第1.5章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí).ppt

2 1微處理機(jī)的數(shù)據(jù)表達(dá) 所有微機(jī)都是以二進(jìn)制形式算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作的 五行八卦中的32卦 2 1進(jìn)位計(jì)數(shù)制 十進(jìn)制 二進(jìn)制 八進(jìn)制和十六進(jìn)制采用的都是進(jìn)位計(jì)數(shù)制 進(jìn)位計(jì)數(shù)制中用少量數(shù)碼按次序排列成數(shù)位 并按由低到高的進(jìn)位方式進(jìn)行計(jì)數(shù) 基數(shù)和權(quán)是進(jìn)位計(jì)數(shù)制的兩個(gè)基本要素 基數(shù)是進(jìn)位計(jì)數(shù)制中所用數(shù)碼的個(gè)數(shù) 基數(shù)為r的進(jìn)位計(jì)數(shù)制中需要r個(gè)數(shù)碼 每個(gè)數(shù)位計(jì)滿r就向高位進(jìn)一 即逢r進(jìn)一 在進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示的數(shù)中 同一數(shù)字處在不同位置表示不同的值 它所表示的值是該數(shù)字乘以一個(gè)由它所處位置所決定的常數(shù) 這一常數(shù)就是該數(shù)位所具有的權(quán) r進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)是以r為底的冪 一 十進(jìn)制數(shù) 具有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào) 即0 9 逢十進(jìn)一 基數(shù)為10 權(quán)為10的N次方 N為正表示為整數(shù)部分 N為負(fù)表示為小數(shù)部分 特點(diǎn) 一個(gè)十進(jìn)數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示 758 75 10 7 102 5 101 8 100 7 10 1 5 10 2 二 二進(jìn)制數(shù) 一個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示 10110 101 2 1 24 0 23 1 22 1 21 0 20 1 2 1 0 2 2 1 2 3 22 625 10 具有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào) 即0和1 逢二進(jìn)一 基數(shù)為2 權(quán)為2的N次方 特點(diǎn) 在微機(jī)中采用二進(jìn)制的原因 二進(jìn)制只有0 1兩個(gè)數(shù)字 因此用晶體管的導(dǎo)通和截止 脈沖的高電平和低電平 很容易實(shí)現(xiàn)這兩種狀態(tài) 此外二進(jìn)制運(yùn)算簡(jiǎn)單 便于電子線路的實(shí)現(xiàn) B 0V三極管導(dǎo)通B VCC三極管截止 比如 微機(jī)中RS232口線電平 是 12V稱為 1 12V稱為 0 或理解成 經(jīng)RS232輸出的數(shù)字 1 會(huì)產(chǎn)生 12V電壓 經(jīng)RS232輸出的數(shù)字 0 會(huì)產(chǎn)生 12V電壓 二進(jìn)制中的 0 和 1 是對(duì)兩種不同狀態(tài)的區(qū)別 是對(duì)兩種狀態(tài)的記錄 沒(méi)有中間狀態(tài) 至于哪種狀態(tài)稱為 0 哪種狀態(tài)稱為 1 可以按某種約定而命名 1AF 4 16 1 162 10 161 15 160 4 16 1 430 25 10 一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示 具有十六個(gè)不同的數(shù)字符號(hào) 即0 9和A F 逢十六進(jìn)一 基數(shù)為16 權(quán)為16的N次方 特點(diǎn) 三 十六進(jìn)制數(shù) 任何一個(gè)r進(jìn)制數(shù)N可以表示為 若r 10 則十進(jìn)制數(shù) 其各位的權(quán)是以10為底的冪 若r 2 則是二進(jìn)制數(shù) 其各位的權(quán)是以2為底的冪 若r 8 則是八進(jìn)制數(shù) 其各位的權(quán)是以8為底的冪 八進(jìn)制中共有八個(gè)數(shù)碼 0 1 2 3 4 5 6 7 若r 16 則是十六進(jìn)制數(shù) 其各位的權(quán)是以16為底的冪 十六進(jìn)制中共有16個(gè)數(shù)碼 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 常見(jiàn)的標(biāo)識(shí)方法有兩種 1 用括號(hào)后加數(shù)字下標(biāo) 如 11 2 11 10 11 162 用英文字母加在被標(biāo)記數(shù)的后面 B O D 通常省略 H分別表示該數(shù)為二進(jìn)制 八進(jìn)制 十進(jìn)制和十六進(jìn)制 如11D11B11H 前者機(jī)器難以識(shí)別 一般用于書(shū)寫(xiě) 后者有利于機(jī)器識(shí)別 常用 由于有不同數(shù)制數(shù)的存在 書(shū)寫(xiě)時(shí)必須給出標(biāo)識(shí) 若不標(biāo)出標(biāo)記將會(huì)形成混淆而無(wú)法分清 如 書(shū)寫(xiě)11若不指明 就要引起混淆 主要是匯編時(shí)形成混淆 若為十進(jìn)制 想表示的是十進(jìn)制數(shù)11若為二進(jìn)制 想表示的是十進(jìn)制數(shù)3若為十六進(jìn)制 想表示的是十進(jìn)制數(shù)17 寫(xiě)程序時(shí) 同樣也必須注意指令的書(shū)寫(xiě)和輸入 否則很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤 如 指令MOVA 11匯編成機(jī)器碼后 會(huì)是740B而指令書(shū)寫(xiě)成MOVA 11H匯編成機(jī)器碼后 將是7411所謂機(jī)器碼是指提供給相應(yīng)微機(jī)識(shí)別的二進(jìn)制代碼 三種數(shù)制對(duì)照表 可見(jiàn)四位二進(jìn)制數(shù)可用一位十六進(jìn)制數(shù)代表 一位十六進(jìn)制數(shù) 可擴(kuò)展為四位二進(jìn)制數(shù) 如 001111113F10100101A51010100011110101100111100151EB3C12340001001000110100A4B21010010010110010 采用十六進(jìn)制的合理解釋 僅僅用來(lái)減輕閱讀二進(jìn)制的負(fù)擔(dān)和書(shū)寫(xiě)二進(jìn)制時(shí)的麻煩 在微機(jī)中并沒(méi)有按十六進(jìn)制研制電子線路 一 r進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 按照公式展開(kāi)求和 例 分別把二進(jìn)制數(shù)1011 