微型計(jì)算機(jī)原理-課件版第1章概述1.2中數(shù)據(jù)表示與編碼

第第1第1章 概計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與編微型計(jì)算機(jī)的邏輯電路基微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原例題解上下上下結(jié)1.1概它能夠程序和原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終運(yùn)算結(jié)果，算機(jī)，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的機(jī)械的、模擬的計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸。 上下上下結(jié)微型計(jì)計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)據(jù)積分器） 4004，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)全上下上下結(jié)微型計(jì)算 理機(jī)部件，即CPU（CertalProcessingUnit）。微處理器本 把前者稱為CPU，后者稱為MPU（MicroprocessingUnit）。微型計(jì)算機(jī)（puter），簡(jiǎn)稱μC或MC，是指以微處理器為，配上由大規(guī)模集成電路制作的器、輸微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) puterSystem），簡(jiǎn)稱或MCS，是指以微型計(jì)算機(jī)為中心，以相應(yīng)的設(shè)備、電上下上下結(jié)微型計(jì)算字⑸容許配置的外設(shè)數(shù)⑹系統(tǒng)軟件的上下上下結(jié)微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1代：4位和低檔8位微第2代：中高檔8位微M6800、I8080、Z80、Apple-II微機(jī)、MCS-48、MCS-51系第3代：16位微M68000、I8086/8088→80286IBMPC系列上下上下結(jié)第4代：32位微I80386→80486→Pentium→Pentium→PentiumIII→Pentium第5代：64位微Titanium、64位RISC微處理上下上下結(jié)3.微型計(jì)算機(jī)的新技 管理技⑶虛 管理技⑷并行處理的哈佛結(jié)RISC結(jié)⑺ 技微型計(jì)算機(jī)的特1功能2可靠性3價(jià)格低4.適應(yīng)性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈5.周期短、見(jiàn)效6.體積小、重量輕、耗電 方上下上下結(jié)1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表2②基22碼的兩個(gè)符號(hào)“1”和“0”正好與邏輯數(shù)據(jù)“真”與“假”相對(duì) 2碼編碼表示，以方 上下上下結(jié)數(shù)和數(shù)數(shù)制與進(jìn)位記數(shù)例:(892)10或例:(892)10或例: 或二進(jìn)例: 或例 (71)8或例 (71)8或十六進(jìn)制：逢十六進(jìn) 例例 (3A)16或上下上下結(jié)數(shù)制轉(zhuǎn)二、八、十六進(jìn)制十進(jìn)十進(jìn)制→二、八、十六進(jìn)二進(jìn)制→八、十六上下上下結(jié)二(八、十六)進(jìn)制→十進(jìn)制:按權(quán)展開(kāi)各種進(jìn)制位權(quán)如下二進(jìn)制：2n……232221202-12-2……2-八進(jìn)制：8n……838281808-18-2……8-十六進(jìn)制：16n……16316216116016-116-2……16-上下上下結(jié)(1101.1)2 1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-=(371.2)8 3×82+7×81+1×80+2×8-=(4E.8)16 4×161+14×160+8×16-上下結(jié)上下結(jié)十進(jìn)二、八、十六進(jìn)整整數(shù)部分:28,16)取小數(shù)部分:28,16)例(77.25)10=(1001101.=(115.=(4D.上下上下結(jié)(77.25)10=(1001101.01余 7 (1 3 1

0.2 0.5 1.0

上下上下結(jié)(77.25)10=(115. 余 7 ( ( (0

0.2 2.0上下上下結(jié)(77.25)10 4 70

余(4(4

0.2 4.0上下上下結(jié)二進(jìn)制

十六進(jìn)制:4位合并成1例(1001101.01

=( (1001101.01)2=(4D.4 上下上下結(jié)八進(jìn)十六進(jìn)

二進(jìn)

1位拆分為31位拆分為4例(115.2)8=(1001101.010(4D.4)16=(1001101.0100上下上下結(jié)計(jì)算機(jī)中帶符號(hào)數(shù)的表示方機(jī)器碼10011100上下上下結(jié)表示的例計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位時(shí),無(wú)符號(hào)數(shù)的范00000000——11111111符號(hào)位被數(shù)字化（正號(hào) 負(fù)號(hào)例計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位時(shí),有符號(hào)數(shù)的范11111111——01111111（-小數(shù)點(diǎn)處于約定的位浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置允許浮上下上下結(jié)機(jī)器數(shù)的三種表補(bǔ)上下上下結(jié)表示方符號(hào)位用0或1表示，數(shù)值部分例例:(設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位13的原碼 0-13的原碼 10的原碼表示(兩種方法[+0][+0]原[-0]原結(jié)下上結(jié)下上表示方XX>0時(shí)，[X]反=[X]X<0時(shí)，[X]反=將原碼除符號(hào)位外逐位取0的反碼表示(兩種方法[-0]反上下上下結(jié)表示方X>0X>0時(shí)，[X]補(bǔ)=[X]X<0時(shí)，[X]補(bǔ)=[X]反0的補(bǔ)碼表示 法[-0]補(bǔ)上下上下結(jié)例1.11機(jī)器字長(zhǎng)n=8位，x=+56D，求[x]補(bǔ):因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是8位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占7 B，則[+56]補(bǔ)=0例1.12機(jī)器字長(zhǎng)n=8位，x=-56D，求[x]補(bǔ)解:因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是8位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占7-56D0111000B，則[-56]補(bǔ)=1注意：匯編語(yǔ)言中，為了區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，規(guī)定A～F開(kāi)始的數(shù)據(jù)例1.13機(jī)器字長(zhǎng)n=16位，x=+56D，求[x]補(bǔ)解:因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是16位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占15 ，則[+56]補(bǔ)=00000000例解:機(jī)器字長(zhǎng)n=16位，x=-56D，求[x]補(bǔ)為機(jī)器字長(zhǎng)是16位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占15-56D=-111000B=-000000000111000，則[-56]補(bǔ)=11111111上下上下結(jié)二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的運(yùn)[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y] （mod[X-Y]補(bǔ)[X]補(bǔ)Y]上下上下結(jié)例解 -33D=-

