000 1100 X2 =- 0001100 X2補(bǔ) = 1111 0100 Y1 = +0000101 Y1補(bǔ) = 0000 0101 Y2 =- 0000101 Y2補(bǔ) = 1111 1011 (2) 計(jì)算X1Y1,0001100 X2 +) 0000101 Y2 0010001 X2+Y2,因?yàn)椋篨2+

25、 Y2補(bǔ) = 0010001補(bǔ) = 1 1101111 = X2補(bǔ)+ Y2補(bǔ) 所以：X2 + Y2補(bǔ) = X2補(bǔ) + Y2補(bǔ),1 1110100 X2補(bǔ) +) 1 1111011 Y2補(bǔ) 1 1 1101111 X2補(bǔ)+Y2補(bǔ),【例1-18】 設(shè)X1= +0001100 X1補(bǔ) = 0000 1100 X2 =- 0001100 X2補(bǔ) = 1111 0100 Y1 = +0000101 Y1補(bǔ) = 0000 0101 Y2 =- 0000101 Y2補(bǔ) = 1111 1011 (3) 計(jì)算X2 + Y2,0001100X2 ) 0000101Y2 0000111X2 - Y2,1 11101

26、00 X2補(bǔ) +) 0 0000101 Y2補(bǔ) 1 1111001 X2補(bǔ)+Y2補(bǔ),因?yàn)椋篨2 - Y2補(bǔ) = 0000111補(bǔ) = 1 1111001 = X2補(bǔ)+ Y2補(bǔ) 所以：X2 - Y2補(bǔ) = X2補(bǔ) + Y2補(bǔ),【例1-18】 設(shè)X1= +0001100 X1補(bǔ) = 0000 1100 X2 =- 0001100 X2補(bǔ) = 1111 0100 Y1 = +0000101 Y1補(bǔ) = 0000 0101 Y2 =- 0000101 Y2補(bǔ) = 1111 1011 (4) 計(jì)算X2 - Y2,【例1-18】 設(shè)X1= +0001100 X1補(bǔ) = 0000 1100 X2 =- 00

27、01100 X2補(bǔ) = 1111 0100 Y1 = +0000101 Y1補(bǔ) = 0000 0101 Y2 =- 0000101 Y2補(bǔ) = 1111 1011 X1+Y1補(bǔ) =X1補(bǔ) + Y2補(bǔ) 正+正 負(fù)+正 X1Y1補(bǔ)=X1補(bǔ) + -Y2補(bǔ) 正正 負(fù)-正 X2+Y2補(bǔ) =X1補(bǔ) + Y2補(bǔ) 負(fù)+負(fù) 負(fù)+正 X2Y2補(bǔ)=X1補(bǔ) + -Y2補(bǔ) 負(fù)負(fù) 負(fù)-正 補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則： X+Y補(bǔ) = X補(bǔ) + Y補(bǔ) XY補(bǔ) = X補(bǔ) + Y補(bǔ) 補(bǔ)碼優(yōu)點(diǎn)： (1) 減法轉(zhuǎn)化成了加法，這樣大大簡(jiǎn)化了運(yùn)算器硬件電路的設(shè)計(jì)，加減法可用同一硬件電路進(jìn)行處理。 (2) 運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位與數(shù)值位同等對(duì)待，都按二進(jìn)制數(shù)

28、參加運(yùn)算，符號(hào)位產(chǎn)生的進(jìn)位丟掉不管，其結(jié)果是正確的。簡(jiǎn)化了運(yùn)算規(guī)則。,公式注意： 運(yùn)算結(jié)果不能超出機(jī)器數(shù)所能表示的范圍， 否則運(yùn)算結(jié)果不正確，按“溢出”處理。 例設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位，則128N+127，計(jì)算(+64)+(+65)。 + 640 1000000 +) + 65+)0 1000001 +1291 0000001 127 因?yàn)椋撼鲎珠L(zhǎng)為8位所能表示的最大值，產(chǎn)生了“溢出”。所以錯(cuò)。 再如，計(jì)算(125)+(10)。 1251 0000011 +) 10+)1 1110110 135 10 1111001+121 因?yàn)椋撼鲎珠L(zhǎng)為8位所能表示的最小值，產(chǎn)生了“溢出”。所以錯(cuò) 。 (2)

