第一章單片微型計(jì)算機(jī)概述

第一章單片微型計(jì)算機(jī)概述2023/9/41第1頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1概述世界上第一臺(tái)現(xiàn)代意義的電子計(jì)算機(jī)是1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)制造的“ENIAC”占地上百平方米重量幾千噸功耗幾十千瓦2023/9/42第2頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類(lèi)電子計(jì)算機(jī)按其性能分類(lèi)：大型計(jì)算機(jī)/巨型計(jì)算機(jī)（MainframeComputer）中型計(jì)算機(jī)（MiddleComputer）小型計(jì)算機(jī)（Minicomputer）微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）電子管計(jì)算機(jī)（1946-1956）晶體管計(jì)算機(jī)（1957-1964）中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965-1970）超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971-今）2023/9/43第3頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子管計(jì)算機(jī)（1946-1956）晶體管計(jì)算機(jī)（1957-1964）中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965-1970）超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971-今）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)機(jī)(PC機(jī))：數(shù)據(jù)運(yùn)算，信息處理。單片微機(jī)：用于對(duì)控制功能要求并不復(fù)雜，但是對(duì)體積、功耗、成本等的要求比較苛刻的場(chǎng)合。一.計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類(lèi)2023/9/44第4頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)20世紀(jì)70年代問(wèn)世。已廣泛應(yīng)用在：工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等方面。2023/9/45第5頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在一塊半導(dǎo)體芯片上，集成了：

中央處理單元CPU(CentralProcessingUnit)

只讀存儲(chǔ)器ROM(ReadOnlyMemory)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)

I/O(InputandOutput)接口

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(Timer/Counter)

中斷系統(tǒng)(Interrupt)

等功能部件，構(gòu)成一臺(tái)完整的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。1單片機(jī)概念2023/9/46第6頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)實(shí)物圖(1)單片機(jī)芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051雙列直插式DIP40(DualIn-linePackage)封裝2023/9/47第7頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)實(shí)物圖(2)單片機(jī)芯片STC89C52塑料扁平式PQFP/TQFP(PlasticQuadFlatPackage)封裝

帶引線的塑料芯片封裝PLCC44(PlasticLeadedChipCarrier)2023/9/48第8頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)也稱(chēng)為：我國(guó)，習(xí)慣使用“單片機(jī)”這一名稱(chēng)。嵌入式控制器EMCU（EmbeddedmicroControllerUnit）。微控制器MCU(MicroControllerUnit)1單片機(jī)概念2023/9/49第9頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）專(zhuān)用型專(zhuān)門(mén)針對(duì)某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機(jī)，針對(duì)性強(qiáng)且數(shù)量巨大。對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最簡(jiǎn)化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮。

“專(zhuān)用”單片機(jī)具有十分明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。

可開(kāi)發(fā)的內(nèi)部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶(hù)。用戶(hù)根據(jù)需要，設(shè)計(jì)一個(gè)以通用單片機(jī)芯片為核心的測(cè)控系統(tǒng)。按用途可分為通用型和專(zhuān)用型兩大類(lèi)：（1）通用型2單片機(jī)類(lèi)型2023/9/410第10頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三單片機(jī)的歷史及發(fā)展概況四個(gè)階段：第一階段(1971年～1976年)：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。發(fā)展了各種4位單片機(jī)，多用于家用電器、計(jì)算器、高級(jí)玩具。第二階段（1976年～1980年）：低性能8位單片機(jī)階段。以Intel公司制造的MCS-48單片機(jī)為代表。第三階段(1980年～1983年)：高性能8位單片機(jī)階段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四階段(1983年～現(xiàn)在)：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。2023/9/411第11頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四8位單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠家和機(jī)型（1）美國(guó)Intel公司MCS-51系列及其增強(qiáng)型、擴(kuò)展型系列。（2）美國(guó)ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S51等。（3）荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。MCS-51系列單片機(jī)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，主流系列，軟、硬件設(shè)計(jì)資料豐富齊全。2023/9/412第12頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

1.CPU的改進(jìn)

（1）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，提高處理能力（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。（3）串行總線結(jié)構(gòu)，菲利浦公司的I2C總線（Inter－Ictus）。用兩根信號(hào)線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2．存儲(chǔ)器的發(fā)展

（1）加大存儲(chǔ)容量。（2）片內(nèi)EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲(chǔ)器（3）程序保密化。2023/9/413第13頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．片內(nèi)I/O的改進(jìn)（1）增加并行口的驅(qū)動(dòng)能力，能直接輸出大電流和高電壓。（2）增加I/O口的邏輯控制功能。（3）設(shè)置了一些特殊的串行接口功能，構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。4．外圍電路內(nèi)裝化器件集成度的不斷提高，把眾多的外圍功能部件集成在片內(nèi)－－系統(tǒng)的單片化。