01和十六進(jìn)制數(shù)F0 C用十進(jìn)制表示 2 2各類計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換 二 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為r進(jìn)制數(shù) 整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換步驟 把r寫(xiě)成十進(jìn)制數(shù) 將N除以r 記錄商和余數(shù) 并用r進(jìn)制表示余數(shù) 這余數(shù)便是用r進(jìn)制表示的數(shù)的最低位數(shù)字 把上次的商進(jìn)行 中所述除以r取余的運(yùn)算 用r進(jìn)制表示余數(shù) 重復(fù)這種運(yùn)算直到商為0 這時(shí)的余數(shù)即為十進(jìn)制數(shù)N用r進(jìn)制表示時(shí)的最高位數(shù)字 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換步驟 把r寫(xiě)成十進(jìn)制數(shù) 將N乘以r 記錄積的整數(shù)部分和小數(shù)部分 并用r進(jìn)制表示整數(shù)部分 該整數(shù)即為轉(zhuǎn)換后r進(jìn)制小數(shù)的最高位 把上次積的小數(shù)部分進(jìn)行 中所述乘以r取整的運(yùn)算 用r進(jìn)制表示積的整數(shù)部分 重復(fù)這種運(yùn)算直到積的小數(shù)部分為0 或者達(dá)到所要求的位數(shù) 這時(shí)的整數(shù)部分即為十進(jìn)制數(shù)N轉(zhuǎn)換成r進(jìn)制小數(shù)的最低位 注意 整數(shù)部分轉(zhuǎn)換 每次只求整數(shù)商 將余數(shù)作為轉(zhuǎn)換結(jié)果的一位 重復(fù)對(duì)整數(shù)商除基數(shù) 一直除到商為0為止 小數(shù)部分轉(zhuǎn)換 每次把乘積的整數(shù)取走作為轉(zhuǎn)換結(jié)果的一位 對(duì)剩下的小數(shù)繼續(xù)進(jìn)行乘法運(yùn)算 對(duì)某些數(shù)可以乘到積的小數(shù)為0 如上述兩例 這種轉(zhuǎn)換結(jié)果是精確的 對(duì)某些數(shù) 如0 3 永遠(yuǎn)不能乘到積的小數(shù)為0 這時(shí)要根據(jù)精度要求 取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果位數(shù)即可 這種轉(zhuǎn)換結(jié)果是不精確的 例 十進(jìn)制數(shù)22 625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 22 2 11 2 余0 低位 5 2 余1 2 2 余1 1 2 余0 0 余1 高位 0 625 21 25 取整數(shù)1 高位 20 5 取整數(shù)0 21 0 取整數(shù)0 低位 0 625 10 0 101 2 所以 22 10 10110 2 整數(shù)部分 小數(shù)部分 結(jié)果 22 625 10 10110 101 2 例 十進(jìn)制數(shù)430 25轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 430 16 26 16 余14 E 低位 1 16 余10 A 余1 高位 整數(shù)部分 0 小數(shù)部分 0 25 164 0 取整數(shù)4 結(jié)果 430 25 10 1AE 4 16 三 二進(jìn)制與八進(jìn)制 十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換 1 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制從小數(shù)點(diǎn)位置開(kāi)始 整數(shù)部分向左 小數(shù)部分向右 每四位二進(jìn)制數(shù)為一組用一位十六進(jìn)制的數(shù)字來(lái)表示 不足四位的用0補(bǔ)足 就是相應(yīng)十六進(jìn)制的表示 2 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制從小數(shù)點(diǎn)位置開(kāi)始 整數(shù)部分向左 小數(shù)部分向右 每三位二進(jìn)制數(shù)為一組用一位八進(jìn)制的數(shù)字來(lái)表示 不足三位的用0補(bǔ)足 就是相應(yīng)八進(jìn)制的表示 例 把二進(jìn)制1011011010111 11101用十六進(jìn)制表示 把八進(jìn)制數(shù)62 31用二進(jìn)制表示 例 十六進(jìn)制數(shù)1AE4 0001101011100100 即 1AE 4 16 110101110 01 2 例 二進(jìn)制數(shù)110101110 01 000110101110 0100 十六進(jìn)制數(shù)1AE 4 即 110101110 01 2 1AE 4 16 四 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 例 10100 1101 100001 例 100001 10100 110110100100001 1101 110101000011101 例 1101 1011 10001111 例 11100 101 101 111101101 商 1011111001101101110110000000101 110111 余數(shù)10001111 五 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 例 NOT10100101 例 10100101XOR10001011 01011010 0010111010100101NOT10100101XOR100010110101101000101110 例 10100101AND10001011 例 10100101OR10001011 10000001 101011111010010110100101AND10001011OR100010111000000110101111 2 3數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 在字長(zhǎng)為8位的微機(jī)中 若處理的是無(wú)符號(hào)數(shù) 一個(gè)數(shù)可以用8位二進(jìn)制數(shù)表示 其數(shù)值范圍為00H FFH 0 255D 換言之 8位二進(jìn)制數(shù)可代表256種狀態(tài) 但如何表示一個(gè)有符號(hào)數(shù) 或者說(shuō)如何表示負(fù)數(shù) 習(xí)慣上認(rèn)為有三種方法 即原碼反碼補(bǔ)碼 在對(duì)有符號(hào)數(shù)的表示方法上 必然有一位用于表示符號(hào) 這一位稱之為符號(hào)位 通常規(guī)定為最高位 當(dāng)最高位為 1 時(shí) 表示該數(shù)值為負(fù)當(dāng)最高位為 0 時(shí) 表示該數(shù)值為正 一 符號(hào)數(shù)的表示 把二進(jìn)制數(shù)的最高一位定義為符號(hào)位 