第1章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)主講：張銀行手機(jī)號(hào)績(jī)計(jì)算方法：卷面成績(jī)占70%平時(shí)成績(jī)：（作業(yè)+回答問(wèn)題+實(shí)驗(yàn)成績(jī)提出問(wèn)題+出勤率）30%主要內(nèi)容第一章：微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第二章：80X86CPU第三章：微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)第四章：匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第五章：存儲(chǔ)器及與CPU的接口第六章：輸入/輸出接口及中斷技術(shù)第七章：總線和總線標(biāo)準(zhǔn)第八章：常用可編程并行數(shù)字接口芯片及其應(yīng)用第九章：串行通信接口及總線標(biāo)準(zhǔn)第十章：模擬接口技術(shù)第十一章：常用外設(shè)和人機(jī)交互接口第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況與應(yīng)用2.微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)制系統(tǒng)3.微型計(jì)算機(jī)組成原理4.CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)及微機(jī)的工作過(guò)程基本要求：

1.掌握微型計(jì)算機(jī)的概念和基本結(jié)構(gòu)

2.了解微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

◆

3.重點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)中的數(shù)制系統(tǒng)

◆4.重點(diǎn)原碼、補(bǔ)碼和反碼

5.了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成和軟件系統(tǒng)

6.初步了解微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況與應(yīng)用

微型計(jì)算機(jī)是指以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件的微處理器(CPU)為核心，配以存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計(jì)算機(jī)。一、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1、微型計(jì)算機(jī)的誕生1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC在美國(guó)問(wèn)世以后，人們接觸最多的是微型計(jì)算機(jī)，它誕生于20世紀(jì)70年代，其發(fā)展以微處理器的發(fā)展為主要標(biāo)志。

到目前為止，電子計(jì)算機(jī)先后經(jīng)歷了四代：電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)、大規(guī)模超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。按性能、價(jià)格和體積對(duì)計(jì)算機(jī)分類：巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)。

微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：①集成度高，體積小，重量輕，價(jià)格低廉；②部件標(biāo)準(zhǔn)化，易于組裝與維修；③高可靠性及適應(yīng)性。2、微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概況(1)4位處理器——Intel40041971年，Intel公司成功地把傳統(tǒng)的運(yùn)算器和控制器集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上，發(fā)布了第一款微處理器芯片4004，如圖所示。Intel4004(2)8位處理器——Intel8008/8080/80851972年，Intel公司研制出8008處理器，字長(zhǎng)為8位，如圖所示。1974年，研制出8008的改進(jìn)型號(hào)8080。(3)16位處理器——Intel8086/8088/80286Intel8086/8088處理器1978年，Intel公司推出了首枚16位微處理器i8086，1979年，Intel公司開(kāi)發(fā)出8088處理器，如圖所示。Intel80286處理器1982年，Intel推出了80286處理器，如圖所示為Intel80286的外觀。(4)32位處理器——Intel80386/80486Intel80386處理器1985年，Intel發(fā)布80386DX處理器，如圖所示。除Intel公司生產(chǎn)386芯片外，還有AMD、Cyrix、IBM、Ti等公司也生產(chǎn)與80386兼容的芯片，如圖所示。Intel80486處理器1989年，Intel推出了80486芯片，最初類型是80486DX，如圖所示。80486和80386一樣，也陸續(xù)出現(xiàn)了幾種類型。1990年，推出了80486SX，它是一種低價(jià)格芯片，與80486DX的區(qū)別在于它沒(méi)有數(shù)學(xué)協(xié)處理器。其他公司也推出了與80486兼容的CPU芯片，如圖所示。從80486開(kāi)始首次出現(xiàn)了處理器倍頻技術(shù)，該技術(shù)使處理器內(nèi)部工作頻率為處理器外部總線運(yùn)行頻率的2倍或4倍，486DX2與486DX4的名字便是由此而來(lái)的，如圖所示。例如80486DX2-66，處理器的頻率是66MHz，而主板的外頻是33MHz，即CPU內(nèi)頻是外頻的2倍。(5)IntelPentium處理器1993年，Intel公司發(fā)布了Pentium（奔騰）處理器，如圖所示。與PentiumMMX屬于同一級(jí)別的CPU有AMDK6與Cyrix6x86MX等，如圖所示。（Cyrix1999年被VIA（威盛）收購(gòu)）(6)IntelPentiumⅡ處理器1997年，Intel公司發(fā)布了PentiumⅡ處理器，如圖所示。同期，AMD公司和Cyrix公司分別推出了同檔次的AMDK6-2和CyrixMⅡ，如圖所示。1998年4月，Intel推出了Celeron（賽揚(yáng)）處理器，其中最為成功的是采用Socket370架構(gòu)的Celeron333和366，如圖所示。(7)IntelPentiumⅢ處理器1999年，Intel公司發(fā)布了PentiumⅢ處理器，如圖所示。2000年3月，AMD公司領(lǐng)先于Intel公司率先推出了1GHz的Athlon微處理器，其性能超過(guò)了PentiumⅢ，如圖所示。為了降低成本，后來(lái)的PentiumⅢ都改為Socket370架構(gòu)，時(shí)鐘頻率有667MHz，733MHz，800MHz，933MHz和1GHz等，其外觀如圖所示。2000年，Intel公司推出了簡(jiǎn)化PentiumⅢ的Celeron處理器，也采用Socket370處理器架構(gòu)，其外觀如圖所示。同期，AMD公司推出了Athlon（速龍），如圖所示。它采用462針的SocketA架構(gòu)，時(shí)鐘頻率為700MHz～1.4GHz，內(nèi)建MMX和增強(qiáng)型3DNow!技術(shù)。注釋：MMX:是MultiMediaeXtensions(多媒體擴(kuò)展)，MMXCPU極大地提高了電腦的多媒體(如立體聲、視頻、三維動(dòng)畫(huà)等)處理功能

