第一章微型計算機(jī)

1、第一章微型計算機(jī)學(xué)習(xí)目標(biāo) 本章對計算機(jī)的發(fā)展過程、基本結(jié)構(gòu)的概述入手，重本章對計算機(jī)的發(fā)展過程、基本結(jié)構(gòu)的概述入手，重點(diǎn)介紹了計算機(jī)中的數(shù)制點(diǎn)介紹了計算機(jī)中的數(shù)制二進(jìn)制數(shù)及十進(jìn)制、十二進(jìn)制數(shù)及十進(jìn)制、十六進(jìn)制等常用數(shù)制間的轉(zhuǎn)換；本章在學(xué)習(xí)二進(jìn)制數(shù)六進(jìn)制等常用數(shù)制間的轉(zhuǎn)換；本章在學(xué)習(xí)二進(jìn)制數(shù)概念同時也要掌握無符號和帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示概念同時也要掌握無符號和帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算（包括算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算），了解相關(guān)的及運(yùn)算（包括算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算），了解相關(guān)的二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼 。為今后對本課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。為今后對本課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)1. 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的定義與

2、它們之間的轉(zhuǎn)換；二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的定義與它們之間的轉(zhuǎn)換；2. 計算機(jī)中常用的碼制；原碼計算機(jī)中常用的碼制；原碼 、碼、碼 、補(bǔ)碼的表示方法及、補(bǔ)碼的表示方法及轉(zhuǎn)換（難點(diǎn)）；轉(zhuǎn)換（難點(diǎn)）；3.補(bǔ)碼及求補(bǔ)方法，補(bǔ)碼的運(yùn)算及溢補(bǔ)碼及求補(bǔ)方法，補(bǔ)碼的運(yùn)算及溢 出的判斷（難點(diǎn)）；出的判斷（難點(diǎn)）；4.機(jī)器數(shù)及其真值；機(jī)器數(shù)及其真值；5.ASCII碼、碼、BCD碼。碼。主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.11.1微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng)1.21.2計算機(jī)中的數(shù)制及編碼計算機(jī)中的數(shù)制及編碼1.31.3無符號二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算無符號二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算1.41.4有符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算有符號二進(jìn)制數(shù)

3、的表示及運(yùn)算微型計算機(jī)的發(fā)展微型計算機(jī)的發(fā)展1.1.第一代微處理器第一代微處理器2.2.第二代第二代8 8位微處理器位微處理器3.3.第三代第三代1616位微處理器位微處理器4.4.第四代第四代3232位高檔微處理器位高檔微處理器5.5.第五代第五代3232位高檔微處理器位高檔微處理器6.6.第六代第六代3232位高檔微處理器位高檔微處理器微型計算機(jī)的工作過程微型計算機(jī)的工作過程1.馮馮諾依曼計算機(jī)諾依曼計算機(jī) 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：將計算過程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，并放入將計算過程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，并放入存儲器保存。存儲器保存。程序中的指令和數(shù)據(jù)必須采用二

4、進(jìn)制編碼，且能夠被執(zhí)行該程序的計算機(jī)識程序中的指令和數(shù)據(jù)必須采用二進(jìn)制編碼，且能夠被執(zhí)行該程序的計算機(jī)識別。別。指令按其在存儲器中存放的順序執(zhí)行，存儲器的字長固定并按順指令按其在存儲器中存放的順序執(zhí)行，存儲器的字長固定并按順序線性編址。序線性編址。由控制器控制整個程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行。由控制器控制整個程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行。以運(yùn)算器為核心，所有的執(zhí)行都經(jīng)過運(yùn)算器。以運(yùn)算器為核心，所有的執(zhí)行都經(jīng)過運(yùn)算器。馮馮諾依曼計算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖諾依曼計算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖控制器控制器運(yùn)算器運(yùn)算器存儲器存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備2.微型計算機(jī)的工作過程微型計算機(jī)的工作過程 微型計算機(jī)的工

