第一章-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

微機(jī)原理與應(yīng)用代秋芳講師Email:daiqiufang@Cell699319）書名主編出版社微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)朱金鈞機(jī)械工業(yè)微型原理與接口技術(shù)彭虎電子工業(yè)微型計(jì)算機(jī)原理林全新人民郵電微機(jī)原理與接口技術(shù)汪吉鵬高等教育微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)倪繼烈清華大學(xué)微型計(jì)算機(jī)原理與匯編語(yǔ)言潘

峰電子工業(yè)計(jì)算機(jī)組成與匯編語(yǔ)言周明德清華大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)李文英清華大學(xué)參考書目第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述

1.1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

1.1.2計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)

1.1.3計(jì)算機(jī)的分類

1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

1.1.5計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.2運(yùn)算基礎(chǔ)

1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制

1.2.2二進(jìn)制編碼1.2.3帶符號(hào)數(shù)的表示

1.2.4數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及程序執(zhí)行過程

1.3.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程

1.3.2計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

1.3.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

1.3.4微型計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.1.1

計(jì)算機(jī)發(fā)展概況世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義的電子計(jì)算機(jī)1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的ENIAC18000個(gè)電子管占地170平方米重達(dá)30噸耗電150千瓦保存80個(gè)字節(jié)每秒5千次加、減法價(jià)值40萬美元1.1.1

計(jì)算機(jī)發(fā)展概況電子管計(jì)算機(jī)（1945~1958年）第一代第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1958~1964年）第三代集成電路計(jì)算機(jī)（1964-1971年）大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971年至今）第四代微處理器的發(fā)展摩爾定律：微處理器的集成度（IC上可容納的晶體管數(shù)目）每隔18個(gè)月就會(huì)翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍世界頭號(hào)CPU生產(chǎn)商Intel公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾DRAM和Intel的CPU兩大類集成電路的規(guī)模幾乎準(zhǔn)確按摩爾定律發(fā)展。微處理器的發(fā)展第一代微處理器（1971~1973）：以Intel4004和Intel8008為代表。時(shí)鐘頻率1MHz，指令系統(tǒng)不完整，存儲(chǔ)器容量很小，只有幾百字節(jié)，沒有操作系統(tǒng)，只有匯編語(yǔ)言。最初的Intel4004微處理器采用金頂白色陶瓷封裝后期才出現(xiàn)了普通黑陶瓷以及塑料封裝

微處理器的發(fā)展摩爾將4004稱之為“人類歷史上最具革新性的產(chǎn)品之一”。

它是美國(guó)Intel公司1971年推出的第一款微處理器，也是全球第一款微處理器，成本不到100美元。4位含2300只晶體管芯片面積：13.5mm216針雙列直插DIP封裝10um線寬的PMOS工藝時(shí)鐘頻率108KHz微處理器的發(fā)展第二代微處理器（1973~1975）：以8位微處理器為基礎(chǔ)，典型的微處理器有Intel8080及Motorola公司的6800。時(shí)鐘頻率2MHz。第三代微處理器（1975~1977）：以8位微處理器為基礎(chǔ)，如Intel8085、Z80及M6802。時(shí)鐘頻率2.5～5MHz，采用MOS（HMOS）工藝，有較完整的指令系統(tǒng)和較強(qiáng)的功能。第四代微處理器（1978~1980）：以16位和準(zhǔn)32位微處理器為基礎(chǔ)，如Intel8086、M6809和Z8000。時(shí)鐘頻率5MHz，采用NMOS工藝。第五代微處理器（20世紀(jì)80年代）：代表產(chǎn)品80286和M68010，字長(zhǎng)為16位，集成度10萬管/片，10MHz。80年代初，IBM公司推出IBMPC。IBMPC采用80x86（80286、80386）微處理器和MSDOS操作系統(tǒng)并公布了IBMPC的總線設(shè)計(jì)，其后又出現(xiàn)Pentium系列Intel1997年推出的PentiumⅡ微處理器芯片32位含7500000只晶體管芯片面積：209mm216針雙列直插DIP封裝0.35umCMOS工藝時(shí)鐘頻率233~300MHz1.1.2計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)自動(dòng)性高速性邏輯性通用性準(zhǔn)確性特點(diǎn)1、微處理器嚴(yán)格講，微處理器≠CPU，現(xiàn)在通常混用

