微機課件第一章計算機基礎

1、微型計算機原理及應用技術微型計算機原理及應用技術機械工業(yè)出版社計算機基礎知識第1章1.1計算機發(fā)展概述 1.1.1 計算機發(fā)展概況 1.1.2 計算機的主要特點 1.1.3 計算機的分類 1.1.4 計算機的應用 1.1.5 計算機的發(fā)展趨勢1.2 運算基礎 1.2.1 進位計數(shù)制 1.2.2 二進制編碼 1.2.3 帶符號數(shù)的表示 1.2.4 數(shù)的定點和浮點表示1.3 計算機系統(tǒng)的組成及程序執(zhí)行過程 1.3.1 計算機硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程 1.3.2 計算機的軟件系統(tǒng) 1.3.3 微型計算機系統(tǒng)的組成及特點 1.3.4 微型計算機的主要技術指標計算機發(fā)展概述采用水銀延遲線作為內(nèi)存，磁鼓

2、作為外存。體積大、耗電多、運算速度慢。最初只能使用二進制表示的機器語言，到20世紀50年代中期才出現(xiàn)匯編語言。這個時期，計算機主要用于科學計算和軍事方面，應用很不普遍。電子管計算機（19451958年）內(nèi)存主要采用磁芯，外存大量采用磁盤，輸入輸出設備有了較大改進。體積顯著減小、可靠性提高、運算速度可達每秒百萬次。軟件方面出現(xiàn)了高級程序設計語言和編譯系統(tǒng)。計算機開始廣泛應用于以管理為目的的信息處理。第二代第一代晶體管計算機（19581964年）1.11.1.1計算機發(fā)展概況第三代第四代集成電路計算機 （1964-1971年）主要采用中、小規(guī)模集成電路，運算速度達每秒千萬次，可靠性大大提高，體積進

3、一步縮小，價格大大降低。軟件方面進步很大，有了操作系統(tǒng)，開展了計算機語言的標準化工作并提出了結(jié)構(gòu)化程序設計方法，出現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡。計算機應用開始向社會化發(fā)展，其應用領域和普及程度迅速擴大。微型計算機的出現(xiàn)和發(fā)展是計算機發(fā)展史上的重大事件，使得計算機在存儲容量、運算速度、可靠性和性能價格比等方面都比上一代計算機有了較大突破。各種系統(tǒng)軟件、應用軟件大量推出，功能配置空前完善，充分發(fā)揮了計算機的功能，把計算機的發(fā)展和應用帶入了一個全新時代。大規(guī)模集成電路計算機（1971年至今）1.1.1計算機的發(fā)展史計算機的主要特點自動性高速性邏輯性通用性準確性特點1.1.2計算機的分類從原理上數(shù)字計算機模擬計算機

4、從結(jié)構(gòu)上從用途上專用計算機通用計算機從字長上4位、8位、16位機32位、64位機位片機單片機、單板機微機系統(tǒng)等1.1.3航空航天科學研究家用電器計算機的應用1.1.4計算機技術的發(fā)展趨勢多媒體技術兩極化網(wǎng)絡化智能化非馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機 1.1.5運算基礎1.2一個R進制數(shù)具有以下主要特點具有R個不同數(shù)字符號：0、1、R-1逢R進一S= an-1an-2a1a0.a-1a-2a-m =an-1Rn-1 + an-2Rn-2 +a1R1 +a0R0+a-1R-1 +a-mR-m 上述R進制數(shù)S可用多項式（稱為按權(quán)展開式）表示為：1.2.1 進位計數(shù)制 用 an-1an-2a1a0.a-1a-2

5、a-m書寫表方式示數(shù)據(jù)的方法稱為位置表示法。十進制數(shù)具有十個不同的數(shù)字符號，即0-9逢十進一特點一個十進數(shù)可以用它的按權(quán)展開式表示。例如：（758.75）10=7102+5101+8100+710-1+ 510-21.二進制數(shù)一個二進制數(shù)可以用它的按權(quán)展開式表示。例如：(10110.101)2=124+023+122+121+020 +12-1+02-2 +12-3 =(22.625)10具有兩個不同的數(shù)字符號，即0和1逢二進一特點2.(1AF.4)16 =1162 +10161 +15160 +416-1 =(430.25)10一個十六進制數(shù)可以用它的按權(quán)展開式表示。例如：具有十六個不同的數(shù)