5、作過程就是周而復(fù)始地取出指令微型計算機(jī)的工作過程就是周而復(fù)始地取出指令,分析指令分析指令(譯碼譯碼)、執(zhí)行指令、完成指令規(guī)定的操作。、執(zhí)行指令、完成指令規(guī)定的操作。開始開始程程序序結(jié)束結(jié)束指令指令1指令指令2指令n操作碼 操作數(shù)指令格式（地址碼）（地址碼）取出指令指令譯碼讀出操作數(shù)執(zhí)行操作取指取指執(zhí)行指令執(zhí)行指令圖1-2 程序執(zhí)行過程示意圖微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件CPU存儲器存儲器總線總線I/O接口主機(jī)主機(jī)外部設(shè)備硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)運(yùn)算器控制器寄存器組圖1-4圖圖1-51.硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)1 1）微處理器）微處理器(

6、 (或中央處理單元，或中央處理單元，CPUCPU。見圖。見圖1-61-6）圖圖1-6 1-6 微處理器典型結(jié)構(gòu)示意圖微處理器典型結(jié)構(gòu)示意圖. . 運(yùn)算器運(yùn)算器: : 又稱算術(shù)邏輯單元又稱算術(shù)邏輯單元(ALU)(ALU)。. . 控制器控制器: : 一般由指令寄存器，指令譯碼器和操作控制電路組成。一般由指令寄存器，指令譯碼器和操作控制電路組成。. . 寄存器組寄存器組: : 實質(zhì)上是實質(zhì)上是CPUCPU暫時記憶數(shù)據(jù)和結(jié)果的單元。暫時記憶數(shù)據(jù)和結(jié)果的單元。內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容每個內(nèi)存單元可存放一組二進(jìn)制數(shù)。每個內(nèi)存單元可存放一組二進(jìn)制數(shù)。每個每個內(nèi)存單元中存放的信息稱為內(nèi)存單元

7、的內(nèi)容。內(nèi)存單元中存放的信息稱為內(nèi)存單元的內(nèi)容。 圖圖1-7 1-7 內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容u. .內(nèi)存的分類內(nèi)存的分類 (a) (a)隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器RAMRAM (b) (b)只讀存儲器只讀存儲器ROMROM存儲器存儲器 是由許多存儲單元組成是由許多存儲單元組成u內(nèi)存的操作內(nèi)存的操作(a)(a)存儲器讀操作過程存儲器讀操作過程(b)(b)存儲器寫操作過程存儲器寫操作過程3) 3)輸入輸出設(shè)備和輸入輸出接口輸入輸出設(shè)備和輸入輸出接口(a)輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備 例如：輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。例如：輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。 輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)、繪

8、圖儀等。輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。(b)輸入輸出接口輸入輸出接口 微機(jī)與微機(jī)與I/O設(shè)備之間的連接與信息交換不能直接進(jìn)行，而設(shè)備之間的連接與信息交換不能直接進(jìn)行，而必須通過一個中間部件作為兩者之間的橋梁，該部件就叫做必須通過一個中間部件作為兩者之間的橋梁，該部件就叫做輸入輸出接口。輸入輸出接口。4) 4)總線總線 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(DB) 用來傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向總線，用來傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向總線， CPUM或或I/O。 地址總線地址總線(AB) 用于傳送用于傳送CPU發(fā)出的地址信息，是單向總線，發(fā)出的地址信息，是單向總線， CPUM或或I/O。 控制總線控制總線(CB，分為兩部分，分

