計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、第0章 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)軟件軟件硬件硬件主主機(jī)機(jī)外圍設(shè)備外圍設(shè)備微處理器微處理器（CPU）運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器寄存器寄存器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（內(nèi)存）（內(nèi)存）RAMROM輸入輸入/輸出接口輸出接口（I/O接口）接口）并行、串行接口并行、串行接口定時(shí)器、定時(shí)器、A/D、D/A總線（地址總線（地址總線總線、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)總線總線、控制、控制總線）總線）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言外部設(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)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器電源電路電源電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路CBCBCPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸入接口輸入接口 輸入設(shè)備輸入設(shè)備總線總線D

2、BABCBDBABCB輸出接口輸出接口輸出設(shè)備輸出設(shè)備 1F3DH=163116215161316013 =4096125615163113 =4096 =409638403840484813=799713=7997 如將如將3894738947轉(zhuǎn)換為十六轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，其方法及算式如下：進(jìn)制數(shù)，其方法及算式如下： 即即38947=9823H38947=9823H有符號(hào)數(shù)有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種表示法。有符號(hào)數(shù)有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種表示法。有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)：有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)：有符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù)：符號(hào)位，符號(hào)位為符號(hào)位，符號(hào)位為“0”表表 示正數(shù)，符號(hào)位為示正數(shù)，符號(hào)位為“1” 表示負(fù)數(shù)。表示

3、負(fù)數(shù)。 無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)：符號(hào)意義，只有數(shù)值符號(hào)意義，只有數(shù)值 意義。意義。 8位無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍為位無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍為 0255（000000B11111111B) 16位無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍為位無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍為065535 (0000000000000000B 1111111111111111B)1.1.原碼原碼 數(shù)值部分用其絕對(duì)值，正數(shù)的符號(hào)位用數(shù)值部分用其絕對(duì)值，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。如：表示。如：X1=X1=5=+00000101B X15=+00000101B X1原原= =0 00000101B0000101B X2

4、=-5=-00000101B X2 X2=-5=-00000101B X2原原= =1 10000101B0000101Bn8 8位原碼數(shù)的范圍為位原碼數(shù)的范圍為FFHFFH7FH7FH（-127-127127127）。原碼數(shù)）。原碼數(shù)00H00H和和80H80H的數(shù)值部分相同、符號(hào)位相反，它們分別為的數(shù)值部分相同、符號(hào)位相反，它們分別為+0+0和和-0-0。1616位原碼數(shù)的數(shù)值范圍為位原碼數(shù)的數(shù)值范圍為FFFFHFFFFH7FFFH7FFFH（- -32767327673276732767）。原碼數(shù)）。原碼數(shù)0000H0000H和和8000H8000H的數(shù)值部分相同、的數(shù)值部分相同、符號(hào)位

5、相反，它們分別為符號(hào)位相反，它們分別為+0+0和和-0-0。n 原碼表示簡(jiǎn)單易懂，而且與真值的轉(zhuǎn)換方便。但若是原碼表示簡(jiǎn)單易懂，而且與真值的轉(zhuǎn)換方便。但若是兩個(gè)異號(hào)數(shù)相加，或兩個(gè)同號(hào)數(shù)相減，就要做減法。為兩個(gè)異號(hào)數(shù)相加，或兩個(gè)同號(hào)數(shù)相減，就要做減法。為了把減運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加運(yùn)算，從而簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，就了把減運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加運(yùn)算，從而簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，就引進(jìn)了反碼和補(bǔ)碼。引進(jìn)了反碼和補(bǔ)碼。符號(hào)位符號(hào)位（2 2）反碼）反碼 正數(shù)的反碼與原碼相同；正數(shù)的反碼與原碼相同； 負(fù)數(shù)反碼：符號(hào)位不變，數(shù)值部分按位取反。負(fù)數(shù)反碼：符號(hào)位不變，數(shù)值部分按位取反。 例例 求求8 8位反碼機(jī)器數(shù)：位反碼機(jī)器數(shù)：X1=+4