符號(hào)位為0表示正數(shù) 符號(hào)位為1表示負(fù)數(shù) 這種在計(jì)算機(jī)中使用的 連同符號(hào)位一起數(shù)值化了的數(shù) 稱為機(jī)器數(shù) 機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的數(shù)值 稱為真值 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) 對(duì)于有符號(hào)數(shù)中的正數(shù) 原碼反碼補(bǔ)碼的表示值是相同的 原碼反碼補(bǔ)碼 2000000100000001000000010 對(duì)于有符號(hào)數(shù)中的負(fù)數(shù) 原碼反碼補(bǔ)碼的表示值是不相同的 原碼反碼補(bǔ)碼 2100000101111110111111110反碼是取反 補(bǔ)碼是取反加1 當(dāng)進(jìn)行有符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí) 要通過(guò)判斷最高位的值來(lái)確定該字節(jié)值是正數(shù) 還是負(fù)數(shù) 1 原碼 最高位表示符號(hào) 正數(shù)的符號(hào)位用0表示 負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1表示 數(shù)值位用二進(jìn)制絕對(duì)值表示 這種方法稱為原碼表示法 原碼的定義為 若X 0則 X 原 X若X 0則 X 原 2n 1 X其中n為原碼的位數(shù) 124 原 01111100 124 原 11111100 當(dāng)一個(gè)帶符號(hào)數(shù)用反碼表示時(shí) 最高位為符號(hào)位 0 有兩種表示方法 0 反 00000000 0 反 11111111 8位二進(jìn)制反碼真值范圍為 127 127 16位反碼真值范圍為 32767 32767 反碼表示對(duì)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)有特殊要求 現(xiàn)在很少采用 特點(diǎn) 若X 0 則 X 反 X 若X 0 則 X 反 2n X 1 其中n為反碼的位數(shù) 正數(shù)的反碼與原碼相同 負(fù)數(shù)的原碼符號(hào)位保持不變 其余位取反就是機(jī)器數(shù)的另一種表示方法 反碼表示法 2 反碼 4 反 11111011 31 反 11100000 在鐘表上 指針正撥12小時(shí)或倒撥12小時(shí) 其時(shí)間值是相等的 即在鐘表上X 12 X 12 mod12 一個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng) 某數(shù)加或減其模 結(jié)果不變 模的概念 補(bǔ)碼的引入 對(duì)于n位二進(jìn)制數(shù) 其計(jì)數(shù)范圍為0 2n 1 在該計(jì)數(shù)器上加2n或減2n結(jié)果是不變的 我們稱2n為n位計(jì)數(shù)系統(tǒng)的模 對(duì)鐘表來(lái)說(shuō) 它的模為12 在鐘表上 如果現(xiàn)在時(shí)間是6點(diǎn)整 而鐘表卻指著8點(diǎn)整 快了2小時(shí) 校準(zhǔn)的方法是正撥10小時(shí)或倒撥2小時(shí) 結(jié)果都正確 即 8 10 6 mod12 順撥 8 2 6 mod12 倒撥 3 補(bǔ)碼 3 補(bǔ) 3 原 3 反 00000011 3 補(bǔ) 3 反 1 11111100 1 11111101 0 補(bǔ) 0 原 0 反 00000000 0 補(bǔ) 0 反 1 11111111 1 10000000 補(bǔ)碼的定義與求法 對(duì)n位二進(jìn)制數(shù) 模為2n 若X 0 則 X 補(bǔ) 2in X MOD2n X 即正數(shù)的補(bǔ)碼為原正數(shù)不變 若X 0 則 X 補(bǔ) 2in X MOD2n 2n 1 X 1 X 反 1 即負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于負(fù)數(shù)的反碼加1 也就是等于負(fù)數(shù)原碼除符號(hào)位外求反加1 例 補(bǔ)碼加減法的運(yùn)算規(guī)則 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 模 module 就是一個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的最大容量 其大小等于以進(jìn)位計(jì)數(shù)制基數(shù)為底 以位數(shù)為指數(shù)的冪 凡是用器件進(jìn)行的運(yùn)算都是有模運(yùn)算 運(yùn)算結(jié)果超過(guò)模的部分被運(yùn)算器自動(dòng)丟棄 因此 當(dāng)器件為n位時(shí) 有 X 2n X mod2n 不難驗(yàn)證 X 補(bǔ) 2n X mod2n 因此 X Y 補(bǔ) 2n X Y mod2n 2n X 2n Y X 補(bǔ) Y 補(bǔ) 一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù) 最高位為符號(hào)位 當(dāng)符號(hào)位為 0 即正數(shù)時(shí) 其余位即為此數(shù)的二進(jìn)制值 但當(dāng)符號(hào)位為 1 即負(fù)數(shù)時(shí) 其余位不是此數(shù)的二進(jìn)制值 其值為后面各位按位取反 在最低位加1 8位二進(jìn)制補(bǔ)碼真值范圍為 128 127 16位補(bǔ)碼真值范圍為 32768 32767 0 補(bǔ) 0 補(bǔ) 00000000 即為0 且只有一種表示方法 4 當(dāng)采用補(bǔ)碼表示時(shí) 可以把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算 即 X Y 補(bǔ) X 補(bǔ) Y 補(bǔ) 即某數(shù)減去一個(gè)數(shù)就等于某數(shù)加上減數(shù)的補(bǔ)數(shù) 8位帶符號(hào)的補(bǔ)碼特點(diǎn) 采用8位二進(jìn)制表示時(shí) 整數(shù)補(bǔ)碼的表示范圍 最大為01111111 其真值為 127 10最小為10000000 其真值為 一128 10在補(bǔ)碼表示法中 0只有一種表示形式 0 補(bǔ) 00000000 0 補(bǔ) 11111111 1 00000000 由于受設(shè)備字長(zhǎng)的限制 最后的進(jìn)位丟失 所以有 0 補(bǔ) 0 補(bǔ) 00000000 對(duì)于8位有符號(hào)數(shù)A 原碼法能表示的范圍為 127 127DB 反碼法能表示的范圍為 127 127DC 補(bǔ)碼法能表示的范圍為 128 127D 對(duì)于 0 的表示A 原碼有兩種不同的表示 稱之為 0 0分別為00000000B10000000BB 反碼有兩種不同的表示 稱之為 0 0分別為00000000B11111111BC 補(bǔ)碼的 0只有一種表示00000000B 表1 3數(shù)的表示方法 