南京郵電大學(xué)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)1-1章課件

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1基礎(chǔ)知識Ch.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的編碼（一）1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的碼制（二）1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成(一)1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成(二)Ch.7存儲器系統(tǒng)7.1概述2基礎(chǔ)知識2第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)3第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)3IBMPC系列微機(jī)中微處理器簡介64G233~333M366464750321997奔騰21.2-3G64642300322000奔騰4233~333M646475032奔騰3512K16K8K有無無無高速緩存150~200M60~166M25~100M12~33M6~20M4.77M4.77M主頻6464323216816外部總線寬度55031012027.513.42.92.9晶體管(萬個(gè))1995199319891986198219791978發(fā)布年分1M20161680864G326432奔騰4G3232323861M201616808864G366432P64G32323248616M241616286尋址空間地址總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度字長(位)型號4IBMPC系列微機(jī)中微處理器簡介64G233~333M36Intel微處理器1971年，第一款4位微處理器40041974年，8位微處理器80801978年，16位微處理器8086

1979年，又開發(fā)出了80881981年，美國IBM公司將8088芯片用于其研制的PC機(jī)1982年，研制出了80286微處理器1985年10月17日，32位微處理器80386DX正式發(fā)布

1989年，80486芯片1993年，PentiumCPU問世1996年底，多能PentiumMMX1998年，PentiumII、至強(qiáng)Xeon、賽揚(yáng)Celeron1999年春，PentiumIII2000年，Pentium42002年，超線程技術(shù)（HT，Hyper-Threading）

2005年4月18日，全球同步首發(fā)雙核處理器奔騰D2006年11月，推出4核處理器5Intel微處理器1971年，第一款4位微處理器4004580核處理器680核處理器680核處理器2007-02-11核心面積275平方毫米主頻3.16GHz電壓0.95V數(shù)據(jù)帶寬1.62Tb/s浮點(diǎn)運(yùn)算能力1.01TFlops相當(dāng)于1萬顆10年前的PentiumPro功耗不過62W比core2duo還低780核處理器2007-02-1171.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制1.1.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示（1）基r進(jìn)位數(shù)制

S

=N=其中，Ki{0，1，…，r-1}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用r個(gè)符號表示數(shù)值；逢r進(jìn)一。81.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制1.1.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示（1）（2）十進(jìn)制數(shù)

S10=N=（3）二進(jìn)制數(shù)

S2=N=其中，Di{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用10個(gè)符號表示數(shù)值；逢十進(jìn)一。其中，Bi{0，1}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用2個(gè)符號表示數(shù)值；逢二進(jìn)一。9（2）十進(jìn)制數(shù)（3）二進(jìn)制數(shù)其中，Di{0，1，2，3（5）十六進(jìn)制數(shù)S16=N=其中，Hi{0，1，…，15}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用16個(gè)符號表示數(shù)值；逢十六進(jìn)一。（4）八進(jìn)制數(shù)S8=N=其中，Qi{0，1，…，7}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用8個(gè)符號表示數(shù)值；逢八進(jìn)一。10（5）十六進(jìn)制數(shù)（4）八進(jìn)制數(shù)10F1577E1466D1355C1244B1133A102299118800等值的一位十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)等值的一位十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)11F1577E1466D1355C1244B1133A1022（１）二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換1.1.2r進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換因?yàn)椹S28=3，所以1位八進(jìn)制數(shù)可以由3位二進(jìn)制數(shù)表示；因?yàn)椹S216=4，所以1位十六進(jìn)制數(shù)可以由4位二進(jìn)制數(shù)表示。例1（1100101.1001）2=（）8例2(324.66)8=()2(324.66)8=(11010100.11011)2（1100101.1001）2=（145.44）812（１）二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換1例4(17E.58)16＝()2例3(101011.11)2=()16(101011.11)2=(2B.C)16(17E.58)16＝（1,0111,1110.0101,1)213例4(17E.58)16＝(（2）十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

①十進(jìn)制整數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法：除２取余，直到商為零為止.222120所以，(11)10=(1011)2115

