第一章 微機(jī)原理.ppt

1、微機(jī)原理及應(yīng)用,主講教師 李國(guó)利,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),主要介紹微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，基本組成原理以及運(yùn)算基礎(chǔ)。 一、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概論 二、數(shù)制及轉(zhuǎn)換 三、計(jì)算機(jī)中的數(shù)及編碼 四、計(jì)算機(jī)中數(shù)的運(yùn)算方法,一、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概論,1、微處理器 2、微型計(jì)算機(jī) 3、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),一般指的是由一片或幾片大規(guī)模集成電路芯片組成的中央處理部件。 （Central Processing Unit，俗稱(chēng) CPU ） (1)基本組成：算術(shù)邏輯單元、控制器、寄存器組 (2)發(fā)展簡(jiǎn)況,1、微處理器（Microprocessor）,微處理器發(fā)展簡(jiǎn)況,由上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展至今，經(jīng)歷了五代，它的劃分是以其數(shù)

2、據(jù)總線(xiàn)的寬度為標(biāo)志的。 1971年，4位微處理器，典型產(chǎn)品是Intel4004； 1972年，8位微處理器(低檔)，典型產(chǎn)品是Intel8008； 時(shí)鐘頻率0.50.8MHz，其集成度是30000個(gè)晶體管/片。主要采用機(jī)器語(yǔ)言和簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言，是低檔微處理器。,1974年，中高檔8位微處理器，典型產(chǎn)品是Intel8080/8085、MC6800、Z80； 時(shí)鐘頻率28MHz，其集成度是9000晶體管/片。采用匯編語(yǔ)言及高級(jí)語(yǔ)言。,1978年，16位微處理器，典型產(chǎn)品是Intel8086/8088，MC68000，Z8000；1982年， Intel80286 。 時(shí)鐘頻率516MHz，集成度為

3、29000個(gè)晶體管/片。,1985， 32位微處理器，典型產(chǎn)品Intel80386, Intel80486，Z80000， MC68020； 時(shí)鐘頻率1633MHz, 集成度為27.5萬(wàn)個(gè)晶體管/片。,1993年以來(lái)，64位微處理器，Pentium Pro（高能奔騰）， Pentium ； 時(shí)鐘頻率達(dá)1501000MHz, 其集成度為2100萬(wàn)個(gè)晶體管/片。,2、微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）,微型計(jì)算機(jī)是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以?xún)?nèi)存(內(nèi)存儲(chǔ)器）和輸入/輸出接口電路。（裸機(jī)）,微型計(jì)算機(jī),內(nèi)存儲(chǔ)器,微處理器,輸入/輸出接口,系統(tǒng)總線(xiàn),典型的微機(jī)硬件系統(tǒng)，CPU通過(guò)三組總線(xiàn)將內(nèi)存儲(chǔ)器、

4、I/O接口連接起來(lái)。 微型計(jì)算機(jī)的組成圖：,1微處理器 微處理器CPU（Control Processing Unit）是微型計(jì)算機(jī)的核心部件。采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)將算術(shù)邏輯部件ALU（Arithmetic Logic Unit）、控制部件CU（Control Unit）和寄存器組R（Registers）三個(gè)基本部分以及內(nèi)部總線(xiàn)集成在一塊半導(dǎo)體芯片上構(gòu)成的電子器件。又稱(chēng)為“中央處理單元”（Central Processor Unit），簡(jiǎn)稱(chēng)CPU。,各組成模塊及其功能：,微處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心，它的性能決定了整個(gè)微型機(jī)的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。 工作原理下章介紹。,（1）按讀寫(xiě)方式可分為

5、兩種： 一種是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory），RAM又分為靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM，在PC機(jī)中，前者用作高速緩存，后者用作內(nèi)存條?？呻S時(shí)將信息寫(xiě)入 RAM，也可隨時(shí)從RAM中讀出信息。 另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM（Read Only Memory），CPU只能從ROM中讀出預(yù)先寫(xiě)入的信息。 （2）存儲(chǔ)器均按字節(jié)（8位）編址。,2存儲(chǔ)器(用于存放程序與數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件),3、系統(tǒng)總線(xiàn),總線(xiàn)（BUS）包括地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和控制總線(xiàn)三種。所謂總線(xiàn)，它將多個(gè)功能部件連接起來(lái)，并提供傳送信息的公共通道，能為多個(gè)功能部件分時(shí)共享，總線(xiàn)上能同時(shí)傳送二進(jìn)制信息的