5．低功耗化CMOS化、CHMOS工藝?？傊?，向高性能、高速、低壓、低功耗、低價(jià)格、外圍電路內(nèi)裝化方向發(fā)展。2023/9/414第14頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)因卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。使用溫度：民品：

0°C—+70°C工業(yè)品：-40°C—+85°C軍品：-65°C—+125°C。在下述的各個(gè)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用：1.工業(yè)自動(dòng)化2.智能儀器儀表3.消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品4.通訊5．武器裝備6．終端及外部設(shè)備控制7．多機(jī)分布式系統(tǒng)2023/9/415第15頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七M(jìn)CS-51系列單片機(jī)20世紀(jì)80年代后期：Intel公司以專(zhuān)利的形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給廠家。這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機(jī)，與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝。如：AT(Atmel)、Philips(飛利浦)、Winbond(華邦)、Siemens(西門(mén)子)、STC公司。不應(yīng)直接稱(chēng)為MCS-51系列單片機(jī)，MCS只是Intel公司專(zhuān)用的單片機(jī)系列符號(hào)。8051系列：所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)2023/9/416第16頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）基本型

典型產(chǎn)品：8031/8051/8751內(nèi)部RAM增到256字節(jié)，8052、8752的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到8KB，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器增至3個(gè)。（3）低功耗型

典型產(chǎn)品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工藝，適于電池供電或其它要求低功耗的場(chǎng)合。（4）專(zhuān)用型

8044/8744，用于總線分布式多機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。（2）增強(qiáng)型

典型產(chǎn)品：8032/8052/8752MCS-51系列單片機(jī)及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類(lèi)：2023/9/417第17頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（5）超8位型

典型產(chǎn)品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列單片機(jī)。將MCS-96系列（16位單片機(jī)）I/O部件如：高速輸入/輸出（HSI/HSO）、A/D轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）等移植進(jìn)來(lái)構(gòu)成新一代MCS-51產(chǎn)品。功能介于MCS-51和MCS-96之間。目前已得到了較廣泛的使用。（6）片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器型

美國(guó)ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)，受到應(yīng)用設(shè)計(jì)者的歡迎。2023/9/418第18頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月89S51相對(duì)于89C51增加的新功能包括：

--新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格卻基本不變，甚至比89C51更低！

--ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。

--工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率只有24M，就是說(shuō)S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。

--具有雙工UART串行通道。

--內(nèi)部集成看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門(mén)狗計(jì)時(shí)器單元電路。

--全新的加密算法，這使得對(duì)于89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。

--兼容性方面：向下完全兼容51全部子系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說(shuō)所有教科書(shū)、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書(shū)上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。ATMEL公司當(dāng)前主流的AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介2023/9/419第19頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相關(guān)網(wǎng)站/wjyl鹽城工學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用精品課程網(wǎng)站天祥電子/other

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2023/9/420第20頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月八、單片機(jī)原理與接口課程的學(xué)習(xí)1學(xué)習(xí)本課程應(yīng)硬件、軟件兼顧并重，既要注意單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理，也要注意其匯編語(yǔ)言指令和程序，做到兩者融會(huì)貫通，能夠?qū)烧呦嗷B透。2會(huì)組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展用到的芯片、接口、以及各種應(yīng)用實(shí)例(環(huán)節(jié))須給予足夠的重視。3學(xué)習(xí)本課程時(shí)，宜結(jié)合習(xí)題、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)，以提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，鞏固和擴(kuò)大學(xué)習(xí)收獲。4學(xué)習(xí)順序：基本概念、硬件結(jié)構(gòu)(CPU)、指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)、硬件結(jié)構(gòu)(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并口、串口、中斷）、單片機(jī)擴(kuò)展、接口應(yīng)用。5總學(xué)時(shí)64+S16周學(xué)時(shí)6（4-14周）2023/9/421第21頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)技術(shù)課程在同類(lèi)課程中的特殊地位：1、單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代DSP技術(shù)（數(shù)字信號(hào)處理器）、嵌入式計(jì)算機(jī)、片上可編程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是一門(mén)非常實(shí)用的技術(shù)，其就業(yè)前景良好。2、學(xué)習(xí)、掌握、應(yīng)用該技術(shù)所需的成本越來(lái)越低，將成為一種普及性技術(shù)，使得越來(lái)越多的學(xué)生有條件、有機(jī)會(huì)僅靠自己的力量、按照自己的想法設(shè)計(jì)制作作品（產(chǎn)品）。這對(duì)于在校的、愛(ài)好電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制作的學(xué)生是一個(gè)較好的選擇。。3、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)文明的標(biāo)志，而單片機(jī)技術(shù)是這些技術(shù)的微縮。2023/9/422第22頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月考核方法和成績(jī)?cè)u(píng)定說(shuō)明