6、字符號，即0-9和A-F逢十六進一特點3.十六進制數(shù)十進制二進制16進制十進制二進制16進制000000910019100011101010A200102111011B300113121100C401004131101D501015141110E601106151111F701117161000010810008171000111表1-1三種數(shù)制對照表【例1-1】 十進制數(shù)22.625轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)222112余0（低位）52余122余112余00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

7、:（22）10=(10110)2結(jié)果:（22.625）10=(10110.101)2整數(shù)部分：小數(shù)部分：4.各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)430.25轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)430162616余14E（低位）116余10A余1(高位)整數(shù)部分：0小數(shù)部分：0. 2 5 1 64 . 0 取整數(shù)4結(jié)果：（430.25）10=（1AE.4）16【例1-2】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，重復對整數(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，對剩下的小數(shù)繼續(xù)進行乘法運算。對某些數(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；對某些數(shù)

8、（如0.3）永遠不能乘到積的小數(shù)為0，這時要根據(jù)精度要求，取適當?shù)慕Y(jié)果位數(shù)即可，這種轉(zhuǎn)換結(jié)果是不精確的。：十六進制數(shù) 1 A E 4 0001 1010 1110 0100即（1AE.4）16=（110101110.01）2若要將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)，只要以小數(shù)點為分界，分別向左和向右每四位二進制位分為一組（若最高位或最低為不夠四位則補0），對應轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)即可。例如：二進制數(shù) 110101110.010001 1010 1110 . 0100十六進制數(shù) 1 A E . 4即（110101110.01）2=（1AE.4）16例如二進制數(shù)的算術運算【例1-3】 10100 =100001

9、 【例1-4】 100001-10100=1101 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 + 1 1 0 1 - 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 【例1-5】 11011011=10001111 【例1-6】 11100101=10111 1 1 0 1 1 0 1 商 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 + 1 1 0 1 1 1 余數(shù) 1 0 0 0 1 1 1 15.二進制數(shù)的邏輯運算【例1-7】10100101 AND 10001011 【例1-8】10100101

10、 OR 10001011 =10000001 =10101111 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 AND 1 0 0 0 1 0 1 1 OR 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 16.abNOT aNOT ba AND ba OR ba XOR b001 1000011001110010111100110【例1-9】 NOT 10100101 【例1-10】10100101 XOR 10001011 =01011010 =00101110 1 0 1 0 0 1 0 1 NOT 1 0 1 0 0 1 0

11、 1 XOR 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0二進制編碼1.2.2BCD碼是十進制數(shù)，有10個不同的數(shù)字符號，且是逢十進位的；但它的每一位是用4位二進制編碼來表示的，因此稱為二進制編碼的十進制數(shù)。BCD碼比較直觀，例如十進制數(shù)65用BCD碼書寫為01100101，BCD碼01001001.0111表示的十進制數(shù)為49.7。1.二進制編碼的十進制數(shù)雖然BCD碼是用二進制編碼方式表示的，但它與二進制之間不能直接轉(zhuǎn)換，要用十進制作為中間橋梁，即先將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)；反之亦然。表1-2 BCD編碼表十進制8421

12、BCD碼十進制8421BCD碼000006011010001701112001081000300119100140100100001 000050101110001 0001字母與字符的編碼 2.另外，在計算機中，漢字編碼采用國標碼（GB18030-2000）,它采用單、雙、四字節(jié)混合編碼，每個字節(jié)的最高位為1，并以此來區(qū)分漢字和ASC碼。字母和字符也必須按照特定的規(guī)則，用二進制編碼才能在機器中表示。編碼可以有各種方式，目前微機中最普遍采用的是ASC碼(American Standard Code for Information Interchange,美國標準信息交換碼)。ASC碼采用7位二

13、進制編碼,故可表示27 =128個字符,其中包括數(shù)碼(0-9)，以及英文字母等可打印的字符。ASCII（美國信息交換標準碼）字符表（7位碼） MSD LSD 0(H)000(B)1(H)001(B) 2(H)010(B) 3(H)011(B) 4(H)100(B) 5(H)101(B) 6(H)110(B) 7(H)111(B)0(H)1(H)2(H)3(H)4(H)5(H) 0000(B) 0001(B) 0010(B) 0011(B) 0100(B) 0101(B)NULSOHSTXETXEOTENGDLEDC1DC2DC3DC4NAKSP!“#$%012345ABCDEPQRSTUabc

