微機(jī)原理經(jīng)典案例

微機(jī)原理與應(yīng)用

陳貴林所屬：電氣工程學(xué)院自動(dòng)化系課時(shí)：48/8成績(jī)組成：考試80分，實(shí)驗(yàn)20分2/50本課程以Intel8086/8088CPU和典型機(jī)IMBPC系列機(jī)為藍(lán)本學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本原理。學(xué)習(xí)并熟悉CPU外部特性及其與半導(dǎo)體存貯器、I/O接口電路的連接方法，以及與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的方式；掌握微機(jī)根本接口的工作原理及應(yīng)用技術(shù)。課程內(nèi)容簡(jiǎn)介3/50微機(jī)原理及應(yīng)用-參考教材周明德，微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用〔第五版〕，清華大學(xué)出版社鄭學(xué)堅(jiān)周斌，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用〔第三版〕清華大學(xué)出版社吳秀清周荷琴，微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社馮博琴微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)清華大學(xué)出版社錢(qián)曉捷陳濤，微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，洪志全洪學(xué)海，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)接口技術(shù)〔第二版〕電子工業(yè)出版社4/50微型計(jì)算機(jī)概述1.1微型計(jì)算機(jī)開(kāi)展概述1.1.1微型計(jì)算機(jī)的開(kāi)展史1.1.2微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.2計(jì)算機(jī)根底 1.2.1數(shù)制、編碼1.2.2常用的名詞術(shù)語(yǔ)1.2.3計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程

第1章1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件和軟件1.4微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)1.5多媒體計(jì)算機(jī) 5/501.1微型計(jì)算機(jī)開(kāi)展概況●

世界上第1臺(tái)計(jì)算機(jī)電子管●名稱(chēng)：ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)●目的：用于第2次世界大戰(zhàn)后期的彈道計(jì)算●誕生時(shí)間：1946年2月15日●誕生地：美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)ENIAC計(jì)算機(jī)●使用18000只電子管●占地面積100m2●重量30噸●耗電量140千瓦教學(xué)進(jìn)程6/501.1微型計(jì)算機(jī)開(kāi)展概況●約翰·馮·諾依曼●姓名：JohnVonNeumann●誕生時(shí)間：

1903年12月28日●逝世日期：

1957年2月8日●國(guó)籍：美籍匈牙利人簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)他的精髓貢獻(xiàn)是以下幾點(diǎn)：●進(jìn)制思想電子元件雙穩(wěn)工作的特點(diǎn)，提出在電子計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制●程序內(nèi)存思想●存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案運(yùn)算器、邏輯控制裝置、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備

教學(xué)進(jìn)程7/501.1微型計(jì)算機(jī)開(kāi)展概況●計(jì)算機(jī)開(kāi)展的四個(gè)時(shí)代〔按元器件劃分〕第二代〔1957-1964〕晶體管計(jì)算機(jī)第三代〔1965-1971〕集成電路計(jì)算機(jī)

第四代(1971年至今)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)蘋(píng)果(Apple)計(jì)算機(jī)●1959年，美國(guó)Texas公司利用照像技術(shù)把多個(gè)晶體管和電路蝕刻在一塊硅片上，這種半導(dǎo)體集合體就是:“集成電路”——IC(Integratedcircuit)第一代〔1946-1957〕電子管計(jì)算機(jī)晶體管教學(xué)進(jìn)程8/50什么是微機(jī)？即微型計(jì)算機(jī)，它是以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件，以集成了計(jì)算機(jī)主要部件——控制器和運(yùn)算器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其核心是微處理器〔Microprocessor，簡(jiǎn)稱(chēng)MPU〕。微機(jī)就是PC機(jī)嗎？PC機(jī)只是微機(jī)中的一種，是我們最熟悉、最典型的微機(jī)產(chǎn)品微機(jī)的覆蓋范圍任何電子產(chǎn)品，只要包含了CPU、存儲(chǔ)器及I/O，且價(jià)格不高，都可以看作是微機(jī)典型例子電子詞典、電視機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)、、mp3……10/50

