專題運算計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)時

1、專題運算計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)時第1頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日本課使用教材課堂用教材：天大出版社 2006.9 MCS-51單片機原理及應(yīng)用 ISBN7-5618-2321-5實驗指導(dǎo)書：清華大學(xué)出版社2009.9 計算機硬件技術(shù)實踐教程ISBN978-7-302-20991-1第2頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日學(xué)時分配 共48學(xué)時（實驗另計）專題一用4學(xué)時概述內(nèi)容、“三微”、表示數(shù)、編碼、邏輯運算 引出算術(shù)運算電路的求補電路 先引出求補碼和求補 算術(shù)運算解決 本課學(xué)什么？ 掌握什么？ 怎樣學(xué)？下課后各班交課表（只需注明有課狀況即可，可以劃X或

2、者O來代替具體科目），以便安排實驗時間還有，留下電話方便聯(lián)系本課相關(guān)問題1.上課，2.作業(yè)，3. 軟件、硬件實驗（報告）考勤方法（方法I, 方法II）第3頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日本課的地位學(xué)習(xí)本課對基礎(chǔ)知識的要求本課教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)本課的方法授課章節(jié)及學(xué)時安排實驗內(nèi)容及安排第一講的重點和難點 第4頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日本課的地位計算機文化基礎(chǔ)計算機技術(shù)基礎(chǔ)計算機應(yīng)用基礎(chǔ)第一層第二層第三層計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)微機原理、微機接口、微機應(yīng)用第5頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 微機運算基

3、礎(chǔ) 微機組成、基本工作原理、微機系統(tǒng)初步 了解CPU體系結(jié)構(gòu) 了解存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、作用 了解I/O接口基本功能、結(jié)構(gòu)、端口的編址方式 和I/O同步控制方式 掌握中斷概念、CPU響應(yīng)中斷的條件和處理過程 掌握指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計（隱含的） 微機原理（重點）第6頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日了解并行接口與串行接口的共性與區(qū)別 掌握串行通訊的基本概念掌握可編程并行接口芯片的工作方式、初始化編程掌握定時器、計數(shù)器的原理、功能、應(yīng)用與編程了解鍵盤、顯示器等人機交互設(shè)備的作用、原理及接口方法 理解并掌握A/D,D/A轉(zhuǎn)換原理、主要性能參數(shù)，了解典型DAC、ADC集成芯片,與M

4、PU的接口方法、應(yīng)用及編程了解異步串行通訊協(xié)議、應(yīng)用與編程微機接口（重點）第7頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日了解微機在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用了解計算機測控系統(tǒng)的實時處理概念和一般結(jié)構(gòu)了解測控系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般分析和設(shè)計方法（重點） 微機應(yīng)用第8頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日預(yù)先應(yīng)學(xué)習(xí)：1、計算機文化基礎(chǔ)2、計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)3、數(shù)字電路、模擬電路4、電工基礎(chǔ)學(xué)習(xí)本課對基礎(chǔ)知識的要求第9頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日本課教學(xué)目標(biāo)基本知識基本技能思路方法獨立分析問題和解決問題的能力實踐能力和創(chuàng)新能力綜合運用能力

5、獨立獲取知識的能力教師講解學(xué)生“悟”教學(xué)目標(biāo)傳授知識與能力培養(yǎng)統(tǒng)一，理論與實踐統(tǒng)一。第10頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日學(xué)習(xí)本課的方法1、利用遷移原理 將自身積累的知識充分發(fā)揮出來，遷移到本課新知識的學(xué)習(xí)。2、重視實踐，獨立思考，認(rèn)真做實驗3、帶著問題學(xué)，尋找解決問題的知識、思路、方法第11頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日章節(jié)內(nèi)容學(xué)時學(xué)習(xí)方式第一章 微型計算機基礎(chǔ)4自學(xué)導(dǎo)學(xué) 第二章 MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)3導(dǎo)學(xué)第三章 MCS-51單片機的指令系統(tǒng)2+1*導(dǎo)學(xué) (2第四章 匯編語言程序設(shè)計 2*遷移導(dǎo)學(xué)(4第五章 輸入/輸出和中斷 3導(dǎo)學(xué)(2第六章