14、depqrstU6(H)7(H)8(H)9(H)A(H) 0110(B) 0111(B) 1000(B) 1001(B) 1010(B)ACKBELBSHTLFSYNETBCANEMSUB&()*6789:FGHIJVWXYZfghijvwxyZB(H)C(H)D(H)E(H)F(H) 1011(B) 1100(B) 1101(B) 1110(B) 1111(B)VTFFCRSOSIESCFSGSRSVS+,-./;=?KLMNOklmNo|DEL補充:漢字編碼計算機能否處理漢字是能否在我國推廣計算機應用的關鍵.1981年我國公布“通信用漢字字符集及交換碼標準GB2312-80”: 一級漢字:

15、 3775 規(guī)定7445個字符 二級漢字: 3008 西文字母,數(shù)字,圖形符號:682大漢字集ISO/IEC 10646 中,日,韓漢字,共20902個.1.漢字輸入的4種方法(1)整字大鍵盤輸入:用于中文打字機, 不用.(2)手寫輸入:書寫板(3)語音輸入:正在研究開發(fā).(4)小鍵盤輸入:用標準英文鍵盤輸入,共2000多種方法.常用的有:拼音輸入碼:如全拼,雙拼等.字形編碼:五筆字型等.音形編碼:以字音屬性為讓,字形屬性為輔.數(shù)字編碼:如區(qū)位碼,電報碼等. 6763補充:漢字編碼2.漢字內(nèi)碼:是用于漢字信息的存儲,交換,檢索等操作的機內(nèi)代碼.以GB2312-80編碼(又叫國標碼)為好,其特點

16、是:(1)占2個字節(jié),其最高位都是“1”.例:“啊”的國標碼是3021H,其內(nèi)碼是3021H H=B0A1H3.漢字交換碼:用于實現(xiàn)不同漢字內(nèi)碼間系統(tǒng)間的漢字信息轉(zhuǎn)換.主要有:(1)國標碼: GB2312-80編碼,又叫國標碼,規(guī)定:1個漢字用2個字節(jié)組成,其高位是0.如:“啊”的國標碼是3021H,即低字節(jié)00110000,高字節(jié)00100001.(2)區(qū)位碼:是數(shù)字編碼,無重碼.把GB2312-80全部字符集組成94*94方陣,每1行稱1個區(qū),編號從01-94,區(qū)號在前 每1列稱1個位,編號從01-94,位號在后每個漢字1個區(qū)號,1個位號,均用10進制表示,“啊”的區(qū)位碼是1601補充:漢

17、字編碼(3) 區(qū)位碼與國標碼的關系把區(qū)位碼的區(qū)號,位號變成十六進制數(shù),再分別加上(20)16.例:“粗”的區(qū)位碼是2054,求其國標碼.解: 區(qū)號(20)10= (14)16， (14)16+ (20)16= (34)16 位號(54)10= (36)16 (36)16+ (20)16= (56)164.漢字輸出碼:漢字輸出通常使用點陣表示的字模碼.一個漢字有多種字體、字形,用不同的字模碼表示.不同的字體有不同的字庫.內(nèi)碼 字庫地址 選字體 字模碼漢字字庫:點陣字庫,矢量字庫.輸入設備 代碼轉(zhuǎn)換軟件 加漢字標識 字模庫 輸出設備 區(qū)位,國標碼 雙1碼國標碼為3456H漢字輸入碼漢字交換碼漢字內(nèi)

18、碼漢字字形庫漢字漢字2字節(jié)原碼正數(shù)的符號位用0表示,負數(shù)的符號位用1表示,數(shù)值位保持不變。這種方法稱為原碼。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)。1.2.3 帶符號數(shù)的表示1.例 設機器字長為n=8時，試求+0、+6、+127、-0、-6、-127 的原碼解： +0原=00000000 -0原=10000000 +6原=00000110 -6原=10000110 +127原=01111111 -127原=11111111正數(shù)：原碼與相應的二進制數(shù)完全相同；負數(shù)：二進制數(shù)的最高位一定是“1”，其余各位是該數(shù)的絕對值。零：有正零和負零之分。原碼

