【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)

1、第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)第第1 1章章 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí)1.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展1.2 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1.3 數(shù)據(jù)表示方法數(shù)據(jù)表示方法1.4 結(jié)果的輸出與打印結(jié)果的輸出與打印 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展1.1.1 微機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況微機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況 1處理速度處理速度 微型計(jì)算機(jī)的處理速度在不斷提高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1) cpu的主頻不斷提高，如從4.77 mhz的8088cpu提高到幾個(gè)ghz的pentium，這主要是因?yàn)榘雽?dǎo)體制

2、造工藝水平的提高。 (2) 增加了數(shù)據(jù)運(yùn)算的寬度，從早期的8位發(fā)展到現(xiàn)在的32位、64位、128位甚至更高。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (3) 采用了risc技術(shù)。從cisc體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閞isc體系結(jié)構(gòu)后，在同樣的工藝水平(即同樣的主頻、同樣的工藝尺寸、同樣的芯片面積)下，使cpu的速度和性能有了很大的提高。 (4) 降低電路工作電壓，不斷縮小工藝尺寸。工作電壓的降低有利于工藝尺寸的縮小。 (5) 增加了芯片內(nèi)并行工作的信息處理部件，如整數(shù)部件、浮點(diǎn)加法器、浮點(diǎn)乘法器、圖形部件等。芯片內(nèi)具有兩個(gè)以上的并行指令流水線，每次并行地向各流水線分配多條指令以進(jìn)行并行處理，這

3、是利用硬件資源的重復(fù)來(lái)?yè)Q取芯片性能的提高。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量 微機(jī)的計(jì)算、處理速度的提高必然要求存取信息的速度相應(yīng)提高。當(dāng)今存儲(chǔ)器速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上cpu的速度，而存儲(chǔ)容量的大小是與存取速度相矛盾的，因而只能采用分級(jí)存儲(chǔ)方式。 (1) 芯片內(nèi)的寄存器堆、指令cache和數(shù)據(jù)cache (416 kb)都能在一個(gè)時(shí)鐘周期完成存取，而且隨著vlsi的發(fā)展其容量將繼續(xù)增加。 (2) 芯片外的二級(jí)指令cache和數(shù)據(jù)cache，其大小在16256 kb。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (3) 主存儲(chǔ)器的大小在1 mb到幾百個(gè)mb

4、。 (4) 外部存儲(chǔ)器仍以軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)為主要介質(zhì)，其容量可在1 mb至上百個(gè)gb。由于ram芯片性能價(jià)格比提高，因而為克服外部存儲(chǔ)器的慢速尋找，一般都采用ram cache(256 kb2 mb)來(lái)減小等待時(shí)間。 除了解決大容量存儲(chǔ)外，外部存儲(chǔ)器還具有掉電時(shí)的信息保持特性?？觳链鎯?chǔ)器(flash memory)芯片的普及為外部存儲(chǔ)提供了一種新的實(shí)現(xiàn)方法。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 3人機(jī)接口人機(jī)接口 傳統(tǒng)的鍵盤(pán)輸入、顯示、打印輸出已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的需要，人們希望計(jì)算機(jī)有更生動(dòng)、直觀、靈活的用戶(hù)界面，最好能像人一樣既可以接收、識(shí)別并理解聲、文、圖信息，又能給出聲音、

5、視像等信息。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的提高，價(jià)格的下降，已經(jīng)為這些技術(shù)的實(shí)用化提供了基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)處理視像和聲音的多媒體技術(shù)也逐步地進(jìn)入到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 1) 漢字識(shí)別 漢字識(shí)別要比英文、數(shù)字識(shí)別難得多，因?yàn)闈h字字?jǐn)?shù)多、字體多。漢字識(shí)別是從掃描輸入開(kāi)始的，現(xiàn)在掃描儀的掃描精度已經(jīng)完全夠用，對(duì)靜止圖像輸入來(lái)說(shuō)其掃描精度與彩色分辨率也已能滿(mǎn)足要求。通過(guò)對(duì)版面的分析和漢字的切分，計(jì)算機(jī)可對(duì)漢字進(jìn)行識(shí)別。由于漢字字?jǐn)?shù)多、字體多，因而其特征的選擇與提取是識(shí)別的關(guān)鍵。印刷體漢字的識(shí)別已實(shí)用化，一般識(shí)別率為95以上，識(shí)別速度為2030字/秒。 第1章 基 礎(chǔ) 知

6、識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2) 語(yǔ)音識(shí)別 漢語(yǔ)中一個(gè)漢字對(duì)應(yīng)一個(gè)單音節(jié)，能獨(dú)立發(fā)音的單音節(jié)(包括4種聲調(diào))只有1283個(gè)，從這點(diǎn)看對(duì)漢語(yǔ)的語(yǔ)音識(shí)別較為有利。但漢語(yǔ)中同音字很多，因而單音節(jié)識(shí)別率的提高是有難度的，利用字構(gòu)成詞的相關(guān)信息，詞的識(shí)別率可以提高。中詞表的特定人與小詞表的非特定人的漢語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別已初步達(dá)到實(shí)用水平。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 3) 視頻圖像輸入 從攝像機(jī)、錄像機(jī)和彩電中來(lái)的視頻圖像信息，通過(guò)視頻處理部件轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，以一定的圖像文件格式存入計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)器中。以vga全屏顯示方式計(jì)算(分辨率為640480，共256種色彩)則顯示一幀所

7、需存放的信息為300 kb。如果以50幀計(jì)算，則存放連續(xù)半小時(shí)的視像信息需要27 gb，對(duì)當(dāng)前微型機(jī)來(lái)說(shuō)這個(gè)信息量太大了。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 由于圖像對(duì)視覺(jué)的感受是整體的，部分的少量的錯(cuò)誤不會(huì)引起直觀的錯(cuò)誤，因而圖像信息的存儲(chǔ)可采用不完全復(fù)真的壓縮和還原方法。如用jpeg算法可使圖像信息壓縮為原來(lái)的1/81/25，靜止圖像即相當(dāng)于一幀視像，需存儲(chǔ)300 kb/幅，經(jīng)過(guò)壓縮后存儲(chǔ)，即使有1萬(wàn)幅圖像也只需120 mb的存儲(chǔ)量。因而，當(dāng)今微型機(jī)系統(tǒng)完全可以用于圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4語(yǔ)音合成語(yǔ)音合成 聲音的輸出可分為兩種情