所謂溢出是指運(yùn)算結(jié)果超出了規(guī)定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的表數(shù)范圍 在此特指帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算溢出 4 補(bǔ)碼運(yùn)算的溢出及其判斷方法 對(duì)字長(zhǎng)為n位的補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)數(shù) 其最高位表示符號(hào) 其余n 1位表示數(shù)值 其表數(shù)范圍為 2n 1 2n 1 1 如果一個(gè)運(yùn)算的結(jié)果超出了這個(gè)范圍 就稱為補(bǔ)碼溢出 簡(jiǎn)稱溢出 這時(shí)運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的 對(duì)于8位字長(zhǎng)的二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù) 其表數(shù)范圍為 128 127 如果運(yùn)算結(jié)果超出了此范圍 就會(huì)產(chǎn)生溢出 例 已知 60 補(bǔ) 00111100 60 補(bǔ) 11000100 100 補(bǔ) 01100100 100 補(bǔ) 10011100 60 補(bǔ) 00111100 60 補(bǔ) 11000100 60 補(bǔ) 00111100 100 補(bǔ) 01100100 100 補(bǔ) 10011100 100 補(bǔ) 100111001010000010110000011011000 自然丟失 符號(hào)符號(hào)符號(hào)負(fù)數(shù) 錯(cuò)誤正數(shù) 錯(cuò)誤正確 前兩個(gè)運(yùn)算結(jié)果之所以不正確 是因?yàn)槠湎嗉咏Y(jié)果分別為 160和 160 均超出了表數(shù)范圍 使結(jié)果的數(shù)值部分占據(jù)了符號(hào)位 產(chǎn)生了溢出錯(cuò)誤 但一個(gè)正數(shù)與一個(gè)負(fù)數(shù)相加 一定不會(huì)產(chǎn)生溢出錯(cuò)誤 判斷溢出的方法 1 根據(jù)參加加法運(yùn)算的兩數(shù)的符號(hào)及運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)判斷是否溢出 2 計(jì)算機(jī)中 根據(jù)加法運(yùn)算中在最高位與次高位的兩個(gè)進(jìn)位來(lái)判斷 設(shè)8位二進(jìn)制數(shù)的各位記為D7D6D5 D0 運(yùn)算中兩個(gè)D6位的進(jìn)位記為C6 兩個(gè)D7位的進(jìn)位記為C7 用OV C7XORC6可判斷溢出情況 OV 0 表示結(jié)果無(wú)溢出 OV 1 表示結(jié)果有溢出 注意 進(jìn)位和溢出是兩個(gè)不同性質(zhì)的概念 不能混淆 進(jìn)位是指運(yùn)算結(jié)果的最高位向更高位的進(jìn)位 如上所述的8位運(yùn)算中的C7 進(jìn)位通常記做Cy Cy 0表示無(wú)進(jìn)位 Cy 1表示有進(jìn)位 溢出是用最高位進(jìn)位 即Cy 與次高位進(jìn)位的邏輯異或結(jié)果來(lái)判斷的 可見(jiàn) 有進(jìn)位不一定就有溢出 無(wú)進(jìn)位也不一定就無(wú)溢出 同理 有溢出不一定就有進(jìn)位 無(wú)溢出也不一定就無(wú)進(jìn)位 如 60 100 無(wú)符號(hào)數(shù)的最高位不是符號(hào)位而是數(shù)值的一部分 二 無(wú)符號(hào)數(shù)的表示 1 定點(diǎn)表示法 小數(shù)點(diǎn)位置 三 數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示 2 定點(diǎn)小數(shù)法 約定小數(shù)點(diǎn)在符號(hào)位之后 數(shù)值部分最高位之前 因此數(shù)據(jù)是純小數(shù) 故又稱定點(diǎn)小數(shù) 其格式為 小數(shù)點(diǎn)位置 1 定點(diǎn)整數(shù)法 約定小數(shù)點(diǎn)的位置固定在數(shù)值部分的最低位之后 也就是把數(shù)表示為純整數(shù) 其格式如下 階符階碼數(shù)符尾數(shù) 浮點(diǎn)數(shù)包括兩部分 階碼P和尾數(shù)S 它們都有各自的符號(hào)位 階碼的符號(hào)位又稱階符 用Pf表示 階碼有P1 P2 Pm位 尾數(shù)的符號(hào)位又稱數(shù)符 用Sf表示 尾數(shù)有S1 S2 Sn位 在浮點(diǎn)表示法中 小數(shù)點(diǎn)的位置不固定或者說(shuō)可浮動(dòng)的 一般來(lái)說(shuō) 任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)表示格式為 尾數(shù)S是帶符號(hào)補(bǔ)碼表示的純小數(shù) 其所取位數(shù)決定了浮點(diǎn)數(shù)的有效精度 階碼P是補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)數(shù) 其所取位數(shù)決定了浮點(diǎn)數(shù)的表達(dá)范圍 2 浮點(diǎn)表示法 浮點(diǎn)數(shù)的優(yōu)點(diǎn) 可以在同樣字長(zhǎng)的情況下 比定點(diǎn)數(shù)表達(dá)更大范圍的數(shù) 浮點(diǎn)數(shù)的缺點(diǎn) 運(yùn)算規(guī)則復(fù)雜 通常要階碼和尾數(shù)分開(kāi)運(yùn)算 若階碼的底為2 階碼P 尾數(shù)S都用二進(jìn)制數(shù)表示 則可以構(gòu)成二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù) 任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù) 它的浮點(diǎn)數(shù)可表示為 N 2P S 例 二進(jìn)制數(shù)N 2 11 0 1011 其浮點(diǎn)數(shù)的表示格式為 階符階碼數(shù)符尾數(shù) 當(dāng)尾數(shù)滿足0 5 S 1時(shí) 稱為規(guī)格化數(shù) 規(guī)格化數(shù)中尾數(shù)的最高有效位 即小數(shù)點(diǎn)后面的一位 必須是1 而不是0 對(duì)浮點(diǎn)表示法 需要調(diào)整階碼的數(shù)值實(shí)現(xiàn)規(guī)格化 例 N 2 11 0 0101 這是非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù) 改寫(xiě)成 N 2 10 0 1010 這是規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù) 當(dāng)字長(zhǎng)確定后 階碼所占位數(shù)越長(zhǎng) 則尾數(shù)越短 數(shù)表示的范圍越寬 精度越低 例如 101 101B 1000BX0 101101B 2 11BX0 