6、位數(shù)稱(chēng)為總線(xiàn)的寬度。,數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB（Data Bus）：用于CPU與主存儲(chǔ)器、CPU與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)。 地址總線(xiàn)AB（Address Bus）：用于CPU訪問(wèn)主存儲(chǔ)器和外部設(shè)備時(shí)，傳送相關(guān)的地址。 控制總線(xiàn)CB（Control Bus）：用于傳送CPU對(duì)主存儲(chǔ)器和外部設(shè)備的控制信號(hào)。,CPU通過(guò)三種總線(xiàn)連接存儲(chǔ)器和I/O接口，構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)。,4輸入輸出接口電路 輸入/輸出接口電路也稱(chēng)為I/O（Input /Output）電路，即通常所說(shuō)的適配器、適配卡或接口卡。它是微型計(jì)算機(jī)外部設(shè)備交換信息的橋梁。,3、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(Microcomputer System) ,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是

7、指由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外部設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)，硬盤(pán)、光盤(pán)等）、電源和相關(guān)的軟件。 （1）微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系（圖1-1） （2）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類(lèi)型,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類(lèi)型, 單片機(jī)又稱(chēng)“微控制器（Microcontroller）”和“嵌入式計(jì)算機(jī)”。它是把構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的所有部件集成在一塊芯片上。其體積小，功耗低，在智能化儀表及控制領(lǐng)域應(yīng)用極廣； 單板機(jī)這是將構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的一些功能部件安裝在一塊印刷電路板上。用于生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)； 個(gè)人計(jì)算機(jī)這是一種通用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，廣泛用于辦公室和家庭、個(gè)人使用。個(gè)人計(jì)算機(jī)在商業(yè)、家庭、科學(xué)、工業(yè)和教學(xué)領(lǐng)域

8、都得到廣泛的應(yīng)用。,軟件的配置,軟件和硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩大資源。 軟件配置直接影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用和性能的發(fā)揮。必須配置的軟件： 1、系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、診斷程序、編譯程序等）； 2、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言）； 3、應(yīng)用軟件（軟件包、數(shù)據(jù)庫(kù)）。,二、 數(shù)制及轉(zhuǎn)換,1、數(shù)制 2、各種數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換,1、數(shù)制,（1）十進(jìn)制數(shù) （2）二進(jìn)制數(shù) （3）十六進(jìn)制數(shù),（1）十進(jìn)制數(shù)（Decimal),具有10個(gè)數(shù)字符號(hào)（系數(shù)）0 ， 1 ， 2 ， ， 9； 由低位向高位進(jìn)位是按“逢10進(jìn)1”的規(guī)則進(jìn)行的； 基數(shù)為10，第i位的權(quán)為10i。 其中 i=n，n-1， ，2，1，0，-1

9、，-2， 例：(6543.21)10 =6543.21D =6103 + 5102 + 4101 + 3100 + 210-1 +110-2,（2）二進(jìn)制數(shù)(Binary),具有2個(gè)數(shù)字符號(hào)0，1； 由低位向高位進(jìn)位是按“逢2進(jìn)1”的規(guī)則進(jìn)行的； 基數(shù)為2，第i位的權(quán)為2i。 其中 i=n，n-1， ，2，1，0，-1，-2， 例：(1010.101)2 =1010.101B =123+0 22 + 121 + 020 + 12-1 + 02-2 + 12-3,（3）十六進(jìn)制數(shù)(Hexadecimal),1、具有16個(gè)數(shù)字符號(hào)0 ， 1 ， 2 ， ， 9 ， A ， B ， C ， D ，

10、E ， F； 2、由低位向高位進(jìn)位是按“逢16進(jìn)1”的規(guī)則進(jìn)行的； 3、基數(shù)為16，第i位的權(quán)為 16i。 其中 i=n，n-1， ，2，1，0，-1，-2， 例：(19BF.ABE)16 =19BF.ABEH = 1163+ 9 162+ 11161+ 15160+ 1016-1+ 1116-2+ 1416-3,2、各種數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換,（1）二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 （2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 （3）二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制,（1）二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制,按權(quán)展開(kāi)求和。 如：10101.101B = 1 24 + 122 + 120 + 12-1 + 12-3 = 16 + 4 + 1