6、 MCS-51內(nèi)部的I/O口、定時器及其應(yīng)用 3導(dǎo)學(xué)(2第七章 MCS-51 單片機系統(tǒng)擴展 4*導(dǎo)學(xué)第八章 單片機人機接口（LED顯示器接口） 4導(dǎo)學(xué)(2第九章 單片機系統(tǒng)的開發(fā) 9.1 設(shè)計步驟2自學(xué)(4第10章 新型的51兼容單片機簡介1*導(dǎo)學(xué)授課章節(jié)及學(xué)時安排授課內(nèi)容共31學(xué)時，外加一個學(xué)時介紹考試系統(tǒng)使用第12頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日實驗內(nèi)容學(xué)時實驗一 熟悉軟件環(huán)境及數(shù)傳指令編程設(shè)計2實驗二 算術(shù)、邏輯運算及位操作指令編程設(shè)計2實驗三 分支和循環(huán)程序設(shè)計2實驗四 查表、散轉(zhuǎn)、子程序設(shè)計2實驗五 8155及顯示程序設(shè)計2實驗六 P1口及外部中斷、定時器及中

7、斷2實驗七 綜合性、開放性、設(shè)計性實驗2實驗八 綜合性、開放性、設(shè)計性實驗2實驗內(nèi)容及安排第13頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日內(nèi)容：書P1P28重點： 難點：“三微”的概念 減法運算的原理 機器數(shù)與真值 補碼 補碼、定點補碼運算及 BCD 碼、 ASCII 碼 判溢出 算術(shù)運算與邏輯運算 BCD碼運算及調(diào)整作業(yè)：消化本講內(nèi)容，P33思考習(xí)題1 1-11-5 消化1.4.3 計算機中的運算 P33 1-11、1-12、1-13、1-14 、1-15 1-16 、1-17、1-18 第一講第14頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日第一章 微型計算機基礎(chǔ) .

8、1 微型計算機系統(tǒng)的概念 1、 微處理器、微型計算機、 微型計算機系統(tǒng) 2、本課主要講授內(nèi)容及要求專題一 計算機中的數(shù)、編碼及運算 1. 微型計算機的運算基礎(chǔ) 第一講第15頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日1. “三微”的概念1、微處理器 (MPU) 算術(shù)邏輯單元 其核心cpu運算器和控制器 寄存器組 是微型計算機的核心部件 控制部件2、微型計算機 MPU 為核心 半導(dǎo)體存儲器（ROM/RAM) I/O(Input/Output)接口和中斷系統(tǒng) 系統(tǒng)總線（CB DB AB)集成在一個半導(dǎo)體芯片上組裝在一塊或數(shù)塊印刷電路板上多板微型計算機單板微型計算機單片微型計算機第16頁，

9、共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日微型計算機的兩大分支核心器件微處理器微控制器MicroProcessor Unit embedMicroController UnitMPUMCU第17頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日微機組成結(jié)構(gòu)的兩大類型馮.諾依曼型哈佛型CPUI/O接口存儲器系統(tǒng)總線數(shù)據(jù)存儲器CPUI/O接口程序存儲器系統(tǒng)總線DBCBAB例：PC機例：MCS-51單片機第18頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日3、微型計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)第19頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日硬件系統(tǒng)微型計算機微處理器：運算

10、器、控制器內(nèi)存儲器ROM：ROM、PROM、EPROM、E2PROM、Flash ROM RAM：SRAM、DRAM、iRAM、NVRAMI/O接口：并行、串行、中斷接口、DMA接口系統(tǒng)總線：數(shù)據(jù)、地址、控制總線（DB、AB、CB）外圍設(shè)備輸入/輸出設(shè)備A/D 、D/A轉(zhuǎn)換器開關(guān)量輸入/輸出終端微型計算機微處理器：運算器、控制器內(nèi)存儲器ROM：ROM、PROM、EPROM、E2PROM、Flash ROM RAM：SRAM、DRAM、iRAM、NVRAMI/O接口：并行、串行、中斷接口、DMA接口系統(tǒng)總線：數(shù)據(jù)、地址、控制總線（DB、AB、CB）外圍設(shè)備輸入/輸出設(shè)備A/D 、D/A轉(zhuǎn)換器開關(guān)

11、量輸入/輸出終端第20頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)編譯系統(tǒng)監(jiān)控程序匯編程序程序設(shè)計語言機器語言匯編語言高級語言應(yīng)用軟件 把匯編語言源程序翻譯成機器語言目標(biāo)程序的語言處理程序 自匯編程序 交叉匯編程序第21頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日本課的主要內(nèi)容及要求微型計算機 MPU 微處理器 存儲器（內(nèi)存）I/O接口系統(tǒng)總線連線編程綜合應(yīng)用器件的外特性掌握規(guī)律第22頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日具體機型：MCS-51單片微型計算機Single-Chip MicrocomputerMicro-Controll

