單片微機原理與應用part_01課件

1、 單片機原理與應用 性 質：專業(yè)基礎課 考核方式：考試 學 時： 學 分：學習參考教材：單片微機原理與應用 主編：羅印升等 第1版 機械工業(yè)出版社參考書：1、單片機原理與應用及C51程序設計 謝維成，清華大學出版社2、單片微型計算機與接口技術 李群芳等，電子工業(yè)出版社3、單片機的C語言應用程序設計 馬忠梅等，北京航空航天大學出版社參 考 網 址 周立功單片機 www.51C 建立起微型機的體系結構、單片機的一般組成概念；2. 理解單片機硬件系統各部分的構成及工作原理；3. 熟練掌握單片機指令系統、匯編語言程序設計方法；4. 熟練掌握單片機硬件擴展及調試方法；5. 熟練掌握單片機應用系統的設計、

2、程序編寫與調試；6. 掌握單片機的C語言開發(fā)與調試方法?？己朔绞狡綍r（作業(yè)、考勤和課外）、實驗： 30% 期末考試： 70%2022/7/213本課程學習的幾點建議： 本課程是一門實踐性、應用性很強的技術性課程聽懂遠遠不夠,重在實踐動手動腦、提高應用能力。硬件/軟件同樣重要、不可偏廢 硬件是基礎，軟件是靈魂，相互配合，組成系統。先行基礎課程：電路、模擬電路、數字電路 這方面知識掌握得不夠好的同學請自己復習。預習、聽課、復習思考、作業(yè)、實踐環(huán)環(huán)都重要用科學的方法學習，善于總結、歸納，提高效率。2022/7/214第1章 微型計算機基礎知識 1.1 微型計算機系統概述 1.2 計算機中的數制與編碼

3、 1.3 計算機中數的表示與編碼2022/7/215 本章主要內容為微型計算機的基礎知識，是學習和掌握單片機原理與應用技術的基礎。從一般微型計算機概念入手，首先介紹其組成、各部分的作用與工作原理；其次介紹單片機的產生、特點、應用與發(fā)展趨勢；然后介紹了進位計數制及其轉換和碼制；最后介紹了機器數的表示與運算。 【基本知識點與要求】 (1) 理解微型計算機的組成、各部分的作用及工作原理與過程。(2) 了解單片機的產生、應用與發(fā)展趨勢，理解單片機的特點。(3) 掌握進位計數制表示及其相互轉換方法。(4) 掌握機器數及表示方法和運算。 【重點與難點】 重點是微型計算機的組成及各部分的作用，單片機的特點，

4、進位計數制的表示及其相互轉換方法，機器數及其表示方法和運算。難點是補碼的概念、運算及微型計算機的工作原理與過程。 【內容提要】 第1章 微型計算機基礎知識2022/7/2161.1 微型計算機系統概述 世界上第一臺數字電子計算機以馮.諾依曼（John Von Neumann ）提出的計算機體系結構而誕生，這種結構沿用至今，是計算機的經典結構。 1.計算機硬件組成：計算機的硬件由運算器、控制器、存儲器和輸入、輸出設備五大部分組成。其主要思想包括： 2.軟件構成及形式：數據和程序以二進制代碼的形式不加區(qū)分地存放在存儲器中，存放位置由地址指定，地址碼也是二進制形式。 3.程序控制式：控制器根據存放在

5、存儲器中的指令序列即程序來工作，并由程序計數器控制指令執(zhí)行；控制器具有判斷能力，能夠根據計算結果選擇不同的動作流程。 2022/7/217以控制器和運算器為核心、以存儲程序原理為基礎運算器輸出設備控制器輸入設備存儲器指令驅動指令流控制命令數據流1.1 微型計算機系統概述計算機硬件結構2022/7/218 1.微型計算機的組成與作用 微處理器、內存儲器，總線，I/O接口主機、主機板2022/7/2191.1 微型計算機系統概述 芯片組：固定在主板上的一組超大規(guī)模集成電路芯片（VLSI)的總稱，用于控制和協調整個計算機系統的運行。它決定了計算機系統中各個部件的選項，目前不可進行簡單的升級。 CMO

