大綜合課件微機原理緒論

緒論

微型計算機的基礎(chǔ)知識1.1計算機中的數(shù)和編碼1.1.1計算機中的數(shù)制1.1.2符號數(shù)的表示法1.1.3二進制數(shù)的加減運算1.1.4二進制編碼1.1.5BCD數(shù)的加減運算一、十進制數(shù)兩個基本特點：1.有十個不同的數(shù)字符號：0,1,2,…9。2.逢十進位。1.1.1計算機中的數(shù)制進位計數(shù)制的兩個重要概念：1.基數(shù)：使用數(shù)字符號的個數(shù)。2.權(quán)：固定位置上表示的值。一般地，任意一個十進制數(shù)A可表示為：(Ai=0~9)十進制數(shù)的基數(shù)為10，

第i

位的權(quán)為10i。二、二進制數(shù)兩個基本特點：1.有兩個不同的數(shù)碼：0,1。2.逢二進位。同樣地，一個二進制B可表示為：(Bi=0,1)二進制數(shù)的基數(shù)為2，

第i

位的權(quán)為2i。三、八進制數(shù)兩個基本特點：1.有8個不同的數(shù)字符號0,1,2,…7。2.逢八進位?；鶖?shù)為8，第i位的權(quán)為8i。四、十六進制數(shù)兩個基本特點：1.有十六個不同的數(shù)字符號：0,1,2,…9,A,B,C,D,E,F。2.逢十六進位。任意一個十六進制數(shù)D可表示為基數(shù)為16，第i位權(quán)為16i。

十進制數(shù)、二進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的關(guān)系如表所示十進制二進制十六進制012345678012345678000000010010001101000101011001111000十進制二進制十六進制9101112131415169ABCDEF10100110101011110011011110111110000五、計算機采用二進制數(shù)的原因1.物理上容易實現(xiàn)。2.運算規(guī)則簡單。3.可以用邏輯代數(shù)作為設(shè)計工具。數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換一、二進制數(shù)十進制數(shù)方法：按權(quán)展開相加法。53221510722613631222222011101011K0K1K2

Kn-1(215)10=(11010111)2方法：除2取余法。二、十進制數(shù)二進制數(shù)1.整數(shù)轉(zhuǎn)換3727518942122222201101001(75)10=(1001011)20.687521.37500.37520.75021.500.5021.0整數(shù)部分1=K

1整數(shù)部分0=K

2整數(shù)部分1=K

3整數(shù)部分1=K

4(0.6875)10=(0.1011)2方法：乘2取整法。2.小數(shù)轉(zhuǎn)換三、二進制十六進制數(shù)1.十六進制數(shù)二進制數(shù)

一位十六進制數(shù)可以用四位二進制數(shù)表示。(3AB)16=3ABH=(001110101011)2

=(1110101011)2(0.7A53)16=0.7A53H

=(0.0111101001010011)22.二進制數(shù)十六進制數(shù)

每四位二進制數(shù)用一位十六進制數(shù)表示。(1101111100011.100101111)2

=(1BE3.978)16四、二進制八進制數(shù)(67.521)8=(110111.101010001)2(11111101.01001)2=(375.22)8用一個8位二進制數(shù)表示一個有符號數(shù)：D7D6D5D4D3D2D1D0符號位數(shù)字位D7=0 正數(shù)1 負數(shù)機器數(shù)真值01011011B=+9111011011B=911.1.2符號數(shù)的表示法

一、機器數(shù)和真值連同符號位一起數(shù)值化了的數(shù)，稱為機器數(shù)。機器數(shù)所表示的真實的數(shù)值，稱為真值。1.原碼D7D6D5D4D3D2D1D0符號位數(shù)的大小0 正數(shù)1 負數(shù)[+105]原

=01101001B[105]原

=11101001B二、帶符號數(shù)的三種表示方法(原碼、反碼和補碼)原碼的特點：(1)數(shù)值部分即為帶符號數(shù)的二進制數(shù)(2)“0”有+0和0之分(+0)原

=00000000B(0)原

=10000000B(3)8位二進制原碼表示數(shù)的范圍1111,1111B~01111111B即

127~+127即：數(shù)0的原碼不唯一。2.反碼[+4]原

=[+4]反

=00000100B[4]原

=10000100B正數(shù)的反碼與其原碼相同。負數(shù)的反碼：符號位不變，數(shù)字位按位取反。[4]反=11111011B[+127]原

=[+127]反

=01111111B[127]原

=11111111B[127]反=10000000B反碼的特點：(1)八位二進制反碼D7D6D5D4D3D2D1D0

的真值：D7=0,真值為+(D6D5D4D3D2D1D0)[]反

=0111,1111B

=+127[]反

=1000,0000B =127例：D7=1,真值為

(D6D5D4D3D2D1D0)(2)“0”有

0和0之分[+0]反

=00000000B,[0]反

=11111111B(3)8位二進制反碼表示數(shù)的范圍10000000B~01111111B即

127~+127即：數(shù)0的反碼也不是唯一的。3.補碼[+4]原

=[+4]補

=00000100B[4]原

=10000100B正數(shù)的補碼與其原碼相同。負數(shù)的補碼：符號位不變，數(shù)字位取反最低位加1，也即反碼+1。[4]反=11111011B[127]原

=11111111B[127]反=10000000B[4]補=11111100B[127]補=10000001B補碼的特點：(1)八位二進制補碼D7D6D5D4D3D2D1D0