CPU：計(jì)算機(jī)中執(zhí)行運(yùn)算和控制功能的區(qū)域。算術(shù)邏輯部件(ALU)和控制部件兩大主要部分組成微處理器：把CPU和一組稱為寄存器（Registers）的特殊存儲(chǔ)器集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次2、微型計(jì)算機(jī)

以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的只讀存儲(chǔ)器（ROM）、讀寫存儲(chǔ)器（RAM）、輸入／輸出接口電路及系統(tǒng)總線等所組成的計(jì)算機(jī)。單片機(jī)（SCM）：將這些組成部分集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上，稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。同一塊芯片單板機(jī)：同一塊電路板位片機(jī)：以位作為存儲(chǔ)單位微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次3、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備以及控制微型計(jì)算機(jī)工作的軟件裸機(jī)：微型計(jì)算機(jī)如果不配有軟件軟件：分系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次總結(jié)：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微處理器算術(shù)邏輯部件累加器、寄存器控制器內(nèi)部總線內(nèi)部存儲(chǔ)器輸入/輸出接口系統(tǒng)總線外圍設(shè)備系統(tǒng)軟件微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三個(gè)層次微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部總線：連接微處理器（CPU）內(nèi)部的算術(shù)邏輯部件、控制器及各種寄存器系統(tǒng)總線：用于微處理器（CPU）、內(nèi)存、I/O接口及各插板之間連接和傳輸信息1.1.3計(jì)算機(jī)的分類數(shù)字計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)4位、8位、16位機(jī)32位、64位機(jī)位片機(jī)單片機(jī)、單板機(jī)微機(jī)系統(tǒng)等從原理上從用途上從字長(zhǎng)上從結(jié)構(gòu)上1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用航空航天科學(xué)研究家用電器1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用航空航天科學(xué)研究家用電器1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用航空航天科學(xué)研究家用電器1.1.5計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)多媒體技術(shù)兩極化網(wǎng)絡(luò)化智能化非馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)

1.2運(yùn)算基礎(chǔ)1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制

R進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：具有R個(gè)不同數(shù)字符號(hào)：0、1、·······、R-1逢R進(jìn)一R進(jìn)制數(shù)S可用多項(xiàng)式（稱為按權(quán)展開式）表示為：位置表示法：用an-1an-2…a1a0.a-1a-2…a-m書寫表示數(shù)據(jù)的方法1、十進(jìn)制數(shù)（758.75）10=7×102+5×101+8×100+7×10-1+5×10-2特點(diǎn)：具有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0-9逢十進(jìn)一十進(jìn)制數(shù)可用按權(quán)展開式表示例如：2、二進(jìn)制數(shù)(10110.101)2=1×24+0×23+1×22+1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3

=(22.625)10特點(diǎn)：具有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0和1逢二進(jìn)一二進(jìn)制數(shù)可用按權(quán)展開式表示例如：3、十六進(jìn)制數(shù)(1AF.4)16=1×162+10×161+15×160+4×16-1