9、為兩部分) 用來傳送控制信號，時序信號和狀態(tài)信息等。用來傳送控制信號，時序信號和狀態(tài)信息等。 (a)一部分是一部分是CPU向內(nèi)存和外設(shè)發(fā)出的控制信息向內(nèi)存和外設(shè)發(fā)出的控制信息 例例:讀信號讀信號RD、寫信號、寫信號WR、地址鎖存信號、地址鎖存信號ALU等。等。 (b)一部分是內(nèi)存或外設(shè)向一部分是內(nèi)存或外設(shè)向CPU發(fā)來的請求信息發(fā)來的請求信息 例例:準(zhǔn)備好信號準(zhǔn)備好信號READY、中斷請求信號、中斷請求信號INTR等。等。2. 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 主要包括操作系統(tǒng)和系統(tǒng)實主要包括操作系統(tǒng)和系統(tǒng)實 用程序。用程序。(2) 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 用戶為解決各種實際問題而編用戶為解決各種實際

10、問題而編 制的程序。制的程序。1.2 1.2 計算機(jī)中的數(shù)值及編碼計算機(jī)中的數(shù)值及編碼 1.2.1 常用記數(shù)制常用記數(shù)制1. 1. 十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) 共有共有0 09 9十種數(shù)字表示十種數(shù)字表示, , 逢十進(jìn)一。逢十進(jìn)一。 (D)(D)1010 = D = Dn-1n-11010n-1n-1+D+Dn-2n-21010n-2n-2+.+D+.+D1 110101 1+D+D0 010100 0 +D+D-1-11010-1-1+.+D+.+D-m-m1010-m-m=D=Di i1010i i (i = -m (i = -mn-1)n-1)其中，其中，DiDi是是D D的第的第i i位的數(shù)碼位

11、的數(shù)碼( (系數(shù)系數(shù)) )，可以是，可以是0 09 9十種數(shù)字中的任何十種數(shù)字中的任何一個；一個；n n和和m m為正整數(shù)，為正整數(shù)，n n表示小數(shù)點(diǎn)左邊的位數(shù)，表示小數(shù)點(diǎn)左邊的位數(shù)，m m表示小數(shù)點(diǎn)右邊的表示小數(shù)點(diǎn)右邊的位數(shù)，位數(shù)，1010i i稱為十進(jìn)制的權(quán)。稱為十進(jìn)制的權(quán)。 例例1-1 1-1 十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)3256.873256.87可表示為可表示為 (3256.87)(3256.87)1010 = 3 = 310103 3+2+210102 2+5+510101 1+6+610100 0+8+81010- 1- 1+7+71010-2-2 2. 2. 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 共有共有0

12、0、1 1二種數(shù)字符號表示二種數(shù)字符號表示, , 逢二進(jìn)一。逢二進(jìn)一。 一個二進(jìn)制數(shù)一個二進(jìn)制數(shù)B B可用其權(quán)展開式表示為：可用其權(quán)展開式表示為：(B)(B)2 2 = B = Bn-1n-12 2n-1n-1+B+Bn-2n-22 2n-2n-2+.+B+.+B1 12 21 1+B+B0 02 20 0+ + B B-1-12 2-1-1+.+B-m+.+B-m2 2-m-m = =B Bi i2 2i i (i = -m (i = -mn-1) n-1) 例例1-2 1-2 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)1010.111010.11可表示為可表示為 (1010.11) (1010.11) =1 =12

13、 23 3+0+02 22 2+1+12 21 1+0+02 20 0+1+12 2-1-1+1+12 2-2-2 3. 3. 十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)共有共有0 09, A9, AF F十六種數(shù)字符號表示十六種數(shù)字符號表示, , 逢十六進(jìn)一。一逢十六進(jìn)一。一個十六進(jìn)制數(shù)個十六進(jìn)制數(shù)H H可用其權(quán)展開式表示為：可用其權(quán)展開式表示為： (H) (H)1616 = H = Hn-1n-11616n-1 n-1 + H+ Hn-2n-21616n-2n-2+.+ H+.+ H1 116161 1 + + H H0 016160 0 + H+ H-1-11616-1-1+.+ H+.+ H-m-m1616