29、 采用補(bǔ)碼運(yùn)算后，結(jié)果也是補(bǔ)碼，欲得真值，還需進(jìn)行轉(zhuǎn)換。,2. 無符號(hào)整數(shù)的編碼及運(yùn)算規(guī)則 在某些情況下，計(jì)算機(jī)要處理的數(shù)據(jù)全是正數(shù)， 此時(shí)機(jī)器數(shù)再保留符號(hào)位就沒有意義了。 這時(shí)，將機(jī)器數(shù)最高有效位也作為數(shù)值位處理， 也就是說，假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為n位， 有符號(hào)整數(shù)的編碼可表示為,無符號(hào)整數(shù)的表示范圍是： 當(dāng)n=8位時(shí)，表示范圍是： 當(dāng)n=16位時(shí)，表示范圍是： 計(jì)算機(jī)中最常見的無符號(hào)整數(shù)是地址， 另外，雙字長(zhǎng)數(shù)據(jù)的低位字也是無符號(hào)整數(shù)。 注意：計(jì)算機(jī)本身不論是對(duì)有符號(hào)數(shù)還是無符號(hào)數(shù)， 總是按照補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則做運(yùn)算。,1 3 8 +) 7 1 4 5,1 1 8 +) 7 1 1 1,1 0 0 0

30、 1 0 1 0 +) 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1,看作無符號(hào)數(shù),看作是有符號(hào)數(shù),結(jié)論：不論二進(jìn)制數(shù)解釋成有符號(hào)數(shù)還是無符號(hào)數(shù)，其結(jié)果都正確。 因此，機(jī)器采用補(bǔ)碼編碼以后， 不必針對(duì)無符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)設(shè)計(jì)兩套不同的電路， 無符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算是兼容的。這是補(bǔ)碼優(yōu)點(diǎn)。,0N2n1 0N255 0N65 535,12 - 7 +5,10000 0000 - 0000 0111 1111 1001 1111 1000,原碼 補(bǔ)碼 反碼,？ 10點(diǎn)3點(diǎn),+1,+48,原碼,反碼,補(bǔ)碼,3. 十進(jìn)制數(shù)的編碼及運(yùn)算 人們?cè)谌粘Ｉ钪辛?xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)， 而在計(jì)算機(jī)內(nèi)，

31、采用二進(jìn)制表示和處理數(shù)據(jù)更方便。 因此，計(jì)算機(jī)在輸入和輸出時(shí)，要進(jìn)行十二和二十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換。 但是，在某些特定的應(yīng)用領(lǐng)域中(如商業(yè)統(tǒng)計(jì))， 數(shù)據(jù)的運(yùn)算很簡(jiǎn)單，但數(shù)據(jù)的輸入和輸出量很大， 這樣，進(jìn)制轉(zhuǎn)換所占的時(shí)間比例就會(huì)很大。 從提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率考慮，可以采用在計(jì)算機(jī)內(nèi)部直接用十進(jìn)制表示和處理數(shù)據(jù)的方法。,十進(jìn)制數(shù)的每一個(gè)數(shù)位的基為10， 計(jì)算機(jī)內(nèi)，必須用基2碼對(duì)每個(gè)十進(jìn)制數(shù)位進(jìn)行編碼， 所需最少基碼位數(shù)為lb10(即log210)，取整數(shù)為4。 4位基2碼有16種不同的組合， 怎樣從中選擇出10個(gè)組合來表示十進(jìn)制數(shù)位的09，方案非常多。最常見的是8421碼(指4個(gè)基2碼的位權(quán)從高到低分別為8

32、、4、2、1) 選擇的是0000，0001，0010，1001這10種組合，來表示09。,特點(diǎn)：4個(gè)基2碼之間滿足二進(jìn)制規(guī)則， 十進(jìn)制數(shù)位之間是十進(jìn)制計(jì)數(shù)規(guī)則。 這種編碼實(shí)質(zhì)上是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)(Binary Coded Decimal)因此，簡(jiǎn)稱BCD碼或二十進(jìn)制碼。,【例1-19】 將十進(jìn)制數(shù)67.9轉(zhuǎn)換成BCD碼。 6 7. 9 01100111. 1001 (67.9)10=( 0110 0111.1001 )BCD (67.9)10=( )2 【例1-20】 將BCD碼10010110.0110轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)， 1001 0110 . 0110 96 .6 (10010110.0

