第1章微型計算機基礎(chǔ)知識

會計學(xué)1第1章微型計算機基礎(chǔ)知識22.課程教學(xué)安排總學(xué)時：80～90；其中實驗學(xué)時：20～30考試形式：筆試+實踐操作

3.教材特點注重學(xué)科體系的完整和前后內(nèi)容的有機銜接，突出應(yīng)用特色，理論聯(lián)系實際，并與工程實踐相結(jié)合；注入案例的介紹，加大實踐教學(xué)內(nèi)容的比重，增加計算機發(fā)展的新技術(shù)和新知識；《微型計算機原理與接口技術(shù)》課程簡介第1頁/共59頁3

相關(guān)概念、理論及應(yīng)用均以基本要求為主；在表達上以實例引出概念、提出問題，通過闡述與分析，進行歸納總結(jié)，做到層次清晰，脈絡(luò)分明；在內(nèi)容編排上，以典型微型計算機為對象，加大應(yīng)用實例的分析，力求由淺入深，循序漸進，舉一反三，突出重點，內(nèi)容精煉，通俗易懂，強調(diào)教材的實用性。

《微型計算機原理與接口技術(shù)》課程簡介第2頁/共59頁43.教材的主要模塊對微型計算機基礎(chǔ)知識和典型微處理器的介紹；以典型指令講解指令系統(tǒng)和匯編語言；介紹匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)和典型的順序、分支、循環(huán)、子程序設(shè)計；介紹半導(dǎo)體存儲器及其接口技術(shù)；從PC/XT、PC/AT、EISA、VESA到目前常用的PCI、AGP和外設(shè)總線等微機總線接口；《微型計算機原理與接口技術(shù)》課程簡介第3頁/共59頁5介紹基本輸入/輸出接口技術(shù)；以常用的8259A中斷控制器介紹中斷控制接口技術(shù)；介紹8237A可編程DMA控制器與定時/計數(shù)器接口8253芯片；介紹8255A并行接口和8250、USB串行通信接口；介紹常用的鍵盤、鼠標(biāo)、CRT、打印機、掃描儀等人機交互接口技術(shù)；以A/D、D/A轉(zhuǎn)換器來分析模擬量輸入/輸出接口技術(shù)等有關(guān)知識?！段⑿陀嬎銠C原理與接口技術(shù)》課程簡介第4頁/共59頁6

本章主要教學(xué)內(nèi)容微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展、微處理器系統(tǒng)微型計算機的特點、分類及性能指標(biāo)微型計算機系統(tǒng)的軟、硬件組成情況計算機中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換無符號數(shù)和帶符號數(shù)的表示方法

ASCII碼、BCD碼的相關(guān)概念和應(yīng)用第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第5頁/共59頁7本章教學(xué)目的及要求熟悉微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展，掌握微型計算機的分類、性能指標(biāo)；掌握計算機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握計算機中常用的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換、帶符號數(shù)的表示、字符編碼和漢字編碼的基本知識。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第6頁/共59頁8

1.1微型計算機概述

1946年2月15日研制出世界上第一臺電子數(shù)字計算機：ENIAC（電子數(shù)字積分計算機）。

1946年6月，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼（JoheVonNeumman）提出了“存儲程序”和“程序控制”的計算機設(shè)計方案，其特點是：（1）采用二進制數(shù)的形式來表示數(shù)據(jù)和指令；（2）把指令和數(shù)據(jù)存儲在計算機內(nèi)部的存儲器中，按照在存儲器中存放的順序自動依次執(zhí)行指令；第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第7頁/共59頁9（3）由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部件組成計算機的基本硬件系統(tǒng)；（4）由控制器來控制程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行；（5）以運算器為核心，所有的執(zhí)行都經(jīng)過運算器。

第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第8頁/共59頁10

從第一臺電子計算機面世到現(xiàn)在，計算機按照其邏輯部件的組成來化分，經(jīng)歷了4個時代的發(fā)展。第一代（1946年~1958年）：電子管階段第二代（1959年~1964年）：晶體管階段第三代（1965年~1970年）：集成電路階段

