微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三本章主要內(nèi)容§1.1概述§1.2微機(jī)中的數(shù)制和數(shù)的表示

§1.3微機(jī)中常見的編碼§1.4二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算及其電路

第二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.1概述§1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.基本概念（1）微處理器（MPU）

將中央處理單元（CPU）——控制器和運(yùn)算器集成在一片半導(dǎo)體芯片上。（2）微型計(jì)算機(jī)

以微處理器MPU為核心，再配以相應(yīng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（ROM、RAM等）、I/O接口和中斷系統(tǒng)等，并由系統(tǒng)總線連接起來組裝在一塊或數(shù)塊印刷電路版上構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。第三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三§1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展3.單板微型計(jì)算機(jī)（單板機(jī)）

把微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、I/O接口和中斷電路等芯片組裝在一塊印刷電路板上的微型計(jì)算機(jī)。4.單片微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）把微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、I/O接口和中斷系統(tǒng)集成在一塊硅片上的具有完整功能的微型計(jì)算機(jī)。5.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)為核心，再配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路和控制微型計(jì)算機(jī)工作的軟件就構(gòu)成了完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目的：完成一定的功能。第四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三§1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展2.微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

第一代—8位機(jī)

智能芯片Intel

4004（航天）微處理器(MPU)

對(duì)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算Intel8008（8位）

第五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三MPU鍵盤打印機(jī)存儲(chǔ)器CRT微機(jī)CPU§1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三§1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第二代8086/8088—16位機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣8086數(shù)據(jù)線16位8088數(shù)據(jù)線8位（準(zhǔn)16位機(jī)）第四代80386/80486—32位機(jī)段頁式管理，提高內(nèi)存使用率第三代80286—加強(qiáng)型16位機(jī)里程碑

虛擬存儲(chǔ)器

描述符第七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三§1.1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第五代80586—32位機(jī)93年P(guān)entium“奔騰”廢棄了傳統(tǒng)的三總線結(jié)構(gòu)采用南北橋芯片組，PCI總線多媒體信息處理Pro-P6—32位機(jī)96年加強(qiáng)型的“奔騰機(jī)”750MHzPIIPIIICY雙核技術(shù)，2006年Intel公司推出32位全新Core架構(gòu)的Core型微處理器。

第八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三§1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1.1概述第九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中各部件“掛”在總線上主機(jī)結(jié)構(gòu)突出特點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)CPU地址譯碼電路I/O設(shè)備RAMROM地址信息片選信號(hào)I/O接口DBABCB1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.CPU(中央處理單元）MPU(微處理器)

嵌入系統(tǒng)中與其他電路及芯片組合稱為CPU微機(jī)的核心部件，主要由運(yùn)算器和控制器構(gòu)成

運(yùn)算器（ALU）主要負(fù)責(zé)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算控制器由指令寄存器、指令譯碼器和控制電路組成并按指令的要求對(duì)微機(jī)各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信息1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三2．內(nèi)存儲(chǔ)器（主存）

例如:01001101用于“記憶”信息的存儲(chǔ)元件，均采用集成度高，容量大，體積小，功耗低的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片

字節(jié)（Byte)

基本單位，規(guī)定

8位二進(jìn)制數(shù)稱為一個(gè)字節(jié)

1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三

CPU執(zhí)行訪問內(nèi)存的指令時(shí)，按指定的單元地址對(duì)相應(yīng)存儲(chǔ)單元進(jìn)行“讀、寫”操作。一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)空間稱為一個(gè)存儲(chǔ)單元，其中每一位稱為1Bit

微機(jī)的存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)單元集合而成，每一個(gè)存儲(chǔ)單元唯一的對(duì)應(yīng)一個(gè)單元地址，也稱為存儲(chǔ)器的物理地址，微機(jī)中的地址一般都用十六進(jìn)制數(shù)表示，如30H1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三存儲(chǔ)單元讀寫取數(shù)存數(shù)存儲(chǔ)器容量（s）=存儲(chǔ)單元數(shù)（p）×數(shù)據(jù)位數(shù)（i）