2H14（2）十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換①十進(jìn)制②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法:乘2取整,直到乘積的小數(shù)部分為0或達(dá)到一定的精度時(shí)止?！?0.8125)10=(0.1101)20.812521.25020.521.01

.6252H15②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)∴(0.8125)10=(0.1

③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)整數(shù)、純小數(shù)分別計(jì)算,再合并∴(11.8125)10=(1011.1101)216③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)16

1.1.3二～十進(jìn)制數(shù)(BCD碼數(shù))

用四位二進(jìn)制數(shù)代表一位十進(jìn)制數(shù)，又稱BCD碼數(shù).401000100300110011200100010100010001000000000等值的一位十進(jìn)制數(shù)等值的一位BCD碼數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)171.1.3二～十進(jìn)制數(shù)(BCD碼數(shù))40100010011111110110111001011非法BCD碼1010910011001810001000701110111601100110501010101401000100300110011200100010100010001000000000等值的一位十進(jìn)制數(shù)等值的一位BCD碼數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)1811111110110111001011非法BCD碼1010例:設(shè)X=(01010110)2

Y=(01010110)BCDZ=(5A)16問:X,Y,Z中哪個(gè)最大?解:∵X=(01010110)2=26＋24＋22＋21=(86)10

不同數(shù)制的數(shù)比較大小,要把它們化為同一的數(shù)制，才好比較。Y=(01010110)BCD=(56)10

Z=(5A)16=5×161＋10×160=(90)

10∴Z最大.19例:設(shè)X=(01010110)2Y=(010101.2計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼

1.2.1數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示1.定點(diǎn)數(shù)的表示方法所謂定點(diǎn)，即數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)的位置不變。

若用n+1位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)定點(diǎn)數(shù)X，即 X=x0x1x2xn

就可以在計(jì)算機(jī)中表示為：

x0x1x2xn

0：正數(shù)

x0= 1：負(fù)數(shù)符號尾數(shù)201.2計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼1.2.1數(shù)值數(shù)據(jù)在若X為純小數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)位于x0和x1之間：x0x1x2xn若X為整數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)位于xn的右邊：x0x1x2xn其數(shù)值范圍：0|X|1–2-n；其數(shù)值范圍：0|X|2n–1

。21若X為純小數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)位于x0和x1之間：x0x1x2.浮點(diǎn)數(shù)的表示方法小數(shù)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中的位置可以左右移動(dòng)的數(shù)稱作浮點(diǎn)數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)一般表示為 N=±M·REM（Mantissa）：尾數(shù)；R（Radix）：階的基數(shù)；在計(jì)算機(jī)中為2、8、16；E（Exponent）：階的階碼。例：–5678=–5.678103例：(11.01)2=1.101

21=0.1101

22=11.0120=110.12-1=–56.78102=–567.8101222.浮點(diǎn)數(shù)的表示方法例：–5678=–5.678浮點(diǎn)數(shù)格式如下:ESE1E2EmMSM1M2

MnEM階符尾符浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置形式固定在MS與M1之間，小數(shù)點(diǎn)的左右“移動(dòng)”

由E決定，因此尾數(shù)必為小數(shù)。例：(11.01)2的浮點(diǎn)數(shù)表示為:0100110123浮點(diǎn)數(shù)格式如下:EM階符尾符浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的?真值：實(shí)際的數(shù)值數(shù)據(jù)。如：＋101—101?字長：包括符號位在內(nèi)，一個(gè)機(jī)器數(shù)具有的位數(shù)。如：字長n=8的機(jī)器數(shù)，除了符號位，數(shù)值部分為7位?機(jī)器數(shù)（機(jī)器碼）：機(jī)器內(nèi)表示的數(shù)值數(shù)據(jù)。

1.2.2二進(jìn)制數(shù)的編碼下面介紹機(jī)器數(shù)的表示方法（原碼，補(bǔ)碼，反碼）。正數(shù)負(fù)數(shù)0xxxxxxx1xxxxxxx24?真值：實(shí)際的數(shù)值數(shù)據(jù)。?字長：包括符1.原碼表示法

定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的原碼形式為x0x1x2…xn,則有設(shè)x=+101字長為4位的原碼為[x]原=0101

設(shè)x=－101字長為8位的原碼為[x]原=10000101

x=+0字長為8位的原碼為[x]原=00000000

x=－0字長為8位的原碼為[x]原=10000000字長為8位的原碼為[x]原=00000101251.原碼表示法定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的原碼形式為

2.

