微機原理和接口技術(shù)-1-3緒論-微機系統(tǒng)zqppt課件

1、華中科技大學(xué)計算機學(xué)院微機原理與接口技術(shù)授 課：左瓊時 間：2019年微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論2第一章第一章 緒論主要內(nèi)容緒論主要內(nèi)容微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論31.3 計算機數(shù)據(jù)格式計算機數(shù)據(jù)格式1. 計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點2. 數(shù)制數(shù)制3.計算機數(shù)據(jù)格式計算機數(shù)據(jù)格式微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論41. 計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點計算機數(shù)據(jù)編碼需求思索的要素計算機數(shù)據(jù)編碼需求思索的要素

2、:要表示的數(shù)的類型要表示的數(shù)的類型(小數(shù)、整數(shù)、實數(shù)和小數(shù)、整數(shù)、實數(shù)和復(fù)數(shù)復(fù)數(shù) 數(shù)值范圍數(shù)值范圍 數(shù)值準確度數(shù)值準確度 數(shù)值存儲和處置所需的硬件代價數(shù)值存儲和處置所需的硬件代價 微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論51. 計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點計算機數(shù)據(jù)編碼特點計算機數(shù)據(jù)編碼特點少量簡單的根本符號表示大量復(fù)雜的少量簡單的根本符號表示大量復(fù)雜的信息信息形狀簡單形狀簡單電路實現(xiàn)簡單電路實現(xiàn)簡單運算方便運算方便硬件本錢低硬件本錢低微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論61.3 計算機數(shù)據(jù)

3、格式計算機數(shù)據(jù)格式1. 計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點2. 數(shù)制數(shù)制3.計算機數(shù)據(jù)格式計算機數(shù)據(jù)格式微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論72. 數(shù)制數(shù)制進位制數(shù)表示進位制數(shù)表示進制轉(zhuǎn)換方法進制轉(zhuǎn)換方法進制轉(zhuǎn)換的簡單運算方法進制轉(zhuǎn)換的簡單運算方法微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論82.數(shù)制數(shù)制-進位制數(shù)表示進位制數(shù)表示十進制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為十進制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為10個，逢十個，逢十進一。進一。 例如：例如：1234 ( (1234)10, 1234D) 可表示為：可表示

4、為： 1*103 + 2*102 + 3*101 + 4*100每位上的數(shù)字為每位上的數(shù)字為09，共，共10個數(shù)。個數(shù)。權(quán)：系數(shù)所在的位置。上例中，權(quán)：系數(shù)所在的位置。上例中，1234從左到右的從左到右的權(quán)值是權(quán)值是103，102，101，100。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論9二進制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為二進制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為2個個“0、“1，逢二進一。，逢二進一。例如：例如：(10101100)2 或?qū)憺榛驅(qū)憺?10101100B 可表示為：可表示為： 1*27 + 0*26 + 1*25 + 0*24 + 1*23 + 1*

5、22 + 0*21 + 0*202.數(shù)制數(shù)制-進位制數(shù)表示進位制數(shù)表示微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論10十六進制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為十六進制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為16個，個，逢十六進一。逢十六進一。 16個數(shù)字分別為：個數(shù)字分別為：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。 例如：例如： (0 xF96)16 或?qū)憺榛驅(qū)憺?0 xF96H 可表示為：可表示為： F1629161 61602.數(shù)制數(shù)制-進位制數(shù)表示進位制數(shù)表示微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論112.

6、數(shù)制數(shù)制-進位制數(shù)表示進位制數(shù)表示進制表示法進制表示法N 代表一個數(shù)值代表一個數(shù)值r 是這個數(shù)制的基是這個數(shù)制的基(Radix)i 表示這些符號陳列的位號表示這些符號陳列的位號Di 是位號為是位號為i的位上的一個符號的位上的一個符號ri 是位號為是位號為i的位上的一個的位上的一個 1 代表的值代表的值Di* ri 是第是第i位的所代表的實踐值位的所代表的實踐值 表示表示m+k+1位的值求累加和位的值求累加和微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論122. 數(shù)制數(shù)制-十進制編碼特點十進制編碼特點0123456789共共10種形狀，形狀過多種形狀，形狀過多0

