單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用：第0章 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識

1、單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)高等學(xué)校教材計(jì)算機(jī)應(yīng)用第0章 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用內(nèi) 容 提 要 緒論 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與碼制 小結(jié)0.1 緒 論 計(jì)算機(jī)的新分類 嵌入式系統(tǒng) 單片機(jī) 單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)的發(fā)展趨勢 MCS-51系列單片機(jī)類型一、計(jì)算機(jī)的新分類 長期以來人們按照計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域，將其分為 大型計(jì)算機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型計(jì)算機(jī)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品對其它行業(yè)的廣泛滲透，人們以應(yīng)用為中心、按計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用進(jìn)行新的分類,將其分為 嵌入式計(jì)算機(jī) 和

2、 通用計(jì)算機(jī)。 通用計(jì)算機(jī)具有計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以類同面目出現(xiàn)，并應(yīng)用在社會的各個方面，其典型產(chǎn)品為PC機(jī)； 嵌入式計(jì)算機(jī)則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。 什么是嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、針對具體應(yīng)用系統(tǒng)、對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計(jì)算機(jī)，一臺通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5-10個嵌入式微處理器，鍵盤、鼠標(biāo)、軟驅(qū)、硬盤、顯示卡、顯示器、網(wǎng)卡、Modem、聲卡、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)字相機(jī)、USB集線器等均是由嵌入式處理器控制的。在

3、制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、家電產(chǎn)品等方面無不是嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。二、嵌入式系統(tǒng)1.嵌入式系統(tǒng)的種類 嵌入式系統(tǒng)的核心部件有以下三類： （1）嵌入式微處理器（Embedded Microprocessor Unit, EMPU）： 功能同標(biāo)準(zhǔn)的CPU，但在工作溫度、 電磁干擾、可靠性等方面做了各種增強(qiáng)。 （2）嵌入式微控制器（Microcontroller Unit, MCU又稱單片機(jī)）。 （3）嵌入式DSP處理器（Embedded Digital Signal Processor, EDSP）：DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其

4、適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。 2.嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) (1)產(chǎn)品穩(wěn)定性 不象PC機(jī)那樣更新?lián)Q代很快，51單片機(jī)問世20多年，至今方興未艾。 (2)不可壟斷性 PC機(jī)壟斷全世界，Windows壟斷全世界,而單片機(jī)沒有一個能壟斷全世界，各種單片機(jī)各有自己的市場。 (3)產(chǎn)品的多樣性、分散性、創(chuàng)新性 (4)軟件特性：不是以磁盤的形式存儲，而是固化在芯片中 (5)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)需要開發(fā)工具 嵌入式系統(tǒng)自身無開發(fā)能力，需借助開發(fā)工具，如編程器、仿真器。 全稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single ChipMicrocomputer) 又稱微控制器MCU(Micro Controller

5、 Unit),是將計(jì)算機(jī)的基本部分微型化,使之集成在一塊芯片上的微機(jī)。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/0、串行I/O、定時器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等，它本身就是一個嵌入式系統(tǒng)，同時它也可作更大的嵌入式系統(tǒng)的核心。 單片機(jī)的特點(diǎn)是小而全，即體積小、功能全、功耗低、性能價格比高。三、單片機(jī) 1.單片機(jī)的應(yīng)用 由于單片機(jī)小而全，易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，在自動化裝置，智能化儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。下面僅列舉一些典型的應(yīng)用領(lǐng)域。 （1）工業(yè)控制 數(shù)控機(jī)床，電機(jī)控制，工業(yè)機(jī)器人，自動控制等 （2）儀器儀表 智能儀器，醫(yī)療器械，數(shù)字示波器等。 （3）電信技術(shù) 調(diào)制

6、解調(diào)器，聲像處理，數(shù)字濾波，通信設(shè)備等。 （4）辦公自動化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備 傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)，打印機(jī)，繪圖儀，掃描儀等 （5）汽車與節(jié)能 點(diǎn)火控制，變速控制，防滑車控制，排氣控制，計(jì)費(fèi)器，交通控制等。 （6）導(dǎo)彈 導(dǎo)彈控制，魚雷制導(dǎo)，智能武器裝置，航天導(dǎo)彈系統(tǒng)等。 （7）商用產(chǎn)品 電子收款機(jī)，電子秤，銀行統(tǒng)計(jì)機(jī)等。 （8）家用電器 微波爐，電視機(jī)，錄像機(jī)，音響設(shè)備，游戲機(jī)等 以上可見它無處不有、無時不在，像個萬能的螺絲釘。2.單片機(jī)的發(fā)展趨勢（1）單片機(jī)的字長由4位、8位、16 位發(fā)展到32位。 這幾種字長的MCU目前同時存在于市場，由于單片機(jī)主要用于控制，目前8位的MCU 仍然占主流地位，只有