12、er MCS-51 單片機的基本組成一、中央處理器CPU二、時鐘電路三、內(nèi)部存儲器四、定時器/計數(shù)器(T/C)五、并行I/O口六、串行口七、中斷控制系統(tǒng)第23頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日重點解決：計算機的重要職能之一處理數(shù) 在計算機中如何表示一個數(shù)？ 不同性質(zhì)數(shù)的運算規(guī)則和算法。14 微型計算機運算基礎(chǔ) 1.4.1 計算機中數(shù)的表示方法 1.4.2 計算機中的編碼 1.4.3 計算機中的運算14 微型計算機運算基礎(chǔ)第24頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 幾個重要概念復(fù)習(xí)不同進制數(shù)之間的互換（黑板）3. 機器數(shù)與真值4帶符號數(shù)的原碼、反碼、補碼5數(shù)

13、的定點與浮點表示 1.4.1 計算機中數(shù)的表示方法第25頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日1 幾個重要概念 重點概念1： 計算機中的數(shù)據(jù)都是以二進制形式進行存儲和運算的 重點概念2： 在計算機中存儲數(shù)據(jù)時，每類數(shù)據(jù)占據(jù)固定長度的二進制數(shù)位，而不管其實際長度。一般長度為字節(jié)的整倍數(shù) 重點概念3： 計算機中不僅要處理無符號數(shù)，還要處理帶符號和帶小數(shù)點的數(shù)。 例如：在八位微機中， 整數(shù)216 存儲為11011000B 整數(shù)56 存儲為00111000B 重點概念4： 機器數(shù)與真值 1 幾個重要概念第26頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日2 不同進制數(shù)之間的互換

14、 1、不同進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)按權(quán)展開法 表示不同進制數(shù)的尾部字母： 二 B ， 十六 H ，八 Q ，十 D(可略) 例：10101010B=127+026+125+024+123+022+121+020=128+32+8+2=1702、十 二 （1）整數(shù)部分除以2取余法直到商為0止 （2）小數(shù)部分乘以2取整法直到積為0止 或達到精度要求止 例： 100= B= H = Q 例：0.625= B= H= Q 0.1= B = H= Q 2 不同進制數(shù)之間的互換第27頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 3、二進制數(shù)、八進制與十六進制數(shù)之間的互換 1）二 八 三合一 2）八

15、二 一分三 3）二 十六 四合一 （重點） 4）十六 二 一分四 （重點） 例：0111 0110 B=76H 9BH=1001 1011B 7 6 1001 1011 例：0.1010 110 B= 0.ACH A C 不足四位補0 問：01110110B= ? Q 0.1010110B= ? Q第28頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日4、 用權(quán)表示數(shù)（2n 2n-1 2n-1 2n-1-1） 1） 權(quán) n位二進制數(shù)各位的權(quán)從高位到低位依次為：n位二進制數(shù)：Bn-1Bn-2Bn-3 B1B0權(quán)： 2n-12n-22n-3 2120 2）用權(quán)表示數(shù)例：111111111B

16、= 2n-1，即n個1。 011111111B = 2n-1-1 ,即n-1個1 最高位的權(quán)為：2n-1例：n=8,11111111B=FFH=28-1 01111111B=7FH=28-1-1例： n位二進制數(shù)表示無符號數(shù)的范圍： 02n-1 n=8 0 28-1 0 255 n=16 0 216-1 065535n=32?N=64?第29頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日3. 機器數(shù)與真值1）機器數(shù)：能被計算機識別的數(shù)稱為機器數(shù)。2）真值： 機器數(shù)所代表的真實值稱為機器數(shù)的真值。3） 對于無符號數(shù)其機器數(shù)與真值表示方法相同。 例：真值： 100=64H=01100100