第四代（1971年~現(xiàn)在）：大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路階段第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第9頁/共59頁11

進入20世紀(jì)70年代以后，美國Intel公司研制并推出了微處理器，誕生了微型計算機，使計算機的存儲容量、運算速度、可靠性、性能價格比等方面都有了較大的突破。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，發(fā)展了并行處理技術(shù)、多處理機系統(tǒng)、分布式計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)；在軟件方面，推出了各種系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件，發(fā)展了分布式操作系統(tǒng)和軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化，并逐漸形成了軟件產(chǎn)業(yè)。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第10頁/共59頁12

目前，計算機的應(yīng)用已經(jīng)進入了以計算機網(wǎng)絡(luò)為特點的信息社會時代，計算機已經(jīng)成為人類社會活動中不可缺少的工具，從儀器儀表和家電的智能化，到科學(xué)計算、自動控制、辦公自動化、生產(chǎn)自動化、數(shù)據(jù)和事務(wù)處理、計算機輔助設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、人工智能、計算機模擬、計算機輔助教育等各個領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。它已滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，極大地改變了人們的工作、學(xué)習(xí)、生活方式，成為信息時代的主要標(biāo)志。

第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第11頁/共59頁13

1.1.1微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展

20世紀(jì)70年代初美國硅谷誕生了第一片微處理器（Microprocessor）。微型計算機就是以微處理器為核心，配置相應(yīng)的存儲器、I/O接口電路和系統(tǒng)總線等構(gòu)成。微型計算機一經(jīng)問世，就以其體積小、重量輕、價格低廉、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活、適應(yīng)性強和應(yīng)用面廣等一系列優(yōu)點，占領(lǐng)了世界計算機市場并得到了廣泛的運用，成為現(xiàn)代社會不可缺少的重要工具。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第12頁/共59頁14

微型計算機如果按照CPU字長和功能進行劃分，經(jīng)歷了6代的演變：第一代（1971~1973年）4位和8位低檔微處理器第二代（1974~1977年）8位中高檔微處理器第三代（1978~1984年）16位微處理器第四代（1985~1992年）32位微處理器第五代（1993~1999年）超級32位Pentium微處理器第六代（2000年以后）64位微處理器Merced

第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第13頁/共59頁15

未來計算機發(fā)展的總趨勢是智能化計算機，它突出了人工智能方法和技術(shù)的應(yīng)用，除了要具備現(xiàn)代計算機的功能之外，還要具有在某種程度上模仿人的推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)等思維功能，并具有聲音識別和圖像識別能力。此外，一些非馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的新型計算機，例如“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機”、“生物計算機”、“光子計算機”等也在研究之中。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第14頁/共59頁161.1.2微型計算機的特點微型計算機除具有運算速度快、計算精度高、有記憶能力和邏輯判斷能力、可自動連續(xù)工作等特點以外，還具有以下幾方面的明顯特點：功能強可靠性高價格低廉結(jié)構(gòu)靈活、適應(yīng)性強體積小、重量輕、功耗低使用和維護方便第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第15頁/共59頁171.1.3微型計算機的性能指標(biāo)位：指二進制位（Bit），由“0”和“1”兩種狀態(tài)構(gòu)成。字節(jié)：由8個二進制位組成。即8位二進制數(shù)組成一個字節(jié)。字：是計算機內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理的基本單位。字長：是計算機在交換、加工和存放信息位的最基本的長度。主頻：是指計算機中時鐘脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的時鐘信號的頻率。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第16頁/共59頁18內(nèi)存容量：是微處理器構(gòu)成的系統(tǒng)所能訪問的最大存儲單元數(shù)。指令數(shù)：是微型計算機能夠完成某種操作功能的命令數(shù)目。基本指令執(zhí)行時間：指計算機執(zhí)行基本指令所花的時間?？煽啃裕褐冈谝?guī)定的時間和條件下，正常工作不發(fā)生故障的概率。兼容性：指計算機的硬件設(shè)備和軟件程序可用于其他系統(tǒng)的性能。性能價格比：主要指計算機的硬件和軟件性能與售價的關(guān)系。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第17頁/共59頁191.1.4微型計算機的分類按照微處理器器件的制造工藝來分類：MOS工藝和雙極型TTL工藝微處理器。按照微型計算機的組成結(jié)構(gòu)來分類：單片機（在一個芯片上包括有CPU、RAM、ROM及I/O接口電路等完整功能的微型計算機），單板機、位片式微型計算機等。按照微處理器能夠處理的數(shù)據(jù)字長來分類：4位、8位、16位、32位和64位微型計算機等。