補(bǔ)碼表示法

定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的補(bǔ)碼形式為x0x1x2…xn,則有例x=+101,字長為8位的補(bǔ)碼為[x]補(bǔ)=00000101x=－101,字長為8位的補(bǔ)碼為[x]補(bǔ)=11111011x=+0，字長為8位的補(bǔ)碼為[x]補(bǔ)=00000000262.補(bǔ)碼表示法定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的補(bǔ)碼形式3.反碼表示法

定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的反碼形式為x0x1x2…xn,則有

例x=+101字長為8位的反碼為[x]反=00000101x=－101字長為8位的反碼為[x]反=11111010x=+0字長為8位的反碼為[x]反=00000000

x=－0字長為8位的反碼為[x]反=11111111273.反碼表示法定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的反碼形式4.小結(jié)：①正數(shù)的原、反、補(bǔ)碼與真值數(shù)相同；③求負(fù)數(shù)補(bǔ)碼可先求反碼再在末位加1。②零補(bǔ)碼唯一；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一律用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算。284.小結(jié)：③求負(fù)數(shù)補(bǔ)碼可先求反碼再在末位加1。②零1.2.3補(bǔ)碼到真值的轉(zhuǎn)換設(shè)[X]補(bǔ)=x0x1x2…xn。當(dāng)x0=0，X=[X]補(bǔ)；當(dāng)x0=1，X=-(2n-x1x2…xn)

。整數(shù)的補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值可按如下方式進(jìn)行.291.2.3補(bǔ)碼到真值的轉(zhuǎn)換設(shè)[X]補(bǔ)=x0x例1設(shè)[X]補(bǔ)=(96)16,則x=(?)10解:[x]補(bǔ)=(96)16=10010110則x=－1101010=(－106)10例2設(shè)x=(－120)10,則[x]補(bǔ)=(?)16解：x=(－120)10=(－1111000)2則[x]補(bǔ)=(10001000)

=(88)16例3設(shè)x=(100)10,則[x]補(bǔ)=(?)16解:x=(100)10=(+1100100)2則[x]補(bǔ)=(01101100)=(64)16例(設(shè)字長n=8)30例1設(shè)[X]補(bǔ)=(96)16,則x=(?)101.2.4n位二進(jìn)制整數(shù)補(bǔ)碼的加減運(yùn)算補(bǔ)碼的加減運(yùn)算〔ｘ＋ｙ〕補(bǔ)＝〔ｘ〕補(bǔ)＋〔ｙ〕補(bǔ)〔ｘ－ｙ〕補(bǔ)＝〔ｘ〕補(bǔ)＋〔－ｙ〕補(bǔ)條件：(1)符號位參加運(yùn)算(2)以2n為模(3)當(dāng)真值滿足下列條件時(shí)，結(jié)果是正確的，否則結(jié)果錯(cuò)誤－2n-1≤x,y,x+y,x－y<+2n-1

311.2.4n位二進(jìn)制整數(shù)補(bǔ)碼的加減運(yùn)算31

[x]補(bǔ)=01000010[y]補(bǔ)=00110011∴x+y=+117，進(jìn)位=0被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中

被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中[x+y]補(bǔ)=001110101[x-y]補(bǔ)=100001111

[x]補(bǔ)=01000010[-y]補(bǔ)=11001101例1.設(shè)x=(66)10，y=(51)10,以28為模，補(bǔ)碼運(yùn)算x+y解：x=(66)10=+1000010，y=(51)10=+0110011∴x-y=+15，進(jìn)位=132[x]補(bǔ)=01000010∴x+y∴66+99=－1011011=－91－66－99=+01011011=+91結(jié)果都是錯(cuò)的被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中