=(430.25)10特點(diǎn)：具有十六個(gè)不同數(shù)字符號(hào)，即0-9，A-F逢十六進(jìn)一十六進(jìn)制數(shù)可用按權(quán)展開式表示例如：十進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制000000910019100011101010A200102111011B300113121100C401004131101D501015141110E601106151111F701117161000010810008171000111表1-1三種數(shù)制對(duì)照表4.各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1）二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制采用按權(quán)展開式計(jì)算求和的方法，如前例2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制、十六進(jìn)制整數(shù)部分采用除基取余法小數(shù)部分采用乘基取整法3）二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換每一位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)【例1-1】十進(jìn)制數(shù)22.625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)222112…余052…余122…余112…余00…余1（0.625）10=（0.101）2所以:（22）10=(10110)2整數(shù)部分：除基取余法結(jié)果:（22.625）10=(10110.101)20.625×21.25…取整數(shù)1（高位）×20.5…取整數(shù)0×21.0…取整數(shù)1（低位）小數(shù)部分：乘基取整法（低位）（高位）【例1-2】十進(jìn)制數(shù)430.25轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)430162616…余14→E（低位）116…余10→A…余1（高位）整數(shù)部分：0小數(shù)部分：0.25×164.0…取整數(shù)4結(jié)果：（430.25）10=（1AE.4）16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(fù)對(duì)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(duì)剩下的小數(shù)繼續(xù)進(jìn)行乘法運(yùn)算。轉(zhuǎn)換結(jié)果精確：對(duì)某些數(shù)可以乘到積的小數(shù)為0（如上述兩例）轉(zhuǎn)換結(jié)果不精確：對(duì)某些數(shù)（如0.3）永遠(yuǎn)不能乘到積的小數(shù)為0，這時(shí)要根據(jù)精度要求，取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果位數(shù)即可注意例如：十六進(jìn)制數(shù)000110101110.0100即（1AE.4）16=（110101110.01）2例如：二進(jìn)制數(shù)即（110101110.01）2=（1AE.4）161AE.4十六進(jìn)制數(shù)110101110.01000110101110.01001AE.4

將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，只要以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左和向右每四位二進(jìn)制位為一組（若最高位或最低位不夠四位則補(bǔ)0），每組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)即可。5.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算【例1-4】100001-10100=111100001－11010111【例1-3】10100+1101=10000110100+1101100001【例1-5】1101×1011=100011111101×1011110111010000+110110001111【例1-6】11100÷101=101┅11101┅┅商10111100101100010111┅┅余數(shù)6.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算【例1-7】10100101AND10001011=1000000110100101AND1000101110000001abNOTaNOTbaANDbaORbaXORb0011000011001110010111100110【例1-8】10100101OR10001011=1010111110100101OR1000101110101111【例1-9】NOT10100101=01011010NOT1010010101011010【例1-10】10100101XOR10001011=00101110

10100101XOR10001011001011101.2.2二進(jìn)制編碼1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)BCD碼是十進(jìn)制數(shù)，有10個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，且是逢十進(jìn)位的；但它的每一位是用4位二進(jìn)制編碼來表示的，因此稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)。BCD碼比較直觀，如：（65）10=（01100101）

BCD

（01001001.0111）BCD=（49.7）10與二進(jìn)制之間不能直接轉(zhuǎn)換，要用十進(jìn)制作為中間橋梁，即先將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)；反之亦然。表1-2BCD編碼表十進(jìn)制8421BCD碼十進(jìn)制8421BCD碼00000601101000170111200108100030011910014010010000100005010111000100012、字母與字符的編碼二進(jìn)制編碼：字母和字符也必須按照特定的規(guī)則，用二進(jìn)制編碼才能在機(jī)器中表示編碼方式：編碼可以有各種方式，目前微機(jī)中最普遍采用的是ASCⅡ碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼)ASCⅡ碼：采用7位二進(jìn)制編碼，故可表示27=128個(gè)字符，包括數(shù)碼(0-9)，以及英文字母等可打印字符漢字編碼：采用國(guó)標(biāo)碼（GB18030-2000）1、原碼1.2.3帶符號(hào)數(shù)的表示原碼的定義為：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)正數(shù)的符號(hào)位用0表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1表示，數(shù)值位(二進(jìn)制)保持不變。2、反碼反碼的定義為：若X≥+0，則[X]反=X若X≤–0，則[X]反=2n+X–1，其中n為反碼位數(shù)特點(diǎn)：“0”有兩種表示方法：[+0]反=0000

