【哈工程】計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)-10硬基第1章課件

第1章微型機(jī)系統(tǒng)概述主要內(nèi)容：微機(jī)系統(tǒng)概述微機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)微機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)微機(jī)的基本工作原理PC系列機(jī)1第1章微型機(jī)系統(tǒng)概述主要內(nèi)容：1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微處理器存儲(chǔ)器I/O接口總線硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)(單片機(jī))外設(shè)ALU寄存器控制器鍵盤(pán)、鼠標(biāo)顯示器軟驅(qū)、硬盤(pán)、光驅(qū)打印機(jī)、掃描儀系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.1概述CPUMPU2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微處理器硬件系統(tǒng)微型微型外設(shè)A軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器管理進(jìn)程管理設(shè)備管理文件管理用戶界面GUI網(wǎng)絡(luò)軟件編譯系統(tǒng)系統(tǒng)維護(hù)程序工具軟件系統(tǒng)增強(qiáng)軟件辦公數(shù)據(jù)庫(kù)圖形圖像游戲娛樂(lè)。。。3軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理網(wǎng)絡(luò)軟件辦公31.1.1微機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次2.微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）3.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)*只有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才是完整的計(jì)算機(jī)硬件軟件1.微處理器CPU(MPU)41.1.1微機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次2.微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）硬件軟微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用戶應(yīng)用程序系統(tǒng)應(yīng)用程序操作系統(tǒng)機(jī)器指令微指令硬件邏輯電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)程序員的觀點(diǎn)應(yīng)用程序BIOS硬件邏輯電路操作系統(tǒng)5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用戶應(yīng)用程序系統(tǒng)應(yīng)用程序操作系統(tǒng)機(jī)器1.1.2微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.字長(zhǎng):16位,32位,64位2.存儲(chǔ)器容量：(內(nèi)/外)1KB,1MB,1GB,1TB3.運(yùn)算速度:MIPS,MHz（主頻：1秒內(nèi)發(fā)生的同步脈沖數(shù)）4.外設(shè)擴(kuò)展能力5.軟件配置情況61.1.2微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.字長(zhǎng):16位,32位1.2微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)微處理器

系統(tǒng)的核心存儲(chǔ)器

記憶設(shè)備，內(nèi)存/外存總線

信息的傳輸設(shè)備（CPU總線、系統(tǒng)總線）I/O接口

與外設(shè)進(jìn)行信息交換的“橋梁”71.2微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)微處理器71.2.1三總線結(jié)構(gòu)及分類

1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)3個(gè)特點(diǎn)：①有五大部件組成的。②數(shù)據(jù)、程序以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。③控制器是按程序來(lái)工作的。指令驅(qū)動(dòng)控制命令指令流數(shù)據(jù)流輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備81.2.1三總線結(jié)構(gòu)及分類

1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)3個(gè)特2.微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口地址總線AB輸出設(shè)備數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB:AddressBus，DB:DataBus，CB:ControlBus*硬件五大部件之間是通過(guò)數(shù)據(jù)總線DB、控制總線CB、地址總線AB相連的。CPU三總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn):構(gòu)造簡(jiǎn)單,具有靈活性、擴(kuò)展性、可維修性。92.微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)存I/O輸I/O地址總線AB輸數(shù)據(jù)

3.總線的結(jié)構(gòu)分類按總線組織方法的不同單總線結(jié)構(gòu)雙總線結(jié)構(gòu)多層總線結(jié)構(gòu)（雙層）三種結(jié)構(gòu)103.總線的結(jié)構(gòu)分類按總線組織方法的不同三種結(jié)構(gòu)10單總線結(jié)構(gòu)CPUMMI/OI/OI/ODB,AB,CB缺點(diǎn)：高速的存儲(chǔ)器與低速的I/O接口競(jìng)爭(zhēng)總線，影響了存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)速度11單總線結(jié)構(gòu)CPUMMI/OI/OI/OD雙總線結(jié)構(gòu)面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)CPUMI/OI/OI/ODB,AB,CBDB,CB,AB缺點(diǎn)：存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸必須通過(guò)CPU12雙總線結(jié)構(gòu)面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)CPUMI/OI多層總線結(jié)構(gòu)緩沖器全局M全局I/O局部MCPU

I/OI/O

總線控制邏輯局部I/ODMA控制器DirectMemoryAccess,譯為“直接存儲(chǔ)器存取“13多層總線結(jié)構(gòu)緩沖器全局M全局I/O局部MCPUI/O1.2.2微機(jī)各大組成部分簡(jiǎn)介

1.微處理器MPU(CPU)算術(shù)邏輯單元：ALU（以全加器為基礎(chǔ)，完成四則預(yù)算）累加器ACC標(biāo)志寄存器FR寄存器組RS堆棧和棧指針SP[后進(jìn)先出,push(sp+1),pop]程序計(jì)數(shù)器PC指令寄存器IR，譯碼器ID，操作控制器OC141.2.2微機(jī)各大組成部分簡(jiǎn)介

1.微處理器MPU(C微處理器的典型結(jié)構(gòu)示意圖MOVA,5CHADDA,2EH15微處理器的典型結(jié)構(gòu)示意圖MOVA,5CH152.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（主板上）：稱為內(nèi)存或主存，存放數(shù)據(jù)和程序。2726252423222120存是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的記憶單元集合，每個(gè)記憶單元通常由8位二進(jìn)制位組成，可讀寫(xiě)其中的數(shù)據(jù)。10001010101110101100001110101001162.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（主板上）：稱為內(nèi)存或主存，存放數(shù)據(jù)和程序。常用術(shù)語(yǔ)bit（位，比特）1個(gè)二進(jìn)制位Byte（字節(jié)）8個(gè)二進(jìn)制位KB，MB，GB，TBWord（字）2個(gè)或多個(gè)字節(jié)17常用術(shù)語(yǔ)bit（位，比特）17內(nèi)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)過(guò)程