19、表示法最大優(yōu)點：簡單直觀，但不便于加減運算。反碼“0”有兩種表示方法：+0反=00000000，-0反=111111118位二進制反碼真值范圍為-127+127；16位反碼真值范圍為-32767 。當一個帶符號數(shù)用反碼表示時，最高位為符號位。特點2.反碼的定義為：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)。例 設機器字長為n=8時，試求+0、+6、+127、-0、-6、-127 的反碼解： +0反=00000000 -0反=11111111 +6反=00000110 -6反=11111001 +127反=01111111 -127反=10000000正數(shù)：反碼

20、與相應的二進制數(shù)完全相同；負數(shù)：二進制數(shù)的最高位一定是“1”，其余各位是該數(shù)的原碼按位取反。零：有正零和負零之分。運算性質(zhì):X反+Y反= X+Y反; X反反=X原反碼作加減運算比原碼簡單得多： 1) X+Y反=X反+Y反（符號位與尾數(shù)一樣參加運算，循環(huán)進位） 2) X-Y反=X+(-Y)反=X反+-Y反（反碼把減法化成加法） 3) -Y反=Y反反（將Y反連同符號一起對所有各位求反，得 -Y反）例：x=45，y=78，用八位字長反碼求x+y，x-y，-x+y，-x-y解：x=45=101101B， y=78=1001110Bx反=00101101 -x反=11010010 y反=01001110

21、 -y反=10110001x+y反=01111011 x-y反=11011110 -x+y反=00100001 -x-y反=10000100 00101101 00101101 11010010 11010010 + 01001110 01111011 11011110 100100000 110000011 +1 x+y=1111011B x-y=-0100001B -x+y=0100001B -x-y=-1111011B =123 =-33 =33 =-123補碼在鐘表上，指針正撥12小時或倒撥12小時，其時間值是相等的,即在鐘表上X+12=X-12(mod 12)。模的概念補碼的引入對于

22、n位二進制數(shù)，其計數(shù)范圍為0（ 2n-1），在該計數(shù)器上加2n或減2n結(jié)果是不變的，我們稱2n為n位計數(shù)系統(tǒng)的模。對鐘表來說，它的模為12。在鐘表上，如果現(xiàn)在時間是6點整，而鐘表卻指著8點整，快了2小時，校準的方法是正撥10小時或倒撥2小時，結(jié)果都正確，即：8+10=6（mod 12）順撥 ，8-2=6（mod 12） 倒撥。3.模的概念 模：一個物理系統(tǒng)的最大量程 補數(shù)：一個數(shù)與模的差就是該數(shù)的補數(shù) 加法代替減法：減一個數(shù)總可用加上該數(shù)的補數(shù)來代替補碼 一個絕對值小于模的數(shù)，若為正，其補碼就是該數(shù)本身； 若為負，其補碼就是該數(shù)與模的和。補碼補碼:X補= X原, X 0 X補= X反+1(末位

23、), X0, X補=m+x=x (mod m)當X0, X補=m+x=m-|x| (mod m)例:X1=+110, X2=-110,n=4(含符號位)解: n=4,m=24=10000X1補=m+x=10000+110=0110X2補=m+x=10000-110=101062補碼純小數(shù)的補碼:在計算機中,純小數(shù)常用補碼表示.即: X原, 0X1 2+X, -1X0例:X= -0.1000B, 求X補解: X補 = 2+X=2-0.1000=1.1000B補碼的簡單求法正數(shù):X補 = X原負數(shù):X補 =XS. Xn-1. Xn-2. . X0+ 0.00.1,即數(shù)值位逐位變反,未位加1.性質(zhì):

24、 X反反= X原 , X補補= X原X補 = (mod2)原碼、補碼性質(zhì)的舉例 X X原 X反 X補 X反反 X補補 從上例可見,不論對正數(shù)還是負數(shù),反碼和補碼有相似性質(zhì) X反反= X原 X補補= X原 X反反 X X原 X反 X補 X補反 X補補 取反加1變反變反加1變反加1補碼補碼運算要注意以下三個問題:(1)符號位與數(shù)值位一起參加運算.(2)如有進位出現(xiàn),舍去不要.(3)運算性質(zhì):X補+Y補= X+Y補【例】已知X=-0.1101,Y=-0.0001,求X+Y解: :X補= 1.0011 + Y補= 1.1111 X+Y反=11.0010 X+Y= -0.1110真值 舍去不要結(jié)論:采用