0000，[–0]反=1111

11118位二進(jìn)制反碼真值范圍為-127～+127；16位反碼真值范圍為–32767～+32767帶符號(hào)數(shù)用反碼表示，最高位為符號(hào)位正數(shù)反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為原碼除符號(hào)位外其余各位取反3、補(bǔ)碼模的概念：補(bǔ)碼的引入：鐘表上，如果現(xiàn)在時(shí)間是6點(diǎn)整，而鐘表卻指著8點(diǎn)整，快了2小時(shí)，校準(zhǔn)的方法是正撥10小時(shí)或倒撥2小時(shí)，結(jié)果都正確，即：8+10=6（mod12）順撥，8-2=6（mod12）倒撥。鐘表的時(shí)針的模：在鐘表上，指針正撥12小時(shí)或倒撥12小時(shí)，其時(shí)間值是相等的，即在鐘表上X+12=X–12(mod12)。對(duì)鐘表來說，它的時(shí)針的模為12n位二進(jìn)制數(shù)的模：

n位二進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)范圍為0～（2n–1），在該計(jì)數(shù)器上加2n或減2n結(jié)果是不變的，我們稱2n為n位計(jì)數(shù)系統(tǒng)的模。3、補(bǔ)碼補(bǔ)碼的定義：對(duì)n位二進(jìn)制數(shù)，模為2n

如果X≥+0，則[X]補(bǔ)=（2n×i+X）MOD2n

=X如果X≤–

0，則[X]補(bǔ)=(2n+X)MOD2n=2n–

1+X+1=[X]反+1正數(shù)與原碼同。負(fù)數(shù)符號(hào)位不變，其余各位取反加1例：[+3]補(bǔ)=[+3]原=[+3]反=0000

0011[-3]補(bǔ)=[-3]反+1=1111

1100+1=1111

1101[+0]補(bǔ)=[+0]原=[+0]反=0000

0000[-0]補(bǔ)=[-0]反+1=1111

1111+1=0000

00003、補(bǔ)碼8位帶符號(hào)的補(bǔ)碼特點(diǎn)[+0]補(bǔ)=[–0]補(bǔ)=0000

00008位二進(jìn)制補(bǔ)碼真值范圍為–128～+127；16位補(bǔ)碼真值范圍為–32768～+32767。符號(hào)位與其余位：最高位為符號(hào)位，“0”正“1”負(fù)當(dāng)符號(hào)位為“0”時(shí)，其余位為此數(shù)的二進(jìn)制值；當(dāng)符號(hào)位為“1”時(shí)，其余位不是此數(shù)的二進(jìn)制值，其值為后面各位按位取反，在最低位加1。[X±Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[±Y]補(bǔ)，當(dāng)采用補(bǔ)碼表示時(shí)，可以把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。表1-3數(shù)的表示方法十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼-128-127-126…-2-1-0+0+1+2…+126+127-10000000-1111111-1111110……-0000010-0000001-0000000+0000000+0000001+0000010……+1111110+1111111----1111111111111110……100000101000000110000000000000000000000100000010……0111111001111111----1000000010000001……111111011111111011111111000000000000000100000010……0111111001111111100000001000000110000010……111111101111111100000000000000000000000100000010……0111111001111111補(bǔ)碼符號(hào)位擴(kuò)展（如8位擴(kuò)展到16位）有符號(hào)數(shù)符號(hào)位為“0”全補(bǔ)“0”符號(hào)位為“1”全補(bǔ)“1”

