新編1632位微型計算機原理及應(yīng)用課件第1章

《微機原理》課程內(nèi)容

本課程講述了３２位微型機的硬件、軟件的基本知識，其中： 硬件：微處理器結(jié)構(gòu)，中斷系統(tǒng)，I/O系統(tǒng)與常規(guī)I/O接口電路及其應(yīng)用軟件：３２位微處理器的指令系統(tǒng)，匯編語言程序設(shè)計本課程涉及到的基礎(chǔ)知識有：數(shù)字電路,DOS操作命令，數(shù)制和碼制?！段C原理》課程內(nèi)容本課程講述了３２位微型機的硬件1研究微型機領(lǐng)域中數(shù)的表示方法。一．常用計數(shù)制1.十進(jìn)制數(shù)：編程時使用。2.二進(jìn)制數(shù)：計算機內(nèi)部信息存儲，運算，輸入/輸出都是二進(jìn)制數(shù)。第1章計算機基礎(chǔ)計算機應(yīng)用十分廣泛，歸根結(jié)底，計算機在運行時都是在處理一系列的數(shù)據(jù)。1.1計算機中的數(shù)制研究微型機領(lǐng)域中數(shù)的表示方法。第1章計算機基礎(chǔ)計算機應(yīng)用十2每位代碼非０即１高位權(quán)是低位權(quán)的２倍加減運算法則：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二特點：（１１０１．１１）２權(quán)：．

＋101111110011011010－0011每位代碼非０即１特點：（１１０１．１１）２＋133．十六進(jìn)制數(shù)：當(dāng)一串二進(jìn)制數(shù)很長時，書寫、閱讀不方便，常改用十六進(jìn)制數(shù)表示。一一3．十六進(jìn)制數(shù)：當(dāng)一串二進(jìn)制數(shù)很長時，書寫、閱讀不方便，常4４位二進(jìn)制數(shù)等值的一位十六進(jìn)制數(shù)４位二進(jìn)制數(shù)等值的一位十六進(jìn)制數(shù)00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F一一４位等值的一位４位等值的一位000001005所以，（10，1001，1010，1111）２＝（29AF）16十六進(jìn)制數(shù)特點：（２９AF）16權(quán)：163162161160每位代碼０～９，A～F高位權(quán)是低位權(quán)的16倍加減運算法則：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六(39)16(7A)16＋(B3)16(45)16(26)16－(1F)16所以，十六進(jìn)制數(shù)特點：每位代碼０～９，A～F(3964.八進(jìn)制數(shù)：在微型機中一般不采用八進(jìn)制數(shù)5.二～十進(jìn)制數(shù)：在計算機中表示十進(jìn)制數(shù)的方法用四位二進(jìn)制數(shù)代表一位十進(jìn)制數(shù)，又稱BCD碼數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)等值的一位BCD碼數(shù)等值的一位十進(jìn)制數(shù)000000000000100011001000102001100113010001004一一4.八進(jìn)制數(shù)：在微型機中一般不采用八進(jìn)制數(shù)四位等值的70101010150110011060111011171000100081001100191010非法BCD碼10111100110111101111一一0101010150110011060111011171008

１．二、八、十六進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)算法:每位的代碼和該位的權(quán)值相乘，再求累加和如：（１１０１．１１）２＝（？）１０二．?dāng)?shù)制轉(zhuǎn)換解：

1×23＋1×22＋0×21＋

1×20＋1×2－1＋1×2－2=8＋4＋0＋1＋0.5＋0.25=(13.75)10１．二、八、十六進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)二．?dāng)?shù)制轉(zhuǎn)換解：9如：（２９AF）16=(?)10解：2×163＋9×162＋10×161＋15×160=8192＋2304＋160＋15=(10671)10２.二進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)為一組，每組用等值的十六進(jìn)制代換如：(101011.11)２＝10,1011.1100)2=(2B.C)16如：（２９AF）16=(?)10２.103．十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)一位十六進(jìn)制數(shù)用等值的四位二進(jìn)制數(shù)代換如:(17E.58)16＝（0001,0111,1110.0101,1000)24.十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)①十進(jìn)制整數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法：除２取整，直到商為零為止3．十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)4.十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)11所以，(11)10=(1011)2211…余125…余122…余021…余10所以，(11)10=(1011)22112②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法:乘2取整,直到乘積的小數(shù)部分為0時止∴(0.8125)10=(0.1101)20.81250.51.625X2X2X21.25X21.0②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)∴(0.8125)10=(0.113③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)整數(shù)、純小數(shù)分別計算,再合并∴(11.8125)10=(1011.1101)2例:設(shè)X=(01010110)2Y=(01010110)BCDZZ=(5A)16問:X,Y,Z中誰最大?不同數(shù)制的數(shù)比較大小,要看它等值的十進(jìn)制數(shù)誰大。③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)例:設(shè)X=(010101114解:∵X=(01010110)2=26＋24＋22＋21=(86)10Y=(01010110)BCD=(56)10Z=(5A)16=5×161＋10×160=(90)10∴Z最大解:15