8、況，一種是聲音采樣存儲(chǔ)后再回放，一種是文語(yǔ)的轉(zhuǎn)換。 對(duì)語(yǔ)音和音樂(lè)的采樣要求是不同的。語(yǔ)音采樣頻率在1632 khz，精度在8位左右即可，音樂(lè)的采樣頻率在40 khz，精度要14位左右。如果不采取壓縮方法的話(huà)，連續(xù)半小時(shí)的樂(lè)曲存儲(chǔ)量為144 mb，這個(gè)存儲(chǔ)量還是很大的。因而，一般都采用壓縮算法，語(yǔ)音可壓縮為原來(lái)的1/8，而音樂(lè)僅能壓縮到原來(lái)的1/4。用上述采樣方法存儲(chǔ)后再回放，可以和原信號(hào)毫無(wú)差異。數(shù)字錄音技術(shù)即采用這種方法。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.1.2 intel微處理器體系及其演變 在介紹intel微處理器體系之前，先介紹微處理器(microprocesso

9、r)、微型計(jì)算機(jī)(microcomputer)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(microcomputer system)這三個(gè)概念。 微處理器，簡(jiǎn)稱(chēng)p或mp，是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算器和控制器功能的中央處理機(jī)部件，即cpu(control processing unit)。微處理器本身并不等于微型計(jì)算機(jī)，它僅僅是微型計(jì)算機(jī)的中央處理器。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)pc或mc，是指以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)微型機(jī))。如果把cpu、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口電路都集成在單片芯片上，

10、這樣構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī))。 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是指以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路(統(tǒng)稱(chēng)硬件)以及控制微型計(jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)cs或mcs。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 在20世紀(jì)70年代，intel的8080、8085，motorola的6800、6808與zilog的z80都是8位微處理器，但發(fā)展到16位及16位以上微處理器時(shí)，只有intel與motorola兩種產(chǎn)品，zilog公司落后了。motorola公司的mc68000功能強(qiáng)于intel 8086，在工作站領(lǐng)域得到廣泛使用。但由于ibm公司

11、推出的ibm pc、pc/xt與pc/at及大量兼容機(jī)采用了intel公司的微處理器芯片，使得intel公司實(shí)力大增。尤其是intel 32位微處理器芯片80386、80486與1993年推出的pentium，使intel微處理器成為微型機(jī)市場(chǎng)首選的cpu芯片類(lèi)型。目前，intel的pentium系列微處理器更使人有一枝獨(dú)秀的感覺(jué)。 微處理器是微型機(jī)的心臟，它是利用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將計(jì)算機(jī)cpu集成在一塊硅片上。微型機(jī)性能的優(yōu)劣基本取決于所選用的微處理器芯片功能的強(qiáng)弱。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.1.3 intel微處理器的主要特點(diǎn)微處理器的主要特點(diǎn) 1971年

12、推出的4004及其改進(jìn)型4040，是一種4位的微處理器芯片，它具備mpu的基本特點(diǎn)，有專(zhuān)用指令讀入鍵盤(pán)數(shù)據(jù)，進(jìn)行十進(jìn)制運(yùn)算，每次處理4位數(shù)據(jù)，能與鍵盤(pán)、存儲(chǔ)器、顯示器一起構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)。 1972年推出了8008及其改進(jìn)型8080，8080是一種8位的微處理器芯片，尋址空間為64 kb。它集成了16位的算術(shù)邏輯單元(alu)和六個(gè)通用寄存器，以及程序計(jì)數(shù)器、堆棧指示器、指令寄存器與譯碼器等，指令集包括78條指令。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 1978年推出的8086是一種16位的微處理器，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是16位的，數(shù)據(jù)總線也是16位的。它有包括乘法與除法指令的16位運(yùn)算

13、指令，既能處理16位數(shù)據(jù)，也能處理8位數(shù)據(jù)，在匯編語(yǔ)言上與8080、8085兼容，并增加了多條16位操作指令，有20根地址線，直接尋址能力可達(dá)1 mb。8088是8086的簡(jiǎn)化產(chǎn)品，它不是真正的16位芯片，它的內(nèi)部總線是16位的，外部總線是8位的，是一種準(zhǔn)16位芯片。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 80186與80188是另一種高集成度的16/8位微處理芯片。它將8086/8088與其他常用的20多個(gè)器件集成在一塊芯片上，同時(shí)增加了i/o(輸入/輸出)指令，尋址空間仍為1 mb，可以使用數(shù)值協(xié)處理器80187，但沒(méi)有存儲(chǔ)管理與保護(hù)部分。 1982年推出的80286是真正的

14、16位、具有存儲(chǔ)管理與保護(hù)機(jī)制的微處理器芯片，它有實(shí)地址模式和虛擬地址保護(hù)模式兩種運(yùn)行方式。虛擬地址保護(hù)模式也稱(chēng)作保護(hù)模式。在實(shí)地址模式中，80286兼容了8086的全部功能，8086的匯編語(yǔ)言源程序可以不做任何修改在80286中運(yùn)行。在保護(hù)模式中，它將實(shí)地址模式的能力與對(duì)存儲(chǔ)器的管理，對(duì)虛擬存儲(chǔ)器的支持，以及對(duì)地址空間的保護(hù)集為一體，因而能可靠地支持多用戶(hù)系統(tǒng)。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 1985年推出了高性能32位微處理器80386，它與8086、80286相兼容，這標(biāo)志著32位微處理時(shí)代的到來(lái)。繼80386之后，intel公司于1989年又推出了80486微處理

15、器；1993年又推出了更高性能的微處理器pentium。目前，pentium系列的微處理器已形成pentium、pentium、pentium、pentium四個(gè)系列多種型號(hào)的產(chǎn)品。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.1.4 intel微處理器的性能微處理器的性能 180386、80486和和pentium的主要技術(shù)特點(diǎn)的主要技術(shù)特點(diǎn) 80386是intel公司為支持多任務(wù)操作，適應(yīng)多種操作系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的32位微處理器。由于80386有32位的寄存器和數(shù)據(jù)通路，因此，可以支持32位的地址與數(shù)據(jù)類(lèi)型。80386能夠支持4 gb的內(nèi)存物理空間，64 tb的虛擬存儲(chǔ)空間；支持多任務(wù)

16、系統(tǒng)；支持段式管理與頁(yè)式管理；支持四級(jí)特權(quán)集，對(duì)任務(wù)與任務(wù)之間、任務(wù)與操作系統(tǒng)之間進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)隔離。由于采用指令流水線工作方式、較高的總線帶寬、片內(nèi)地址轉(zhuǎn)移等措施，系統(tǒng)速度可以達(dá)到4 mips。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 80486芯片相當(dāng)于將80386與一片數(shù)值協(xié)處理器80387、一片8 kb的高速緩沖存儲(chǔ)器cache集成在一起，其中8 kb cache用來(lái)存放指令與數(shù)據(jù)。由于訪問(wèn)內(nèi)部cache的速度遠(yuǎn)高于訪問(wèn)存儲(chǔ)器的速度，因而可以大大提高系統(tǒng)性能，減少了處理器使用外部總線的時(shí)間，對(duì)內(nèi)部cache的操作完全由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行，對(duì)用戶(hù)是透明的。80486的常用指令運(yùn)行時(shí)

