微機原理課件

1、2014/06第第1章章 微型計算機原理基礎(chǔ)知識微型計算機原理基礎(chǔ)知識2014/0622014/063課程考核組成和方法課程考核組成和方法n考勤 5分：每曠課一次扣一分，遲到/早退一次0.5分，扣完為止。n作業(yè) 5分：每次交1/3左右，不定具體數(shù)量和人，隨機抽查，每周第二次課交作業(yè)，不交者一次扣一分，晚交者一次扣0.5分，扣完為止，發(fā)現(xiàn)雷同作業(yè)扣0.5分。n實驗 20分（由實驗老師給出）n考試占 70% 2014/061.1 概述概述1.1.1 計算機的發(fā)展歷史計算機的發(fā)展歷史1、計算機科學之父、英國著著名數(shù)學家阿蘭、計算機科學之父、英國著著名數(shù)學家阿蘭麥席森麥席森圖圖靈，于靈，于1939年提

2、出著名的年提出著名的“圖靈機圖靈機”設(shè)想。設(shè)想。2、計算機之父馮、計算機之父馮諾依曼，于諾依曼，于1946年提出年提出“存儲程序控制存儲程序控制”的現(xiàn)代計算機體系，即著名的馮的現(xiàn)代計算機體系，即著名的馮.諾依曼計算機體系。諾依曼計算機體系。 計算機發(fā)展，在短短的幾十年里，經(jīng)歷了電子管計算機發(fā)展，在短短的幾十年里，經(jīng)歷了電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機和大規(guī)模計算機、晶體管計算機、集成電路計算機和大規(guī)模集成電路計算機。集成電路計算機。2014/06電子管計算機電子管計算機 19451945年第一代電子計算機（年第一代電子計算機（ENIACENIAC）在美國研制成功。使用了）在美國研制成

3、功。使用了1880018800個電子管，重個電子管，重3030噸，占地噸，占地150150平方米，耗電平方米，耗電150150千瓦，每秒完成千瓦，每秒完成50005000次加法運算。次加法運算。晶體管計算機晶體管計算機 集成電路計算機集成電路計算機2014/06大（超大）規(guī)模集成電路計算機大（超大）規(guī)模集成電路計算機人人工智能計算機（神經(jīng)計算機，尚在研制）工智能計算機（神經(jīng)計算機，尚在研制）內(nèi)內(nèi)存存2014/061.1.2 微型計算機的發(fā)展歷史微型計算機的發(fā)展歷史第一代第一代 4位或位或8位低檔微處理器位低檔微處理器19701970年大規(guī)模集成電路（年大規(guī)模集成電路（LSILSI）研制成功，）

4、研制成功，19711971年在美國硅谷第一塊年在美國硅谷第一塊通用微處理器通用微處理器Intel4004Intel4004誕生，從而開創(chuàng)了微型計算機的新時代。誕生，從而開創(chuàng)了微型計算機的新時代。第二代第二代 中高檔中高檔8位微處理器位微處理器Intel 8085Intel 8085、Z80Z80和和MC6809MC6809等，均為等，均為8 8位微處理器，具有位微處理器，具有1616位地址總線，位地址總線，可尋址可尋址64K64K個存儲單元。個存儲單元。2014/06第三代第三代 8086/808816位機位機 80868086數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線1616位位 80888088數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線8 8位（準

5、位（準1616位機）位機） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣第四代第四代 80386/8048632位機位機 采用采用HMOSHMOS或或CMOSCMOS工藝，集成度高達工藝，集成度高達100100萬個晶體管萬個晶體管/ /片，具有片，具有3232位位地址線和地址線和3232位數(shù)據(jù)總線。段頁式管理，提高內(nèi)存使用率。位數(shù)據(jù)總線。段頁式管理，提高內(nèi)存使用率。2014/06 第五代第五代 奔騰處理器奔騰處理器32位機（位機（1993年）年） Pentium“奔騰奔騰” 廢棄了三總線，采用南北橋芯片組、廢棄了三總線，采用南北橋芯片組、PCI總線、多媒體總線、多媒體信息處理。內(nèi)部采用超標量指令流水線結(jié)構(gòu)，并具有