6、S：主板上的一個CMOS RAM集成電路芯片（簡稱CMOS），由電池供電，在計算機關機時信息不會丟失。它用來存放系統運行必須的硬件配置信息，如微處理器、芯片組、顯示器、光驅、基本外部設備、啟動順序等參數。另外，它進行計時和提供實時的日歷和時間。新買的計算機一般要進行基本設置（Setup），向CMOS寫信息。 系統BIOS：是一組被固化在只讀存儲器中的程序，二者合在一起稱為固件。其中包含如下幾個三個模塊。 通電自檢（POST）:CPU 從OFFFF0H單元執(zhí)行指令，進入自檢。 系統初始化：基本設備和可編程器件的初始化，通過自舉啟動OS 系統設置（Setup）：系統通電后按Del鍵進入Setup程

7、序，修改參數。2022/7/2110 1.微型計算機的組成與作用 微型機主機板，接口2022/7/2111 1.微型計算機的組成與作用 2022/7/2112存儲器I/O接口輸入設備I/O接口地址總線 AB輸出設備CPU數據總線 DB控制總線 CBI/O接口AB: Address Bus，DB: Data Bus，CB: Control Bus（1）運算器、控制器合在一起稱中央處理單元(CPU)，整個cpu集成在一塊電路芯片上稱微處理器Microprocessor，MPU）。 1.微型計算機的組成與作用 2022/7/2113 1.微型計算機的組成與作用 （2）總線：是微型計算機中各部件之間傳

8、遞信息的信號線的集合。根據傳遞信息類型分：數據總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）。 地址總線：傳送由CPU發(fā)出的用于選擇訪問部件的地址。 數據總線：傳送微型計算機內部各種類型的數據，數據既可以從外部流向CPU，也可以從CPU流向外部。n位的CPU，通常其數據總線就是n位。也有數據線和地址線采用分時復用方式。 控制總線：傳送保證微型計算機同步和協調的定時和控制信號。不同型號的CPU，控制總線的數量、方向和用途不同。最基本的包括：讀、寫控制信號，中斷請求、應答信號，同步信號等。2022/7/2114 1.微型計算機的組成與作用 CPU北 橋南 橋RAMCacheAGPCRTBIOSK

9、BD，Mouse串行/并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISACPU總線接口卡外設總線擴展槽按層次結構總線一般分三層：CPU 總線系統總線外設總線2022/7/2115 1.微型計算機的組成與作用 CPU總線，即就是微處理器級總線。由CPU引腳上引出，實現CPU和外圍控制芯片之間的連接。 系統級總線，也稱I/O通道總線。用于與控制芯片組、存儲器、輸入輸出接口相連接。常見的總線包括ISA（Industrial Standard Architecture，工業(yè)標準結構）總線，PCI（Peripheral Component Interconnect，外設組件互連）總線等。 外設

10、總線，最外層的總線，指計算機主機與外部設備相連接的總線。實際上是外部設備的接口標準。如IDE,USB ，RS-232C等。2022/7/2116 1.微型計算機的組成與作用 總線的性能指標 總線的工作頻率：即總線的時鐘頻率，單位MHz，用于協調總線上的各種操作的時鐘信號的頻率。 總線帶寬=（總線位寬/8）*總線工作頻率（MBps） 總線的帶寬：是指單位時間內總線上可傳送的數據量，即常說的每秒傳送的多少字節(jié)數。類似車流量 總線的位寬: （字節(jié)）指總線能夠同時傳送的數據位數，就是 我們常說的多少位總線寬度，一般和CPU的位數相同。車道數2022/7/2117 1.微型計算機的組成與作用 （3）存儲