階段

CPU(中央處理器)第一代 Intel4004/8008第二代 Intel8080第三代 Intel8085第四代Intel8086/8088/80486第五代 Pentium586 PentiumⅡ PentiumⅢ PentiumⅣ1971年第1臺(tái)微型計(jì)算機(jī)誕生微型計(jì)算機(jī)的開(kāi)展平板電腦老式電腦IBM-PC586電腦Pentium多媒體電腦筆記本電腦教學(xué)進(jìn)程11/50●Intel4004●出產(chǎn)年份：

1971年●頻率/前端總線：:108KHZ/0.74MHz(4bit)●封裝/針腳數(shù)量：陶瓷DIP/16針●核心技術(shù)/晶體管數(shù)量：10微米/2250教學(xué)進(jìn)程●能夠處理4bit的數(shù)據(jù)，每秒運(yùn)算6萬(wàn)次，運(yùn)行的頻率為108KHz，本錢(qián)不到100美元?！?004是美國(guó)英特爾公司(Intel)第一款推出的微處理器，也是全球第一款微處理器?！裨摽钐幚砥髟仁菫橐患颐麨锽usicom的日本公司而設(shè)計(jì)，用來(lái)生產(chǎn)計(jì)算器12/50●Intel8080●出產(chǎn)年份：

1974年4月●頻率：2MHz教學(xué)進(jìn)程●它是英特爾公司繼4004芯片推出的第三代微處理器，8080比4004快十倍而且數(shù)據(jù)寬度也從4位擴(kuò)展到8位，被廣泛應(yīng)用與各種控制系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)中。13/50●Intel8085●出產(chǎn)年份：

1976●頻率：3MHz教學(xué)進(jìn)程●

8085的主頻，我們現(xiàn)在看來(lái)非常的可憐，甚至還不如一個(gè)MP3的DSP。它最低主頻3MHz，最高主頻也不過(guò)6MHz。14/50●Intel8086●出產(chǎn)年份：