6、相互獨立的指令和信息處理。內(nèi)部采用超標量指令流水線結(jié)構(gòu)，并具有相互獨立的指令和數(shù)據(jù)高速緩存。數(shù)據(jù)高速緩存。 第六代第六代 core系列處理器系列處理器雙核雙核32位機（位機（2006年）年） 雙核技術(shù)，雙核技術(shù)，2006年年Intel公司推出公司推出32位全新位全新Core架構(gòu)的架構(gòu)的Core型微處理器。型微處理器。2014/06應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用程序系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)主主 機機外存儲器（磁帶、磁盤和光盤等）外存儲器（磁帶、磁盤和光盤等）輸出設(shè)備（顯示器、打印機等）輸出設(shè)備（顯示器、打印機等） 輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標等）

7、輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標等）外圍設(shè)備外圍設(shè)備系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線輸入輸入/輸出接口電路輸出接口電路內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器微處理器（微處理器（CPU）運算器（算術(shù)邏輯部件運算器（算術(shù)邏輯部件ALU）控制器（控制部件控制器（控制部件CU）寄存器陣列（寄存器陣列（RA）硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)1.2 微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)2014/06 微型計算機系統(tǒng)的組成可分為微處理器、微型微型計算機系統(tǒng)的組成可分為微處理器、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)三個層次。計算機、微型計算機系統(tǒng)三個層次。運算器運算器 控制器控制器 寄存器組寄存器組 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器 總線總線 輸入輸入/ /輸出接口輸出接口外部設(shè)備外部設(shè)備 軟件軟件微處理器

8、微處理器微型計算機微型計算機微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)1.2.1 微型計算機主機組成微型計算機主機組成2014/06存存儲儲器器I/OI/O接接口口輸輸入入設(shè)設(shè)備備I/OI/O接接口口地址總線地址總線 AB輸輸出出設(shè)設(shè)備備CPU數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB控制總線控制總線 CBI/OI/O接接口口微型計算機的概念結(jié)構(gòu)微型計算機的概念結(jié)構(gòu)2014/06總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中各部件總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中各部件 “掛掛”在總線在總線上。上。主機結(jié)構(gòu)突出特點是模塊化結(jié)構(gòu)。主機結(jié)構(gòu)突出特點是模塊化結(jié)構(gòu)。CPU地址譯碼電路地址譯碼電路I/O 設(shè)備設(shè)備RAMROM地址信息地址信息片選信號片選信號I/O 接口接口DBABCB

9、2014/061. 微處理器微處理器MPU(微處理器微處理器)微機的微機的核心核心部件，主要由部件，主要由運算器、控制器和寄存器組運算器、控制器和寄存器組構(gòu)成。構(gòu)成。 運算器（運算器（ALU）主要負責算術(shù)運算和邏輯運算。主要負責算術(shù)運算和邏輯運算。 控制器（控制器（CU）指令寄存器、指令譯碼器和控制電路組成。指令寄存器、指令譯碼器和控制電路組成。 并按指令的要求對微機各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信息。并按指令的要求對微機各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信息。 嵌入系統(tǒng)中與其他電路嵌入系統(tǒng)中與其他電路及芯片組合稱為及芯片組合稱為CPUMPU(微處理器微處理器) 工作寄存器組工作寄存器組暫存尋址和計算過程的信息暫存尋