33、110)BCD=(96.6)10,0100 0011.1110,【例1-21】 計(jì)算1 + 8的值。 0 0 0 1 +) 1 0 0 0 1 0 0 1 【例1-22】 需要修正BCD碼運(yùn)算值的舉例。 計(jì)算5 + 7的值。 0 1 0 1 +) 0 1 1 1 1 1 0 0 結(jié)果大于9 +) 0 1 1 0 加6修正 1 0 0 1 0 十進(jìn)制數(shù)2，還產(chǎn)生了進(jìn)位。5 + 7 = 12，結(jié)論正確 計(jì)算9 + 9的值。 1 0 0 1 +) 1 0 0 1 1 0 0 1 0 有進(jìn)位 +) 0 1 1 0 加6修正 1 1 0 0 0 十進(jìn)制的8，還產(chǎn)生進(jìn)位。9+ 9 =18，結(jié)論正確。,BC

34、D碼的運(yùn)算規(guī)則： 因?yàn)椋哼\(yùn)算器做加減運(yùn)算時(shí)，都按二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行處理。 機(jī)器按二進(jìn)制相加，4位二進(jìn)制數(shù)相加時(shí)，按“逢十六進(jìn)一”， BCD碼是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)， 實(shí)質(zhì)上是2個(gè)十進(jìn)制數(shù)相加，應(yīng)該按“逢十進(jìn)一” 16與10相差6。 所以：結(jié)果需要修正。 修正規(guī)則是：當(dāng)兩個(gè)BCD碼相加， 如果和等于或小于1001(即9H)，不需要修正； 如果和在1010到1111(即0AH0FH)之間，則需加6H進(jìn)行修正； 如果相加時(shí)本位產(chǎn)生了進(jìn)位，也需加6H進(jìn)行修正。 結(jié)論：當(dāng)和超過9或有進(jìn)位時(shí)，都要加6進(jìn)行修正。,【例1-23】 需要修正BCD碼運(yùn)算值的舉例。 計(jì)算9-7的值。 1 0 0 1 ) 0 1

35、1 1 0 0 1 0 十進(jìn)制數(shù)2。97 = 2，結(jié)論正確。 計(jì)算7-9的值。 1 0 1 1 1 發(fā)生借位 ) 1 0 0 1 1 1 1 0 ) 0 1 1 0 減6修正 1 0 0 0 十進(jìn)制數(shù)8，有借位。79 = 8，結(jié)論正確。 (8是2以10為模的補(bǔ)碼，在機(jī)器中，負(fù)數(shù)都以補(bǔ)碼形式表示) 當(dāng)兩個(gè)BCD碼相減，修正規(guī)則 如果差等于或小于1001，不需要修正； 如果相減時(shí)本位產(chǎn)生了借位，則應(yīng)減6H加以修正。 原因：如果有借位，機(jī)器將這個(gè)借位當(dāng)十六看，而實(shí)際應(yīng)當(dāng)十看,在計(jì)算機(jī)中BCD碼有兩種格式：壓縮BCD碼和非壓縮BCD碼： (1) 非壓縮BCD碼： 1字節(jié)僅表示一位BCD數(shù)(0000 0

36、110)BCD=6。 (2) 壓縮BCD碼： 1字節(jié)僅表示兩位BCD數(shù) (01100110)BCD=66。 BCD碼調(diào)整方式： (1)BCD碼采用上述方法調(diào)整 (2)可在交付計(jì)算機(jī)運(yùn)算之前，先將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)， 然后交付計(jì)算機(jī)運(yùn)算， 運(yùn)算以后再將二進(jìn)制結(jié)果轉(zhuǎn)換為BCD碼。,1.2.2 非數(shù)值數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)：數(shù)值數(shù)據(jù)、非數(shù)值數(shù)據(jù) 非數(shù)值數(shù)據(jù)：像英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、專用符號(hào)、漢字等等。 不論什么數(shù)據(jù)，都必須用基2碼編碼后才能存儲(chǔ)、傳送及處理。 1. 字符編碼 使用最多、最普遍的是ASCII字符編碼 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼 (American Standard Code fo

37、r Information Interchange),表1-4 ASCII字符編碼,ASCII碼表有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1) 每個(gè)字符用7位基2碼表示 一般將最高位置“0”。最高位用做校驗(yàn)位。 (2) ASCII碼共編碼了128個(gè)字符，它們分別是： * 32個(gè)控制字符，主要用于通信中的通信控制或?qū)τ?jì)算機(jī)設(shè)備的功能控制，編碼值為031(十進(jìn)制)。 * 間隔字符(也稱空格字符)SP，編碼值為20H。 * 刪除控制碼DEL，編碼值為7FH。 * 94個(gè)可印刷字符(或稱有形字符)。 兩個(gè)規(guī)律： 字符09這10個(gè)數(shù)字符 高3位為011，低4位為00001001，低4位是數(shù)據(jù)09的二進(jìn)制形式。 連續(xù)字母的A