7、0010203040506070809111213141516171819222324252627282933343536373839444546474849555657585966676869777879888999運算組合形狀過多運算組合形狀過多例：加法組合數(shù)例：加法組合數(shù)= C102+10=10*9/2!+10 =55微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論13C82+8=8*7/2!+8=36C42+4=4*3/2!+4=10C22+2=2*1/2!+2=32. 數(shù)制數(shù)制-其他進制的運算組合數(shù)其他進制的運算組合數(shù)八進制：八進制：四進制：四進制：二

8、進制：二進制：結(jié)論：二進制的組合形狀最少結(jié)論：二進制的組合形狀最少!微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論142. 數(shù)制數(shù)制-二進制編碼特點二進制編碼特點只運用兩個根本符號：只運用兩個根本符號： 符號個數(shù)最少，物理上容易實現(xiàn)符號個數(shù)最少，物理上容易實現(xiàn)用數(shù)字電路的兩個形狀表示用數(shù)字電路的兩個形狀表示(如電壓高如電壓高 低低與二值邏輯的與二值邏輯的 真真假假 兩個值對應(yīng)簡單兩個值對應(yīng)簡單二進制位可以表示任何對象二進制位可以表示任何對象(字符，數(shù)值，邏輯值，字符，數(shù)值，邏輯值，無符號整數(shù)無符號整數(shù))用二進制碼表示數(shù)值數(shù)據(jù)運算規(guī)那么簡單用二進制碼表示數(shù)值數(shù)據(jù)

9、運算規(guī)那么簡單 0+1=1+0=1 1+1=0有進位有進位 0+0=0 僅僅三種運算規(guī)那么僅僅三種運算規(guī)那么(10進制有進制有55種種) 一個異或門即可完成該運算一個異或門即可完成該運算微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論152. 數(shù)制數(shù)制-進制轉(zhuǎn)換方法進制轉(zhuǎn)換方法十進制數(shù)轉(zhuǎn)二進制十進制數(shù)轉(zhuǎn)二進制二進制數(shù)轉(zhuǎn)十進制二進制數(shù)轉(zhuǎn)十進制二進制數(shù)轉(zhuǎn)八進制二進制數(shù)轉(zhuǎn)八進制二進制數(shù)轉(zhuǎn)十六進制二進制數(shù)轉(zhuǎn)十六進制微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論162.數(shù)制數(shù)制-十進制轉(zhuǎn)二進制十進制轉(zhuǎn)二進制除2取余2 2 1 1 1 12

10、 22 22 25 512 211 100 01除盡為止 1011低低高高例如：例如：1110 10112微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論172.數(shù)制數(shù)制-二進制轉(zhuǎn)十進制二進制轉(zhuǎn)十進制從二進制數(shù)求其十進制的值，逐位碼權(quán)累加求和從二進制數(shù)求其十進制的值，逐位碼權(quán)累加求和1011 B123022121 120 821 11mkiiirDN*微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論182.數(shù)制數(shù)制-二到八二到八/十六進制轉(zhuǎn)換十六進制轉(zhuǎn)換二進制轉(zhuǎn)到八進制二進制轉(zhuǎn)到八進制 從小數(shù)點向左右三位一分組從小數(shù)點向左右三位一

11、分組 10 011 100 . 01)2 = ( 234 . 2 )8 10 011 100 . 01)2 = ( 234 . 2 )8 010 010二進制轉(zhuǎn)十六進制二進制轉(zhuǎn)十六進制從小數(shù)點向左右四位一分組從小數(shù)點向左右四位一分組1001 1100 . 01)2 = ( 9C . 4 )16 1001 1100 . 01)2 = ( 9C . 4 )16 0100 0100微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論192.數(shù)制數(shù)制-簡單轉(zhuǎn)換運算方法簡單轉(zhuǎn)換運算方法大數(shù)的簡化轉(zhuǎn)換方法記住幾個常用的大數(shù)的簡化轉(zhuǎn)換方法記住幾個常用的2 2的冪的冪1 0 1 0

12、 0 1 0 1 1 1 1 1 =1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 =？22224 423238 824241616252532 32 262664642727128 128 282825625629295125122102101024(1Kilo) 1024(1Kilo) 2112112048 2048 2122124096 4096 213213818281822142141636416364 215215327283272821621665536655362202201048576(1Mega)1048576(1Mega)2302301073741824(1Giga)10