25、反、補碼可基本解決負數(shù)在機器內(nèi)部數(shù)值位連 同符號位一起參加運算的問題。求補碼的規(guī)則是符號位數(shù)值化數(shù)值位逐位變反,未位加1補碼運算 ： X+Y補=X補+Y補（符號位和尾數(shù)一樣參加運算)，進位丟棄不管 X-Y補=X+(-Y)補=X補+-Y補（補碼把減法化成加法） -Y補=Y補補例：X=45，Y=78，用八位字長的補碼求X+Y，X-Y，-X+Y，-X-Y解：X=45=101101B， Y=78=1001110Bx補=00101101 -x補=11010011 y補=01001110 -y補=10110010 x+y補=01111011 x-y補=11011111 -x+y補=00100001 -x-

26、y補=10000101 00101101 00101101 11010011 11010011 01111011 11011111 100100001 110000101 x+y=1111011B x-y=-0100001B -x+y=0100001B -x-y=-1111011 =123 =-33 =33 =-123雙符號位補碼：正數(shù)的符號用00表示，負數(shù)的符號用11表示。 運算過程中兩個符號位不一致即發(fā)生溢出：01表示上溢 10表示下溢+3補=+3原=+3反=00000011-3補=-3反+1=11111100+1=11111101+0補=+0原=+0反=00000000-0補=-0反+1

27、=11111111+1=00000000補碼的求法對n為二進制數(shù)，模為2n ，則X補=（ 2in +X）， MOD 2n ,i為正整數(shù)。補碼的定義若X+0 則X補=X ， 若X -0 則X補= 2n +X，其中n為補碼的位數(shù)。如果X0,則X補=（ 2in +X）MOD 2n=X,即正數(shù)的補碼為原正數(shù)不變。如果X0,則X補=(2n +X) MOD 2n = 2n -1+X+1=X反+1，即負數(shù)的補碼等于負數(shù)的反碼加1，也就是等于負數(shù)原碼除符號位外求反加1。求法與應用+0補=-0補=00000000，即0的補碼為0，且只有一種表示方法。注意補碼+0補=-0補=00000000。8位二進制補碼真值范

28、圍為-128+127，16位補碼真值范圍為-32768 。一個用補碼表示的二進制數(shù)，最高位為符號位，當符號位為“0”即正數(shù)時，其余位即為此數(shù)的二進制值；但當符號位為“1”即負數(shù)時，其余位不是此數(shù)的二進制值，其值為后面各位按位取反，在最低位加1。當采用補碼表示時，可以把減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算，即XY補=X補+Y補。8位帶符號的補碼特點補碼完成四則運算,只需具有雙向移位功能的加法器.數(shù)的表示方法十進制數(shù)二進制數(shù)原碼反碼補碼-128-127-126-2-1-0+0+1+2+126+127-10000000-1111111-1111110-0000010-0000001-0000000 -111111

29、11111111101000001010000001100000000000000000000001000000100111111001111111-100000001000000111111101111111101111111100000000000000010000001001111110011111111000000010000001100000101111111011111111000000000000000000000001000000100111111001111111表1-3所謂溢出是指運算結(jié)果超出了規(guī)定長度數(shù)據(jù)的表數(shù)范圍，在此特指帶符號數(shù)的補碼運算溢出。對字長為n位的補碼表示的

30、帶符號數(shù)，其最高位表示符號，其余n-1位表示數(shù)值，其表數(shù)范圍為-2n-1+2n-1-1。如果一個運算的結(jié)果超出了這個范圍，就稱為補碼溢出（簡稱溢出），這時運算結(jié)果是錯誤的。例如，對于8位字長的二進制補碼數(shù)，其表數(shù)范圍為-128+127。如果運算結(jié)果超出了此范圍，就會產(chǎn)生溢出。4. 補碼運算的溢出及其判斷方法已知60補=00111100，-60補=11000100 100補=01100100，-100補=10011100 60補= 00111100 -60補= 11000100 60補= 00111100+ 100補= 01100100 + -100補= 10011100 + -100補= 10