三．字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼計算機常用的輸入／輸出設(shè)備有鍵盤、顯示器、打印機。數(shù)字、字母、符號的輸入／輸出均采用標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼

標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符表詳見書P7。三．字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符表詳見書16如：鍵入“１”，實際寫入鍵盤存儲區(qū)的是(31)１６即(0011,0001)２鍵入“A”，實際寫入鍵盤存儲區(qū)的是(41)１６即(0100,0001)２又如：欲顯示“０”，應(yīng)把(30)16即(0011,0000)2→顯示存儲區(qū)欲顯示“F”，應(yīng)把(46)16即(0100,0110)２→顯示存儲區(qū)如：又如：欲顯示“０”，應(yīng)把(30)1617欲使光標(biāo)返回下一行的始格，應(yīng)鍵入：(0D)１６即(0000，1101)２→顯示存儲區(qū)(0A)１６即(0000，1010)２→顯示存儲區(qū)要求同學(xué)們要牢記以下18個字符的ASCⅡ碼：0～9的ASCⅡ碼為(30)１６～(39)１６A～F的ASCⅡ碼為(41)１６～(46)１６回車符的ASCⅡ碼為(0D)１６換行符的ASCⅡ碼為(0A)１６欲使光標(biāo)返回下一行的始格，應(yīng)鍵入：要求同學(xué)們要牢記以下18個18

1.2計算機中數(shù)據(jù)的編碼研究在微型機領(lǐng)域中如何表示有符號數(shù)。一.真值和機器數(shù)的概念一二1．真值：用“＋”表示正數(shù)，用“－”表示負(fù)數(shù)如：＋101—1011.2計算機中數(shù)據(jù)的編碼研究在微型機領(lǐng)域中如何表19在數(shù)的最高位增加一個符號位，符號位為0表示正數(shù),符號位1表示負(fù)數(shù)3．字長：包括符號位在內(nèi)，一個二進(jìn)制數(shù)占有的位數(shù)如：字長n=8的二進(jìn)制數(shù)，除了符號位，數(shù)值部分為7位2．機器數(shù)：在計算機中如何表示正負(fù)?正數(shù)負(fù)數(shù)0xxxxxxx1xxxxxxx在數(shù)的最高位增加一個符號位，3．字長：包括符號位在內(nèi)20二．機器數(shù)的三種表示方法１．原碼

設(shè)x=+101字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=00000101x=－101字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=10000101x=+0字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=00000000x=－0字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=10000000二．機器數(shù)的三種表示方法21

2．反碼設(shè)x=+101字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=00000101x=－101字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=11111010x=+0字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=00000000x=－0字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=111111112．反碼223．補碼x=+101,字長為8位的補碼機器數(shù)為[x]補=00000101x=－101,字長為8位的補碼機器數(shù)為[x]補=11111011x=+0，字長為8位的補碼機器數(shù)為[x]補=00000000一二3．補碼一二23小結(jié)：①機器數(shù)比真值數(shù)多一個符號位。②正數(shù)的原、反、補碼與真值數(shù)相同。③負(fù)數(shù)原碼的數(shù)值部分與真值相同；負(fù)數(shù)反碼的數(shù)值部分為真值數(shù)按位取反;負(fù)數(shù)補碼的數(shù)值部分為真值數(shù)按位取反末位加1。④沒有負(fù)零的補碼，或者說負(fù)零的補碼與正零的補碼相同。⑤由于補碼表示的機器數(shù)更適合運算，為此，計算機系統(tǒng)中負(fù)數(shù)一律用補碼表示。小結(jié)：③負(fù)數(shù)原碼的數(shù)值部分與真值相同；④沒有負(fù)零的補24

⑥補碼機器數(shù)的數(shù)值范圍設(shè)機器數(shù)字長=n位,用來表示整數(shù),則n位補碼數(shù),其真值范圍為

－2n-1～+2n-1－1設(shè)：8位補碼數(shù)為1000,0000～0111,1111則：十進(jìn)制真值數(shù)為

－128～+127設(shè)：16位補碼數(shù)為1000,0000,0000,0000～0111,1111,1111,1111則：十進(jìn)制真值數(shù)為

－32768～+32767⑥補碼機器數(shù)的數(shù)值范圍設(shè)：8位補碼數(shù)為1000,0000～25（1）設(shè)[X]補=(96)16,則x=(?)10

