微機(jī)原理與接口技術(shù)(第3版)彭虎-第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、“十一五十一五”國家級(jí)國家級(jí)規(guī)劃教材規(guī)劃教材微機(jī)原理與接口技術(shù) （第3版）第第1 1章章計(jì)算機(jī)基本知識(shí)計(jì)算機(jī)基本知識(shí)本章主要本章主要內(nèi)容內(nèi)容v工程類課程工程類課程 重視練習(xí)重視練習(xí) 經(jīng)驗(yàn)很重要經(jīng)驗(yàn)很重要 不要鉆牛角尖不要鉆牛角尖 授課內(nèi)容有側(cè)重授課內(nèi)容有側(cè)重v考查方式考查方式 閉卷考試閉卷考試 卷面成績卷面成績6060，平時(shí)成績，平時(shí)成績4040（考勤、作業(yè)和（考勤、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)） 考勤、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)的重要性，平時(shí)成績對(duì)最終考勤、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)的重要性，平時(shí)成績對(duì)最終成績的影響成績的影響本章主要本章主要內(nèi)容內(nèi)容2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類1微型計(jì)算機(jī)組成微型計(jì)算機(jī)組成1幾種進(jìn)制之間的相

2、互轉(zhuǎn)換幾種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換3微型計(jì)算機(jī)中信息的表示及運(yùn)算微型計(jì)算機(jī)中信息的表示及運(yùn)算1.11.1微型計(jì)算機(jī)組成微型計(jì)算機(jī)組成v微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)之父計(jì)算機(jī)之父-馮馮諾依曼諾依曼這臺(tái)計(jì)算機(jī)有五個(gè)基本部件：這臺(tái)計(jì)算機(jī)有五個(gè)基本部件：輸入器、輸輸入器、輸出器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器出器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器，奠定了當(dāng)代，奠定了當(dāng)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。輸入設(shè)備輸入設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器輸出設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器控制器控制器數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流工作特點(diǎn)是工作特點(diǎn)是程序控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)字編碼程序控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)字編碼 電子計(jì)算機(jī)工作的基

3、礎(chǔ)電子計(jì)算機(jī)工作的基礎(chǔ)v 計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 第一代：電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代（第一代：電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代（1947195719471957）第二代：晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代（第二代：晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代（1958196419581964）第三代：集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（第三代：集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（1964196419721972）第四代：超大規(guī)模集成電路（第四代：超大規(guī)模集成電路（VLSIVLSI）計(jì)算機(jī)時(shí)代）計(jì)算機(jī)時(shí)代 （19721972年年 ）。）。第五代：智能計(jì)算機(jī)（第五代：智能計(jì)算機(jī)（19811981年年 ）。）。微處理器及微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微處理器及微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代微處理器第一代微處理器是

4、以是以IntelIntel公司公司19711971年推出的年推出的40044004，40404040為代表的四位微處理機(jī)。為代表的四位微處理機(jī)。 第二代微處理機(jī)第二代微處理機(jī)（19731973年年19771977年），典型代表有：年），典型代表有：Intel Intel 公司的公司的80808080、80858085；MotorolaMotorola公司的公司的M6800M6800以及以及ZlogZlog公司的公司的Z80Z80。 第三代微處理機(jī)第三代微處理機(jī) 第三代微機(jī)是以第三代微機(jī)是以1616位機(jī)為代表，基本上位機(jī)為代表，基本上是在第二代微機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其中是在第二代微機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)

5、展起來的。其中IntelIntel公司公司的的80888088。80868086是在是在80858085的基礎(chǔ)發(fā)展起來的；的基礎(chǔ)發(fā)展起來的；M68000M68000是是MotorolaMotorola公司在公司在M6800 M6800 的基礎(chǔ)發(fā)展起來的；的基礎(chǔ)發(fā)展起來的； 第四代微處理機(jī)第四代微處理機(jī) 以以IntelIntel公司公司19841984年年1010月推出的月推出的80386CPU80386CPU和和19891989年年4 4月推出的月推出的80486CPU80486CPU為代表，為代表， 第五代微處理機(jī)第五代微處理機(jī)的發(fā)展更加迅猛，的發(fā)展更加迅猛，19931993年年3 3月被命