的真值：D7=0,真值為+(D6D5D4D3D2D1D0)D7=1,真值為[]補

=01111111B

=+127[]補

=10000001B=

(1111110+1)=127例：(3)8位二進制補碼表示數(shù)的范圍：10000000B~01111111B即

128~+127[+0]補=[+0]原=00000000[-0]補=[-0]反+1=11111111+1=100000000

對8位字長，進位被舍掉∴(2)[+0]補=[-0]補=00000000B特殊數(shù)10000000該數(shù)在原碼中定義為：-0在反碼中定義為：-127在補碼中定義為：-128對無符號數(shù)：(10000000)２=128注意：對正數(shù)，三種表示法均相同。它們的差別在于對負數(shù)的表示。8位有符號數(shù)的表示范圍對8位二進制數(shù)：原碼：-127~+127反碼：-127~+127補碼：-128~+127想一想：16位有符號數(shù)的表示范圍是多少？三、補碼加減法的運算規(guī)則二進制補碼數(shù)的符號位向左擴展若干位后，所得到的補碼數(shù)的真值不變。通過引進補碼，可將減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算。規(guī)則如下：

[X+Y]補=[X]補+[Y]補

[X-Y]補=[X]補+[-Y]補其中X，Y為正負數(shù)均可，符號位參與運算。1.1.3二進制數(shù)的加減運算一、無符號數(shù)的運算二、符號數(shù)運算中的溢出問題符號數(shù)運算中的溢出問題

8位二進制補碼表示數(shù)的范圍：

128~+127n位符號數(shù)表示的范圍：（-2n-1~2n-1-1）。進(借)位——在加法過程中，符號位向更高位產(chǎn)生進位；在減法過程中，符號位向更高位產(chǎn)生借位。溢出——運算結(jié)果超出運算器所能表示的范圍。溢出的判斷方法方法１：同號相減或異號相加——不會溢出。同號相加或異號相減——可能溢出：兩種情況： 同號相加時，結(jié)果符號與加數(shù)符號相反——溢出；異號相減時，結(jié)果符號與減數(shù)符號相同——溢出。方法２：兩個帶符號二進制數(shù)相加或相減時，若

C7

C6＝1，則結(jié)果產(chǎn)生溢出。

C7為最高位的進(借)位；C６為次高位的進(借)位。11001110+11111011111001001C6=1,C7=1OF=1

1=0,無溢出01101001+0011001010011011C6=1,C7=0OF=0

1=1,有溢出一、數(shù)字編碼BCD碼是一種常用的數(shù)字編碼。BCD碼：Binary-CodedDecimal，即二進制編碼的十進制數(shù)。1.1.4二進制編碼用4位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)。有兩種表示法：壓縮BCD碼和非壓縮BCD碼。壓縮BCD碼的每一位用4位二進制表示，0000~1001表示0~9，一個字節(jié)表示兩位十進制數(shù)。非壓縮BCD碼用一個字節(jié)表示一位十進制數(shù)，高4位總是0000，低4位的0000~1001表示0~9。0.764=(0.011101100100)BCD非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示計算機中除了能夠處理數(shù)值數(shù)據(jù)以外，還可以處理文字、語音、圖像等各種信息，這些信息統(tǒng)稱為非數(shù)值數(shù)據(jù)。非數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中也必須以二進制形式表示，非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示本質(zhì)上是編碼的過程。二、字符編碼ASCII碼是常用的字符編碼。ASCII：AmericanStandardCodeforInformationInterchange,即美國信息交換標準代碼。采用7位二進制代碼對字符進行編碼數(shù)字0~9的編碼是0110000（30H）~0111001，它們的高3位均是011，后4位正好與其對應(yīng)的二進制代碼（BCD碼）相符。英文字母A~Z的ASCII碼從1000001（41H）開始順序遞增，字母a~z的ASCII碼從1100001（61H）開始順序遞增，這樣的排列對信息檢索十分有利。最高位通?？倿?。表2-3ASCII字符表LSDMSD012345670000010100111001011101110123456789ABCDEF0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIBLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSSP!"#$%&'()*+'

/0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]

、abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~DEL三、漢字代碼1.漢字輸入碼如電報碼，五筆字型碼等。2.漢字交換碼為不同漢字系統(tǒng)之間交換漢字信息而設(shè)計的，又稱“國標碼”。3.漢字機內(nèi)碼機器內(nèi)部表示漢字的代碼，又稱“內(nèi)碼”。目前還沒有統(tǒng)一的國家標準。4.漢字字形碼又稱字模，是描述漢字形狀的一組編碼。常用的是點陣字模。5.漢字字形輸出碼即點陣碼，根據(jù)不同的輸出設(shè)備，可用1616,2424,3232等點陣表示。1.1.5BCD數(shù)的加減運算BCD碼本質(zhì)上是十進制數(shù)，即應(yīng)遵循逢十進一的規(guī)則。而計算機是按二進制（十六進制）進行運算，并未按十進制規(guī)則進行運算。為何要對BCD碼的運算結(jié)果進行調(diào)整？調(diào)整原理：先看一個例子計算18＋1900011000

見右式＝31

結(jié)果應(yīng)為37，而計算機相加為31，原因在于運算過程中，如遇到低4位往高4位產(chǎn)生進位時（此時AF=1）是按逢十六進一的規(guī)則，但BCD碼要求逢十進一，因此只要產(chǎn)生進位，個位就會少6，這就要進行加6調(diào)正。這個1代表了16，而實際上BCD碼運算進位僅加了10。

1.BCD數(shù)相加實際上當?shù)?位的結(jié)果＞9(即A～F之間)時，也應(yīng)進行加6調(diào)正。(原因是逢十沒有進位，故用加6的方法強行產(chǎn)生進位。)

如對上例的結(jié)果進行加6：

0011000131