1978年6月●頻率：4.77MHz教學(xué)進(jìn)程●1978年6月INTER推出了8086微處理器，主頻4.77MHz，采用16位存放器、16位數(shù)據(jù)總線和29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管●IBM公司1981年生產(chǎn)的第一臺(tái)電腦就是使用的這種芯片。這也標(biāo)志著x86架構(gòu)和IBMPC兼容電腦的產(chǎn)生15/508028680286于82年推出，24位AB，16位DB，時(shí)鐘8~20MHz，集成度13.5萬(wàn)，為滿(mǎn)足多任務(wù)系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)，采用了兩種新的內(nèi)存管理技術(shù)〔虛擬內(nèi)存和保護(hù)模式〕以使用和管理更多資源。與8086的顯著的區(qū)別:地址線和數(shù)據(jù)線不再分時(shí)復(fù)用,簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì);引入存儲(chǔ)管理中的虛存管理機(jī)制。通過(guò)“虛地址〞和“保護(hù)〞兩重功能對(duì)存儲(chǔ)器管理提供了支持,加強(qiáng)了對(duì)多用戶(hù)/多任務(wù)運(yùn)行的管理能力。16/508038680386劃時(shí)代的產(chǎn)品，開(kāi)創(chuàng)了32位微機(jī)的先河。85年推出，32位內(nèi)外DB，32位AB，16~50MHz，27.5萬(wàn)集成度，132腳4列直插，直接尋址能力4GB，并可管理64TB的虛存〔通過(guò)虛地址方式〕。存儲(chǔ)器管理：在286根底上增加了虛擬8086方式，使其能更好地執(zhí)行多任務(wù)處理。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：包括EU、BIU、指令預(yù)取部件、指令譯碼部件IU、存儲(chǔ)器管理部件等六局部組成17/50804868048689年推出，標(biāo)準(zhǔn)32位機(jī)，時(shí)鐘40~100MHz，168腳PGA封裝，120萬(wàn)集成度。從結(jié)構(gòu)組成上看，486相當(dāng)于以386為核心，增加了高速緩存和相當(dāng)于片外80387的片內(nèi)浮點(diǎn)協(xié)處理器，以及增加了面向多處理機(jī)的機(jī)構(gòu)。但從程序設(shè)計(jì)角度來(lái)看，其體系結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)變。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在386的6個(gè)功能部件根底上，增加了Cache和FPU兩局部，其中多個(gè)局部都可以獨(dú)立并行工作，構(gòu)成流水線。18/50PentiumPentium93年推出，時(shí)鐘60~200MHz，內(nèi)部DB32位，外部DB64位，AB32位，296引腳，是Intel為迎接Windows95和多媒體時(shí)代而全新設(shè)計(jì)的。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：超標(biāo)量流水線：內(nèi)部包括兩條5級(jí)指令流水線，各有獨(dú)立的ALU、地址生成邏輯和Cache接口，其中U線負(fù)責(zé)所有整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)指令，V線那么負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單的整數(shù)指令，這樣在最正確狀態(tài)下，P5可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行二條指令。雙重別離式Cache：擁有獨(dú)立的8KB指令Cahce和數(shù)據(jù)Cache，其中數(shù)據(jù)Cache有兩個(gè)端口，分別用于U線和V線。64位外部數(shù)據(jù)總線：配合PCI局部總線，64位外部DB可大幅度提高數(shù)據(jù)傳輸速度，有效解決阻塞問(wèn)題。分支指令預(yù)測(cè)：執(zhí)行的一些指令，最大限度地提高指令的并行性。19/50PentiumProPentiumPro95年推出，用于效勞器，為第六代X86，稱(chēng)為P6或高能奔騰。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：三路超標(biāo)量體系：12級(jí)流水線；而P5是2路5級(jí)。AB36位數(shù)據(jù)流分析技術(shù)：指令譯碼產(chǎn)生的微動(dòng)作在執(zhí)行以前經(jīng)過(guò)整理，然后才能動(dòng)態(tài)地執(zhí)行。這些微動(dòng)作并非按指令在程序中的順序執(zhí)行，而是亂序〔錯(cuò)序〕執(zhí)行，其目的為提高執(zhí)行的并行性。增強(qiáng)的分支預(yù)測(cè)：采用多項(xiàng)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)措施，使CPU可以跟蹤多個(gè)轉(zhuǎn)移指令，并對(duì)轉(zhuǎn)移的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)超越這些轉(zhuǎn)移，以推測(cè)將要執(zhí)行的一些指令，最大限度地提高指令的并行性。20/50PⅡPⅡ與PentiumPro同屬P6系列,在后者的根底上增加了MMX功能，采用0.35um/0.25um工藝，750萬(wàn)集度。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：將MMX技術(shù)加至P6中并采用新的包裝；使用單邊接觸盒式封裝SEC：即Slot1。雙16KB的一級(jí)CacheCeleron：Intel為抵抗K6占領(lǐng)低端市場(chǎng)而推出的低價(jià)CPU，最初只是簡(jiǎn)單地將PⅡ中的二級(jí)Cache去掉。因此性能較低。XEON〔至強(qiáng)〕：98年6月開(kāi)始推出，用于效勞器，擁有512KB~2MB的二級(jí)Cache，且與CPU同頻。21/50PⅢPⅢ在PII根底上增加了70條SSE〔StreamingSIMDExtension〕指令，讓CPU可對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算〔4個(gè)32位浮點(diǎn)數(shù)〕；片內(nèi)有128位序列號(hào)，以標(biāo)識(shí)每一部電腦，以用于電子商務(wù)的平安認(rèn)證。什么是SIMD？即單指令多數(shù)據(jù)，也就是一條指令同時(shí)處理多個(gè)數(shù)據(jù)，主要用于處理多媒體數(shù)據(jù)。22/50P4P4P4是最新的IA-32結(jié)構(gòu)的微處理器，主要有以下特性：第一個(gè)基于NetBurst微結(jié)構(gòu)的CPU，該結(jié)構(gòu)允許CPU運(yùn)行在更高的時(shí)鐘速度上；〔400MHz的前端總線〕支持超線程技術(shù)；支持SSE223/50摩爾定律●戈登·摩爾(GordonMoore)●姓名：GordonMoore●誕生時(shí)間：