解:[x]補=(96)16=10010110則x=－1101010=(-106)10（2）設(shè)x=(－120)10,則[x]補=(?)16

解：x=(－120)10=(－1111000)2則[x]補=(1000,1000)=(88)16（3）設(shè)x=(100)10,則[x]補=(?)16解:x=(100)10=(+110,1100)2則[x]補=(0110,1100)2=(6C)16⑦真值與機器數(shù)的轉(zhuǎn)換(設(shè)字長n=8)（1）設(shè)[X]補=(96)16,則x=(?)1026三.整數(shù)補碼的運算１．關(guān)于“?！钡母拍钜粋€計量器的最大容量稱為該計量器的“?！彼奈挥嫈?shù)器能存0000～1111共十六個數(shù),∴模＝24八位計數(shù)器能存0000,0000～1111,1111共256個數(shù)，∴模＝28十六位計數(shù)器能存0000,0000,0000,0000～1111,1111,1111,1111共65536個，∴模＝216

三.整數(shù)補碼的運算四位計數(shù)器能存0000～1111共十六個272.有模的運算運算器都是有模的，一個兩檔的算盤（上為一個珠子，下為四個珠子）能表示00～99共100個數(shù)，∴模（100）10在模=(100)10的運算器上運算16+2結(jié)果為182.有模的運算在模=(100)10的運算器上運算16+2結(jié)282.有模的運算在模=(100)10的運算器上運算23+81結(jié)果是多少？請看運算過程：個位加1一十位加80進(jìn)位被運算器丟失，留在算盤上的結(jié)果為42.有模的運算個位加1一十位加80進(jìn)位被運算器丟失，29

3．四位的加法器（由四個全加器組成）模＝24＝16

一位全加器有3個輸入端(加數(shù),被加數(shù),低位向本位的進(jìn)位)∑

2個輸出端(本位向高位的進(jìn)位，本位和)3．四位的加法器（由四個全加器組成）一位全加器有3個30在上述加法器上進(jìn)行:7+6=13,進(jìn)位為08+8=0,進(jìn)位為1進(jìn)位為“1”，其值為16，就是四位加法器的“?！?，它被運算器“丟失”了。0110∑∑∑∑

110101100111在上述加法器上進(jìn)行:7+6=13,進(jìn)位為0031

4.整數(shù)補碼的加減運算〔ｘ＋ｙ〕補＝〔ｘ〕補＋〔ｙ〕補〔ｘ－ｙ〕補＝〔ｘ〕補＋〔－ｙ〕補條件：(1)符號位參加運算(2)以2n為模（ｎ為字長）(3)當(dāng)真值滿足下列條件時，結(jié)果是正確的，否則結(jié)果錯誤

－2n-1≤x,y,x+y,x－y<+2n-1

4.整數(shù)補碼的加減運算32

[x]補=01000010[y]補=00110011∴x+y=+117，進(jìn)位=0，∴x-y=+15，進(jìn)位=1被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中[x+y]補=001110101[x-y]補=100001111

[x]補=01000010[-y]補=11001101例1.設(shè)x=(66)10，y=(51)10,以28為模，補碼運算x+y解：x=(66)10=+1000010，y=(51)10=+0110011[x]補=01000010∴x+y33

[66]補=01000010[99]補=01100011∴66+99=-1011011=-91-66-99=+01011011=+91被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中[66+99]補=010100101[-66-99]補=101011011[-66]補=10111110[-99]補=10011101例2.以28為模，補碼運算,求66+99，－66－99解：結(jié)果都是錯的[66]補=01000010∴66+934總之，∵運算器位數(shù)不夠，不能表示165和－165，∴出錯。錯誤原因：因為字長n=8，8位字長的補碼數(shù)，其真值范圍是：－128～＋127

而66+99165，真值超過127，

－66－99－165，真值小于－128應(yīng)等于應(yīng)等于總之，∵運算器位數(shù)不夠，不能表示165和－165，錯誤原因：35四．無符號數(shù)的概念計算機處理的數(shù)據(jù)，包括有符號數(shù)和無符號數(shù)兩類。有符號數(shù)用補碼表示，其最高位代表符號。

什么是無符號數(shù)？即數(shù)的最高位不代表符號，而是數(shù)值的一部分。某數(shù)是無符號數(shù)，還是有符號數(shù)，其物理意義是由程序員定義的。四．無符號數(shù)的概念什么是無符號數(shù)？某數(shù)是無符號數(shù)36如：編程統(tǒng)計某班級單科的及格人數(shù)。學(xué)生成績沒有負(fù)數(shù)，所以成績應(yīng)視為無符號數(shù)。如：編程統(tǒng)計某科室工資總額…工資是無符號數(shù)如：數(shù)N=（1111，1111）2若它是有符號補碼數(shù)，則其值=－1若它是無符號數(shù)，則其值=255如：編程統(tǒng)計某班級單科的及格人數(shù)。37五．溢出和進(jìn)位的概念1．進(jìn)位：運算后，最高位向更高位的進(jìn)位值。

溢出：運算結(jié)果超出了運算器所能表示的范圍。例：8位加法器，運算無符號數(shù)，結(jié)果≥2568位加法器，運算有符號數(shù)，結(jié)果>+127，<－12816位加法器，運算無符號數(shù)，結(jié)果≥6553616位加法器，運算有符號數(shù)，結(jié)果>215－1,<－215五．溢出和進(jìn)位的概念例：382．計算機怎樣表示進(jìn)位和溢出溢出判斷電路∑