38、SCII連續(xù) 利于ASCII碼與二進(jìn)制碼之間的轉(zhuǎn)換。 英文字母的編碼值滿足AZ或az正常的字母排序關(guān)系。 連續(xù)字母的ASCII連續(xù) 同一字母大小寫相差20H,2. 漢字的編碼 漢字字符編碼，采用兩個(gè)字節(jié)即16位二進(jìn)制數(shù)。 由于漢字的特殊性， 漢字的輸入、存儲(chǔ)、輸出過程中所使用的漢字編碼是不一樣的， 1) 漢字輸入編碼 把漢字通過西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，就必須對(duì)漢字設(shè)計(jì)編碼。 不同的輸入法對(duì)同一漢字有不同的編碼方案。 常見的有數(shù)字碼、音碼、形碼及混合碼。 2) 漢字機(jī)內(nèi)碼 也稱漢字內(nèi)部碼，簡(jiǎn)稱內(nèi)碼，是機(jī)器存儲(chǔ)和處理漢字時(shí)采用的編碼。 每個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼是惟一的，用兩個(gè)字節(jié)表示。 為避免與西文字

39、符的ASCII碼之間產(chǎn)生二義性， 漢字機(jī)內(nèi)碼中兩個(gè)字節(jié)的最高位均規(guī)定為“1”。 3) 漢字字形碼 漢字字形碼也叫漢字字模點(diǎn)陣碼， 是漢字輸出時(shí)的字形點(diǎn)陣代碼，是一串基2碼編碼。,3. 邏輯數(shù)據(jù)的編碼 邏輯數(shù)據(jù)是用來表示“是”與“否”， 或稱“真”與“假”兩個(gè)狀態(tài)的數(shù)據(jù)。 在計(jì)算機(jī)中，用“1”表示“真”或“是”，用“0”表示“假”或“否”。這里的“1”和“0”沒有數(shù)值和大小概念，只有邏輯意義。 對(duì)邏輯數(shù)據(jù)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果仍是邏輯數(shù)據(jù)。,1) “與”運(yùn)算(AND) “與”運(yùn)算又稱邏輯乘，用符號(hào)或表示。其運(yùn)算規(guī)則為 00 = 01 = 10 = 11 = 當(dāng)兩個(gè)邏輯變量取值均為1時(shí)，它們“

40、與”的結(jié)果才為1。 2) “或”運(yùn)算(OR) “或”運(yùn)算又稱邏輯加，用符號(hào) + 或表示。其運(yùn)算規(guī)則為 0 + 0 = 0 + 1 = 1 + 0 = 1 + 1 = 當(dāng)兩個(gè)邏輯變量的取值只要一個(gè)為1，它們“或”的結(jié)果就會(huì)為1。 3) “非”運(yùn)算(NOT) “非”運(yùn)算用符號(hào)來表示。其運(yùn)算規(guī)則為 1=0 0=1,0 0 0 1,0 1 1 1,4) “異或”運(yùn)算(XOR) “異或”運(yùn)算用符號(hào)或來表示。其運(yùn)算規(guī)則為 00 = 01 = 10 = 11 = 當(dāng)兩個(gè)邏輯變量取值不相同時(shí)，它們“異或”的結(jié)果才為1。 注意：一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)用一位基2碼表示， 8個(gè)邏輯數(shù)據(jù)用8位基2碼表示，8位基2碼可存在一個(gè)字

41、節(jié)中。 反過來說，一個(gè)32位的字就可以表示32個(gè)邏輯數(shù)據(jù)。,0 1 1 0,表1-5 邏輯數(shù)運(yùn)算規(guī)則,XY= XY= XY=,0070H,77F7H,7787H,例如，X=00F0H，Y=7777H，求XY，XY，XY。 X=0000 0000 1111 0000 Y=0111 0111 0111 0111,1.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)=硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng) 1.3.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成 微處理器或稱中央處理單元(CPU)、 內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)、 輸入/輸出接口(簡(jiǎn)稱I/O接口)及系統(tǒng)總線。,圖l.1 微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),1. 中央處理單元CPU 中央處理單元CPU(C