1929年●國(guó)籍：美國(guó)●集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍，且價(jià)格不變；●或者說(shuō)，每一美元所能買(mǎi)到的電腦性能，將每隔18個(gè)月翻兩倍以上24/501、科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究2、信息處理及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)3、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化

4、智能化儀器及裝置5、家用電腦微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用25/50第一章微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理1.科學(xué)計(jì)算用于科學(xué)與工程領(lǐng)域。如：的計(jì)算、中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)及導(dǎo)彈發(fā)射中的計(jì)算等。主要應(yīng)用于解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題26/50第一章微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理人工智能計(jì)算機(jī)模擬人的高級(jí)思維活動(dòng),進(jìn)行邏輯判斷與推理。如機(jī)器人、專(zhuān)家系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、圖形圖像等模式識(shí)別系統(tǒng)。27/50第一章微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、傳遞、分類(lèi)、檢測(cè)、排序、計(jì)算、打印報(bào)表、輸出圖像等加工處理。如：企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)、電子商務(wù)處理系統(tǒng)等。2.信息處理及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)28/50第一章微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理電子商務(wù)電子商務(wù)源于英文ELECTRONICCOMMERCE簡(jiǎn)寫(xiě)EC，顧名思義包含兩個(gè)方面：一是電子方式，二是商貿(mào)活動(dòng)，電子商務(wù)指的是利用簡(jiǎn)單、快捷、低本錢(qián)的電子通訊方式、買(mǎi)賣(mài)雙方不謀面地進(jìn)行商貿(mào)活動(dòng)。電子商務(wù)的真正開(kāi)展是建立在INTERNET技術(shù)上，所以也稱(chēng)IC(INTERNETCOMMERCE).29/50第一章微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理信息高速公路30/50第一章微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理3生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化對(duì)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的過(guò)程控制，即對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；31/504、智能化儀器及裝置

將傳感器與計(jì)算機(jī)集成于同一芯片上，智能傳感器不僅具有信號(hào)檢測(cè)、轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)還具有記憶、存儲(chǔ)、解析、統(tǒng)計(jì)、處理及自診斷、自校準(zhǔn)、自適應(yīng)等功能。32/50PC(PersonalComputer)機(jī)：

是面向個(gè)人單獨(dú)使用的一類(lèi)微機(jī)。當(dāng)今的微機(jī)的許多指標(biāo)，如存儲(chǔ)容量、運(yùn)行速度等已經(jīng)趕上或超過(guò)了以前的小型機(jī)，可以滿(mǎn)足各種不同的應(yīng)用場(chǎng)合。33/50所謂數(shù)制是指按進(jìn)位的方法來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)在進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，常常要用“基數(shù)〞〔或稱(chēng)底數(shù)〕來(lái)區(qū)別不同的數(shù)制，而某進(jìn)位制的基數(shù)就是表示該進(jìn)位制所用字符或數(shù)碼的個(gè)數(shù)。如十進(jìn)制數(shù)共用0～9十個(gè)數(shù)碼表示數(shù)的大小,故其基數(shù)為10。1.2計(jì)算機(jī)根底數(shù)制、編碼〔一〕數(shù)制34/50一個(gè)數(shù)值，可以用不同進(jìn)制的數(shù)表示。通常用數(shù)字后面跟一個(gè)英文字母來(lái)表示該數(shù)的數(shù)制。十進(jìn)制數(shù)：

DDecimalD可以省略不用.二進(jìn)制數(shù)：

BBinary八進(jìn)制數(shù)：

OOctal十六進(jìn)制數(shù)：HHexadecimal.例：1001B=09H=9D35/50●二進(jìn)制數(shù)(mod.2)000000010010001101000101(1101)2●八進(jìn)制(mod.8)12345671011...1720...2730(57)8●

十進(jìn)制(mod.10)12345678910111213...1920

(22)

10●十六進(jìn)制(mod.16)1...9ABCDEF1011...1F20(2E6)16101112131415計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制的原因主要有以下幾點(diǎn)：

容易實(shí)現(xiàn)：二進(jìn)制在硬件技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)算簡(jiǎn)單：二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)那么簡(jiǎn)單，操作實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便。

工作可靠：采用兩種穩(wěn)定的狀態(tài)來(lái)表示數(shù)字，使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、

傳送、和處理都變得更加可靠。

邏輯判斷方便：教學(xué)進(jìn)程36/50一般地，任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)N都可以表示為：N=Kn-1×10n-1+Kn-2

×10n-2+······+K1×101+K0×100

+

K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m=

一、二，八，十，十六進(jìn)制數(shù)*基數(shù)：數(shù)制所使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)*權(quán)：數(shù)制中每一位所具有的值.