**內(nèi)存單元地址與內(nèi)存單元內(nèi)容是不同概念111011011100110110001101111011011110100111101101111011011110110111101101111011011110110111101101100011011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址0001控制:寫(xiě)數(shù)據(jù)1000000010000000存儲(chǔ)器的訪問(wèn)過(guò)程：向[0001]單元寫(xiě)數(shù)據(jù)18內(nèi)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)過(guò)程

**內(nèi)存單元地址與內(nèi)存（2）內(nèi)存操作：CPU對(duì)內(nèi)存（RAM)可進(jìn)行讀\寫(xiě)操作。（3）內(nèi)存分類：隨機(jī)存儲(chǔ)RAMDRAM動(dòng)態(tài)SRAM靜態(tài)固化ROM(PROMEPROM)特點(diǎn):RAM可讀可寫(xiě)（斷電消失）ROM只讀（斷電不消失）19（2）內(nèi)存操作：CPU對(duì)內(nèi)存（RAM)193.輸入輸出(I/O)設(shè)備接口輸入設(shè)備輸出設(shè)備接口電路(I/O適配器):CPU與外設(shè)之間必須有(I/O)適配器。203.輸入輸出(I/O)設(shè)備接口輸入設(shè)備20輸入設(shè)備常用輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。21輸入設(shè)備常用輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。4.總線總線:是一組導(dǎo)線,是各種信號(hào)的傳輸公路,是各硬件部件之間的橋梁.有:數(shù)據(jù)總線DB地址總線AB控制總線CB224.總線總線:是一組導(dǎo)線,是各種信號(hào)的傳輸公路,是各221.3微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)各數(shù)制間的轉(zhuǎn)換非十進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)：

按相應(yīng)的權(quán)表達(dá)式展開(kāi)，再按十進(jìn)制求和。例：24.AH=2×161+4×160+A×16-1=36.625注：A～F分別用10～15代入231.3微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)各數(shù)制間的轉(zhuǎn)換23十進(jìn)制→非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制→二進(jìn)制：

整數(shù)：除2取余；53(00110101)小數(shù)：乘2取整。13.375(00001100.11)十進(jìn)制→十六進(jìn)制：

整數(shù)：除16取余；小數(shù)：乘16取整。以小數(shù)點(diǎn)為起點(diǎn)求得整數(shù)和小數(shù)的每一位。注：十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成任意K進(jìn)制數(shù)與上類似，整：除K取余，小數(shù)：乘K取整。24十進(jìn)制→非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制→二進(jìn)制：24二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算無(wú)符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù):算術(shù)運(yùn)算25二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算無(wú)符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算25邏輯運(yùn)算與（∧）或（∨）非（▔）異或（⊕）掌握：邏輯關(guān)系（真值表）和邏輯門(mén)。特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)位/借位。26邏輯運(yùn)算與（∧）掌握：邏輯關(guān)系（真值表）和邏輯門(mén)。特點(diǎn)：“與”、“或”運(yùn)算任何數(shù)和“0”相“與”，結(jié)果為0任何數(shù)和“1”相“或”，結(jié)果為1BACABC&≥1A∧B=CA∨B=C27“與”、“或”運(yùn)算任何數(shù)和“0”相“與”，結(jié)果為0BACAB“非”、“異或”運(yùn)算“非”運(yùn)算即按位求反兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相“異或”：相同則為0，相異則為1A1ABC⊕B=AA

B=CB28“非”、“異或”運(yùn)算“非”運(yùn)算即按位求反A1ABC⊕B=AA“與非”、“或非”運(yùn)算A∧B=CA∨B=CBAC&ABC≥129“與非”、“或非”運(yùn)算A∧B=C半加器abHJ0000011010101101真值表H=ab+ab=a＋bJ=ababH⊕J&30半加器abHJ0000011010101101真值74LS138真值表使能端輸入端輸出端G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

01

10

11

0

100100100100100100100100

000

001010011100101110111

11111111

11111111

11111111

11111111

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111111

101

111111

1

01

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1

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01

11

1

1

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1

0

1111111

10

111111

1

10

3174LS138真值表使能端輸入端輸出1、(有)符號(hào)數(shù)的表示：1.機(jī)器數(shù)和真值機(jī)器數(shù):在計(jì)算機(jī)中使用的,連同符號(hào)位一起數(shù)字化的數(shù).真值:機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的值.(二進(jìn)制/十進(jìn)制)例如:真值:-9(-1001)機(jī)器數(shù):11001

**機(jī)器數(shù)中,用最高位作為真值的符號(hào)位,“0”為正號(hào),“1”為負(fù)號(hào).4(0100)-4(1100)321、(有)符號(hào)數(shù)的表示：1.機(jī)器數(shù)和真值32符號(hào)數(shù)的表示符號(hào)數(shù)(機(jī)器數(shù))的表示方法:

對(duì)于符號(hào)數(shù)，機(jī)器數(shù)常用的表示方法有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種。數(shù)X的原碼記作[X]原，反碼記作[X]反，補(bǔ)碼記作[X]補(bǔ)。注意：對(duì)正數(shù)，三種表示法均相同。它們的差別在于對(duì)負(fù)數(shù)的表示。33符號(hào)數(shù)的表示符號(hào)數(shù)(機(jī)器數(shù))的表示方法:33原碼[X]原最高位為符號(hào)位，用“0”表示正，用“1”表示負(fù)；數(shù)值部分照原樣寫(xiě)出即可。優(yōu)點(diǎn)：真值和其原碼表示之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)單，容易理解；缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)中用原碼進(jìn)行加減運(yùn)算比較困難，0的表示不唯一34原碼[X]原最高位為符號(hào)位，用“0”表示正，用“1”表示負(fù)；數(shù)0的原碼+15(01111)-15(11111)+0=00000000-0=10000000即：數(shù)0的原碼不唯一。35數(shù)0的原碼35原碼的例子[X]原真值：X=+18=+0010010X=-18=-0010010原碼：[X]原