14、-m-m =H=Hi i1616i i (i = -m (i = -mn-1) n-1) 例例1-3 1-3 十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)2AE.4H2AE.4H可表示為可表示為 (2AE.4)(2AE.4)16 16 = 2= 216162 2 + A+ A16161 1 + E+ E16160 0 + 4+ 41616-1-1 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間存在有一種特殊關(guān)系，即二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間存在有一種特殊關(guān)系，即2 24 4=16=16，也就是說一也就是說一位十六進(jìn)制數(shù)恰好可用四位二進(jìn)制數(shù)來表示，且它們之間的關(guān)系是惟一位十六進(jìn)制數(shù)恰好可用四位二進(jìn)制數(shù)來表示，且它們之間的關(guān)系是惟一的。所以，在

15、計算機(jī)應(yīng)用中，雖然機(jī)器只能識別二進(jìn)制數(shù)，但在數(shù)字的的。所以，在計算機(jī)應(yīng)用中，雖然機(jī)器只能識別二進(jìn)制數(shù)，但在數(shù)字的表達(dá)上更廣泛地采用十六進(jìn)制數(shù)。計算機(jī)中常用的二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制表達(dá)上更廣泛地采用十六進(jìn)制數(shù)。計算機(jī)中常用的二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系如表數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系如表1-21-2所示。所示。 4. 其它進(jìn)制數(shù)其它進(jìn)制數(shù) 一般地，對任意一個一般地，對任意一個K進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)S都可表示為：都可表示為： (S)k = Sn-1Kn-1 + Sn-2Kn-2 +.+ S1K1 + S0K0 + S-1K-1 +.+ S-mK-m =SiKi 1.2.2 各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換各種數(shù)制之間

16、的轉(zhuǎn)換 1. 1. 非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的方法比較簡單，只要將它們按非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的方法比較簡單，只要將它們按相應(yīng)的權(quán)表達(dá)式展開，再按十進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則求和，即可得到它們相應(yīng)的權(quán)表達(dá)式展開，再按十進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則求和，即可得到它們對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。 例例1-4 1-4 將十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)1101.1011101.101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 解：根據(jù)二進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式，有解：根據(jù)二進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式，有 （1101.1011101.101）2 2=1=12 23 3 + 1+ 12 22 2 + 0+ 02 21

17、1 + 1+ 12 20 0 +1+12 2-1 -1 + 0+ 02 2-2 -2 + 1+ 12 2- -3 3 = =（13.625)13.625)1010 例例1-5 1-5 將十六進(jìn)制數(shù)將十六進(jìn)制數(shù)64.CH64.CH轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 解：根據(jù)十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式，有解：根據(jù)十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式，有 （64.C 64.C ）1616= 6= 616161 1 + 4+ 416160 0 + C+ C1616-1-1 = 6 = 616161 1 + 4+ 416160 0 + 12+ 121616-1-1 = (100.75) = (100.75)10102. 2. 十進(jìn)

18、制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)(1) (1) 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 方法一方法一 降幕法降幕法 16 8 4 2 1 0.5 0.25 16 8 4 2 1 0.5 0.25 2 24 4 2 23 3 2 22 2 2 21 1 2 20 0 2 2-1-1 2 2-2-2方法二方法二 整數(shù)部分整數(shù)部分“除除2 2取余直至商為零取余直至商為零” 小數(shù)部分小數(shù)部分“乘乘2 2取整直至全為整取整直至全為整”例例1-6 1-6 將十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)112.25112.25轉(zhuǎn)換為等值的二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換為等值的二進(jìn)制數(shù)。解：解： 整數(shù)部分整數(shù)部分 小數(shù)部分小數(shù)部分