17、B 對應(yīng)的機器數(shù)：64H=01100100B n位二進制數(shù)可表示的數(shù)的范圍是：0 2n-1 8位二進制數(shù)可表示的數(shù)的范圍是： 0 28-1，0，F(xiàn)FH,0,255 16位二進制數(shù)可表示的數(shù)的范圍是： 0 216-1,0,FFFFH,0,65535 例： 01100100B 其8位全部為數(shù)值位。 特點：無符號數(shù)的機器數(shù)與其真值為等值關(guān)系3. 機器數(shù)與真值第30頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日4） 帶符號數(shù)的機器數(shù)的表示方法（重點和難點） 常見的有原碼、反碼和補碼三種表示方式。 特點：帶符號數(shù)的機器數(shù)與其真值表示方法不同， 兩者的關(guān)系不是等值關(guān)系，僅是一一對應(yīng)關(guān)系。例如：在八

18、位微機中，真值：65可表示成機器數(shù)（原碼）為01000001B真值：65可表示成機器數(shù)（原碼）為11000001B01100000符號位數(shù)值位符號位：“0” 表示正號“1” 表示負(fù)號第31頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日4 帶符號數(shù)的原碼、反碼、補碼（1）原碼定義：在表示帶符號數(shù)時，正數(shù)的符號位為“0”，負(fù)數(shù)的符號位為“1”，數(shù)值位表示數(shù)的絕對值，這樣就得到了數(shù)的原碼。例如在八位微機中：38原100110原00100110B38原100110原10100110B4 帶符號數(shù)的原碼、反碼、補碼第32頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 計算公式：對于字長為

19、n位的機器數(shù)： 當(dāng)真值X0時，X可表示為Xn-2Xn-3X0； 當(dāng)真值X0時，X可表示為Xn-2Xn-3X0， 則X的原碼可定義為： X原0Xn-2Xn-3X0X 0X2n111Xn-2Xn-3X02n1X2n1|X| (2n11)X0 可見n位原碼可表示數(shù)的范圍為： (2n11)(2n11) 則在八位微機中，碼可表示數(shù)的范圍為127至127求真值：帶符號數(shù)的原碼表示法簡單易懂，而且與真值轉(zhuǎn)換方便。 此公式第一項即是原碼，等號后面是由真值求原碼（負(fù)）第33頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日原碼的缺點： l“0”的原碼有兩種形式，這在運算中非常不方便。 0原 00000000

20、B 0原 10000000B，即分為0和0l原碼在進行兩個異符號數(shù)相加或兩個同符號數(shù)相減時，需做減法運算，由于微機中一般只有加法器而無減法器，所以，為了把減法運算轉(zhuǎn)變?yōu)榧臃ㄟ\算就引入了反碼和補碼。原碼的用途：l原碼做乘除法運算方便，兩數(shù)的符號和數(shù)值分別處理 積的符號為兩數(shù)符號位的異或運算結(jié)果 積的數(shù)值部分為兩數(shù)絕對值相乘的結(jié)果第34頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（2）反碼定義：正數(shù)的反碼表示與原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼，可將負(fù)數(shù)原碼的符號位保持不變、數(shù)值位按位取反得到，或者將負(fù)數(shù)看作正數(shù)求原碼，再將所有位按位取反得到。因此，在n位機器數(shù)的計算機中，數(shù)X的反碼定義為：X反0Xn

21、-2Xn-3X0X 0X2n111Xn-2Xn-3X0111B|X|2n1|X| (2n11)X0缺點：“0”的反碼也有兩種表示法，即0和0。 0反00000000B 0反11111111B n位反碼表示數(shù)的范圍與原碼相同， 八位二進制反碼表示的范圍仍是127至127。第35頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日例如八位微機中：11原00001011B11反00001011B11原10001011B11反11110100B38原10100110B38反11011001B127原01111111B127反01111111B127原11111111B127反10000000B0原0

22、0000000B0反00000000B0原10000000B0反11111111B求真值：由反碼求得原碼，再由原碼求得真值，即可得到反碼的真值。例如：反碼11011001B，符號位為1，將數(shù)值位按位取反，得到原碼10100110B，其真值為0100110B即十進制數(shù)38。第36頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（3）補碼（難點）定義：正數(shù)的補碼表示與原碼相同 負(fù)數(shù)的補碼等于它的反碼末位加1 即X補X反1 例如：11原00001011B11反00001011B11補00001011B11原10001011B11反11110100B11補11110101B127原0111111