13、73741824(1Giga) 2402401 Tera1 Tera更大的單位是多少？更大的單位是多少？2502501Peta 2601Peta 2601Exa 2701Exa 2701Zetta 2801Zetta 2801Yotta1Yotta微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論202.數(shù)制數(shù)制-簡化轉(zhuǎn)換運算的例子簡化轉(zhuǎn)換運算的例子65539=65536+3=10000000000000011111111111110=111111111111-1 =212-1-1=4094130=128+2=10000010111111110111212-1-8

14、2019=2047-44=11111111111-32-8-4130：65539：2019：111111110111：111111111110：微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論212.數(shù)制數(shù)制留意幾個關(guān)系：留意幾個關(guān)系：N位數(shù)表示的最大正數(shù)：位數(shù)表示的最大正數(shù)： 1111 1111 B = 0FFH =25528-1表示的范圍表示的范圍: 0255,共可以表示共可以表示256個不同的值個不同的值2的的N次冪：次冪： 28代表數(shù)值代表數(shù)值256； 8位二進制數(shù)可表示的不同值的數(shù)量；位二進制數(shù)可表示的不同值的數(shù)量； 9位二進制數(shù)的最高位代表的權(quán)值：位

15、二進制數(shù)的最高位代表的權(quán)值：1 1111 1111 B微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論221.3 計算機數(shù)據(jù)格式計算機數(shù)據(jù)格式1. 計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點計算機數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點2. 數(shù)制數(shù)制3.計算機數(shù)據(jù)格式計算機數(shù)據(jù)格式微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論233.計算機數(shù)據(jù)格式計算機數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)信息的單位數(shù)據(jù)信息的單位數(shù)的符號的表示數(shù)的符號的表示機器數(shù)機器數(shù)BCDBCD碼碼ASCIIASCII碼碼數(shù)的定點、浮點表示方法數(shù)的定點、浮點表示方法微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院

16、 Chapter1 緒論24 數(shù)據(jù)信息的單位數(shù)據(jù)信息的單位 位位(bit)、字節(jié)、字節(jié)(Byte)、字、字(Word) 位位 ：最小單位，含有最小單位，含有1個單位信息，一位二進制數(shù)個單位信息，一位二進制數(shù)只需只需0和和1兩個不同的值頭兩個不同的值頭 字節(jié)：字節(jié)： 1個字節(jié)由個字節(jié)由8個二進制位組成個二進制位組成 字字 ：1個字由個字由2個字節(jié)組成。個字節(jié)組成。 機器字?？梢杂枚鄠€字節(jié)組成。機器字常可以用多個字節(jié)組成。字長就是機器字包含的二進制位數(shù)。字長就是機器字包含的二進制位數(shù)。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論25 - 53H = - 0101

17、 0011 B 要記住要記住+ 、- 號，只能夠?qū)⑻枺荒軌驅(qū)? 、- 號轉(zhuǎn)化為號轉(zhuǎn)化為0或或1表示。表示。假設(shè)機器字長為假設(shè)機器字長為8位，符號將暫用位，符號將暫用1位，剩下位，剩下7位表示數(shù)值。位表示數(shù)值。符號位的位置放在何處？符號位的位置放在何處？較好的位置是數(shù)值的最前面最高位，如：較好的位置是數(shù)值的最前面最高位，如： - 53H = 1101 0011 B + 53H = 0101 0011 B 其中：假設(shè)其中：假設(shè)0 表示表示+、1表示表示-因此，計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)可以帶有符號信息，因此，計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)可以帶有符號信息，可以同數(shù)值一同參與運算。可以同數(shù)值一同參與運算。數(shù)的符號的表示數(shù)的符

18、號的表示微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論26真值真值 (書寫用書寫用)：通常將用：通常將用+ -，表示正負的二進，表示正負的二進制數(shù)稱之為符號數(shù)的真值。制數(shù)稱之為符號數(shù)的真值。機器數(shù)機器數(shù)(機器內(nèi)部運用機器內(nèi)部運用)：將符號和數(shù)值一同編碼：將符號和數(shù)值一同編碼表示的二進制數(shù)稱之為機器數(shù)。表示的二進制數(shù)稱之為機器數(shù)。 機器不能識別書寫格式，對數(shù)據(jù)進展編碼表示機器不能識別書寫格式，對數(shù)據(jù)進展編碼表示的方法包括：原碼，補碼，反碼，移碼等的方法包括：原碼，補碼，反碼，移碼等數(shù)的兩種方式：數(shù)的兩種方式： 機器數(shù)機器數(shù)微機原理與接口2015.9 Zuo華中科