1024B=1KB1024KB=1MB

1024MB=1GB1024GB=1TB1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三字長：一個(gè)基本信息單位所占用的最大二進(jìn)制位數(shù)字：微機(jī)一條指令所能處理的一個(gè)基本信息單位例如：一個(gè)數(shù)據(jù)（25、35.67、-0.0038……；）一個(gè)字符（A、a、#、……）等均稱為一個(gè)字1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三字長越長的微機(jī)，其運(yùn)算速度越快，數(shù)的表示范圍越寬，數(shù)據(jù)的運(yùn)算精度越高，機(jī)器的整體功能越強(qiáng)字長是微機(jī)的主要性能指標(biāo)之一！80386、80486、80586（pentium)為32位機(jī)，2001年推出的Itanium為64位機(jī)51單片機(jī)字長為8位，稱為8位機(jī)8086/8088CPU字長為16位，稱為16位機(jī)1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三3.總線

根據(jù)傳送信息的內(nèi)容與作用不同，總線分為：

數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）地址總線AB（AddressBus）控制總線CB（ControlBus）傳送信息的公共導(dǎo)線

①數(shù)據(jù)總線DB：雙向傳輸數(shù)據(jù)信息

其寬度（根數(shù)）與MPU提供的數(shù)據(jù)線的引腳數(shù)有關(guān)，表示微機(jī)的字長1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三②控制總線CB：傳送各種控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)對(duì)于每一根來說是單向傳送的③地址總線AB：CPU執(zhí)行指令時(shí)，用于單向傳送地址信息地址信息

操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的地址信息指令代碼在存儲(chǔ)器中的地址信息1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三AB的寬度決定了微機(jī)系統(tǒng)的最大尋址能力最大尋址空間=2N，其中N為AB的寬度51單片機(jī)N=16最大尋址空間=216=65536B=64KB8086/8088CPUN=20最大尋址空間220=1MB例：1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三4.地址譯碼電路

凡是“掛”在總線上部件都被系統(tǒng)分配一個(gè)地址域，CPU訪問某部件時(shí)，由指令提供被訪問部件的地址信息，該地址信息經(jīng)地址譯碼電路譯碼后唯一的產(chǎn)生一個(gè)選通信號(hào)（也稱片選信號(hào)），將被選中的部件“門”打開，使得數(shù)據(jù)得以傳輸1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第二十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三5．接口

接口是主機(jī)與外設(shè)連接的必然通路，是必經(jīng)的“橋梁”。每個(gè)接口可包含若干個(gè)端口，每個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)端口地址，可由指令按地址訪問端口接口功能：

①隔離主機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)②向外設(shè)傳輸控制信號(hào)和接收外設(shè)的狀態(tài)信號(hào)③數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成第二十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三位數(shù)：1位、4位、8位、32位和64位機(jī)等

§1.1.3微型計(jì)算機(jī)的分類功能和結(jié)構(gòu)：可分為單片機(jī)和多片機(jī)

組裝方式：單板機(jī)和多板機(jī)等1.1概述第二十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.字長

例如，8086/8088CPU內(nèi)部寄存器為16位，所以字長為16位，稱為16位機(jī)，80386、80486、80586（pentium）字長均為32位，故均稱為32位機(jī)

§1.1.4微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)字長越長的微機(jī)，其運(yùn)算速度越快，數(shù)的表示范圍越寬，數(shù)據(jù)的運(yùn)算精度越高，機(jī)器的整體功能越強(qiáng)。

1.1概述第二十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三2.存儲(chǔ)器容量

存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的基本單位是位（b）。一般把8個(gè)二進(jìn)制位組成的基本單元叫做字節(jié)（B）。微機(jī)中通常以字節(jié)為單位表示存儲(chǔ)容量，并且將1024B簡稱為1KB1024KB簡稱為1MB（兆字節(jié)）

1024MB簡稱為1GB（吉字節(jié)）

1024GB簡稱為1TB（太字節(jié)）存儲(chǔ)器容量包括內(nèi)存容量和外存容量。1.1.4微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)第二十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三3.運(yùn)算速度