11、+ 0.5 + 0.125 =21.625D 19B.ABH = 1162+ 9 161+ 11160+ 1016-1+ 1116-2 = 256 +144 +11 + 0.625 +0.04296875 =411.66796875D,（2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制, 整數(shù)部分 小數(shù)部分,整數(shù)部分除2取余法,例：19D = ?B,高,低,余數(shù),19D =,所以，我們可以得到：,10011B,192 =9 1 92 =4 1 42 = 2 0 22 =1 0 12 = 0 1,小數(shù)部分乘2取整法,例：0 .625D = ?B,0.6252 = 1.25 1 0.25 2 = 0.5 0 0.5 2 =

12、 1.0 1,低,高,整數(shù),0.625D =,所以我們可以得到：,0.101B,（3）二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換,四位二進(jìn)制數(shù)正好等于一位十六進(jìn)制數(shù),0001 1111 B,1 ( 120=1),2 ( 121=2),4( 122=4),8 ( 123=8),16 ( 124=16),四位二進(jìn)制與一位十六進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,四位二進(jìn)制數(shù),一位十六進(jìn)制數(shù),0000B,1001B,1000B,5H,4H,3H,2H,6H,0H,0010B,0011B,0100B,0101B,0110B,7H,0111B,1111B,1110B,1101B,1100B,1011B,1010B,CH,BH,AH,9H,

13、8H,1H,DH,EH,FH,0001B,四位二進(jìn)制數(shù),一位十六進(jìn)制數(shù),二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù),例：1110110101100.10101B = ?H,1110110101100.10101,0001110110101100.10101000,1 D A C . A 8, ,1110110101100.10101B = 1DAC.A8H,十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),例：39F.E1AH = ?B,3 9 F . E 1 A,001110011111 . 111000011010, ,= 11 1001 1111.1110 0001 101B,39F.E1AH = 0011 1001 1111.11

14、10 0001 1010B,三、 計(jì)算機(jī)中的數(shù)及編碼,1、機(jī)器數(shù)與真值 2、帶符號(hào)數(shù)、無(wú)符號(hào)數(shù) 3、原碼、補(bǔ)碼及反碼 4、真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換 5、補(bǔ)碼的運(yùn)算 6、二進(jìn)制編碼 7、 微機(jī)中數(shù)的表示,1、機(jī)器數(shù)與真值,（1）在計(jì)算機(jī)中數(shù)是用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示的。 （高電平代表“1”，低電平代表“0”) （2）數(shù)的符號(hào)在計(jì)算機(jī)中也是用二進(jìn)制數(shù)表示的。 “”用“0”表示， “”用“1”表示。 例：有兩個(gè)數(shù)：,真值(也可用十進(jìn)制數(shù)表示）,機(jī)器數(shù),N1=1101001 N2=1101001,在計(jì)算機(jī)中的表示形式：,N1：01101001 N2：11101001,2、帶符號(hào)數(shù)、無(wú)符號(hào)數(shù),（1）帶符號(hào)數(shù) 用0表

15、示正數(shù)，用1表示負(fù)數(shù)，這種表示數(shù)的方法，稱(chēng)為帶符號(hào)數(shù)的表示方法，所表示的數(shù)稱(chēng)為帶符號(hào)數(shù)。 帶符號(hào)數(shù)的表示形式： 22 22,符 號(hào) 位,數(shù)值部分,符 號(hào) 位,數(shù)值部分,2、帶符號(hào)數(shù)、無(wú)符號(hào)數(shù),（2）無(wú)符號(hào)數(shù) 如果把全部有效位都用來(lái)表示數(shù)的大小，即沒(méi)有符號(hào)位，這種方法表示的數(shù)，叫無(wú)符號(hào)數(shù)。 無(wú)符號(hào)數(shù)表示形式： 22 150,8位全部用來(lái)表示數(shù)值大小,8位全部用來(lái)表示數(shù)值大小,3、原碼、反碼及補(bǔ)碼,（1）原碼 （2）反碼 （3）補(bǔ)碼,（1）原碼,定義：一個(gè)數(shù)的原碼就是該數(shù)的機(jī)器數(shù)。 對(duì)正數(shù) X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 則：X原碼= 0X6X5X4X3X2X1X0