23、1B127反01111111B127補01111111B127原11111111B127反10000000B127補10000001B0原00000000B0反00000000B0補00000000B0原10000000B0反11111111B128補10000000B第37頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日補碼的含義: 以時鐘對時為例來說明，現(xiàn)由7點鐘調(diào)到4點鐘。 順時針調(diào)： 79 4 （mod 12）逆時針調(diào)： 73 4 （mod 12） 由于時鐘上超過12點時就會自動丟失一個數(shù)12， 這個自動丟失的數(shù)叫做“?！保╩odule，簡寫為mod）第38頁，共87頁，2022

24、年，5月20日，2點6分，星期日由補碼的定義得求補碼公式：l則n位補碼表示數(shù)的范圍為：2n1（2n11）l八位二進制補碼表示的數(shù)值范圍是128至127。優(yōu)點：0的補碼為00000000B，只有這一種形式。X補0Xn-2Xn-3X0X0X2n111Xn-2Xn-3X012n|X|2nX 2n1X0（mod 2n） 第39頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日已知補碼求真值： 已知正數(shù)的補碼求真值與原碼相同，只要將符號位的0變?yōu)椋ㄕ枺?，即得到它的真值?已知負(fù)數(shù)的補碼求真值方法1：將負(fù)數(shù)補碼的數(shù)值位按位取反再加1，將符號位的1變?yōu)椋ㄘ?fù)號），即得到它的真值。方法2：用公式：X=-(

25、2n-X補) 已知 補碼為 01111111B,其真值為+1111111B=+7FH 已知 補碼為 11111111B,其真值為: 10000000B+1= 10000001B,其真值為01H或：X= （ 28 11111111B)= (00H-FFH)= 1第40頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日小結(jié)：已知帶符號數(shù)的機器數(shù)求真值1. 已知正數(shù)的原碼、反碼、補碼求真值， 只需將符號位的“0”改為正號“+”即可。2. 已知負(fù)數(shù)的原碼，其真值只需將原碼的符號位的“1”改為負(fù)號“-”即可。3. 已知負(fù)數(shù)的反碼，先將它變?yōu)樵a，再求真值。 或用公式計算： 真值x=-（2n-1-x反

26、） 4. 已知負(fù)數(shù)的補碼，數(shù)值位取反加1，符號為改為-號，或 用公式：X=-(2n-X補)第41頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日例：已知帶符號數(shù)的機器數(shù)為 56H，求其真值。 真值=+56H例：已知帶符號數(shù)的機器數(shù)為 0D6H，求其真值。 若0D6H是原碼，則真值為：-56H 11010110B -1010110B 若0D6H是反碼，則真值為：-29H -(0FFH-0D6H) 若0D6H是補碼，則真值為：-2AH -(00H-0D6H)第42頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 當(dāng)n=8時，幾種碼的表示范圍原碼反碼補碼127至127127至127128

27、至127 當(dāng)n=16時，幾種碼的表示范圍原碼反碼補碼32767至3276732767至3276732768至32767第43頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日5 數(shù)的定點與浮點表示 計算機中如何表示實數(shù)中的小數(shù)點呢？ 計算機中不用專門的器件表示小數(shù)點，而是用數(shù)的兩種不同的表示法來表示小數(shù)點的位置。 根據(jù)小數(shù)點的位置是否固定，數(shù)的表示方法分為定點表示和浮點表示,相應(yīng)的機器數(shù)稱為定點數(shù)和浮點數(shù)。 任意一個二進制數(shù)N均可表示為： NS2J 其中： S稱為數(shù)N的尾數(shù)，表示數(shù)N的全部有效數(shù)字，決定了N的精度。 J稱為數(shù)N的階碼，底為2，指明了小數(shù)點的位置，決定了數(shù)N的大小范圍。第44

28、頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 sfs1 s2 sm小數(shù)點隱含位置，定點純小數(shù) sf s1 s2 sm小數(shù)點隱含位置，定點純整數(shù)（1）定點表示法 計算機在處理定點數(shù)時，常把小數(shù)點固定在數(shù)值位的最后面或最前面，即分為定點純小數(shù)與定點純整數(shù)兩類，如圖1-6所示。例如: 00011000B，如果看作定點純整數(shù)，其真值為24 看作定點純小數(shù)，其真值為0.1875 第45頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 （2）浮點表示法 在浮點表示法中，小數(shù)點的位置是浮動的，階碼J可取不同的數(shù)值，則在計算機中除了要表示尾碼S，還要表示階碼J。因此，一個浮點數(shù)表示為階碼和尾數(shù)