6、名為月被命名為PENTIUMPENTIUM的微處理機(jī)面世，的微處理機(jī)面世，9898年年P(guān)ENTIUM 2PENTIUM 2又被推向市又被推向市場。場。發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢v 微型化微型化 便攜式、低功耗便攜式、低功耗v 巨型化巨型化 尖端科技領(lǐng)域的信息處理，需要超大尖端科技領(lǐng)域的信息處理，需要超大容量、高速度容量、高速度v 智能化智能化 模擬人類大腦思維和交流方式，多種模擬人類大腦思維和交流方式，多種處理能力處理能力v 系列化、標(biāo)準(zhǔn)化系列化、標(biāo)準(zhǔn)化 便于各種計(jì)算機(jī)硬、軟件兼便于各種計(jì)算機(jī)硬、軟件兼容和升級(jí)容和升級(jí)v 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和信息高速公路網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和信息高速公路v 多機(jī)系統(tǒng)多機(jī)系統(tǒng)

7、 大型設(shè)備、生產(chǎn)流水線集中管理大型設(shè)備、生產(chǎn)流水線集中管理( (獨(dú)獨(dú)立控制、故障分散、資源共享立控制、故障分散、資源共享) )微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件硬件微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)（主機(jī)主機(jī)）微處理器微處理器 (CPU)軟件軟件外圍設(shè)備外圍設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (內(nèi)存內(nèi)存)RAMROM外部設(shè)備外部設(shè)備輔助設(shè)備輔助設(shè)備 輸入設(shè)備輸入設(shè)備(鍵盤、掃描儀、語音識(shí)別儀鍵盤、掃描儀、語音識(shí)別儀) 輸出設(shè)備輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、) 輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器(磁帶、磁盤、光盤磁帶、磁盤、光盤)輸入輸入/ /輸出接口輸出接口(ADC、DAC) (I/O接口

8、接口) 總線總線 (AB、DB、CB)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件( (操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷, ,監(jiān)控程序監(jiān)控程序) )應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件( (科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理) )程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言( (機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言) )電源電路電源電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路1.21.2微型計(jì)算機(jī)中信息的表示及運(yùn)算基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)中信息的表示及運(yùn)算基礎(chǔ)v常用術(shù)語常用術(shù)語v 位（位（BitBit）：一個(gè)二進(jìn)制位，計(jì)算機(jī)中信息存儲(chǔ)的：一個(gè)二進(jìn)制位，計(jì)算機(jī)中信息存儲(chǔ)的最小單位。最小單位。v 字節(jié)（字節(jié)（ByteBy

9、te）：）：8 8個(gè)二進(jìn)制位，個(gè)二進(jìn)制位，10241024個(gè)字節(jié)構(gòu)成個(gè)字節(jié)構(gòu)成1 1個(gè)個(gè)千字節(jié)，用千字節(jié)，用KBKB表示。表示。1024KB1024KB構(gòu)成構(gòu)成1 1兆字節(jié)，用兆字節(jié)，用MBMB表表示。示。1024MB1024MB構(gòu)成構(gòu)成1 1個(gè)千兆（吉）字節(jié)，用個(gè)千兆（吉）字節(jié)，用GBGB表示。表示。B B、KBKB、MBMB、GBGB、都是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量的單位。、都是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量的單位。v 字（字（WordWord）和字長：）和字長：2 2字節(jié)（字節(jié)（1616位）成為位）成為1 1個(gè)字（個(gè)字（WordWord）。雙字節(jié)（）。雙字節(jié)（Double WorldDouble World）為