=00010010

=10010010符號(hào)符號(hào)位n位原碼表示數(shù)值的范圍是：對(duì)應(yīng)的原碼是1111～011136原碼的例子[X]原真值：X=+18=+0010010X反碼[X]反對(duì)一個(gè)數(shù)X：若X>0，則[X]反=[X]原若X<0，則[X]反=對(duì)應(yīng)原碼的符號(hào)位不變，數(shù)值部分37反碼[X]反對(duì)一個(gè)數(shù)X：37反碼例X=-52=-0110100[X]原=10110100[X]反=1100101138反碼例X=-52=-0110100380的反碼[+0]反=00000000[-0]反=11111111即：數(shù)0的反碼也不是唯一的。n位反碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的反碼是1000～0111390的反碼[+0]反=00000000n位反碼表示數(shù)值的范圍是補(bǔ)碼[X]補(bǔ)定義：若X>0，則[X]補(bǔ)=[X]反=[X]原若X<0，則[X]補(bǔ)=[X]反+140補(bǔ)碼[X]補(bǔ)定義：40例X=–52=–0110100[X]原=10110100[X]反=11001011[X]補(bǔ)=[X]反+1=11001100練習(xí):[65]補(bǔ)[-78]補(bǔ)[-118]補(bǔ)

[35]補(bǔ)[-97]補(bǔ)[-128]補(bǔ)41例X=–52=–011010041[-128]補(bǔ)=[-10000000]B

=[110000000]原

=[101111111]反+1=[110000000]補(bǔ)

=10000000（對(duì)8位字長(zhǎng)，第9位被舍掉）42[-128]補(bǔ)=[-10000000]B420的補(bǔ)碼[+0]補(bǔ)=[+0]原=00000000[-0]補(bǔ)=[-0]反+1=11111111+1=100000000

對(duì)8位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉n位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼是1000～0111430的補(bǔ)碼[+0]補(bǔ)=[+0]原=00000000對(duì)8位字長(zhǎng)特殊數(shù)10000000該數(shù)在原碼中定義為：-0在反碼中定義為：-127在補(bǔ)碼中定義為：-128對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)，（10000000）B=12844特殊數(shù)10000000該數(shù)在原碼中定義為：-044例:將一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。[X]補(bǔ)=00101110B真值為：+101110B

正數(shù)所以：X=+46[X]補(bǔ)=11010010B真值不等于：-1010010B

負(fù)數(shù)而是：1）X原=[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=[11010010]補(bǔ)2）X真值=-0101110B3）X真值=-4645例:將一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。452、符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算通過(guò)引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。即：[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

[X-Y]補(bǔ)=[X+(-Y)]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)其中X，Y為正負(fù)數(shù)均可，符號(hào)位參與運(yùn)算。462、符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算通過(guò)引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算例X=-52=-0110100，Y=116=+1110100，求X+Y=？[X]原=10110100[X]補(bǔ)=[X]反+1=11001100[Y]補(bǔ)=[Y]原=01110100所以：[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)=11001100+01110100=[01000000]補(bǔ)=[01000000]原X+Y=+1000000=64**若結(jié)果為負(fù)值（11000000）怎樣求真值？負(fù)數(shù)：原碼=

[[X]補(bǔ)]補(bǔ)真值47例X=-52=-0110100，Y=116=+1110100練習(xí)題：補(bǔ)碼運(yùn)算33-45=2.64-32=3.-68+24=4.-58-70=-58-70=-128-58=-(32+16+8+2)=-(0111010)真值=10111010原=11000110補(bǔ)-70=-(64+4+2)=-(1000110)真值=11000110原=10111010補(bǔ)-58-70=110000000(10000000補(bǔ))=110000000補(bǔ)=-1000000048練習(xí)題：補(bǔ)碼運(yùn)算-58-70=-12848

-64-70=-134-64=-(1000000)真值=11000000原=11000000補(bǔ)-70=-(64+4+2)=-(1000110)真值=11000110原=10111010補(bǔ)-64-70=1011111010補(bǔ)=00000110原=+6溢出問(wèn)題49-64-70=-134溢出問(wèn)題49符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題兩個(gè)8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加或相減時(shí)，若（C7C6C5C4C3C2C1C0其中C7為符號(hào)位）（C7j進(jìn)/借位）（C6j進(jìn)/借位）＝1則結(jié)果產(chǎn)生溢出。

其中：C7j為最高位的進(jìn)(借)位；C6j為次高位的進(jìn)(借)位。*C7C6同時(shí)進(jìn)(借)位或都不進(jìn)(借)位時(shí)，不溢出。對(duì)16位或32位的運(yùn)算，也有類似結(jié)論。50符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題兩個(gè)8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加或相減時(shí)，若觀察以下四種情況哪個(gè)溢出？10110101

+10001111

10100010001000010

+011000111010010101000010

+11001101

100001111CASE1:CASE2:CASE3:假定以下運(yùn)算都是有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算。10100010

+11101101

110001111CASE4:溢溢不不51觀察以下四種情況哪個(gè)溢出？10110例：若：X=01111000，Y=01101001則：X+Y=即：次高位向最高位有進(jìn)位，而最高位向前無(wú)進(jìn)位，產(chǎn)生溢出。（事實(shí)上，兩正數(shù)相加得出負(fù)數(shù)，結(jié)果出錯(cuò)）52例：若：X=01111000，Y=01101001523.數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示**根據(jù)小數(shù)點(diǎn)位置是否固定,數(shù)的表示分為:定點(diǎn)表示浮點(diǎn)表示對(duì)于任何十進(jìn)制數(shù):X=10j*f=103*10.25對(duì)于任何二進(jìn)制數(shù):X=2j

*f=24

*11.101.當(dāng)j=0,f為純整數(shù)時(shí),稱為定點(diǎn)純整數(shù)2.當(dāng)j=0,f為純小數(shù)時(shí),稱為定點(diǎn)純小數(shù)1025011100011..10533.數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示**根據(jù)小數(shù)點(diǎn)位置是否固定,數(shù)的表示分

