840微機(jī)原理與接口技術(shù)

1、12006.9主講教師主講教師: 程啟明程啟明 教授教授2課程目標(biāo)課程目標(biāo) 微機(jī)原理是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的入門(mén)課程：f微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理f匯編語(yǔ)言軟件程序設(shè)計(jì)f微型計(jì)算機(jī)硬件接口技術(shù) 目的：建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟、硬件開(kāi)發(fā)的初步能力。3教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第第1 1章章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)第第2 2章章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第第3 3章章 8086/8088 cpu8086/8088 cpu的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)第第4 4章章 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第第5 5章章 存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)第第6 6章章 輸入輸出和中斷技術(shù)輸入輸出和中斷技

2、術(shù)第第7 7章章 常用數(shù)字接口電路常用數(shù)字接口電路第第8 8章章 模擬量的輸入輸出模擬量的輸入輸出 (略講略講)第第9 9章章 常用外設(shè)及多媒體技術(shù)常用外設(shè)及多媒體技術(shù) ( (不講不講）補(bǔ)充補(bǔ)充 mcs-51mcs-51單片機(jī)原理與嵌入式系統(tǒng)單片機(jī)原理與嵌入式系統(tǒng)( (簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介) )課程難度“教教”與與“學(xué)學(xué)”都較難都較難特點(diǎn)：特點(diǎn)：內(nèi)容多、邏輯聯(lián)系少、概念抽象、記憶多、內(nèi)容多、邏輯聯(lián)系少、概念抽象、記憶多、 綜合強(qiáng)（軟硬結(jié)合）、入門(mén)難等。綜合強(qiáng)（軟硬結(jié)合）、入門(mén)難等。4課程情況學(xué)時(shí)安排：學(xué)時(shí)安排：52講課講課+16實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)+1周課程設(shè)計(jì)（信控系）周課程設(shè)計(jì)（信控系） 47講程講程+4實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

3、 （動(dòng)力系（動(dòng)力系 或或 電力系）電力系）考試成績(jī)：出勤率考試成績(jī)：出勤率10% +作業(yè)作業(yè)10%+實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)20%+期末考試期末考試60%作業(yè)要求：每章或幾章結(jié)束交作業(yè)本（準(zhǔn)備作業(yè)要求：每章或幾章結(jié)束交作業(yè)本（準(zhǔn)備2本）本）10周后發(fā)解答周后發(fā)解答考試題型：選擇、填空、判斷、名詞解釋、計(jì)算、作圖、編考試題型：選擇、填空、判斷、名詞解釋、計(jì)算、作圖、編 程等程等考試形式：閉卷、試卷庫(kù)（任考試形式：閉卷、試卷庫(kù)（任1套套/10套，黃云峰老師出題套，黃云峰老師出題 將重做將重做） 集體統(tǒng)一批改、及格率集體統(tǒng)一批改、及格率5075%（含補(bǔ)考）（含補(bǔ)考）先修課程計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、c語(yǔ)言、電子線路等

4、語(yǔ)言、電子線路等5教材及教學(xué)參考書(shū)1 1 馮博琴馮博琴主編，微機(jī)原理與接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社，主編，微機(jī)原理與接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2002.22002.22 2 周明德主編周明德主編, 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用(第四版第四版), 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社, 2003.82003.83 3 龔尚福龔尚福 朱宇主編朱宇主編, , 微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù), ,西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社,2003.8,2003.8答疑輔導(dǎo) 地點(diǎn)：地點(diǎn)： 綜合實(shí)驗(yàn)大樓綜合實(shí)驗(yàn)大樓305室室 辦公電話辦公電話: 339 將搬到河間路新樓將搬到河間路新樓

5、電子郵箱電子郵箱: 課程地位 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，講課專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，講課3學(xué)分學(xué)分+實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1學(xué)分學(xué)分+課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1學(xué)分學(xué)分=5學(xué)分。學(xué)分。 幾乎所有工科（可能是除文科外絕大部分專(zhuān)業(yè)）必學(xué)，電類(lèi)各專(zhuān)幾乎所有工科（可能是除文科外絕大部分專(zhuān)業(yè)）必學(xué)，電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)必修，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、測(cè)控儀表等專(zhuān)業(yè)考研業(yè)必修，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、測(cè)控儀表等專(zhuān)業(yè)考研（初、復(fù)試）（初、復(fù)試）必考。必考。 與與軟件技術(shù)基礎(chǔ)軟件技術(shù)基礎(chǔ)課程形成硬件與軟件配套。課程形成硬件與軟件配套。 6第第1章章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：l各種常用記數(shù)制和編碼以及它們各種常用記數(shù)制和編碼以及它們 相互間的轉(zhuǎn)換；相互間的轉(zhuǎn)換；l二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