10、）為4 4字節(jié)（字節(jié)（3232位位），四字節(jié)（），四字節(jié)（Quad WordQuad Word）為）為8 8字節(jié)（字節(jié)（6464位）。位）。 “字字”是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞處理的基本單位是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞處理的基本單位1.2.1 1.2.1 二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算1 1、數(shù)制的表示、數(shù)制的表示一個(gè)一個(gè)R R進(jìn)制數(shù)具有以下主要特點(diǎn)進(jìn)制數(shù)具有以下主要特點(diǎn)具有具有R R個(gè)不同數(shù)字符號(hào)：個(gè)不同數(shù)字符號(hào)：0 0、1 1、R-1R-1逢逢R R進(jìn)一進(jìn)一S= aS= an-1n-1a an-2n-2a a1 1a a0 0.a.a-1-1a a-2-2a a-m-m =a=an-1

11、n-1R Rn-1 n-1 + + a an-2n-2R Rn-2 n-2 + +a+a1 1R R1 1 +a+a0 0R R0 0+a+a-1-1R R-1 -1 +a+a-m-mR R-m -m 上述上述R R進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)S S可用多項(xiàng)式（稱為按權(quán)展開式）表示為：可用多項(xiàng)式（稱為按權(quán)展開式）表示為：用用 a an-1n-1a an-2n-2a a1 1a a0 0.a.a-1-1a a-2-2a a-m-m書寫表方式示數(shù)據(jù)的方法稱為位置表示法書寫表方式示數(shù)據(jù)的方法稱為位置表示法1.2.1 1.2.1 二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)具有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即具有十

12、個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0-90-9逢十進(jìn)一逢十進(jìn)一特點(diǎn)特點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)具有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即具有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0 0和和1 1逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一特點(diǎn)特點(diǎn)具有十六個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即具有十六個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0-90-9和和A-FA-F逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一特點(diǎn)特點(diǎn)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)1.2.1 1.2.1 二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算2 2、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算v加法規(guī)則：逢加法規(guī)則：逢2 2進(jìn)進(jìn)1 1v減法規(guī)則：借減法規(guī)則：借1 1當(dāng)當(dāng)2 2v乘法規(guī)則：乘法規(guī)則：1 1與與1 1乘為乘為1 1，其它為，其它為0 0（1 1）算術(shù)運(yùn)算）算術(shù)運(yùn)算2 2、二進(jìn)制數(shù)

13、的運(yùn)算、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算v邏輯非（邏輯非（NOTNOT）運(yùn)算：）運(yùn)算： 0 1, 1 0 0 1, 1 0v邏輯與（邏輯與（ANDAND）運(yùn)算）運(yùn)算: : 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1（2 2）邏輯運(yùn)算）邏輯運(yùn)算1.2.1 1.2.1 二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算2 2、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算v邏輯或（邏輯或（OROR）運(yùn)算）運(yùn)算: : 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1v邏輯異或（邏輯異或（XORXOR）運(yùn)算）運(yùn)算: : 0 0 1 1 0 0 1

14、1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0（2 2）邏輯運(yùn)算）邏輯運(yùn)算1.2.1 1.2.1 二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算1.2.2 1.2.2 二二- -十進(jìn)制（十進(jìn)制（BCDBCD）數(shù)的表示與運(yùn)算）數(shù)的表示與運(yùn)算1 1、二、二- -十進(jìn)制數(shù)的表示十進(jìn)制數(shù)的表示用用4 4位二進(jìn)制數(shù)編碼表示十進(jìn)制數(shù)稱為位二進(jìn)制數(shù)編碼表示十進(jìn)制數(shù)稱為BCDBCD數(shù)數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)(BCD)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)(BCD)000000101500011011060010201117001131000801004100191.2.2 1.2.2 二二-