定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)。小數(shù)點(diǎn)的位置：純小數(shù)純整數(shù)符號(hào)X1X2Xn…小數(shù)點(diǎn)位置符號(hào)X1X2Xn…小數(shù)點(diǎn)位置54定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)。符號(hào)X1X2Xn…小數(shù)點(diǎn)位浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)來(lái)源于科學(xué)記數(shù)法（赤道長(zhǎng)度、細(xì)胞直徑）例如：+123.5=+0.123×103-0.001235=-0.123×10-2浮點(diǎn)數(shù)：用階碼和尾數(shù)表示的數(shù)，尾數(shù)通常為純小數(shù)。

小數(shù)點(diǎn)位置階符數(shù)符階碼尾數(shù)F階碼定點(diǎn)純整數(shù)定點(diǎn)純小數(shù)55浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)來(lái)源于科學(xué)記數(shù)法（赤道長(zhǎng)度、細(xì)胞直徑）小數(shù)點(diǎn)位置80x86中使用的IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)單精度浮點(diǎn)數(shù)（階碼偏移7FH）雙精度浮點(diǎn)數(shù)（階碼偏移3FFH）數(shù)符階E(11位)尾數(shù)F(52位)原碼表示小數(shù)點(diǎn)位置階符階E(8位)尾數(shù)F(23位)原碼表示小數(shù)點(diǎn)位置313023220636252510X=2j

*F,E=j+28-1-1(0—254)X=2j

*F,E=j+211-1-1(0—2046)5680x86中使用的IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)單精度浮點(diǎn)數(shù)（階碼偏移7例：1、將1011.10101用8位階碼、15位尾數(shù)的規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)形式表示。解：因?yàn)?011.10101＝0.101110101×24

浮點(diǎn)數(shù)為：階碼=000001002、將-1011.10101用8位階碼、24位尾數(shù)規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼形式表示解：因?yàn)?10111.0101＝1.101110101×25＝1.010001011×25補(bǔ)

浮點(diǎn)數(shù)為（規(guī)格化小數(shù)）

0000010010111010100000階碼數(shù)符尾數(shù)（后補(bǔ)0到15位）階符0000000101010001011000000000000000157例：1、將1011.10101用8位階碼、15位尾數(shù)的規(guī)格化定點(diǎn)整數(shù)32位的表示范圍:-231-----+(231-1)浮點(diǎn)32位的表示范圍:8位階碼、24位尾數(shù)

-1×22-1-----+(1-223)×22-17758定點(diǎn)整數(shù)32位的表示范圍:-1×22-1----練習(xí)題:1.(-12.75)10的浮點(diǎn)表示,階碼5位,尾數(shù)8位。2.(86.57)10的浮點(diǎn)表示,階碼5位,尾數(shù)8位。3.(-258.75)10的浮點(diǎn)表示,階碼8位,尾數(shù)24位。59練習(xí)題:594、無(wú)符號(hào)數(shù)的表示和

算術(shù)運(yùn)算

通常在計(jì)算機(jī)中有三種表示法：（1）位數(shù)不等的二進(jìn)制碼（2）BCD碼（3）ASCII碼

604、無(wú)符號(hào)數(shù)的表示和

算術(shù)運(yùn)算

通常在計(jì)算機(jī)中有三無(wú)符號(hào)數(shù)的表示用于表示非數(shù)值型數(shù)據(jù)。常用的二種：BCD碼用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)ASCII碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼用二進(jìn)制編碼表示字符61無(wú)符號(hào)數(shù)的表示用于表示非數(shù)值型數(shù)據(jù)。常用的二種：61BCD碼壓縮BCD碼用4位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)，一個(gè)字節(jié)可放2位十進(jìn)制數(shù)。00111000(38)非壓縮BCD碼用8位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總為0。0000001100001000(38)62BCD碼壓縮BCD碼62BCD碼與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換先轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)；反之同樣。例：(00010001.00100101)BCD=11.25=1011.01B63BCD碼與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換先轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)ASCII碼字符的編碼，一般用7位二進(jìn)制碼表示，用于字符的輸入輸出，用8位二進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，最高位總為0。共：128個(gè)擴(kuò)展ASCII碼：用8位二進(jìn)制數(shù)表示，256個(gè)字母“1”,”9”的ASCII碼：“1”00110001“9”0011100164ASCII碼字符的編碼，一般用7位二進(jìn)制碼表示，用于字符的輸2.BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算例如：求BCD碼8+5100001011101應(yīng)該為（00010011）+0110+00010011加6補(bǔ)652.BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算例如：求BCD碼8+5+0110+0對(duì)于BCD碼加減法，應(yīng)該“逢十進(jìn)一”，“借一當(dāng)十“，但BCD碼卻按16進(jìn)制。加法修正：若兩個(gè)BCD碼相加，其結(jié)果大于9

或產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，就加6修正。減法修正：若兩個(gè)BCD碼相減，其結(jié)果大于9或產(chǎn)生借位時(shí)，就減6修正。（4位1個(gè)BCD碼）66對(duì)于BCD碼加減法，應(yīng)該“逢十進(jìn)一”，“借一當(dāng)十“，但BCD2.BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算例如：求BCD碼18-90001100010011111應(yīng)該為（1001）-0110-1001減6修正672.BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算例如：求BCD碼18-9-0110-BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算練習(xí)：求：BCD碼9+8求：BCD碼57+65求：BCD碼52-38求：BCD碼71-29求：BCD碼78+13求：BCD碼45+77求：BCD碼125-4868BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算練習(xí)：求：BCD碼9+8681.4微型計(jì)算機(jī)的基本

工作原理計(jì)算機(jī)工作的過(guò)程本質(zhì)：就是執(zhí)行程序的過(guò)程。1.指令與程序概述程序：是若干指令的集合，是為了解決某一問(wèn)題而編寫(xiě)的指令序列。指令:是規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令。指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)全部指令的集合。*CPU是按指令工作的，不同型號(hào)計(jì)算機(jī)，有不同的指令系統(tǒng)。指令組成：