19、112/2=56. 112/2=56.余數(shù)余數(shù)=0=0（最低位）（最低位） 0.250.252=0.5.2=0.5.整數(shù)整數(shù)=0=0（最高位）（最高位） 56/2=28. 56/2=28.余數(shù)余數(shù)=0 0.5=0 0.52=1.0.2=1.0.整數(shù)整數(shù)=1=1 28/2=14. 28/2=14.余數(shù)余數(shù)=0=0 14/2=7 . 14/2=7 .余數(shù)余數(shù)=0=0 7/2=3 . 7/2=3 .余數(shù)余數(shù)=1=1 3/2=1 . 3/2=1 .余數(shù)余數(shù)=1=1 1/2=0 . 1/2=0 .余數(shù)余數(shù)=1=1 從而得到轉(zhuǎn)換結(jié)果（從而得到轉(zhuǎn)換結(jié)果（112.25112.25）10=(1110000.01

20、)210=(1110000.01)2例例1-7 1-7 將十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)301.6875301.6875轉(zhuǎn)換為等值的十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為等值的十六進(jìn)制 數(shù)。數(shù)。解：整數(shù)部分解：整數(shù)部分 小數(shù)部分小數(shù)部分 301/16=18. 301/16=18.余數(shù)余數(shù)=D 0.6875=D 0.687516=11.0000. 16=11.0000. =(11) =(B)=(11) =(B)1616 18/16=1 . 18/16=1 .余數(shù)余數(shù)=2=2 1/16=0 . 1/16=0 .余數(shù)余數(shù)=1=1 所以有所以有,(301.6875),(301.6875)1010=(12D.B)=(12D.B)16163

21、. 3. 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)的方法是：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)的方法是：a.a.從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左和向右把整數(shù)和小數(shù)部從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左和向右把整數(shù)和小數(shù)部 分每分每四位分為一組四位分為一組; ;b.b.若整數(shù)最高位的一組不足若整數(shù)最高位的一組不足4 4位，則在其左邊補(bǔ)零；位，則在其左邊補(bǔ)零；c.c.若小數(shù)最低位的一組不足若小數(shù)最低位的一組不足4 4位，則在其右邊補(bǔ)零位，則在其右邊補(bǔ)零; ;d.d.然后將每組二進(jìn)制數(shù)用對應(yīng)的十六進(jìn)制代替，然后將每組二進(jìn)制數(shù)用對應(yīng)的十六進(jìn)制代替， 則得則得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。到轉(zhuǎn)換結(jié)果。 例例1-

22、8 1-8 將二進(jìn)制數(shù)將二進(jìn)制數(shù)110100110.101101B110100110.101101B轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 為為十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) 解解: :二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 0001 1010 0110. 1011 01000001 1010 0110. 1011 0100 十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) 1 A 6. B 41 A 6. B 4 例例1-9 1-9 將十六進(jìn)制數(shù)將十六進(jìn)制數(shù)2A8F.6DH2A8F.6DH轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 解解: : 十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) 2 A 8 F. 6 D2 A 8 F. 6 D 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 0010 1010 1000 1111.0110 110100

23、10 1010 1000 1111.0110 11011.2.3 1.2.3 計算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)表示計算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)表示1.1.定點(diǎn)小數(shù)的表示定點(diǎn)小數(shù)的表示 定點(diǎn)小數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)準(zhǔn)確固定在數(shù)據(jù)某個位置上的小數(shù)。定點(diǎn)小數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)準(zhǔn)確固定在數(shù)據(jù)某個位置上的小數(shù)。任意一個小數(shù)都可寫成任意一個小數(shù)都可寫成其表示范圍為其表示范圍為：2.2.整數(shù)的表示整數(shù)的表示 整數(shù)所表示的數(shù)據(jù)的最小單位為整數(shù)所表示的數(shù)據(jù)的最小單位為1 1，可以認(rèn)為它是小數(shù)點(diǎn)定在數(shù)據(jù)的最，可以認(rèn)為它是小數(shù)點(diǎn)定在數(shù)據(jù)的最低位右邊的一種數(shù)據(jù)。任意一個帶符號的整數(shù)都可以表示為：低位右邊的一種數(shù)據(jù)。任意一個帶符號的整數(shù)都可以表示為：帶符號的二