第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第18頁/共59頁201.2微型計算機系統(tǒng)組成一臺完整的計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大部分組成的。計算機硬件是指那些為組成計算機而有機連接在一起的電子、機械、光學(xué)等元部件或裝置的總和，它是有形的物理實體；計算機軟件是相對于硬件而言的，軟件可包括計算機運行所需的各種程序、使用手冊、說明書和文檔等有關(guān)資料。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第19頁/共59頁21

1.2.1微型計算機的硬件結(jié)構(gòu)及其功能通用的微型計算機硬件一般由微處理器、內(nèi)存儲器、外存儲器、系統(tǒng)總線、接口電路、輸入/輸出設(shè)備等部件組成，圖1-1所示為通用微型計算機的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第20頁/共59頁22圖

1-1通用微型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第21頁/共59頁23

1.微處理器處理器也稱為中央處理器CPU（ControlProcessingUnit），是微型計算機的核心部件，由運算單元、控制單元、寄存器組以及總線接口部件等組成，其功能是負(fù)責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)、管理和控制系統(tǒng)中的各個部件有機地工作。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第22頁/共59頁242.內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器也稱為主存儲器，主要用來存放計算機工作過程中需要操作的數(shù)據(jù)和程序。內(nèi)存儲器中存放的信息通常有兩類：一類是要處理的數(shù)據(jù)和運算結(jié)果；另一類是要處理的程序。內(nèi)存儲器中的工作主要是讀/寫操作，“讀”是指將指定內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，原存儲單元的內(nèi)容不改變；“寫”是指CPU將信息放入指定的內(nèi)存單元，內(nèi)存單元中原來的內(nèi)容被覆蓋。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第23頁/共59頁25

按照內(nèi)存儲器的功能和性能，可以分為隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）和只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）。無論是RAM還是ROM，一般都按字節(jié)（Byte）組成存儲體，每個字節(jié)有一個地址碼與之對應(yīng)，通過給定地址碼可以隨意訪問該地址所對應(yīng)的存儲單元。

總體來看，計算機對內(nèi)存儲器的要求有三點：存取數(shù)據(jù)的速度要快；存儲容量要大；成本要低。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第24頁/共59頁263.系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線是CPU與其它部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通道。各個部件直接用系統(tǒng)總線相連，信號通過總線相互傳送。