考試采用統(tǒng)一命題，閉卷考試，考試時(shí)間為120分鐘。成績(jī)?cè)u(píng)定：閉卷筆試（70％）＋實(shí)驗(yàn)（20％）＋平時(shí)成績(jī)（10％）其中：平時(shí)成績(jī)含作業(yè)及課堂學(xué)習(xí)情況。2023/9/423第23頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月九、參考文獻(xiàn)1.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程—入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)拓展全攻略郭天祥編著電子工業(yè)出版社2010.32.單片機(jī)原理及應(yīng)用張毅剛主編高等教育出版社2008.53.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例—基于8051+Proteus仿真彭偉編著電子工業(yè)出版社2010.64.張大明.單片機(jī)控制實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)及綜合應(yīng)用實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，20045.張齊，朱寧西.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)—基于C51的Proteus仿真[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.2023/9/424第24頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月十、輔導(dǎo)與答疑聯(lián)系方式電話mail：zlhycit@126.com課程網(wǎng)站/wjyl

2023/9/425第25頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月預(yù)備知識(shí)：元器件實(shí)物圖單片機(jī)芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C20512023/9/426第26頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通信芯片MAX232CPE時(shí)鐘芯片DS13022023/9/427第27頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EEPROM24C02溫度傳感器18B20AD變換器0832穩(wěn)壓片78L052023/9/428第28頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月晶振電阻和排電阻2023/9/429第29頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月瓷片小電容零壓力插座萬(wàn)用焊接板儀器盒2023/9/430第30頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月步進(jìn)電機(jī)2023/9/431第31頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液晶字符顯示屏液晶圖形點(diǎn)陣顯示屏2023/9/432第32頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?lián)軇?dòng)開(kāi)關(guān)2023/9/433第33頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月紅外遙控用發(fā)射接受一體管繼電器2023/9/434第34頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/435第35頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各類(lèi)接插件2023/9/436第36頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遙控組件超聲波發(fā)射接受頭2023/9/437第37頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙路遙控組件2023/9/438第38頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月長(zhǎng)距離遙控器3000－4000M2023/9/439第39頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8×8二極管點(diǎn)陣八段數(shù)碼管2023/9/440第40頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B電氣05-吳欣--單片機(jī)控制的GPS定位信息顯示器系統(tǒng)

2023/9/441第41頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B電氣06-張新文--單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距器2023/9/442第42頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月BMZ電氣061--邵軒--單片機(jī)控制的交通燈系統(tǒng)2023/9/443第43頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月BMZ電氣061--于祥鍵--單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)2023/9/444第44頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B電氣07--單片機(jī)課程設(shè)計(jì)作品2023/9/445第45頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

微型計(jì)算機(jī)硬件

微型計(jì)算機(jī)軟件2023/9/446第46頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖運(yùn)算器：是計(jì)算機(jī)處理信息的主要部件?？刂破鳎寒a(chǎn)生一系列控制命令，控制計(jì)算機(jī)各部件自動(dòng)地、協(xié)調(diào)一致地工作。存儲(chǔ)器：是存放程序與數(shù)據(jù)的部件。輸入設(shè)備：用來(lái)輸入程序與數(shù)據(jù)，常用的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、光電輸入機(jī)等。輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果用數(shù)字、圖形等形式表示出來(lái)。常用的輸出設(shè)備有顯示終端、數(shù)碼管、打印機(jī)、繪圖儀等。2023/9/447第47頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖中央處理單元CPU：運(yùn)算器、控制器合稱(chēng)為中央處理單元CPU(CentralProcessingUnit)。主機(jī)：通常把運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器這三部分稱(chēng)為計(jì)算機(jī)主機(jī)。外設(shè)：輸入、輸出設(shè)備稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備(簡(jiǎn)稱(chēng)“外沒(méi)”)。1.2微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2023/9/448第48頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2字長(zhǎng)定義：一臺(tái)計(jì)算機(jī)一次所能處理的二進(jìn)制信息的位數(shù)稱(chēng)為該計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)。說(shuō)明：(1)微型計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)有1位、4位、8位、16位、32位等。(2)用戶(hù)通常要根據(jù)不同的任務(wù)選擇不同字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)。2023/9/449第49頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成(1)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微處理器(Microprocessor)微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(MicrocomputerSystem)2023/9/450第50頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1).微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微處理器存儲(chǔ)器I/O接口總線微型計(jì)算機(jī)(主機(jī))外設(shè)ALU工作寄存器組控制器鍵盤(pán)、鼠標(biāo)顯示器軟驅(qū)、硬盤(pán)、光驅(qū)打印機(jī)、掃描儀系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件2023/9/451第51頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①核心級(jí)——微處理器微處理器簡(jiǎn)稱(chēng)CPU，是微型計(jì)算機(jī)的核心，主要包括：