17、間為1個(gè)時(shí)鐘周期，系統(tǒng)速度可達(dá)20 mips。 1992年，intel公司正式將繼80486之后新一代微處理器稱(chēng)為pentium。intel不采用80586這一提法的原因主要有兩點(diǎn)：一是商標(biāo)的版權(quán)問(wèn)題；二是說(shuō)明intel的微處理器設(shè)計(jì)由cisc技術(shù)向risc技術(shù)過(guò)渡。出于商業(yè)原因，intel在產(chǎn)品宣傳中不突出risc技術(shù)，而只用“超標(biāo)量”，即pentium采用雙流水線超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) pentium的內(nèi)部總線是32位，但與外部存儲(chǔ)器的接口總線是64位，因而處理器與存儲(chǔ)器之間數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)528 mb/s，它的軟件與80386、80486兼容。

18、其主要特點(diǎn)是：指令cache與數(shù)據(jù)cache分開(kāi)，容量均為8 kb；硬件上，兩個(gè)整數(shù)執(zhí)行流水線分開(kāi)，地址產(chǎn)生部件與算術(shù)邏輯單元alu分開(kāi)；可以在一個(gè)運(yùn)行周期中發(fā)送兩條整數(shù)指令；具有片上浮點(diǎn)寄存器、加法與乘/除法器；可以在一個(gè)運(yùn)行周期發(fā)送一條或兩條浮點(diǎn)指令；采用轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)方法，使用兩個(gè)預(yù)取緩沖器，一個(gè)以順序方式預(yù)取指令，一個(gè)按轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)設(shè)置的轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩存btb預(yù)取指令，所需指令永遠(yuǎn)是在執(zhí)行前預(yù)先取出的。pentium的片上存儲(chǔ)管理部件與80386、80486完全兼容。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) pentium支持多用戶(hù)操作系統(tǒng)，可以在windows nt、os/2、unix

19、、solaris操作系統(tǒng)中運(yùn)行，可用于局域網(wǎng)client/server、虛擬實(shí)景、文字與語(yǔ)音識(shí)別、三維模型運(yùn)算等更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 280386、80486和和pentium微處理器的性能比較微處理器的性能比較 80386有32位的寄存器和數(shù)據(jù)通道，支持32位的地址和數(shù)據(jù)類(lèi)型，是為支持多任務(wù)操作而進(jìn)行優(yōu)化的操作系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的32位微處理器。與80386一樣，80486也使用了指令流水線、risc的設(shè)計(jì)思想。80486用靜態(tài)ram作為指令、數(shù)據(jù)共用的cache，它采用成組傳送方式，能在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳送32位數(shù)據(jù)。80486的性能高于80386

20、。 從8086到80386，再到80486直至pentium，可以看出intel微處理器的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)：第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 遵循開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，保持兼容性； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從cisc向risc過(guò)渡； 功能升級(jí)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍； 提高基于intel微處理器的微型機(jī)性能，保持整機(jī)的兼容性。 現(xiàn)在，微型機(jī)的應(yīng)用已從簡(jiǎn)單的數(shù)值計(jì)算、文字處理向多媒體、局域網(wǎng)、工程cad、模式識(shí)別中的文字與語(yǔ)音識(shí)別、專(zhuān)家系統(tǒng)以及以圖形界面為特征的立體圖形與動(dòng)態(tài)視頻圖像處理等方向發(fā)展。將多個(gè)中央處理器、高速數(shù)字運(yùn)算單元及“智能”人機(jī)界面綜合起來(lái)，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)全景視頻圖像處理和語(yǔ)音與文字識(shí)別技術(shù)的要求。

21、第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.2 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1.2.1 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 程序是為解決某一問(wèn)題而編寫(xiě)在一起的指令序列，計(jì)算機(jī)程序可以用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)，也可以用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。 指令是規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令。cpu就是根據(jù)指令來(lái)指揮和控制微型機(jī)各部分協(xié)調(diào)地動(dòng)作，以完成規(guī)定的操作。任何一條指令都包括兩部分：操作碼和地址碼。操作碼指明要完成操作的性質(zhì)，如加、減、乘、除、數(shù)據(jù)傳送、移位等；地址碼指明參加上述規(guī)定操作的數(shù)據(jù)存放地址或操作數(shù)。計(jì)算機(jī)全部指令的集合稱(chēng)為計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)準(zhǔn)確定義了計(jì)算機(jī)的處理能力。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第

22、1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 高級(jí)語(yǔ)言程序就是用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。如c語(yǔ)言源程序、pascal語(yǔ)言源程序等均是高級(jí)語(yǔ)言程序。計(jì)算機(jī)是不能直接運(yùn)行高級(jí)語(yǔ)言源程序的，要執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言源程序，就必須把用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序翻譯成用機(jī)器指令表示的目標(biāo)程序，這樣就需要有各種解釋程序或編譯程序。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 在計(jì)算機(jī)中，以二進(jìn)制代碼形式存在的指令，叫機(jī)器碼指令。機(jī)器碼指令構(gòu)成的指令系統(tǒng)叫機(jī)器語(yǔ)言，用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的程序叫機(jī)器語(yǔ)言程序。用助記符構(gòu)成的指令系統(tǒng)叫匯編語(yǔ)言(assemble language)，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序叫匯編語(yǔ)言程序。匯編語(yǔ)言程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序的過(guò)程

23、稱(chēng)為匯編(assemble)，高級(jí)語(yǔ)言程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序的過(guò)程叫解釋(interpretation)或編譯(compilation)。 通常將匯編、解釋、編譯前的程序叫源程序，而將翻譯后的機(jī)器語(yǔ)言程序叫目標(biāo)程序。完成匯編、解釋、編譯的程序則分別稱(chēng)為匯編程序(assembler)、解釋程序(interpreter)、編譯程序(compiler)。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.2.2 匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言 我們知道，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件兩個(gè)部分組成，有時(shí)又將計(jì)算機(jī)的硬件與軟件統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)資源。 計(jì)算機(jī)的硬件是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理實(shí)體或物理裝置。由運(yùn)算器、控