101101B例如 0 078125D 0 000101B 2 11BX 0 101B 在浮點(diǎn)數(shù)中 負(fù)數(shù)一般用補(bǔ)碼表示 于是可寫(xiě)成PF 1P 01SF 1S 011假如將 0 000101B寫(xiě)成2 10BX 0 0101B則有PF 1P 10SF 1S 1011可見(jiàn)不同的寫(xiě)法將會(huì)引起混淆 參照 12 34D 10 2X0 123412345 678 10 5X0 12345678 對(duì)于16位字長(zhǎng)的浮點(diǎn)數(shù) 一般PFSF均為1位 而階碼P和尾數(shù)S的位數(shù)分別為5位和9位 因此 16位字長(zhǎng)的浮點(diǎn)數(shù)表示的范圍將會(huì)是 231 231 而16位定點(diǎn)數(shù)的范圍僅為65536 幾點(diǎn)說(shuō)明 在以控制見(jiàn)長(zhǎng)的單片機(jī)中 一般按定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算見(jiàn)多 浮點(diǎn)數(shù)主要用在數(shù)字信號(hào)處理 圖像處理等場(chǎng)合 在定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中 帶符號(hào)運(yùn)算并不一定要反碼補(bǔ)碼的表達(dá) 就微機(jī)而言 它并不認(rèn)識(shí)反碼和補(bǔ)碼 用戶可以通過(guò)相減的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)有關(guān)運(yùn)算 微機(jī)也不認(rèn)識(shí)小數(shù) 所謂小數(shù)運(yùn)算可以由用戶自行規(guī)定解決 一 ASCII碼 字母和字符也必須按照特定的規(guī)則 用二進(jìn)制編碼才能在機(jī)器中表示 編碼可以有各種方式 目前微機(jī)中最普遍采用的是ASC 碼 AmericanStandardCodeforInformationInterchange 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼 早期用于電訊行業(yè) 采用7位二進(jìn)制代碼對(duì)字母和字符進(jìn)行編碼 可表示27 128個(gè)字符 其中包括數(shù)碼 0 9 以及英文字母等可打印的字符 數(shù)字0 9的編碼是0110000 0111001 它們的高3位均是011 后4位正好與其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼相符 英文字母A Z的ASCII碼從1000001 41H 開(kāi)始順序遞增 字母a z的ASCII碼從1100001 61H 開(kāi)始順序遞增 這樣的排列對(duì)信息檢索十分有利 2 4數(shù)碼 二 漢字編碼 漢字的輸入編碼是為了使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)把漢字輸入到計(jì)算機(jī)中 其編碼方法主要有數(shù)字編碼 拼音碼和字形編碼三類 除了鍵盤(pán)輸入以外 利用語(yǔ)音或圖象識(shí)別技術(shù)自動(dòng)將漢字輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)的方法也已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 漢字內(nèi)碼是用于漢字信息的存儲(chǔ) 交換 檢索等操作的機(jī)內(nèi)代碼 它采用兩個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制形式表示一個(gè)漢字 為了與英文字符能相互區(qū)別 漢字機(jī)內(nèi)代碼中兩個(gè)字節(jié)的最高位均規(guī)定為l 漢字字模編碼是用來(lái)描述漢字字形的代碼 它是漢字的輸出形式 漢字庫(kù)有點(diǎn)陣字庫(kù) TrueType字庫(kù) 矢量字庫(kù)等類型 在計(jì)算機(jī)中 漢字編碼采用國(guó)標(biāo)碼 GB18030 2000 它采用單 雙 四字節(jié)混合編碼 每個(gè)字節(jié)的最高位為1 并以此來(lái)區(qū)分漢字和ASC 碼 漢字編碼包括輸入編碼 內(nèi)碼和字模編碼 分別用于輸入 內(nèi)部處理和輸出 BCD碼是十進(jìn)制數(shù) 有10個(gè)不同的數(shù)字符號(hào) 且是逢十進(jìn)位的 但它的每一位是用4位二進(jìn)制編碼來(lái)表示的 因此稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù) BCD碼比較直觀 三 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù) 8421BCD碼 雖然BCD碼是用二進(jìn)制編碼方式表示的 但它與二進(jìn)制之間不能直接轉(zhuǎn)換 必須先將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 然后再轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 反之亦然 例 十進(jìn)制數(shù)65的BCD碼為01100101 BCD碼01001001 0111表示的十進(jìn)制數(shù)為49 7 表1 2BCD編碼表 六 操作碼指令中表達(dá)計(jì)算機(jī)操作內(nèi)容的數(shù)碼 通常一條指令中必須而且只能有一個(gè)操作碼 七 地址碼指令中表達(dá)計(jì)算機(jī)操作數(shù)據(jù)所在地址的數(shù)碼 可以是一個(gè)或多個(gè) 也可能隱藏在操作碼中 五 校驗(yàn)碼為了確保整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作可靠性 經(jīng)常在關(guān)鍵步驟的數(shù)據(jù)上添加校驗(yàn)碼 指令中表達(dá)計(jì)算機(jī)操作內(nèi)容的數(shù)碼 通常一條指令中必須而且只能有一個(gè)操作碼 四 七段顯示碼一種將要顯示的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成能夠在七段數(shù)碼管上顯示的數(shù)碼 TheEnd 習(xí)題一 1 將二進(jìn)制數(shù)11011 011轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)2 將十進(jìn)制數(shù)240 75轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)3 設(shè)計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位 求機(jī)器數(shù)E3 H 分別為原碼 反碼 補(bǔ)碼 無(wú)符號(hào)數(shù) 壓縮BCD碼時(shí)對(duì)應(yīng)的真值4 已知X 87 Y 56 用補(bǔ)碼完成下列運(yùn)算 并討論結(jié)果是否溢出 X Y X Y 練習(xí)題 