CFOF二一進(jìn)位標(biāo)志最高位的和運算器最高位加數(shù)被加數(shù)來自低位的進(jìn)位值2．計算機怎樣表示進(jìn)位和溢出溢出判斷電路∑CFOF二一進(jìn)位39①運算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù)②最高位的進(jìn)位值保存在“進(jìn)位標(biāo)志寄存器”中③加數(shù)，被加數(shù)的最高位相同，且和結(jié)果的最高位相異，并溢出標(biāo)志為1如果參與運算的數(shù)是無符號數(shù)，則判進(jìn)位標(biāo)志，進(jìn)位標(biāo)志=1，表示溢出。如果參與運算的數(shù)是有符號數(shù)，則判溢出標(biāo)志，溢出標(biāo)志=1，表示溢出。3．程序員如何判斷溢出①運算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù)如果參與運算40例：加數(shù)=01000010被加數(shù)=01100011若加數(shù)、被加數(shù)為無符號數(shù)，則結(jié)果=10100101=165若加數(shù)、被加數(shù)有符號數(shù)，則結(jié)果=－91CF=0，OF=1和=010100101（+例：加數(shù)=01000010若加數(shù)、被加數(shù)為無符號數(shù)，41再如：加數(shù)=10111110被加數(shù)=10011101若它們是無符號數(shù)，結(jié)果=+91(CF=1)它們是有符號數(shù)，結(jié)果=+91(OF=1)

和=101011011CF=1，OF=1結(jié)果都錯（+再如：加數(shù)=10111110若它們是無符號數(shù)，結(jié)果=+9142一.

計算機系統(tǒng)組成：硬件：泛指設(shè)備而言軟件：泛指程序而言1.4計算機系統(tǒng)的硬件組成硬件：中央處理器CPU（運算器、控制器）存儲器系統(tǒng)I/O系統(tǒng)電源系統(tǒng)I/O設(shè)備主機箱一.

計算機系統(tǒng)組成：1.4計算機系統(tǒng)的硬件組成硬件43軟件：泛指程序而言系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)，程序設(shè)計語言及其編輯、編譯軟件……）應(yīng)用軟件：為解決某一實際問題而編制的軟件二.微型機硬件結(jié)構(gòu):軟件：泛指程序而言44①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲器45①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

★CPU:即微處理器，是超大規(guī)模集成電路，內(nèi)部集成了運算器、控制器、存儲器管理部件……CPU

①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲46①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

★存儲器:存放程序、數(shù)據(jù)

存儲器

存儲器①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲47①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

★I/O接口:是CPU和外部設(shè)備交換信息的“中轉(zhuǎn)站”

I/O接口①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲48①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

★I/O設(shè)備:如鍵盤、顯示器、打印機……

I/O設(shè)備①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲49CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

②

總線:總線是CPU與存儲器、I/O接口交換信息的公共通道。C存儲器AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I50傳輸CPU訪問存儲器，訪問I/O端口的地址信號。傳輸CPU讀/寫內(nèi)存，讀寫I/O端口時的數(shù)據(jù)。CPU發(fā)出的控制命令，或外部向CPU提出的請求。

地址總線：

數(shù)據(jù)總線：控制總線：地址總線通常是單向總線，數(shù)據(jù)總線通常是雙向總線，大部分控制線是單向，少數(shù)是雙向?！?條”是習(xí)慣說法,其實每一條都有若干根。按總線上信息傳輸?shù)奈锢硪饬x，總線分為:傳輸CPU訪問存儲器，地址總線：地址總線51術(shù)語：“讀”：即輸入,信息從外部→CPU“寫”：即輸出,信息從CPU→外部“讀內(nèi)存”：從存儲器某單元取信息→CPU“寫內(nèi)存”：信息寫入存儲器某單元③I/O接口：CPU與外設(shè)的接口電路術(shù)語：52

CPU機型數(shù)據(jù)線地址線內(nèi)存容量推出年代8088PC/XT8位20位

(最大)1M79年80286PC/AT16位24位16M82年80386(高檔)38632位32位4G86年8048648632位32位4G89年P(guān)entiumPentium64位32位4G93年P(guān)entiumPentiumProPro64位36位64G

三、微型計算機的分類和發(fā)展CPU機型數(shù)據(jù)線地址線內(nèi)存容量推出年53

發(fā)展策略:向下兼容

8088802868038680486PentiumPentiumPro發(fā)展策略:向下兼容54熟練掌握二進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)，十六進(jìn)制數(shù)和BCD碼數(shù)之間的轉(zhuǎn)換方法。熟練掌握真值數(shù)和補碼數(shù)之間的轉(zhuǎn)換方法。牢記0～９，Ａ～Ｆ，回車符，換行符的ASCⅡ碼。熟練掌握整數(shù)補碼的運算方法，并對結(jié)果進(jìn)行分析，深入理解有關(guān)進(jìn)位和溢出的概念。掌握計算機系統(tǒng)的組成以及微型機的硬件結(jié)構(gòu)。掌握有關(guān)總線的若干基本知識。