算術(shù)邏輯單元ALU(ArithmaticLogicUnit)控制部件CU(ControlUnit)工作寄存器組RegistersCPU實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能和控制功能2023/9/452第52頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②硬件系統(tǒng)級(jí)——微型計(jì)算機(jī)以微處理器為核心，配上只讀存儲(chǔ)器(ROM)、讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)、輸入/輸出(I/O)接口電路及系統(tǒng)總線等部件，就構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)。將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口、總線等集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上，稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。2023/9/453第53頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③系統(tǒng)級(jí)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，就構(gòu)成了完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)如果不配有軟件，通常稱(chēng)為裸機(jī)軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類(lèi)。2023/9/454第54頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)微處理器（CPU）存儲(chǔ)器輸入/輸出接口總線2023/9/455第55頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖存儲(chǔ)器I/O接口輸入/輸出設(shè)備地址總線ABCPU數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBAB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBusI/O接口I/O接口輸入/輸出設(shè)備2023/9/456第56頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖存儲(chǔ)器I/O接口I/O接口地址總線ABCPU數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus輸入/輸出設(shè)備輸入/輸出設(shè)備2023/9/457第57頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①CPU計(jì)算機(jī)的控制中心，提供運(yùn)算、判斷能力構(gòu)成：運(yùn)算器(ALU)、控制器(CU)、寄存器組（Registers）2023/9/458第58頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①CPU微處理器典型結(jié)構(gòu)運(yùn)算器(ALU)控制器寄存器組2023/9/459第59頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖存儲(chǔ)器I/O接口I/O接口地址總線ABCPU數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus輸入/輸出設(shè)備輸入/輸出設(shè)備2023/9/460第60頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②存儲(chǔ)器存放程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置用途：存放程序和要操作的各類(lèi)信息（數(shù)據(jù)、文字、圖像、…）內(nèi)存：ROM、RAM特點(diǎn)：速度快，容量小外存：磁盤(pán)、光盤(pán)、半導(dǎo)體盤(pán)、…特點(diǎn)：順序存取/塊存取，速度慢，容量大2023/9/461第61頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)器的幾個(gè)概念A(yù).內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容B.內(nèi)存容量C.內(nèi)存的操作D.內(nèi)存的分類(lèi)2023/9/462第62頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存包含有很多存儲(chǔ)單元(每個(gè)內(nèi)存單元包含8bit)，為區(qū)分不同的內(nèi)存單元，對(duì)計(jì)算機(jī)中的每個(gè)內(nèi)存單元進(jìn)行編號(hào)，內(nèi)存單元的編號(hào)就稱(chēng)為內(nèi)存單元的地址。內(nèi)存單元中存放的二進(jìn)制信息稱(chēng)為內(nèi)存單元的內(nèi)容。101101108F04H內(nèi)存單元地址內(nèi)存單元內(nèi)容......Bit7654321001011000*內(nèi)存單元有時(shí)又稱(chēng)為地址單元0000H2023/9/463第63頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B.內(nèi)存容量即內(nèi)存單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為單位。注意：內(nèi)存空間與內(nèi)存容量的區(qū)別

內(nèi)存容量：實(shí)際配置的內(nèi)存大小。例：某微機(jī)配置2條128MB的RAM內(nèi)存條，其內(nèi)存容量為256MB

內(nèi)存空間：又稱(chēng)為存儲(chǔ)空間、尋址范圍，是指微機(jī)的尋址能力，與CPU的地址總線寬度有關(guān)。2023/9/464第64頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C.內(nèi)存操作讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，原單元內(nèi)容不改變；寫(xiě)：CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原內(nèi)容被覆蓋；內(nèi)存的讀寫(xiě)的步驟為：CPU把要讀寫(xiě)的內(nèi)存單元的地址放到AB上若是寫(xiě)操作，CPU緊接著把要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)放到DB上CPU發(fā)出讀寫(xiě)命令數(shù)據(jù)被寫(xiě)入指定的單元或從指定的單元讀出到DB若是讀操作，CPU緊接著從DB上取回?cái)?shù)據(jù)2023/9/465第65頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C.內(nèi)存操作內(nèi)存讀操作過(guò)程：①②③2023/9/466第66頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C.內(nèi)存操作內(nèi)存寫(xiě)操作過(guò)程：①②③2023/9/467第67頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月D.內(nèi)存儲(chǔ)器的分類(lèi)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)可讀可寫(xiě)易失性，臨時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器ROM（ReadOnlyMemory）工作時(shí)只能讀非易失性，永久或半永久性存放信息2023/9/468第68頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖存儲(chǔ)器I/O接口I/O接口地址總線ABCPU數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus輸入/輸出設(shè)備輸入/輸出設(shè)備2023/9/469第69頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③輸入/輸出接口簡(jiǎn)寫(xiě)為I/O接口，是CPU與外部設(shè)備間的橋梁CPUI/O接口外設(shè)2023/9/470第70頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接口的功能提供驅(qū)動(dòng)外設(shè)的電壓或電流；匹配計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的信號(hào)電平、速度、信號(hào)類(lèi)型、數(shù)據(jù)格式等；緩存發(fā)給外設(shè)的數(shù)據(jù)、控制命令和外設(shè)提供的運(yùn)行狀態(tài)信息；DMA控制和中斷控制。2023/9/471第71頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口地址總線AB輸出設(shè)備CPU數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus2023/9/472第72頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④總線BUS連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線