10、址和計算過程的信息. . 地址寄存器地址寄存器地址寄存器用于操作數(shù)的尋址。地址寄存器用于操作數(shù)的尋址。 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器用來暫存操作數(shù)和中間運算結(jié)果。數(shù)據(jù)寄存器用來暫存操作數(shù)和中間運算結(jié)果。2014/062內(nèi)存儲器（主存）內(nèi)存儲器（主存）例如例如: 0100 1101 B 用于用于“記憶記憶”信息的存儲元件，均采用集成度高，容量大，信息的存儲元件，均采用集成度高，容量大，體積小，功耗低的半導體存儲器芯片。體積小，功耗低的半導體存儲器芯片。1）存儲單元）存儲單元：字節(jié)（字節(jié)（Byte) 基本單位，基本單位，8位二進制數(shù)稱為一位二進制數(shù)稱為一個字節(jié)。個字節(jié)。 2）存儲地址）存儲地址

11、微機的存儲器是由許多存儲單元集合而成，每一個存儲微機的存儲器是由許多存儲單元集合而成，每一個存儲單元唯一的對應(yīng)一個單元唯一的對應(yīng)一個單元地址單元地址，也稱為，也稱為存儲器的物理地址，存儲器的物理地址，微機中的地址一般都用微機中的地址一般都用十六進制表示，如十六進制表示，如30H。2014/06存儲器：用于存放程序代碼及有關(guān)數(shù)據(jù)存儲器：用于存放程序代碼及有關(guān)數(shù)據(jù)AB 地地 址址 譯譯 碼碼 器器地址地址 內(nèi)容內(nèi)容00 01 02 03 04 FF00單元單元01單元單元02單元單元03單元單元FF單元單元11010011101000100010011010011101 : :11100001控制

12、控制CBDB2014/06 CPU執(zhí)行訪問內(nèi)存的指令時，按指定的單元地址對相應(yīng)執(zhí)行訪問內(nèi)存的指令時，按指定的單元地址對相應(yīng)存儲單元進行存儲單元進行“讀、寫讀、寫”操作。操作。存儲單元存儲單元讀讀寫寫取數(shù)取數(shù)存數(shù)存數(shù)存儲器容量（存儲器容量（s）=存儲單元數(shù)（存儲單元數(shù)（p）數(shù)據(jù)位數(shù)（數(shù)據(jù)位數(shù)（i） 1024B=1KB 1024KB=1MB 1024MB=1GB 1024GB=1TB2014/063. 總線總線 根據(jù)傳送信息的內(nèi)容與作用不同，總線分為：根據(jù)傳送信息的內(nèi)容與作用不同，總線分為： 傳送信息的公共導線傳送信息的公共導線 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB：雙向雙向傳輸數(shù)據(jù)信息傳輸數(shù)據(jù)信息 控制總線控制

13、總線CB：傳送各種控制信號和狀態(tài)信：傳送各種控制信號和狀態(tài)信號，單向單向傳送。傳送。 地址總線地址總線AB：CPU執(zhí)行指令時，用于執(zhí)行指令時，用于單向單向傳送地址信息。傳送地址信息。地址信息地址信息 操作數(shù)操作數(shù)在存儲器中的地址信息在存儲器中的地址信息指令代碼指令代碼在存儲器中的地址信息在存儲器中的地址信息2014/06ABAB的寬度決定了微機系統(tǒng)的最大尋址能力的寬度決定了微機系統(tǒng)的最大尋址能力最大尋址空間最大尋址空間=2N ，其中，其中N為為AB的寬度的寬度51單片機單片機 N=16最大尋址空間最大尋址空間 = 216 = 65536 B = 64 KB8086/8088CPU N=20最大