被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中

[66+99]補(bǔ)=010100101[-66-99]補(bǔ)=101011011[-66]補(bǔ)=10111110[-99]補(bǔ)=10011101例2．以28為模，補(bǔ)碼運(yùn)算,求66+99，－66－99解：[66]補(bǔ)=01000010[99]補(bǔ)=0110001133∴66+99=－1011011=－91結(jié)果都錯(cuò)誤原因：因?yàn)樽珠Ln=8，8位字長的補(bǔ)碼數(shù)，其真值范圍是：－128～＋127

而66+99165，真值超過127，

－66－99－165，真值小于－128應(yīng)等于應(yīng)等于總之，∵運(yùn)算器位數(shù)不夠，不能表示165和－165，∴出錯(cuò)。34錯(cuò)誤原因：應(yīng)等于應(yīng)等于總之，∵運(yùn)算器位數(shù)不夠，不能表示1652.溢出與檢測方法溢出：運(yùn)算結(jié)果超出了運(yùn)算器所能表示的范圍。例：8位加法器，運(yùn)算無符號數(shù)，結(jié)果≥2568位加法器，運(yùn)算有符號數(shù)，結(jié)果>+127，<－12816位加法器，運(yùn)算無符號數(shù)，結(jié)果≥6553616位加法器，運(yùn)算有符號數(shù)，結(jié)果>215－1,<－215(1)雙符號位判斷法352.溢出與檢測方法例：(1)雙符號位判斷法35(2)計(jì)算機(jī)怎樣表示進(jìn)位和溢出∑

溢出判斷電路CFOF36(2)計(jì)算機(jī)怎樣表示進(jìn)位和溢出∑溢出判斷電路CFOF36a運(yùn)算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù)b最高位的進(jìn)位值保存在“進(jìn)位標(biāo)志寄存器”中c加數(shù)，被加數(shù)的最高位相同，且和結(jié)果的最高位相異，并溢出標(biāo)志為1如果參與運(yùn)算的數(shù)是無符號數(shù)，則判進(jìn)位標(biāo)志，進(jìn)位標(biāo)志=1，表示溢出。如果參與運(yùn)算的數(shù)是有符號數(shù)，則判溢出標(biāo)志，溢出標(biāo)志=1，表示溢出。(3)程序員如何判斷溢出37a運(yùn)算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù)如果參與例：加數(shù)=01000010被加數(shù)=01100011再如：加數(shù)=10111110被加數(shù)=10011101若加數(shù)、被加數(shù)為無符號數(shù)，則結(jié)果=10100101=165若加數(shù)、被加數(shù)有符號數(shù)，則結(jié)果=－91

若它們是無符號數(shù)，結(jié)果=+91(CF=1)它們是有符號數(shù)，結(jié)果=+91(OF=1)CF=0，OF=1和=010100101

和=101011011CF=1，OF=1結(jié)果都錯(cuò)（+（+38例：加數(shù)=01000010再如：加數(shù)=1011111.2.5無符號數(shù)的概念計(jì)算機(jī)處理的數(shù)值數(shù)據(jù)，包括有符號數(shù)和無符號數(shù)兩類。有符號數(shù)用補(bǔ)碼表示，其最高位代表符號。什么是無符號數(shù)？即數(shù)的最高位不代表符號，而是數(shù)值的一部分。某數(shù)是無符號數(shù)，還是有符號數(shù)，其意義是由程序員定義的。391.2.5無符號數(shù)的概念什么是無符號數(shù)？某數(shù)是如：編程統(tǒng)計(jì)某班級單科的及格人數(shù)。學(xué)生成績沒有負(fù)數(shù)，所以成績應(yīng)視為無符號數(shù)。如：編程統(tǒng)計(jì)某科室工資總額…工資是無符號數(shù)如：數(shù)N=（1111，1111）2若它是有符號補(bǔ)碼數(shù)，則其值=－1若它是無符號數(shù)，則其值=25540如：編程統(tǒng)計(jì)某班級單科的及格人數(shù)。40