6、和邏輯運(yùn)算；二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；l符號(hào)數(shù)的表示及補(bǔ)碼運(yùn)算；符號(hào)數(shù)的表示及補(bǔ)碼運(yùn)算；l二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題71.1 概 述l電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展：l電子管計(jì)算機(jī)（1946-1956）l晶體管計(jì)算機(jī)（1957-1964）l中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965-1970）l超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971-今）l電子計(jì)算機(jī)按其性能分類(lèi)：l大中型計(jì)算機(jī)/巨型計(jì)算機(jī)（mainframe computer）l小型計(jì)算機(jī)（minicomputer）l微型計(jì)算機(jī)（微型計(jì)算機(jī)（microcomputer）l單片計(jì)算機(jī)（single-chip microcomputer）l微型計(jì)算機(jī)

7、的核心：微處理器(中央處理器cpu)lintel cpu的發(fā)展: 見(jiàn)下頁(yè)表8代發(fā)表年份字長(zhǎng)(bits)型號(hào)線寬(m)晶體管數(shù)(萬(wàn)個(gè))時(shí)鐘頻率(mhz)速度(mips)一197119724840048008500.20.310.05二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.9134.77-108-20300七2002？64itanium ？0.08cpu:2.5kcache:30k800(20條指令/時(shí)鐘周期)300091.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制計(jì)算機(jī)中的數(shù)制l了解了解l 特點(diǎn)；l 表示方法；l 相互間的轉(zhuǎn)換。10一、常用記數(shù)制一、常用記數(shù)

8、制 l十進(jìn)制十進(jìn)制符合人們的習(xí)慣符合人們的習(xí)慣l二進(jìn)制二進(jìn)制便于物理實(shí)現(xiàn)便于物理實(shí)現(xiàn)l十六進(jìn)制十六進(jìn)制便于識(shí)別、書(shū)寫(xiě)便于識(shí)別、書(shū)寫(xiě)l八進(jìn)制（已很少使用，略去）八進(jìn)制（已很少使用，略去）l注意注意：它們的數(shù)碼、基數(shù)、權(quán)及進(jìn)位規(guī)則的不同。：它們的數(shù)碼、基數(shù)、權(quán)及進(jìn)位規(guī)則的不同。111. 十進(jìn)制十進(jìn)制特點(diǎn)：以十為底，逢十進(jìn)一；特點(diǎn)：以十為底，逢十進(jìn)一； 共有共有0-90-9十個(gè)數(shù)字符號(hào)。十個(gè)數(shù)字符號(hào)。表示：表示：120120111101010101010 nnnnmmniiimddddddd122. 二進(jìn)制二進(jìn)制特點(diǎn)：以特點(diǎn)：以2為底，逢為底，逢2進(jìn)位；進(jìn)位； 只有只有0和和1兩個(gè)符號(hào)。兩個(gè)符號(hào)。表

9、示：表示：1202n 120111( )222222nnnmmniiimbbbbbbb 133. 十六進(jìn)制十六進(jìn)制特點(diǎn)：以特點(diǎn)：以16為底，逢為底，逢16進(jìn)位；進(jìn)位； 有0-9及a-f共16個(gè)數(shù)字符號(hào)。表示：表示：1201n 20111( )16161616161616nnnmmniiimhhhhhhh 14進(jìn)位計(jì)數(shù)制的一般表示進(jìn)位計(jì)數(shù)制的一般表示一般地，對(duì)任意一個(gè)一般地，對(duì)任意一個(gè)k進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)s都可表示為都可表示為120n 120111( ) nnknmmniiimssksksksksksk其中： si - s的第i位數(shù)碼，可以是k個(gè)符號(hào)中任何一個(gè)； n,m 整數(shù)和小數(shù)的位數(shù)； k - 基