7、在精度要求特別高的場合如圖像處理等，才采用16位的MCU, 用戶可以根據(jù)產(chǎn)品的需要進(jìn)行選擇。（2）運(yùn)行速度不斷提高。 單片機(jī)的使用最高頻率由6MHz、12MHz 、24MHz、 33MHz、發(fā)展到 40MHz。（3）單片機(jī)內(nèi)的存儲容量越來越大。 由1KB、 2KB、 4KB、 8KB、 16KB、 32KB、發(fā)展到 64KB 等。（4）ROM存儲器的編程也越來越方便 有 ROM型（掩模型）、OTP型（一次性編程）、EPROM（紫外線擦除編程）、EEPROM（電擦除編程）及FLASH（閃速編程）。編程（燒錄）方式也越來越方便，目前有脫機(jī)編程、在系統(tǒng)編程（ISP）、在應(yīng)用編程（IAP）。各類產(chǎn)品并

8、存，可供用戶選擇。 （5）I/O端口多功能化 單片機(jī)內(nèi)除集成有并行接口、串行接口外，還集成有A/D、D/A、LED/LCD顯示驅(qū)動、DMA控制、PWM（脈寬調(diào)制輸出）、 PLC（鎖相環(huán)控制）、 PCA(邏輯陣列） WDT（看門狗）等。 （6）功耗越來越低 采用CHMOS制作工藝使單片機(jī)集HMOS的高速、高集成度和CMOS的低功耗技術(shù)為一體，使單片機(jī)的功耗進(jìn)一步降低，適應(yīng)的電壓范圍更寬（2.66V）。（7）結(jié)合專用集成電路ASIC、精簡指令集和RISC技術(shù)，使單片機(jī)發(fā)展成為嵌入式的處理器，深入到數(shù)字信號處理、圖象處理、人工智能、機(jī)器人等領(lǐng)域。 以上單片機(jī)各種發(fā)展系列并非一代淘汰一代，用戶根據(jù)產(chǎn)品

9、要求、性價比等情況選擇。 目前市面上較有影響的單片機(jī)廠家有：INTEL：MCS-51、MCS-96系列。MOTOROLA：68HCXX系列。MICROCHIP：16C5X/6X/7X/8X系列。ZILOG：Z86EXXXPSC系列。TEXAS：MSP430FXX系列。 各廠家單片機(jī)的指令系統(tǒng)各不相同，功能各有所長，其中市場占有最高的是MCS-51系列，因?yàn)槭澜缟虾芏嘀腎C生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)51兼容的芯片。目前為止，MCS-51單片機(jī)已有數(shù)百個品種，還在不斷推出功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。近年來PHILIPS公司又推出了指令和MCS-51兼容的16位單片機(jī)，這樣保證了MCS-51單片機(jī)的先進(jìn)性，同時，很多

10、專用芯片以它作為控制核心，可以預(yù)言，幾十年內(nèi)不會淘汰。因此，MCS-51單片機(jī)成為教學(xué)的首選機(jī)型。3.MCS-51系列單片機(jī)類型 MCS-51系列單片機(jī)品種很多，如果按照存儲器ROM配置狀態(tài),可劃分為：片內(nèi)無EPROM型，如80(C)3X;片內(nèi)EPROM,如87(C)5X；片內(nèi)FLASH EEPROM型，如89C5X;片內(nèi)EEPROM ISP型(可在系統(tǒng)編程）如89S5X。 如果按照其功能，則可劃分以下一些類型:(1)基本型 基本型有8031、8051、8751、89C51/S51等。 基本型的代表產(chǎn)品是8051，其基本特性如下： 一個8位CPU和指令系統(tǒng)。 128字節(jié)的片內(nèi)RAM。 21個特