42、entral Processing Unit)是微型計(jì)算機(jī)的心臟，它包含了早期計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算器、控制器和其他功能部件，它是用來解釋執(zhí)行指令并進(jìn)行運(yùn)算的部件。 CPU是一塊超大規(guī)模集成電路，它集成了成千上萬的邏輯門陣列電路，這些邏輯門陣列電路組成了用于進(jìn)行運(yùn)算的加法器、算術(shù)邏輯單元、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、寄存器、計(jì)數(shù)器等基本運(yùn)算單元。 無論多么復(fù)雜的工作，都是由計(jì)算機(jī)程序來完成的，而計(jì)算機(jī)高級(jí)語言程序被一級(jí)一級(jí)地最終翻譯成機(jī)器認(rèn)識(shí)的由“0”和“1”組成的二進(jìn)制機(jī)器碼，這些機(jī)器碼就是由上述基本運(yùn)算單元進(jìn)行處理的，所以人們把計(jì)算機(jī)又稱為“電腦”，實(shí)際指的就是CPU的功能。,目前生產(chǎn)微機(jī)CPU的

43、最大的代表廠商是美國(guó)的Intel公司和AMD公司。早期的8086、80286、80386到近期的Pentium、Pentium-、Pentium-、Pentium-4等就是Intel公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。 Core 微架構(gòu)擁有雙核心、64bit指令集、4發(fā)射的超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)和亂序執(zhí)行機(jī)制等技術(shù)，使用65nm制造工藝生產(chǎn)，支持36bit的物理尋址和48bit的虛擬內(nèi)存尋址，支持 Intel 所有的擴(kuò)展指令集。 在評(píng)價(jià)CPU的指標(biāo)時(shí)， 最主要的是看它的主頻，主頻越高，其運(yùn)算速度越快； 字長(zhǎng)代表了CPU對(duì)數(shù)據(jù)處理的能力和精度； 其次還要看CPU的緩存有多大，一般來講，緩存的大小也對(duì)CPU的運(yùn)算速度有很大的

44、影響； 當(dāng)然工作溫度也很重要，溫度涉及到CPU的工作壽命。,2. 內(nèi)存 存儲(chǔ)器的主要任務(wù)是臨時(shí)或永久性保存計(jì)算機(jī)的軟件資源。 存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器， 內(nèi)存儲(chǔ)器指內(nèi)存，用于臨時(shí)性保存軟件資源， 外存儲(chǔ)器則包括了硬盤、軟盤、光驅(qū)、磁帶機(jī)等許多設(shè)備，用來永久性保存軟件資源。,在現(xiàn)代微機(jī)中內(nèi)存用內(nèi)存條的形狀提供，在計(jì)算機(jī)主板上有一個(gè)一個(gè)的內(nèi)存擴(kuò)展插槽，內(nèi)存條就是插在這些內(nèi)存擴(kuò)展槽上的，內(nèi)存條現(xiàn)在常用的有128 MB、256 MB、512 MB和1 GB甚至更大容量。 每臺(tái)計(jì)算機(jī)有多個(gè)內(nèi)存擴(kuò)展槽，每個(gè)內(nèi)存擴(kuò)展槽又可以插入不同容量的內(nèi)存條，可見一臺(tái)機(jī)器的內(nèi)存配置是可由用戶自己決定的。 如果想提高機(jī)

45、器的運(yùn)行速度，并且資金充裕，則可以配置大的內(nèi)存，反之，內(nèi)存也可以配置小一點(diǎn)，并可以根據(jù)實(shí)際需要，隨時(shí)擴(kuò)充內(nèi)存。,3. 系統(tǒng)總線 總線：指能為多個(gè)功能部件服務(wù)的一組公用通信線路。 借助總線連接，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)部件之間實(shí)現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。 目前，微型計(jì)算機(jī)硬件連接都采用總線結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)： (1)各部件可通過總線交換信息，相互之間不必直接連線，減少了傳輸線的根數(shù)，從而提高了微機(jī)的可靠性； (2)在擴(kuò)展微機(jī)功能時(shí)，只需把要擴(kuò)展的部件連接到總線上即可，使微機(jī)功能擴(kuò)展十分方便。,一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線，大致分為三類： (1) 內(nèi)部總線：CPU內(nèi)部連接各寄存器及運(yùn)算部件之間的總線。 (2