15、 -十進(jìn)制（十進(jìn)制（BCDBCD）數(shù)的表示與運(yùn)算）數(shù)的表示與運(yùn)算2 2、二、二- -十進(jìn)制數(shù)的加、減運(yùn)算十進(jìn)制數(shù)的加、減運(yùn)算v運(yùn)算規(guī)則：逢運(yùn)算規(guī)則：逢1010進(jìn)進(jìn)1 1v1010101011111111這這6 6個(gè)編碼沒有用到，是無意個(gè)編碼沒有用到，是無意義的編碼。義的編碼。v 加法運(yùn)算后的十進(jìn)制調(diào)整規(guī)則加法運(yùn)算后的十進(jìn)制調(diào)整規(guī)則若加法和的個(gè)位大于若加法和的個(gè)位大于9 9或向十位有進(jìn)位，則需要或向十位有進(jìn)位，則需要“加加6 6調(diào)整調(diào)整”。即，所得和要加上。即，所得和要加上00000110BCD00000110BCD 若加法和的十位大于若加法和的十位大于9 9或向百位有進(jìn)位，則需要或向百位有進(jìn)位

16、，則需要“加加6060調(diào)整調(diào)整”。即，所得和要加上。即，所得和要加上01100000BCD01100000BCD v 減法運(yùn)算后的十進(jìn)制調(diào)整規(guī)則減法運(yùn)算后的十進(jìn)制調(diào)整規(guī)則若減法差的個(gè)位大于若減法差的個(gè)位大于9 9或向十位有借位，則需要或向十位有借位，則需要“減減6 6調(diào)整調(diào)整”。即，所得和要減去。即，所得和要減去00000110BCD00000110BCD 若減法差的十位大于若減法差的十位大于9 9或向百位有借位，則需要或向百位有借位，則需要“減減6060調(diào)整調(diào)整”即，所得和要減去即，所得和要減去01100000BCD01100000BCD。1.2.2 1.2.2 二二- -十進(jìn)制（十進(jìn)制（B

17、CDBCD）數(shù)的表示與運(yùn)算）數(shù)的表示與運(yùn)算1.2.2 1.2.2 二二- -十進(jìn)制（十進(jìn)制（BCDBCD）數(shù)的表示與運(yùn)算）數(shù)的表示與運(yùn)算2 2、二、二- -十進(jìn)制數(shù)的加、減運(yùn)算十進(jìn)制數(shù)的加、減運(yùn)算例：例：10001000(BCD)+01101001(BCD)10001000(BCD)+01101001(BCD) =000101010111(BCD) =000101010111(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1

18、 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 調(diào)整調(diào)整 1 0 1 0 1 0 1 1 11 0 1 0 1 0 1 1 1 進(jìn)位進(jìn)位例：例： 10001000(BCD)10001000(BCD) 01101001(BCD)= 00011001(BCD) 01101001(BCD)= 00011001(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 10 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 調(diào)整調(diào)整 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0

19、1 1.2.2 1.2.2 二二- -十進(jìn)制（十進(jìn)制（BCDBCD）數(shù)的表示與運(yùn)算）數(shù)的表示與運(yùn)算1.2.3 1.2.3 十六進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算十六進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算1 1、十六進(jìn)制數(shù)的表示、十六進(jìn)制數(shù)的表示v用用4 4位二進(jìn)制數(shù)編碼表示十六進(jìn)制數(shù)：位二進(jìn)制數(shù)編碼表示十六進(jìn)制數(shù)：0 09,A9,AF F二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)(B)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)(H)二二-十進(jìn)制數(shù)（十進(jìn)制數(shù)（BCD）十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)(D)00000000001111001022200113330100444010155501106660111777100088810019991010A101011B111100C121101D