11、殊功能寄存器。 32線并行I/O口。 2個16位定時/計(jì)數(shù)器。 一個全雙工串行口。 5個中斷源、2個中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu). 4KB片內(nèi)ROM。 一個片內(nèi)時鐘振蕩器和時鐘電路. 片外可擴(kuò)展64KBROM和64KBRAM. 由此可見,它本身就是一個功能相當(dāng)強(qiáng)的8位微型機(jī). (2)增強(qiáng)型 有8052AH、8032AH、8752BH,此類型單片機(jī)的內(nèi)ROM和RAM容量比基本型的增大一倍,同時把16位計(jì)數(shù)增為3個.87C54內(nèi)部ROM增加到16KB,87C58增加到32KB. (3)低功耗型 有80C5XBH、80C31XBH、87C5X.這類型號帶有“C”字的單片機(jī)采用CHMOS工藝,其特點(diǎn)是功耗低，

12、另外, 87C51還有兩級程序存儲器保密系統(tǒng),可防止非法拷貝程序. 此外還有內(nèi)含DMA、PCA (可編程計(jì)數(shù)陣列)、A/D、多并行口、及內(nèi)含BASIC高級語言型等多類產(chǎn)品，詳見教材續(xù)表。 0.2.1 微機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微機(jī)系統(tǒng)軟件硬件主機(jī)外圍設(shè)備微處理器（CPU）運(yùn)算器控制器寄存器存儲器（內(nèi)存）RAMROM輸入/輸出接口（I/O接口）并行、串行接口定時器、A/D、D/A總線系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件程序設(shè)計(jì)語言外部設(shè)備輔助設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輔助存儲器電源電路時鐘電路CPU是計(jì)算機(jī)的控制核心，它的功能是執(zhí)行指令，完成算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，并對整機(jī)進(jìn)行控制。存儲器用于存儲程序和數(shù)據(jù)。輸入/輸出接口（又稱I/O

13、接口）是CPU和外設(shè)之間相連的邏輯電路，外設(shè)必須通過接口才能和CPU相連。不同的外設(shè)所用接口不同。每個I/O接口也有一個地址，CPU通過對不同的I/O接口進(jìn)行操作來完成對外設(shè)的操作。總線 CPU 、存儲器、I/O接口和之間相連的一組線。用于傳送程序或數(shù)據(jù)的總線稱為數(shù)據(jù)總線；地址總線用于傳送地址，以識別不同的存儲單元或I/O接口；控制總線用于控制數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)流送的方向、對象等。0.2.2 微機(jī)的基本工作原理存儲程序、執(zhí)行程序是微機(jī)的工作原理，取指令，譯碼，執(zhí)行是微機(jī)的基本工作過程。單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一種，是將計(jì)算機(jī)主機(jī)（CPU、存儲器和I/O接口）集成在一小塊硅片上的微機(jī)，又稱微控制器。它專

14、為工業(yè)測量與設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，具有三高優(yōu)勢（集成度高、可靠性高、性價比高）. 單片機(jī)的特點(diǎn)是小而全(體積小，功能全），主要應(yīng)用于工業(yè)檢測與控制、計(jì)算機(jī)外設(shè)、智能儀器、儀表、通信設(shè)備、家用電器等，特別適合于嵌入式微型機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 0.2.3 微機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)主要有如下一些技術(shù)指標(biāo)：字長：CPU并行處理數(shù)據(jù)位，由此定為8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)等。存儲容量：存儲器單元數(shù)，例如256B、8KB、1MB等（1B即一個字節(jié)，也就是一個8位二進(jìn)制數(shù)，是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的基本單位）。運(yùn)算速度：CPU處理速度，它和內(nèi)部的工藝結(jié)構(gòu)以及外接的時鐘頻率有關(guān)。時鐘頻率：在CPU極限頻率以下，時鐘頻率越高，執(zhí)行指令速度

15、越快，對單片機(jī)而言，有6MHz、12MHz、24MHz等。0.3.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù) 計(jì)算機(jī)中的數(shù)字電路具有兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)且能相互轉(zhuǎn)換，即“0”和“1”兩種狀態(tài)。計(jì)算機(jī)處理的一切信息均用二進(jìn)制數(shù)表示，但是二進(jìn)制數(shù)書寫起來太長，所以微型計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)都采用十六進(jìn)制來縮寫。十六進(jìn)制數(shù)用09、AF等16個數(shù)碼表示十進(jìn)制數(shù)015。 為了區(qū)別十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)及十六進(jìn)制數(shù)3種數(shù)制，在數(shù)的后面加一個字母以進(jìn)行區(qū)別。用 B（binary）表示二進(jìn)制數(shù)制； D（decimal）或不帶字母表示十進(jìn)制數(shù)制； H（hexadecimal）表示十六進(jìn)制數(shù)制。表0-1 不同進(jìn)位記數(shù)制對照表二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)間的