14、尋址空間最大尋址空間 220=1MB例：例：2014/064. 地址譯碼電路地址譯碼電路 凡是凡是“掛掛”在總線上部件都被系統(tǒng)分配一個地址域，在總線上部件都被系統(tǒng)分配一個地址域，CPU訪問時，由指令提供被訪問部件的地址信息，該地址信息經(jīng)訪問時，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地址譯碼電路譯碼后唯一唯一的產(chǎn)生一個的產(chǎn)生一個選通信號選通信號（稱（稱片選信片選信號號），將被選中的部件），將被選中的部件“門門”打開，使得數(shù)據(jù)得以傳輸。打開，使得數(shù)據(jù)得以傳輸。5接口接口 接口是主機與外設(shè)連接的必然通路，是必經(jīng)的接口是主機與外設(shè)連接的必然通路，是必經(jīng)的“橋梁橋梁”。每個每個接

15、口可包含若干個端口接口可包含若干個端口，每個端口對應(yīng)一個，每個端口對應(yīng)一個端口地址端口地址，可由指令按地址訪問端口?？捎芍噶畎吹刂吩L問端口。2014/061. 字長字長 8086/8088CPU內(nèi)部寄存器為內(nèi)部寄存器為16位，所以字長為位，所以字長為16位，稱位，稱為為16位機；位機；80386、80486、80586（pentium）字長均為）字長均為32位，位，故均稱為故均稱為32位機。位機。 1.2.2 微型計算機的主要性能指標微型計算機的主要性能指標 字長越長的微機，其運算速度越快，數(shù)的表示范圍越寬，數(shù)據(jù)的運字長越長的微機，其運算速度越快，數(shù)的表示范圍越寬，數(shù)據(jù)的運算精度越高，機器的整

16、體功能越強。算精度越高，機器的整體功能越強。 2. 存儲器容量存儲器容量 存儲二進制信息的基本單位是存儲二進制信息的基本單位是位（位（b）。一般把。一般把8個二個二進制位組成的基本單元為進制位組成的基本單元為字節(jié)（字節(jié)（B）。 微機中通常以字節(jié)為單位表示存儲容量。微機中通常以字節(jié)為單位表示存儲容量。 1024B =1KB 1024KB =1MB（兆字節(jié)）（兆字節(jié)） 1024MB =1GB（吉字節(jié)）（吉字節(jié)） 1024GB =1TB（太字節(jié)）（太字節(jié)） 2014/063. 運算速度運算速度 微機的運算速度一般用每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)來表。微機的運算速度一般用每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)來表。 4.

17、系統(tǒng)總線系統(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)和總線工作時鐘的頻率。數(shù)據(jù)傳送位數(shù)越多，總線工作時鐘頻總線工作時鐘的頻率。數(shù)據(jù)傳送位數(shù)越多，總線工作時鐘頻率越高，則系統(tǒng)總線的信息吞吐率就越高，微機系統(tǒng)的性能率越高，則系統(tǒng)總線的信息吞吐率就越高，微機系統(tǒng)的性能就越強。就越強。 5. 外設(shè)擴展能力外設(shè)擴展能力 外設(shè)擴展能力是指微機系統(tǒng)配接各外部設(shè)備的可能性、外設(shè)擴展能力是指微機系統(tǒng)配接各外部設(shè)備的可能性、靈活性和適應(yīng)性。靈活性和適應(yīng)性。6. 軟件配置情況軟件配置情況2014/06數(shù)值所使用數(shù)碼的數(shù)值所使用數(shù)碼的個數(shù)稱為基個數(shù)稱為基；每

18、一位所具有的；每一位所具有的值稱為權(quán)值稱為權(quán)。 1.3 微型計算機微型計算機中數(shù)制和數(shù)的表示中數(shù)制和數(shù)的表示1.3.1 數(shù)制數(shù)制n 十進制十進制的基為的基為“10”，即它使用的數(shù)碼為，即它使用的數(shù)碼為0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共有共有10個。十進制各位的權(quán)是以個。十進制各位的權(quán)是以10為底的為底的冪，用冪，用“D”表示。表示。n 二進制二進制的基為的基為“2”，即其使用的數(shù)碼為，即其使用的數(shù)碼為0、1共兩個，用共兩個，用“B”表示。表示。2014/06n 十六進制十六進制的基為的基為“16”，即其數(shù)碼共有，即其數(shù)碼共有16個：個：0，1，2，3，4，5，6，7，9，A，B，C，D，