20、131110E141111F151.2.3 1.2.3 十六進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算十六進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算2 2、十六進(jìn)制數(shù)的加、減運(yùn)算、十六進(jìn)制數(shù)的加、減運(yùn)算v加法運(yùn)算規(guī)則：逢加法運(yùn)算規(guī)則：逢1616進(jìn)進(jìn)1 1v減法運(yùn)算規(guī)則：借減法運(yùn)算規(guī)則：借1 1當(dāng)當(dāng)16161.2.3 1.2.3 十六進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算十六進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算1 1、符號(hào)的表示方法、符號(hào)的表示方法v機(jī)器中，數(shù)的符號(hào)用機(jī)器中，數(shù)的符號(hào)用“0”0”、“1” 1” 表示。表示。v最高位作符號(hào)位，最高位作符號(hào)位，“0”0”表示表示“+ +”，“1”1”表示表示“-”-”1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表

21、示和運(yùn)算1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算2 2、帶符號(hào)數(shù)的表示、帶符號(hào)數(shù)的表示v正數(shù)的符號(hào)位用正數(shù)的符號(hào)位用0 0表示表示, ,負(fù)數(shù)的符號(hào)位用負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1 1表示表示, ,數(shù)值位保持不變。這種方法稱為原數(shù)值位保持不變。這種方法稱為原碼。碼。1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算（1 1）原碼）原碼v例如當(dāng)機(jī)器字長例如當(dāng)機(jī)器字長n n8 8時(shí)，時(shí)， +0D+0D原原 0000 0000 , 0000 0000 , 0D0D原原 1000 00001000 0000 +1D +1D原原 0000 0001 , 0

22、000 0001 , 1D1D原原 1000 00011000 0001 +45D +45D原原 0010 1101 0010 1101 ， 45D45D原原 1010 11011010 1101 +127D +127D原原 0111 1111 , 0111 1111 , 127D127D原原 1111 11111111 1111 0 0 的表示不惟一的表示不惟一1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算2 2、帶符號(hào)數(shù)的表示、帶符號(hào)數(shù)的表示v正數(shù)的符號(hào)位用正數(shù)的符號(hào)位用0 0表示表示

23、, ,負(fù)數(shù)的符號(hào)位用負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1 1表示。表示。v正數(shù)的反碼與原碼相同正數(shù)的反碼與原碼相同v負(fù)數(shù)的反碼為：最高位為負(fù)數(shù)的反碼為：最高位為1 1，表示數(shù)值的，表示數(shù)值的位按位取反。位按位取反。（2 2）反碼）反碼v例如當(dāng)機(jī)器字長例如當(dāng)機(jī)器字長n n8 8時(shí)，時(shí)， +0D+0D反反0000 0000 , 0000 0000 , 0D0D反反1111 1111 1111 1111 +1D +1D反反0000 0001 , 0000 0001 , 1D1D反反1111 1110 1111 1110 +45D +45D反反0010 1101 0010 1101 ， 45D45D反反1101 0010

24、1101 0010 +127D +127D反反0111 1111 , 0111 1111 , 127D127D反反1000 00001000 0000 0 0 的表示不惟一的表示不惟一1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算2 2、帶符號(hào)數(shù)的表示、帶符號(hào)數(shù)的表示v正數(shù)的符號(hào)位用正數(shù)的符號(hào)位用0 0表示表示, ,負(fù)數(shù)的符號(hào)位用負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1 1表示。表示。v正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同v負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為：最高位為負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為：最高位為1 1，表示數(shù)值的，表示數(shù)值的位按位取反然

25、后位按位取反然后+1+1。（3 3）補(bǔ)碼）補(bǔ)碼1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算注意注意用補(bǔ)碼對(duì)帶符號(hào)數(shù)進(jìn)行編碼，是計(jì)算機(jī)中常用的方法。用補(bǔ)碼對(duì)帶符號(hào)數(shù)進(jìn)行編碼，是計(jì)算機(jī)中常用的方法。v例如當(dāng)機(jī)器字長例如當(dāng)機(jī)器字長n n8 8時(shí)，時(shí)， +0D+0D補(bǔ)補(bǔ)0000 0000 , 0000 0000 , 0D0D補(bǔ)補(bǔ)0000 0000 0000 0000 +1D +1D補(bǔ)補(bǔ)0000 0001 , 0000 0001 , 1D1D補(bǔ)補(bǔ)1111 1111 1111 1111 +45D +45D補(bǔ)補(bǔ)0010 1101 0010 1101 ， 45D45D補(bǔ)補(bǔ)110