二一第1章學(xué)習(xí)重點與習(xí)題

熟練掌握二進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)，十六進(jìn)制數(shù)和BCD碼數(shù)之間的55今后，在用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計的時候，二進(jìn)制數(shù)用后綴“B”表示，十六進(jìn)制數(shù)及BCD碼數(shù)用后綴“H”表示。

如:(1010)2應(yīng)寫成1010B(5A)16應(yīng)寫成5AH(0111,1000)BCD應(yīng)寫成78H(123)10應(yīng)寫成123今后，在用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計的時候，二進(jìn)制數(shù)用后綴“B”表56習(xí)題：1

.數(shù)制和碼制轉(zhuǎn)換(1)（11101.1011）2=()10(2)(147)10=()2=()16(3)(3AC)16=()10(4)(1001,0110)BCD=()2(5)字長=8,[－1]補=()16[X]補=(A5)16,則X=()16(6)設(shè)字長=8位,X=(8E)16,當(dāng)X分別為原碼、補碼、反碼和無符號數(shù)的時候，其真值=（）16習(xí)題：57（7）字長=8，用補碼形式完成下列十進(jìn)制數(shù)運算。要求有運算過程并討論結(jié)果是否有溢出？(A)（+75）+（－6）(B)（－35）+（－75）(C)（－85）－（－15）(D)（+120）+（+18）（7）字長=8，用補碼形式完成下列十進(jìn)制數(shù)運算。要求有運算過58《微機原理》課程內(nèi)容

本課程講述了３２位微型機的硬件、軟件的基本知識，其中： 硬件：微處理器結(jié)構(gòu)，中斷系統(tǒng)，I/O系統(tǒng)與常規(guī)I/O接口電路及其應(yīng)用軟件：３２位微處理器的指令系統(tǒng)，匯編語言程序設(shè)計本課程涉及到的基礎(chǔ)知識有：數(shù)字電路,DOS操作命令，數(shù)制和碼制?！段C原理》課程內(nèi)容本課程講述了３２位微型機的硬件59研究微型機領(lǐng)域中數(shù)的表示方法。一．常用計數(shù)制1.十進(jìn)制數(shù)：編程時使用。2.二進(jìn)制數(shù)：計算機內(nèi)部信息存儲，運算，輸入/輸出都是二進(jìn)制數(shù)。第1章計算機基礎(chǔ)計算機應(yīng)用十分廣泛，歸根結(jié)底，計算機在運行時都是在處理一系列的數(shù)據(jù)。1.1計算機中的數(shù)制研究微型機領(lǐng)域中數(shù)的表示方法。第1章計算機基礎(chǔ)計算機應(yīng)用十60每位代碼非０即１高位權(quán)是低位權(quán)的２倍加減運算法則：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二特點：（１１０１．１１）２權(quán)：．

＋101111110011011010－0011每位代碼非０即１特點：（１１０１．１１）２＋1613．十六進(jìn)制數(shù)：當(dāng)一串二進(jìn)制數(shù)很長時，書寫、閱讀不方便，常改用十六進(jìn)制數(shù)表示。一一3．十六進(jìn)制數(shù)：當(dāng)一串二進(jìn)制數(shù)很長時，書寫、閱讀不方便，常62４位二進(jìn)制數(shù)等值的一位十六進(jìn)制數(shù)４位二進(jìn)制數(shù)等值的一位十六進(jìn)制數(shù)00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F一一４位等值的一位４位等值的一位0000010063所以，（10，1001，1010，1111）２＝（29AF）16十六進(jìn)制數(shù)特點：（２９AF）16權(quán)：163162161160每位代碼０～９，A～F高位權(quán)是低位權(quán)的16倍加減運算法則：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六(39)16(7A)16＋(B3)16(45)16(26)16－(1F)16所以，十六進(jìn)制數(shù)特點：每位代碼０～９，A～F(39644.八進(jìn)制數(shù)：在微型機中一般不采用八進(jìn)制數(shù)5.二～十進(jìn)制數(shù)：在計算機中表示十進(jìn)制數(shù)的方法用四位二進(jìn)制數(shù)代表一位十進(jìn)制數(shù)，又稱BCD碼數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)等值的一位BCD碼數(shù)等值的一位十進(jìn)制數(shù)000000000000100011001000102001100113010001004一一4.八進(jìn)制數(shù)：在微型機中一般不采用八進(jìn)制數(shù)四位等值的650101010150110011060111011171000100081001100191010非法BCD碼10111100110111101111一一01010101501100110601110111710066

１．二、八、十六進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)算法:每位的代碼和該位的權(quán)值相乘，再求累加和如：（１１０１．１１）２＝（？）１０二．?dāng)?shù)制轉(zhuǎn)換解：