根據(jù)總線傳送內(nèi)容的不同，可以分成以下3種：（1）數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）：傳送數(shù)據(jù)。主要實現(xiàn)CPU與內(nèi)存儲器或I/O設(shè)備之間、內(nèi)存儲器與I/O設(shè)備或外存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)總線一般為雙向總線，總線的寬度等于計算機的字長。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第25頁/共59頁27（2）地址總線AB（AddressBus）：傳送地址。實現(xiàn)從CPU送地址至內(nèi)存儲器和I/O設(shè)備，或從外存儲器傳送地址至內(nèi)存儲器等。（3）控制總線CB（ControlBus）：傳送控制信號、時序信號和狀態(tài)信息等。控制總線是控制器發(fā)送控制信號的通道，控制信號通過控制總線通往各個設(shè)備，使這些設(shè)備完成指定的操作。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第26頁/共59頁284.輸入/輸出接口電路輸入/輸出接口電路即I/O（Input/Output）電路，它的功能是完成微型計算機與外部設(shè)備之間的信息交換。接口電路一般由寄存器組、專用存儲器和控制電路等組成，當(dāng)前計算機的控制指令、通信數(shù)據(jù)以及外部設(shè)備的狀態(tài)信息等分別存放在專用存儲器或寄存器組中。第1章微型計算機基礎(chǔ)知識第27頁/共59頁295.主機板通常，我們將CPU、RAM、ROM、I/O接口電路以及系統(tǒng)總線組成的計算機裝置稱為“主機”，主機的主體是系統(tǒng)主板或簡稱主板。主板主要由CPU插座、芯片組、內(nèi)存插槽、系統(tǒng)BIOS、CMOS、總線擴展槽、串行/并行接口、各種跳線和一些輔助電路等硬件組成。微型計算機基礎(chǔ)知識第1章第28頁/共59頁30

6.外存儲器外存儲器的種類較多，目前使用最多的是磁盤存儲器（包括軟盤和硬盤）和光盤存儲器。（1）軟磁盤：常用的是3.5英寸雙面高密度軟磁盤，容量為1.44MB。（2）硬磁盤：用金屬為基底，表面涂覆有磁性材料，剛性較強。目前在市場上使用較多的是2.5或3.5英寸的溫切斯特硬盤機。一般硬盤存儲器的存儲容量為10～80GB。（3）光盤：光盤存儲器由光盤、光盤驅(qū)動器和接口電路組成。

微型計算機基礎(chǔ)知識第1章第29頁/共59頁31第1章微型計算機基礎(chǔ)知識7.輸入/輸入設(shè)備輸入/輸出設(shè)備是微型計算機系統(tǒng)與外部進行通信聯(lián)系的主要裝置。

目前，微型計算機中最常用的輸入/輸出設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機和掃描儀等。

第30頁/共59頁32第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1.2.2微型計算機的系統(tǒng)組成1．硬件系統(tǒng)是由電子部件和機電裝置等所組成的計算機實體，包括微型計算機主機和外圍硬件設(shè)備?；竟δ苁墙邮苡嬎銠C程序，并在程序的控制下完成各類信息和數(shù)據(jù)的輸入、處理及輸出結(jié)果等任務(wù)。2．軟件系統(tǒng)是指為運行、管理和維護計算機系統(tǒng)或為實現(xiàn)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。包括計算機運行所需的各種程序、數(shù)據(jù)、文件、手冊和有關(guān)資料。第31頁/共59頁33第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1.3.1

數(shù)據(jù)的概念通常意義下的數(shù)字、文字、圖畫、聲音和活動圖像都可以認(rèn)為是數(shù)據(jù)。計算機只能識別和處理以二進制編碼形式出現(xiàn)的數(shù)據(jù)和信息，在使用時要將數(shù)字、文字、圖畫、聲音和活動圖像等數(shù)據(jù)采用二進制編碼表示，再由計算機進行通信、傳遞以及加工處理。計算機內(nèi)部把數(shù)據(jù)分為數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)。第32頁/共59頁34第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1.計算機中常用的數(shù)制二進制計數(shù)特點是“逢二進一，借一當(dāng)二”，需要用到的數(shù)字符號為2個，分別是0和1；八進制計數(shù)的特點是“逢八進一，借一當(dāng)八”，需要用到的數(shù)字符號為8個，分別是0～7；十進制計數(shù)需要用到的數(shù)字符號為0～9共10個，其特點是“逢十進一，借一當(dāng)十”；十六進制計數(shù)需要用到的數(shù)字符號為16個，分別是0～9、A～F，其特點是“逢十六進一，借一當(dāng)十六”。第33頁/共59頁35計數(shù)制形式基數(shù)計數(shù)制采用的數(shù)碼計數(shù)制的進位及借位關(guān)系計數(shù)制表示方法舉例二進制20、1逢二進一、借一當(dāng)二1110B或(1110)2八進制80、1、2、3、4、5、6、7逢八進一、借一當(dāng)八73Q或(73)8十進制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十進一、借一當(dāng)十95D或(95)10十六進制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F逢十六進一、借一當(dāng)十六2A3BH或(2A3B)16