微機(jī)的運(yùn)算速度一般用每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)來表示。

4.系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線的性能主要表現(xiàn)為它所支持的數(shù)據(jù)傳送位數(shù)和總線工作時(shí)鐘的頻率。數(shù)據(jù)傳送位數(shù)越多，總線工作時(shí)鐘頻率越高，則系統(tǒng)總線的信息吞吐率就越高，微機(jī)系統(tǒng)的性能就越強(qiáng)。

1.1.4微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)第二十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三5.外設(shè)擴(kuò)展能力

這主要指微機(jī)系統(tǒng)配接各種外部設(shè)備的可能性、靈活性和適應(yīng)性。

6.軟件配置情況

軟件是微機(jī)系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，它配置是否齊全，功能的強(qiáng)弱，是否支持多任務(wù)、多用戶操作等都是微機(jī)硬件系統(tǒng)性能可否得到充分發(fā)揮的重要因素。

1.1.4微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)第二十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三數(shù)值所使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)稱為基；數(shù)值每一位所具有的值稱為權(quán)。1.2微機(jī)中的數(shù)制和數(shù)的表示§1.2.1數(shù)制的基與權(quán)十進(jìn)制的基為“10”，即它使用的數(shù)碼為0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共有10個(gè)。十進(jìn)制各位的權(quán)是以10為底的冪，用“D”表示，如十進(jìn)制數(shù)523791D第二十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三二進(jìn)制的基為“2”，即其使用的數(shù)碼為0、1，共兩個(gè)。二進(jìn)制各位的權(quán)是以2為底的冪，用“B”表示，如二進(jìn)制數(shù)110111B八進(jìn)制的基為“8”，即其數(shù)碼共有8個(gè)：0，1，2，3，4，5，6，7。八進(jìn)制的權(quán)為以8為底的冪

十六進(jìn)制的基為“16”，即其數(shù)碼共有16個(gè)：0，1，2，3，4，5，6，7，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)。十六進(jìn)制的權(quán)為以16為底的冪1.2.1數(shù)制的權(quán)與基第二十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的方法§1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法思路：用2除該十進(jìn)制數(shù)可得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)為二進(jìn)制代碼的最小有效位（LSB）的值。再用2除該商數(shù)，又得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)為LSB左鄰的二進(jìn)制數(shù)代碼。用同樣的方法繼續(xù)用2除下去，就可得到該十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制代碼1.2微機(jī)中的數(shù)制和數(shù)的表示第二十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三如果十進(jìn)制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)，則要采取“乘2取整法”（乘以基數(shù)正序取整）。1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法第三十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三一個(gè)十進(jìn)制的小數(shù)乘以2之后可能有進(jìn)位使整數(shù)位為1（當(dāng)該小數(shù)大于0.5時(shí)），也可能沒有進(jìn)位，其整數(shù)位仍為0（當(dāng)該小數(shù)小于0.5時(shí)）。這些整數(shù)位的結(jié)果即為二進(jìn)制的小數(shù)位結(jié)果。1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法第三十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三2.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法思路：由二進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)乘以各位的數(shù)（0或1）再加起來就得到十進(jìn)制數(shù)

1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法第三十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三二進(jìn)制數(shù)小數(shù)各位的權(quán)是2-1、2-2…注意：（1）一個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，而一個(gè)帶小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)不一定能夠準(zhǔn)確地用二進(jìn)制數(shù)來表示。（2）帶小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)在轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)和小數(shù)要分別轉(zhuǎn)換。1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法第三十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.無符號(hào)數(shù)的表示法1.2微機(jī)中的數(shù)制和數(shù)的表示§1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N可以表示為如下形式：其中，n為二進(jìn)制數(shù)N整數(shù)部分的位數(shù)；m為二進(jìn)制數(shù)N小數(shù)部分的位數(shù)；Bi為二進(jìn)制數(shù)字符號(hào)0或1。例如：1101.1B=1×23+1×22+0×20+1×2-1。第三十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三2.帶符號(hào)數(shù)的表示法1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示（1）原碼數(shù)x的原碼記作[x]原，如機(jī)器字長為n，則原碼的定義如下：