[+33]0[+15]0[-33]1[-15]10 1 0 [+48]

0 1 0 [+33] 1 (1)0 [+18]

1 1 (1)1

[-33][-15][-48]進(jìn)位，丟 進(jìn)位，丟上下上下結(jié)例設(shè)x=+64D，y=+10D，用補(bǔ)碼計(jì)算x-y解 =0 =10 +1 0 [x-y][x-y]

=0=+上下上下結(jié)定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)定點(diǎn)純小數(shù)：上下上下結(jié)(3)浮點(diǎn)0階階數(shù)尾定點(diǎn)純整 定點(diǎn)純小上下上下結(jié)十進(jìn)制數(shù)的編BCD碼(二—十進(jìn)制碼是一種用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)的編碼方最常用的BCD碼是8421碼用用4位二進(jìn)制編碼表示1位十進(jìn)制數(shù)例如(529)10=(01010010上下上下結(jié)BCD碼的加減運(yùn)上下上下結(jié)例利用BCD碼計(jì)算4+5 010 +）010 100 例利用BCD碼計(jì)算計(jì)算5+7 010 011 110 011 001

例利用BCD碼計(jì)算計(jì)算8+9 100 +）100 000 結(jié)果大于+）011 加6 011 上下上下結(jié)ASCII字符代ASCII(AmericanStandardCodeForInformation西文字符在計(jì)①兩種版77位版本：用7個(gè)二進(jìn)制位代表一個(gè)字符(128個(gè)8位版本控制字符＜空格＜數(shù)字控制字符＜空格＜數(shù)字＜大寫(xiě)字母‘A’~’Z’＜小寫(xiě)字母上下結(jié)1.3微型計(jì)算機(jī)的邏輯電路觸發(fā) 裝置的基本單元，數(shù)據(jù)，1個(gè)觸發(fā) 1位二進(jìn)制數(shù)上下上下結(jié)寄存1緩沖寄存出到其它元件中去。上下上下結(jié)移位寄存移位寄存器（ShiftingRegister）個(gè)功能。在移位脈沖的作用下，能將其所的數(shù)據(jù)逐位向或計(jì)數(shù)累加上下上下結(jié)三態(tài)電由于元件是由觸發(fā)器組成的，而觸發(fā)器只有兩個(gè)狀態(tài)：0和1，所以每條信號(hào)傳輸線只能傳送一個(gè)觸發(fā)器的信息（0或1）觸發(fā)器接通，也可以與其斷開(kāi)而與另外一個(gè)觸發(fā)器接通，則一條信息傳輸線就可以傳輸任意多個(gè)觸發(fā)器的信息了。三態(tài)輸出電路（或稱三態(tài)門(mén)）就是為了達(dá)到三態(tài)輸出電路的符號(hào)如圖1.12所示。當(dāng)選通端E為高電平時(shí)，A的兩種可能的電平（0和1）都可以順利的通到B端去，即E=1時(shí)，B=A。當(dāng)選通端E為低電平時(shí)，A端與B端是不相通的，即它們之間存在著高阻狀態(tài)。上下上下結(jié) ：譯的輸入是3位2進(jìn)制代碼，分別用A、A、A表示，有8種不同的狀態(tài)組合00、00、01……11，分別譯成0、1、2……7共個(gè)譯可以用來(lái)作多路分配器、地址譯、或?qū)嵣舷律舷陆Y(jié)微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組

主器

運(yùn)算控制機(jī)系 軟

外部輸入輸出設(shè)應(yīng)用軟上下結(jié)上下結(jié) 計(jì)算 結(jié)構(gòu)的基本思計(jì)算機(jī)至少由五部 上下上下結(jié) 計(jì)算機(jī)結(jié)

控制輸入設(shè) 輸出設(shè)運(yùn)算 控制上下結(jié)上下結(jié)運(yùn)算器:處理算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,簡(jiǎn)稱算邏單元控制器:保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部件正 執(zhí)行程器 程序和數(shù)據(jù).分 器和外 器輸入設(shè)備接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序,并將其轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為人或其他設(shè)備可以上下上下結(jié)現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)系⑴ 器為中心的計(jì)算機(jī)系上下上下結(jié)總連接CPU連接CPU與內(nèi)存和CPU資源的通數(shù)據(jù)總線(DB):傳送數(shù)據(jù)總線(DB):傳送程序或地址總線(AB):傳送內(nèi)存地(注意:最大尋址空間的計(jì)算方法控制總線(CB):傳送各種控制信上下上下結(jié)I/O接①定②類串串行并行USB口(UniversalSerialBus通用串行總線上下上下結(jié)

★微型計(jì)算機(jī)的三 結(jié)Cache(高速緩 器器器外 器(軟盤(pán)、硬盤(pán)等上下結(jié)上下結(jié)微處理器 結(jié)構(gòu)與基本功上下結(jié)圖1.18典型上下結(jié)⑴累加器和算累加器和算術(shù)邏輯運(yùn)算部件①通用寄存器組②地址寄存器（AR）③程序計(jì)數(shù)器（PC）：它的作用是指明下一條指令 器中的地址①指令寄存器（IR）②指令 ③時(shí)序邏輯：產(chǎn)生出 總線和總線緩上下結(jié)總線是 連接各寄存器上下結(jié)微型計(jì)算機(jī)的軟件系系統(tǒng)軟件?控制、管理和協(xié)調(diào)微機(jī)及