19、技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論27機器數(shù)機器數(shù)-原碼表示法原碼表示法簡便編碼方法：加符號位原碼又稱之為符號數(shù)值表示法，是最自然的原碼又稱之為符號數(shù)值表示法，是最自然的表示方法；表示方法；最高位表示符號，最高位表示符號，0 0為正，為正，1 1為負，數(shù)值位堅為負，數(shù)值位堅持不變。持不變。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論28機器數(shù)機器數(shù)-原碼表示法原碼表示法特點：特點： 1正數(shù)的原碼是其本身正數(shù)的原碼是其本身 2負數(shù)的原碼的符號位為負數(shù)的原碼的符號位為1,尾數(shù)不變。尾數(shù)不變。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chap

20、ter1 緒論29n位原碼表示數(shù)值的范圍是位原碼表示數(shù)值的范圍是對應(yīng)的原碼是對應(yīng)的原碼是1111 0111。8位數(shù)位數(shù)0的原碼：的原碼： +0 = 0 0000000 - 0 = 1 0000000 即：數(shù)即：數(shù)0的原碼不獨一。的原碼不獨一。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論30機器數(shù)機器數(shù)-原碼的加減運算特點原碼的加減運算特點優(yōu)點：簡單易懂。優(yōu)點：簡單易懂。缺陷：缺陷： 加減法運算復(fù)雜，當兩數(shù)相加時，假好加減法運算復(fù)雜，當兩數(shù)相加時，假好像號那么數(shù)值相加，假設(shè)異號，要進展減法，像號那么數(shù)值相加，假設(shè)異號，要進展減法，進展減法時，需求比較二者絕對值

21、大小，過進展減法時，需求比較二者絕對值大小，過于復(fù)雜。于復(fù)雜。 另外存在正零和負零。另外存在正零和負零。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論31機器數(shù)機器數(shù)-反碼表示法反碼表示法所謂反碼,就是二進制的各位數(shù)碼取反符號位表示方法與原碼一樣微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論32機器數(shù)機器數(shù)-反碼表示公式反碼表示公式特點：特點： 1正數(shù)的反碼是其本身正數(shù)的反碼是其本身 2負數(shù)的反碼的符號位為負數(shù)的反碼的符號位為1,尾數(shù)為尾數(shù)為各位的反碼各位的反碼 也不利于運算也不利于運算微機原理與接口2015.9 Zuo華中科

22、技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論33n位反碼表示數(shù)值的范圍是位反碼表示數(shù)值的范圍是對應(yīng)的反碼是對應(yīng)的反碼是1000 0111。() ()nn 1121218位數(shù)位數(shù)0的反碼：的反碼： +0反反 = 00000000 -0反反 = 11111111即：數(shù)即：數(shù)0的反碼也不是獨一的。的反碼也不是獨一的。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論34機器數(shù)機器數(shù)同余的概念同余的概念假定有兩個數(shù)假定有兩個數(shù)a和和b，假設(shè)用某一個整數(shù)，假設(shè)用某一個整數(shù)m去去除，所得的余數(shù)一樣，就稱除，所得的余數(shù)一樣，就稱a,b兩個數(shù)對兩個數(shù)對m是是同余的。且記作：同余的。且

23、記作： ab (mod m) 假設(shè)假設(shè)X,Y,Z三個數(shù)，滿足以下關(guān)系：三個數(shù)，滿足以下關(guān)系：Z=nX+Y (n為為整數(shù)整數(shù)),那么稱那么稱Z和和Y對模對模X是同余的，記作：是同余的，記作： ZY (mod X) YZ (mod X) 微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論35機器數(shù)機器數(shù)同余的例子同余的例子Z=nX+Y X為模數(shù)為模數(shù)以以12為模：為模：3=12+3=24+3=36+33，15，27，39 都是相等的都是相等的0=12-9=12-9=3 -9與與3是相等的是相等的 -表示在以表示在以12為模時，為模時， 9可以用可以用+3實現(xiàn)。實現(xiàn)。1