例如，當(dāng)n=8時(shí)，[+1]原=00000001B，[+127]原=01111111B[-1]原=10000001B，[-127]原=11111111B第三十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三當(dāng)n=16時(shí)，[+1]原=0000000000000001B，[+127]原=0000000001111111B[-1]原=1000000000000001B，[-127]原=1000000001111111B1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示注意：原碼表示法中，最高位為符號(hào)位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。其余n-1位表示數(shù)的絕對(duì)值。原碼表示數(shù)的范圍是~。8位二進(jìn)制原碼表示數(shù)的范圍是-127~+127，16位二進(jìn)制原碼表示數(shù)的范圍是-32767~+32767。

第三十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三（2）反碼數(shù)x的反碼記作[x]反，如機(jī)器字長為n，反碼定義如下：1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示例如，當(dāng)n=8時(shí)，[+1]反=00000001B，[+127]反=01111111B[-1]反=11111110B，[-127]反=10000000B注意：最高位仍為符號(hào)位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。反碼表示數(shù)的范圍是~。8位二進(jìn)制數(shù)反碼表示數(shù)的范圍是-127~+127，16位二進(jìn)制數(shù)反碼表示數(shù)的范圍是-32767~+32767。

第三十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三（3）補(bǔ)碼數(shù)x的補(bǔ)碼記作[x]補(bǔ)，當(dāng)機(jī)器字長為n時(shí)，補(bǔ)碼定義如下：1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示例如，當(dāng)n=8時(shí)，[+1]補(bǔ)=00000001B，[+127]補(bǔ)=01111111B[-1]補(bǔ)=28-|-1|=11111111B，[-127]補(bǔ)=28-|-127|=10000001B注意：最高位仍為符號(hào)位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是~。8位二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是-127~+127，16位二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是-32767~+32767。

第三十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三3.真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示（1）真值轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼根據(jù)補(bǔ)碼的定義可以完成真值到補(bǔ)碼的轉(zhuǎn)換。

（2）補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值正數(shù)補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值比較簡單，由于正數(shù)的補(bǔ)碼是其本身，因此，正數(shù)補(bǔ)碼的真值x=[x]補(bǔ)()負(fù)數(shù)補(bǔ)碼與其對(duì)應(yīng)的正數(shù)之間存在如下關(guān)系：[x]補(bǔ)——————→[-x]補(bǔ)——————→[x]補(bǔ)求補(bǔ)運(yùn)算求補(bǔ)運(yùn)算第三十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三求補(bǔ)運(yùn)算是將一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位求反加1的運(yùn)算

1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示例1-5求下列數(shù)的補(bǔ)碼。①設(shè)x=+127D，求[x]補(bǔ)。應(yīng)用十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的原則，可以得出x=01111111B。故[x]補(bǔ)=[+127]補(bǔ)=01111111B。②設(shè)x=-127D，求[x]補(bǔ)。對(duì)[x]補(bǔ)進(jìn)行求補(bǔ)運(yùn)算便可得到[-x]補(bǔ)。因此，[x]補(bǔ)=[-127]補(bǔ)=+1=+1=10000001B。第四十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例1-6求以下補(bǔ)碼的真值。①設(shè)[x]補(bǔ)=01111110B，求x。該補(bǔ)碼的最高位為“0”，即符號(hào)位為“0”，該補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)的真值是正數(shù)。則x=[x]補(bǔ)=01111110B=+126D。②設(shè)[x]補(bǔ)=10000010B，求x。因?yàn)樵撗a(bǔ)碼的最高位為“1”，即符號(hào)位為“1”，該補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)的真值是負(fù)數(shù)，其絕對(duì)值為：|x|==+1=B+1=01111101B+1=01111110B=+126D則x=-126D。1.2.3二進(jìn)制數(shù)的表示第四十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三§1.2.4微機(jī)中數(shù)的表示定點(diǎn)法浮點(diǎn)法定點(diǎn)機(jī)：用定點(diǎn)表示的微機(jī)（51單片機(jī))定點(diǎn)法表示整數(shù)，浮點(diǎn)法表示實(shí)數(shù)浮點(diǎn)機(jī)：用浮點(diǎn)表示的微機(jī)（PC機(jī))1.2微機(jī)中的數(shù)制和數(shù)的表示第四十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.定點(diǎn)表示（單片機(jī)）純整數(shù)形式