表1-3

計算機中不同計數(shù)制的基數(shù)、數(shù)碼、進位關(guān)系和表示方法

第34頁/共59頁36第1章微型計算機基礎(chǔ)知識數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換為了使用方便，在計算機中有時需要將不同的數(shù)制之間進行相互轉(zhuǎn)換，我們將各種計數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法總結(jié)如表1-5中所示。第35頁/共59頁37計數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換要求相應(yīng)的轉(zhuǎn)換方法十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十六進制整數(shù)分別采用基數(shù)2、8、16連續(xù)去除該十進制整數(shù)，直至商等于“0”為止，然后逆序排列余數(shù)十進制小數(shù)轉(zhuǎn)化為二、八、十六進制小數(shù)連續(xù)用基數(shù)2、8、16去乘以該十進制小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分等于“0”，然后順序排列每次乘積的整數(shù)部分二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)用其各位所對應(yīng)的系數(shù)和基數(shù)，按照“位權(quán)展開求和”的方法就可以得到轉(zhuǎn)換結(jié)果二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八、十六進制數(shù)從小數(shù)點開始分別向左或向右，將每3位或4位二進制數(shù)分成1組，不足位數(shù)的補0，每組用1位八、十六進制數(shù)表示八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)從小數(shù)點開始分別向左或向右，將每位八、十六進制數(shù)用3位或4位二進制數(shù)表示即可表1-5

各種計數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法

第36頁/共59頁38第1章微型計算機基礎(chǔ)知識【例1.1】

將十進制整數(shù)(213)10轉(zhuǎn)換為二進制整數(shù)。解：按照“除2倒取余”的轉(zhuǎn)換方法，具體步驟為：將給定的十進制數(shù)除以2，得到一個商和一個余數(shù)；取出余數(shù)，再將商除以2，又得到一個商和一個余數(shù)；重復(fù)該過程，直到商等于0為止。最后將每次得到的余數(shù)（必定是0或1）按倒序排列，就可以得到該十進制數(shù)所對應(yīng)的二進制數(shù)。

第37頁/共59頁39第1章微型計算機基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換過程如下：2︳213

余數(shù)為12︳106

余數(shù)為02︳53

余數(shù)為12︳26

余數(shù)為02︳13

余數(shù)為12︳6

余數(shù)為02︳3

余數(shù)為12︳1

余數(shù)為10

所以，(213)10＝(11010101)2

第38頁/共59頁40第1章微型計算機基礎(chǔ)知識【例1.2】

將十進制小數(shù)(0.8125)10轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù)。解：按照“乘2順取整”的轉(zhuǎn)換方法，具體步驟為：用2乘以給定的十進制小數(shù)，得到其對應(yīng)的整數(shù)和小數(shù)部分；取出整數(shù)位，再用2乘以余下的小數(shù)部分，又得到一個整數(shù)和一個小數(shù)部分；重復(fù)該過程，直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止。最后將每次得到的整數(shù)部分（必定是0或1）按先后順序排列即可得到所對應(yīng)的二進制小數(shù)。。第39頁/共59頁41第1章微型計算機基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換過程如下：0.8125×2＝1.625 取整數(shù)位10.625×2＝1.25 取整數(shù)位10.25×2＝0.5 取整數(shù)位00.5×2＝1.0 取整數(shù)位1所以，(0.8125)10＝(0.1101)2第40頁/共59頁42第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1.3.3數(shù)的定點與浮點表示把一個數(shù)及其符號在機器中的表示加以數(shù)值化，這樣的數(shù)稱為機器數(shù)。機器數(shù)所代表的數(shù)稱為該機器數(shù)的真值。機器數(shù)被存放在存儲器件中，機器數(shù)的符號是經(jīng)過數(shù)字化處理的，用一位編碼表示，通常用“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。機器數(shù)的小數(shù)點位置是事先約定的，它在機器數(shù)表示格式中并不出現(xiàn)，其位置通常有兩種約定：一種方法規(guī)定小數(shù)點的位置固定不變，這時的機器數(shù)稱為“定點數(shù)”；另一種方法規(guī)定小數(shù)點的位置可以浮動，這時的機器數(shù)稱為“浮點數(shù)”。