16、相互轉(zhuǎn)換 將二進(jìn)制數(shù)從右（最低位）向左每4位為1組分組，若最后一組不足4位，則在其左邊添加0，以湊成4位，每組用1位十六進(jìn)制數(shù)表示。如：1111111000111B1 1111 1100 0111B0001 1111 1100 0111B1FC7H 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換位二進(jìn)制數(shù)，只需用4位二進(jìn)制數(shù)代替1位十六進(jìn)制數(shù)即可。 如：3AB9H=0011 1010 1011 1001B十六進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 將十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開相加，如：1F3DH=163116215161316013 =4096125615163113 =409638404813=7997 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)可用出16

17、取余法，即用16不斷地去除待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)，直至商等于0為止。將所得的各次余數(shù)，依倒敘排列，即可得到所轉(zhuǎn)換的十六進(jìn)制數(shù)。如將38947轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，其方法及算式如下： 即38947=9823H0.3.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的幾個概念1.機(jī)器數(shù)與真值機(jī)器數(shù)：機(jī)器中數(shù)的表示形式，它將數(shù)的正、負(fù)符號和數(shù)值部分一起進(jìn)行二進(jìn)制編碼，其位數(shù)通常為8的整數(shù)倍。真值：機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值的正負(fù)和大小，是人們習(xí)慣表示的數(shù)。2。數(shù)的單位位（bit）：一個二進(jìn)制數(shù)中的1位，其值不是1便0。字節(jié)（Byte）：一個字節(jié)，就是一個8位的二進(jìn)制數(shù)。字（Word）：兩個字節(jié)，就是一個16位的二進(jìn)制數(shù)。雙字：兩個字，即四個字節(jié)，

18、一個32位二進(jìn)制數(shù)。 只有8位、16位或32位機(jī)器數(shù)的最高位才是符號位。0.3.3 計(jì)算機(jī)中的有符號數(shù)的表示有符號數(shù)有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種表示法。1.原碼 數(shù)值部分用其絕對值，正數(shù)的符號位用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號位用“1”表示。如：X1=5=+00000101B X1原=00000101B X2=-5=-00000101B X2原=10000101B 符號位 8位原碼數(shù)的范圍為FFH7FH（-127127）。原碼數(shù)00H和80H的數(shù)值部分相同、符號位相反，它們分別為+0和-0。16位原碼數(shù)的數(shù)值范圍為FFFFH7FFFH（-3276732767）。原碼數(shù)0000H和8000H的數(shù)值部分相同、符

19、號位相反，它們分別為+0和-0。 原碼表示簡單易懂，而且與真值的轉(zhuǎn)換方便。但若是兩個異號數(shù)相加，或兩個同號數(shù)相減，就要做減法。為了把減運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加運(yùn)算，從而簡化計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，就引進(jìn)了反碼和補(bǔ)碼。（2）反碼 正數(shù)的反碼與原碼相同； 負(fù)數(shù)反碼：符號位不 變，數(shù)值部分按位取反。 例 求8位反碼機(jī)器數(shù)：x1=+4 x1原=00000100B x1反=00000100B=04Hx2=-4 x2原=10000100B x2反=11111011B= FBH 取反(3)補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；負(fù)數(shù)補(bǔ)碼為其反碼加1。例：求 8位補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)：x1=+4： x1原=x1反=x1補(bǔ)= 00000100=04Hx2=

20、 - 4：x2原 =10000100 x2反 = 11111011 x2補(bǔ) = x2 反+1= 1111100=FCH 8位補(bǔ)碼數(shù)的數(shù)值范圍為-128127（80H7FH）。16位補(bǔ)碼數(shù)的數(shù)值范圍為8000H7FFFH（-3276832767）。字節(jié)80H和字8000H的真值分別是-128(-80H)和-32768(-8000H)。補(bǔ)碼數(shù)80H和8000H的最高位既代 表了符號為負(fù),又代表了數(shù)值為1。 快速求法：將負(fù)數(shù)原碼的最前面的1和最后一個1之間的每一位取反。例如x=-4： x原 = 10000100 x補(bǔ) = 11111100=FCH取反 用 模-X求 兩數(shù)互補(bǔ)是針對一定的“?！倍?，“