24、2369微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論36機器數(shù)機器數(shù)同余的例子同余的例子7+(-4) =7+(12-4) =7+8 =15=3微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論37機器數(shù)機器數(shù)補碼表示法補碼表示法特點：特點： (1) 正數(shù)的補碼是其本身正數(shù)的補碼是其本身 (2) 負數(shù)的補碼的符號位為負數(shù)的補碼的符號位為1,尾數(shù)為其尾數(shù)為其反碼的末位加反碼的末位加1。 微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論38n位補碼表示數(shù)值的范圍是位補碼表示數(shù)值的范圍是對應(yīng)的補碼是對應(yīng)的

25、補碼是1000 0111。()11221nn 8位數(shù)位數(shù)0的補碼：的補碼：+0補補= +0原原=00000000-0補補= -0反反+1=11111111+1 =1 00000000 ；對；對8位字長，進位被舍掉位字長，進位被舍掉+0補補= -0補補= 00000000微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論39機器數(shù)機器數(shù)幾種機器編碼對比幾種機器編碼對比機器碼機器碼真值真值X為正數(shù)為正數(shù)真值真值X為負數(shù)為負數(shù)原碼原碼符號位為零符號位為零,等于等于真值本身真值本身符號位為符號位為1,數(shù)值位為真值數(shù)值位為真值本身本身簡便編碼方法：加符號位簡便編碼方法：加符

26、號位補碼補碼同上同上符號位為符號位為1,逐位取反逐位取反,末位末位加加1反碼反碼同上同上符號位為符號位為1, 逐位取反逐位取反微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論有符號數(shù)范圍有符號數(shù)范圍v一個字節(jié)有符號數(shù)范圍一個字節(jié)有符號數(shù)范圍v原碼表示：原碼表示： -127 -127+127 +127 有有+0+0，-0-0v 1111 1111b 1000 0000b - 0000 0000b 0111 1111 1111 1111b 1000 0000b - 0000 0000b 0111 1111 v -127 -0 +0 +127 -127 -0 +0 +

27、127v反碼表示：反碼表示：-127-127+127 +127 有有+0+0，-0-0v 1000 0000b 1111 1111b 0000 0000b 0111 1111b 1000 0000b 1111 1111b 0000 0000b 0111 1111bv -127 -0 +0 +127 -127 -0 +0 +127v補碼表示：補碼表示：-128-128+127 +127 只需一個只需一個0 0v 1000 0000b 1111 1111b - 0000 0000b 0111 1111b 1000 0000b 1111 1111b - 0000 0000b 0111 1111bv

28、-128 -1 0 127 -128 -1 0 127v一個字的補碼表示范圍一個字的補碼表示范圍: -32768 +32767 (: -32768 +32767 (只只 有一個有一個0)0)v1000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 11111000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111v-32768-32768-1-1v0000 0000 0000 0000 0111 1111 1111 11110000 0000 0000 0000 0111 1111 1111 1111v0 0+32767+32767微機原理與接口2015.9

29、Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論41特殊數(shù)特殊數(shù)10000000 該數(shù)在原碼中定義為：該數(shù)在原碼中定義為： -0 在反碼中定義為：在反碼中定義為： -127 在補碼中定義為：在補碼中定義為： -128 對無符號數(shù)：對無符號數(shù)：(10000000) = 128Notice: n位數(shù)位數(shù)1000是它是它“本身負本身負數(shù)數(shù)100 0的補碼。的補碼。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論42快速求補碼的方法快速求補碼的方法(1)末位數(shù)相加等于末位數(shù)相加等于16其它位相加等于其它位相加等于15 - 6 9 D A H + 9 6 2 6 H

30、15 15 15 161.4.1微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論43快速求補碼的方法快速求補碼的方法(2) - 6 9 D 0 H + 9 6 2 G H 15 15 15 16那么那么-69D0H的補碼是多少呢？的補碼是多少呢？ 執(zhí)行進位操作執(zhí)行進位操作 9 6 2 G H 9 6 3 0 H1.4.1微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論44快速求補碼的方法快速求補碼的方法(3) - 6 9 0 0 H + 9 6 F G H 15 15 15 16那么那么-6900H的補碼是多少呢？的補碼是多少呢？

31、 執(zhí)行進位操作執(zhí)行進位操作 9 6 F G H 9 6 G 0 H 9 7 0 0 H1.4.1微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論45經(jīng)過補碼計算原來的數(shù)字經(jīng)過補碼計算原來的數(shù)字反過來怎樣計算呢？反過來怎樣計算呢？方法與前面引見的方法一樣，也可以采用快方法與前面引見的方法一樣，也可以采用快速計算的方法。速計算的方法。9626H的數(shù)字是多少的數(shù)字是多少 9626H -69DAH9630H的數(shù)字是多少的數(shù)字是多少 9630H -69CGH 再進位再進位 -69D0H9700H的數(shù)字是多少的數(shù)字是多少 9700H -68FGH 再進位再進位 -68G0H