純小數(shù)形式

定點(diǎn)機(jī)中通常采用純整數(shù)形式，以8位機(jī)為例，用8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)純整數(shù)，格式如下：

符號(hào)Pf為符號(hào)位：0—正數(shù)，1—負(fù)數(shù)1.2.4微機(jī)中數(shù)的表示第四十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三在微機(jī)中，對(duì)于帶正、負(fù)號(hào)的數(shù)，其符號(hào)被數(shù)碼化了，這種表示數(shù)據(jù)的形式稱為機(jī)器數(shù)

注：機(jī)器數(shù)并不是指微機(jī)中的數(shù)1.2.4微機(jī)中數(shù)的表示第四十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三2.浮點(diǎn)表示（必須帶小數(shù)點(diǎn)）

對(duì)于任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N總可以表示為：

N=S×2P其中S是數(shù)N的尾數(shù)，P是數(shù)N的階碼。格式如下：Pf階碼PSf尾數(shù)SPf為階碼的符號(hào)位，0-正，1-負(fù)Sf為尾數(shù)的符號(hào)位，0-正，1-負(fù)1.2.4微機(jī)中數(shù)的表示第四十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三111.0101B=1.110101×210B

=0.111010×211B

當(dāng)階碼P取不同數(shù)值時(shí)，尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置是可以變動(dòng)的，因此稱為浮點(diǎn)法數(shù)。為了使微機(jī)在運(yùn)行過程中不丟失有效數(shù)字，提高運(yùn)算精度，一般都采用二進(jìn)制浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)，所謂浮點(diǎn)規(guī)格化是指1/2<|S|<1；即小數(shù)點(diǎn)后面的一位必須為1，小數(shù)點(diǎn)前面一位為01.2.4微機(jī)中數(shù)的表示第四十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例：若有二進(jìn)制數(shù)0.0011010B，規(guī)格化后的形式為0.11010×2–10B用8位二進(jìn)制數(shù)的格式將其表示為浮點(diǎn)數(shù)：注：規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動(dòng)舍去，所以用浮點(diǎn)數(shù)表示有可能產(chǎn)生誤差1.2.4微機(jī)中數(shù)的表示第四十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三設(shè)若有m位階碼，n為尾數(shù)，則數(shù)N的表示范圍為：

注：1）規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動(dòng)舍去，所以用浮點(diǎn)數(shù)表示有可能產(chǎn)生誤差。2）當(dāng)微機(jī)字長確定以后，階碼與尾數(shù)所占的位數(shù)由操作系統(tǒng)決定。當(dāng)階碼越長則尾數(shù)越短，數(shù)的表示范圍越寬，但精度低；當(dāng)階碼越短則尾數(shù)越長，數(shù)的表示范圍越窄，但精度高1.2.4微機(jī)中數(shù)的表示第四十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三練習(xí)題將下列十進(jìn)制數(shù)用浮點(diǎn)表示法表示：①-3.756②+0.573答案：①00101111②000001001.2.4微機(jī)中數(shù)的表示第四十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三微機(jī)編碼：用規(guī)定好的二進(jìn)制組合表示數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息§1.3.1ASCII碼

ASCⅡ碼是美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼，有兩種版本

問題：對(duì)于一些數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息在微機(jī)中如何表示？1.3微機(jī)的編碼第五十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三96個(gè)圖形字符10個(gè)十進(jìn)制數(shù)字52個(gè)英文字符34個(gè)其他字符32個(gè)控制字符回車符、換行符、退格符設(shè)備控制符和信息分隔符等

7位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符，早期用于電信行業(yè)，后被移植入微機(jī)，可表示128個(gè)字符1.3.1ASCII碼第五十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三采用8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符的ASCⅡ碼，最高位為擴(kuò)展位，最高位若為0，則為基本ASCⅡ碼。最高位為1，則為擴(kuò)展的ASCⅡ碼，一般用來表示鍵盤上不可顯示的功能鍵編碼ASCⅡ碼表中:

A～Z

的ASCⅡ編碼是41H～5AH

a～z

的ASCⅡ編碼是61H～7AH

0～9

的ASCⅡ編碼是30H～39H

1.3.1ASCII碼第五十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三在微機(jī)中用二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)的方法很多，常用的有8421BCD碼，即用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，因組成它的4位二進(jìn)制數(shù)碼的權(quán)為8、4、2、1而得名。（參看8421BCD碼表）1.3微機(jī)的編碼§1.3.2BCD碼第五十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三8421BCD編碼表

注：4位二進(jìn)制數(shù)稱為一位8421BCD碼字1.3.2BCD碼第五十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三BCD碼與非BCD碼00000B10001B20010B30011B40100B50101B60110B70111B81000B91001BA1010BB1011BC1100BD1101BE1110BF1111B非BCD碼冗余碼非法碼BCD碼注：在0～9之間十進(jìn)制數(shù)的BCD碼與十六進(jìn)制是相同的，10以后的稱為非BCD碼1.3.2BCD碼第五十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.壓縮BCD碼是一個(gè)字節(jié)中存放兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)字位如：將十進(jìn)制數(shù)8962用壓縮BCD碼表示 1000100101100010 在主存中存放形式：2.非壓縮BCD碼是指每個(gè)字節(jié)中只存放一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字位如：將十進(jìn)制數(shù)8962用非壓縮BCD碼表示00001000000010010000011000000010 在主存中存放形式：1.3.2BCD碼第五十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三3.BCD碼加法運(yùn)算BCD加法就是按“逢十進(jìn)位”的原則進(jìn)行相加，其和也是一個(gè)BCD數(shù)。但微機(jī)只能進(jìn)行二進(jìn)制加法，在相鄰BCD碼字之間只能“逢十六進(jìn)位”。導(dǎo)致出現(xiàn)非BCD碼。因此需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，做到“逢十進(jìn)位”1.3.2BCD碼第五十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三結(jié)果仍為BCD碼96[34]BCD=00110100B+[62]BCD=01100010B10010110B

34+62=例：1.3.2BCD碼第五十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例：89+95=184

[89]BCD=10001001B

+[95]BCD=10010101B

100011110B←運(yùn)算結(jié)果的低4位出現(xiàn)非BCD碼高4位出現(xiàn)進(jìn)位，均應(yīng)做加6調(diào)整

←

結(jié)果仍為BCD碼進(jìn)位→

01100110B

+110000100B1.3.2BCD碼第五十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三低位向高位產(chǎn)生進(jìn)位，高位出現(xiàn)非BCD碼均應(yīng)作加6調(diào)整相加結(jié)果為無符號(hào)數(shù)，最高位進(jìn)位有效進(jìn)位結(jié)果仍為BCD碼117例：48+69=[48]BCD=01001000B+[69]BCD=01101001B10110001B100010111B01100110B+1.3.2BCD碼第六十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三

在BCD加法過程中，進(jìn)制不同導(dǎo)致出現(xiàn)非BCD碼或某位向高位產(chǎn)生進(jìn)位，使運(yùn)算結(jié)果不正確。在這種情況下均應(yīng)作加6調(diào)整，以補(bǔ)上多拿走的6。十進(jìn)制調(diào)整在微機(jī)中有專門的調(diào)整電路自動(dòng)完成總結(jié)：1.3.2BCD碼第六十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三練習(xí)題①[65]BCD+[78]BCD=?②[35]BCD+[82]BCD=?1.3.2BCD碼第六十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三BCD碼減法運(yùn)算與加法運(yùn)算同理減法運(yùn)算的調(diào)整原則：在運(yùn)算過程中某位出現(xiàn)借位或非BCD碼，相應(yīng)位作減6調(diào)整，減去多借的6。也是有專門的指令來完成的例：58-25=[58]BCD=01011000B[25]BCD=00100101B-00110011B結(jié)果仍為BCD碼334.BCD碼減法運(yùn)算