地址總線AB：用來(lái)傳送CPU輸出的地址信號(hào)，確定被訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元、I/O端口。地址線的根數(shù)決定了CPU的尋址范圍。

CPU的尋址范圍=2n，n：地址線根數(shù)數(shù)據(jù)總線DB：在CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口之間數(shù)據(jù)傳送的公共通路。數(shù)據(jù)總線的條數(shù)決定CPU一次最多可以傳送的數(shù)據(jù)寬度。控制總線CB：用來(lái)傳送各種控制信號(hào)2023/9/473第73頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、微型計(jì)算機(jī)的軟件1.軟件定義

硬件：是在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中相對(duì)固定的一種物質(zhì)體現(xiàn)。軟件：則是在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中比較靈活的信息的體現(xiàn)，即指使用和管理計(jì)算機(jī)的各種程序(Program)。2.指令指令：控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種操作的命令稱(chēng)為指令。操作碼：表示該指令執(zhí)行何種操作。操作數(shù)：表示參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的地址2023/9/474第74頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.程序

程序：一系列指令的有序集合稱(chēng)為程序。程序設(shè)計(jì)：編制程序的過(guò)程稱(chēng)為程序設(shè)計(jì)。

2023/9/475第75頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言

(1)匯編語(yǔ)言：用助記符(通常是指令功能的英文縮寫(xiě))表示操作碼、用字符(字母、數(shù)字、符號(hào))表示操作數(shù)的指令稱(chēng)為匯編指令。用匯編指令編制的程序稱(chēng)為匯編語(yǔ)言程序。特點(diǎn)：①這種程序占用存儲(chǔ)器單元少，執(zhí)行速度較快，能夠準(zhǔn)確掌握?qǐng)?zhí)行時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制，因此特別適用于實(shí)時(shí)控制。②然而匯編語(yǔ)言是面向機(jī)器的語(yǔ)言，各種計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言是不同的，必須對(duì)所用機(jī)器的結(jié)構(gòu)、原理和指令系統(tǒng)比較清楚，才能編寫(xiě)出它的各種匯編語(yǔ)言程序，而且不能通用于其他機(jī)器，這是匯編語(yǔ)言的不足之處。2023/9/476第76頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)高級(jí)語(yǔ)言：為使用戶(hù)編程容易，程序中所用的語(yǔ)句與實(shí)際更接近，而且使用戶(hù)不必了解具體的機(jī)器，就能編程，使編出的程序通用性更強(qiáng)，于是產(chǎn)生了高級(jí)語(yǔ)言。常用的高級(jí)語(yǔ)言有BASIC、FORTRAN、C等。

特點(diǎn)：高級(jí)語(yǔ)言是面向過(guò)程的語(yǔ)言，用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)主要著眼于算法，而不必了解計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，因此易學(xué)易用。高級(jí)語(yǔ)言是獨(dú)立于機(jī)器的，一般地說(shuō)，同一個(gè)程序可在任何種類(lèi)的機(jī)器中使用。應(yīng)用：高級(jí)語(yǔ)言適用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等方面。2023/9/477第77頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)機(jī)器語(yǔ)言：二進(jìn)制代碼形式的程序就是機(jī)器語(yǔ)言程序。二進(jìn)制代碼形式的指令又稱(chēng)機(jī)器指令或機(jī)器碼。匯編指令與機(jī)器指令具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)最終執(zhí)行的都是機(jī)器語(yǔ)言程序。機(jī)器語(yǔ)言只有0和1兩個(gè)符號(hào)，用它來(lái)直接編寫(xiě)程序十分困難。因此，往往先用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序，然后再轉(zhuǎn)換成目標(biāo)程序。2023/9/478第78頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)幾個(gè)概念：源程序：匯編語(yǔ)言程序與高級(jí)語(yǔ)言程序統(tǒng)稱(chēng)為源程序目標(biāo)程序：機(jī)器語(yǔ)言程序又稱(chēng)為目標(biāo)程序。匯編：將匯編語(yǔ)言程序翻譯成目標(biāo)程序的過(guò)程稱(chēng)為匯編。手工匯編：由編程人員對(duì)照指令表，一條一條查找、翻譯的方法稱(chēng)為手工匯編。機(jī)器匯編：由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成匯編語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言的稱(chēng)為機(jī)器匯編。匯編程序：機(jī)器匯編時(shí)用到的軟件稱(chēng)為匯編程序。編譯程序：高級(jí)語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言的工作只能由計(jì)算機(jī)完成，轉(zhuǎn)換時(shí)所用的軟件為編譯程序。2023/9/479第79頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、程序分類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件示意圖2023/9/480第80頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三.計(jì)算機(jī)中的數(shù)1．進(jìn)位計(jì)數(shù)制