24、制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口等部件構(gòu)成主機(jī)，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)。主機(jī)再配以輸入/輸出設(shè)備，便構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的集合。它的功能是利用計(jì)算機(jī)提供的邏輯功能來(lái)合理地組織計(jì)算機(jī)的工作，以便簡(jiǎn)化人們使用計(jì)算機(jī)的環(huán)節(jié)，并為用戶(hù)提供一個(gè)便于掌握、操作簡(jiǎn)便的工作環(huán)境。計(jì)算機(jī)軟件通常包括：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件、匯編程序、各種高級(jí)語(yǔ)言的編譯或解釋程序、各種標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)、各種應(yīng)用程序等。作為計(jì)算機(jī)重要組成部分的軟件系統(tǒng)，匯編語(yǔ)言在其中占有重要的地位。匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員的基本功。那么，什么是匯

25、編語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)？與高級(jí)語(yǔ)言相比，匯編語(yǔ)言又有什么特點(diǎn)？如何學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言及如何使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)呢？第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 匯編語(yǔ)言(assembler language)是一種面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，這是一種用符號(hào)表示的低級(jí)程序語(yǔ)言，通常是為特定的計(jì)算機(jī)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，與機(jī)器語(yǔ)言很接近。用這種語(yǔ)言寫(xiě)成的程序，需經(jīng)過(guò)匯編程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。匯編語(yǔ)言指令和翻譯成的機(jī)器語(yǔ)言之間的關(guān)系，基本上是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。但有的匯編語(yǔ)言中可以有宏指令，它與一串特定的機(jī)器指令相對(duì)應(yīng)(對(duì)應(yīng)方式由用戶(hù)按一定規(guī)則自行定義)，這樣的匯編語(yǔ)言有時(shí)也叫宏匯編語(yǔ)言。由

26、此可看出，匯編語(yǔ)言是一種與計(jì)算機(jī)的代碼機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)，并緊密依賴(lài)于某一具體計(jì)算機(jī)的、面向機(jī)器的語(yǔ)言。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 機(jī)器語(yǔ)言是利用0、1的各種組合來(lái)構(gòu)成指令的，采用的是二進(jìn)制編碼。沒(méi)有配備任何軟件的計(jì)算機(jī)稱(chēng)之為裸機(jī)，它只能識(shí)別“0”和“1”兩種代碼。為了使用這樣的計(jì)算機(jī)，程序設(shè)計(jì)人員只能用機(jī)器指令或機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)程序，這就要求程序設(shè)計(jì)人員熟記計(jì)算機(jī)以“0”、“1”表示的全部指令，這是十分困難的事情。用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)，工作量大，易于出錯(cuò)且不易修改。為了擺脫用機(jī)器指令編程的困難，出現(xiàn)了用指令符號(hào)來(lái)編寫(xiě)程序的方法，用符號(hào)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱(chēng)為符號(hào)程序。在編制程序

27、時(shí)，只要記住指令的助記符就可以了，而助記符可使用指令的英文名稱(chēng)的縮寫(xiě)，較指令編碼容易記憶。例如，取數(shù)指令用lda表示、加法指令用add表示等。對(duì)這種符號(hào)語(yǔ)言再作一些擴(kuò)充就是所謂的匯編語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較見(jiàn)表1-1。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 這里有一個(gè)問(wèn)題：匯編語(yǔ)言程序?yàn)槿藗兙帉?xiě)程序、閱讀和交流程序都帶來(lái)了方便，但機(jī)器只認(rèn)識(shí)用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的目標(biāo)程序，即0、1代碼，換句話(huà)說(shuō)，機(jī)器根本就識(shí)別不了匯編語(yǔ)言程序。為了讓機(jī)器能識(shí)別人們用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，在計(jì)算機(jī)執(zhí)行每條匯編指令之前，必須將其先翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序。完成這一功能的程序就是前面提及的匯編程序。第1章

28、 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 匯編程序的主要功能是把用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序加工成機(jī)器語(yǔ)言寫(xiě)的目標(biāo)程序。匯編過(guò)程有以下三步： 用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)出源程序； 將源程序輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，由匯編程序把它加工成計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的目標(biāo)程序； 執(zhí)行目標(biāo)程序，得到計(jì)算結(jié)果。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)表表1-1 機(jī)器語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較機(jī)器語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較機(jī) 器 語(yǔ) 言 程 序地 址 碼指令代碼 101 020106 102 024107 103 107000 104 044110 105 063077 106 x 107 y 110 z 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1

29、章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)匯 編 語(yǔ) 言 程 序地 址 符 號(hào)指 令 符 號(hào)注 釋 loc 101定位偽指令，程序從101號(hào)地址開(kāi)始存放 start:lda 0，cno1； xl0 lda 1，cno2； yl1 add 0，1； x+yl1 sta 1，cno3； z= x+y(cno3) halt； 停機(jī) cno1：x； 原始數(shù)據(jù) cno2：y； 原始數(shù)據(jù) cno3：z； 計(jì)算結(jié)果 end 程序匯編結(jié)束表表1-1 機(jī)器語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較機(jī)器語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 其中，源程序是由一串符號(hào)化的指令組成，當(dāng)匯編程序加工源程序時(shí)，總是從頭到尾，一個(gè)符號(hào)

30、接著一個(gè)符號(hào)的閱讀，稱(chēng)為掃描源程序。從頭到尾掃描一次源程序?yàn)閽呙枰槐椋话銋R編程序是掃描兩遍源程序。第一遍掃描把源程序中所有出現(xiàn)的名字進(jìn)行造表，確定每個(gè)名字將占用的內(nèi)存位置；第二遍掃描時(shí)，按所造出的表，把每條符號(hào)化指令變換成數(shù)碼形式的機(jī)器指令。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 除此之外，匯編程序還具有查錯(cuò)、修改、打印等功能。當(dāng)用戶(hù)編寫(xiě)的匯編語(yǔ)言程序不符合匯編語(yǔ)言所要求的書(shū)寫(xiě)格式和語(yǔ)法要求時(shí)，匯編程序就會(huì)指出源程序的某個(gè)位置出了什么性質(zhì)的錯(cuò)誤等，這就是匯編程序的查錯(cuò)功能。匯編程序提供修改源程序的方法簡(jiǎn)便，用戶(hù)把修改的要求提供給匯編程序，由匯編程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)源程序的自動(dòng)修改。在匯編