AMD公司還推出了Athlon（速龍）的簡(jiǎn)化版本Duron（鉆龍），如圖所示，也采用SocketA架構(gòu)，時(shí)鐘頻率為600～950MHz。(8)IntelPentium4處理器Intel公司在2000年11月發(fā)布了Pentium4處理器，如圖所示。后期的Pentium4處理器均基于Socket478架構(gòu)，采用Northwood核心，0.13

m制造工藝，集成了5500萬(wàn)個(gè)晶體管，主頻為1.8～2.4GHz，如圖所示。同樣，Pentium4的簡(jiǎn)化版本Pentium4Celeron也采用了Socket478架構(gòu)，主頻頻率為1.4GHz以上，Pentium4CeleronCPU的外觀如圖所示。同期，AMD公司推出了AthlonXP（速龍XP），如圖所示，仍采用SocketA架構(gòu)，以全面對(duì)抗Pentium4。AthlonXP具有當(dāng)時(shí)最強(qiáng)大的浮點(diǎn)單元設(shè)計(jì)和優(yōu)秀的整數(shù)計(jì)算單元。經(jīng)廣泛測(cè)試顯示，Pentium4需要多付出300～400MHz的工作頻率才可以獲得與AthlonXP相當(dāng)?shù)男阅堋?004年6月Intel推出了SocketLGA775架構(gòu)的Pentium4、CeleronD及Pentium4EE處理器。SocketLGA775架構(gòu)Pentium4處理器的外觀，如圖所示。后來(lái)，Intel推出了采用SocketLGA775架構(gòu)的Pentium4ExtremeEdition3.4GHz處理器。(9)64位處理器(a)AMDAthlon64系列對(duì)x86架構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)兼容32位和64位運(yùn)算，這一理念是由AMD率先提出。2003年9月，AMD發(fā)布了桌面64位Athlon64系列處理器（也稱K8架構(gòu)）。K8在很多應(yīng)用上都領(lǐng)先當(dāng)時(shí)的IntelPentiumD。面向臺(tái)式機(jī)的AMD64位處理器分為Athlon64和Athlon64FX，如下圖所示。(b)IntelPentium464位系列Intel公司于2005年2月發(fā)布了桌面64位處理器，并冠以6xx系列的名稱。不僅Pentium46xx系列全部具備64位技術(shù)，而且在新的Pentium45xx系列中也引入64位技術(shù)，它們的命名方式是Pentium45x1，以后綴為1來(lái)表示。在入門(mén)的CeleronD中，使用LGA775封裝的產(chǎn)品及最新的雙核心PentiumD處理器，也支持64位技術(shù)。(10)雙核心處理器