21、?！奔从?jì)數(shù)系統(tǒng)的過量程回零值，例如時鐘以12為模（12點(diǎn)也稱0點(diǎn)），4和8互補(bǔ)，一位十進(jìn)制數(shù)3和7互補(bǔ)（因?yàn)?710，個位回零，模為10110），兩位十進(jìn)制數(shù)35和65互補(bǔ)（因?yàn)?567100，十進(jìn)制數(shù)兩位回零，模為102100），而對于8位二進(jìn)制數(shù)，模為28100000000B=100H,同理16位二進(jìn)制數(shù)，模為21610000H取反設(shè)有原碼機(jī)器數(shù)X, X0 則 X補(bǔ)=X原 ; X0 則 X補(bǔ)= 模-例如對八位二進(jìn)制數(shù)： X1=+4：X1補(bǔ)=00000100=04H； X2=-4：X2補(bǔ) = 100H-4=FCH對于16二進(jìn)制位數(shù)： X2=+4： X2補(bǔ)= 0004H； X2=-4： X2補(bǔ)

22、 = 10000H-4=FFFCH由此得出求補(bǔ)的通用方法：一個數(shù)的補(bǔ)數(shù)模該數(shù)，這里補(bǔ)數(shù)是對任意的數(shù)而言，包括正、負(fù)數(shù)。而補(bǔ)碼是針對符號機(jī)器數(shù)而言。幾點(diǎn)說明： 根據(jù)兩數(shù)互為補(bǔ)的原理，對補(bǔ)碼求補(bǔ)碼就可以得到其原碼，將原碼的符號位變?yōu)檎?、?fù)號，即是它的真值 例如求補(bǔ)碼數(shù)FAH的真值 。因?yàn)镕AH為負(fù)數(shù),求補(bǔ)碼 FAH補(bǔ)86H=-6, 所以補(bǔ)碼數(shù)FAH的真值為-6. 例如求補(bǔ)碼數(shù)78H的真值 。因?yàn)?8H為正數(shù)求補(bǔ)碼 78H補(bǔ)78H=+120 78H的真值為120 一個用補(bǔ)碼表示的機(jī)器數(shù)，若最高位為0，則其余幾位即為此數(shù)的絕對值；若最高位為1，其余幾位不是此數(shù)的絕對值，必須把該數(shù)求補(bǔ)（按位取反（包括符

23、號位）加1），才得到它的絕對值。如：X=-15 -15補(bǔ)F1H11110001B 求補(bǔ)得00001110100001111B=15 當(dāng)數(shù)采用補(bǔ)碼表示時，就可以把減法轉(zhuǎn)換為加法。例1：64-10=64+(-10)=5464補(bǔ)=40H=0100 0000B10補(bǔ)=0AH=0000 1010B -10補(bǔ)=1111 0110B做減法運(yùn)算過程： 用補(bǔ)碼相加過程 結(jié)果相同，其真值為36H（=54）。由于數(shù)的八位限制，最高位的進(jìn)位是自然丟失的（再計(jì)算機(jī)中。進(jìn)位被存放在進(jìn)位標(biāo)志CY中的。）用補(bǔ)碼表示后，減法均可以用補(bǔ)碼相加完成。因此，在微機(jī)中，凡是符號數(shù)一律是用補(bǔ)碼表示的。用加法器完成加、減運(yùn)算，用加法器和移

24、位寄存器完成乘、除運(yùn)算，簡化計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)。例2: 34-68=34+(-68)-3434=22H=0010 0010B68=44H=0100 0100B -68補(bǔ)=1011 1100B做減運(yùn)算過程： 用補(bǔ)碼相加過程： 結(jié)果相同。因?yàn)榉栁粸?，對其求補(bǔ)，得其真值：-00100010B， 即為-34=-22H。由上面兩個例子還可以看出，1)用補(bǔ)碼相加完成兩數(shù)相減，相減若無借位，化為補(bǔ)碼相加就會有進(jìn)位；相減若有借位，化作補(bǔ)碼相加就不會有進(jìn)位。2)補(bǔ)碼運(yùn)算后的結(jié)果為補(bǔ)碼，需再次求補(bǔ)才能得到運(yùn)算結(jié)果的 真值。 0.3.4 進(jìn)位和溢出例3 10550155 10569H 5032H 若把結(jié)果視為無符號