1×23＋1×22＋0×21＋

1×20＋1×2－1＋1×2－2=8＋4＋0＋1＋0.5＋0.25=(13.75)10１．二、八、十六進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)二．?dāng)?shù)制轉(zhuǎn)換解：67如：（２９AF）16=(?)10解：2×163＋9×162＋10×161＋15×160=8192＋2304＋160＋15=(10671)10２.二進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)為一組，每組用等值的十六進(jìn)制代換如：(101011.11)２＝10,1011.1100)2=(2B.C)16如：（２９AF）16=(?)10２.683．十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)一位十六進(jìn)制數(shù)用等值的四位二進(jìn)制數(shù)代換如:(17E.58)16＝（0001,0111,1110.0101,1000)24.十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)①十進(jìn)制整數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法：除２取整，直到商為零為止3．十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)4.十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)69所以，(11)10=(1011)2211…余125…余122…余021…余10所以，(11)10=(1011)22170②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)算法:乘2取整,直到乘積的小數(shù)部分為0時止∴(0.8125)10=(0.1101)20.81250.51.625X2X2X21.25X21.0②十進(jìn)制數(shù)純小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)∴(0.8125)10=(0.171③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)整數(shù)、純小數(shù)分別計算,再合并∴(11.8125)10=(1011.1101)2例:設(shè)X=(01010110)2Y=(01010110)BCDZZ=(5A)16問:X,Y,Z中誰最大?不同數(shù)制的數(shù)比較大小,要看它等值的十進(jìn)制數(shù)誰大。③十進(jìn)制帶小數(shù)→二進(jìn)制數(shù)例:設(shè)X=(010101172解:∵X=(01010110)2=26＋24＋22＋21=(86)10Y=(01010110)BCD=(56)10Z=(5A)16=5×161＋10×160=(90)10∴Z最大解:73

三．字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼計算機常用的輸入／輸出設(shè)備有鍵盤、顯示器、打印機。數(shù)字、字母、符號的輸入／輸出均采用標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼

標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符表詳見書P7。三．字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符表詳見書74如：鍵入“１”，實際寫入鍵盤存儲區(qū)的是(31)１６即(0011,0001)２鍵入“A”，實際寫入鍵盤存儲區(qū)的是(41)１６即(0100,0001)２又如：欲顯示“０”，應(yīng)把(30)16即(0011,0000)2→顯示存儲區(qū)欲顯示“F”，應(yīng)把(46)16即(0100,0110)２→顯示存儲區(qū)如：又如：欲顯示“０”，應(yīng)把(30)1675欲使光標(biāo)返回下一行的始格，應(yīng)鍵入：(0D)１６即(0000，1101)２→顯示存儲區(qū)(0A)１６即(0000，1010)２→顯示存儲區(qū)要求同學(xué)們要牢記以下18個字符的ASCⅡ碼：0～9的ASCⅡ碼為(30)１６～(39)１６A～F的ASCⅡ碼為(41)１６～(46)１６回車符的ASCⅡ碼為(0D)１６換行符的ASCⅡ碼為(0A)１６欲使光標(biāo)返回下一行的始格，應(yīng)鍵入：要求同學(xué)們要牢記以下18個76

1.2計算機中數(shù)據(jù)的編碼研究在微型機領(lǐng)域中如何表示有符號數(shù)。一.真值和機器數(shù)的概念一二1．真值：用“＋”表示正數(shù)，用“－”表示負(fù)數(shù)如：＋101—1011.2計算機中數(shù)據(jù)的編碼研究在微型機領(lǐng)域中如何表77在數(shù)的最高位增加一個符號位，符號位為0表示正數(shù),符號位1表示負(fù)數(shù)3．字長：包括符號位在內(nèi)，一個二進(jìn)制數(shù)占有的位數(shù)如：字長n=8的二進(jìn)制數(shù)，除了符號位，數(shù)值部分為7位2．機器數(shù)：在計算機中如何表示正負(fù)?正數(shù)負(fù)數(shù)0xxxxxxx1xxxxxxx在數(shù)的最高位增加一個符號位，3．字長：包括符號位在內(nèi)78二．機器數(shù)的三種表示方法１．原碼

設(shè)x=+101字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=00000101x=－101字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=10000101x=+0字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=00000000x=－0字長為8位的原碼機器數(shù)為[x]原=10000000二．機器數(shù)的三種表示方法79