31、過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，將錯(cuò)誤信息打印出來(lái)，必要時(shí)可打印出名字表及目標(biāo)程序，還可打印出修改后源程序的文本等。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 實(shí)用的匯編語(yǔ)言中，還包括一些用戶(hù)編程時(shí)十分需要的指令，這些指令并無(wú)對(duì)應(yīng)的機(jī)器指令，這些指令稱(chēng)為偽指令。 眾所周知，用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，機(jī)器是不能直接執(zhí)行的，需要由編譯程序或解釋程序?qū)⑺g成對(duì)應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)才能接受并執(zhí)行。通過(guò)編譯或解釋程序生成的機(jī)器語(yǔ)言程序往往比較冗長(zhǎng)，占用存儲(chǔ)空間較大，執(zhí)行速度慢。用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)，程序員無(wú)法直接利用機(jī)器硬件系統(tǒng)的許多特性，如寄存器、標(biāo)志位以及一些特殊指令等，影響許多程序設(shè)計(jì)技巧的發(fā)揮。而

32、匯編語(yǔ)言程序是直接利用機(jī)器提供的指令系統(tǒng)編寫(xiě)程序的，與機(jī)器語(yǔ)言程序一一對(duì)應(yīng)，所以占用存儲(chǔ)空間少，執(zhí)行速度快，特別是在一些有實(shí)時(shí)控制要求的場(chǎng)合，與使用匯編語(yǔ)言相比，使用高級(jí)語(yǔ)言就不那么方便了，二者的區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (1) 與匯編語(yǔ)言程序相比，高級(jí)語(yǔ)言程序要多占用0.51倍的存儲(chǔ)單元，執(zhí)行程序花費(fèi)的時(shí)間要長(zhǎng)0.52倍。 (2) 匯編語(yǔ)言可直接使用輸入/輸出指令通過(guò)低級(jí)接口與外設(shè)打交道，而高級(jí)語(yǔ)言就不那么方便了。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，能充分發(fā)揮機(jī)器硬件的作用，高效地使用機(jī)器。匯編語(yǔ)

33、言是編寫(xiě)計(jì)算機(jī)通用軟件的基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，某些對(duì)執(zhí)行時(shí)間和存儲(chǔ)容量有較高要求的程序，通常使用匯編語(yǔ)言來(lái)編制，匯編語(yǔ)言的應(yīng)用場(chǎng)合是： 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(包括實(shí)時(shí)控制系統(tǒng))； 計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)； 外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序； 智能化儀器儀表； 高性能軟件等。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.2.3 學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言的方法學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言的方法 由于匯編語(yǔ)言是面向機(jī)器的語(yǔ)言，是與機(jī)器密切相關(guān)的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。所以要掌握匯編語(yǔ)言，使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，就必須對(duì)機(jī)器的一些特性有所了解，這樣才能編出正確的匯編語(yǔ)言程序。概括起來(lái)，應(yīng)了解的機(jī)器特性有： (1) 微處理器的結(jié)構(gòu)(如8086/8088、8038

34、6、80486或pentium等)，存儲(chǔ)器的組織方式、存儲(chǔ)器的基本單元即編址的基本單位、容量即基本單元的數(shù)量是多少。該機(jī)存儲(chǔ)器的基本單元是什么？是字節(jié)還是字、雙字等。以相鄰字節(jié)為單位進(jìn)行操作的單元有哪些種類(lèi)? 例如，字、半字、雙字等。其字長(zhǎng)是多少? 存儲(chǔ)容量多大? 地址表示的方法及地址變換機(jī)構(gòu)又是怎樣的?是否支持虛擬存儲(chǔ)器等。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (2) 控制器的功能及相互關(guān)系。如，通用寄存器(包括累加器)的數(shù)量、功能、標(biāo)志位的內(nèi)容及使用等。 (3) 數(shù)據(jù)類(lèi)型及格式。該機(jī)器能處理哪些類(lèi)型的數(shù)據(jù)？例如，定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、字符數(shù)據(jù)的格式是什么樣的？每種數(shù)據(jù)在

35、機(jī)器內(nèi)的表示方法(即機(jī)內(nèi)格式)又是怎樣的？ (4) 指令格式、長(zhǎng)度、功能及尋址方式。對(duì)機(jī)器指令系統(tǒng)的深入了解是匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一，它包括：指令格式和長(zhǎng)度、尋址方式、指令的種類(lèi)、每一條指令的功能，如何使用這些指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (5) 控制器的其他特性。匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)要了解算術(shù)邏輯部件和控制器的狀態(tài)、中斷、時(shí)鐘等。應(yīng)了解哪些中斷與程序設(shè)計(jì)有關(guān)? 中斷時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)在什么地方? 如何屏蔽與開(kāi)放中斷？等等。 (6) 外部設(shè)備的特性。外設(shè)是計(jì)算機(jī)與外部世界進(jìn)行交換信息的手段。進(jìn)行匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)時(shí)，必須了解有哪些外部設(shè)備可供使用；每種外設(shè)

36、的具體使用方法如何(包括信息交換的機(jī)構(gòu)和交換方式)；如何使外設(shè)與算術(shù)邏輯部件和控制器協(xié)調(diào)工作(包括速度匹配)；有無(wú)通道設(shè)施；如何組織通道程序等。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (7) 指令系統(tǒng)、dos和bios的調(diào)用方法。 使用匯編語(yǔ)言編制匯編語(yǔ)言程序應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 要有一個(gè)好的算法。所選定的算法必須結(jié)構(gòu)清晰、層次分明、邏輯正確無(wú)誤。算法描述形式應(yīng)該簡(jiǎn)潔明了，對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的中小程序，可采用流程圖的形式，否則應(yīng)使用類(lèi)c語(yǔ)言、類(lèi)pascal語(yǔ)言或類(lèi)似的簡(jiǎn)化語(yǔ)言描述。 (2) 程序要模塊化。根據(jù)解決的任務(wù)劃分功能模塊，每個(gè)模塊功能單一，入口、出口簡(jiǎn)單。這樣，程

37、序容易編制、調(diào)試，也容易修改和擴(kuò)充。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (3) 對(duì)指令的使用要有選擇。在編制程序時(shí)，能用簡(jiǎn)單和常用指令的，決不用復(fù)雜和不常用的指令。使用后一類(lèi)指令雖然在一定程度上能顯示程序員對(duì)指令系統(tǒng)的理解程度和駕馭能力，但卻增加了調(diào)試和閱讀程序的困難。比較起來(lái)，樸實(shí)無(wú)華的程序較容易保證其正確性，也易于維護(hù)。 (4) 要充分利用寄存器。匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)之一就是能充分利用機(jī)器資源。在編制程序時(shí)，應(yīng)充分利用匯編語(yǔ)言的這個(gè)長(zhǎng)處，合理使用寄存器，盡量使操作在寄存器或寄存器之間進(jìn)行，減少訪問(wèn)內(nèi)存單元次數(shù)，以便節(jié)省時(shí)間，提高效率。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ)