16、對(duì)負(fù)數(shù) X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 則：X原= 1X6X5X4X3X2X1X0,（2）反碼,定義：正數(shù)的反碼就等于它的原碼； 負(fù)數(shù)的反碼就是它的原碼除符號(hào)位外，各位取反。 對(duì)正數(shù) X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 反碼 X反碼= 0X6X5X4X3X2X1X0,對(duì)負(fù)數(shù) X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 反碼 X反碼=,（2）反碼,例：X1=100 1001 X2=100 1001 則 ： X1原 = 0100 1001 X2原 = 1100 1001 X1反 = 0100 1001 X2反 = 1011 01

17、10,思考?,在計(jì)算機(jī)中一個(gè)數(shù)的大小和符號(hào)都用二進(jìn)制來(lái)表示，那么在計(jì)算機(jī)中是如何進(jìn)行運(yùn)算的？ 例： 有一個(gè)鐘顯示時(shí)間是6點(diǎn)鐘，而正確時(shí)間是1點(diǎn)鐘，請(qǐng)問(wèn)如何校正這個(gè)鐘？ 方法1：順時(shí)針撥7個(gè)鐘；671 方法2：逆時(shí)針撥5個(gè)鐘；651 引進(jìn)概念 模,概念模,模 一個(gè)計(jì)量器的容量，記為M，或mod M 。 模的特性當(dāng)一個(gè)計(jì)量器的模為M時(shí)，它在計(jì)量器里的表示形式與0一樣，也就是說(shuō)，M = 0（新的循環(huán)） 。 所以，對(duì)時(shí)鐘來(lái)說(shuō)， M=12，7和5是互補(bǔ)關(guān)系，可以將減5變?yōu)榧?，將減法變?yōu)榧臃ā?65 = 1 67 =13 = 12+1 = 0 + 1=1,概念模,同樣，對(duì)一個(gè)n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的容量為

18、2n，它的模為M= 2n 。 假設(shè)，n=7，則 M=27=128。 也就是說(shuō)對(duì)7位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō)，128=0,0,7位計(jì)數(shù)器（最高位設(shè)為符號(hào)位）,128,（3）補(bǔ)碼,定義： 正數(shù)的補(bǔ)碼就等于它的原碼； 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是它的反碼加1。 對(duì)正數(shù) X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 補(bǔ)碼 X補(bǔ)= 0X6X5X4X3X2X1X0,（3）補(bǔ)碼,例：X1=100 1001 X2=100 1001 則 ：,X1原 = 0100 1001 X1反 = 0100 1001 X1補(bǔ)= 0100 1001,X2原 = 1100 1001 X2反 = 1011 0110 X2補(bǔ) = X反+1

19、 = 1011 0111,有關(guān)原碼、反碼、補(bǔ)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)結(jié)論及表1-1（P11）。,4、真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換,例1 已知X=+010 1010，Y=010 1010 求它們的原碼、反碼和補(bǔ)碼。 解： X原= X反=X補(bǔ)=0010 1010 Y原=1010 1010 Y反=1101 0101 Y補(bǔ)= Y反+1 = 1101 0101+1 = 1101 0110,4、真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換,例2 X補(bǔ)=1010 1101， 求真值X。 解：因?yàn)檠a(bǔ)碼的首位是1，則其真值X即為負(fù)數(shù) X反= X補(bǔ)1 =1010 1101 1 =1010 1100 X原 =1101 0011 （除了符號(hào)位，按位取反） 所