29、兩部分，尾數(shù)一般是定點純小數(shù)，階碼是定點純整數(shù)，其形式如圖1-7所示。 小數(shù)點隱含位置階符階碼尾符尾數(shù)階碼部分尾數(shù)部分jfj1j2jnsfs1s2sm第46頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日00001001100010101010100000000000B階符階碼 尾符 尾數(shù)(24位）(469.375)10(111010101.011)2 (229 (221001B補1001B補00001001B例如，某計算機用32位表示浮點數(shù)，尾數(shù)部分占24，為補碼定點純小數(shù)；階碼為8位補碼定點純整數(shù)。用來表示一個數(shù)469.375,先進行變換： 因此，數(shù)469.375在該計算機中的浮點表

30、示為：第47頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日1.4.2 計算機中的編碼ASCII碼：由七位二進制編碼組成， 共有128個字符編碼。包括圖形字符（字母、數(shù)字、其它可見字符共96個）和控制字符（回車、空格等共32個） 其中 數(shù)字09的ASCII碼為30H39H，差30H 字母AF的ASCII碼為41H46H, 差37H D7位加奇偶校驗位： 無校驗 D7位補0 奇校驗 D7位使含1的個數(shù)為奇數(shù)個 偶校驗 D7位使含1的個數(shù)為偶數(shù)個 例： 30H 00110000H D7補0為無校驗和偶校驗 10110000H D7補1為奇校驗1.4.2 計算機中的編碼第48頁，共87頁，20

31、22年，5月20日，2點6分，星期日BCD編碼：具有十進制位權(quán)的二進制編碼。最常見的是8421碼。（見書5-6頁） 注意： 0000B1001B是09的BCD碼 1010B1111B是非BCD碼 例： 15 的BCD碼為0001 0101B=15H 15=0FH 100=64H 100的BCD碼為0001 0000 0000B=100H 壓縮的BCD碼 56H 占一個存儲單元 非壓縮BCD碼 05H 06H 占兩個單元存儲方式第49頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日邏輯運算 1、與 3、非 2、或 4、異或 算術(shù)運算1加/減運算電路及二進制無符號數(shù)四則運算2帶符號數(shù)補碼運算

32、及判OV3BCD碼加/減法及十進制調(diào)整 4、算術(shù)運算小結(jié)1.4.3 計算機中的運算 計算機中的運算分為兩類:邏輯運算：邏輯“與”、“或”、“非”、“異或”等算術(shù)運算：加、減、乘、除運算1.4.3 計算機中的運算第50頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日FAAiBiCiSiCi1圖1-8 全加器符號圖AiBiCiSiCi+10000111100110011010101010110100100010111全加器真值表 加/減運算電路1加/減運算電路及二進制無符號數(shù)的四則運算第51頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日減法的實現(xiàn) 減法時SUB=1，有取反加1功能加法

33、時SUB=0無取反加1功能求 補電 路第52頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日進/借位標(biāo)志CY=SUB C8SUBC8CY000011101110C7C8OV000011(負(fù))101(正)110SUB加/減標(biāo)志位0/1CyFAA6B6C6S6C71FAA1B1C1S1C21FAA0B0C0S0FAA7B7S7C811圖1-9八位微機加/減運算電路OV11溢出標(biāo)志OV=C7 C8第53頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（1）加法運算二進制加法法則為： 00010011111011111二進制無符號數(shù)的四則運算第54頁，共87頁，2022年，5月20日，2點

34、6分，星期日例：二進制無符號數(shù)加法 被加數(shù)10111011B + 加數(shù) 00010110B進位 00111110和11010001B 1、求 187+22結(jié)果：11010001B 即209 SUB=0，C8=0，CY=02、求200+200 被加數(shù)11001000B + 加數(shù) 11001000B進位 11001000和 110010000B結(jié)果：SUB=0，C8=1，CY=1 和=進位值+8位和值 =256+10010000B = 400 第55頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日11011101 0011010011000101000 0011010000011111 被加

35、數(shù)10111011B + 加數(shù) 00010110B進位 00111110和11010001B結(jié)果：11010001B 即209 SUB=0，C8=0，CY=0第56頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日00010011 100010011000010001011000100 被加數(shù)11001000B + 加數(shù) 11001000B進位 11001000和 110010000B 10001001結(jié)果：SUB=0，C8=1，CY=1 和=進位值+8位和值 =256+10010000B = 400 第57頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（2） 減法運算法則：（借1