38、 知 識(shí) (5) 數(shù)據(jù)與指令的使用要正確。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和工作單元應(yīng)集中放在一起，并且與可執(zhí)行指令分開(kāi)，這樣可使程序結(jié)構(gòu)清晰，便于閱讀，也便于修改。 (6) 不應(yīng)編寫(xiě)自我修改的程序。程序的可執(zhí)行指令代碼在程序執(zhí)行過(guò)程中應(yīng)保持不變，那種在程序執(zhí)行過(guò)程中，自身修改某些指令代碼以獲得某些效果的做法早已被摒棄，否則會(huì)給程序的調(diào)試帶來(lái)極大的困難。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (7) 要有簡(jiǎn)明而充分的注釋。注釋?xiě)?yīng)成為程序中必不可少的部分，注釋不光是解釋指令意義，而應(yīng)著重描述指令在程序中所起的作用。寫(xiě)注釋并不增加程序的篇幅。注釋對(duì)程序的運(yùn)行雖然不起作用，但對(duì)程序的調(diào)試、修改、閱讀和交流

39、乃至測(cè)試、維護(hù)等都有著重要影響。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.3 數(shù)據(jù)表示方法數(shù)據(jù)表示方法1.3.1 數(shù)與數(shù)制數(shù)與數(shù)制 數(shù)制是指用一組固定的數(shù)字符號(hào)和統(tǒng)一的規(guī)則表示數(shù)的方法?；鶖?shù)和權(quán)是數(shù)制要涉及到的兩個(gè)基本概念。數(shù)制中，每個(gè)數(shù)位(數(shù)字位置)所用到的不同數(shù)字的個(gè)數(shù)叫做基數(shù)。常用的十進(jìn)制，是采用09這10個(gè)數(shù)字表示的，它的基數(shù)是10。在一個(gè)數(shù)中，數(shù)字在不同的數(shù)位所代表的數(shù)值是不同的，每個(gè)數(shù)字所表示的數(shù)值等于它本身乘以與所在數(shù)位有關(guān)的常數(shù)，通常稱(chēng)這個(gè)常數(shù)為位權(quán)，簡(jiǎn)稱(chēng)權(quán)。例如，十進(jìn)制數(shù)個(gè)位的位權(quán)是1，十位的位權(quán)是10，百位的位權(quán)是100，千位的位權(quán)是1000等。相鄰兩位權(quán)的比

40、值就等于基數(shù)。一個(gè)數(shù)的數(shù)值大小就等于它的各位數(shù)碼乘以相應(yīng)位權(quán)的總和。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 1數(shù)制數(shù)制 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制有二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制。 1) 十進(jìn)制 由十個(gè)數(shù)字09組成，基數(shù)為10，小數(shù)點(diǎn)左邊從右至左其各位的位權(quán)依次是：100，101，102，103，；小數(shù)點(diǎn)右邊從左至右其各位的位權(quán)依次是：l0-1，10-2，10-3，。例如，十進(jìn)制數(shù)678.5可以表示為678.56102+7101+8100+510-1第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 十進(jìn)制數(shù)字的表示方法是在09數(shù)字序列后可跟一個(gè)字母d或不跟d，例如，128d或128。

41、十進(jìn)制實(shí)數(shù)的表示分為底數(shù)與指數(shù)兩部分，正號(hào)“+”可有可無(wú)，指數(shù)部分寫(xiě)在e之后，若省略e，則底數(shù)部分應(yīng)有小數(shù)點(diǎn)。例如，1e-32，3.1415。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2) 二進(jìn)制 由數(shù)字0和1組成，基數(shù)為2。小數(shù)點(diǎn)左邊從右至左其各位的位權(quán)依次是：20，21，22，；小數(shù)點(diǎn)右邊從左至右其各位的位權(quán)依次是：2-1，2-2，2-3，。表示方法是在0、1序列后跟一個(gè)字母b，例如，110b、1100011b。 3) 八進(jìn)制 計(jì)算機(jī)中經(jīng)常使用的八進(jìn)制和十六進(jìn)制可用于解決二進(jìn)制數(shù)書(shū)寫(xiě)長(zhǎng)且不易閱讀的問(wèn)題。八進(jìn)制數(shù)由07共8個(gè)數(shù)字組成，基數(shù)為8，小數(shù)點(diǎn)左邊從右至左其各位的位權(quán)依次是

42、：80，81，82，；小數(shù)點(diǎn)右邊從左至右其各位的位權(quán)依次是：8-1，8-2，8-3，。表示方法是在07組成的數(shù)后跟一個(gè)字母o或q。例如，1477o或1477q。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4) 十六進(jìn)制 由16個(gè)數(shù)字符號(hào)(數(shù)字09、符號(hào)a、b、c、d、e、f)組成，16為基數(shù)。小數(shù)點(diǎn)左邊從右至左其各位的位權(quán)依次是：160，161，162，；小數(shù)點(diǎn)右邊從左至右其各位的位權(quán)依次是：16-1，16-2，16-3，。表示方法是在09的數(shù)字或ae的字母序列之后跟一個(gè)字母h，但必須以數(shù)字打頭，例如，40490eh、0c0000h。 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知

43、 識(shí) 2數(shù)制的轉(zhuǎn)換數(shù)制的轉(zhuǎn)換 1) 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 不論是十六進(jìn)制的整數(shù)或小數(shù)，只要把每一位十六進(jìn)制的數(shù)用相應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)代替，就可以轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 例例1-1 將(3ab)16轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 3 a b 0011 1010 1011 (3ab)16(0011 1010 1011)2(11 1010 1011)2第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)例例1-2 將(0.7a53)16轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 7 a 5 3 0111 1010 0101 0011 (0.7a53)16(0.0111 1010 0101 0011)2第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基

44、礎(chǔ) 知 識(shí) 2) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制的整數(shù)部分由小數(shù)點(diǎn)向左，每4位一分，最前面不足4位的在前面補(bǔ)0；小數(shù)部分由小數(shù)點(diǎn)向右，每4位一分，最后不足4位的后面補(bǔ)0。然后把每4位二進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)代替，即可轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。 例例1-3 將(11.100101111)2轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。 0001 1011 1110 0011.1001 0111 1000 1 b e 3 9 7 8 (11.100101111)2 (1be3.978)16第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 總之，數(shù)在機(jī)器中是用二進(jìn)制表示的，但是，一個(gè)二進(jìn)制數(shù)書(shū)寫(xiě)起來(lái)太長(zhǎng)，且容易出錯(cuò)。大部分微型