11、器：用來存放程序、數據、運算結果和各種需要保存 的信息。它們以二進制數形式保存，存放二進制信息的單元稱為 存儲單元。每一個存儲單元必須有一個固定的編號，即為單元地 址，對存儲器單元存放（寫入）或者取出（讀出）信息稱為訪問 存儲器。 主存、緩存和外部存儲器。 主存儲器（簡稱內存，動態(tài)RAM) ：系統運行中臨時存放CPU正在使用的數據和正在運行的程序。 高速緩沖存儲器：為了加快運算速度，在CPU和主存儲器之間增設的一級或兩級高速（和CPU的速度相當）小容量存儲器，稱之（Cache）。命中率，和主存儲器的容量約為1：128。2022/7/2118 1.微型計算機的組成與作用 Word（字）計算機內部

12、進行數據傳送、處理的基本單位。一個字包含的二進制位數稱字長。計算機性能的一個重要指標。一般由2個字節(jié)構成。 存儲器常用術語 bit（位，比特） 1個二進制位，信息的基本單位。b Byte（字節(jié)）由相鄰的8個二進制位組成，通常存儲器以字節(jié)為單位存儲信息。KB，MB，GB，TB2022/7/2119 1.微型計算機的組成與作用 虛擬存儲器：在內存和外存之間增加硬件和軟件支持，使兩者形成一個有機整體，用戶可以編寫比實際內存大很多的應用程序。程序預先存放在外存，執(zhí)行時由OS按置換算法依次調入內存被CPU執(zhí)行。這樣，從CPU看就像有一個速度接近內存、具有外存容量的假想存儲器，即稱之為。 存儲器：程序存儲

13、器和數據存儲器。 程序存儲器：只讀存儲器（ROM），掉電后信息不會丟失。通常存放程序、數據表。ROM，PROM，EPROM，EEPROM，Flash ROM。 外存儲器：計算機系統中用于半永久性地保存信息的外部存儲器，簡稱外存，如磁盤存儲器、光盤存儲器等。 2022/7/2120存儲器RAMROM動態(tài)DRAM靜態(tài)SRAMRandom Access Memory掩膜ROM Read Only Memory現場可編程PROM Programmable ROM可擦可編程EPROM Erasable PROM電可擦可編程E2ROM Electrically EPROM閃速存儲器 Flash Memor

14、y AT89S51/52/55AT89C1051/2051/4051易失非易失程序存儲器數據存儲器4k/8k/20k1k / 2k / 4k并行、串行 1.微型計算機的組成與作用 2022/7/2121 1.微型計算機的組成與作用 （4）輸入/輸出接口（I/O接口）：是CPU與外部設備進行信息交換的橋梁。實現速度和電平匹配、格式和類型轉換等。完成外設選擇，對外設發(fā)布命令或將外設的狀態(tài)發(fā)給CPU。為了區(qū)分狀態(tài)、控制和數據信息，需要有不同的寄存器和控制電路。將接口中不同的寄存器及其控制電路成為I/O端口（PORT）。端口地址。（5）I/O設備：完成從外部設備輸入程序和數據，并將運算結果以人們熟悉的

15、形式輸出。 數據存儲器：RAM ，可進行讀寫操作，掉電后信息會丟失。通常存放隨時修改的數據、如中間運算結果等。2022/7/2122 2.微型機的工作原理 (1) 指令的執(zhí)行過程2022/7/2123 2.微型機的工作原理 取指令指令譯碼取操作數執(zhí)行指令存結果 問題：1. CPU如何知道從哪里取出程序的第一條指令？操作系統2. CPU如何按程序控制流執(zhí)行指令？程序計數器3. CPU如何知道從哪里取操作數？ 地址、尋址方式 (1) 指令的執(zhí)行過程 指令執(zhí)行三步曲：取指令-指令譯碼-執(zhí)行指令其中的“取操作數”和“存結果”不是必須的操作，需要根據指令的操作來決定。2022/7/2124 2.微型機的