19、E，F(xiàn)。權(quán)為以。權(quán)為以16為底的冪為底的冪 ，后綴后綴“H”。2014/061.3.2 數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法1、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)二進制數(shù)整數(shù)部分與整數(shù)部分與小數(shù)部分小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換分別轉(zhuǎn)換例例1-1：57D=111001B=71Q=39H5728122222140703111018 578 710716 5716 3903高高低低2除基數(shù)取余數(shù)除基數(shù)取余數(shù)2014/06例例1-2：十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)（小數(shù)部分）（小數(shù)部分）0.625D=0.101B=0.5Q=0.AH0.625*2=1.251 0.25*2= 0.50 0.5*2= 110

20、.625*8=550.625*16=10A乘基數(shù)取整數(shù)乘基數(shù)取整數(shù)57.625D=111001.101B=39.AH高高低低 十進制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)，則要采取十進制小數(shù)要轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)，則要采取“乘乘2 2取整法取整法”（乘以基數(shù)正序取整）。（乘以基數(shù)正序取整）。2014/062 2、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)按權(quán)展開求和按權(quán)展開求和2014/063 3、十六進制數(shù)與、十六進制數(shù)與二進制數(shù)二進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)二進制數(shù)十六進制數(shù)十六進制數(shù) （四位一組）（四位一組）分組時分組時, ,如位數(shù)如位數(shù)不夠，整數(shù)部分不夠，整數(shù)部分在最左邊補零，在最左邊補零，小數(shù)

21、部分在最右小數(shù)部分在最右邊補零邊補零十六進制數(shù)十六進制數(shù)二進制數(shù)二進制數(shù)（一位對應(yīng)換成二進制數(shù)四位）（一位對應(yīng)換成二進制數(shù)四位）例：把例：把1101111100011.10010100B轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)1 1011 1110 0011.1001 01001 1011 1110 0011.1001 01000000001 1B BE E3 39 94 42014/061 1、機器數(shù)和、機器數(shù)和真值真值例：例：01001100B為機器數(shù)。為機器數(shù)。真值為真值為+761.3.3 計算機中計算機中數(shù)的表示數(shù)的表示機器數(shù)機器數(shù) 一個數(shù)在計算機中的表示形式。一個數(shù)在計算機中的表示形式。真值

22、真值 即為該機器數(shù)的實際算術(shù)值。即為該機器數(shù)的實際算術(shù)值。2 2、機器數(shù)的二進制表示機器數(shù)的二進制表示 機器數(shù)可分為機器數(shù)可分為無符號數(shù)和有符號數(shù)無符號數(shù)和有符號數(shù)。無符號數(shù)只能表。無符號數(shù)只能表示示0 0和正數(shù)，有符號數(shù)能表示正數(shù)、負數(shù)和和正數(shù)，有符號數(shù)能表示正數(shù)、負數(shù)和0 0。2014/061）無符號數(shù)的表示法）無符號數(shù)的表示法一個二進制數(shù)一個二進制數(shù)N可以表示為如下形式：可以表示為如下形式：其中，其中，n為二進制數(shù)為二進制數(shù)N整數(shù)部分的位數(shù)；整數(shù)部分的位數(shù)；m為二進制數(shù)為二進制數(shù)N小數(shù)小數(shù)部分的位數(shù)；部分的位數(shù)；Bi為二進制數(shù)字符號為二進制數(shù)字符號0或或1。12nmiiiBBN2）帶符號