24、進(jìn)制數(shù)的表示范圍：帶符號的二進(jìn)制數(shù)的表示范圍：不帶符號的表數(shù)范圍：不帶符號的表數(shù)范圍：3.浮點(diǎn)數(shù)的表示浮點(diǎn)數(shù)的表示 所謂浮點(diǎn)數(shù)，是指小數(shù)點(diǎn)的位置可以左右移動的數(shù)據(jù)，可用所謂浮點(diǎn)數(shù)，是指小數(shù)點(diǎn)的位置可以左右移動的數(shù)據(jù)，可用式子表示：式子表示：在計算機(jī)中典型的浮點(diǎn)數(shù)格式如圖在計算機(jī)中典型的浮點(diǎn)數(shù)格式如圖1-9所示：所示：圖圖1-9 典型的浮點(diǎn)數(shù)格式典型的浮點(diǎn)數(shù)格式1.2.4 二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼 在計算機(jī)中在計算機(jī)中, ,字母和各種字符都是按特定的二進(jìn)制編碼表示。字母和各種字符都是按特定的二進(jìn)制編碼表示。1.1.二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù). .(1)(1)用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)，稱

25、為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)；每位十進(jìn)制數(shù)用四用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)，稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)；每位十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制表示又稱為位二進(jìn)制表示又稱為BCDBCD碼碼(8421(8421碼碼) ) 表表1-3 BCD1-3 BCD碼與二進(jìn)制碼的對應(yīng)關(guān)系碼與二進(jìn)制碼的對應(yīng)關(guān)系(2) (2) 計算機(jī)中計算機(jī)中BCDBCD碼的存儲方式碼的存儲方式(a)(a)壓縮的壓縮的BCDBCD碼碼, ,每四位二進(jìn)制數(shù)表示每四位二進(jìn)制數(shù)表示1 1位位BCDBCD碼。碼。(b)(b)非壓縮的非壓縮的BCDBCD碼碼, ,每八位二進(jìn)制數(shù)表示每八位二進(jìn)制數(shù)表示1 1位位BCDBCD碼。碼。 即低四位為壓縮的即低四位為壓縮的B

26、CDBCD碼碼, ,高高4 4位按需而定，可全為零。位按需而定，可全為零。(c)(c)計算機(jī)的存儲單元通常以字節(jié)計算機(jī)的存儲單元通常以字節(jié)(8(8個二進(jìn)制位個二進(jìn)制位) )為最小單為最小單 元。元?！纠?-101-10】試把十進(jìn)制數(shù)試把十進(jìn)制數(shù)234.15234.15寫成寫成BCDBCD碼的表示形式。碼的表示形式。解：將解：將234.15234.15的每一位用對應(yīng)的的每一位用對應(yīng)的BCDBCD碼表示，可得碼表示，可得（234.15234.15）1010 = =（0010 0011 00100.0001 01010010 0011 00100.0001 0101）BCDBCD 【例例1-111

27、-11】將將BCDBCD碼（碼（0001 0001.0010 0101)0001 0001.0010 0101)BCDBCD轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為 二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)。 解：解： （0001 0001.0010 0101)0001 0001.0010 0101)BCDBCD= =（11.2511.25）1010 （11.2511.25）10 10 = =（1011.011011.01）2 2 所以（所以（0001 0001.0010 0101)0001 0001.0010 0101)BCDBCD = =（1011.011011.01）2 2 【例例1-121-12】將二進(jìn)制數(shù)將二進(jìn)制數(shù)010001110