1.3.2BCD碼第六十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例：35-28=←低四位向高四位借位←運(yùn)算結(jié)果的低4位出現(xiàn)非BCD碼700001101B[35]BCD=00110101B_

[28]BCD=00101000B

00000111B00000110B_←

個(gè)位做減6調(diào)整←結(jié)果仍為BCD碼1.3.2BCD碼第六十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三練習(xí)題①[95]BCD-[78]BCD=?②[85]BCD-[27]BCD=?1.3.2BCD碼第六十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

1.4二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算及其電路§1.4.1

二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算加法運(yùn)算規(guī)則：0+0=00+1=11+0=11+1=0（進(jìn)位1）第六十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.4.1二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算減法運(yùn)算規(guī)則：0-0=01-1=01-0=10-1=1（有借位）乘法運(yùn)算規(guī)則：0×0=1×0=0×1=01×1=1除法運(yùn)算規(guī)則：二進(jìn)制數(shù)的除法是乘法的逆運(yùn)算第六十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三“與”運(yùn)算（AND）1.4.1二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算2.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算

“或”運(yùn)算（OR）第六十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.4.1二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算“非”運(yùn)算（NOT）“異或”運(yùn)算（XOR）第六十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.4.1二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算第七十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三微機(jī)中的運(yùn)算都是在運(yùn)算器中運(yùn)行的，運(yùn)算器是由加法器構(gòu)成的，只會(huì)做二進(jìn)制加法運(yùn)算，一位二進(jìn)制全加器電路如圖所示：FASiAiBiCi+1Ci全加器真值表1.4二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算及其電路§1.4.2

加法器第七十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.4二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算及其電路§1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三a0a1a2a3a4a5a6a7為被加數(shù)/被減數(shù)b0b1b2b3b4b5b6b7為加數(shù)/減數(shù)S0S1S2S3S4S5S6S7為和或差C1C2C3C4C5C6C7C8為加法運(yùn)算中低位向高位的進(jìn)位

SUB為加減控制信號(hào)1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三

當(dāng)執(zhí)行減法指令時(shí)，SUB=1，圖中各異或邏輯門均為反相邏輯門，則Si=ai-bi+ci=ai+bi+ci，并且FA連同SUB的狀態(tài)一起做加法運(yùn)算

當(dāng)執(zhí)行加法運(yùn)算指令時(shí)，SUB=0，圖中各異或邏輯門均為同相邏輯門，對(duì)加數(shù)沒有任何影響，則Si=ai+bi+ci

結(jié)論：微機(jī)作減法運(yùn)算時(shí)，其運(yùn)算過程是：一個(gè)數(shù)減去另一個(gè)數(shù)，等于加上另一個(gè)數(shù)的反碼并加1，這個(gè)運(yùn)算過程稱為補(bǔ)碼運(yùn)算

1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三圖中OV是溢出標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果有溢出時(shí)，OV=1，否則OV=0，溢出的原因是運(yùn)算結(jié)果超出了微機(jī)中數(shù)的表示范圍圖中Cy是進(jìn)位（或借位）的狀態(tài)標(biāo)志位，做加法運(yùn)算時(shí)若最高位（FA7）有進(jìn)位，則Cy=1，否則Cy=0；做減法運(yùn)算時(shí)若FA7位無進(jìn)位，說明不夠減，有借位現(xiàn)象，則Cy=1，否則，Cy=0

Cy=C8⊕SUBOV=C7⊕C81.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三補(bǔ)碼運(yùn)算

研究表明，微機(jī)中的數(shù)一律用補(bǔ)碼的形式表示的，兩個(gè)數(shù)加法運(yùn)算時(shí)，應(yīng)將參加運(yùn)算的數(shù)化成補(bǔ)碼形式，相加后的結(jié)果仍為補(bǔ)碼，對(duì)于有符號(hào)數(shù)來說，符號(hào)位無須單獨(dú)處理，符號(hào)位可直接參加運(yùn)算，不影響最終結(jié)果[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)=[X+Y]補(bǔ)1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三