25、數(shù)，為155，結(jié)果是正確的。若將此結(jié)果視為符號數(shù)，其符號位為1，結(jié)果為-101，這顯然是錯誤的。其原因是和數(shù)155大于8位符號數(shù)所能表示的補(bǔ)碼數(shù)的最大值127，使數(shù)值部分占據(jù)了符號位的位置，產(chǎn)生了溢出，從而導(dǎo)致結(jié)果錯誤。又如： -105-50=-155 CY=1 兩個負(fù)數(shù)相加，和應(yīng)為負(fù)數(shù)，而結(jié)果01100101B卻為正數(shù)，這顯然是錯誤的。其原因是和數(shù)-155小于8位符號數(shù)所能表示的補(bǔ)碼數(shù)的最小值-128，也產(chǎn)生了溢出。結(jié)論：當(dāng)兩個補(bǔ)碼數(shù)相加結(jié)果超出補(bǔ)碼表示范圍，就會產(chǎn)生溢出，導(dǎo)致結(jié)果錯誤。計(jì)算機(jī)中設(shè)立了溢出標(biāo)志位OV，通過最高位的進(jìn)位（符號位的進(jìn)位）CY和次高位進(jìn)位（低位向符號位的進(jìn)位）CY-

26、1異或產(chǎn)生。例4 74744AH+4AH 0 1 0 0 1 0 1 0 0 01 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 CY CY-1=0 1=1.有溢出 OV1 CY CY-1 無進(jìn)位 CY=0 由上兩例中，例3的 OV=1、CY=1,例4中OV=1、CY=0，可見溢出和進(jìn)位并非有必然的聯(lián)系，這是由于兩者產(chǎn)生的原因是不同的，兩者判斷的方法也是是不同的。重述如下： 溢出OV：兩個補(bǔ)碼數(shù)相加結(jié)果超出補(bǔ)碼表示范圍而產(chǎn)生，OV= CY CY-1 進(jìn)位CY: 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出計(jì)算機(jī)位數(shù)的限制（8位、16位），會產(chǎn)生進(jìn)位，它是由最高位計(jì)算產(chǎn)生的,在加法中表現(xiàn)為進(jìn)位，在減法中表現(xiàn)為借

27、位。0.3.5 BCD碼生活中人們習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)，計(jì)算機(jī)只能識別二進(jìn)制數(shù)，為了將十進(jìn)制數(shù)變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)，出現(xiàn)了BCD碼，即二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù)。故名思意，它即是逢十進(jìn)一，又是一組二進(jìn)制代碼。用4位二進(jìn)制數(shù)編碼表示1位十進(jìn)制數(shù)稱為壓縮的BCD碼，8位二進(jìn)制數(shù)可以放2個十進(jìn)制數(shù)位。也可以用8位二進(jìn)制數(shù)表示1個十進(jìn)制數(shù)位，這種BCD碼稱為非壓縮的BCD碼。十進(jìn)制數(shù)和BCD碼的對照表見表0-2 表0-2 BCD編碼表例：求十進(jìn)制數(shù)876的BCD碼 壓縮的BCD碼 ：876BCD = 1000 0111 0110B=876H 非壓縮的BCD碼：876BCD=00001000 00000111 00000110B080706H 又如,十進(jìn)制數(shù)1994的壓縮的BCD碼1944H 1994的非壓縮的BCD碼01090404H0.3.6 BCD碼的運(yùn)算 BCD碼運(yùn)算應(yīng)該得到BCD碼結(jié)果，由于計(jì)算機(jī)是按二進(jìn)制運(yùn)算，結(jié)果不為BCD碼，因此要進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整。調(diào)整方法為：當(dāng)計(jì)算結(jié)果有非BCD碼或產(chǎn)生進(jìn)位/借位時，加法進(jìn)行 +6、減法進(jìn)行 -6 調(diào)整運(yùn)算。例：計(jì)算BCD碼 78+69=？ 0111 1000 78H+ 0110 1001 + 69H 1110 0001 E1H不調(diào)整，結(jié)果為二進(jìn)制+ 0110 0110 + 66H調(diào)