2．反碼設(shè)x=+101字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=00000101x=－101字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=11111010x=+0字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=00000000x=－0字長為8位的反碼機器數(shù)為[x]反=111111112．反碼803．補碼x=+101,字長為8位的補碼機器數(shù)為[x]補=00000101x=－101,字長為8位的補碼機器數(shù)為[x]補=11111011x=+0，字長為8位的補碼機器數(shù)為[x]補=00000000一二3．補碼一二81小結(jié)：①機器數(shù)比真值數(shù)多一個符號位。②正數(shù)的原、反、補碼與真值數(shù)相同。③負(fù)數(shù)原碼的數(shù)值部分與真值相同；負(fù)數(shù)反碼的數(shù)值部分為真值數(shù)按位取反;負(fù)數(shù)補碼的數(shù)值部分為真值數(shù)按位取反末位加1。④沒有負(fù)零的補碼，或者說負(fù)零的補碼與正零的補碼相同。⑤由于補碼表示的機器數(shù)更適合運算，為此，計算機系統(tǒng)中負(fù)數(shù)一律用補碼表示。小結(jié)：③負(fù)數(shù)原碼的數(shù)值部分與真值相同；④沒有負(fù)零的補82

⑥補碼機器數(shù)的數(shù)值范圍設(shè)機器數(shù)字長=n位,用來表示整數(shù),則n位補碼數(shù),其真值范圍為

－2n-1～+2n-1－1設(shè)：8位補碼數(shù)為1000,0000～0111,1111則：十進(jìn)制真值數(shù)為

－128～+127設(shè)：16位補碼數(shù)為1000,0000,0000,0000～0111,1111,1111,1111則：十進(jìn)制真值數(shù)為

－32768～+32767⑥補碼機器數(shù)的數(shù)值范圍設(shè)：8位補碼數(shù)為1000,0000～83（1）設(shè)[X]補=(96)16,則x=(?)10

解:[x]補=(96)16=10010110則x=－1101010=(-106)10（2）設(shè)x=(－120)10,則[x]補=(?)16

解：x=(－120)10=(－1111000)2則[x]補=(1000,1000)=(88)16（3）設(shè)x=(100)10,則[x]補=(?)16解:x=(100)10=(+110,1100)2則[x]補=(0110,1100)2=(6C)16⑦真值與機器數(shù)的轉(zhuǎn)換(設(shè)字長n=8)（1）設(shè)[X]補=(96)16,則x=(?)1084三.整數(shù)補碼的運算１．關(guān)于“模”的概念一個計量器的最大容量稱為該計量器的“?！彼奈挥嫈?shù)器能存0000～1111共十六個數(shù),∴模＝24八位計數(shù)器能存0000,0000～1111,1111共256個數(shù)，∴模＝28十六位計數(shù)器能存0000,0000,0000,0000～1111,1111,1111,1111共65536個，∴模＝216

三.整數(shù)補碼的運算四位計數(shù)器能存0000～1111共十六個852.有模的運算運算器都是有模的，一個兩檔的算盤（上為一個珠子，下為四個珠子）能表示00～99共100個數(shù)，∴模（100）10在模=(100)10的運算器上運算16+2結(jié)果為182.有模的運算在模=(100)10的運算器上運算16+2結(jié)862.有模的運算在模=(100)10的運算器上運算23+81結(jié)果是多少？請看運算過程：個位加1一十位加80進(jìn)位被運算器丟失，留在算盤上的結(jié)果為42.有模的運算個位加1一十位加80進(jìn)位被運算器丟失，87

3．四位的加法器（由四個全加器組成）模＝24＝16

一位全加器有3個輸入端(加數(shù),被加數(shù),低位向本位的進(jìn)位)∑

2個輸出端(本位向高位的進(jìn)位，本位和)3．四位的加法器（由四個全加器組成）一位全加器有3個88在上述加法器上進(jìn)行:7+6=13,進(jìn)位為08+8=0,進(jìn)位為1進(jìn)位為“1”，其值為16，就是四位加法器的“?！保贿\算器“丟失”了。0110∑∑∑∑

110101100111在上述加法器上進(jìn)行:7+6=13,進(jìn)位為0089

4.整數(shù)補碼的加減運算〔ｘ＋ｙ〕補＝〔ｘ〕補＋〔ｙ〕補〔ｘ－ｙ〕補＝〔ｘ〕補＋〔－ｙ〕補條件：(1)符號位參加運算(2)以2n為模（ｎ為字長）(3)當(dāng)真值滿足下列條件時，結(jié)果是正確的，否則結(jié)果錯誤

－2n-1≤x,y,x+y,x－y<+2n-1

4.整數(shù)補碼的加減運算90

[x]補=01000010[y]補=00110011∴x+y=+117，進(jìn)位=0，∴x-y=+15，進(jìn)位=1被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中[x+y]補=001110101[x-y]補=100001111

[x]補=01000010[-y]補=11001101例1.設(shè)x=(66)10，y=(51)10,以28為模，補碼運算x+y解：x=(66)10=+1000010，y=(51)10=+0110011[x]補=01000010∴x+y91