1．字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼計(jì)算機(jī)常用的輸入／輸出設(shè)備有鍵盤、顯示器、打印機(jī)。數(shù)字、字母、符號的輸入／輸出均采用標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼。

標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符表詳見書P7。1.3計(jì)算機(jī)中符號數(shù)據(jù)的編碼（數(shù)字化信息）411．字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼標(biāo)準(zhǔn)A如：鍵入“１”，實(shí)際寫入鍵盤存儲區(qū)的是(31)１６即(0011,0001)２鍵入“A”，實(shí)際寫入鍵盤存儲區(qū)的是(41)１６即(0100,0001)２又如：欲顯示“０”，應(yīng)把(30)16

即(0011,0000)2→顯示存儲區(qū)欲顯示“F”，應(yīng)把(46)16

即(0100,0110)２→顯示存儲區(qū)欲使光標(biāo)返回下一行的始格，應(yīng)鍵入：(0D)１６即(0000，1101)２→顯示存儲區(qū)(0A)１６即(0000，1010)２→顯示存儲區(qū)42如：鍵入“１”，實(shí)際寫入鍵盤存儲區(qū)的是(31)１６又如：欲顯要求同學(xué)們要牢記以下18個(gè)字符的ASCⅡ碼：0～9的ASCⅡ碼為(30)１６～(39)１６A～F的ASCⅡ碼為(41)１６～(46)１６回車符的ASCⅡ碼為(0D)１６換行符的ASCⅡ碼為(0A)１６2漢字編碼（1）漢字字模碼字模碼是用點(diǎn)陣表示的漢字字型代碼，用于顯示、打印等方面。一般有1616、2424、3232、4848等等。43要求同學(xué)們要牢記以下18個(gè)字符的ASCⅡ碼：2漢字編碼

0781507815440（3）漢字輸入碼例“英”——（5322）16=（0101001100100010）2GB5007-85：（1101001110100010）2（2）漢字內(nèi)碼45（3）漢字輸入碼例“英”——（5322）16=（01微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)46微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1基礎(chǔ)知識Ch.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的編碼（一）1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的碼制（二）1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成(一)1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成(二)Ch.7存儲器系統(tǒng)7.1概述47基礎(chǔ)知識2第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)48第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)3IBMPC系列微機(jī)中微處理器簡介64G233~333M366464750321997奔騰21.2-3G64642300322000奔騰4233~333M646475032奔騰3512K16K8K有無無無高速緩存150~200M60~166M25~100M12~33M6~20M4.77M4.77M主頻6464323216816外部總線寬度55031012027.513.42.92.9晶體管(萬個(gè))1995199319891986198219791978發(fā)布年分1M20161680864G326432奔騰4G3232323861M201616808864G366432P64G32323248616M241616286尋址空間地址總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度字長(位)型號49IBMPC系列微機(jī)中微處理器簡介64G233~333M36Intel微處理器1971年，第一款4位微處理器40041974年，8位微處理器80801978年，16位微處理器8086

1979年，又開發(fā)出了80881981年，美國IBM公司將8088芯片用于其研制的PC機(jī)1982年，研制出了80286微處理器1985年10月17日，32位微處理器80386DX正式發(fā)布

1989年，80486芯片1993年，PentiumCPU問世1996年底，多能PentiumMMX1998年，PentiumII、至強(qiáng)Xeon、賽揚(yáng)Celeron1999年春，PentiumIII2000年，Pentium42002年，超線程技術(shù)（HT，Hyper-Threading）

2005年4月18日，全球同步首發(fā)雙核處理器奔騰D2006年11月，推出4核處理器50Intel微處理器1971年，第一款4位微處理器4004580核處理器5180核處理器680核處理器2007-02-11核心面積275平方毫米主頻3.16GHz電壓0.95V數(shù)據(jù)帶寬1.62Tb/s浮點(diǎn)運(yùn)算能力1.01TFlops相當(dāng)于1萬顆10年前的PentiumPro功耗不過62W比core2duo還低5280核處理器2007-02-1171.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制1.1.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示（1）基r進(jìn)位數(shù)制