十進(jìn)制數(shù)、十二進(jìn)制數(shù)（1年=12個(gè)月），十六進(jìn)制，六十進(jìn)制、二進(jìn)制數(shù)。數(shù)制表示方法：

(1)

在數(shù)的后面放一個(gè)英文字母作為標(biāo)識(shí)符。二進(jìn)制數(shù)用B(Binary)，十六進(jìn)制數(shù)用H(Hexdecimal)，十進(jìn)制數(shù)用D(Decimal)。D可以省略不用，即不帶標(biāo)識(shí)符的數(shù)是十進(jìn)制數(shù)。

(2)在數(shù)的右下方加一個(gè)小數(shù)字說(shuō)明例：(1011011)2，(896)10，(896)162023/9/481第81頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)制的基：計(jì)數(shù)制中所具有的數(shù)碼的個(gè)數(shù)。數(shù)制的權(quán)：計(jì)數(shù)制中每一位所具有的值。2023/9/482第82頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）十進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：①有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)：0、1、2、3……9。②逢十進(jìn)位，即各位的權(quán)是以十為底的冪。一般表達(dá)式：2023/9/483第83頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）二進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：①有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)：0、1。②逢二進(jìn)位，即各位的權(quán)是以二為底的冪。一般表達(dá)式：2023/9/484第84頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）十六進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：①有十六個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)：0、1、2、3……9、A、B、C、D、E、F。②逢十六進(jìn)位，即各位的權(quán)是以十六為底的冪。一般表達(dá)式：2023/9/485第85頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.不同計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換(1)二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換2023/9/486第86頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

①十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

只要把每一位十六進(jìn)制數(shù)用對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)代替就轉(zhuǎn)換成了二進(jìn)制數(shù)。例2.A4H＝0010.10100100B＝10.101001B

②二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分由小數(shù)點(diǎn)向左，每4位一分，最后不足部分左面補(bǔ)零，小數(shù)部分由小數(shù)點(diǎn)向右，每4位一分，最后不足部分右面補(bǔ)零，然后每４位二進(jìn)制數(shù)用1位十六進(jìn)制數(shù)代替，就轉(zhuǎn)換成了十六進(jìn)制數(shù)。例：100l11l001010．01011B＝0001001111001010．01011000B＝13CA．58H2023/9/487第87頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)

根據(jù)二進(jìn)制數(shù)及十六進(jìn)制數(shù)的定義，將一個(gè)二進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)，然后相加，就得到了十進(jìn)制數(shù)。例：101111B＝2FH＝2×161十15＝472023/9/488第88頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)

①整數(shù)部分的換算：除2（或16）取余法十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分連續(xù)被2（或16）所除，依次記下余數(shù)．直到商為0為止。第一個(gè)余數(shù)是轉(zhuǎn)換后的最低位，最后一個(gè)余數(shù)是最高位。

②小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換。乘2（或16）取整法：十進(jìn)制小數(shù)連續(xù)乘以2(或16)，依次記下積的整數(shù)部分．直到積為0或達(dá)到一定的精度為止。第一個(gè)整數(shù)是二(或十六)進(jìn)制小數(shù)的最高位，最后一個(gè)整數(shù)是最低位。例：23.625=(?)2=(?)162023/9/489第89頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算(1)算術(shù)運(yùn)算包括：加法運(yùn)算減法運(yùn)算乘法運(yùn)算除法運(yùn)算2023/9/490第90頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①加法運(yùn)算0+0=00+1=1+0=11+1=0(進(jìn)位1)

11111100B+10100110B

110100010B2023/9/491第91頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②減法運(yùn)算0-0=01-0=10-1=1(有借位1)1-1=0

11111000B-10110110B

01000010B2023/9/492第92頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③.乘法運(yùn)算0×0=01×0=10×1=01×1=11100×

1001110011001101100000000002023/9/493第93頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④除法運(yùn)算110110B110B=？00001011B÷0100B=？2023/9/494第94頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍一個(gè)n位的無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)X，其表示范圍為

0≤

X≤2n-1若運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，則產(chǎn)生溢出。溢出判別方法：運(yùn)算時(shí)，當(dāng)最高位向更高位有進(jìn)位（或借位）則產(chǎn)生溢出。2023/9/495第95頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：

11111111+00000001100000000結(jié)果超出８位（最高位有進(jìn)位），發(fā)生溢出。（結(jié)果為256，超出８位二進(jìn)制數(shù)所能表示的范圍255）2023/9/496第96頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)邏輯運(yùn)算與(∧)、或(∨)、非(▔)、異或(⊕)特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)、借位