(a)PentiumD和PentiumExtremeEditionIntel在2005年4月發(fā)布了雙核心處理器，如圖所示。

(b)Athlon64X22005年5月，AMD發(fā)表了面向服務(wù)器和工作站的企業(yè)級(jí)x86雙核計(jì)算平臺(tái)——AMD雙核皓龍?zhí)幚砥鱋pteron和面向桌面型的雙核速龍?zhí)幚砥鰽thlon64X2（包括4800+、4600+、4400+及4200+等），采用Socket939架構(gòu)，如圖所示。與Intel雙核心PentiumD/ExtremeEdition處理器相比較，在處理單線程應(yīng)用程序方面，Athlon64X24800+的表現(xiàn)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出前者。(11)Intel新一代Core微架構(gòu)現(xiàn)在，Pentium、Pentium2、Pentium3、Pentium4、PentiumD使用的NetBurst架構(gòu)已經(jīng)不能滿足性能、功耗等方面的需求。2006年7月，Intel發(fā)布了新一代的全新的微架構(gòu)桌面處理器——Core2Duo（酷睿2），并且正式宣布Pentium時(shí)代結(jié)束。Core2Extreme、Core2Duo的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，如下圖所示（其中Core2DuoQuad是四核處理器的標(biāo)識(shí)）。2006年11月，Intel發(fā)布了的四核桌面處理器，分為兩大系列：Core2Quad（酷睿2四核），以Q開(kāi)頭；Core2QuadExtreme（酷睿2四核極品版），以QX開(kāi)頭。Core2四核系列處理器的核心代號(hào)為Kentsfield，從技術(shù)上說(shuō)，與當(dāng)前的Core2Duo并沒(méi)有區(qū)別，它只不過(guò)是將兩個(gè)Conroe核心整合到同一塊基板之上，稱為非原生四核，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。(12)AMD新一代K10微架構(gòu)2007年11月AMD發(fā)布了基于全新K10架構(gòu)的Phenom處理器系列，是該公司第一款四核處理器。Phenom處理器的中文名“羿龍”，取自中國(guó)古老神話“后羿射日”。在K6之后，AMD的K7、K8架構(gòu)桌面產(chǎn)品都采用了Athlon品牌，與筆記本的Turion和服務(wù)器的Opteron組成AMD的整體產(chǎn)品線。而進(jìn)入K10架構(gòu)之后，Athlon將被廢棄，取而代之的是新的Phenom處理器。Phenom處理器采用HyperTransport3.0總線技術(shù)，可提供最高14.4GBps的系統(tǒng)帶寬，為1080p（1920

1080逐行掃描）高清視頻播放和極高分辨率游戲提供帶寬。同時(shí)集成的內(nèi)存控制器最高支持DDR2-1066。AMD稱，熱設(shè)計(jì)功耗95W的Phenom處理器在開(kāi)啟節(jié)能技術(shù)后，功耗大大降低，消費(fèi)級(jí)應(yīng)用平均為32W、辦公級(jí)應(yīng)用平均為29W。Phenom處理器的標(biāo)識(shí)，如圖所示。3、嵌入式計(jì)算機(jī)的分類①嵌入式微處理器EMPU

采用“增強(qiáng)型”通用微處理器，目前主要有：Am186/188、Intel386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等。②嵌入式微控制器MCU

既單片機(jī)，可分為通用和半通用兩類：通用：8051、P51XA、MCS-251、MCS-96系列、68300、C166/167等。半通用：8XC930/931、C540、C541等。③嵌入式DSP處理器EDSP④嵌入式片上系統(tǒng)SOC二、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理工業(yè)控制及智能化儀器儀表計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造CAD/CAM計(jì)算機(jī)輔助教育和教學(xué)培訓(xùn)人工智能及網(wǎng)絡(luò)通信家庭娛樂(lè)和家政事務(wù)管理科學(xué)計(jì)算：用于科學(xué)與工程領(lǐng)域。如：

的計(jì)算、中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)及導(dǎo)彈發(fā)射中的計(jì)算等。過(guò)程控制：如對(duì)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的過(guò)程控制，即對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；控制飛機(jī)飛行姿態(tài)、地形回避及導(dǎo)彈攔截等。數(shù)據(jù)處理：

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、傳遞、分類、檢測(cè)、排序、計(jì)算、打印報(bào)表、輸出圖像等加工處理。

如：企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)、電子商務(wù)處理系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：CAD

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAM

計(jì)算機(jī)輔助制造CAT

計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試CAI

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAX(x=D、M、T、I、

)CMI—計(jì)算機(jī)管理教學(xué)電子商務(wù)：

電子商務(wù)源于英文ELECTRONICCOMMERCE簡(jiǎn)寫(xiě)EC，顧名思義包含兩個(gè)方面：一是電子方式，二是商貿(mào)活動(dòng)，電子商務(wù)指的是利用簡(jiǎn)單、快捷、低成本的電子通訊方式、買(mǎi)賣(mài)雙方不謀面地進(jìn)行商貿(mào)活動(dòng)。

電子商務(wù)的真正發(fā)展是建立在INTERNET技術(shù)上，所以也稱IC(INTERNETCOMMERCE).人工智能：

計(jì)算機(jī)模擬人的高級(jí)思維活動(dòng),進(jìn)行邏輯判斷與推理。如機(jī)器人、專家系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、圖形圖像等模式識(shí)別系統(tǒng)。辦公自動(dòng)化：信息高速公路：儀器儀表：

將傳感器與計(jì)算機(jī)集成于同一芯片上，智能傳感器不僅具有信號(hào)檢測(cè)、轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)還具有記憶、存儲(chǔ)、解析、統(tǒng)計(jì)、處理及自診斷、自校準(zhǔn)、自適應(yīng)等功能。智能家電：三、微型計(jì)算機(jī)的分類1.按處理器同時(shí)處理數(shù)據(jù)的位數(shù)或字長(zhǎng)分：1位機(jī)、4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)2.按組裝結(jié)構(gòu)類型分：?jiǎn)纹⑿蜋C(jī)、單板微型機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)PC(PersonalComputer)機(jī)：