操作數(shù)操作碼691.4微型計(jì)算機(jī)的基本

工作原理計(jì)算機(jī)工程序的執(zhí)行過(guò)程程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令分析指令指令周期操作碼操作數(shù)執(zhí)行取操作數(shù)執(zhí)行指令存結(jié)果執(zhí)行每執(zhí)行一條指令都分為3個(gè)階段：（周而復(fù)始）取指令,分析指令,執(zhí)行指令.70程序的執(zhí)行過(guò)程程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令：MOVA,5ADDA,8HLT執(zhí)行過(guò)程舉例地址寄存器AR累加器A加法器數(shù)據(jù)寄存器DR指令寄存器IR指令譯碼器ID時(shí)序邏輯電路時(shí)序控制信號(hào)（控制命令）1011000000000101000001000000100011110100內(nèi)部總線存儲(chǔ)器01234程序計(jì)數(shù)器PC地址地址總線+1③地址譯碼器讀寫(xiě)控制電路④輸出地址10110000⑦鎖存指令鎖存數(shù)據(jù)⑥置初值①②輸出指令地址鎖存地址②讀寫(xiě)命令⑤⑧指令譯碼鎖存輸出71指令：執(zhí)行過(guò)程舉例地址寄存器AR累加器A加法器數(shù)據(jù)寄存器DR1.5PC系列微機(jī)系統(tǒng)又稱為：80x86系列微機(jī)系統(tǒng)(IntelCPU)IBMPCXT,AT,286,386,486,PentiumⅠ、PⅡ、PⅢ、PⅣ….基本組成：主機(jī)，顯示器，鍵盤(pán)，鼠標(biāo)等基本系統(tǒng)配置非基本系統(tǒng)配置721.5PC系列微機(jī)系統(tǒng)又稱為：80x86系列微機(jī)系統(tǒng)(I主機(jī)板CPU插座（Socket結(jié)構(gòu)）芯片組內(nèi)存插槽高速緩存（Cache）CMOS－存放硬件系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)BIOSPOST,SysInit,Setup,系統(tǒng)服務(wù)總線擴(kuò)展槽串/并行接口┇主板結(jié)構(gòu)73主機(jī)板CPU插座（Socket結(jié)構(gòu)）主板結(jié)構(gòu)73Intel845GESDRAMBIOS北橋南橋AGPPCICNR跳線74Intel845GESDRAMBIOS北橋南橋AGPPCI控制芯片組CPU北橋南橋RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行/并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端總線/CPU總線接口卡外設(shè)總線擴(kuò)展槽是CPU與內(nèi)存,外設(shè)交換數(shù)據(jù)的橋梁,是協(xié)調(diào)和控制微機(jī)工作的控制邏輯.75控制芯片組CPU北橋南橋RAMCacheAGPCRTBI結(jié)束語(yǔ)掌握：三種常用數(shù)制相互轉(zhuǎn)換；無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算(BCD)；符號(hào)數(shù)的表示及補(bǔ)碼的運(yùn)算(溢出判別）；定點(diǎn)數(shù)及浮點(diǎn)數(shù)的表示方法?；靖拍?6結(jié)束語(yǔ)掌握：76作業(yè)：設(shè)X=+100101，Y=-0110110求X+2Y=？77作業(yè)：設(shè)X=+100101，Y=-011011077第1章微型機(jī)系統(tǒng)概述主要內(nèi)容：微機(jī)系統(tǒng)概述微機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)微機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)微機(jī)的基本工作原理PC系列機(jī)78第1章微型機(jī)系統(tǒng)概述主要內(nèi)容：1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微處理器存儲(chǔ)器I/O接口總線硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)(單片機(jī))外設(shè)ALU寄存器控制器鍵盤(pán)、鼠標(biāo)顯示器軟驅(qū)、硬盤(pán)、光驅(qū)打印機(jī)、掃描儀系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.1概述CPUMPU79微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微處理器硬件系統(tǒng)微型微型外設(shè)A軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器管理進(jìn)程管理設(shè)備管理文件管理用戶界面GUI網(wǎng)絡(luò)軟件編譯系統(tǒng)系統(tǒng)維護(hù)程序工具軟件系統(tǒng)增強(qiáng)軟件辦公數(shù)據(jù)庫(kù)圖形圖像游戲娛樂(lè)。。。80軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理網(wǎng)絡(luò)軟件辦公31.1.1微機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次2.微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）3.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)*只有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才是完整的計(jì)算機(jī)硬件軟件1.微處理器CPU(MPU)811.1.1微機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次2.微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）硬件軟微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用戶應(yīng)用程序系統(tǒng)應(yīng)用程序操作系統(tǒng)機(jī)器指令微指令硬件邏輯電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)程序員的觀點(diǎn)應(yīng)用程序BIOS硬件邏輯電路操作系統(tǒng)82微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用戶應(yīng)用程序系統(tǒng)應(yīng)用程序操作系統(tǒng)機(jī)器1.1.2微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.字長(zhǎng):16位,32位,64位2.存儲(chǔ)器容量：(內(nèi)/外)1KB,1MB,1GB,1TB3.運(yùn)算速度:MIPS,MHz（主頻：1秒內(nèi)發(fā)生的同步脈沖數(shù)）4.外設(shè)擴(kuò)展能力5.軟件配置情況831.1.2微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.字長(zhǎng):16位,32位1.2微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)微處理器

系統(tǒng)的核心存儲(chǔ)器

記憶設(shè)備，內(nèi)存/外存總線

信息的傳輸設(shè)備（CPU總線、系統(tǒng)總線）I/O接口

與外設(shè)進(jìn)行信息交換的“橋梁”841.2微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)微處理器71.2.1三總線結(jié)構(gòu)及分類

1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)3個(gè)特點(diǎn)：①有五大部件組成的。②數(shù)據(jù)、程序以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。③控制器是按程序來(lái)工作的。指令驅(qū)動(dòng)控制命令指令流數(shù)據(jù)流輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備851.2.1三總線結(jié)構(gòu)及分類