45、機(jī)的字長(zhǎng)是4位、8位、16位或32位的，都是4的整數(shù)倍，在書(shū)寫(xiě)時(shí)用十六進(jìn)制來(lái)表示。一個(gè)字節(jié)就可以用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示，兩個(gè)字節(jié)可以用4位十六進(jìn)制表示，書(shū)寫(xiě)、閱讀方便且不容易出錯(cuò)。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.3.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示 計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)，因此數(shù)、字符等在計(jì)算機(jī)中都是使用二進(jìn)制形式表示的。數(shù)可以分為帶符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)。 1帶符號(hào)數(shù)的表示法帶符號(hào)數(shù)的表示法 1) 機(jī)器數(shù)與真值 上面提到的二進(jìn)制數(shù)，沒(méi)有提到符號(hào)問(wèn)題，故是一種無(wú)符號(hào)數(shù)的表示。數(shù)總有正負(fù)之分，那么符號(hào)在計(jì)算機(jī)中又是如何表示的呢？機(jī)器中通常用一個(gè)數(shù)的最高位表示符號(hào)位。字長(zhǎng)為

46、8位的數(shù)，用最高位d7表示符號(hào)位，余下的7位d6d0為數(shù)字位，符號(hào)位為“0”表示正，為“1”表示負(fù)。如：第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)x(0101 1011)291而 x(1101 1011)291這樣連同一個(gè)符號(hào)位在一起的一個(gè)數(shù)，稱(chēng)為機(jī)器數(shù)，它的數(shù)值稱(chēng)為機(jī)器數(shù)的真值。 為了運(yùn)算方便，即統(tǒng)一加減運(yùn)算，機(jī)器中的負(fù)數(shù)有3種表示法原碼、反碼和補(bǔ)碼。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2) 原碼 若正數(shù)的符號(hào)位用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)位用“1”表示，這種表示法就稱(chēng)為原碼。 x105，x0 1101001 x105，x1 符號(hào)位 數(shù)值第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】

47、第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 其中，字長(zhǎng)為8位的數(shù)，其最高位為符號(hào)位，后面7位是數(shù)值；若字長(zhǎng)為16位，則后面的15位是數(shù)值。用原碼表示時(shí)，105和105它們的數(shù)值位相同，而符號(hào)位不同。 原碼表示簡(jiǎn)單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。但是，兩個(gè)異號(hào)數(shù)相加或兩個(gè)同號(hào)數(shù)相減，就要做減法，難以實(shí)現(xiàn)加減法的統(tǒng)一。反碼和補(bǔ)碼的引進(jìn)，就是為了把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 3) 反碼 正數(shù)的反碼表示與原碼相同，最高位為符號(hào)位，“0”表示正，其余位為數(shù)值位。如： (+4)反 0 符號(hào)位 二進(jìn)制數(shù)值 (+31)反 0 符號(hào)位 二進(jìn)制數(shù)值 (+127)反 0 符號(hào)位 二進(jìn)制數(shù)值 第

48、1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)而負(fù)數(shù)的反碼是它的正數(shù)連同符號(hào)位按位取反而形成的。如： (+4)反0 0000100，(-4)反1 1111011 (+31)反0 0011111，(-31)反1 1100000 (+127)反0 1111111，(-127)反1 0000000 (+0)反0 0000000，(-0)反1 1111111 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 負(fù)數(shù)反碼的表示與原碼表示有很大的區(qū)別：最高位仍為符號(hào)位，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，但數(shù)值位就不同了。如： (-127)反 1 0000000 符號(hào)位 取反數(shù)值8位二進(jìn)制數(shù)的反碼表示如

49、表1-2所示。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)表表1-2 原碼、補(bǔ)碼和反碼對(duì)照表原碼、補(bǔ)碼和反碼對(duì)照表進(jìn)制數(shù)碼表示無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)原 碼補(bǔ) 碼反 碼0+0+0+01+1+1+12+2+2+2124+124+124+124125+125+125+125126+126+126+126127+127+127+127128-0-128-127129-1-127-126130-2-126-125252-124-4-3253-125-3-2254-126-2-1255-127-1-0第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)反碼的特點(diǎn)有以下3點(diǎn)：(1) “0”有兩種表示法。(2

50、) 8位二進(jìn)制反碼所能表示的數(shù)值范圍為-127+127。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (3) 當(dāng)一個(gè)帶符號(hào)數(shù)由反碼表示時(shí)，最高位為符號(hào)位。當(dāng)符號(hào)位為0(即正數(shù))時(shí)，后面的七位為數(shù)值部分；當(dāng)符號(hào)位為1(即負(fù)數(shù))時(shí)，后面幾位表示的不是此負(fù)數(shù)的數(shù)值，一定要把它們按位取反，才能得到它的數(shù)值。例如，一個(gè)反碼表示的數(shù)為 10010100 這是一個(gè)負(fù)數(shù)，它不表示(20)10，而表示的是 1101011(l26l25l23l211) (643283)(107)10 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4) 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同，即最高位為符號(hào)位，“0”表

51、示正數(shù)，其余位為數(shù)值。如： (+4)補(bǔ) 0 符號(hào)位 二進(jìn)制數(shù)值 (+31)補(bǔ) 0 符號(hào)位 二進(jìn)制數(shù)值 (+127)補(bǔ) 0 符號(hào)位 二進(jìn)制數(shù)值 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是先求其反碼，再在最后位(即最低位)加1。如： (+4)原00000100，(-4)反11111011，(-4)補(bǔ)11111100， (+31)原00011111，(-31)反11100000，(-31)補(bǔ)11100001， (+127)原01111111，(-127)反10000000，(-127)補(bǔ)10000001， (+0)原00000000，(-0)反11111111，(-0)補(bǔ)000

52、00000 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 8位帶符號(hào)位的補(bǔ)碼表示如表1-2所示，有以下特點(diǎn)： (1) +0補(bǔ) -0補(bǔ) 00000000。 (2) 8位二進(jìn)制補(bǔ)碼所能表示的數(shù)值為-128+127。 (3) 一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)，最高位為符號(hào)位，當(dāng)符號(hào)位為“0”(即正數(shù))時(shí)，其余七位即為此數(shù)的二進(jìn)制值；當(dāng)符號(hào)位為“1”(即負(fù)數(shù))時(shí)，其余幾位不是此數(shù)的數(shù)值，其數(shù)值獲取的方法是將其按位取反，并在最低位加1。 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 例1-4 x補(bǔ) 10010100，它不等于(20)10，它的數(shù)值為由0010100按位取反得1101011，然后再

53、加l為1101100。即 x1101100(126125123122 ) (643284)(108)10當(dāng)負(fù)數(shù)采用補(bǔ)碼表示時(shí)，就可以把減法轉(zhuǎn)換為加法。 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)例例1-5 x641064(10) x補(bǔ) 64補(bǔ)10補(bǔ) 6464補(bǔ)01000000 1000001010 10補(bǔ) 11110110 于是 01000000 01000000 00001010 11110110 00110110 100110110 自然丟失由于在字長(zhǎng)為8位的機(jī)器中，第7位（即d7）的進(jìn)位是自然丟失的，故做減法與補(bǔ)碼相加的結(jié)果是相同的。 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基