10、數(shù)； ki - k進(jìn)制數(shù)的權(quán)15如何區(qū)分不同進(jìn)位記數(shù)制的數(shù)字如何區(qū)分不同進(jìn)位記數(shù)制的數(shù)字在數(shù)字后面加一個(gè)字母進(jìn)行區(qū)分：在數(shù)字后面加一個(gè)字母進(jìn)行區(qū)分：l二進(jìn)制：數(shù)字后面加b, 如1001bl十進(jìn)制：一般不加, 也可加d，如1001l十六進(jìn)制：數(shù)字后面加h , 如1001hl八進(jìn)制：數(shù)字后面加o, 如1001ol在明顯可以區(qū)分其記數(shù)制的情況下，可以省略在明顯可以區(qū)分其記數(shù)制的情況下，可以省略數(shù)字后面的字母數(shù)字后面的字母16二、各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換二、各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1. 非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換非十進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 按相應(yīng)進(jìn)位計(jì)數(shù)制的權(quán)表達(dá)式展開(kāi)，按相應(yīng)進(jìn)位計(jì)數(shù)制的權(quán)表達(dá)式展開(kāi)，再按十進(jìn)制求和

11、。再按十進(jìn)制求和。 例：例：1101.101 b1101.101 b = (?)= (?)10 10 參見(jiàn)參見(jiàn)p7p7 64.c h64.c h = (?)= (?)10 10 參見(jiàn)參見(jiàn)p7p7172. 十進(jìn)制到非十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制到非十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換l十進(jìn)制十進(jìn)制 二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換： 112.25 = (?) b 參見(jiàn)參見(jiàn)p7p7 整數(shù)部分：除整數(shù)部分：除2取余；取余； 小數(shù)部分：乘小數(shù)部分：乘2取整。取整。l十進(jìn)制十進(jìn)制 十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換： 301.6875=(?)h 參見(jiàn)參見(jiàn)p7p7 整數(shù)部分：除整數(shù)部分：除16取余；取余； 小數(shù)部分：乘小數(shù)部分：乘16取整。取整

12、。注意注意: 以小數(shù)點(diǎn)為起點(diǎn)求得整數(shù)和小數(shù)的各個(gè)位。以小數(shù)點(diǎn)為起點(diǎn)求得整數(shù)和小數(shù)的各個(gè)位。183. 二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換l24=161 4位二進(jìn)制數(shù)表示位二進(jìn)制數(shù)表示1位十六進(jìn)制數(shù)位十六進(jìn)制數(shù) 例：例： 10110001001.110b = (?)h 0101 1000 1001.1100 5 8 9 . c 注意：注意：位數(shù)不夠時(shí)要補(bǔ)位數(shù)不夠時(shí)要補(bǔ)0191.3 無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算 無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù) 邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算 有符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù) 算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算20一、無(wú)符號(hào)數(shù)的運(yùn)算一、無(wú)符號(hào)數(shù)的運(yùn)算l算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算 包括：包括： 加

13、法運(yùn)算加法運(yùn)算 減法運(yùn)算減法運(yùn)算 乘法運(yùn)算乘法運(yùn)算 除法運(yùn)算除法運(yùn)算211. 運(yùn)算規(guī)則運(yùn)算規(guī)則l加法：加法：0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=0（有進(jìn)位）（有進(jìn)位）l減法：減法：0-0=0,1-0=1, 1-1=0, 0-1=1（有借位）（有借位） 乘法：乘法：0x0=0, 0x1=0,1x0=0,1x1=1 可轉(zhuǎn)換為可轉(zhuǎn)換為: 加法加法+左移位左移位 除法：乘法的逆運(yùn)算除法：乘法的逆運(yùn)算, 可轉(zhuǎn)換為可轉(zhuǎn)換為: 減法減法+右移位右移位 注意注意: 一個(gè)數(shù)乘以一個(gè)數(shù)乘以2相當(dāng)于該數(shù)左移一位；相當(dāng)于該數(shù)左移一位； 除以除以2則相當(dāng)于該數(shù)右移則相當(dāng)于該數(shù)右移1位。位。 參見(jiàn)參見(jiàn)p91

14、0的例子的例子22例例：l000010110100 = 00101100b l000010110100 = 00000010b 11b 即：即： 商商=00000010b 余數(shù)余數(shù)=00000011b232. 無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍 一個(gè)一個(gè)n位的無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)位的無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)x，其表示范圍為，其表示范圍為 0 x 2n-1 (當(dāng)當(dāng)n=8時(shí)時(shí), 00000000b11111111b 即在即在0255之間之間)若運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，則產(chǎn)生溢出。若運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，則產(chǎn)生溢出。（或者說(shuō)（或者說(shuō)運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算結(jié)果超出超出n n位位，則產(chǎn)生溢出，則產(chǎn)生溢出）判別方法：判別方法： 運(yùn)