23、數(shù)的表示法）帶符號數(shù)的表示法例如，當例如，當n=8時，時，+1原原=00000001 B， +127原原=01111111 B- 1原原=10000001 B， - 127原原=11111111 B例如：例如：1101.1 B=123+122+020+12-1。2014/063 3、有符號、有符號二進制數(shù)二進制數(shù)的定點和浮點表示的定點和浮點表示 定點機：用定點表示的微機（定點機：用定點表示的微機（51單片機單片機) 定點法表示整數(shù)，浮點法表示實數(shù)。定點法表示整數(shù)，浮點法表示實數(shù)。浮點機：用浮點表示的微機（浮點機：用浮點表示的微機（PC機機)1）定點表示）定點表示純整數(shù)形式純整數(shù)形式 純小數(shù)形式

24、純小數(shù)形式 定點機中通常采用純整數(shù)形式，以定點機中通常采用純整數(shù)形式，以8位機為例，用位機為例，用8位二位二進制數(shù)表示一個純整數(shù)，格式如下：進制數(shù)表示一個純整數(shù)，格式如下： 符號符號Pf為符號位：為符號位：0正數(shù)，正數(shù)， 1負數(shù)負數(shù)2014/06 在微機中，對于帶正、負號的數(shù)，其符號被數(shù)碼在微機中，對于帶正、負號的數(shù)，其符號被數(shù)碼化了，這種表示數(shù)據(jù)的形式稱為機器數(shù)?；耍@種表示數(shù)據(jù)的形式稱為機器數(shù)。2014/062）浮點表示（）浮點表示（必須帶小數(shù)點必須帶小數(shù)點） 對于任意一個二進制數(shù)對于任意一個二進制數(shù)N總可以表示為：總可以表示為： N=S2P其中其中S是數(shù)是數(shù)N的尾數(shù)，的尾數(shù)，P是數(shù)是數(shù)

25、N的階碼的階碼 。格式如下：。格式如下：Pf階碼PSf尾數(shù)SPf為階碼的符號位，為階碼的符號位，0正，正，1負負Sf為尾數(shù)的符號位，為尾數(shù)的符號位，0正，正，1負負例例：若有二進制數(shù)若有二進制數(shù)0.0011010B，規(guī)格化后的形式為：規(guī)格化后的形式為： 注：注：規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動舍去，所以用浮點數(shù)規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動舍去，所以用浮點數(shù)表示有可能產(chǎn)生誤差表示有可能產(chǎn)生誤差=0.11010210B2014/061）原碼）原碼 數(shù)數(shù)x的原碼記作的原碼記作x原，如機器字長為原，如機器字長為n，則原碼定義如下：，則原碼定義如下： 0) 12(,2120,111xxxxxnnn原

26、4 4、定點數(shù)的三種編碼、定點數(shù)的三種編碼2）反碼）反碼 數(shù)數(shù)x的反碼記作的反碼記作x反，如機器字長為反，如機器字長為n，反碼定義如下：，反碼定義如下：0) 12(,) 12(120,11xxxxxnnn反3）補碼補碼 數(shù)數(shù)x的補碼記作的補碼記作x補，如機器字長為補，如機器字長為n，補碼定義如下：，補碼定義如下：02,2120,11xxxxxnnn補2014/065 5、補碼與真值之間的轉(zhuǎn)換、補碼與真值之間的轉(zhuǎn)換 求補運算求補運算是將一個二進制數(shù)按位求反加是將一個二進制數(shù)按位求反加1的運算。的運算。 例：求下列數(shù)的補碼。例：求下列數(shù)的補碼。 設(shè)設(shè)x=+127D，求，求x補補。x=0111111

27、1B。x補補=+127補補=01111111B。 設(shè)設(shè)x=-127D，求，求x補補。對對x補補進行求補運算便可得到進行求補運算便可得到-x補補。因此，。因此，x補補=-127補補= +1 = +1=10000001 B。補127B011111112014/06例：求以下補碼的真值。例：求以下補碼的真值。 設(shè)設(shè)x補補=01111110 B，求，求x的真值。的真值。 該補碼的最高位為該補碼的最高位為“0”，該補碼對應(yīng)的真值是正數(shù)。，該補碼對應(yīng)的真值是正數(shù)。 x=x補補=01111110 B =+126D。 設(shè)設(shè)x補補=10000010 B，求，求x。 該補碼的最高位為該補碼的最高位為“1”，真值是