36、當(dāng)2） 被減數(shù)10111011B 減數(shù) 00010110B借位 00000100差 10100101B手算：例：求 187-22例：二進制無符號數(shù)減法結(jié)果：無借位，差為10100101B 即165直接減第58頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日取反11011101 001101001101001010011010111 11001011機器算：難點 被減數(shù)10111011B 減數(shù) 00010110B借位標(biāo)志CY=SUB C8=1 1=0求補電路減法 SUB=1 10101011加1第59頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 被減數(shù) 10111011B=BBH

37、 11101001B 取反 1 加1 11101010B =EAH 進 位 11111010 差 10100101B =A5H求補減數(shù) 00010110B=16H對減數(shù)求補后，加被減數(shù)例：求187-22 結(jié)果：10100101B 即165 無借位，SUB=1， C8=1 ， CY=0說明：直接相減無借位，求補相加有進位，反之亦然。第60頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 計算 22187，即00010110B10111011B時，有： 被減數(shù) 00010110B 減數(shù) 10111011B 01000100B取反 1加1 01000101B 進 位 00000100差 010

38、11011B 此時，結(jié)果為01011011B，即91，不正確， CyC8SUB ，C80,SUB=1 ,CY=1因為有借位256，所以，差=-256+91= -165求補第61頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（3） 乘法運算法則 00=0 01=10=0 11=1 被乘數(shù) 1001B 乘數(shù) 1011B 1001 1001 0000 1001 乘積 1100011B常用算法：1、左移加2、右移加3、連加P129例4-22第62頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（4）定點整數(shù)除法運算 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1

39、1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0常用算法：1、移位相減法 P130 例4-232、連減 P138例4-28第63頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日定點補碼運算定律： 當(dāng)X,Y,X+Y，X-Y均在2n1（2n11）范圍內(nèi)時，則： 補補補 補 X補 Y補=+()補 =補補 如果XY,X-Y的值不在2n1（2n11）范圍內(nèi)(n=8時 -128，127 )，則機器就產(chǎn)生了溢出錯誤,上式不成立，運算結(jié)果無意義。2帶符號數(shù)定點補碼運算及判OV第64頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 溢出判別 (overflow) 若XY 2n11,為正溢出； 若XY127

40、 典型算法：兩個帶符號數(shù)比較大小 用S表示和的符號位，OV為溢出標(biāo)志位則： X補 Y補 S OV 比較結(jié)果 0 0 XY 0 1 XY 1 0 XY 第72頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（1）BCD碼的加法運算 在兩個數(shù)的BCD碼進行加法運算時，當(dāng)?shù)退奈缓透咚奈欢紵o進位并且不超過9時，可得到正確的運算結(jié)果。 例1-13 已知X63，Y24，求XY 解： XBCD碼 01100011B YBCD碼 00100100B 進位 01100000 10000111B10000111B87BCD碼6324BCD碼XYBCD碼 3BCD碼加法及十進制調(diào)整第73頁，共87頁，2022

41、年，5月20日，2點6分，星期日 例1-14 已知X68，Y49，求XY 解： XBCD碼 01101000B YBCD碼 01001001B 進位 01001000 CY=0,AC=1 和 10110001B 01100110B 調(diào)整 100010111B CY=1 X+Y=100+17=117,CY=1,進位值為100 例1-14中，低四位有進位，高四位的值超過9，是非法碼，結(jié)果錯誤，需進行調(diào)整。大家看到，在運算中，當(dāng)?shù)退奈幌蛩母呶贿M位時，是逢16進位為1，即按照十六進制的原則進行的運算，而BCD碼是十進制數(shù)，應(yīng)按照逢十進一的原則進行運算，所以應(yīng)將和的低四位加6以補上多拿走的6，調(diào)整為01

42、11B。和的高四位1011B大于9，應(yīng)向高位進位，同樣加上6進行調(diào)整，變?yōu)?0001B。 編寫出程序片段：MOV A,#68H;(A)=68H=01101000BADD A,#49H ;(A)=B1HDA A ;(A)=B1H+66H=17H CY=1 代表100 結(jié)果：117必須寫B(tài)CD碼不能寫真值第74頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日（2）BCD碼的減法運算 兩個數(shù)的BCD碼進行減法運算時， 當(dāng)?shù)退奈换蚋咚奈欢疾恍杞栉粫r，可得到正確的運算結(jié)果。 例1-15 已知X58，Y25，求XY 解： XBCD碼 01011000B YBCD碼 00100101B 0011001