20、以， X= 101 0011 也可以X補(bǔ)補(bǔ)=X原，可試試。,5、補(bǔ)碼的運(yùn)算,補(bǔ)碼的運(yùn)算就是計(jì)算機(jī)中數(shù)的運(yùn)算。 （1）補(bǔ)碼的加法規(guī)則 （2）補(bǔ)碼的減法規(guī)則,（1）補(bǔ)碼的加法規(guī)則,規(guī)則 X Y補(bǔ)= X補(bǔ)Y補(bǔ) 例 X=+011 0110 ，Y=111 1001，求X+Y=？ 解：首先按常規(guī)加法計(jì)算： X= 011 0110 = 54D Y= 111 1001 = 121D 所以，X+ Y= 67D,（1）補(bǔ)碼的加法規(guī)則,例 X=+011 0110 ，Y=111 1001，求X+Y=？ 解：用補(bǔ)碼的加法規(guī)則來(lái)求： X原= X反=X補(bǔ)=0011 0110 Y原=1111 1001 Y反=1000 011

21、0 Y補(bǔ)= Y反1 = 1000 01101 = 1000 0111 X補(bǔ)= 0011 0110 +） Y補(bǔ)= 1000 0111 X補(bǔ)+ Y補(bǔ) = 1 011 1101,（1）補(bǔ)碼的加法規(guī)則,例：根據(jù)規(guī)則：X Y補(bǔ)= X補(bǔ)Y補(bǔ) 所以， X+Y 補(bǔ)= 1011 1101 X+Y 反= 1011 1101 1= 1011 1100 X+Y 原= 1100 0011 則：X+Y= 100 0011 = 67D 顯然，補(bǔ)碼的加法規(guī)則是正確的。,（2）補(bǔ)碼的減法規(guī)則,規(guī)則 X Y補(bǔ)= X +（Y）補(bǔ) =X補(bǔ)Y補(bǔ) 例 X=+101 0101 ，Y= + 110 0001，求X Y=？ 解：首先按常規(guī)減法

22、計(jì)算： X= 101 0101 = 85D Y= 110 0001 = 97D 所以，XY= 12D,（2）補(bǔ)碼的減法規(guī)則,例 X=+101 0101 ，Y= + 110 0001，求X Y=？ 解：按補(bǔ)碼的減法規(guī)則來(lái)求： X原= X反=X補(bǔ)=0101 0101 Y= 110 0001 Y原=1110 0001 Y反=1001 1110 Y補(bǔ)=1001 1111 X補(bǔ)= 0101 0101 +） Y補(bǔ)= 1001 1111 X補(bǔ)+ Y補(bǔ) = 1111 0100,（2）補(bǔ)碼的減法規(guī)則,例：根據(jù)補(bǔ)碼的減法規(guī)則： X Y補(bǔ) =X補(bǔ)Y補(bǔ) 由 XY 補(bǔ)= 1111 0100 XY 反= 1111 010

23、0 1=1111 0011 XY 原 = 1000 1100 所以 XY = 000 1100B = 12D,6、二進(jìn)制編碼,二進(jìn)制編碼是指用二進(jìn)制代碼來(lái)表示計(jì)算機(jī)中所要處理的數(shù)值、數(shù)字、字母和符號(hào)等，一般為若干位二進(jìn)制數(shù)碼的組合。 （1）二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù) （2）字母和字符的編碼,（1）二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù),二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù) 就是BCD碼（Binary Coded Decimal）。 壓縮BCD碼 是用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。 如：1001 0110B 表示 96D 非壓縮BCD碼 是用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)。高4位總是0。 如： 0000 1001B

24、 表示 9D 兩種BCD碼的編碼對(duì)照表,兩種BCD碼的編碼對(duì)照表,（2）字母和字符的編碼,計(jì)算機(jī)不僅要處理數(shù)值問(wèn)題，還要處理大量的非數(shù)值問(wèn)題，這就必須引入文字、字母，某些專(zhuān)用的符號(hào)，這就是目前應(yīng)用最廣泛的字符編碼系統(tǒng)ASCII碼。 （American Standard Code for Information Interchange，美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼） 例：大寫(xiě)字母“A”的ASCII碼就是41H ; 小寫(xiě)字母“n”的ASCII碼就是6FH ; 數(shù)字“8”的ASCII碼就是38H ;,American Standard Code for Information Interchange（美國(guó)信息