15、算時(shí)，運(yùn)算時(shí)，當(dāng)最高位向更高位有當(dāng)最高位向更高位有進(jìn)位進(jìn)位（或（或 借位借位）時(shí)則產(chǎn)生溢出時(shí)則產(chǎn)生溢出。24例例： 1111111111111111 + 00000001+ 00000001 1 1 00000000 00000000結(jié)果超出位（最高位有進(jìn)位），發(fā)生溢結(jié)果超出位（最高位有進(jìn)位），發(fā)生溢出。（結(jié)果為出。（結(jié)果為256256，超出位二進(jìn)制數(shù)所能，超出位二進(jìn)制數(shù)所能表示的范圍表示的范圍255255） 253. 邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算l與與()、或、或()、非、非() 、異或、異或()l特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)借位特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)借位l運(yùn)算規(guī)則運(yùn)算規(guī)則.例：例：a=10110110, b=0

16、1101011求：求：ab, b, ab, a, b, a, abb 參見(jiàn)參見(jiàn)p1113264. 邏輯門(mén)邏輯門(mén)邏輯門(mén)：完成邏輯運(yùn)算的電路邏輯門(mén)：完成邏輯運(yùn)算的電路掌握：掌握：l與、或、非門(mén)邏輯符號(hào)和邏輯關(guān)系與、或、非門(mén)邏輯符號(hào)和邏輯關(guān)系（真值表）；（真值表）；l與非門(mén)、或非門(mén)的應(yīng)用。與非門(mén)、或非門(mén)的應(yīng)用。27與門(mén)（與門(mén)（and gate）y = ababy000010100111&aby注意：注意：基本門(mén)電路僅完成基本門(mén)電路僅完成1位二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算位二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算28或門(mén)（或門(mén)（or gate）y = ababy000011101111yab1 129非門(mén)（非門(mén)（not gate）1a

17、yy = aay011030異或門(mén)（異或門(mén)（exclusive or gate）y = ab =ab+abyababy000011101110315. 譯碼器譯碼器l74ls138譯碼器：譯碼器：g1g2ag2bcbay0y7 譯碼輸出譯碼輸出譯碼輸入譯碼輸入譯碼使能譯碼使能3274ls138真值表真值表 使 能 端輸 入 端輸 出 端g1 #g2a #g2b c b a #y0 #y1 #y2 #y3 #y4 #y5 #y6 #y7 0 1 1 0 1 1 0 1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

18、 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 331.4 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算l計(jì)算機(jī)中的帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)計(jì)算機(jī)中的帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)l把二進(jìn)制數(shù)的把二進(jìn)制數(shù)的最高位最高位定義為定義為符號(hào)位符號(hào)位l符號(hào)

19、位為符號(hào)位為 0 表示表示正數(shù)正數(shù)，符號(hào)位為，符號(hào)位為 1 表示表示負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)l連同符號(hào)位一起數(shù)值化了的數(shù)，稱(chēng)為連同符號(hào)位一起數(shù)值化了的數(shù)，稱(chēng)為機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)。l機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的數(shù)值，稱(chēng)為機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的數(shù)值，稱(chēng)為真值真值。（在以下講述中，均以位二進(jìn)制數(shù)為例）34例例： +52 = +0110100 = 0 0110100 符號(hào)位符號(hào)位數(shù)值位數(shù)值位 -52 = -0110100 = 1 0110100 真值真值機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)351. 符號(hào)數(shù)的表示符號(hào)數(shù)的表示l對(duì)于符號(hào)數(shù)，機(jī)器數(shù)常用的表示對(duì)于符號(hào)數(shù)，機(jī)器數(shù)常用的表示方法有方法有原碼原碼、反碼反碼和和補(bǔ)碼補(bǔ)碼三種。三種。數(shù)數(shù)x(真值真值)的原碼

20、記作的原碼記作 x 原原，反，反碼記作碼記作 x 反反，補(bǔ)碼記作，補(bǔ)碼記作 x 補(bǔ)補(bǔ)。注意：注意：對(duì)正數(shù)，三種表示法均相同。對(duì)正數(shù)，三種表示法均相同。 它們的差別在于對(duì)負(fù)數(shù)的表示。它們的差別在于對(duì)負(fù)數(shù)的表示。36原碼原碼x原l定義定義符號(hào)位：符號(hào)位：0表示正，表示正，1表示負(fù)；表示負(fù)； 數(shù)值位：真值的絕對(duì)值。數(shù)值位：真值的絕對(duì)值。nnnxxxxx 11122200-即當(dāng)即當(dāng)x為正數(shù)和為正數(shù)和零零(+0)時(shí)時(shí)即當(dāng)即當(dāng)x為負(fù)數(shù)和為負(fù)數(shù)和零零(-0)時(shí)時(shí)37原碼的例子原碼的例子真值x=+18=+0010010x=-18=-0010010原碼x原 =0 0010010x原 =1 0010010符號(hào)符號(hào)