1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)3個(gè)特2.微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口地址總線AB輸出設(shè)備數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB:AddressBus，DB:DataBus，CB:ControlBus*硬件五大部件之間是通過(guò)數(shù)據(jù)總線DB、控制總線CB、地址總線AB相連的。CPU三總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn):構(gòu)造簡(jiǎn)單,具有靈活性、擴(kuò)展性、可維修性。862.微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)存I/O輸I/O地址總線AB輸數(shù)據(jù)

3.總線的結(jié)構(gòu)分類按總線組織方法的不同單總線結(jié)構(gòu)雙總線結(jié)構(gòu)多層總線結(jié)構(gòu)（雙層）三種結(jié)構(gòu)873.總線的結(jié)構(gòu)分類按總線組織方法的不同三種結(jié)構(gòu)10單總線結(jié)構(gòu)CPUMMI/OI/OI/ODB,AB,CB缺點(diǎn)：高速的存儲(chǔ)器與低速的I/O接口競(jìng)爭(zhēng)總線，影響了存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)速度88單總線結(jié)構(gòu)CPUMMI/OI/OI/OD雙總線結(jié)構(gòu)面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)CPUMI/OI/OI/ODB,AB,CBDB,CB,AB缺點(diǎn)：存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸必須通過(guò)CPU89雙總線結(jié)構(gòu)面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)CPUMI/OI多層總線結(jié)構(gòu)緩沖器全局M全局I/O局部MCPU

I/OI/O

總線控制邏輯局部I/ODMA控制器DirectMemoryAccess,譯為“直接存儲(chǔ)器存取“90多層總線結(jié)構(gòu)緩沖器全局M全局I/O局部MCPUI/O1.2.2微機(jī)各大組成部分簡(jiǎn)介

1.微處理器MPU(CPU)算術(shù)邏輯單元：ALU（以全加器為基礎(chǔ)，完成四則預(yù)算）累加器ACC標(biāo)志寄存器FR寄存器組RS堆棧和棧指針SP[后進(jìn)先出,push(sp+1),pop]程序計(jì)數(shù)器PC指令寄存器IR，譯碼器ID，操作控制器OC911.2.2微機(jī)各大組成部分簡(jiǎn)介

1.微處理器MPU(C微處理器的典型結(jié)構(gòu)示意圖MOVA,5CHADDA,2EH92微處理器的典型結(jié)構(gòu)示意圖MOVA,5CH152.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（主板上）：稱為內(nèi)存或主存，存放數(shù)據(jù)和程序。2726252423222120存是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的記憶單元集合，每個(gè)記憶單元通常由8位二進(jìn)制位組成，可讀寫(xiě)其中的數(shù)據(jù)。10001010101110101100001110101001932.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（主板上）：稱為內(nèi)存或主存，存放數(shù)據(jù)和程序。常用術(shù)語(yǔ)bit（位，比特）1個(gè)二進(jìn)制位Byte（字節(jié)）8個(gè)二進(jìn)制位KB，MB，GB，TBWord（字）2個(gè)或多個(gè)字節(jié)94常用術(shù)語(yǔ)bit（位，比特）17內(nèi)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)過(guò)程

**內(nèi)存單元地址與內(nèi)存單元內(nèi)容是不同概念111011011100110110001101111011011110100111101101111011011110110111101101111011011110110111101101100011011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址0001控制:寫(xiě)數(shù)據(jù)1000000010000000存儲(chǔ)器的訪問(wèn)過(guò)程：向[0001]單元寫(xiě)數(shù)據(jù)95內(nèi)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)過(guò)程

**內(nèi)存單元地址與內(nèi)存（2）內(nèi)存操作：CPU對(duì)內(nèi)存（RAM)可進(jìn)行讀\寫(xiě)操作。（3）內(nèi)存分類：隨機(jī)存儲(chǔ)RAMDRAM動(dòng)態(tài)SRAM靜態(tài)固化ROM(PROMEPROM)特點(diǎn):RAM可讀可寫(xiě)（斷電消失）ROM只讀（斷電不消失）96（2）內(nèi)存操作：CPU對(duì)內(nèi)存（RAM)193.輸入輸出(I/O)設(shè)備接口輸入設(shè)備輸出設(shè)備接口電路(I/O適配器):CPU與外設(shè)之間必須有(I/O)適配器。973.輸入輸出(I/O)設(shè)備接口輸入設(shè)備20輸入設(shè)備常用輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。98輸入設(shè)備常用輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。4.總線總線:是一組導(dǎo)線,是各種信號(hào)的傳輸公路,是各硬件部件之間的橋梁.有:數(shù)據(jù)總線DB地址總線AB控制總線CB994.總線總線:是一組導(dǎo)線,是各種信號(hào)的傳輸公路,是各221.3微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)各數(shù)制間的轉(zhuǎn)換非十進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)：

按相應(yīng)的權(quán)表達(dá)式展開(kāi)，再按十進(jìn)制求和。例：24.AH=2×161+4×160+A×16-1=36.625注：A～F分別用10～15代入1001.3微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)各數(shù)制間的轉(zhuǎn)換23十進(jìn)制→非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制→二進(jìn)制：

整數(shù)：除2取余；53(00110101)小數(shù)：乘2取整。13.375(00001100.11)十進(jìn)制→十六進(jìn)制：

整數(shù)：除16取余；小數(shù)：乘16取整。以小數(shù)點(diǎn)為起點(diǎn)求得整數(shù)和小數(shù)的每一位。注：十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成任意K進(jìn)制數(shù)與上類似，整：除K取余，小數(shù)：乘K取整。101十進(jìn)制→非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制→二進(jìn)制：24二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算無(wú)符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù):算術(shù)運(yùn)算102二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)算術(shù)運(yùn)算無(wú)符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算25邏輯運(yùn)算與（∧）或（∨）非（▔）異或（⊕）掌握：邏輯關(guān)系（真值表）和邏輯門(mén)。特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)位/借位。103邏輯運(yùn)算與（∧）掌握：邏輯關(guān)系（真值表）和邏輯門(mén)。特點(diǎn)：“與”、“或”運(yùn)算任何數(shù)和“0”相“與”，結(jié)果為0任何數(shù)和“1”相“或”，結(jié)果為1BACABC&≥1A∧B=CA∨B=C104“與”、“或”運(yùn)算任何數(shù)和“0”相“與”，結(jié)果為0BACAB“非”、“異或”運(yùn)算“非”運(yùn)算即按位求反兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相“異或”：相同則為0，相異則為1A1ABC⊕B=AA