32、 再進位再進位 -6900H1.4.1微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論46機器數(shù)機器數(shù)補碼加減法的實現(xiàn)補碼加減法的實現(xiàn)X + Y補補= X補補+ Y補補X-Y補補= X補補+ -Y補補-Y補補= Y補補補補 對對 Y補逐位取反補逐位取反, 再在最低位加再在最低位加 1留意：留意： 模運算與溢出的關(guān)系模運算與溢出的關(guān)系溢出判別：溢出判別：- 假設(shè)運算的實踐結(jié)果沒有超出字長可以表示的數(shù)值假設(shè)運算的實踐結(jié)果沒有超出字長可以表示的數(shù)值范圍，取模的結(jié)果是正確。范圍，取模的結(jié)果是正確。- 假設(shè)超出范圍那么溢出，出現(xiàn)錯誤。判別方法：假設(shè)超出范圍那么溢出，出現(xiàn)錯

33、誤。判別方法：正正 + 正正 得負得負 或或 負負 + 負負 得正得正微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論47機器數(shù)機器數(shù)補碼表示中的符號位擴展補碼表示中的符號位擴展1由由 X補補 求求 X / 2補補 的方法的方法 原符號位不變，且符號位與數(shù)值位均右移一位，如原符號位不變，且符號位與數(shù)值位均右移一位，如: X補補 =10010 那么那么 X/2補補 =110012不同位數(shù)的整數(shù)補碼相加減時，如何運算？不同位數(shù)的整數(shù)補碼相加減時，如何運算？ 0101010111000011 0101010111000011 微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技

34、大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論48方法：位數(shù)少的補碼數(shù)的符號位向左擴展，方法：位數(shù)少的補碼數(shù)的符號位向左擴展， 不斷擴展到與另一數(shù)的符號位對齊。不斷擴展到與另一數(shù)的符號位對齊。 0101010111000011 0101010111000011 有、無符號數(shù)的擴展要區(qū)別對待：有、無符號數(shù)的擴展要區(qū)別對待： 1、硬件實現(xiàn)，有、硬件實現(xiàn)，有/無符號數(shù)選不同的部件無符號數(shù)選不同的部件 2、程序?qū)崿F(xiàn)，無符號數(shù)擴展時是在高位補、程序?qū)崿F(xiàn)，無符號數(shù)擴展時是在高位補0 機器數(shù)機器數(shù)補碼表示中的符號位擴展補碼表示中的符號位擴展微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1

35、緒論49機器數(shù)機器數(shù)補碼例題補碼例題例例1：寫出：寫出-117補碼表示補碼表示-117D=-75H16位的補碼表示：位的補碼表示：先寫出先寫出75H補碼表示：補碼表示：0000 0000 0111 0101按位求反碼按位求反碼 ：1111 1111 1000 1010末位加末位加1：1111 1111 1000 1011即：即：-75H補補0FF8BH8位的補碼表示：位的補碼表示：-75H補補8BH同法：同法： -1的的16位補碼表示：位補碼表示：-1補補0FFFFH -1的的8位補碼表示：位補碼表示：-1補補0FFH微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1

36、緒論50機器數(shù)機器數(shù)補碼例題補碼例題例例2：知：知X1=-101100B，X2=-010010B，設(shè)，設(shè)n=8，采用補碼運算求采用補碼運算求X1-X2補補解：解： X1補補=11010100B X2補補=11101110B X1-X2補補=X1補補-X2補補=X1補補+X2補補補補 =11010100B + 11101110B =11010100B + 00010010B =11100110B微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論51機器數(shù)機器數(shù)補碼例題補碼例題例例3：設(shè)：設(shè)n=8, X1=-1011111B, X2=-0110101，求求X1+X2補