16、工作原理 (1) 指令的執(zhí)行過程地址寄存器AR累加器A加法器數據寄存器DR指令寄存器IR指令譯碼器ID時序邏輯電路時序控制信號（控制命令）1011 00000000 01010000 01000000 10001111 0100內部總線存儲器0001020304程序計數器PC地址MOV A, 5ADD A, 8HLT地址總線+1地址譯碼器讀寫控制電路輸出地址1011 0000鎖存指令鎖存數據置初值輸出指令地址鎖存地址讀寫命令指令譯碼鎖存輸出2022/7/2125 2.微型機的工作原理 (2) 指令流水線技術 CPU執(zhí)行一條指令的過程類似于工廠的生產流水線，被分解為多個小的步驟，稱為指令流水線。

17、即將每條指令分解為多步，并讓各步操作重疊，從而實現幾條指令并行處理的技術。取指令指令譯碼取操作數執(zhí)行指令存放結果原料調度分配生產線成品倉庫出廠數據和程序指令控制器的調度分配ALU等 功能部件處理后的數據存儲器輸出2022/7/2126取指令1指令譯碼地址生成取操作數CPU忙 碌空閑執(zhí)行指令保存結果忙 碌空閑忙碌空閑t1t0t2t3t4t5 2.微型機的工作原理 (2) 指令流水線技術CPU采用串行工作方式忙 碌空閑BUS2022/7/2127CPU采用并行工作方式 2.微型機的工作原理 指令1指令1指令1指令1指令2指令2指令2BUS忙碌指令2取指令t1t0t2t3t4t5指令1指令2忙碌忙碌

18、忙碌忙碌忙碌 6個周 期6條指令在執(zhí)行(2) 指令流水線技術指令譯碼取操作數執(zhí)行指令保存結果地址生成指令1指令3指令3指令3指令3指令4指令4指令4指令5指令5指令62022/7/2128 取指令部件、指令執(zhí)行部件等各步要能夠并行工作；各部件執(zhí)行時間基本相同，否則需再細分； 2.微型機的工作原理 (2) 指令流水線技術 取指令部件取出的指令要能暫存在CPU內部某個地方；指令執(zhí)行部件在需要時總能立即獲得暫存的指令；需要解決轉移指令問題。 每條指令的執(zhí)行過程沒有減少，時間沒有縮短，但是第6周期結束后，指令1執(zhí)行完畢。從此后，每過1個周期、平均有1條指令從流水線上執(zhí)行完畢。就像小車生產線一樣。202

19、2/7/2129 3.微型機的主要性能指標 (2) 存儲器容量：計算機存儲二進制信息量的大小，高速緩存、內部存儲器、外部存儲器。(1) 字長：計算機內部進行數據傳送、處理的基本單位?；蛘哂嬎銠C內部一次可以處理的二進制位數稱字長。計算機性能的一個重要指標。(3) 運算速度：計算機每秒所能執(zhí)行指令的條數。常用方法： MIPS( Millions of Instruction Per Second,百萬條指令/秒）作單位。 以執(zhí)行時間最短的指令（加法指令）為標準來估算速度。 直接給出CPU的主頻和每條指令執(zhí)行所需要的時鐘周期。2022/7/2130 3.微型機的主要性能指標 (4) 外設擴展能力：指

20、計算機系統配置各種外部設備的可能性、靈活性和適應性。(5) 軟件配置情況：指計算機系統是否配置功能強、滿足應用要求的OS和高級語言、匯編語言，及各種應用軟件等。2022/7/2131 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 單片微型計算機是Single Chip Microcomputer的直譯，它忠實地反映了早期單片微機的形態(tài)和本質。 單片微型計算機簡稱單片機(Single Chip Microcomputer)，在一塊半導體芯片上集成了中央處理器（CPU）、一定容量的存儲器（ROM和RAM）、輸入輸出（I/O）接口、定時器計數器和中斷系統等微型計算機的基本部件，構成的一個完整的微型計算機 。通常又

21、稱微控制器（Micro Controller Unit）,或者嵌入式微控制器(Embedded Micro Controller )。(1) 單片機概念2022/7/2132(2) 單片機發(fā)展過程 以8位機為起點 ，大體可劃分為三個階段：19471978）初級階段，1976 Intel MCS-4819781983）提高階段，1980 Intel MCS-511983年以后、微控制器， 1983 Intel MCS-96 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 2022/7/2133 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 低檔型：8021、8022MCS48 基本型：8048、8748、8038 (從197