B=CB105“非”、“異或”運(yùn)算“非”運(yùn)算即按位求反A1ABC⊕B=AA“與非”、“或非”運(yùn)算A∧B=CA∨B=CBAC&ABC≥1106“與非”、“或非”運(yùn)算A∧B=C半加器abHJ0000011010101101真值表H=ab+ab=a＋bJ=ababH⊕J&107半加器abHJ0000011010101101真值74LS138真值表使能端輸入端輸出端G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

01

10

11

0

100100100100100100100100

000

001010011100101110111

11111111

11111111

11111111

11111111

01

111111

101

111111

1

01

1111

1

1

10

1

1111

1

1

1

01

11

1

1

1

1

1

0

1111111

10

111111

1

10

10874LS138真值表使能端輸入端輸出1、(有)符號(hào)數(shù)的表示：1.機(jī)器數(shù)和真值機(jī)器數(shù):在計(jì)算機(jī)中使用的,連同符號(hào)位一起數(shù)字化的數(shù).真值:機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的值.(二進(jìn)制/十進(jìn)制)例如:真值:-9(-1001)機(jī)器數(shù):11001

**機(jī)器數(shù)中,用最高位作為真值的符號(hào)位,“0”為正號(hào),“1”為負(fù)號(hào).4(0100)-4(1100)1091、(有)符號(hào)數(shù)的表示：1.機(jī)器數(shù)和真值32符號(hào)數(shù)的表示符號(hào)數(shù)(機(jī)器數(shù))的表示方法:

對(duì)于符號(hào)數(shù)，機(jī)器數(shù)常用的表示方法有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種。數(shù)X的原碼記作[X]原，反碼記作[X]反，補(bǔ)碼記作[X]補(bǔ)。注意：對(duì)正數(shù)，三種表示法均相同。它們的差別在于對(duì)負(fù)數(shù)的表示。110符號(hào)數(shù)的表示符號(hào)數(shù)(機(jī)器數(shù))的表示方法:33原碼[X]原最高位為符號(hào)位，用“0”表示正，用“1”表示負(fù)；數(shù)值部分照原樣寫(xiě)出即可。優(yōu)點(diǎn)：真值和其原碼表示之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)單，容易理解；缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)中用原碼進(jìn)行加減運(yùn)算比較困難，0的表示不唯一111原碼[X]原最高位為符號(hào)位，用“0”表示正，用“1”表示負(fù)；數(shù)0的原碼+15(01111)-15(11111)+0=00000000-0=10000000即：數(shù)0的原碼不唯一。112數(shù)0的原碼35原碼的例子[X]原真值：X=+18=+0010010X=-18=-0010010原碼：[X]原

=00010010

=10010010符號(hào)符號(hào)位n位原碼表示數(shù)值的范圍是：對(duì)應(yīng)的原碼是1111～0111113原碼的例子[X]原真值：X=+18=+0010010X反碼[X]反對(duì)一個(gè)數(shù)X：若X>0，則[X]反=[X]原若X<0，則[X]反=對(duì)應(yīng)原碼的符號(hào)位不變，數(shù)值部分114反碼[X]反對(duì)一個(gè)數(shù)X：37反碼例X=-52=-0110100[X]原=10110100[X]反=11001011115反碼例X=-52=-0110100380的反碼[+0]反=00000000[-0]反=11111111即：數(shù)0的反碼也不是唯一的。n位反碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的反碼是1000～01111160的反碼[+0]反=00000000n位反碼表示數(shù)值的范圍是補(bǔ)碼[X]補(bǔ)定義：若X>0，則[X]補(bǔ)=[X]反=[X]原若X<0，則[X]補(bǔ)=[X]反+1117補(bǔ)碼[X]補(bǔ)定義：40例X=–52=–0110100[X]原=10110100[X]反=11001011[X]補(bǔ)=[X]反+1=11001100練習(xí):[65]補(bǔ)[-78]補(bǔ)[-118]補(bǔ)

[35]補(bǔ)[-97]補(bǔ)[-128]補(bǔ)118例X=–52=–011010041[-128]補(bǔ)=[-10000000]B

=[110000000]原

=[101111111]反+1=[110000000]補(bǔ)

=10000000（對(duì)8位字長(zhǎng)，第9位被舍掉）119[-128]補(bǔ)=[-10000000]B420的補(bǔ)碼[+0]補(bǔ)=[+0]原=00000000[-0]補(bǔ)=[-0]反+1=11111111+1=100000000

對(duì)8位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉n位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼是1000～01111200的補(bǔ)碼[+0]補(bǔ)=[+0]原=00000000對(duì)8位字長(zhǎng)特殊數(shù)10000000該數(shù)在原碼中定義為：-0在反碼中定義為：-127在補(bǔ)碼中定義為：-128對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)，（10000000）B=128121特殊數(shù)10000000該數(shù)在原碼中定義為：-044例:將一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。[X]補(bǔ)=00101110B真值為：+101110B

正數(shù)所以：X=+46[X]補(bǔ)=11010010B真值不等于：-1010010B

負(fù)數(shù)而是：1）X原=[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=[11010010]補(bǔ)2）X真值=-0101110B3）X真值=-46122例:將一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。452、符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算通過(guò)引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。即：[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