是面向個(gè)人單獨(dú)使用的一類微機(jī)。當(dāng)今的微機(jī)的許多指標(biāo)，如存儲(chǔ)容量、運(yùn)行速度等已經(jīng)趕上或超過(guò)了以前的小型機(jī)，可以滿足各種不同的應(yīng)用場(chǎng)合。是一種用于控制的微處理器芯片，其組成實(shí)際是由微型計(jì)算機(jī)的CPU、部分存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口等部件集成在一塊芯片上。換句話說(shuō)，一個(gè)單片機(jī)幾乎就是一個(gè)專用的計(jì)算機(jī)，只要配上少量的外部電路和設(shè)備就可以構(gòu)成具體的應(yīng)用系統(tǒng)。單片微型機(jī)(單片機(jī))：

常用于家用電器、智能化儀表、工業(yè)測(cè)量。單板微型機(jī)(單板機(jī))：把微處器芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和小鍵盤(pán)、數(shù)碼顯示器等必要的輸入/輸出設(shè)備裝配在一塊印刷電路板上就構(gòu)成了單板微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。常用于過(guò)程控制。1.2微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)制系統(tǒng)

數(shù)制也稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。日常生活中人們習(xí)慣采用十進(jìn)制，但計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息則是用二進(jìn)制代碼來(lái)表示的。同時(shí)為了書(shū)寫(xiě)的方便，在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，常常使用到十六進(jìn)制(或八進(jìn)制)。微型計(jì)算機(jī)中使用的數(shù)制系統(tǒng)包括：二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制等。1.常用數(shù)制（1）十進(jìn)制數(shù)

有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)：0、1、2、…、9；

低位向高位進(jìn)、借位的規(guī)律是“逢十進(jìn)一”“借一當(dāng)十”的計(jì)數(shù)原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)ND均可以表示成如下式子：其中：n表示整數(shù)部分的位數(shù)，m表示小數(shù)部分的位數(shù)，Di為十進(jìn)制數(shù)字符號(hào)0—9，10i為第i位權(quán)值，10為十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)。一、數(shù)制系統(tǒng)例如：1234.45=1×103＋2×102＋3×101＋4×100＋4×10-1

+5×10-2

式中的10稱為十進(jìn)制數(shù)的基數(shù),103、102、101、100、10-1、10-2稱為各數(shù)位的權(quán)。十進(jìn)制數(shù)用D結(jié)尾表示，也可以不加符號(hào)D。（2）二進(jìn)制數(shù)只有兩個(gè)不同數(shù)碼：0和1，進(jìn)位規(guī)律是“逢二進(jìn)一”“借一當(dāng)二”的計(jì)數(shù)原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。二進(jìn)制數(shù)用B結(jié)尾表示。例如，二進(jìn)制數(shù)11011011.01可表示為：(11011011.01)2==1×27＋1×26＋0×25＋1×24＋1×23＋0×22＋1×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2（3）八進(jìn)制數(shù)有0、1、2…、7八個(gè)不同數(shù)碼，采用“逢八進(jìn)一”“借一當(dāng)八”的計(jì)數(shù)原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。八進(jìn)制數(shù)用O或者Q結(jié)尾表示。

例如，八進(jìn)制數(shù)（503.04）Q可表示為：（503.04）Q=5×82+0×81+3×80+0×8-1+4×8-2（4）十六進(jìn)制數(shù)有0、1、2…、9、A、B、C、D、E、F共十六個(gè)不同的數(shù)碼，采用“逢十六進(jìn)一”“借一當(dāng)十六”的計(jì)數(shù)原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)用H結(jié)尾表示。例如，十六進(jìn)制數(shù)（4E9.27）H可表示為（4E9.27）H=4×162＋14×161＋9×160＋2×16-1＋7×16-22．不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換下表列出了二、八、十、十六進(jìn)制數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，熟記這些對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)會(huì)有較大的幫助。表1各種進(jìn)位制的對(duì)應(yīng)關(guān)系（1）二、八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制數(shù)根據(jù)各進(jìn)制的定義表示方式，按權(quán)展開(kāi)作十進(jìn)制相加，即可轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)?！纠繉ⅲ?0101）B，(72)Q，（49）H轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。(10101)B=1×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20=21(72)Q=7×81+2×80=58(49)H=4×161＋9×160=73（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),需要將整數(shù)部分和小數(shù)部分分開(kāi),采用不同方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換,然后用小數(shù)點(diǎn)將這兩部分連接起來(lái)。①整數(shù)部分：除2取余倒記法。具體方法是：將要轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)除以2，取余數(shù)；再用商除以2，再取余數(shù)，直到商等于0為止，將每次得到的余數(shù)按倒序的方法排列起來(lái)作為轉(zhuǎn)換的結(jié)果?！纠繉⑹M(jìn)制數(shù)25轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)所以（25）D=11001B②小數(shù)部分：乘2取整順記法。具體方法是：將十進(jìn)制小數(shù)不斷地乘以2，直到積的小數(shù)部分為零（或直到所要求的位數(shù)）為止，每次乘得的整數(shù)依次排列即為相應(yīng)進(jìn)制的數(shù)碼。最初得到的為最高有效數(shù)位，最后得到的為最低有效數(shù)字?！纠繉⑹M(jìn)制數(shù)0.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。所以（0.625）D=0.101B【例】將十進(jìn)制數(shù)25.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，只要將上例整數(shù)和小數(shù)部分組合在一起即可，即(25.625)D=(11001.101)B例如：將十進(jìn)制193.12轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。所以（193.12）D=(301.075)Q簡(jiǎn)便方法333轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)333可由256+64+8+4+1組成…25612864321684210.50.250.125…101001101則333對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為101001101(3)二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換由于23=8，故可采用“合三為一”的原則，即從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始向左、右兩邊各以3位為一組進(jìn)行二-八轉(zhuǎn)換：若不足3位的以0補(bǔ)足，便可以將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。反之，每位八進(jìn)制數(shù)用三位二進(jìn)制數(shù)表示，就可將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)【例】將（10100101.01011101）2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。