28、，真值是負數(shù)負數(shù)，其，其絕對值為絕對值為：|x|= +1 = B+1=01111110B =+126 D 則則x= -126D。補x100000102014/061.4.1 ASCII碼碼 ASC碼是美國標準信息交換碼，有兩種版本。碼是美國標準信息交換碼，有兩種版本。7位位二進制數(shù)表示一個字符二進制數(shù)表示一個字符，早期用于電信行業(yè)，后被移，早期用于電信行業(yè)，后被移植入微機，可表示植入微機，可表示128個字符個字符。問題：問題：對于一些數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息在微機中如何表示？對于一些數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息在微機中如何表示？1.4 計算機中的常見計算機中的常見編碼編碼96個個圖形圖形字符字符10個

29、十進制數(shù)字個十進制數(shù)字52 個英文字符個英文字符34 個其他字符個其他字符ASC碼表中碼表中: AZ 的的ASC編碼是編碼是 41H5AH a z 的的ASC編碼是編碼是 61H7AH 0 9 的的ASC編碼是編碼是 30H39H 2014/062014/06 在微機中用二進制數(shù)表示十進制數(shù)的方法很多，常用的有在微機中用二進制數(shù)表示十進制數(shù)的方法很多，常用的有8421BCD碼，即用碼，即用四位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)四位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)，因組成因組成它的它的4位二進制數(shù)碼的權(quán)為位二進制數(shù)碼的權(quán)為8、4、2、1而得名。而得名。1.4.2 BCD碼碼8421BCD編碼表編碼表 2014/0

30、61. 壓縮壓縮BCD碼碼 是一個字節(jié)中存放是一個字節(jié)中存放兩個十進制數(shù)字位。兩個十進制數(shù)字位。如：如：將十進制數(shù)將十進制數(shù)8962用壓縮用壓縮BCD碼表示碼表示 1000 1001 0110 0010在主存中存放形式：在主存中存放形式：2. 非壓縮非壓縮BCD碼碼 是指每個字節(jié)中只存放是指每個字節(jié)中只存放一個十進制數(shù)字位。一個十進制數(shù)字位。如：如：將十進制數(shù)將十進制數(shù)8962用非壓縮用非壓縮BCD碼表示碼表示0000 1000 0000 1001 0000 0110 0000 0010在主存中存放形式：在主存中存放形式：2014/063. BCD碼加法運算碼加法運算 BCD加法就是按加法就是

31、按“逢十進位逢十進位”的原則進行相加，其和也是的原則進行相加，其和也是一個一個BCD數(shù)。但微機只能進行二進制加法，在數(shù)。但微機只能進行二進制加法，在相鄰相鄰BCD碼字碼字之間只能之間只能“逢十六進位逢十六進位”。導致出現(xiàn)非。導致出現(xiàn)非BCD碼。因此需要對碼。因此需要對結(jié)果進行調(diào)整，做到結(jié)果進行調(diào)整，做到“逢十進位逢十進位”。96 34+62=例例：結(jié)果仍為結(jié)果仍為BCD碼碼34BCD =00110100B+ 62BCD =01100010B10010110B2014/06低位向高位產(chǎn)生進位，低位向高位產(chǎn)生進位，高位出現(xiàn)非高位出現(xiàn)非BCD碼碼均應(yīng)作加均應(yīng)作加6調(diào)整調(diào)整相加結(jié)果為無符號數(shù)，最高位進