無符號(hào)數(shù)：全補(bǔ)“0”補(bǔ)碼變?cè)a：正數(shù)不變。負(fù)數(shù)符號(hào)位不變，其余各位取反加1，即[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=X4.補(bǔ)碼運(yùn)算的溢出及其判斷方法溢出：指運(yùn)算結(jié)果超出了規(guī)定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的表數(shù)范圍，在此特指帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼運(yùn)算溢出。字長(zhǎng)為n位的補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)數(shù)，最高位為符號(hào)，其余n-1位表示數(shù)值，表數(shù)范圍為-2n-1～+2n-1-1。如果一個(gè)運(yùn)算的結(jié)果超出了這個(gè)范圍，就稱為補(bǔ)碼溢出（簡(jiǎn)稱溢出），這時(shí)運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的。例如，對(duì)于8位字長(zhǎng)的二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)，其表數(shù)范圍為-128～+127。如果運(yùn)算結(jié)果超出了此范圍，就會(huì)產(chǎn)生溢出?！褚阎?[60]補(bǔ)=00111100， [-60]補(bǔ)=11000100 [100]補(bǔ)=01100100，[-100]補(bǔ)=10011100

[60]補(bǔ)=00111100[-60]補(bǔ)=11000100[60]補(bǔ)=00111100+[100]補(bǔ)=01100100+[-100]補(bǔ)=10011100+[-100]補(bǔ)=10011100

10100000101100000

11011000

↓

自然丟失←┘↓

↓

符號(hào)

符號(hào)

符號(hào)[60+100]補(bǔ)=10100000，兩正數(shù)相加，結(jié)果為負(fù)，錯(cuò)誤[(-60)+(-100)]補(bǔ)=01100000，兩負(fù)數(shù)相加，結(jié)果為正，錯(cuò)誤[60+(-100)]補(bǔ)=11011000=-40，正確判斷溢出的方法：有很多，如例根據(jù)參加加法運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)據(jù)的符號(hào)及運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)可以判斷是否溢出。計(jì)算機(jī)判斷溢出的方法：根據(jù)加法運(yùn)算中在最高位與次高位的兩個(gè)進(jìn)位來判斷。設(shè)8位二進(jìn)制數(shù)的各位記為D7D6D5…D0,運(yùn)算中兩個(gè)D6位的進(jìn)位記為C6，兩個(gè)D7位的進(jìn)位記為C7，用OV=C7XORC6（XOR是邏輯異或運(yùn)算）判別式可以判斷溢出情況。，否則當(dāng)OV=1時(shí)，表示結(jié)果有溢出如果OV=0，表示結(jié)果無溢出。注意：進(jìn)位與溢出的區(qū)別定點(diǎn)表示法●約定小數(shù)點(diǎn)在符號(hào)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(diǎn)小數(shù)符號(hào)位數(shù)值部分（尾數(shù)）小數(shù)點(diǎn)位置定點(diǎn)小數(shù)法比例因子的選擇：例如有兩個(gè)數(shù)為010.01和001.100，若進(jìn)行兩數(shù)相加時(shí)：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(diǎn)和浮點(diǎn)表示一定點(diǎn)小數(shù)法其格式為：定點(diǎn)表示法●約定小數(shù)點(diǎn)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)符號(hào)位數(shù)值部分（尾數(shù)）小數(shù)點(diǎn)位置定點(diǎn)整數(shù)表示法也有比例因子的選擇問題，例如上例兩個(gè)數(shù)化為定點(diǎn)整數(shù)運(yùn)算則為（010.01+001.100）=（01001+00110）×2-2

，該比例因子選為2-2。二定點(diǎn)整數(shù)法其格式為：浮點(diǎn)表示法●在浮點(diǎn)表示法中，小數(shù)點(diǎn)的位置是不固定的或者說是可浮動(dòng)的。一般來說，任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)表示格式為：PfP1P2…PmSfS1S2…Sn

階符階碼數(shù)符尾數(shù)任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，它的浮點(diǎn)數(shù)可表示為：