010100101.010111010245.272即(10100101.01011101)B=(245.272)Q【例】將(756.34)Q轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

756.34111101110.011100

即(756.34)Q=(111101110.0111)B(4)二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換由于24=16，故可采用“合四為一”的原則，即從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始向左、右兩邊各以4位為一組進(jìn)行二—十六轉(zhuǎn)換，若不足4位的以0補(bǔ)足，便可以將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。反之，每位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)表示，就可將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。【例】將(1111111000111.100101011)B轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。

0001111111000111.1001010110001FC7.958

即(111111000111.100101011)B=(1FC7.958)H【例】將(79BD.6C)H轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

79BD.6C0111100110111101.01101100

即(79BD.6C)H=(111100110111101.011011)B1.二—十進(jìn)制BCD碼（Binary-CodedDecimal）二—十進(jìn)制BCD碼是指每位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)編碼表示。由于4位二進(jìn)制數(shù)可以表示16種狀態(tài)，可丟棄最后6種狀態(tài)，而選用0000～1001來(lái)表示0～9十個(gè)數(shù)符。這種編碼又叫做8421BCD碼。如下表所示。二、常用的信息編碼表2十進(jìn)制數(shù)與BCD碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系【例】將69.25轉(zhuǎn)換成BCD碼。

69.25 01101001.00100101

結(jié)果為69.25=(01101001.00100101)BCD【例】將BCD碼100101111000.01010110轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。

100101111000.01010110978.56

結(jié)果為（100101111000.01010110）BCD=978.562.字符編碼（ASCII碼）計(jì)算機(jī)使用最多、最普遍的是ASCII（AmericanStandardCodeForInformationInterchange）字符編碼，即美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼，如下表所示。表3七位ASCII代碼表ASCII碼的每個(gè)字符用7位二進(jìn)制數(shù)表示，其排列次序?yàn)閐6d5d4d3d2d1d0,d6為高位，d0為低位。而一個(gè)字符在計(jì)算機(jī)內(nèi)實(shí)際是用8位表示。正常情況下，最高一位d7為“0”。7位二進(jìn)制數(shù)共有128種編碼組合，可表示128個(gè)字符，其中數(shù)字10個(gè)、大小寫(xiě)英文字母52個(gè)、其他字符32個(gè)和控制字符34個(gè)。數(shù)字0～9的ASCII碼為30H～39H。大寫(xiě)英文字母A～Z的ASCII碼為41H～5AH。小寫(xiě)英文字母a～z的ASCII碼為61H～7AH。對(duì)于ASCII碼表中的0、A、a的ASCII碼30H、41H、61H應(yīng)盡量記住，其余的數(shù)字和字母的ASCII碼可按數(shù)字和字母的順序以十六進(jìn)制的規(guī)律寫(xiě)出。3.奇偶校驗(yàn)碼

偶校驗(yàn)：包括奇偶校驗(yàn)位在內(nèi)，字符的ASCII碼所有的1的個(gè)數(shù)之和配成偶數(shù)個(gè)。若原字符的ASCII碼中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)，則最高位置為0；若原字符的ASCII碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè)，則最高位為1，把1的個(gè)數(shù)配成偶數(shù)個(gè)。例如：數(shù)字3的ASCII碼為00110011

數(shù)字3的偶校驗(yàn)ASCII碼為00110011奇校驗(yàn)：包括奇偶校驗(yàn)位在內(nèi)，字符的ASCII碼所有的1的個(gè)數(shù)之和配成奇數(shù)個(gè)。若原字符的ASCII碼中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)，則最高位置為1；若原字符的ASCII碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè)，則最高位為0，把1的個(gè)數(shù)配成奇數(shù)個(gè)。例如：數(shù)字3的ASCII碼為00110011