32、位有效相加結(jié)果為無符號數(shù)，最高位進位有效進位進位結(jié)果仍為結(jié)果仍為BCD碼碼117例例： 48+69= 48BCD =0100 1000B+ 69BCD =0110 1001B1011 0001B10001 0111B0110 0110B+2014/06 減法運算的減法運算的調(diào)整原則調(diào)整原則：在運算過程中某位出現(xiàn)借位或非：在運算過程中某位出現(xiàn)借位或非BCD碼，相應(yīng)位碼，相應(yīng)位作減作減6調(diào)整調(diào)整，減去多借的，減去多借的6。也是有專門的指。也是有專門的指令來完成的。令來完成的。例例： 58-25= 58BCD =01011000B 25BCD =00100101B-00110011B結(jié)果仍為結(jié)果仍為

33、BCD碼碼334. BCD碼減法運算碼減法運算 2014/06例例： 35-28=低四位向高四位借位低四位向高四位借位運算結(jié)果的低運算結(jié)果的低4位出現(xiàn)非位出現(xiàn)非BCD碼碼700001101B35BCD=00110101B_ 28BCD=00101000B 00000111B00000110B_ 個位做減個位做減6調(diào)整調(diào)整 結(jié)果仍為結(jié)果仍為BCD碼碼2014/061.5 計算機補碼計算機補碼運算及運算及運算運算電路電路1.5.1 補碼運算補碼運算 微機中的機器數(shù)一律用微機中的機器數(shù)一律用補碼補碼的形式表示。的形式表示。 1）兩個數(shù)加法運算時，應(yīng)將參加運算的數(shù)化成補碼形式，）兩個數(shù)加法運算時，應(yīng)將

34、參加運算的數(shù)化成補碼形式，相加后的結(jié)果仍為補碼相加后的結(jié)果仍為補碼 。 2）對于有符號數(shù)來說，符號位無須單獨處理，符號位可直）對于有符號數(shù)來說，符號位無須單獨處理，符號位可直接參加運算，不影響最終結(jié)果。接參加運算，不影響最終結(jié)果。X補補+Y補補=X+Y補補X補補 - Y補補=X-Y補補X-Y補補=X補補+-Y補補2014/06 微機中的運算都是在運算器中運行的，運算器是由微機中的運算都是在運算器中運行的，運算器是由加法加法器構(gòu)成的，只會做二進制加法運算器構(gòu)成的，只會做二進制加法運算，一位二進制全加器電路一位二進制全加器電路如圖所示：如圖所示：1.5.2 計算機中的運算電路計算機中的運算電路FA

35、SiAi BiCi+1Ci 全加器真值表全加器真值表2014/06FA6FA7FA5FA0OVCYS7S6S5C6C7C8C1C0SUBS0a7b7a6b6a5b5a0b0SUB=0SUB=1b0b7b0b7C1C2C3C4C5C6C7C8 為加法運算中低位向高位的進位為加法運算中低位向高位的進位 SUB為加減控制信號為加減控制信號2014/06a0a1a2a3a4a5a6a7 為被加數(shù)為被加數(shù)/被減數(shù)被減數(shù)b0b1b2b3b4b5b6b7 為加數(shù)為加數(shù)/減數(shù)減數(shù)S0S1S2S3S4S5S6S7 為和或差為和或差 當執(zhí)行當執(zhí)行減法運算減法運算指令時，指令時，SUB=1，圖中各異或邏輯門均為，圖中各異或邏輯門均為反相邏輯門反相邏輯門，則，則Si= ai-bi+ci = ai+ bi +ci，并且并且FA連同連同SUB的狀的狀態(tài)一起做加法運算。態(tài)一起做加法運算。 當執(zhí)行當執(zhí)行加法運算加法運算指令時，指令時，SUB=0，圖中各異或邏輯門均為，圖中各異或邏輯門均為同相邏輯門同相邏輯門，對加數(shù)沒有任何影響，則，對加數(shù)沒有任何影響，則Si=ai+bi+ci。 結(jié)論：結(jié)論：減