31、011100 10100000 101100000 11011000 自然丟失 符號 符號 符號即 60+100補=10100000，兩個正數(shù)相加，結(jié)果為負數(shù)，是錯誤的；(-60)+(-100)補=01100000，兩個負數(shù)相加，結(jié)果為正數(shù)，是錯誤的；60+(-100)補=11011000=-40。 前兩個運算結(jié)果之所以不正確，是因為其相加結(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)了符號位，產(chǎn)生了溢出錯誤。但一個正數(shù)與一個負數(shù)相加，一定不會產(chǎn)生溢出錯誤。判斷溢出的方法很多，上例根據(jù)參加加法運算的兩個數(shù)據(jù)的符號及運算結(jié)果的符號可以判斷是否溢出。 計算機中，根據(jù)加法運算中

32、在最高位與次高位的兩個進位來判斷。設8位二進制數(shù)的各位記為D7D6D5D0,運算中兩個D6位的進位記為C6，兩個D7位的進位記為C7，用OV= C7 XOR C6（XOR是邏輯異或運算）判別式可以判斷溢出情況。如果OV=0，表示結(jié)果無溢出，否則當OV=1時，表示結(jié)果有溢出。 請注意進位與溢出的區(qū)別。進位是指運算結(jié)果的最高位向更高位的進位，如上所述的8位運算中的C7。進位通常記做Cy，Cy=0表示無進位，Cy=1表示有進位。而溢出是用最高位進位（即Cy）與次高位進位的邏輯異或結(jié)果來判斷的。通過上例可以看出，有進位不一定就有溢出，無進位也不一定就無溢出。同理，有溢出不一定就有進位，無溢出也不一定就

33、無進位（請計算(-60)+100來驗證）?？梢?，進位和溢出是兩個不同性質(zhì)的概念，不能混淆。 例: 溢出判別 X=-34-98=-132 （字長為8位） X補=-34補+-98補 -34補=11011110B -98補=10011100B 11011110 10011100 1 01111010 丟失微型機中常用的溢出判別法：雙高位判別法Cs：如最高位（符號位）有進位，CS=1，否則，CS=0。CP：如次高位有進位，CP=1，否則，CP=0。判別法則：無溢出：若最高位進位Cs 和次高位進位Cp相同同為0或同為1有溢出： Cs 和Cp相異。當CSCp=1時，表示有溢出產(chǎn)生，否則無溢出產(chǎn)生正溢出：

34、CS=0，CP=1負溢出： CS=1， CP=0定點表示法約定小數(shù)點在符號位之后、數(shù)值部分最高位之前，因此數(shù)據(jù)是純小數(shù)，故又稱定點小數(shù)，其格式為：符號位數(shù)值部分（尾數(shù)）小數(shù)點位置定點小數(shù)法比例因子的選擇：例如有兩個數(shù)為010.01和001.100，若進行兩數(shù)相加時：010.01+001.100=（0.1001+0.0110） 22 ，該比例因子選為22 ，而且兩數(shù)相加結(jié)果仍小于1。1.2.4 數(shù)的定點和浮點表示一 定點小數(shù)法約定小數(shù)點的位置固定在數(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：符號位數(shù)值部分（尾數(shù)）小數(shù)點位置定點整數(shù)表示法也有比例因子的選擇問題，例如上例兩個數(shù)化為定點

35、整數(shù)運算則為（010.01+001.100）=（01001 ） 2-2 ，該比例因子選為2-2。二 定點整數(shù)法定點表示法PfP1P2PmSfS1S2Sn 階符 階碼 數(shù)符 尾數(shù)浮點數(shù)包括兩部分：即階碼P和尾數(shù)S，它們都有各自的符號位。階碼的符號位又稱階符，用Pf表示，階碼有P1、P2Pm位；尾數(shù)的符號位又稱數(shù)符，用Sf表示，尾數(shù)有S1、S2Sn位。在浮點表示法中，小數(shù)點的位置是不固定的或者說是可浮動的。一般來說，任何一個二進制數(shù)的浮點表示格式為：浮點表示法由此得出：任何一個二進制數(shù)，它的浮點數(shù)可表示為：N= 2P S。 例如：二進制數(shù)N= 2+11 0.1011，在浮點機中的表示格式為：000