數(shù)字3的偶校驗(yàn)ASCII碼為10110011(一)二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示1.機(jī)器數(shù)在計(jì)算機(jī)中，因?yàn)橹挥小?”和“1”兩種形式，所以數(shù)的正、負(fù)號(hào)，也必須以“0”和“1”表示。通常把一個(gè)數(shù)的最高位定義為符號(hào)位，用0表示正，1表示負(fù)，稱為數(shù)符：其余位仍表示數(shù)值。把在機(jī)器內(nèi)存放的正、負(fù)號(hào)數(shù)碼化的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)，把機(jī)器外部由正、負(fù)號(hào)表示的數(shù)稱為真值數(shù)。三、計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算【例】真值為(-0101100)B的機(jī)器數(shù)為10101100，存放在機(jī)器中，如下圖所示。

圖真值B在機(jī)器中的存放要注意的是，機(jī)器數(shù)表示的范圍受到字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)類型的限制。字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)類型定了，機(jī)器數(shù)能表示的數(shù)值范圍也就定了。例如，若表示一個(gè)整數(shù)，字長(zhǎng)為8位，則最大的正數(shù)為01111111，最高位為符號(hào)位，即最大值為127。若數(shù)值超出127，就要“溢出”。3.帶符號(hào)數(shù)的表示在計(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)數(shù)可以用不同方法表示，常用的有原碼、反碼和補(bǔ)碼。(1)原碼：機(jī)器碼中最高位為符號(hào)位，符號(hào)為0表示正數(shù)，符號(hào)位為1表示負(fù)數(shù)，其余為該數(shù)的絕對(duì)值。

【例】當(dāng)機(jī)器字長(zhǎng)n=8時(shí)：

[+1]原＝00000001，[-1]原＝10000001[+127]原＝01111111，[-127]原＝1111111l

在原碼表示法中：(＊)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。

(＊)8位二進(jìn)制數(shù)的原碼表示范圍是－127～＋127

16位二進(jìn)制數(shù)的原碼表示范圍是－32767～＋32767

（＊）在原碼表示中，零有兩種表示形式，即：

[+0]＝00000000B，[-0]＝10000000B。(2)反碼：最高位為符號(hào)位，其余位為數(shù)值位；正數(shù)的原碼與原碼的表示方法相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于除符號(hào)位外，其余各位按位取反。

【例】當(dāng)機(jī)器字長(zhǎng)n=8時(shí)：

[+1]反＝00000001，[-1]反＝11111110[+127]反＝01111111，[-127]反＝10000000

在反碼表示中：正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼只需保持符號(hào)位不變，其余各位按位求反即可得到。

(＊)機(jī)器數(shù)的最高位是符號(hào)位，0代表正號(hào)，1代表負(fù)號(hào)。(＊)8位二進(jìn)制數(shù)的原碼表示范圍是－127～＋127

16位二進(jìn)制數(shù)的原碼表示范圍是－32767～＋32767

(＊)

反碼表示方式中，零有兩種表示方法：

[+0]反＝00000000，[-0]反＝11111111。（3）補(bǔ)碼：最高位為符號(hào)位，其余位為數(shù)值位；正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼的表示方法相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于它的反碼加1。

【例】當(dāng)機(jī)器字長(zhǎng)n＝8時(shí)，

[+1]補(bǔ)＝00000001，[-1]補(bǔ)＝11111111[+127]補(bǔ)＝01111111，[-127]補(bǔ)＝10000001

在補(bǔ)碼表示中：正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼、反碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于它的反碼加l。機(jī)器數(shù)的最高位是符號(hào)位，0代表正號(hào)，1代表負(fù)號(hào)。

在補(bǔ)碼表示中，0有唯一的編碼：

[＋0]補(bǔ)＝[－0]補(bǔ)＝00000000。補(bǔ)碼的運(yùn)算方便，二進(jìn)制的減法可用補(bǔ)碼的加法實(shí)現(xiàn)，使用較廣泛?！铩镒⒁猓簩?duì)于8位二進(jìn)制數(shù)10000000B,若為補(bǔ)碼表示為[-128]補(bǔ)，若為原碼表示[-0]原，若為反碼表示[-127]反★★求補(bǔ)碼運(yùn)算的簡(jiǎn)單方法：（1）若該數(shù)為正數(shù)，則[X]補(bǔ)=X（2）若該數(shù)為負(fù)數(shù)，則[X]補(bǔ)=2n-|X|【例】28為256(100H),則-1的補(bǔ)碼為（100H–01H)=FFH,-10的補(bǔ)碼為（100H–0AH)=F6H【例】假定計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，試寫(xiě)出122的原碼、反碼和補(bǔ)碼。

[122]原＝[122]反＝[122]補(bǔ)＝01111010B【例】假定計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，試寫(xiě)出－45的原碼、反碼和補(bǔ)碼。