22、6年起 ) 改進型：8049、8749、8039 8050、 8750、8040 基本型：8051、8751、8031MCS51 改進型：8052、8752、8032(從1980年起)低功耗型：80C51、87C51、80C31 強功能型：83C252、87C252、80C252 早期產品：8X9X（8096）MCS96 改進型： 8X9XBH、8X9XJF(從1983年起) 新產品： 8098（準） 強功能型：80C196、80C198（準）2022/7/2134 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 (3) 51系列單片機 MCS-51的典型型號80c51 、CHMOS，工業(yè)控制 。隨后，Atm

23、el、Philips等申請了版權，生產了與 80c51兼容的單片機系列，AT89c51/s51/c52/s52等等，這些產品也稱為80c51系列，這樣把與80c51內核相同的單片機及MCS-51系列單片機統稱為51系列單片機。 功能上：51系列單片機分基本型、增強型，分別在 單片機型號的末尾數字用1和2表示。 片內ROM 4KB8KB；片內RAM 128B256B 定時器/計數器2個3個；中斷源 5個6個。2022/7/2135 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 工藝上：51系列單片機有HMOS型和CHMOS 型，前者芯片型號中無字母“C”，芯片各I/O口引腳電平與TTL電平兼容；后者在芯片型號

24、中加字母“C”標記，其芯片各I/O引腳既與TTL電平兼容，又與CMOS電平兼容。 片內程序存儲器配置上: 有四種，即無ROM() 、掩膜ROM、EPROM、Flash ROM。根據它們的特點和不同的應用場合進行選擇。 2022/7/2136 在系統可編程: AT89C51由Atmel 1989年推出，有4KB Flash ROM。AT89S51是AT89C51的改進版，AT89S52是AT89S51的增強型。帶“S”的系列產品具有“在系統可編程ISP(In System Programming )”功能，即用戶可以在不拔下單片機芯片時，通過下載電路直接對芯片內的Flash在系統中編程的功能。可

25、進行并行編程，也可進行串行編程 。 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 2022/7/2137 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 (4) 單片機的發(fā)展趨勢 資源更豐富; 性能更高; 存儲容量更大; 功耗更低。 (5) 單片機的應用 工業(yè)控制領域。 機電一體化產品。 智能化儀器儀表。 信息通信技術領域。 智能交通系統。 家用電器領域。 2022/7/2138 3.單片微型計算機的發(fā)展與應用 2022/7/21391.2.1 進位計數制及其轉換1.2.2 計算機中的編碼 1.2 計算機中的數制與編碼 了解各種計數制的特點及表示方法；掌握各種計數制之間的相互轉換。掌握碼制的概念、BCD碼和ASCII碼20

26、22/7/2140十進制符合人們的習慣。D，Decimal二進制便于物理實現。B，Binary十六進制便于識別、書寫。H，Hexadecimal 常用進位計數制： 1.2.1 進位計數制及其轉換 我們每天都在和數字打交道，大家最熟悉的數制是十進制數，它有09十個基本的數碼、逢10進1。計算機識別、記憶0、1組成的數。二者之間如何溝通？ 2022/7/2141一般地，對任意一個K進制數S都可表示為: 其中： Si - S的第i位數碼，可以是K個符號中任何一個； n,m 整數和小數的位數； K - 基數； Ki - K進制數的權1. 任意K進制數的表示 1.2.1 進位計數制及其轉換2022/7/

27、2142 1.2.1 進位計數制及其轉換 表1-1 數015的四種不同進位制的表示對照十進制數二進制數八進制數十六進制數十進制數二進制數八進制數十六進制數00000B0Q0H81000B10Q8H10001B1Q1H91001B11Q9H20010B2Q2H101010B12QAH30011B3Q3H111011B13QBH40100B4Q4H121100B14QCH50101B5Q5H131101B15QDH60110B6Q6H141110B16QEH70111B7Q7H151111B17QFH2022/7/2143非十進制數 十進制數： 規(guī)則： 按相應的權表達式展開，再按十進制求和。例1-