式中，10稱(chēng)為十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)，i表示數(shù)的某一位，10i

稱(chēng)該位的權(quán)，Ki表示第i位的數(shù)碼。

Ki的范圍為0~9中的任意一個(gè)數(shù)

1.有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)：0,1,2,…9。2.遵循“逢十進(jìn)一”原則。十進(jìn)制數(shù)的兩個(gè)主要特點(diǎn)：

整數(shù)部分小數(shù)部分37/50

M進(jìn)制數(shù)中的每一位都具有其特定的權(quán)，稱(chēng)為位權(quán)或簡(jiǎn)稱(chēng)權(quán)。就是說(shuō)，對(duì)于同一個(gè)數(shù)碼在不同的位它所代表的數(shù)值就不同。每個(gè)位權(quán)由基數(shù)的ｎ次冪來(lái)確定。

例:二進(jìn)制數(shù)1101.11B相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的

1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2

＝8＋4＋1＋0.5＋0.25

＝13.7510

例如：999.99這個(gè)數(shù)可以寫(xiě)為:

999.99＝9×102

＋9×101

＋9×100

＋9×10-1＋×10-2

上式稱(chēng)為按位權(quán)展開(kāi)式。38/50設(shè)基數(shù)用R表示，那么對(duì)于二進(jìn)制，R=2,Ki為0或1，逢二進(jìn)一。N=對(duì)于八進(jìn)制，R=8,Ki為0～7中的任意一個(gè)，逢八進(jìn)一。N=對(duì)于十六進(jìn)制，R=16,Ki為0～9、A、B、C、D、E、F共16個(gè)數(shù)碼中的任意一個(gè)，逢十六進(jìn)一。N=39/50例1101.001B=(1101.001)2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+0×2-2+1×2-3=(13.125)10=13.125綜上可見(jiàn)，上述幾種進(jìn)位制有以下共同點(diǎn)：①

每種進(jìn)位制都有一個(gè)確定的基數(shù)R，每一位的系數(shù)Ki

有R種可能的取值。

②

按“逢R進(jìn)一”方式計(jì)數(shù)，在混合小數(shù)中，小數(shù)點(diǎn)右移一位相當(dāng)于乘以R，左移一位相當(dāng)于除以R。

40/50數(shù)的進(jìn)制轉(zhuǎn)換各種進(jìn)制間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

1●數(shù)制的換算禁止四舍五入！mod.8不同進(jìn)制數(shù)換算方法2mod.10mod.2mod.16教學(xué)進(jìn)程二進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制00000000001111001022200113330100444010155501106660111777100010881001119910101210A10111311B11001412C11011513D11101614E11111715F100002016101000121171141/50●mod2-mod10換算mod.10mod.227.25mod.2mod.1011011.011

101101個(gè)位×24

×23

×22×21

×20×2-1×2-2++++++[例](11011.01)2=10010.11mod.10mod.2[例](18.8125)10=整數(shù)部分(除2取余法)

小數(shù)部分(乘2取整法)218......余092......余142......余022......余01......余1100100.8125×21.625......整數(shù)部分=1×21.25......整數(shù)部分=1×20.5......整數(shù)部分=0110教學(xué)進(jìn)程42/50●mod8-mod10換算mod.10mod.8678.15625mod.8mod.101246.121

24612個(gè)位×83

×82

×81×80×8-1×8-2+++++[例](1246.12)8=1246.117mod.10mod.8[例](678.156)10=整數(shù)部分(除8取余法)