46、) 系統(tǒng)總線：CPU同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他高速功能部件， 如存儲(chǔ)器、通道等互相連接的總線。 (3) I/O總線：中、低速I/O設(shè)備之間互相連接的總線。 微機(jī)總線可分為三類： (1) 片總線：又稱芯片總線，或元件級(jí)總線，是在集成電路芯片內(nèi)部，用來連接各功能單元的信息通路。例如，CPU芯片中的內(nèi)部總線，它是ALU寄存器和控制器之間的信息通路。 (2) 內(nèi)總線：又稱系統(tǒng)總線，或板級(jí)總線、微機(jī)總線，是用于微機(jī)系統(tǒng)中各插件之間信息傳輸?shù)耐贰?(3) 外總線：又稱通信總線，是微機(jī)系統(tǒng)之間或微機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間信息傳輸?shù)耐贰?系統(tǒng)總線一般由三部分組成： (1) 數(shù)據(jù)總線(DB)：一般是三態(tài)邏輯控制的若干位

47、(如8、16等)數(shù)據(jù)線寬的雙向數(shù)據(jù)總線。用以實(shí)現(xiàn)微處理器、存儲(chǔ)器及I/O接口間的數(shù)據(jù)交換。 (2) 地址總線(AB)：用于微處理器輸出地址，以確定存儲(chǔ)器單元地址及I/O接口部件地址。一般都是三態(tài)邏輯控制的若干位(如16、24等)線寬的單向傳送地址總線。 (3) 控制總線(CB)：控制總線用來傳送保證計(jì)算機(jī)同步和協(xié)調(diào)地定時(shí)、控制信號(hào)，使微機(jī)各部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，從而保證正確地通過數(shù)據(jù)總線傳送各項(xiàng)信息的操作。 其中有些控制信號(hào)由微處理器向其他部件輸出，如讀寫等信號(hào)； 另一些控制信號(hào)則由其他部件輸入到微處理器中，如中斷請(qǐng)求、復(fù)位等信號(hào)。 控制總線不需用三態(tài)邏輯。,4. 接口 一般而言，接口泛指任何兩個(gè)系統(tǒng)

48、之間的交接部分，或兩個(gè)系統(tǒng)間的連接部分。 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里，接口指中央處理機(jī)與外部設(shè)備之間的連接通道及有關(guān)的控制電路。 微型計(jì)算機(jī)要對(duì)性能各異的外設(shè)進(jìn)行操作與控制，實(shí)現(xiàn)彼此之間的信息交換，就必須在主機(jī)與外設(shè)之間設(shè)置一組中間部件， 該部件將CPU發(fā)出的控制信號(hào)和數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成外設(shè)所能識(shí)別的數(shù)字符號(hào)或執(zhí)行的具體命令，或?qū)⑼庠O(shè)發(fā)送給CPU的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成CPU所能接受的數(shù)字信息。這組位于主機(jī)和外部設(shè)備之間的緩沖電路就是接口。 微機(jī)接口技術(shù)包括接口電路和相關(guān)編程技術(shù)。,1.3.2 微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)組成 1. 系統(tǒng)軟件 起初，這種翻譯工作是程序員用手工完成的，逐漸地， 人們就編一個(gè)程序讓機(jī)器來完成

49、上述的翻譯工作， 具有這樣功能的程序就稱為匯編程序(Assembler)。 但是匯編語言的語句與機(jī)器指令是一一對(duì)應(yīng)的， 程序的語句數(shù)仍然很多，編程仍然是一件十分繁瑣、困難的工作， 而且用匯編語言編寫程序必須對(duì)機(jī)器的指令系統(tǒng)十分熟悉， 即不能脫離具體機(jī)器，因而匯編語言程序不能在不同的機(jī)器上通用。,為了使用戶編程更容易，程序中所用的語句與實(shí)際問題更接近， 而且使用戶可以不必了解具體的機(jī)器，就能編寫程序， 同時(shí)這樣的程序的通用性更強(qiáng)， 于是就出現(xiàn)了各種高級(jí)語言(High level language)， 例如：BASIC、FORTRAN、PASCAL、COBOL、C等。 高級(jí)語言易于理解、學(xué)習(xí)和掌握