S

=N=其中，Ki{0，1，…，r-1}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用r個(gè)符號表示數(shù)值；逢r進(jìn)一。531.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制1.1.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示（1）（2）十進(jìn)制數(shù)

S10=N=（3）二進(jìn)制數(shù)

S2=N=其中，Di{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用10個(gè)符號表示數(shù)值；逢十進(jìn)一。其中，Bi{0，1}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用2個(gè)符號表示數(shù)值；逢二進(jìn)一。54（2）十進(jìn)制數(shù)（3）二進(jìn)制數(shù)其中，Di{0，1，2，3（5）十六進(jìn)制數(shù)S16=N=其中，Hi{0，1，…，15}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用16個(gè)符號表示數(shù)值；逢十六進(jìn)一。（4）八進(jìn)制數(shù)S8=N=其中，Qi{0，1，…，7}；n，m是正整數(shù)。特點(diǎn)：只用8個(gè)符號表示數(shù)值；逢八進(jìn)一。55（5）十六進(jìn)制數(shù)（4）八進(jìn)制數(shù)10F1577E1466D1355C1244B1133A102299118800等值的一位十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)等值的一位十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)56F1577E1466D1355C1244B1133A1022（１）二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換1.1.2r進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換因?yàn)椹S28=3，所以1位八進(jìn)制數(shù)可以由3位二進(jìn)制數(shù)表示；因?yàn)椹S216=4，所以1位十六進(jìn)制數(shù)可以由4位二進(jìn)制數(shù)表示。例1（1100101.1001）2=（）8例2(324.66)8=()2(324.66)8=(11010100.11011)2（1100101.1001）2=（145.44）857（１）二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換1例4(17E.58)16＝()2例3(101011.11)2=()16(101011.11)2=(2B.C)16(17E.58)16＝（1,0111,1110.0101,1)258例4(17E.58)16＝(（2）十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

①十進(jìn)制整數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法：除２取余，直到商為零為止.222120所以，(11)10=(1011)2115

2H59（2）十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換①十進(jìn)制②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法:乘2取整,直到乘積的小數(shù)部分為0或達(dá)到一定的精度時(shí)止。∴(0.8125)10=(0.1101)20.812521.25020.521.01

.6252H60②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)∴(0.8125)10=(0.1

③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)整數(shù)、純小數(shù)分別計(jì)算,再合并∴(11.8125)10=(1011.1101)261③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)16

1.1.3二～十進(jìn)制數(shù)(BCD碼數(shù))

用四位二進(jìn)制數(shù)代表一位十進(jìn)制數(shù)，又稱BCD碼數(shù).401000100300110011200100010100010001000000000等值的一位十進(jìn)制數(shù)等值的一位BCD碼數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)621.1.3二～十進(jìn)制數(shù)(BCD碼數(shù))40100010011111110110111001011非法BCD碼1010910011001810001000701110111601100110501010101401000100300110011200100010100010001000000000等值的一位十進(jìn)制數(shù)等值的一位BCD碼數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)6311111110110111001011非法BCD碼1010例:設(shè)X=(01010110)2

Y=(01010110)BCDZ=(5A)16問:X,Y,Z中哪個(gè)最大?解:∵X=(01010110)2=26＋24＋22＋21=(86)10

不同數(shù)制的數(shù)比較大小,要把它們化為同一的數(shù)制，才好比較。Y=(01010110)BCD=(56)10

Z=(5A)16=5×161＋10×160=(90)

10∴Z最大.64例:設(shè)X=(01010110)2Y=(010101.2計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼

1.2.1數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示1.定點(diǎn)數(shù)的表示方法所謂定點(diǎn)，即數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)的位置不變。

若用n+1位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)定點(diǎn)數(shù)X，即 X=x0x1x2xn