21、位n位原碼表示數(shù)值的范圍是位原碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的原碼是對(duì)應(yīng)的原碼是1111 0111。(當(dāng)當(dāng)n=8時(shí)時(shí), 1 1111111b0 1111111b, 即即-127127之間之間)() ()nn11212138數(shù)數(shù)0的原碼的原碼l8位數(shù)位數(shù)0的原碼：的原碼：+0 = 0 0000000 - 0 = 1 0000000 即：數(shù)即：數(shù)0的原碼的原碼不唯一不唯一。39反碼反碼x反定義定義l 若若x0 ，則則 x反反=x原原l 若若x0， 則則x補(bǔ)補(bǔ)= x反反= x原原l若若x0， 則則x補(bǔ)補(bǔ)= x反反+1-nnnxxxxx 11222 00 -即當(dāng)即當(dāng)x為正數(shù)和為正數(shù)和零零(+0)時(shí)時(shí)即當(dāng)即當(dāng)x

22、為負(fù)數(shù)和為負(fù)數(shù)和零零(-0)時(shí)時(shí)44例例：lx= 52= 0110100 x原原 = 10110100 x反反 = 11001011 x補(bǔ)補(bǔ) = x反反+1=11001100n位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼是對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼是1000 0111。(當(dāng)當(dāng)n=8時(shí)時(shí), 1 0000000b0 1111111b, 即即-128127之間之間)()11221nn450的補(bǔ)碼：的補(bǔ)碼：l+0補(bǔ)補(bǔ)= +0原原=00000000l-0補(bǔ)補(bǔ)= -0反反+1=11111111+1 =1 00000000 對(duì)對(duì)8 8位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉l+0補(bǔ)補(bǔ)= -0補(bǔ)補(bǔ)= 00000000l

23、數(shù)數(shù)0的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼是唯一是唯一46特殊數(shù)特殊數(shù)10000000l該數(shù)在原碼中定義為：該數(shù)在原碼中定義為： -0l在反碼中定義為：在反碼中定義為： -127l在補(bǔ)碼中定義為：在補(bǔ)碼中定義為： -128l對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)：對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)：(10000000) = 128478位有符號(hào)數(shù)的表示范圍：位有符號(hào)數(shù)的表示范圍：l對(duì)對(duì)8位位二進(jìn)制數(shù)：二進(jìn)制數(shù)：l原碼： -127 +127l反碼： -127 +127l補(bǔ)碼： -128 +127l想一想：想一想：16位位有符號(hào)數(shù)的表示范圍是多少？有符號(hào)數(shù)的表示范圍是多少？482. 有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換對(duì)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)：對(duì)用補(bǔ)碼表

24、示的二進(jìn)制數(shù)： 1）求出真值）求出真值 2）進(jìn)行轉(zhuǎn)換）進(jìn)行轉(zhuǎn)換49例例：l將一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。將一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 1) x補(bǔ)補(bǔ) = 0 0101110b 真值為：真值為：+0101110b 正數(shù)正數(shù) 所以：所以：x=+46 2) x補(bǔ)補(bǔ) = 1 1010010b 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) x = x補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ) = 11010010補(bǔ)補(bǔ) = - 0101110b 所以：所以：x = - 46503. 補(bǔ)碼加減法的運(yùn)算規(guī)則補(bǔ)碼加減法的運(yùn)算規(guī)則l通過(guò)引進(jìn)補(bǔ)碼，通過(guò)引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。規(guī)則。規(guī)則如下：如下：x+y補(bǔ)補(bǔ)=x補(bǔ)補(bǔ)+y補(bǔ)