43、1B 00110011B33BCD碼5825BCD碼XYBCD碼當(dāng)?shù)退奈换蚋咚奈挥薪栉粫r，按十進制運算規(guī)則，向高位借1當(dāng)10，而計算機中按二進制運算規(guī)則進行，借1當(dāng)作16，因此運算后必須減6進行調(diào)整。第75頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 例1-16 已知X68，Y49，求XY 解： XBCD碼01101000B YBCD碼01001001B 差 00011111B AC=1,CY=0 0110B 00011001B 00011001B19BCD碼6849BCD碼XYBCD碼第76頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日說明：如果指令系統(tǒng)中有BCD碼的減法調(diào)

44、整指令，即可直接用該指令完成上述調(diào)整。 如果指令系統(tǒng)中沒有BCD碼的減法調(diào)整指令，則不能用減法指令直接對兩個BCD碼進行減法運算，而需對減數(shù)求補，進行加法運算，然后用加法運算的調(diào)整指令進行調(diào)整。 對八位微機，BCD碼的模為100(十進制數(shù))，減去減數(shù)實現(xiàn)對減數(shù)的求補。為在八位加減運算電路中運算，將100表示成9AH，即10011010B，減去減數(shù)求補。 第77頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日例1-17 已知X68，Y49，求XY 解： XBCD碼01101000B YBCD碼01001001B 模10010011010B YBCD碼01001001B 01010001B

45、10111001B 調(diào)整01100000B 100011001B 這樣，在程序中將BCD碼的減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算，然后利用加法運算的調(diào)整指令進行調(diào)整，即可得到正確的結(jié)果。求補編寫出程序片段：CLR CMOV A,#9AH ; (A)=9AH MODSUBB A,#49H; (A)=51H BCDADD A,#68H ; (A)=B9H 非BCDDA A ; (A)=19H BCDCPL C ; CY=0 無借位，差=19HBCD 求補相加有進位，直接相減位無借位，反之，有借位。第78頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日算術(shù)運算小結(jié)（結(jié)合黑板，舉例說明）1、求補碼與求補 求補

46、碼：已知真值求補碼 求補：兩個含義：減法變加法；減數(shù)變成模內(nèi)互補的數(shù)。 對于無符號數(shù)來說，減去一個數(shù)，在模內(nèi)運算則等于加上一個與之互補的數(shù)。兩個互補的數(shù)的和等于模。 對于帶符號數(shù)，由于符號位與數(shù)值位一起參與運算，當(dāng)不溢出時，運算規(guī)律與無符號數(shù)相同。即把帶符號數(shù)當(dāng)作無符號數(shù)一樣處理。求補的含義轉(zhuǎn)換為：已知X補，求-X補，減變加 即減正變加負(fù)，減負(fù)變加正。 例如：10-1=？ 按無符號做，10+255=9 按帶符號數(shù)做，10+-1補=10+0FFH=9 （模256丟失）第79頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日 X-Y=X+2n-Y= 2n +(X-Y) 1、X=Y,X-Y=0，

47、則 X-Y=2n +(X-Y)=X-Y，進位為2n ，即模2n丟失 ，也即， X-Y=2n +(X-Y)= 2n 也即，直接相減沒借位，求補相加有進位； 2、XY,X-Y0, 則 X-Y=2n +(X-Y) 2n 也即，直接相減有借位，求補相加無進位。 對二進制數(shù)來說 模為2n 第80頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日2、算術(shù)運算與標(biāo)志位 對于運算器來說：只根據(jù)加/減命令對送給它的兩個操作數(shù)進行相應(yīng)的運算，并不區(qū)分是什么性質(zhì)的數(shù)，并且根據(jù)運算結(jié)果，填寫標(biāo)志位。其運算結(jié)果代表什么完全由用戶決定。 一般情況下：無符號數(shù)運算判CY 定點帶符號補碼運算判溢出OV BCD碼運算判CY,機器調(diào)整判AC、CY第81頁，共87頁，2022年，5月20日，2點6分，星期日例：求62+98=？ 1、作無符號數(shù)運算，結(jié)果0A0H=160，CY=0。 一般，CY=0，結(jié)果在0255之間， CY=1，代表256，結(jié)果在0256+255之間 2