第41頁/共59頁43第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1．?dāng)?shù)的定點表示由于采用進位計數(shù)制，任何一個二進制數(shù)N都可以表示為：N=±2±P×S式中的N、P、S均為二進制數(shù)。S稱為數(shù)N的尾數(shù)，它表示該數(shù)的全部有效數(shù)字；2為計數(shù)制的底數(shù)，2前面的±號是尾數(shù)的符號；P稱為數(shù)N的階碼，它指明了小數(shù)點的實際位置，2的右上方的±號是階碼的符號。對任一個二進制數(shù)N=±2±P×S，若階碼P固定不變，則小數(shù)點位置是固定的，這種表示方法就是數(shù)的定點表示，該數(shù)為定點數(shù)。

第42頁/共59頁44第1章微型計算機基礎(chǔ)知識2．?dāng)?shù)的浮點表示一個二進制數(shù)Ｎ可以表示為：N＝±2±P×S當(dāng)二進制數(shù)的階碼P不固定時，數(shù)的小數(shù)點實際位置將根據(jù)階碼值P相對浮動，這就是數(shù)的浮點表示，該數(shù)為浮點數(shù)。在這種表示方法中要把機器數(shù)分為兩部分：一部分表示數(shù)的階碼，另一部分表示數(shù)的尾數(shù)，階碼和尾數(shù)均有各自的符號位。

第43頁/共59頁45第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1.3.4機器數(shù)的表示1．機器數(shù)的范圍（1）對于字長為8位的機器，一個無符號整數(shù)的最大值是：(11111111)2=(255)10，此時機器數(shù)的表示范圍是0~255。（2）對于字長為16位的機器，一個無符號整數(shù)的最大值是：(1111111111111111)2=(FFFF)16=(65535)10，此時機器數(shù)的表示范圍是0~65535。如果用n來表示機器的字長，則無符號數(shù)的表示范圍是：0≤X≤2n－1若運算結(jié)果超出這個范圍，會產(chǎn)生溢出。

第44頁/共59頁46第1章微型計算機基礎(chǔ)知識2．機器數(shù)的符號計算機在處理帶有正、負(fù)號的數(shù)據(jù)運算時要考慮數(shù)的符號問題，這些數(shù)據(jù)稱為帶符號數(shù)。為了在計算機中正確地表示帶符號的數(shù)據(jù)，規(guī)定每個字長的最高位為符號位，通常用“0”來表示正數(shù)，用“1”來表示負(fù)數(shù)。第45頁/共59頁47第1章微型計算機基礎(chǔ)知識3．帶符號數(shù)的原碼、反碼、補碼表示（1）原碼：將一個正數(shù)的符號“＋”采用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號“－”采用“1”表示的二進制數(shù)稱為原碼。原碼可以表示的整數(shù)范圍是：－(2n-1－1)~＋(2n-1－1)，其中n為機器字長。固定的，這種表示方法就是數(shù)的定點表示，該數(shù)為定點數(shù)。