[－45]原＝10101101B

[－45]反＝11010010B

[－45]補(bǔ)＝11010011B

對(duì)于用補(bǔ)碼表示的負(fù)數(shù)，需對(duì)該補(bǔ)碼再求一次補(bǔ)碼，從而得到其原碼，依據(jù)原碼求得該補(bǔ)碼數(shù)的大小。即：[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=[X]原例如，已知補(bǔ)碼數(shù)(11110011)B，對(duì)其求補(bǔ)碼后得到該數(shù)的原碼為：10001101B，故其大小為(－13)D?！纠吭噷?xiě)出補(bǔ)碼數(shù)11011001的真值。

[11011001]原＝10100111B=－39D(二)補(bǔ)碼數(shù)的運(yùn)算在微處理機(jī)中，使用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算使同一個(gè)微處理機(jī)中既能運(yùn)算帶符號(hào)數(shù)又能運(yùn)算無(wú)符號(hào)數(shù)。而且，在采用補(bǔ)碼表示帶符號(hào)數(shù)的情況下，兩個(gè)數(shù)的減法可以用加法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行帶符號(hào)數(shù)的加減運(yùn)算時(shí)，應(yīng)把參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成補(bǔ)碼形式進(jìn)行運(yùn)算。當(dāng)使用8位二進(jìn)制數(shù)表示帶符號(hào)的數(shù)時(shí)，它所能表示的數(shù)值范圍在(-128)10～(+127)10之間，如果相加結(jié)果超出了這個(gè)范圍，就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤發(fā)生。

[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

[X-Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)(三)補(bǔ)碼數(shù)的溢出

溢出：帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼加、減運(yùn)算的結(jié)果超出了補(bǔ)碼表示的范圍8位原碼、反碼和補(bǔ)碼表示的范圍分別如下：－127～＋127原碼FFH～7FH－127～＋127反碼：80H～7FH－128～＋127補(bǔ)碼：80H～7FH當(dāng)8位帶符號(hào)數(shù)的結(jié)果超出以上范圍時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)溢出。16位原碼、反碼和補(bǔ)碼表示的范圍分別如下：－32737～＋32767原碼FFFFH～7FFFH－32767～＋32767反碼：8000H～7FFFH－32768～＋32768補(bǔ)碼：8000H～7FFFH當(dāng)16位帶符號(hào)數(shù)的結(jié)果超出以上范圍時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)溢出?！锟赡艹霈F(xiàn)溢出的情況：兩個(gè)同號(hào)數(shù)相加或兩個(gè)異號(hào)相減時(shí)

★判斷出現(xiàn)溢出情況的方法：在兩個(gè)同號(hào)數(shù)相加或異號(hào)數(shù)相減時(shí)如果次高位向最高位有進(jìn)位（或借位），而最高位向前無(wú)進(jìn)位（或借位），則結(jié)果發(fā)生溢出。反過(guò)來(lái)，如果次高位向最高位無(wú)進(jìn)位（或借位），而最高位向前有進(jìn)位（或借位），則結(jié)果發(fā)生也溢出。【例】?jī)蓚€(gè)帶符號(hào)的數(shù)(01000001)2與(01000011)2相加

例中兩個(gè)正數(shù)相加，但結(jié)果卻是一個(gè)負(fù)數(shù)——符號(hào)位為1。顯然，這個(gè)結(jié)果是錯(cuò)誤的，出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的原因就在于這兩個(gè)數(shù)相加的結(jié)果超過(guò)了8位二進(jìn)制帶符號(hào)數(shù)所能表示的數(shù)值范圍?！纠?jī)蓚€(gè)負(fù)數(shù)(10001000)2和(11101110)2的相加情況。

由于采用8位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示帶符號(hào)的數(shù)，故作為進(jìn)位位的第九位自然丟失。8位二進(jìn)制負(fù)數(shù)相加的結(jié)果為一個(gè)正數(shù)。很明顯，結(jié)果是錯(cuò)誤的,產(chǎn)生了溢出?！纠?jī)蓚€(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)(11111101)2和(00000011)2相加：

從相加計(jì)算的結(jié)果來(lái)看，如果微處理機(jī)只有8位，也就是用8位二進(jìn)制數(shù)來(lái)解釋運(yùn)算的結(jié)果，則將出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，在微處理機(jī)中設(shè)有專門(mén)的一位，稱為進(jìn)位位，它將用于保存第九位以防丟失信息。最高位次高位(三)邏輯運(yùn)算

1.“與”運(yùn)算。“與”運(yùn)算的運(yùn)算規(guī)則是：

0

0=0 0

1=01

0=01

1=1【例】二進(jìn)制數(shù)01011101B和11010101B相與。2.“或”運(yùn)算?！盎颉边\(yùn)算的運(yùn)算規(guī)則是：