N=2P×S

浮點(diǎn)表示法規(guī)定：當(dāng)尾數(shù)滿足0.5≤︱S︱＜1時(shí),即為規(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(duì)定點(diǎn)表示法，選擇恰當(dāng)?shù)谋壤蜃訉?shí)現(xiàn)規(guī)格化；對(duì)浮點(diǎn)表示法，需要調(diào)整階碼的數(shù)值實(shí)現(xiàn)規(guī)格化。例如：二進(jìn)制數(shù)N=2+11×0.1011，在浮點(diǎn)機(jī)中的表示格式為：0001101011階符階碼數(shù)符尾數(shù)例如：N=2+11×0.0101，這是非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)改寫成：N=2+10×0.1010，這是規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)。定點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)表示法的比較若字長(zhǎng)32位，其中階碼8位（包括1位階符），24位尾數(shù)（包括1位數(shù)符），其最在階碼為27-1=127范圍：2-128×2-23≤︱S︱≤2127×（1-2-23）近似：-2127≤S≤2127定點(diǎn)范圍若字長(zhǎng)32位，數(shù)符占1位，尾數(shù)占31位，則：定點(diǎn)小數(shù)表示范圍：2-31≤︱S︱≤1-2-31定點(diǎn)整數(shù)表示范圍：1≤︱S︱≤231-1

浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算比定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算復(fù)雜，浮點(diǎn)數(shù)需要先“對(duì)階”，然后兩個(gè)尾數(shù)才能相加減。浮點(diǎn)范圍●采用二進(jìn)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(yù)先存入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中●計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及程序執(zhí)行過程VonNeumann計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)要點(diǎn)馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)工作原理的核心是“存儲(chǔ)程序”和“程序控制”，即“集中順序控制”?！袡C(jī)制輸入設(shè)備運(yùn)算器輸出設(shè)備存儲(chǔ)器控制器數(shù)據(jù)流控制流計(jì)算機(jī)的基本硬件組成1.3.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)組成及程序執(zhí)行過程1、計(jì)算機(jī)硬件的基本結(jié)構(gòu)●在微型機(jī)中存儲(chǔ)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(gè)存儲(chǔ)單元，計(jì)算機(jī)對(duì)每一存儲(chǔ)單元都指定一個(gè)唯一的編號(hào)，稱之為存儲(chǔ)單元的地址，地址通常從0開始順序編排。2031-18...186012...n地址內(nèi)容圖1-2存儲(chǔ)單元的地址與內(nèi)容●運(yùn)算器主要包括能完成加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算的電路以及多個(gè)寄存器。2、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器指令指針寄存器(IP)指令寄存器（IR）指令譯碼器（ID）控制信號(hào)發(fā)生器控制器2、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器控制器的組成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(chǔ)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(hào)發(fā)生器算術(shù)邏輯單元ALU地址總線AB內(nèi)部控制信號(hào)外部控制信號(hào)數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB圖1-3簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)的硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖2、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器

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：取指階段：先從存儲(chǔ)器中取出指令分析執(zhí)行階段：然后由控制器進(jìn)行分析譯碼、發(fā)出一系列控制信號(hào)完成該指令的執(zhí)行3、程序執(zhí)行過程微程序控制器按照其產(chǎn)生微操作控制信號(hào)的方式傳統(tǒng)的組合邏輯控制器控制器微程序技術(shù)的基本原理：把指令的執(zhí)行分解成若干個(gè)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。4、控制器設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)軟件1.3.2計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)各種語(yǔ)言的匯編或解釋、編譯程序機(jī)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(kù)系統(tǒng)軟件由機(jī)器設(shè)計(jì)者提供，使用和管理計(jì)算機(jī)的軟件稱為系統(tǒng)軟件2、應(yīng)用軟件

●軟件可看做是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的接口。軟件之間又是逐層依賴的。

●硬件建立了計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件則擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的功能。硬件和軟件只有結(jié)合起來，才能完成各種功能，才是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。用戶用各種語(yǔ)言編制的解決各種問題的軟件統(tǒng)稱為應(yīng)用軟件財(cái)務(wù)管理軟件銀行管理軟件等文字處理軟件圖