第46頁/共59頁48第1章微型計算機基礎(chǔ)知識（2）反碼：對一個二進制數(shù)逐位求反而得到的數(shù)稱之為該數(shù)的反碼。對于帶符號的數(shù)來說，正數(shù)的反碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為其原碼除符號位以外的各位按位取反。通常，8位二進制數(shù)所表示的反碼數(shù)值范圍為－127~+127。對于正數(shù)，它的反碼的符號位為0，其余7位為數(shù)值；而當(dāng)符號位為1時代表的是負(fù)數(shù)，其余7位并非為真實數(shù)值，而是數(shù)值的反碼，為求其真值，則必須對反碼再求反。

第47頁/共59頁49第1章微型計算機基礎(chǔ)知識（3）補碼：為了使數(shù)字化后的符號位能作為數(shù)參加運算，并解決將減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算的問題，從而簡化計算機的控制線路，提高運算速度，就產(chǎn)生了補碼表示。

正數(shù)的補碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的補碼為其反碼在最低位加1。通常，補碼表示的整數(shù)范圍是：－2n-1~＋（2n-1－1），其中n為機器字長。對于8位二進制補碼，可表示的整數(shù)范圍是－128~＋127，對于16位二進制補碼，可表示的整數(shù)范圍是－32768~＋32767。第48頁/共59頁50第1章微型計算機基礎(chǔ)知識4.補碼與真值之間的轉(zhuǎn)換已知某機器數(shù)的真值可以通過補碼的定義來完成真值到補碼的轉(zhuǎn)換；反之，若已知某數(shù)的補碼也可以通過以下方法來求出其真值。（1）對于正數(shù)的補碼，其真值等于補碼的本身；（2）對于負(fù)數(shù)的補碼，求其真值時可以除符號位以外將補碼的有效值按位求反后在末位加1，即可得到該負(fù)數(shù)補碼對應(yīng)的真值。

第49頁/共59頁51第1章微型計算機基礎(chǔ)知識【例1.9】已知X=–52，求出X的原碼、反碼和補碼表示。解：給定的數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，將其轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)為：X=–(0110100)2按照上述分析可得X的原碼、反碼和補碼表示：

[X]原碼=(10110100)2[X]反碼=(11001011)2[X]補碼=[X]反+1=(11001100)2第50頁/共59頁52第1章微型計算機基礎(chǔ)知識【例1.10】給定[X]補碼＝(01011100)2，求真值X。解：由于給定[X]補碼的符號位是“0”，代表該數(shù)是正數(shù)，則其真值為：X＝＋(1011100)2＝＋(1×26＋1×24＋1×23＋1×22)＝＋(64＋16＋8＋4)10＝(＋92)10第51頁/共59頁53第1章微型計算機基礎(chǔ)知識【例1.11】給定[X]補碼＝(10101101)2，求真值X。解：由于給定[X]補碼的符號位是“1”，代表該數(shù)是負(fù)數(shù)，則其真值為：X＝－([0101101]求反＋1)2＝－(1010010＋1)2＝－(1010011)2＝－(1×26＋1×24＋1×21＋1×20)＝－(64＋16＋2＋1)10＝(－83)10第52頁/共59頁54第1章微型計算機基礎(chǔ)知識5.帶符號數(shù)的加減運算與溢出判斷（1）帶符號數(shù)的算術(shù)運算：大多數(shù)計算機采用定點整數(shù)補碼形式來表示有符號數(shù)，補碼運算比較簡單，而且負(fù)數(shù)用相應(yīng)的補碼表示后，可以將減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算。一般計算機中只設(shè)置加法器，減法運算都是通過適當(dāng)?shù)那笱a處理，然后通過相加來實現(xiàn)的。（2）溢出的判斷：計算機中參加運算的數(shù)若超過計算機所能表示的數(shù)值范圍，則稱之為溢出。例如，我們已經(jīng)知道8位帶符號數(shù)的取值范圍是－128～+127，當(dāng)X±Y＜－128或

X±Y＞127時會發(fā)生溢出，溢出將導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。這時，計算機要對溢出進行相應(yīng)的處理。第53頁/共59頁55第1章微型計算機基礎(chǔ)知識1.3.5