28、1000111轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為BCDBCD碼。碼。 解：（解：（0100011101000111）2 2 = =（7171）1010 = =（0111 00010111 0001）BCDBCD2.2.字符的編碼字符的編碼(1)ASCII (1)ASCII 用用7 7位二進(jìn)制數(shù)碼來表示位二進(jìn)制數(shù)碼來表示128128個字符和符號。個字符和符號。(2)(2)計算機(jī)中一個字節(jié)為計算機(jī)中一個字節(jié)為8 8位位, ,即即ASCIIASCII碼的最高位碼的最高位D7D7位恒為位恒為0 0。 A 01000001 A 01000001 9 00111001 9 00111001 8 00111000 8 00111

29、000(3)(3)在通信中常把最高位用作奇偶校驗位。在通信中常把最高位用作奇偶校驗位。 A 0 1000001 A 0 1000001 約定偶校驗約定偶校驗( (傳送信息為偶數(shù)個傳送信息為偶數(shù)個1)1) 9 0 0111001 9 0 0111001 8 1 0111000 8 1 01110001.3 無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算1.3.1 1.3.1 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算1. 1. 加法運(yùn)算加法運(yùn)算 加法運(yùn)算規(guī)則加法運(yùn)算規(guī)則 0 + 0 = 0 0 + 1 = 10 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 0 ( 1 + 0 = 1 1

30、 + 1 = 0 (進(jìn)位進(jìn)位1)1)2. 2. 減法運(yùn)算減法運(yùn)算 減法運(yùn)算規(guī)則減法運(yùn)算規(guī)則 0 - 0 = 0 1 - 0 = 10 - 0 = 0 1 - 0 = 1 0 - 1 = 1( 0 - 1 = 1(借位借位1) 1 - 1 = 0 1) 1 - 1 = 0 3. 3. 乘法運(yùn)算乘法運(yùn)算 0 0 0 = 0 1 0 = 0 1 0 = 0 0 = 0 0 0 1 = 0 1 1 = 0 1 1 = 1 1 = 1 例例1-12 1-12 求兩個二進(jìn)制數(shù)求兩個二進(jìn)制數(shù)1100B1100B與與1001B1001B的乘積的乘積 解：解：1100B 1100B 1001B = 110110

31、0B 1001B = 1101100B =01101100B =01101100B4. 4. 除法運(yùn)算除法運(yùn)算 計算計算 1101100/1100 = 10011101100/1100 = 1001 1001 1001 1100 1101100 1100 1101100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 0 0無符號數(shù)的表示范圍無符號數(shù)的表示范圍1. 1. 無符號二進(jìn)制數(shù)的表示范圍無符號二進(jìn)制數(shù)的表示范圍 一個一個n n位的無符號二進(jìn)制數(shù)的表示范圍位的無符號二進(jìn)制數(shù)的表示范圍 0 X 20 X 2n n 1 1 8 8位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)n = 8, n = 8, 其

32、表示范圍為其表示范圍為0 02 28 8-1,-1,即即00H00HFFH,FFH,若運(yùn)算結(jié)果超出數(shù)的可表示范圍，則會產(chǎn)生溢若運(yùn)算結(jié)果超出數(shù)的可表示范圍，則會產(chǎn)生溢出出, ,結(jié)果將不正確。結(jié)果將不正確。 例例1-13 1-13 計算計算10110111B + 01001101B 10110111B + 01001101B =(?)B =(?)B 解解: 10110111 183: 10110111 183 + 01001101 + 77 + 01001101 + 77 1 00000100 260 1 00000100 260 183+77 = 260 183+77 = 260，大于，大于8

33、8位二進(jìn)制數(shù)所能表示的最位二進(jìn)制數(shù)所能表示的最大值大值255255， 所以最高位的進(jìn)位所以最高位的進(jìn)位( (代表了代表了256)256)就丟失了，這樣最后的結(jié)果就是就丟失了，這樣最后的結(jié)果就是 260 - 256 = 4260 - 256 = 4，即，即00000100B00000100B。2. 2. 無符號二進(jìn)制數(shù)的溢出判斷無符號二進(jìn)制數(shù)的溢出判斷 可見可見8 8位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)n=8,n=8,其表示范圍為其表示范圍為0 02 28 8-1,-1,即即00H00HFFH,FFH,若運(yùn)算結(jié)果為若運(yùn)算結(jié)果為9 9位位, ,超出超出8 8位數(shù)的位數(shù)的可表示范圍，這種情況稱為溢出。可表示范圍，這