37、補解：解： X1+X2補補=X1補補+X2補補 =10100001B+11001011B =1 01101100B 相加后，本來相加后，本來8位的二進制數(shù)變成了位的二進制數(shù)變成了9位，這多位，這多出的一位稱為進位位。由于一個字節(jié)只能是出的一位稱為進位位。由于一個字節(jié)只能是8位，位，多出的一位多出的一位(即進位位即進位位)就被丟掉了，使得結(jié)果就被丟掉了，使得結(jié)果成為一正數(shù)，這種情況稱為溢出。成為一正數(shù)，這種情況稱為溢出。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論52機器數(shù)機器數(shù)補碼例題補碼例題例例4：設(shè)：設(shè)n=8，X1=-1000010B，X2=011011

38、01B，計算，計算X1補補-X2補。補。解：解： X1補補-X2補補= X1補補+X2補補補補 = 10111110B+10010011B = 1 01010001B 0 負數(shù)減正數(shù)，一定為負數(shù)結(jié)果，而結(jié)果負數(shù)減正數(shù)，一定為負數(shù)結(jié)果，而結(jié)果為正闡明產(chǎn)生了溢出。為正闡明產(chǎn)生了溢出。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論53機器數(shù)機器數(shù)幾種編碼的運用幾種編碼的運用補碼加減法運算方便，得到了廣泛的運用。補碼加減法運算方便，得到了廣泛的運用。目前計算機中廣泛采用補碼表示方法。目前計算機中廣泛采用補碼表示方法。也有少數(shù)機器采用原碼進展存儲和傳送，也有少數(shù)機器采用

39、原碼進展存儲和傳送，運算的時候改用補碼。運算的時候改用補碼。微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論54十進制數(shù)的表示十進制數(shù)的表示 BCD碼碼Binary coded decimal二進制編碼的十進制二進制編碼的十進制特點特點: 一位十進制的數(shù)用四位二進制數(shù)碼來表示，一位十進制的數(shù)用四位二進制數(shù)碼來表示，4位與位與4位之間的進位是十進制的方式。位之間的進位是十進制的方式。幾種幾種BCD碼：碼：8421碼碼 (8*X3+4*X2+2*X1+1*X0)2421碼碼 (2*X3+4*X2+2*X1+1*X0)余三碼余三碼 (8*X3+4*X2+2*X1+1*

40、X0)+0011有權(quán)碼有權(quán)碼微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論558421碼碼8421碼：碼： D BCD 0 0000 1 0001 2 0010 : 8 1000 9 1001 :160001 0110 BCD0001 0000B981001 1000 BCD微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論56BCD碼運算問題碼運算問題8421碼的校正碼的校正87100001111111 非法編碼非法編碼余三碼的校正余三碼的校正00001100110110 3 非法編碼非法編碼44011101111110 ？非法

41、編碼？非法編碼相對而言運算比較復(fù)雜相對而言運算比較復(fù)雜微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論57BCD碼碼BCD碼在機內(nèi)存放方式：碼在機內(nèi)存放方式：例如：例如： 981001 1000 BCD非緊縮方式非緊縮方式:一個字節(jié)存放一個十進制數(shù)字位一個字節(jié)存放一個十進制數(shù)字位 00001000 低字節(jié)低字節(jié) 00001001 高高 緊縮方式緊縮方式:一個字節(jié)存放一個字節(jié)存放2個十進制數(shù)字位個十進制數(shù)字位 10011000微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論58 鍵盤輸入的字母和數(shù)字、顯示器顯示的文字鍵盤輸入的字母和

42、數(shù)字、顯示器顯示的文字等都是字符信息。等都是字符信息。 西文：常用的將字符與西文：常用的將字符與2進制數(shù)對應(yīng)起來的進制數(shù)對應(yīng)起來的編碼方法是美國信息規(guī)范交換代碼編碼方法是美國信息規(guī)范交換代碼ASCII碼。碼。 漢字：漢字： GB2312編碼編碼 區(qū)位碼表：分區(qū)位碼表：分94區(qū)區(qū)*94位，包括一級漢字最位，包括一級漢字最常用漢字，按拼音排序和二級漢字稍常常用漢字，按拼音排序和二級漢字稍常用漢字，按部首排序，均為簡體漢字，共用漢字，按部首排序，均為簡體漢字，共約約6700個。個。字符數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)微機原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計算機學(xué)院 Chapter1 緒論59ASCII碼碼如何利用數(shù)字表示文字和字符？如何利用數(shù)字表示文字和字符？國際上廣泛采用國際上廣泛采用ASCII規(guī)范規(guī)范采用采用7 bit 表示表示128個字符個字符包括英文大小寫字母包