25、交換標(biāo)準(zhǔn)碼）,詳細(xì)參考教材P.14表1-3,7、 微機(jī)中數(shù)的表示,（1） 定點(diǎn)表示（單片機(jī)）,定點(diǎn)機(jī)中通常采用純整數(shù)形式，以8位機(jī)為例，用8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)純整數(shù)，格式如下：,Pf為符號(hào)位：0正數(shù)，1負(fù)數(shù),8位二進(jìn)制數(shù)11010100，若是定點(diǎn)純整數(shù)則其為-84；若為定點(diǎn)純小數(shù)則其為-0.65625。 定點(diǎn)純小數(shù)與定點(diǎn)純整數(shù)形式上無(wú)差別，小數(shù)點(diǎn)位置隱含，由程序員預(yù)先設(shè)定好。,2. 浮點(diǎn)表示（必須帶小數(shù)點(diǎn)）,對(duì)于任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N總可以表示為： N=S2P 其中S是數(shù)N的尾數(shù)，P是數(shù)N的階碼 。格式如下：,Pf為階碼的符號(hào)位，0-正，1-負(fù) Sf為尾數(shù)的符號(hào)位，0-正，1-負(fù),111.0101

26、B=1.110101210B =0.111010211B 當(dāng)階碼P取不同數(shù)值時(shí)，尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置是可以變動(dòng)的，因此稱(chēng)為浮點(diǎn)法數(shù)。 為了使微機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不丟失有效數(shù)字，提高運(yùn)算精度，一般都采用二進(jìn)制浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)，所謂浮點(diǎn)規(guī)格化是指1/2|S|1；即小數(shù)點(diǎn)后面的一位必須為1，小數(shù)點(diǎn)前面一位為0。,N=S2P,例：若有二進(jìn)制數(shù)0.0011010B，規(guī)格化后的形式為0.11010210B 用8位二進(jìn)制數(shù)的格式將其表示為浮點(diǎn)數(shù)：,注：規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動(dòng)舍去，所以用浮點(diǎn)數(shù)表示有可能產(chǎn)生誤差,一般按照IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，采用32位浮點(diǎn)數(shù)（單精度）和64位浮點(diǎn)數(shù)（雙精度）兩種標(biāo)準(zhǔn)格式。,四、 計(jì)

27、算機(jī)中數(shù)的運(yùn)算方法,1、補(bǔ)碼的加減法運(yùn)算 2、溢出判斷 3、邏輯運(yùn)算,1、補(bǔ)碼的加減法運(yùn)算,在計(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)數(shù)一般都以補(bǔ)碼的形式在機(jī)器中存放和進(jìn)行運(yùn)算，因?yàn)檠a(bǔ)碼進(jìn)行加減法運(yùn)算比原碼簡(jiǎn)單：符號(hào)位與數(shù)值部分一起參與運(yùn)算，并可自動(dòng)獲得結(jié)果（仍然為補(bǔ)碼） 規(guī)則 X Y補(bǔ)= X補(bǔ)Y補(bǔ) X Y補(bǔ)= X +（Y）補(bǔ) =X補(bǔ)Y補(bǔ) 因此，加法或減法都是用補(bǔ)碼的加法來(lái)進(jìn)行運(yùn)算的。,例 X=+00001111，Y=+01000000，求X+Y。 解：X補(bǔ)=00001111 Y補(bǔ)=01000000 00001111 + 01000000 01001111=X+Y補(bǔ)=X+Y，結(jié)果正確。 例 X=-00001111，Y

28、=01000000，求X+Y 解：X補(bǔ)=11110001 Y補(bǔ)=01000000 11110001 + 01000000 1 00110001=X+Y補(bǔ)=X+Y，結(jié)果正確。,2、溢出及判斷,例： X=+100 0101 ，Y= +110 0111 ，求X+Y=？ 解： X原=X反=X補(bǔ)=0100 0101 Y原=Y反=Y補(bǔ)=0110 0111 X補(bǔ)= 0100 0101 （69D） +） Y補(bǔ)= 0110 0111 （103D） X補(bǔ)+ Y補(bǔ)= 1010 1100 （172D） 因此，得 X+Y 補(bǔ)= 1010 1100 由于其符號(hào)位是1，表明X+Y的真值是負(fù)數(shù)，這顯然與實(shí)際情況不符合，出錯(cuò)？,若參與操作的兩數(shù)在定義域內(nèi)，但運(yùn)算結(jié)果超出了字長(zhǎng)范圍內(nèi)補(bǔ)碼所能允許表示的值，所計(jì)算出的