就可以在計(jì)算機(jī)中表示為：

x0x1x2xn

0：正數(shù)

x0= 1：負(fù)數(shù)符號尾數(shù)651.2計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼1.2.1數(shù)值數(shù)據(jù)在若X為純小數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)位于x0和x1之間：x0x1x2xn若X為整數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)位于xn的右邊：x0x1x2xn其數(shù)值范圍：0|X|1–2-n；其數(shù)值范圍：0|X|2n–1

。66若X為純小數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)位于x0和x1之間：x0x1x2.浮點(diǎn)數(shù)的表示方法小數(shù)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中的位置可以左右移動(dòng)的數(shù)稱作浮點(diǎn)數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)一般表示為 N=±M·REM（Mantissa）：尾數(shù)；R（Radix）：階的基數(shù)；在計(jì)算機(jī)中為2、8、16；E（Exponent）：階的階碼。例：–5678=–5.678103例：(11.01)2=1.101

21=0.1101

22=11.0120=110.12-1=–56.78102=–567.8101672.浮點(diǎn)數(shù)的表示方法例：–5678=–5.678浮點(diǎn)數(shù)格式如下:ESE1E2EmMSM1M2

MnEM階符尾符浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置形式固定在MS與M1之間，小數(shù)點(diǎn)的左右“移動(dòng)”

由E決定，因此尾數(shù)必為小數(shù)。例：(11.01)2的浮點(diǎn)數(shù)表示為:0100110168浮點(diǎn)數(shù)格式如下:EM階符尾符浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的?真值：實(shí)際的數(shù)值數(shù)據(jù)。如：＋101—101?字長：包括符號位在內(nèi)，一個(gè)機(jī)器數(shù)具有的位數(shù)。如：字長n=8的機(jī)器數(shù)，除了符號位，數(shù)值部分為7位?機(jī)器數(shù)（機(jī)器碼）：機(jī)器內(nèi)表示的數(shù)值數(shù)據(jù)。

1.2.2二進(jìn)制數(shù)的編碼下面介紹機(jī)器數(shù)的表示方法（原碼，補(bǔ)碼，反碼）。正數(shù)負(fù)數(shù)0xxxxxxx1xxxxxxx69?真值：實(shí)際的數(shù)值數(shù)據(jù)。?字長：包括符1.原碼表示法

定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的原碼形式為x0x1x2…xn,則有設(shè)x=+101字長為4位的原碼為[x]原=0101

設(shè)x=－101字長為8位的原碼為[x]原=10000101

x=+0字長為8位的原碼為[x]原=00000000

x=－0字長為8位的原碼為[x]原=10000000字長為8位的原碼為[x]原=00000101701.原碼表示法定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的原碼形式為

2.

補(bǔ)碼表示法

定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的補(bǔ)碼形式為x0x1x2…xn,則有例x=+101,字長為8位的補(bǔ)碼為[x]補(bǔ)=00000101x=－101,字長為8位的補(bǔ)碼為[x]補(bǔ)=11111011x=+0，字長為8位的補(bǔ)碼為[x]補(bǔ)=00000000712.補(bǔ)碼表示法定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的補(bǔ)碼形式3.反碼表示法

定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的反碼形式為x0x1x2…xn,則有

例x=+101字長為8位的反碼為[x]反=00000101x=－101字長為8位的反碼為[x]反=11111010x=+0字長為8位的反碼為[x]反=00000000

x=－0字長為8位的反碼為[x]反=11111111723.反碼表示法定義:若定點(diǎn)整數(shù)X的反碼形式4.小結(jié)：①正數(shù)的原、反、補(bǔ)碼與真值數(shù)相同；③求負(fù)數(shù)補(bǔ)碼可先求反碼再在末位加1。②零補(bǔ)碼唯一；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一律用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算。734.小結(jié)：③求負(fù)數(shù)補(bǔ)碼可先求反碼再在末位加1。②零1.2.3補(bǔ)碼到真值的轉(zhuǎn)換設(shè)[X]補(bǔ)=x0x1x2…xn。當(dāng)x0=0，X=[X]補(bǔ)；當(dāng)x0=1，X=-(2n-x1x2…xn)