2023/9/497第97頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①與運(yùn)算

l∧1＝11∧0＝O0∧l＝00∧0＝0

2023/9/498第98頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②或運(yùn)算

l∨1＝11∨0＝10∨l＝10∨0＝0

2023/9/499第99頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③非運(yùn)算

l＝00＝1

2023/9/4100第100頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④異或運(yùn)算

l⊕1＝01⊕0＝10⊕l＝10⊕0＝0

2023/9/4101第101頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算計(jì)算機(jī)中帶符號(hào)數(shù)的表示把二進(jìn)制數(shù)的最高位定義為符號(hào)位符號(hào)位為

0

表示正數(shù)，符號(hào)位為

1

表示負(fù)數(shù)連同符號(hào)位一起數(shù)值化了的數(shù)，稱(chēng)為機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的數(shù)值，稱(chēng)為真值。（在以下講述中，均以８位二進(jìn)制數(shù)為例）2023/9/4102第102頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帶符號(hào)數(shù)的表示

8位微機(jī)中的帶符號(hào)數(shù)符號(hào)位數(shù)值位2023/9/4103第103頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：

+52=+0110100B=0

0110100B

符號(hào)位

數(shù)值位

-52=-0110100B=1

0110100B真值機(jī)器數(shù)2023/9/4104第104頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)帶符號(hào)數(shù)的機(jī)器數(shù)表示對(duì)于符號(hào)數(shù)，機(jī)器數(shù)常用的表示方法有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種。數(shù)X的原碼記作[X]原，反碼記作[X]反，補(bǔ)碼記作[X]補(bǔ)。

注意：對(duì)正數(shù)，三種表示法均相同。它們的差別在于對(duì)負(fù)數(shù)的表示。2023/9/4105第105頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①原碼凡是正數(shù)符號(hào)位用0表示，負(fù)數(shù)符號(hào)位用1表示，而數(shù)值位保持原樣的機(jī)器數(shù)稱(chēng)為原碼。

正數(shù)：原碼符號(hào)位用0表示，數(shù)值位保持原樣。

負(fù)數(shù)：原碼符號(hào)位要置1，數(shù)值位保持原樣。

0：[+0]原＝00000000B[-0]原＝10000000B特點(diǎn)：(1)8位二進(jìn)制原碼表示的數(shù)的范圍為：-127～127。(2)0的原碼表示不唯一。2023/9/4106第106頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②反碼

正數(shù)：反碼表示與原碼相同，即[x]反＝[x]原(x＞0)

負(fù)數(shù)：反碼符號(hào)位置1，其余各位按位取反。

0：[+0]反＝00000000B[-0]反＝11111111B特點(diǎn)：(1)8位二進(jìn)制反碼表示的數(shù)的范圍為：-127～127。(2)0的反碼表示不唯一。2023/9/4107第107頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③補(bǔ)碼

正數(shù)：補(bǔ)碼表示與原碼相同，即[x]補(bǔ)＝[x]原(x＞0)

負(fù)數(shù)：符號(hào)位置1，其余各位按位取反，然后在最低位加1，即反碼加1。

負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的簡(jiǎn)便求法：對(duì)負(fù)數(shù)的原碼，從最低位向左數(shù)，在遇到第一個(gè)1以前，包括第一個(gè)1，重寫(xiě)每一位，其余各位取反，符號(hào)位置1。

0：[+0]補(bǔ)＝00000000B[-0]補(bǔ)＝11111111B+1B=100000000B=00000000B

對(duì)于8位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)，第九位進(jìn)位自然丟失。所以0的補(bǔ)碼表示唯一。

特點(diǎn)：(1)8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的數(shù)的范圍為：-128～127。(2)0的補(bǔ)碼表示是唯一的。

2023/9/4108第108頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換已知一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼，求其原碼時(shí)，應(yīng)將其補(bǔ)碼再求補(bǔ)。即

[[x]補(bǔ)]補(bǔ)=[x]原

2023/9/4109第109頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：將一個(gè)用補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

1)[X]補(bǔ)=00101110B真值為：+0101110B

正數(shù)

所以：X=+462)[X]補(bǔ)=

1

1010010B

負(fù)數(shù)

X=[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=[11010010]補(bǔ)=-0101110B所以：X=-462023/9/4110第110頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)補(bǔ)碼運(yùn)算

運(yùn)算法則：x、y無(wú)論是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，可以證明：[x±y]補(bǔ)＝[x]補(bǔ)+[±y]補(bǔ)即引入補(bǔ)碼的概念后，可將減法變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算。例1：用補(bǔ)碼運(yùn)算下列式子①99-58=？②

a.采用減法運(yùn)算99-58=41b.采用補(bǔ)碼運(yùn)算將99與-58用補(bǔ)碼表示，在執(zhí)行了[99]補(bǔ)十[-58]補(bǔ)的加法運(yùn)算后會(huì)得到99-58的補(bǔ)碼。