26、1 00111101 0011 +127D +127D補(bǔ)補(bǔ)0111 1111 , 0111 1111 , 127D127D補(bǔ)補(bǔ)1000 00011000 0001 0 0 的表示惟一的表示惟一真值真值帶符號(hào)數(shù)帶符號(hào)數(shù)十進(jìn)制格式十進(jìn)制格式二進(jìn)制數(shù)格式二進(jìn)制數(shù)格式原碼原碼反碼反碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼0 00000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00001 10000 00010000 00010000 00010000 00010000 00010000 00010000 00010000 0001+126+126

27、0111 11100111 11100111 11100111 11100111 11100111 11100111 11100111 1110+127+1270111 11110111 11110111 11110111 11110111 11110111 11110111 11110111 1111-128-128-1000 0000-1000 0000無無無無1000 00001000 0000-127-127-0111 1111-0111 11111111 11111111 11111000 00001000 00001000 00011000 0001-1-1-0000 0001-0

28、000 00011000 00011000 00011111 11101111 11101111 11111111 1111-0-0-0000 0000-0000 00001000 00001000 00001111 11111111 11110000 00000000 00001.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算3 3、帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算、帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算v加法運(yùn)算：補(bǔ)碼直接相加。加法運(yùn)算：補(bǔ)碼直接相加。v減法運(yùn)算：減數(shù)變補(bǔ)相加，丟棄進(jìn)位。減法運(yùn)算：減數(shù)變補(bǔ)相加，丟棄進(jìn)位。1.2.4

29、 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算v由于計(jì)算機(jī)的字長有限，因此，所能表示的由于計(jì)算機(jī)的字長有限，因此，所能表示的數(shù)是有范圍的。例如數(shù)是有范圍的。例如8 8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是數(shù)范圍是 128D128D+127D+127D；v當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超過這個(gè)范圍時(shí)，運(yùn)算結(jié)果將出當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超過這個(gè)范圍時(shí)，運(yùn)算結(jié)果將出錯(cuò)，這種情況稱為錯(cuò)，這種情況稱為溢出溢出。v產(chǎn)生溢出的原因是數(shù)值的有效位占據(jù)了符號(hào)產(chǎn)生溢出的原因是數(shù)值的有效位占據(jù)了符號(hào)位。位。1.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算微型機(jī)中常用的溢出判別法：微型機(jī)中常

30、用的溢出判別法：雙高位判別法雙高位判別法CF：如最高位（符號(hào)位）有進(jìn)位，：如最高位（符號(hào)位）有進(jìn)位， CF =1，否則，否則， CF =0。CP：如次高位有進(jìn)位，：如次高位有進(jìn)位， CP =1，否則，否則， CP =0。判別法則：判別法則：無溢出：若最高位進(jìn)位無溢出：若最高位進(jìn)位CF 和次高位進(jìn)位和次高位進(jìn)位CP相同相同同為同為0或同為或同為1有溢出：有溢出： CF 和和CP相異。當(dāng)相異。當(dāng)CF CP =1時(shí)，表示有溢出產(chǎn)生，時(shí)，表示有溢出產(chǎn)生，否則無溢出產(chǎn)生否則無溢出產(chǎn)生正溢出：正溢出： CF =0， CP =1負(fù)溢出：負(fù)溢出： CF =1， CP =01.2.4 1.2.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)