[66]補=01000010[99]補=01100011∴66+99=-1011011=-91-66-99=+01011011=+91被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中被運算器丟失，保存在進(jìn)位標(biāo)志寄存器中[66+99]補=010100101[-66-99]補=101011011[-66]補=10111110[-99]補=10011101例2.以28為模，補碼運算,求66+99，－66－99解：結(jié)果都是錯的[66]補=01000010∴66+992總之，∵運算器位數(shù)不夠，不能表示165和－165，∴出錯。錯誤原因：因為字長n=8，8位字長的補碼數(shù)，其真值范圍是：－128～＋127

而66+99165，真值超過127，

－66－99－165，真值小于－128應(yīng)等于應(yīng)等于總之，∵運算器位數(shù)不夠，不能表示165和－165，錯誤原因：93四．無符號數(shù)的概念計算機處理的數(shù)據(jù)，包括有符號數(shù)和無符號數(shù)兩類。有符號數(shù)用補碼表示，其最高位代表符號。

什么是無符號數(shù)？即數(shù)的最高位不代表符號，而是數(shù)值的一部分。某數(shù)是無符號數(shù)，還是有符號數(shù)，其物理意義是由程序員定義的。四．無符號數(shù)的概念什么是無符號數(shù)？某數(shù)是無符號數(shù)94如：編程統(tǒng)計某班級單科的及格人數(shù)。學(xué)生成績沒有負(fù)數(shù)，所以成績應(yīng)視為無符號數(shù)。如：編程統(tǒng)計某科室工資總額…工資是無符號數(shù)如：數(shù)N=（1111，1111）2若它是有符號補碼數(shù)，則其值=－1若它是無符號數(shù)，則其值=255如：編程統(tǒng)計某班級單科的及格人數(shù)。95五．溢出和進(jìn)位的概念1．進(jìn)位：運算后，最高位向更高位的進(jìn)位值。

溢出：運算結(jié)果超出了運算器所能表示的范圍。例：8位加法器，運算無符號數(shù)，結(jié)果≥2568位加法器，運算有符號數(shù)，結(jié)果>+127，<－12816位加法器，運算無符號數(shù)，結(jié)果≥6553616位加法器，運算有符號數(shù)，結(jié)果>215－1,<－215五．溢出和進(jìn)位的概念例：962．計算機怎樣表示進(jìn)位和溢出溢出判斷電路∑

CFOF二一進(jìn)位標(biāo)志最高位的和運算器最高位加數(shù)被加數(shù)來自低位的進(jìn)位值2．計算機怎樣表示進(jìn)位和溢出溢出判斷電路∑CFOF二一進(jìn)位97①運算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù)②最高位的進(jìn)位值保存在“進(jìn)位標(biāo)志寄存器”中③加數(shù)，被加數(shù)的最高位相同，且和結(jié)果的最高位相異，并溢出標(biāo)志為1如果參與運算的數(shù)是無符號數(shù)，則判進(jìn)位標(biāo)志，進(jìn)位標(biāo)志=1，表示溢出。如果參與運算的數(shù)是有符號數(shù)，則判溢出標(biāo)志，溢出標(biāo)志=1，表示溢出。3．程序員如何判斷溢出①運算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù)如果參與運算98例：加數(shù)=01000010被加數(shù)=01100011若加數(shù)、被加數(shù)為無符號數(shù)，則結(jié)果=10100101=165若加數(shù)、被加數(shù)有符號數(shù)，則結(jié)果=－91CF=0，OF=1和=010100101（+例：加數(shù)=01000010若加數(shù)、被加數(shù)為無符號數(shù)，99再如：加數(shù)=10111110被加數(shù)=10011101若它們是無符號數(shù)，結(jié)果=+91(CF=1)它們是有符號數(shù)，結(jié)果=+91(OF=1)

和=101011011CF=1，OF=1結(jié)果都錯（+再如：加數(shù)=10111110若它們是無符號數(shù)，結(jié)果=+91100一.

計算機系統(tǒng)組成：硬件：泛指設(shè)備而言軟件：泛指程序而言1.4計算機系統(tǒng)的硬件組成硬件：中央處理器CPU（運算器、控制器）存儲器系統(tǒng)I/O系統(tǒng)電源系統(tǒng)I/O設(shè)備主機箱一.

計算機系統(tǒng)組成：1.4計算機系統(tǒng)的硬件組成硬件101軟件：泛指程序而言系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)，程序設(shè)計語言及其編輯、編譯軟件……）應(yīng)用軟件：為解決某一實際問題而編制的軟件二.微型機硬件結(jié)構(gòu):軟件：泛指程序而言102①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲器103①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

★CPU:即微處理器，是超大規(guī)模集成電路，內(nèi)部集成了運算器、控制器、存儲器管理部件……CPU

①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲104①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

★存儲器:存放程序、數(shù)據(jù)

存儲器

存儲器①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲105①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲器

AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線存儲器I/O接口I/O設(shè)備微型機的硬件結(jié)構(gòu)

★I/O接口:是CPU和外部設(shè)備交換信息的“中轉(zhuǎn)站”

I/O接口①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口C存儲106①以CPU為核心通過3條總線連接存儲器、I/O接口CPU

存儲