54、礎(chǔ) 知 識(shí) 例例1-6 346834(68) +34補(bǔ)00100010 +68補(bǔ)01000100 -68補(bǔ) 10111100于是 00100010 10111100 11011110即為和的補(bǔ)碼，符號(hào)位為1，和為負(fù)數(shù)，數(shù)值部分應(yīng)由后七位按位取反再加1，即為0100010。所以，和為(34)10。 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 在日常生活中，有不少“補(bǔ)”數(shù)的例子。就以校對(duì)時(shí)間來(lái)講，若標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為6點(diǎn)整，而現(xiàn)在有一只表為10點(diǎn)，要撥到6點(diǎn)，可以有兩種撥法： 第一種方法倒撥： 1046 第二種方法順撥： 1086 所以，在這里，10加8與10減4(或加(4)是相同的。這當(dāng)然是有

55、條件的，在鐘表中108126 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 而12稱(chēng)為模，即一個(gè)系統(tǒng)的量程或此系統(tǒng)所能表示的最大的數(shù)，它是自然丟掉的，如：104108 (mod l2) 表示的是，等號(hào)兩邊同除以12，它們的余數(shù)相同，12稱(chēng)為模，或稱(chēng)(104)與(108)對(duì)模12是同余的，也即(8)與(4)對(duì)模12互為補(bǔ)數(shù)。 一般說(shuō)來(lái)，若數(shù)z、y、k滿(mǎn)足下列關(guān)系： znky (n為整數(shù)) 則稱(chēng)z與y對(duì)模k是同余的，記為zy (mod k) 第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 在上面的例子中，k12。因此(4)與8，(5)與7，(6)與6等對(duì)于模12都是同余的，也即它們對(duì)

56、模12來(lái)說(shuō)互為補(bǔ)數(shù)。 由上述的例子和同余的概念，不難得出結(jié)論：對(duì)于某一確定的模，某數(shù)減去小于模的一個(gè)數(shù)，總可以用加上該數(shù)的負(fù)數(shù)與其模數(shù)之和(即補(bǔ)數(shù))來(lái)代替。所以，引進(jìn)了補(bǔ)碼以后，減法就可以轉(zhuǎn)換為加法了，使加減法運(yùn)算可以統(tǒng)一。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 把減法轉(zhuǎn)換為加法實(shí)際上是利用了補(bǔ)碼的概念，所有的負(fù)數(shù)(x)的補(bǔ)碼都可由模 28x來(lái)得到。但是，利用把正數(shù)連符號(hào)位按位取反再加1這樣的簡(jiǎn)便方法，避免了求補(bǔ)碼過(guò)程中的減法，使2的補(bǔ)碼的運(yùn)算具有實(shí)用價(jià)值。因此，在微型機(jī)中，凡是帶符號(hào)數(shù)一律是用補(bǔ)碼表示的，這樣，運(yùn)算的結(jié)果也是用補(bǔ)碼表示的。 由于計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)是有一定限制的，所以一

57、個(gè)帶符號(hào)數(shù)有一定的范圍。字長(zhǎng)為8位用補(bǔ)碼表示時(shí)其范圍為：128127。當(dāng)運(yùn)算的結(jié)果超出這個(gè)表達(dá)范圍時(shí)，就不正確了，這種情況稱(chēng)為溢出。這時(shí)，數(shù)就要用多字節(jié)(如16、24位等)來(lái)表示。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2無(wú)符號(hào)整數(shù)無(wú)符號(hào)整數(shù) 機(jī)器數(shù)的表示方法就是把數(shù)的符號(hào)數(shù)碼化了，它既能表示數(shù)的絕對(duì)值又能表示數(shù)的符號(hào)。如果把所有有效位都用于表示數(shù)的絕對(duì)值而不保留符號(hào)位(即所有數(shù)位都是有效數(shù)字)，則用這種方法表示的數(shù)叫做無(wú)符號(hào)數(shù)，計(jì)算機(jī)中有時(shí)需要無(wú)符號(hào)數(shù)形式。例如，地址用無(wú)符號(hào)整數(shù)表示。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 3字符編碼字符編碼 在計(jì)算機(jī)中，數(shù)字是用

58、二進(jìn)制表示的。而計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象又不僅僅是數(shù)字，還包括各種字符，如大小寫(xiě)英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、運(yùn)算符號(hào)等等。為了使計(jì)算機(jī)能識(shí)別和處理它們，這些字符應(yīng)如何表示呢? 由于計(jì)算機(jī)中的基本物理器件是具有兩個(gè)狀態(tài)的器件，所以各種字符只能按特定的規(guī)則用若干位二進(jìn)制碼的組合來(lái)表示。編碼可以有各種方式，目前，在計(jì)算機(jī)中字符編碼普遍采用的是ascii碼(american standard code for information interchange，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼)。ascii碼現(xiàn)已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)接收為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。ascii碼有7位版本和8位版本兩種，國(guó)際上通用的ascii碼是7位版本。它包含1

59、0個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字、52個(gè)英文大小寫(xiě)字母、32個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和運(yùn)算符、34個(gè)控制碼，共128個(gè)字符，所以可用7位二進(jìn)制數(shù)表示。7位ascii碼見(jiàn)表1-3。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 要確定一個(gè)數(shù)字、字母、符號(hào)或控制字符的ascii碼，可在表中先找出它的位置，然后找出它所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制值或十六進(jìn)制值。例如，小寫(xiě)字母“a”的ascii碼其十進(jìn)制值是97，十六進(jìn)制值是61h，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值是0110000lb。大寫(xiě)字母az的ascii碼是41h5ah，小寫(xiě)字母az的ascii碼是61h7ah。數(shù)字09的ascii碼值用十進(jìn)制數(shù)表示是4857，用十六進(jìn)制數(shù)表示是30h39h。在微型計(jì)算

60、機(jī)中，要輸出的十進(jìn)制數(shù)必須用ascii碼表示，例如，要想在顯示器上顯示9，應(yīng)使用其對(duì)應(yīng)的ascii碼，即39h。第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)【精品】第1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)表表1-3 ascii碼表碼表十進(jìn)制十六進(jìn)制值字符0000070007nulsoh008015080fbsht0160231017dledc1024031181fcanem0320392027sp!040047282f()048055303701056063383f890640714047a072079484fhi0800875057pq088095585fxy0961036067a104111686fhi1121197077pq12012