31、的表示和運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示和運(yùn)算4 4、帶符號(hào)數(shù)的符號(hào)擴(kuò)展表示、帶符號(hào)數(shù)的符號(hào)擴(kuò)展表示v無符號(hào)數(shù)擴(kuò)展：在數(shù)據(jù)前補(bǔ)無符號(hào)數(shù)擴(kuò)展：在數(shù)據(jù)前補(bǔ)O Ov有符號(hào)數(shù)擴(kuò)展：正數(shù)前補(bǔ)有符號(hào)數(shù)擴(kuò)展：正數(shù)前補(bǔ)O O，負(fù)數(shù)補(bǔ)碼前補(bǔ)，負(fù)數(shù)補(bǔ)碼前補(bǔ)1 1+5 +5 0000 0101B0000 0101B（8 8位）位） 0000 0000 0000 0101B(160000 0000 0000 0101B(16位位) )-5 -5 1000 0101B1000 0101B（8 8位）位） 1111 1011B(81111 1011B(8位補(bǔ)碼位補(bǔ)碼) ) 1111 1111 1111 1011B(16 1111

32、 1111 1111 1011B(16位補(bǔ)碼位補(bǔ)碼) )1.2.5 1.2.5 字符的編碼表示字符的編碼表示v在計(jì)算機(jī)中處理的信息并不全是數(shù)，還有字在計(jì)算機(jī)中處理的信息并不全是數(shù)，還有字符或字符串。例如，姓名、編號(hào)等信息。因符或字符串。例如，姓名、編號(hào)等信息。因此，計(jì)算機(jī)必須能表示和處理字符。此，計(jì)算機(jī)必須能表示和處理字符。v80 x8680 x86系列計(jì)算機(jī)中采用美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換系列計(jì)算機(jī)中采用美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼代碼ASCIIASCII（American Standard Code American Standard Code for Information Interchangefor

33、Information Interchange）來表示一）來表示一個(gè)字符。個(gè)字符。1 1、 ASCII ASCII表示表示v 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)ASCIIASCII碼用碼用7 7位二進(jìn)制數(shù)編碼，共有位二進(jìn)制數(shù)編碼，共有128128個(gè)。個(gè)。 v 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器基本單位為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器基本單位為8 8位，位，ASCIIASCII碼最高位通常為碼最高位通常為0 0，通信時(shí)，最高位用作奇偶校驗(yàn)位。通信時(shí)，最高位用作奇偶校驗(yàn)位。v ASCIIASCII碼表中的前碼表中的前3232個(gè)和最后個(gè)和最后1 1個(gè)編碼是不能顯示的控制個(gè)編碼是不能顯示的控制字符，用于表示某種操作。字符，用于表示某種操作。v ASCIIASCII碼

34、表中碼表中20H20H后的后的9494個(gè)編碼是可顯示和打印的字符，個(gè)編碼是可顯示和打印的字符，其中包括數(shù)碼其中包括數(shù)碼0 09 9，英文字母，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等。，英文字母，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等。v 字符的字符的ASCIIASCII值可以看作字符的碼值，如字符值可以看作字符的碼值，如字符“A”A”的的ASCIIASCII值為值為41H41H，“Z”Z”的的ASCIIASCII值為值為5AH5AH，利用這個(gè)值的大，利用這個(gè)值的大小可以將字符排序，以后我們會(huì)遇到字符串大小比較，小可以將字符排序，以后我們會(huì)遇到字符串大小比較，實(shí)際上是比較實(shí)際上是比較ASCIIASCII碼值的大小。碼值的大小。1.2.5 1.2.5

35、字符的編碼表示字符的編碼表示1 1、 ASCII ASCII表示表示1.2.5 1.2.5 字符的編碼表示字符的編碼表示 000 001 010 011 100 101 110 111 0000 NUL DLE SP 0 P 、 p 0001 SOH DC1 ! 1 A Q a q 0010 STX DC2 ” 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U e u 0110 ACK SYN & 6 F V f v 0111 BEL ETB 7 G W g w 1000 BS CA