正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼表示等于該數(shù)的原碼取反（反碼）加1。理論依據(jù)：[X]補(bǔ)=模+X（如何理解？）

舉例：假設(shè)現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是4點(diǎn)整，而一只時(shí)鐘卻指示7點(diǎn)整。如何校準(zhǔn)時(shí)鐘？

①7-3=4②7+9=7+5+4=12（自動(dòng)丟失）+4=47+9=4（mod12）[-3]補(bǔ)=12+9=9=12-3

[5]補(bǔ)=12+5=58位單片機(jī)mod128（28）11111111（127）（100000000）[X]補(bǔ)=2n+X（mod2n）數(shù)的補(bǔ)碼1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例：35+42=[35]補(bǔ)=00100011

+[42]補(bǔ)=00101010

001001101

Cy=0，OV=0，結(jié)果為4DH，仍為補(bǔ)碼形式。若要顯示運(yùn)算結(jié)果，應(yīng)對(duì)運(yùn)算結(jié)果求真值

+77真值就是將補(bǔ)碼形式的運(yùn)算結(jié)果用“+”“–”號(hào)的形式來表示運(yùn)算結(jié)果的實(shí)際數(shù)值。一般用十六進(jìn)制或十進(jìn)制表示加法運(yùn)算（SUB=0）1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第七十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例：35+(-42)=[35]補(bǔ)=00100011

+[-42]補(bǔ)=11010110

011111001

C8=0，Cy=0，OV=0，說明沒有溢出。運(yùn)算結(jié)果為負(fù)，若求真值，須對(duì)運(yùn)算結(jié)果求補(bǔ)碼-71.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第八十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三練習(xí)題①已知X=-76，Y=+23，求X+Y=？OV=？Cy=?②已知X=-76，Y=-69，求X+Y=？OV=？Cy=?答案：①X+Y=-53OV=0Cy=0②X+Y=-145（+111）OV=1Cy=11.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第八十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例：85+78=[85]補(bǔ)=01010101

+[78]補(bǔ)=01001110

010100011

Cy=0，OV=1，說明運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)溢出現(xiàn)象，運(yùn)算結(jié)果超出了微機(jī)中對(duì)數(shù)的表示范圍1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第八十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三若將上述運(yùn)算“看成”是有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果的最高位可“看作”符號(hào)位，結(jié)果為負(fù)數(shù)，由于8位有符號(hào)數(shù)補(bǔ)碼的表示范圍為–128~+127，該運(yùn)算結(jié)果顯然超出了數(shù)的表示范圍，OV=1產(chǎn)生了溢出現(xiàn)象，運(yùn)算結(jié)果無意義，應(yīng)做溢出提示

85+78=溢出1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第八十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三若將上述運(yùn)算“看成”是無符號(hào)數(shù)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果的最高位不再做符號(hào)位了，而是數(shù)值位（權(quán)為128），8位無符號(hào)數(shù)補(bǔ)碼的表示范圍為0~255，盡管產(chǎn)生了溢出標(biāo)志，但運(yùn)算結(jié)果仍有意義，真值為16385+78=1631.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第八十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三微機(jī)的補(bǔ)碼運(yùn)算可分為帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算和無符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算，但微機(jī)并不認(rèn)識(shí)數(shù)的屬性，運(yùn)算器在進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)并不區(qū)分操作數(shù)是否帶有符號(hào)，運(yùn)算過程都是一樣的當(dāng)SUB=0時(shí)，直接將兩個(gè)數(shù)相加，當(dāng)SUB=1時(shí)，將減數(shù)求補(bǔ)（取反加1），再進(jìn)行運(yùn)算。在運(yùn)算的同時(shí)自動(dòng)設(shè)置CY和OV，運(yùn)算后若是無符號(hào)數(shù)，通過判斷CY確定是否有進(jìn)位，如果是帶符號(hào)數(shù)，則通過判斷OV確定是否溢出1.4.3二進(jìn)制數(shù)的加法/減法電路第八十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期三例：求下列有符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算，并求真值76+23=[76]補(bǔ)=01001100+[23]補(bǔ)=00010111

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Cy=0