28、1： 24.AH=216+4160+A16-1 =36.625注：AF分別用1015代入2. 進制數之間的轉換 1.2.1 進位計數制及其轉換例1-2：1011.101B 轉換為十進制數。2022/7/2144十進制 二進制：規(guī)則：整數：除以2、取余數，余數逆序排列； 小數：乘以2、取整數，整數順序排列。十進制 十六進制：規(guī)則：整數：除以16、取余數，余數逆序排列； 小數：乘以16、取整數，整數順序排列。以小數點為起點求得整數和小數的每一位。 1.2.1 進位計數制及其轉換注：十進制轉換成任意K進制數與上類似，整：除以 K取余，小數：乘K取整。2. 進制數之間的轉換2022/7/21452.

29、進制數之間的轉換 1.2.1 進位計數制及其轉換【例題1-3】 將十進制數123.375轉換為二進制數。 解：依照上述基本方法有 整數部分 小數部分 123/2=61 余數=1 0.3752=0.75 整數部分=0 61/2=30 余數=1 0.752=1.5 整數部分=130/2=15 余數=0 0.52=1.0 整數部分=1 15/2=7 余數=1 7/2=3 余數=1 3/2=1 余數=1 1/2=0 余數=1 最終轉換結果（123.375）10=(1111011.011)2 2022/7/2146 1.2.1 進位計數制及其轉換【例題1-4】 將十進制數455.65625轉換為十六進制

30、數。 解： 整數部分 小數部分 455/16=28 余數=7 0.6562516=10.50000 整數部分=10(A)28/16=1 余數=C 0.516=8.00000 整數部分=8 1/16=0 余數=1 最終轉換結果（455.65625）10=(1C7.A8)16 2. 進制數之間的轉換 2022/7/2147 1.2.1 進位計數制及其轉換2. 進制數之間的轉換 二進制數與十六進制數之間的轉換1位十六進制數可用4位二進制數來表示，這樣二進制數與十六進制數之間的轉換就很方便。二進制數十六進制數方法是：從小數點開始，向左和向右把整數和小數部分每4位分為一組。整數部分最高位的一組不足4位，

31、在其左邊補0到4位；小數部分最低位的一組不足4位，在其右邊補0到4位。然后將每組二進制數用對應的十六進制數代替，即得到轉換結果。十六進制數二進制數方法與二進制數到十六進制數轉換過程相反，將每一位十六進制數用對應的4位二進制數取代即可。2022/7/2148 1.2.2 碼制 字符、符號和十進制數最終都必須轉換為二進制格式的代碼，即信息和數據的二進制編碼。 根據信息對象的不同，計算機中的編碼方式（碼制）也不同，常見的碼制有BCD碼和ASCII碼。 1. 二進制編碼的十進制數 二進制編碼的十進制數是對十進制數采用二進制數進行編碼，即十進制數的二進制編碼。這種編碼既具有二進制數的形式（由0和1組成）

32、，又有十進制數的特點（逢十進一），我們稱它為二十進制碼（BianryCoded Decimal，BCD），也稱BCD碼。BCD碼有8421碼、5421碼、2421碼、余3碼等。最常用的一種BCD碼即8421碼。 2022/7/2149（1）BCD碼與十進制數、二進制數的轉換 將十進制數的每一位用對應的BCD碼來代替，即可完成十進制數到BCD碼的轉換。反之，即可完成由BCD碼到十進制數的轉換?！纠}1-5】 將十進制數125.26用BCD碼表示解： (125.26)10=(0001 0010 0101.0010 0110)BCD BCD碼與二進制數之間的轉換要稍微麻煩些，需要借助十進制數作為中間