50、； 用戶用高級(jí)語言編程也就方便多了，大大減少了工作量。 但是計(jì)算機(jī)在執(zhí)行時(shí)， 必須把用高級(jí)語言編寫的源程序翻譯成用機(jī)器指令的程序才執(zhí)行， 這樣就需要有各種解釋程序(Interpreter)，(針對(duì)BASIC) 或編譯程序(Compiler)(針對(duì)FORTRAN、C、COBOL)等。,2. 應(yīng)用軟件 用戶利用計(jì)算機(jī)以及它所提供的各種系統(tǒng)軟件， 編制解決用戶各種實(shí)際問題的程序， 這些程序、數(shù)據(jù)和資料就稱為應(yīng)用軟件。 應(yīng)用軟件也可以逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化， 逐步形成了解決各種典型問題的應(yīng)用程序的組合， 稱其為應(yīng)用軟件包(Package)。,3. 支撐(或稱為支持)軟件 隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)

51、在信息處理、情報(bào)檢索以及各種管理系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普及。 計(jì)算機(jī)需要處理大量的數(shù)據(jù)，檢索和建立大量的各種表格， 而且這些數(shù)據(jù)和表格應(yīng)按一定規(guī)律組織起來，使得檢索更迅速， 處理更方便，也更便于用戶使用，于是就建立了數(shù)據(jù)庫。 為便于用戶根據(jù)需要建立自己的數(shù)據(jù)庫，查詢、顯示、修改數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，輸出打印各種表格等，就建立了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Data Base Management System)等支撐軟件。,上述都是各種形式的程序，它們存儲(chǔ)在各種存儲(chǔ)介質(zhì)中，例如磁盤、磁帶、光盤等，統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)的軟件。 總之，計(jì)算機(jī)的硬件建立了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)； 而各種軟件激活了計(jì)算機(jī)且擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的功能， 擴(kuò)大了它

52、的應(yīng)用范圍，以便于用戶使用。 硬件與軟件的結(jié)合才是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,1.3.3 微型計(jì)算機(jī)的工作過程 微型計(jì)算機(jī)必須在硬件和軟件的相互配合下才能工作。 每種型號(hào)的CPU都有自己的指令系統(tǒng)， 每條指令一般都由指令操作碼(規(guī)定指令的操作類型)和操作數(shù)(規(guī)定指令的操作對(duì)象)兩部分組成。 用戶根據(jù)要完成的任務(wù)預(yù)先分解成一系列的基本動(dòng)作(又稱為算法) 并且編好程序，再通過輸入設(shè)備(如鍵盤)將程序送入存儲(chǔ)器中。 微型計(jì)算機(jī)開始工作后，首先將該程序在存儲(chǔ)器中的起始地址送入微處理器中的程序計(jì)數(shù)器(PC)中，微處理器根據(jù)PC中的地址值找到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，并取出存放在其中的指令操作碼送入微處理器中的指令寄存

53、器(IR)中，由指令譯碼器(ID)對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，并由微操作控制電路發(fā)出相應(yīng)的微操作控制脈沖序列去取出指令的剩余部分(如果指令不止1個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度)，同時(shí)執(zhí)行指令賦予的操作功能。 在取指過程中，每取出1個(gè)單元的指令，PC自動(dòng)加1，形成下一個(gè)存儲(chǔ)單元的地址。以上為一條指令的執(zhí)行過程，如此不斷重復(fù)上述過程，直至執(zhí)行完最后一條指令的動(dòng)作為止。,綜上所述，微型計(jì)算機(jī)的基本工作過程是執(zhí)行程序的過程，也就是CPU自動(dòng)從程序存放的第1個(gè)存儲(chǔ)單元起， 逐步取指令、分析指令， 并根據(jù)指令規(guī)定的操作類型和操作對(duì)象， 執(zhí)行指令規(guī)定的相關(guān)操作。 如此周而復(fù)始，直至執(zhí)行完程序的所有指令，從而實(shí)現(xiàn)程序的基本功能，這就是微

54、型計(jì)算機(jī)的基本工作過程。,1.4 微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)及分類 1.4.1 微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo) 1位(bit)、字節(jié)(Byte)和字長(zhǎng)(Word) 位(bit)是計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存最小單位，存“1”或“0”，用“b”表示 字節(jié)(Byte)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)處理的基本單位，用“B”表示。 計(jì)算機(jī)中以字節(jié)為單位存儲(chǔ)和解釋信息。 1個(gè)字節(jié)等于8個(gè)比特(1 Byte=8 bit)。,字長(zhǎng)(Word) 指微處理器內(nèi)部一次可以并行處理二進(jìn)制代碼的位數(shù)。 它與微處理器內(nèi)部寄存器以及CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度是一致的，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，所表示的數(shù)據(jù)精度就越高。 在完成同樣精度的運(yùn)算時(shí)， 字長(zhǎng)較長(zhǎng)的微處理器比字長(zhǎng)較短的微處理器