34、種情況稱為溢出。1.3.3 1.3.3 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算( (復(fù)習(xí)數(shù)字電路復(fù)習(xí)數(shù)字電路) )1.3.4 1.3.4 基本邏輯門及常用邏輯部件基本邏輯門及常用邏輯部件( (復(fù)習(xí)數(shù)字電路復(fù)習(xí)數(shù)字電路) )1.4 1.4 有符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算有符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算真值真值除符號位的數(shù)值部分除符號位的數(shù)值部分, , 稱為機(jī)器數(shù)的真值。稱為機(jī)器數(shù)的真值。符號位符號位帶符號二進(jìn)制數(shù)的最高位為符號位。帶符號二進(jìn)制數(shù)的最高位為符號位。 例例1-18 +0010101B1-18 +0010101B在計算機(jī)中表示為在計算機(jī)中表示為00010101B,00010101B,即即 +21D

35、 +21D。 ( + 21 D ) = 00010101 B( + 21 D ) = 00010101 B -0010101B -0010101B在計算機(jī)中表示為在計算機(jī)中表示為10010101B,10010101B,即即-21D-21D。 ( - 21 D ) = 10010101 B( - 21 D ) = 10010101 B1.4.1 1.4.1 帶符號數(shù)的表示帶符號數(shù)的表示1. 1. 原碼原碼 正數(shù)正數(shù) 正數(shù)原碼符號位用正數(shù)原碼符號位用0 0表示。表示。 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) 負(fù)數(shù)原碼符號位用負(fù)數(shù)原碼符號位用1 1表示。表示。 例例1-19 1-19 已知真值已知真值X=+42D,Y=-42DX

36、=+42D,Y=-42D，求，求XX原碼和原碼和 YY原碼原碼 解：解：X X 原碼原碼 = 0 0101010 = 0 0101010 Y Y 原碼原碼 = 1 0101010 = 1 0101010 2. 2. 反碼反碼 正數(shù)正數(shù) 正數(shù)的反碼等于原碼。正數(shù)的反碼等于原碼。 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) 負(fù)數(shù)的反碼等于原碼除符號位外的數(shù)字按位負(fù)數(shù)的反碼等于原碼除符號位外的數(shù)字按位 求反。求反。3. 3. 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 正數(shù)正數(shù) 正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼。正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼。 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼除符號位外的數(shù)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼除符號位外的數(shù) 字按位求反字按位求反+1.+1. +0 +0補(bǔ)補(bǔ) = +0= +0反反

37、= +0= +0原原 = 00000000= 00000000 -0 -0補(bǔ)補(bǔ) = -0= -0反反 + 1 = 11111111 + 1 + 1 = 11111111 + 1 = 00000000 ( MOD 2 = 00000000 ( MOD 28 8 ) ) 即對即對8 8位字長來講位字長來講, , 最高位的進(jìn)位最高位的進(jìn)位(2(28 8) ) 按模按模256256運(yùn)算被舍掉。運(yùn)算被舍掉。 例例1-241-24已知真值已知真值X=+0110100X=+0110100，Y=-0110100Y=-0110100，求求XX補(bǔ)補(bǔ) 和和YY補(bǔ)補(bǔ) 。解：因為解：因為X0,X0,所以有：所以有： X X補(bǔ)補(bǔ) = 00110100 = 00110100 而而Y0,Y + 127D 72D + 98D = 170D + 127D (+ 72)10= ( +1001000 )2 = 01001000B (+ 72)10= ( +1001000 )2 = 01001000B (+ 98)10= ( +1100010 )2 = 01100010B (+ 98)10= ( +