1把下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)a 135b 47 6875c 2002 102把下列二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)a 11010110Bb 0 1011Bc 1011 1011B3把下列十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)a AAHb ABC DHc 128 08H4寫(xiě)出下列各十進(jìn)制數(shù)在8位微機(jī)中的原碼反碼和補(bǔ)碼形式a 54b 115c 76 定點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)表示法的比較 由于浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置是隱含于階碼之中 階碼不同的兩個(gè)尾數(shù)不能直接加減 需先把兩個(gè)數(shù)的階碼調(diào)整到一致 這稱為 對(duì)階 然后兩個(gè)尾數(shù)才能相加減 數(shù)值表示范圍 假定某機(jī)器字長(zhǎng)32位 數(shù)符占1位 尾數(shù)占31位 則 定點(diǎn)小數(shù)表示范圍 2 31 S 1 2 31 定點(diǎn)整數(shù)表示范圍 1 S 231 1 浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算比定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算復(fù)雜 浮點(diǎn)數(shù)的表示 Pentium微處理器支持的浮點(diǎn)格式 Pentium將階碼以一種偏置形式存放于格式之中 即將真階碼加上一個(gè)常數(shù)偏置值才是格式階碼 以保證偏置后的格式階碼恒為正數(shù) 單精度的階碼偏置值為 127 雙精度的階碼偏置值為 1023 擴(kuò)展精度的階碼偏置值為 16383 一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)數(shù)的真階碼要通過(guò)它的格式階碼減去偏置值而得到 算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯單元既可以進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算 也可進(jìn)行布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算 一 算術(shù)運(yùn)算加減法運(yùn)算直接采用二進(jìn)制的加減法電路實(shí)現(xiàn) 乘除法需通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) 即將乘法轉(zhuǎn)換成加法 除法轉(zhuǎn)換成減法 再轉(zhuǎn)換成加法來(lái)實(shí)現(xiàn) 微型計(jì)算機(jī)典型電路稱為基本電路部件 主要包括 算術(shù)邏輯部件 觸發(fā)器 寄存器 存儲(chǔ)器 三態(tài)輸出控制器 總線結(jié)構(gòu) 二 邏輯運(yùn)算通過(guò)在ALU中增設(shè)門(mén)電路可完成基本的邏輯運(yùn)算 微處理機(jī)的硬件基礎(chǔ) 觸發(fā)器觸發(fā)器是計(jì)算機(jī)記憶裝置的基本單元 可以組成寄存器 而寄存器可以組成存儲(chǔ)器 寄存器和存儲(chǔ)器統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)的記憶裝置 RS觸發(fā)器D觸發(fā)器JK觸發(fā)器 一 基本RS觸發(fā)器1 基本電路和符號(hào)2 狀態(tài)分析維持狀態(tài) R 1 S 1 存儲(chǔ)記憶狀態(tài) 置1狀態(tài) R 0 S 1 置0狀態(tài) R 1 S 0 不確定狀態(tài) R 0 S 0 RS觸發(fā)器 二 時(shí)標(biāo)RS觸發(fā)器為了使觸發(fā)器在整個(gè)機(jī)器中能和其它部件協(xié)調(diào)工作 RS觸發(fā)器一般都有外加的時(shí)鐘脈沖 時(shí)標(biāo)脈沖 微型計(jì)算機(jī)中時(shí)鐘脈沖一般是由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器產(chǎn)生 其時(shí)鐘頻率為4 77MHz 所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)為方波 無(wú)論置位還是復(fù)位都必須在時(shí)鐘脈沖為高電平時(shí)才能進(jìn)行 RS觸發(fā)器的缺點(diǎn) 1 置0和置1需要兩個(gè)信號(hào)R和S 2 當(dāng)R S 0 狀態(tài)不定 D觸發(fā)器1 基本電路和符號(hào)2 狀態(tài)分析通過(guò)改變D的電位來(lái)實(shí)現(xiàn)置位和復(fù)位 置1狀態(tài) D 0 置0狀態(tài) D 1 3 帶時(shí)標(biāo)D觸發(fā)器 通過(guò)加時(shí)鐘脈沖 使輸入信號(hào)僅在時(shí)鐘信號(hào)處于高電位時(shí)有效 4 時(shí)鐘邊緣觸發(fā)D觸發(fā)器 由于時(shí)鐘信號(hào)為方波 在處于高電位期間 D的變化會(huì)影響觸發(fā)器的狀態(tài) 使計(jì)算中的動(dòng)作不整齊 采用RC微分電路對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行微分處理 使方波變?yōu)榧夥逍盘?hào) 有些電路中需要預(yù)先給觸發(fā)器置位或清除 可通過(guò)預(yù)置和清除來(lái)完成 即增設(shè)預(yù)置端和清除端 注意 表示低電平觸發(fā) 只需將時(shí)鐘信號(hào)接非門(mén)實(shí)現(xiàn) 表示時(shí)鐘脈沖經(jīng)微分電路微分后形成尖峰信號(hào) JK觸發(fā)器1 基本電路在RS觸發(fā)器的前端增加兩個(gè)與門(mén) 并從輸出到輸入做交叉反饋 2 狀態(tài)分析J K 0 維持狀態(tài) J 0 K 1 復(fù)位狀態(tài) J 1 K 0 置位狀態(tài) J 1 K 1 翻轉(zhuǎn)狀態(tài) 計(jì)數(shù)器利用這一特性實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù) 3 帶預(yù)置 清除的正邊緣JK觸發(fā)器 寄存器寄存器由多個(gè)觸發(fā)器組成 一個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè)移位寄存器 多個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè)多位寄存器 緩沖寄存器移位寄存器計(jì)數(shù)器累加器 一 緩沖寄存器 用以暫存某個(gè)數(shù)據(jù) 以便在適當(dāng)?shù)墓?jié)拍和給定的計(jì)算步驟將數(shù)據(jù)輸入到其中或?qū)?shù)據(jù)輸出到其它記憶元件中 