55、運(yùn)算速度快。 大多數(shù)微處理器內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線與微處理器的外部數(shù)據(jù)引腳寬度是相同的。 字長(zhǎng)是微型機(jī)重要的性能指標(biāo)，也是微型機(jī)分類的主要依據(jù)之一。 如把微型機(jī)分為8位、15位、32位、64位機(jī)等。,2存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量：衡量微機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)二進(jìn)制信息量大小的指標(biāo)。 內(nèi)存儲(chǔ)器由若干個(gè)存儲(chǔ)單元組成， 每個(gè)單元分配一個(gè)固定的地址并且存放一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)， 存儲(chǔ)單元地址數(shù)由CPU的地址總線條數(shù)決定，同時(shí)也確定內(nèi)存大小。 存儲(chǔ)器容量一般以字節(jié)為最基本的計(jì)量單位。 一個(gè)字節(jié)記為1 B， 1024個(gè)字節(jié)記為1 KB(千字節(jié)，KiloByte)， 1024 KB字節(jié)記為1 MB(兆字節(jié)，MegaByte)， 102

56、4 MB字節(jié)記為1 GB(吉字節(jié)，GigaByte)， 1024 GB字節(jié)記為1 TB(太字節(jié)，TeraByte)。,3指令系統(tǒng) 任何一種CPU在設(shè)計(jì)時(shí)就確定了它能夠完成的各種基本操作， 也就是說指令系統(tǒng)被確定了。 讓計(jì)算機(jī)完成某種基本操作的命令被稱作指令， CPU所固有的基本指令集合，稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。 一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)一般有幾十到幾百條。 一般來說，計(jì)算機(jī)能夠完成的基本操作種類越多， 也就是指令系統(tǒng)的指令數(shù)越多，說明其功能越強(qiáng)。,4運(yùn)算速度 運(yùn)算速度(也稱指令執(zhí)行時(shí)間)是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行一條指令所需的平均時(shí)間，其長(zhǎng)短反映了計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的快慢。 它一方面決定于微處理器工作時(shí)鐘頻率，

57、另一方面又取決于計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、CPU的體系結(jié)構(gòu)等。 目前，人們用微處理器工作時(shí)鐘頻率來表示運(yùn)算速度，以兆赫茲(MHz)為單位，主頻越高，表明運(yùn)算速度越快。 微處理器指令執(zhí)行速度指標(biāo)一般以每秒運(yùn)行多少百萬條指令MIPS(Millions of Instructions Per Second)來評(píng)價(jià)。,5系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線是連接微機(jī)系統(tǒng)各功能部件的公共數(shù)據(jù)通道。 其性能直接關(guān)系到微機(jī)系統(tǒng)的整體性能， 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(shí)鐘頻率。 數(shù)據(jù)傳送位數(shù)越寬，總線工作時(shí)鐘頻率越高， 則系統(tǒng)總線的信息吞吐率就越高，微機(jī)系統(tǒng)的性能就越強(qiáng)。 微機(jī)系統(tǒng)采用了多種系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)，如ISA、

58、EISA、VESA、PCI和USB總線等。 6外部設(shè)備配置 在微機(jī)系統(tǒng)中，外部設(shè)備占據(jù)了重要的地位。 計(jì)算機(jī)信息輸入、輸出、存儲(chǔ)都必須由外設(shè)來完成。 微機(jī)系統(tǒng)一般都配置了鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)、網(wǎng)卡等外設(shè)。 微機(jī)系統(tǒng)所配置的外設(shè)，其速度快慢、容量大小、分辨率高低等技術(shù)指標(biāo)都影響著微機(jī)系統(tǒng)的整體性能。,7系統(tǒng)軟件配置 系統(tǒng)軟件也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的組成部分。 微機(jī)硬件系統(tǒng)，僅是一個(gè)裸機(jī)，它本身并不能運(yùn)行， 要運(yùn)行必須有基本系統(tǒng)軟件支持，如Windows、Linux等操作系統(tǒng)。 系統(tǒng)軟件配置是否齊全，軟件功能是否強(qiáng)大，以及是否支持多任務(wù)、多用戶操作等都是微機(jī)硬件系統(tǒng)性能是否得到充分發(fā)揮的重要因素。,1.4.2 微型計(jì)算機(jī)的分類 微型計(jì)算機(jī)品種繁多，性能各異，通常有以下幾種分類方法。 1. 按微處理器的位數(shù)分類