36、N ( 8 H X h x 1001 HT EM ) 9 I Y i y 1010 LF SUB * : J Z j z 1011 VT ESC + ； K k 1100 FF FS ， L l 1101 CR GS = M m 1110 SO RS N n 1111 SI US / ？ O _ o DEL v國標(biāo)碼：一個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)編碼，每個(gè)字國標(biāo)碼：一個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)編碼，每個(gè)字節(jié)用節(jié)用7 7位二進(jìn)制數(shù)表示，高位置位二進(jìn)制數(shù)表示，高位置0 0。v內(nèi)部碼：一個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)編碼，每個(gè)字內(nèi)部碼：一個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)編碼，每個(gè)字節(jié)用節(jié)用7 7位二進(jìn)制數(shù)表示，高位置位二進(jìn)制數(shù)表示，高位置1 1，與

37、，與ASCIIASCII碼區(qū)分。碼區(qū)分。2 2、 漢字編碼表示漢字編碼表示1.2.5 1.2.5 字符的編碼表示字符的編碼表示1.3 1.3 幾種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換幾種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換1.3.1 1.3.1 十進(jìn)制整數(shù)到任意進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)到任意進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換v輾轉(zhuǎn)相除法輾轉(zhuǎn)相除法v“除基取余除基取余”：十進(jìn)制整數(shù)不斷除以轉(zhuǎn)換進(jìn)十進(jìn)制整數(shù)不斷除以轉(zhuǎn)換進(jìn)制基數(shù)，直至商為制基數(shù)，直至商為0。每除一次取一個(gè)余數(shù)。每除一次取一個(gè)余數(shù)，從低位排向高位。，從低位排向高位。例：205轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)205 =11001101B2 205 2 102 1 （ b0 ） 2 51 0 （

38、b1 ） 2 25 1 （ b2 ） 2 12 1 （ b3 ） 2 6 0 （ b4 ） 2 3 0 （ b5 ） 2 1 1 （ b6 ） 0 1 （ b7） 例：327轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 327 = 147H16 327 余 716 20 余 4 1 余 1 = DH 01.3.1 1.3.1 十進(jìn)制整數(shù)到任意進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)到任意進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換1.3.2 1.3.2 任意進(jìn)制整數(shù)到十進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換任意進(jìn)制整數(shù)到十進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換1.3 1.3 幾種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換幾種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換 方法：按權(quán)展開方法：按權(quán)展開每位數(shù)字乘以其權(quán)所得到的乘積之和即每位數(shù)字乘以其權(quán)

39、所得到的乘積之和即為其所表示的數(shù)的值。為其所表示的數(shù)的值。例例: : 將將1110110B1110110B、1372Q1372Q和和0A2EH0A2EH轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制。解：解：1110110B 1110110B 1 12 26 6 + 1 + 12 25 5 +1 +12 24 4 + 0 + 02 23 3 +1 +12 22 2 + 1 + 12 21 1 +0 +02 20 0 64+32+16+4+2=118D64+32+16+4+2=118D1372Q 1372Q 1 1 8 83 3 + 3 + 3 8 82 2 + 7 + 7 8 81 1 +2 +2 8 80 0 7

40、62D762D0A2EH 0A2EH 10 10 16 162 2 + 2 + 2 16 161 1 + 14 + 14 16 160 0 2560+32+14=2606D2560+32+14=2606D1.3.1 1.3.1 任意進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換任意進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換1.3.3 二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換1.3 1.3 幾種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換幾種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換v 二進(jìn)制與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 由于八進(jìn)制數(shù)以由于八進(jìn)制數(shù)以2 23 3為基數(shù)，所以為基數(shù)，所以3 3位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)1 1位八進(jìn)制數(shù)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下所示。位八進(jìn)制數(shù)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下所示。二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 000001010011 100 101 110 111八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)01234567v 二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換： 由于十六進(jìn)制數(shù)以由于十六進(jìn)制數(shù)以2 24 4為基數(shù)，所以為