當(dāng)時(shí)鐘脈沖的正向尖峰到來(lái)時(shí) Q Q3Q2Q1Q0 X3X2X1X0 X 即將數(shù)據(jù)裝入寄存器中 如果要將數(shù)據(jù)輸出到其它部件 則可通過(guò)Y3Y2Y1Y0引出 為每一位寄存器增加一個(gè)控制門(mén) 當(dāng)控制門(mén) LOAD 為低電平時(shí) 各觸發(fā)器的數(shù)據(jù)不變 新的數(shù)據(jù)進(jìn)不來(lái) 起到寄存作用 當(dāng)控制門(mén)為高電平時(shí) 可實(shí)現(xiàn)寄存器內(nèi)容的更新 二 移位寄存器 移位寄存器 將所寄存數(shù)據(jù)按位向左向右移動(dòng) 三 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器 由若干個(gè)觸發(fā)器組成 當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖到來(lái)時(shí) 按二進(jìn)制規(guī)律使所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)加1 行波計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器 行波計(jì)數(shù)器特點(diǎn) 1 計(jì)數(shù)器的各位均由觸發(fā)器構(gòu)成 2 每個(gè)觸發(fā)器的端均懸空 即處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài) 3 時(shí)鐘的負(fù)尖峰到達(dá)時(shí)開(kāi)始翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù) 4 清除端在高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器置零 同步計(jì)數(shù)器將時(shí)鐘脈沖同時(shí)加到每個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入 前一位的輸出通過(guò)與門(mén)接到后一位的輸入端 使每計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間只占用一個(gè)觸發(fā)器的建立時(shí)間 即各位計(jì)數(shù)器同步進(jìn)行 環(huán)形計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)只有一位為高電位 其余均為低電位 程序計(jì)數(shù)器一個(gè)不從0開(kāi)始計(jì)數(shù)的行波計(jì)數(shù)器或同步計(jì)數(shù)器 應(yīng)具備將初始數(shù)據(jù)裝入其中的功能 裝入門(mén) 同時(shí) 還需具備控制門(mén) 4累加器由多個(gè)觸發(fā)器所組成的多位寄存器 不進(jìn)行加法計(jì)算 用以暫時(shí)存放ALU中計(jì)算的中間結(jié)果 另外 還具有將其中的數(shù)據(jù)左移或右移的功能 也是移位寄存器 累加器在計(jì)算機(jī)中具有特殊的作用 很多操作都要用到 三態(tài)輸出電路計(jì)算機(jī)中的記憶元件由觸發(fā)器組成 而觸發(fā)器只有兩種狀態(tài) 即0態(tài)和1態(tài) 因此每條信號(hào)線上只能傳送一個(gè)觸發(fā)器的信息 若一條信號(hào)線上連接多個(gè)觸發(fā)器 而每個(gè)觸發(fā)器可根據(jù)需要與信號(hào)線連通或斷開(kāi) 當(dāng)連通時(shí)可傳送0或1 斷開(kāi)時(shí)對(duì)信號(hào)線上的信息不產(chǎn)生影響 需要特殊電路加以控制 即三態(tài)輸出電路 又稱三態(tài)門(mén) 一 三態(tài)輸出電路的結(jié)構(gòu)1 電路組成和工作原理NMOS管可看作開(kāi)關(guān) 當(dāng)輸入高電位時(shí)接通 輸入低電位時(shí)斷開(kāi) 當(dāng)E 1時(shí) 若A 0 則B 0 若A 1 則B 1 當(dāng)E 0時(shí) A B均不通 呈高組態(tài) 2 三態(tài)邏輯電路符號(hào) 二 雙三態(tài)輸出電路當(dāng)某元件有雙向輸出時(shí) 可由兩個(gè)三態(tài)門(mén)來(lái)控制 一個(gè)控制輸出 一個(gè)控制輸入 A為輸出端 C為輸入端 當(dāng)Eout 1 Ein 0時(shí) 傳輸方向?yàn)锳 B 即A B 當(dāng)Eout 0 Ein 1時(shí) 傳輸方向?yàn)锽 C 即B C 三態(tài)門(mén) 裝入門(mén)可加到任何一個(gè)寄存器電路上 構(gòu)成三態(tài)寄存器 L門(mén) L 1 專管對(duì)寄存器的裝入數(shù)據(jù)的控制 E門(mén) E 1 專管對(duì)寄存器輸出數(shù)據(jù)的控制 有了L門(mén)和E門(mén)后 就可以將各個(gè)部件都掛到總線線路上去 通過(guò)控制輸入和輸出 使計(jì)算機(jī)的信息傳遞線路簡(jiǎn)單化 控制器的設(shè)計(jì)合理化 總線結(jié)構(gòu)一 基本概念總線 微型計(jì)算機(jī)中多個(gè)部件間或微型計(jì)算機(jī)間傳送信息的公共導(dǎo)線 它由一組傳輸信息 0 1 的導(dǎo)線組成 根據(jù)所傳送信息的內(nèi)容與作用不同 可將總線分為三類 數(shù)據(jù)總線 DB 可雙向傳輸數(shù)據(jù)信息 其寬度與MPU提供的數(shù)據(jù)線的引腳有關(guān) 地址總線 AB 單向傳遞地址信息 其寬度決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最大尋址能力 空間 2N字節(jié) N位地址總線的寬度 控制總線 CB 用于單向傳送各種控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào) 由于各總線傳送信號(hào)的類型都是單一的 該結(jié)構(gòu)又稱為面向系統(tǒng)的單總線結(jié)構(gòu) 二 總線結(jié)構(gòu)連接圖ABCD四個(gè)寄存器均有四個(gè)數(shù)據(jù)位 因此相互之間的數(shù)據(jù)傳輸需要4條數(shù)據(jù)線 在數(shù)據(jù)傳輸控制中 各寄存器的L門(mén)和E門(mén)的電位由控制器發(fā)出控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制 將個(gè)寄存器的L門(mén)和E門(mén)按一定順序排列在一起 可組成控制字CON 格式如下 CON LAEALBEBLCECLDED 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞 必須規(guī)定在某一時(shí)鐘節(jié)拍 只有一個(gè)寄存器的L門(mén)為高電位 一個(gè)寄存器的E門(mén)為高電位 其余控制門(mén)均必須為低電位 當(dāng)控制器發(fā)出對(duì)應(yīng)的控制字信息后 數(shù)據(jù)信息才會(huì)按預(yù)期傳送 例題 LA 1 