0

0=00

1=11

0=1 1

1=1【例】二進(jìn)制數(shù)10101101和01010000相或。3.“異或”運(yùn)算。“異或”運(yùn)算的運(yùn)算規(guī)則是：相同為0，不同為10

0=00

1=11

0=11

1=0

【例】二進(jìn)制數(shù)10101101和01101110相異或。1.3微型計(jì)算機(jī)組成原理現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)仍然是在馮·諾依曼提出的計(jì)算機(jī)邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)程序概念基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。硬件系統(tǒng)包括：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。一、計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)馮·諾依曼思想：存儲(chǔ)程序與程序控制原理用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；程序與數(shù)據(jù)事先存儲(chǔ)在內(nèi)存儲(chǔ)器中；運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入與輸出設(shè)備組成硬件系統(tǒng)，它是計(jì)算機(jī)連續(xù)工作的基礎(chǔ)。1946年，馮·諾依曼提出EDVAC計(jì)算機(jī)方案，體現(xiàn)了五部分的計(jì)算設(shè)計(jì)思想。輸入設(shè)備運(yùn)算器輸出設(shè)備存儲(chǔ)器控制器馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)：構(gòu)成計(jì)算機(jī)的硬件實(shí)體。它包括微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口、系統(tǒng)總線、外部設(shè)備和電源等。軟件系統(tǒng)：在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的各種程序，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。二、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)：硬件微型計(jì)算機(jī)

(單片、單板)電源

外圍設(shè)備微處理器存儲(chǔ)器I/O接口系統(tǒng)總線算術(shù)邏輯單元控制器寄存器ROMRAMROMEPROME2PROMSRAMDRAM并行接口串行接口輔助接口數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線外部設(shè)備I/O接口模擬量I/O接口開(kāi)關(guān)量接口鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)等外存儲(chǔ)器軟、硬磁盤(pán)光盤(pán)A/DD/A操作系統(tǒng)Dos,Windows,UNIX,LINUX語(yǔ)言處理程序TurboC

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)FoxPro、Oracle軟件分類系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件

文字處理軟件Wps、Word表格處理軟件Excel輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD用戶編制的實(shí)際程序軟件系統(tǒng)：

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從小到大可分為微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，如圖所示運(yùn)算器控制器寄存器RAMROMI/O端口I/O端口微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)微處理器電源系統(tǒng)軟件系統(tǒng)I/O設(shè)備I/O設(shè)備三、微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)主要由（1）微處理器（2）存儲(chǔ)器、（3）輸入/輸出接口（4）系統(tǒng)總線連接。1.微處理器

整個(gè)微機(jī)的核心是微處理器(up,MPU)，也稱CPU。它包含運(yùn)算器ALU、控制器及內(nèi)部寄存器陣列。ALU：加、減、乘、除四則運(yùn)算和邏輯運(yùn)算內(nèi)部寄存器：存放操作數(shù)、中間結(jié)果、地址、標(biāo)志等信息控制器：整個(gè)機(jī)器控制中心，包括程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、控制信息產(chǎn)生電路等?？偩€控制部件算術(shù)邏輯部件寄存器組MPUI/O接口電路ROMRAM

外部設(shè)備存儲(chǔ)器2.存儲(chǔ)器微機(jī)的存儲(chǔ)器分為：主存和輔存主存(內(nèi)存)：用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序和正待處理的數(shù)據(jù)。(CPU內(nèi)部cache，主板上的內(nèi)存,造價(jià)高，速度快，存儲(chǔ)容量小)輔存(外存)：存放暫不運(yùn)行的程序和輸入處理的數(shù)據(jù)，(主機(jī)箱內(nèi)或主機(jī)箱外，造價(jià)低，容量大，可長(zhǎng)期保存，但速度慢)內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容簡(jiǎn)介：內(nèi)存由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)內(nèi)存單元可存放一組二進(jìn)制數(shù)。在微機(jī)中規(guī)定每個(gè)內(nèi)存單元可存放8位二進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)內(nèi)存單元存放一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，為了區(qū)分各個(gè)不同的內(nèi)存單元，就給每個(gè)存儲(chǔ)單元編上不同的號(hào)碼，即內(nèi)存地址。CPU要訪問(wèn)某個(gè)單元時(shí)，先要通過(guò)地址總線送出該單元的地址號(hào)。實(shí)際操作中，一個(gè)操作數(shù)可以是字節(jié)、字、雙字節(jié)、十字節(jié)等各種形式。1.字節(jié)：計(jì)算機(jī)的基本處理單位，一個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制位組成2.字：通常微機(jī)的字長(zhǎng)有8位、16位、32位、64位，故其字?jǐn)?shù)據(jù)的存放所占內(nèi)存單元的個(gè)數(shù)也不一樣3.雙字：即2個(gè)字4.四字：即4個(gè)字的長(zhǎng)度，共8個(gè)字節(jié)。

表