36、1101011階符 階碼 數(shù)符 尾數(shù)規(guī)定：當尾數(shù)滿足0.5S1時,即為規(guī)格化數(shù)。從而看出，所謂規(guī)格化數(shù)，即尾數(shù)的最高有效位是有效數(shù)字1，而不是0。對定點小數(shù)來說，用選擇恰當?shù)谋壤蜃訉崿F(xiàn)規(guī)格化；對浮點表示法,需要調(diào)整階碼的數(shù)值實現(xiàn)規(guī)格化。 例如：N= 2+11 0.0101，這是非規(guī)格化浮點數(shù)。改寫成：N= 2+10 0.1010，這是規(guī)格化浮點數(shù)。浮點表示法定點表示法與浮點表示法的比較由于浮點數(shù)的小數(shù)點的位置是隱含于階碼之中，階碼不同的兩個尾數(shù)不能直接加減，需先把兩個數(shù)的階碼調(diào)整到一致，這稱為“對階”，然后兩個尾數(shù)才能相加減。數(shù)值表示范圍假定某機器字長32位，數(shù)符占1位，尾數(shù)占31位，則：定

37、點小數(shù)表示范圍： 2-31 S1- 2-31定點整數(shù)表示范圍： 1S 231 -1浮點數(shù)的運算比定點數(shù)的運算復雜采用二進制數(shù)的形式表示指令和數(shù)據(jù) 將指令序列（程序）和數(shù)據(jù)預先存入計算機的存儲器中 計算機硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部分組成 馮諾依曼型計算機工作原理的核心是“存儲程序”和“程序控制”，即“集中順序控制”。 當人們要解決問題時,首先將問題程序化,形成指令序列,然后將它存入存儲器中,再由CPU的控制器從存儲器中逐條取出指令解釋,并取出該指令要處理的操作數(shù)送往運算器中執(zhí)行,最后輸出程序結(jié)果.即“程序存儲和程序控制”工作原理.這就是馮.諾依曼原理.1.3 計算機系

38、統(tǒng)的組成及程序執(zhí)行過程Von Neumann計算機體系結(jié)構(gòu)要點計算機硬件的基本結(jié)構(gòu)輸入設備運算器輸出設備存儲器控制器數(shù)據(jù)流控制流圖1-1 計算機的基本硬件組成1.3.1 計算機的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程1.運算器、存儲器和控制器在微型機中存儲單元通常以8bit即1字節(jié)為單位。為了能唯一確定并找到任一個存儲單元，計算機對每一存儲單元都指定一個唯一的編號，稱之為存儲單元的地址，地址通常從0開始順序編排。即圖1-2所示。2031-18.186012.n地址 內(nèi) 容圖1-2 存儲單元的地址與內(nèi)容運算器主要包括能完成加、減、乘、除算術運算及邏輯運算的電路以及多個寄存器。在控制信號的指揮下，運算器完成諸

39、如算術運算、邏輯運算、暫存操作數(shù)或運算結(jié)果以及數(shù)據(jù)傳送等工作。2.1.3.1 計算機的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程 2. 指令指針寄存器(IP)指令寄存器（IR）指令譯碼器（ID）控制信號發(fā)生器控制器運算器、存儲器和控制器1.3.1 計算機的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程ACC通用寄存器組專用寄存器組IP讀/寫控制電路地址譯碼器存儲單元暫存器1暫存器2指令寄存器IR指令譯碼器ID控制信號發(fā)生器算術邏輯單元ALU地址總線AB 內(nèi)部控制信號外部控制信號數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB圖1-3 簡單計算機的硬件2.運算器、存儲器和控制器電路結(jié)構(gòu)示意圖1.3.1 計算機的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程3. 程序執(zhí)行過程

40、 程序的執(zhí)行過程就是執(zhí)行指令序列的過程，也就是一條條地執(zhí)行指令的過程。 每一條指令的執(zhí)行，都要先從存儲器中取出指令（稱為取指階段），然后由控制器進行分析譯碼、發(fā)出一系列控制信號完成該指令的執(zhí)行（稱為分析執(zhí)行階段）。 1.3.1 計算機的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程4. 控制器設計微程序控制器按照其產(chǎn)生微操作控制信號的方式傳統(tǒng)的組合邏輯控制器控制器把指令的執(zhí)行分解成若干個微操作，用微指令將這些微操作編成微程序，通過執(zhí)行微程序來完成這些微操作，即執(zhí)行了指令。這就是微程序技術的基本原理。1.3.1 計算機的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程系統(tǒng)軟件1.3.2 計算機的軟件系統(tǒng)各種語言的匯編或解釋、編譯程序機器的監(jiān)控管理程序、操作系統(tǒng)、調(diào)試程序、故障診斷程序程序庫系統(tǒng)軟件1.應用軟件 計算機系統(tǒng)硬件、軟件與用戶