。整數(shù)的補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值可按如下方式進(jìn)行.741.2.3補(bǔ)碼到真值的轉(zhuǎn)換設(shè)[X]補(bǔ)=x0x例1設(shè)[X]補(bǔ)=(96)16,則x=(?)10解:[x]補(bǔ)=(96)16=10010110則x=－1101010=(－106)10例2設(shè)x=(－120)10,則[x]補(bǔ)=(?)16解：x=(－120)10=(－1111000)2則[x]補(bǔ)=(10001000)

=(88)16例3設(shè)x=(100)10,則[x]補(bǔ)=(?)16解:x=(100)10=(+1100100)2則[x]補(bǔ)=(01101100)=(64)16例(設(shè)字長n=8)75例1設(shè)[X]補(bǔ)=(96)16,則x=(?)101.2.4n位二進(jìn)制整數(shù)補(bǔ)碼的加減運(yùn)算補(bǔ)碼的加減運(yùn)算〔ｘ＋ｙ〕補(bǔ)＝〔ｘ〕補(bǔ)＋〔ｙ〕補(bǔ)〔ｘ－ｙ〕補(bǔ)＝〔ｘ〕補(bǔ)＋〔－ｙ〕補(bǔ)條件：(1)符號位參加運(yùn)算(2)以2n為模(3)當(dāng)真值滿足下列條件時(shí)，結(jié)果是正確的，否則結(jié)果錯(cuò)誤－2n-1≤x,y,x+y,x－y<+2n-1

761.2.4n位二進(jìn)制整數(shù)補(bǔ)碼的加減運(yùn)算31

[x]補(bǔ)=01000010[y]補(bǔ)=00110011∴x+y=+117，進(jìn)位=0被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中

被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中[x+y]補(bǔ)=001110101[x-y]補(bǔ)=100001111

[x]補(bǔ)=01000010[-y]補(bǔ)=11001101例1.設(shè)x=(66)10，y=(51)10,以28為模，補(bǔ)碼運(yùn)算x+y解：x=(66)10=+1000010，y=(51)10=+0110011∴x-y=+15，進(jìn)位=177[x]補(bǔ)=01000010∴x+y∴66+99=－1011011=－91－66－99=+01011011=+91結(jié)果都是錯(cuò)的被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中

被運(yùn)算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中

[66+99]補(bǔ)=010100101[-66-99]補(bǔ)=101011011[-66]補(bǔ)=10111110[-99]補(bǔ)=10011101例2．以28為模，補(bǔ)碼運(yùn)算,求66+99，－66－99解：[66]補(bǔ)=01000010[99]補(bǔ)=0110001178∴66+99=－1011011=－91結(jié)果都錯(cuò)誤原因：因?yàn)樽珠Ln=8，8位字長的補(bǔ)碼數(shù)，其真值范圍是：－128～＋127

而66+99165，真值超過127，

－66－99－165，真值小于－128應(yīng)等于應(yīng)等于總之，∵運(yùn)算器位數(shù)不夠，不能表示165和－165，∴出錯(cuò)。79錯(cuò)誤原因：應(yīng)等于應(yīng)等于總之，∵運(yùn)算器位數(shù)不夠，不能表示1652.溢出與檢測方法溢出：運(yùn)算結(jié)果超出了運(yùn)算器所能表示的范圍。例：8位加法器，運(yùn)算無符號數(shù)，結(jié)果≥2568位加法器，運(yùn)算有符號數(shù)，結(jié)果>+127，<－12816位加法器，運(yùn)算無符號數(shù)，結(jié)果≥6553616位加法器，運(yùn)算有符號數(shù)，結(jié)果>215－1,<－215(1)雙符號位判斷法802.溢出與檢測方法例：(1)雙符號位判斷法35(2)計(jì)算機(jī)怎樣表示進(jìn)位和溢出∑

溢出判斷電路CFOF81(2)計(jì)算機(jī)怎樣表示進(jìn)位和溢出∑溢出判斷電路CFOF36a運(yùn)算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù)b最高位的進(jìn)位值保存在“進(jìn)位標(biāo)志寄存器”中c加數(shù)，