25、補(bǔ) x-y補(bǔ)補(bǔ)=x補(bǔ)補(bǔ)+ -y補(bǔ)補(bǔ) 注意注意: : 其中其中x x，y y為正負(fù)數(shù)均可，為正負(fù)數(shù)均可，符號(hào)位參與運(yùn)算符號(hào)位參與運(yùn)算。51*補(bǔ)碼的運(yùn)算原理補(bǔ)碼的運(yùn)算原理 模模(module)就是一個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的最大容量。例如，鐘就是一個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的最大容量。例如，鐘表的模為表的模為12，8位二進(jìn)制數(shù)的模為位二進(jìn)制數(shù)的模為28。 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)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)模的部分會(huì)被運(yùn)算器模的部分會(huì)被運(yùn)算器自動(dòng)丟棄自動(dòng)丟棄。因此，當(dāng)器件為。因此，當(dāng)器件為n位時(shí)，位時(shí)，有有x=2n+x (mod 2n)不難驗(yàn)證，不難驗(yàn)證， x補(bǔ)補(bǔ)=2n+x (mod 2

26、n)因此，因此， x y補(bǔ)補(bǔ)= 2n + (x y) (mod 2n) = (2n+x) + (2n y) (mod 2n) = x補(bǔ)補(bǔ)+ y補(bǔ)補(bǔ)52例例：lx=-0110100，y=+1110100， 求求x+y補(bǔ)補(bǔ)lx原原=10110100 lx補(bǔ)補(bǔ)= x反反+1=11001100ly補(bǔ)補(bǔ)= y原原=01110100l所以：所以： x+y補(bǔ)補(bǔ)= x補(bǔ)補(bǔ)+ y補(bǔ)補(bǔ) =11001100+01110100 =01000000534. 符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的溢出溢出問(wèn)題問(wèn)題l進(jìn)(借)位l在加法過(guò)程中，符號(hào)位向更高位產(chǎn)生進(jìn)位；l在減法過(guò)程中，符號(hào)位向更高位產(chǎn)生借位。l溢出l運(yùn)算結(jié)果超出運(yùn)算器所

27、能表示的范圍。 對(duì)對(duì)8位二進(jìn)制數(shù)：位二進(jìn)制數(shù)： 無(wú)符號(hào)數(shù): 0 255 原碼： -127 +127 有符號(hào)數(shù) 反碼： -127 +127 補(bǔ)碼： -128 +127注意注意: 有符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù)運(yùn)算，有運(yùn)算，有溢出溢出表示結(jié)果是表示結(jié)果是錯(cuò)誤的錯(cuò)誤的 無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算，有運(yùn)算，有進(jìn)位進(jìn)位表示結(jié)果表示結(jié)果是是錯(cuò)誤的錯(cuò)誤的54溢出溢出的判斷方法的判斷方法l方法：方法：l同號(hào)相減或異號(hào)相加不會(huì)溢出。l同號(hào)相加或異號(hào)相減可能溢出：l兩種情況：兩種情況：同號(hào)相加時(shí)，結(jié)果符號(hào)與加數(shù)符號(hào)相反溢出；異號(hào)相減時(shí)，結(jié)果符號(hào)與減數(shù)符號(hào)相同溢出。l方法：方法：l兩個(gè)8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加或相減時(shí)， 若 c7c61，

28、則結(jié)果產(chǎn)生溢出。 c7為最高位的進(jìn)(借)位；c為次高位的進(jìn)(借)位。55例例：有符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù)運(yùn)算，有運(yùn)算，有溢出溢出表示結(jié)果是錯(cuò)誤的表示結(jié)果是錯(cuò)誤的無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算，有運(yùn)算，有進(jìn)位進(jìn)位表示結(jié)果表示結(jié)果是是錯(cuò)誤的錯(cuò)誤的 1 0 1 1 0 1 0 1 + + 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 + + 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 + + 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1case1:case2:case3:參見(jiàn)參見(jiàn)p2122例子

29、例子561.5 二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼一、十進(jìn)制數(shù)的表示一、十進(jìn)制數(shù)的表示bcd碼l用用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。一般用位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。一般用8421bcd碼碼(簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)bcd碼碼) 有兩種表示法：有兩種表示法：壓縮壓縮bcd碼碼和和非壓縮非壓縮bcd碼碼。l壓縮壓縮bcd碼碼的每一位用的每一位用4位二進(jìn)制表示，位二進(jìn)制表示，00001001表示表示09，一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制，一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。數(shù)。l非壓縮非壓縮bcd碼碼(擴(kuò)展擴(kuò)展bcd碼碼)用一個(gè)字節(jié)表示一位用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)，高十進(jìn)制數(shù)，高4位總是位總是0000，低，低4位的位的00001001表示表示09。57l計(jì)算機(jī)中除了能夠處理數(shù)值數(shù)據(jù)以外，還可以處理文字、語(yǔ)音、圖像（漢字）等各種信