小數(shù)部分(乘8取整法)8678......余6848......余4108......余21......余112460.156×81.248......整數(shù)部分=1×81.984......整數(shù)部分=1×87.872......整數(shù)部分=7117教學(xué)進(jìn)程43/50●mod16-mod10換算mod.10mod.16788.07031mod.16mod.10314.123

1412個(gè)位×162

×161

×160×16-1×16-2++++[例](314.12)16=13A.4Fmod.10mod.16[例](314.31)10=整數(shù)部分(除16取余法)小數(shù)部分(乘16取整法)16314......余10→A1916......余31......余113A0.31×164.96......整數(shù)部分=4×1615.36......整數(shù)部分=15→F4F教學(xué)進(jìn)程44/50●mod2-mod8換算mod.8mod.2(35.64)8[例](11101.1101)2=(100101.110001)2mod.8mod.2[例](45.61)8=●規(guī)則：3位并1位計(jì)數(shù)方向：左←.→右位數(shù)不足補(bǔ)0mod.2011101.110100mod.83

5.64●規(guī)則：1位拆3位

mod.845.61mod.2100101.110001教學(xué)進(jìn)程45/50●mod2-mod16換算mod.16mod.2(3D.5C)16[例](111101.010111)2=(1001011.01100001)2mod.16mod.2[例](4B.61)16=●規(guī)則：4位并1位計(jì)數(shù)方向：左←.→右位數(shù)不足補(bǔ)0mod.200111101.01011100mod.163

D.5C●規(guī)則：1位拆4位

mod.164B.61mod.201001011.01100001教學(xué)進(jìn)程46/50〔二〕計(jì)算機(jī)中數(shù)的幾個(gè)概念機(jī)器數(shù)與真值1●對(duì)于帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)，通常將數(shù)學(xué)上的“+〞和“-〞數(shù)字化，規(guī)定一個(gè)字節(jié)的第七位為符號(hào)位，D0~D6為數(shù)字位，在符號(hào)中“1〞表示負(fù)數(shù)，“0〞表示正數(shù)。如：N=01011011=+91DN=11011011=-91D●機(jī)器數(shù)：數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的編碼。●真值：機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值。

教學(xué)進(jìn)程47/50計(jì)算機(jī)中有符號(hào)數(shù)的表示2常用的編碼方案：原碼、反碼、補(bǔ)碼。1、原碼原碼：用最高位表示符號(hào)，其中：0----正、1----負(fù)，其它位表示數(shù)值的絕對(duì)值?！纠坑蟹?hào)數(shù)的原碼表示。X=45=00101101B[X]原=00101101BX=-45,[X]原=10101101B原碼表示簡(jiǎn)單易懂，但假設(shè)是兩個(gè)異號(hào)數(shù)相加〔或兩個(gè)同號(hào)數(shù)相減〕,就要做減法。為了把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算就引進(jìn)了反碼和補(bǔ)碼。

教學(xué)進(jìn)程48/50

教學(xué)進(jìn)程0的表示形式〔8位〕[+0]原=00000000[-0]原=10000000特點(diǎn)A、原碼與真值的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)單。B、0的編碼不唯一，處理運(yùn)算不方便。C、8位二進(jìn)制數(shù)，原碼可表示的范圍：+127D~-127D49/502、反碼正數(shù)的反碼與原碼相同，符號(hào)位用0表示，數(shù)值位值不變。負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位用1表示,數(shù)值位由原碼數(shù)值位按位取反形成，即0變1、1變0。【例】有符號(hào)數(shù)的反碼表示。X=45=00101101B,[X]反=00101101BX=-45,[X]反=11010010B教學(xué)進(jìn)程反碼的特點(diǎn)：“0〞有+0和-0之分。[+0]反=00000000[-0]反=111111111

(2)8位二進(jìn)制反碼所能表示的數(shù)值范圍為+127～–127，

一般地，對(duì)于n位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，其反碼表示

的數(shù)值范圍為+2n-1–1～–2n-1+1。(3)8位帶符號(hào)數(shù)用反碼表示時(shí)，假設(shè)最高位為“0〞〔正數(shù)〕