33、橋梁進行轉換?！纠}1-6】 將BCD碼(0010 0011.0001 0010 0101)轉換為二進制數 解： (0010 0011.0001 0010 0101)BCD =(23.125)10=(10111.001)2 1.2.2 碼制2022/7/2150（2）BCD碼在計算機中的存儲方式 計算機中的存儲單元通常以字節(jié)（8位二進制數）為單位，在一個字節(jié)中如何存放BCD碼有兩種方式，即壓縮的BCD碼和非壓縮的BCD碼。 一個BCD碼有4個二進制位，所以在一個字節(jié)中可存放2個BCD碼，這種存儲方式稱為壓縮BCD碼表示法。以壓縮BCD碼表示十進制數時，一個字節(jié)表示2位十進制數。 在一個字節(jié)中若

34、低4位為BCD碼，高4位全為0，這種存放形式稱為非壓縮的BCD碼形式。 1.2.2 碼制2022/7/2151（3）BCD碼的運算 BCD碼的加法運算：BCD碼的低位與高位之間是“逢十進一”，而4位二進制數（即十六進制）是“逢十六進一”。因此，用二進制加法器進行BCD碼加法運算時，若BCD碼的各位之和在09之間，則其加法運算和二進制運算規(guī)則一致，即結果是正確的；若BCD碼的各位之和大于9或者產生進位，則此位需要“加6修正”?！咀⒁狻?多位BCD碼運算時，每一位均需要按上述方法修正。 BCD碼的減法運算：BCD碼的低位向高位借位是“借一當十”，而4位二進制數（即十六進制）是“借一當十六”。因此，

35、進行BCD碼減法運算時，若某位有借位時，則此位需要“減6修正”。 1.2.2 碼制2022/7/2152 1.2.2 碼制【例題1-7】 設有兩個BCD碼，X=0101 0010(52D)， Y=0111 1001(79D)，求X+Y=? 解： 高位 低位 進位 向高位進位 X=0101 0010 +） Y=0111 1001 中間結果 0 1100 0 1011（雖無進位，結果均大于9） 修正 +） 0110 0110 1 0011 1 0001 結果=131D2022/7/21532. 字符的編碼 目前在計算機系統中普遍采用的字符編碼系統是制定于1963年的美國標準信息交換碼，簡稱ASCI

36、I碼（American Standard Coded for Information Interchange，ASCII）。 ASCII碼是用7位二進制數編碼來表示128個字符和符號，一個ASCII碼存放在一個字節(jié)的低7位，字節(jié)的最高位為0。 1.2.2 碼制 ASCII碼表中：96個是圖形字符，可以在字符印刷或顯示設備上打印出來或顯示出來。包括10個數字符號09（ASCII碼是30H39H）、26個英文大寫字母AZ(ASCII碼是41H5AH)、26個英文小寫字母az(ASCII碼是61H7AH)。 2022/7/2154 1.2.2 碼制 在通信中常在7位ASCII碼的最高位之前加上1位作

37、奇偶校驗位，以確定數據傳輸是否正確。 奇偶校驗有奇校驗和偶校驗。偶校驗的含義是，包括校驗位在內的所有為1的位數之和為偶數。例如字母A的ASCII碼1000001B的偶校驗碼是01000001B；同理，奇校驗的含義是包括校驗位在內的所有為1的位數之和為奇數。 2022/7/2155 1.3 計算機中數的表示與運算 計算機中的數按數的性質分:有整數(無符號整數、有符號整數)和小數（定點數、浮點數）；按符號來分：有符號數（正數、負數）和無符號數。主要介紹二進制有符號數的表示、運算和無符號數的運算。1.3.1 機器數及其表示方法 1. 無符號數的表示及范圍 用來表示數的符號的數位稱為符號位。無符號數沒