6、 X1X1=+4 X1原原=00000100B=00000100B=04H 04H X1 X1反反=00000100B=00000100B=04H04HX2=-4 X2X2=-4 X2原原=1=100001000000100B=84H B=84H X2 X2反反=1=111110111111011B= FBHB= FBH 取反取反(3)(3)補(bǔ)碼補(bǔ)碼 常規(guī)求補(bǔ)碼法常規(guī)求補(bǔ)碼法 正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；負(fù)數(shù)補(bǔ)碼為其反碼加正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；負(fù)數(shù)補(bǔ)碼為其反碼加1 1。例例：求：求 8 8位補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)：位補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)：X1=+4： X1原原=X1反反=X1補(bǔ)補(bǔ)= 00000100=04HX2= - 4

7、：X2原原 =10000100 X2反反 = 11111011 X2補(bǔ)補(bǔ) = X2 反反+1= 1111100=FCH 8 8位補(bǔ)碼數(shù)的數(shù)值范圍為位補(bǔ)碼數(shù)的數(shù)值范圍為 -128-128127127（80H80H7FH7FH）。）。 1616位補(bǔ)碼數(shù)的數(shù)值范圍為位補(bǔ)碼數(shù)的數(shù)值范圍為 -32768-327683276732767 （ 8000H8000H7FFFH 7FFFH ）。）。 字節(jié)字節(jié)80H80H和字和字8000H8000H的真值分別是的真值分別是-128(-80H)-128(-80H)和和 -32768(-8000H)-32768(-8000H)。補(bǔ)碼數(shù)。補(bǔ)碼數(shù)80H80H和和8000

8、H8000H的最高位既代表了的最高位既代表了 符號(hào)為負(fù)符號(hào)為負(fù), ,又代表了數(shù)值為又代表了數(shù)值為1 1。 快速求補(bǔ)碼法：快速求補(bǔ)碼法：將將負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)原碼的最前面的原碼的最前面的1和最后一個(gè)和最后一個(gè)1之間的每一位取之間的每一位取反。例如反。例如x=4： x原原 = 10000100 x補(bǔ)補(bǔ) = 11111100=FCH 模模- -X X求補(bǔ)碼求補(bǔ)碼 兩數(shù)互補(bǔ)是針對(duì)一定的兩數(shù)互補(bǔ)是針對(duì)一定的“模?！倍裕?，“模模”即計(jì)數(shù)系統(tǒng)的過(guò)量程回零值，例如時(shí)鐘以即計(jì)數(shù)系統(tǒng)的過(guò)量程回零值，例如時(shí)鐘以12為模為模（12點(diǎn)也稱點(diǎn)也稱0點(diǎn)），點(diǎn)），4和和8互補(bǔ)，一位十進(jìn)制數(shù)互補(bǔ)，一位十進(jìn)制數(shù)3和和7互互補(bǔ)（因?yàn)檠a(bǔ)

9、（因?yàn)?710，個(gè)位回零，模為，個(gè)位回零，模為10110），兩），兩位十進(jìn)制數(shù)位十進(jìn)制數(shù)35和和65互補(bǔ)（因?yàn)榛パa(bǔ)（因?yàn)?567100，十進(jìn)制，十進(jìn)制數(shù)兩位回零，模為數(shù)兩位回零，模為102100），而對(duì)于），而對(duì)于8位二進(jìn)制數(shù)，位二進(jìn)制數(shù)，模為模為28100000000B=100H,同理同理16位二進(jìn)制數(shù)，模位二進(jìn)制數(shù)，模為為21610000H 取反取反由此得出求補(bǔ)的通用方法：由此得出求補(bǔ)的通用方法：一個(gè)數(shù)的補(bǔ)數(shù)模該數(shù)，這里補(bǔ)數(shù)是對(duì)任意的數(shù)而言，一個(gè)數(shù)的補(bǔ)數(shù)模該數(shù)，這里補(bǔ)數(shù)是對(duì)任意的數(shù)而言，包括正、負(fù)數(shù)。而補(bǔ)碼是針對(duì)符號(hào)機(jī)器數(shù)而言。包括正、負(fù)數(shù)。而補(bǔ)碼是針對(duì)符號(hào)機(jī)器數(shù)而言。結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)補(bǔ)碼數(shù)相加結(jié)果超出補(bǔ)碼表示范圍，就會(huì)產(chǎn)結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)補(bǔ)碼數(shù)相加結(jié)果超出補(bǔ)碼表示范圍，就會(huì)產(chǎn)生溢出，導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤。生