[X-Y]補(bǔ)=[X+(-Y)]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)其中X，Y為正負(fù)數(shù)均可，符號(hào)位參與運(yùn)算。1232、符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算通過(guò)引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算例X=-52=-0110100，Y=116=+1110100，求X+Y=？[X]原=10110100[X]補(bǔ)=[X]反+1=11001100[Y]補(bǔ)=[Y]原=01110100所以：[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)=11001100+01110100=[01000000]補(bǔ)=[01000000]原X+Y=+1000000=64**若結(jié)果為負(fù)值（11000000）怎樣求真值？負(fù)數(shù)：原碼=

[[X]補(bǔ)]補(bǔ)真值124例X=-52=-0110100，Y=116=+1110100練習(xí)題：補(bǔ)碼運(yùn)算33-45=2.64-32=3.-68+24=4.-58-70=-58-70=-128-58=-(32+16+8+2)=-(0111010)真值=10111010原=11000110補(bǔ)-70=-(64+4+2)=-(1000110)真值=11000110原=10111010補(bǔ)-58-70=110000000(10000000補(bǔ))=110000000補(bǔ)=-10000000125練習(xí)題：補(bǔ)碼運(yùn)算-58-70=-12848

-64-70=-134-64=-(1000000)真值=11000000原=11000000補(bǔ)-70=-(64+4+2)=-(1000110)真值=11000110原=10111010補(bǔ)-64-70=1011111010補(bǔ)=00000110原=+6溢出問(wèn)題126-64-70=-134溢出問(wèn)題49符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題兩個(gè)8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加或相減時(shí)，若（C7C6C5C4C3C2C1C0其中C7為符號(hào)位）（C7j進(jìn)/借位）（C6j進(jìn)/借位）＝1則結(jié)果產(chǎn)生溢出。

其中：C7j為最高位的進(jìn)(借)位；C6j為次高位的進(jìn)(借)位。*C7C6同時(shí)進(jìn)(借)位或都不進(jìn)(借)位時(shí)，不溢出。對(duì)16位或32位的運(yùn)算，也有類似結(jié)論。127符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題兩個(gè)8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加或相減時(shí)，若觀察以下四種情況哪個(gè)溢出？10110101

+10001111

10100010001000010

+011000111010010101000010

+11001101

100001111CASE1:CASE2:CASE3:假定以下運(yùn)算都是有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算。10100010

+11101101

110001111CASE4:溢溢不不128觀察以下四種情況哪個(gè)溢出？10110例：若：X=01111000，Y=01101001則：X+Y=即：次高位向最高位有進(jìn)位，而最高位向前無(wú)進(jìn)位，產(chǎn)生溢出。（事實(shí)上，兩正數(shù)相加得出負(fù)數(shù)，結(jié)果出錯(cuò)）129例：若：X=01111000，Y=01101001523.數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示**根據(jù)小數(shù)點(diǎn)位置是否固定,數(shù)的表示分為:定點(diǎn)表示浮點(diǎn)表示對(duì)于任何十進(jìn)制數(shù):X=10j*f=103*10.25對(duì)于任何二進(jìn)制數(shù):X=2j

*f=24

*11.101.當(dāng)j=0,f為純整數(shù)時(shí),稱為定點(diǎn)純整數(shù)2.當(dāng)j=0,f為純小數(shù)時(shí),稱為定點(diǎn)純小數(shù)1025011100011..101303.數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示**根據(jù)小數(shù)點(diǎn)位置是否固定,數(shù)的表示分

定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)。小數(shù)點(diǎn)的位置：純小數(shù)純整數(shù)符號(hào)X1X2Xn…小數(shù)點(diǎn)位置符號(hào)X1X2Xn…小數(shù)點(diǎn)位置131定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)。符號(hào)X1X2Xn…小數(shù)點(diǎn)位浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)來(lái)源于科學(xué)記數(shù)法（赤道長(zhǎng)度、細(xì)胞直徑）例如：+123.5=+0.123×103-0.001235=-0.123×10-2浮點(diǎn)數(shù)：用階碼和尾數(shù)表示的數(shù)，尾數(shù)通常為純小數(shù)。

小數(shù)點(diǎn)位置階符數(shù)符階碼尾數(shù)F階碼定點(diǎn)純整數(shù)定點(diǎn)純小數(shù)132浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)來(lái)源于科學(xué)記數(shù)法（赤道長(zhǎng)度、細(xì)胞直徑）小數(shù)點(diǎn)位置80x86中使用的IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)單精度浮點(diǎn)數(shù)（階碼偏移7FH）雙精度浮點(diǎn)數(shù)（階碼偏移3FFH）數(shù)符階E(11位)尾數(shù)F(52位)原碼表示小數(shù)點(diǎn)位置階符階E(8位)尾數(shù)F(23位)原碼表示小數(shù)點(diǎn)位置313023220636252510X=2j

*F,E=j+28-1-1(0—254)X=2j

*F,E=j+211-1-1(0—2046)13380x86中使用的IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)單精度浮點(diǎn)數(shù)（階碼偏移7例：1、將1011.10101用8位階碼、15位尾數(shù)的規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)形式表示。解：因?yàn)?011.10101＝0.101110101×24

浮點(diǎn)數(shù)為：階碼=000001002、將-1011.10101用8位階碼、24位尾數(shù)規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼形式表示解：因?yàn)?10111.0101＝1.101110101×25＝1.010001011×25補(bǔ)

浮點(diǎn)數(shù)為（規(guī)格化小數(shù)）

0000010010111010100000階碼數(shù)符尾數(shù)（后補(bǔ)0到15位）階符00000001010100010110000000000000001134例：1、將1011.10101用8位階碼、15位尾數(shù)的規(guī)格化定點(diǎn)整數(shù)32位的表示范圍:-231-----+(231-1)浮點(diǎn)32位的表示范圍:8位階碼、24位尾數(shù)

-1×22-1-----+(1-223)×22-177135定點(diǎn)整數(shù)32位的表示范圍:-1×22-1----練習(xí)題:1.(-12.75)10的浮點(diǎn)表示,階碼5位,尾數(shù)8位。2.(86.57)10的浮點(diǎn)表示,階碼5位,尾數(shù)8位。3.(-258.75)10的浮點(diǎn)表示,階碼8