那么后面的7位即為數(shù)值；假設(shè)最高位為“1〞〔負(fù)數(shù)〕，

那么后面7位表示的不是此負(fù)數(shù)的數(shù)值，必須把它們按

位取反，才是該負(fù)數(shù)的二進(jìn)制值。如：一個(gè)數(shù)的反碼為10010100B〔反〕其實(shí)際表示值為-107D例如:一個(gè)8位二進(jìn)制反碼表示的數(shù)10010100B。它是一個(gè)負(fù)數(shù)；但它并不等于－20D，而應(yīng)先將其數(shù)字位按位取反，然后才能得出此二進(jìn)制數(shù)反碼所表示的真值:

－1101011＝－〔1×26＋1×25＋1×23＋1×21＋1〕

＝－〔64＋32＋8＋3〕

＝－107D52/502023/7/4523、補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=反碼+1?！纠?.3】有符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼表示。X=45=00101101B[X]補(bǔ)=00101101BX=-45[X]補(bǔ)=11010011B【例1.4】求±127和±0的三種編碼表示。 [+127]原=01111111[+0]原=00000000 [-127]反=10000000[-0]反=11111111 [-127]補(bǔ)=10000001[-0]補(bǔ)=00000000注：A、[0]補(bǔ)=[+0]補(bǔ)=[-0]補(bǔ)=00000000B、8位二進(jìn)制數(shù)表示的數(shù)值范圍是：+127~-128C、知道補(bǔ)碼求原碼：[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=[X]原教學(xué)進(jìn)程53/502023/7/4534、補(bǔ)碼的計(jì)算正數(shù)補(bǔ)碼等于它本身，只有負(fù)數(shù)才有求補(bǔ)碼的問(wèn)題，補(bǔ)碼的計(jì)算可以有以下方法：利用原碼求

[X]補(bǔ)=[X]反+1直接求補(bǔ)法 從最低位起，到出現(xiàn)第一個(gè)1以前原碼中的數(shù)字不變，以后逐位取反，但符號(hào)位不變。例：求補(bǔ)碼:X1=-1010111B，X2=-1110000B[X1]原=11010111B[X2]原=11110000B->[X1]補(bǔ)=10101001B[X2]補(bǔ)=10010000B54/502023/7/454補(bǔ)碼的加法可以證明：兩個(gè)補(bǔ)碼形式的數(shù)〔無(wú)論正負(fù)〕相加，只要按二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)那么運(yùn)算，得到的結(jié)果就是其和的補(bǔ)碼。即有：[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)例：用補(bǔ)碼進(jìn)行以下運(yùn)算1〕、〔+18〕+〔-15〕2〕、〔-18〕+〔-11〕55/502023/7/455解 1〕、00010010B[+18]補(bǔ)+11110001B[-15]補(bǔ)100000011B[+3]補(bǔ)符號(hào)位的進(jìn)位，舍棄 2)、11101110B[-18]補(bǔ)

+11110101B[-11]補(bǔ)