[99]補(bǔ)＝01100011B+[-58]補(bǔ)＝11000110B[99-58]補(bǔ)＝100101001B在8位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)中，進(jìn)位自然丟失。所以[99-58]補(bǔ)＝[99]補(bǔ)+[-58]補(bǔ)＝00101001B所以[99-58]原＝00101001B99-58=412023/9/4111第111頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)補(bǔ)碼運(yùn)算

例2：用補(bǔ)碼運(yùn)算下列式子-99-58=？采用補(bǔ)碼運(yùn)算將-99與-58用補(bǔ)碼表示，在執(zhí)行了[-99]補(bǔ)十[-58]補(bǔ)的加法運(yùn)算后會(huì)得到-99-58的補(bǔ)碼。

[-99]補(bǔ)＝10011101B+[-58]補(bǔ)＝11000110B[-99-58]補(bǔ)＝101100011B在8位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)中，進(jìn)位自然丟失。所以[-99-58]補(bǔ)＝[-99]補(bǔ)+[-58]補(bǔ)＝01100011B所以[-99-58]原＝01100011B-99-58=99結(jié)果錯(cuò)誤!2023/9/4112第112頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)補(bǔ)碼運(yùn)算

溢出：指運(yùn)算時(shí)數(shù)值超過(guò)了機(jī)器內(nèi)存部件所能表示的最大值時(shí)，發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。（主要為兩個(gè)同符號(hào)相加或兩個(gè)異號(hào)數(shù)相減時(shí)，結(jié)果超出了8位二進(jìn)制補(bǔ)碼所能表示的范圍）溢出的判別方法：兩個(gè)8位（D7～D0）帶符號(hào)數(shù)（補(bǔ)碼表示）相加（或相減），設(shè)第7位向上的進(jìn)位（或借位）為C，D6向D7位的進(jìn)位（或借位）為C’，則當(dāng)C⊕C’=1時(shí)，產(chǎn)生溢出，否則無(wú)溢出。注意：同號(hào)相減或異號(hào)相加——不會(huì)溢出。同號(hào)相加或異號(hào)相減——可能溢出。2023/9/4113第113頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)補(bǔ)碼運(yùn)算

例判別下列兩個(gè)8位帶符號(hào)數(shù)相加是否溢出。①01011011B+01000001B②00111111B+10011110B2023/9/4114第114頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)(1)定點(diǎn)表示法在計(jì)算機(jī)中，如將小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變，稱(chēng)為定點(diǎn)表示法。

這個(gè)固定的位置是事先約定好的，不必用符號(hào)表示。

用定點(diǎn)法表示的實(shí)數(shù)叫做定點(diǎn)數(shù)。通常，定點(diǎn)表示采用以下兩種方法。2023/9/4115第115頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

小數(shù)點(diǎn)固定在最低數(shù)值位之后，機(jī)器中能表示的所有數(shù)都是整數(shù)，這種方法稱(chēng)之為定點(diǎn)整數(shù)表示法。其格式如下：符號(hào)位數(shù)值位

當(dāng)用n位表示數(shù)N時(shí)，1位為符號(hào)位，n-1位為數(shù)值位，則N的范圍是：-2n-1≤N≤2n-1-1小數(shù)點(diǎn)隱含在此

①定點(diǎn)整數(shù)表示法2023/9/4116第116頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

若n＝8，則-128≤N≤127；若n＝16，則－32768≤N≤32767。例如：若N＝＋1011011B，n＝8，則在計(jì)算機(jī)內(nèi)用定點(diǎn)整數(shù)法可將N表示為：

010110112023/9/4117第117頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②

定點(diǎn)小數(shù)表示法

小數(shù)點(diǎn)固定在最高數(shù)值位之前，機(jī)器中能表示的所有數(shù)都為純小數(shù)，這種方法稱(chēng)之為定點(diǎn)小數(shù)表示法。其格式如下：符號(hào)位數(shù)值位當(dāng)用n位表示數(shù)N時(shí)，1位為符號(hào)位，n-1位為數(shù)值位，則N的范圍是：-1≤N≤1-21-n小數(shù)點(diǎn)隱含在此2023/9/4118第118頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如：若N＝0.1011011B，n＝8，則在計(jì)算機(jī)內(nèi)用定點(diǎn)小數(shù)法可將N表示為：01011011例如：若N＝-0.1011011B，n＝8，則在計(jì)算機(jī)內(nèi)用定點(diǎn)小數(shù)法可將N表示為：101001012023/9/4119第119頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在計(jì)算機(jī)中，小數(shù)點(diǎn)位置并不是固定不變的，而是可以改變的，這種表示法稱(chēng)為浮點(diǎn)表示法。用浮點(diǎn)法表示的實(shí)數(shù)，叫做浮點(diǎn)數(shù)。任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)N可以表示成如下形式：N＝10PSP稱(chēng)作N的階碼，10稱(chēng)作階碼的底，S稱(chēng)作N的尾數(shù)。2浮點(diǎn)表示法任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N可以表示成如下形式：