EC 1 其余均為0 則數(shù)據(jù)由C傳送到A LB 1 EA 1 其余均為0 數(shù)據(jù)如何傳送 三 總線結(jié)構(gòu)符號(hào)圖 專門(mén)傳遞數(shù)據(jù)信息 將總線用一根粗線表示 并注明總線中線的根數(shù) 將控制字的各位分別傳送到各寄存器 存儲(chǔ)器一 組成及作用存儲(chǔ)器由寄存器組成 可看作一個(gè)寄存器堆 每個(gè)存儲(chǔ)單元實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)緩沖寄存器 它既可用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 又可用來(lái)存放計(jì)算機(jī)的運(yùn)算程序 二 分類只讀存儲(chǔ)器 ROM 只能讀出 不能寫(xiě)入 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 既能讀出 又能寫(xiě)入 三 存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)器主要使用位 字節(jié) 字 8位字 16位字 32位字 等存儲(chǔ)單元 一個(gè)存儲(chǔ)器可包含若干個(gè)存儲(chǔ)單元以存儲(chǔ)很多個(gè)數(shù)據(jù)和很多個(gè)計(jì)算步驟 程序 為了便于存入取出 每個(gè)存儲(chǔ)單元必須有固定地址 即一個(gè)存儲(chǔ)器含有很多個(gè)地址 為了減少存儲(chǔ)器向外的引出線的數(shù)量 內(nèi)部自帶地址譯碼器 將二進(jìn)制的地址碼譯成與存儲(chǔ)單元相通的地址線號(hào) n條地址線可譯成2n個(gè)地址號(hào) 16 8存儲(chǔ)器實(shí)例16 8存儲(chǔ)器是一個(gè)有16個(gè)存儲(chǔ)單元 每單元有個(gè)記憶位的集成電路芯片 它有4根地址線A0 A1 A2 A3和8根數(shù)據(jù)線D0 D1 D7 地址線越多可訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)越多 只讀存儲(chǔ)器ROM用以存放固定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器 一旦放進(jìn)去 就不可改變 只可讀出所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù) 分類 掩膜型只讀存儲(chǔ)器 MROM 可編程只讀存儲(chǔ)器 PROM 可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 EPROM 電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 EEPROM 串行EEPROM并行EEPROM閃速存儲(chǔ)器 8 4ROM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)左邊為地址譯碼電路 右邊為矩陣電路及半導(dǎo)體二極管組成的存儲(chǔ)單元 三條地址線及由非門(mén)產(chǎn)生的另三條線通過(guò)個(gè)三輸入端與門(mén)可譯成個(gè)地址號(hào) 用以控制個(gè)存儲(chǔ)單元導(dǎo)線的電位 橫線相當(dāng)于存儲(chǔ)單元 豎線相當(dāng)于位 二極管連到的豎線 該位置為1 無(wú)二極管相連的豎線為0 輸出電信號(hào)取自限流電阻上的電位 為了控制輸出 每條數(shù)據(jù)線都加了三態(tài)輸出門(mén) 3個(gè)非門(mén) 8個(gè)三輸入與門(mén) 4個(gè)限流電阻 4個(gè)三態(tài)輸出電路 若干個(gè)半導(dǎo)體二極管 存儲(chǔ)單元地址號(hào)與存儲(chǔ)器中的內(nèi)容 ROM的符號(hào)ROM的附件存儲(chǔ)器地址寄存器MAR將所要尋找的存儲(chǔ)單元的地址暫存下來(lái) 以備下一條指令用 實(shí)際上是一個(gè)可控緩沖寄存器 具有L門(mén)控制地址輸入 和存儲(chǔ)器的聯(lián)系是雙向的 即地址一進(jìn)入MAR就立即被送到ROM的地址譯碼器中去 MAR中的地址在模型計(jì)算機(jī)中由專門(mén)的地址計(jì)數(shù)器PC提供 在微型計(jì)算機(jī)中由地址加法器提供 例題 程序計(jì)數(shù)器PC 存儲(chǔ)器地址寄存器MAR和ROM通過(guò)總線連接 開(kāi)機(jī)后 先令CLR 1 則PC 0000 依次發(fā)出如下控制字 1 CPEPLMER 0110 2 CPEPLMER 0001 3 CPEPLMER 1000 問(wèn)各部件之間的信息是如何流通的 解 1 EP 1 PC準(zhǔn)備發(fā)出數(shù)據(jù)到總線上 LM 1 MAR準(zhǔn)備接受總線上傳來(lái)的數(shù)據(jù) 時(shí)鐘信號(hào)正尖峰到來(lái)時(shí) MAR PC 0000 數(shù)據(jù)裝入MAR 同時(shí)MAR立即將0000送入ROM的地址譯碼器 對(duì)0000進(jìn)行譯碼 選中ROM中的R0單元 2 ER 1 令ROM輸出R0中的8位數(shù)據(jù)到總線上 無(wú)需時(shí)鐘脈沖加以控制 為異步動(dòng)作 3 CP 1 PC計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘正尖峰到來(lái)時(shí) 自動(dòng)加1 PC 0001 EEPROM NMC98C64A芯片一 結(jié)構(gòu)1 容量8k 8B2 A0 A12 片內(nèi)地址線 用以選擇片內(nèi)8k個(gè)單元 D0 D7 數(shù)據(jù)線 可直接與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的DB總線連接 片選信號(hào) 低電平有效 輸出允許信號(hào) 低電平有效 輸入允許信號(hào) 低電平有效 狀態(tài)輸出端執(zhí)行編程寫(xiě)入時(shí) 此引腳為低電平 寫(xiě)完后為高電平 二 NMC98C64A的編程寫(xiě)入字節(jié)寫(xiě)入一次只寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) 等到的狀態(tài)由低變高時(shí)才能開(kāi)始下一字節(jié)的寫(xiě)入 可采用延時(shí)程序 中斷或查詢方式檢測(cè)引腳來(lái)實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)頁(yè)寫(xiě)入32個(gè)字節(jié)為頁(yè) 首先向NMC98C64A寫(xiě)入頁(yè)的第一個(gè)數(shù)據(jù) 在接下來(lái)的300 s內(nèi)連續(xù)寫(xiě)入本頁(yè)的其他數(shù)據(jù) 直到變高 該方法可提高速度 寫(xiě)滿8k 8B只需2 6s 二 NMC98C64A的擦除字節(jié)擦除 向某字節(jié)寫(xiě)入 FFH 整片擦除 在數(shù)據(jù)線上加 FFH 使片選信號(hào)和寫(xiě)允許信號(hào)為0 并在輸出允許信號(hào)引腳上加 1