111100011B[-29]補(bǔ)符號(hào)位的進(jìn)位，舍棄56/502023/7/456溢出判斷當(dāng)兩個(gè)帶符號(hào)位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí)，假設(shè)運(yùn)算結(jié)果的絕對(duì)值超過(guò)運(yùn)算裝置的容量，數(shù)值局部便會(huì)發(fā)生溢出，占據(jù)符號(hào)位的位置，引起計(jì)算出錯(cuò)。補(bǔ)碼運(yùn)算過(guò)程也存在正常溢出，正常溢出是以2n〔n為二進(jìn)制的位數(shù)〕為模的溢出，它被自然喪失，不影響結(jié)果的正確性。溢出判別法---雙高位判別法 設(shè)Cs用于表征最高位〔符號(hào)位〕的進(jìn)位情況，Cs=1表示有進(jìn)位，Cs=0表示無(wú)進(jìn)位；Cp用于表示數(shù)值局部最高位的進(jìn)位情況，如有進(jìn)位，Cp=1，否那么，Cp=0。設(shè)微型計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為n，那么兩個(gè)帶符號(hào)數(shù)的絕對(duì)值都應(yīng)當(dāng)小于2n-1，因而只有當(dāng)兩個(gè)數(shù)同為正或同為負(fù)，并且和的絕對(duì)值又大于2n-1時(shí)，才會(huì)發(fā)生溢出。57/502023/7/457兩個(gè)正數(shù)相加，假設(shè)數(shù)值局部之和大于2n-1，那么數(shù)值局部必有進(jìn)位Cp=1，而符號(hào)位卻無(wú)進(jìn)位Cs=0，這種溢出稱(chēng)為“正溢出〞。例如：01011010B+90+〕01101011B+10711000101B-59兩個(gè)負(fù)數(shù)相加，假設(shè)數(shù)值局部絕對(duì)值之和大于2n-1，那么數(shù)值局部補(bǔ)碼之和必小于2n-1，Cp=0，而符號(hào)位肯定有進(jìn)位Cs=1，這時(shí)稱(chēng)為負(fù)溢出例如：10010010B[-110]補(bǔ)+〕10100100B[-92]補(bǔ)100110110B+54求補(bǔ)Cs=0Cp=1正溢出，結(jié)果出錯(cuò)Cs=1Cp=0負(fù)溢出，結(jié)果出錯(cuò)58/502023/7/458雙高位判別法可以總結(jié)如下： 當(dāng)Cs和Cp的狀態(tài)不同時(shí)，產(chǎn)生溢出；Cp和Cs的狀態(tài)相同時(shí)，不發(fā)生溢出。 通常用異或線路來(lái)判別有無(wú)溢出發(fā)生，即假設(shè)CsCp=1，表示有溢出發(fā)生，否那么便無(wú)溢出。59/50〔三〕二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)〔BCD碼〕1〕壓縮BCD碼格式〔PackedBCDFormat〕〔也叫組合式BCD碼〕用4個(gè)二進(jìn)制位表示一個(gè)十進(jìn)制位，就是用0000B-1001B來(lái)表示十進(jìn)制數(shù)0-8。 例如：十進(jìn)制數(shù)4256的壓縮BCD碼表示為：0100001001010110B(即4256H)〔2〕非壓縮BCD碼格式〔UnpackedBCDFormat〕〔也叫別離式BCD碼〕用8個(gè)二進(jìn)制位表示一個(gè)十進(jìn)制位，其中，高四位無(wú)意義，我們一般用xxxx表示，低四位和壓縮BCD碼相同。

例如：十進(jìn)制數(shù)4256的非壓縮BCD碼表示為：xxxx0100xxxx0010xxxx0101xxxx0110B有時(shí)，要求非壓縮BCD碼的高4位為0，這時(shí)，4256〔10〕的非壓縮BCD碼為04020506H。教學(xué)進(jìn)程60/50四字符二進(jìn)制編碼●ASCII〔AmericanStandardCodeforInformationInterchange〕碼——美國(guó)國(guó)家信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼?！馎SCII碼是7位二進(jìn)制編碼，表示27共128種字符。包括0～9十個(gè)阿

拉伯?dāng)?shù)字，英文字母共52個(gè)〔大小寫(xiě)各26個(gè)〕，其他為常用的標(biāo)點(diǎn)

和控制字符。教學(xué)進(jìn)程61/50ASCII000001002003004005006007:010012:字符NULSOHSTXETXEOTENOACK(振鈴):LFFF:ASCII:032033034:048049050:063064:字符:space!“:012:?@:ASCII:065066067:097098099:254255字符:ABC:abc:■空格FF●

注意：不同的語(yǔ)言程序使用不同進(jìn)制的

ASCII碼表。如

mod.8或mod.16●

10進(jìn)制ASCII碼表教學(xué)進(jìn)程62/5012.2常用的名詞術(shù)語(yǔ)衡量計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的單位●

位、字節(jié)、字、字長(zhǎng)用于修改CMOS內(nèi)容的工具程序

●基本輸入輸出，系統(tǒng)信息設(shè)置

●開(kāi)機(jī)上電自檢程序和系統(tǒng)自舉程序●BIOS教學(xué)進(jìn)程用于存儲(chǔ)BIOS設(shè)定內(nèi)容的一顆IC它與B