38、有符號位，數的所有數位Dn-1D0均為數值位。其表示形式為： Dn-1 Dn-2 D0n位的無符號二進制數X ，它可以表示的數的范圍為 若結果超出了數的可表示范圍，則會產生溢出，出錯。2022/7/2156 1.3 計算機中數的表示與運算 符號位數值部分圖 有符號數的表示形式 計算機中的有符號數或者說機器數有三種表示形式，即原碼、反碼和補碼。 2 .有符號數的表示 有符號數由符號位和數值位兩部分組成，如下圖所示。數學中的正、負用符號“+”、“”來表示，在計算機中規(guī)定：用“0”表示“+”、用“1”表示“”。這樣數的符號位在計算機中已經數碼化了。符號位被數碼化了的數就稱為機器數，把原來的數值稱為機

39、器數的真值。如：一個字節(jié)的數 00000111、10000011就是機器數，而+0000111、0000011就是機器數的真值。 Dn-1 Dn-2 D02022/7/2157 1.3 計算機中數的表示與運算 對于符號數、機器數，數X的原碼記作X原，反碼記作X反，補碼記作X補。 注意：對正數，三種表示法均相同。 它們的差別在于對負數的表示。 最高位為符號位，用“0”表示正，用“1”表示負；數值部分照原樣寫出即可。 0的表示不唯一。數X的原碼X原定義2022/7/2158 1.3 計算機中數的表示與運算 n位原碼表示數值的范圍是： 對應的原碼是1111 0111真值：X= +18 = +0010

40、010X= -18 = -0010010原碼：X原 = 0 0010010X原 = 1 0010010符號位符號位2 . 有符號數的表示2022/7/21592 . 有符號數的表示 X反對一個數X：若X0 ，則 X反=X原若X=0， 則X補= X反= X原若X=0， 則X補= X反+1 ?；蛘吣担∕odule）的概念，把一個計量器的容量，稱為模或者模數，記為M或者mod M。 一個n位的二進制計數器（或者存儲單元或者寄存器），它的容量為2n，即它的模為2n（可以表示2n個不同的數，） 字長為n的計算機中，數2n和0的表示形式一樣。 1.3 計算機中數的表示與運算 2022/7/2161 1.

41、3 計算機中數的表示與運算 X= 52D= 0110100B X原=10110100 X反=11001011 X補= X反+1=11001100 +0補= +0原=00000000 -0補 = -0反+1=11111111+1 =1 00000000 n位補碼表示數值的范圍是2022/7/2162 1.3 計算機中數的表示與運算 特殊數10000000該數在原碼中定義為：-0在反碼中定義為： -127在補碼中定義為： -128對無符號數，（10000000）B=1282022/7/2163 1.3 計算機中數的表示與運算 定點數：小數點位置固定不變的數。小數點的位置：純小數純整數3. 定點數的

42、表示 符號Xn-1Xn-2X1小數點位置符號Xn-1Xn-2X1小數點位置2022/7/2164 1.3 計算機中數的表示與運算 一個浮點數的表示由階碼和尾數兩部分組成，尾數是純小數，其格式如下圖所示。以二進制數為例N=S2j，S稱為N的尾數，表示N的全部有效數字，決定N的精度；j稱為數N的階碼、為整數，指明小數點的位置，決定數N的大小范圍。 Dn-1 Dn-2 D0階碼的符號位階碼數值部分尾數的符號位尾數數值部分4. 浮點數的表示 2022/7/2165 1.3 計算機中數的表示與運算 1.3.2 計算機中數的運算 1. 無符號數的運算 無符號二進制數的溢出判斷 兩個無符號二進制數加法（或減法）時，若最高有效位產生進位（或借位），則產生溢出。也就是結果超出了數的可表示范圍。 加、減、乘、除 運算2022/7/2166 1.3 計算機中數的表示與運算 2. 有符號數的運算 通過引進補碼，可將減法運算轉換為加法運算。即：X+Y補= X補+Y補 X-Y補= X+(-Y)補 = X補+-Y補其中：X，Y為正負數均可，符號位參與運算。XY補= 2n + 2n + (XY) (mod 2n) = (2n+X) + (2n Y) (mod 2n) = X補+ Y補2022/7/2167 1.3 計算機中數的表示與運算 2. 有符號數的運算 【例題1-8】 已知X=+5