【微機(jī)原理】第一章 微型計算機(jī)基礎(chǔ)知識

鄉(xiāng)J戶圳大學(xué)…

“、…GuangzhouUn.versily,

單片機(jī)原理及應(yīng)用

主編：李速忠

《西安電子科技大學(xué)出版社》

主講：喻萍

09年2月

";廣州大學(xué)…

Y…GuangzhouUn.vers-ly.

參考書

喻萍《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》，化學(xué)

工業(yè)出版社，2006年

舒懷林、喻萍《單片機(jī)原理與接口技

術(shù)》，華中科技大學(xué)出版社，2001年

肖金球《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》，清

華大學(xué)出版社，2005年1月

馬淑華《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》，北

京郵電大學(xué)出版社，2005年10月

陳建鐸《單片機(jī)原理與應(yīng)用》，科學(xué)出

版社，2005年2月

第一章：微型計算機(jī)基礎(chǔ)知識

.§1.1計算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

一、數(shù)制及轉(zhuǎn)換

,二、計算機(jī)中數(shù)的表示

<41三、信息的編碼方法

，§1.2計算機(jī)基礎(chǔ)

一、計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

，二、微型計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)組成

三、單片機(jī)的產(chǎn)生、特點、發(fā)展、主流系列

■應(yīng)用

<、§1.1計算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

.、一、數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換

、1.計數(shù)制及十進(jìn)制數(shù)

<<2.二進(jìn)制數(shù)

33.十六進(jìn)制數(shù)

44.數(shù)制書寫約定

5.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

1、計數(shù)制及十進(jìn)制數(shù)

?十進(jìn)制

人們?nèi)粘Ｊ褂米疃嗟氖鞘M(jìn)制數(shù)，是根據(jù)“逢十進(jìn)一”的

原則進(jìn)行計數(shù)的。一個十進(jìn)制數(shù)，它的數(shù)值是由數(shù)碼0、

1、2..8、9來表示的。數(shù)碼所處的位置不同，代

表數(shù)的大小也不同。從右起的第一位是個位，第二位

是十位，第三位是百位......

“權(quán)”：個、十、百、千、萬……在數(shù)學(xué)上叫做“權(quán)”o

十進(jìn)制數(shù)的權(quán)是以10為底的幕。

“基數(shù)”：所使用的數(shù)碼的個數(shù)稱為“基數(shù)”（如十進(jìn)

制數(shù)中基數(shù)為10）。

“數(shù)值”：每一位上的數(shù)碼與該位“權(quán)”的乘積表示了該

位數(shù)值的大小。

計數(shù)制eg要素

數(shù)碼：如0、1、2、、、、、9

進(jìn)位：如逢十進(jìn)一

基數(shù):如R=10

權(quán):如1（r（I為序號）

.例題：5555.5

555

序號：321

103102101100-10-1

=5X103+5X102+5X1

5000+500+5。

按權(quán)展開相加5555.5

數(shù)碼在數(shù)中的位置不同，其值也不同。數(shù)碼

■與“權(quán)”的乘積就是該位數(shù)值大小。

?以2為基數(shù)的數(shù)制稱為二進(jìn)位計數(shù)制，它只包

括0和1兩個數(shù)碼，很容易用電子元件的兩種不

同的狀態(tài)來表示，例如，用高電平表示1,用

低電平表示0。所以，計算機(jī)中通常采用二進(jìn)

制數(shù)。

?二進(jìn)制數(shù)的計數(shù)特征：逢二進(jìn)一，運算簡單。

?在加、減、乘、除四則運算中，乘法實質(zhì)上是

做移位加法，除法則是移位減法。

.四晏素

進(jìn)位：逢二進(jìn)一

?權(quán)：2（i為序號）

:.例題2:101010101

..101010101

.=1X28+1X26+1X24+1X22+1X2°

<7=256+64+16+4+1

3=3的

?特點：位數(shù)多，難識別，易錯。

?為了書寫和閱讀方便，經(jīng)常采用十六進(jìn)

制數(shù)作為二進(jìn)制的縮寫形式，這樣書寫

長度短。

?在計數(shù)時，逢十六進(jìn)一。

?而十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方便。

.四要素

'數(shù)碼：

。、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、

B、C、D、E、F

■進(jìn)位：逢十六進(jìn)一

?基數(shù):R=16

權(quán):16i（i為序號）

十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制

000000

十100011

十200102

進(jìn)

六00113

制

進(jìn)43皿：4

數(shù)

制01015

、6IQIIJOL：6

數(shù)

二701117

對810008

進(jìn)

照910019

制

表101010A

數(shù)111011B

121100C

131101D

141110E

151111F

?可行性（物理實現(xiàn)方便）

?簡易性（運算簡單）一4個加、乘公式，

十進(jìn)相|55個

?可靠性一兩個狀態(tài)控制簡單，傳輸可靠。

?計算機(jī)用二進(jìn)制

?人用十進(jìn)制六進(jìn)制

4數(shù)制書寫約定

S\>101是二、十、十六進(jìn)制數(shù)？

<、?在書寫計算機(jī)程序時，一般不用基數(shù)作為下標(biāo)

4來區(qū)分各種進(jìn)制，而是用相應(yīng)的英文字母作后

綴來表示各種進(jìn)制。

例如：

</?B(Binary)——二進(jìn)制

卜?D(Decimal)——十進(jìn)制(D可省略，無后

綴為十進(jìn)制)

、?H(Hexadecimal)十六進(jìn)制

原因:

由于我們習(xí)慣十進(jìn)制計數(shù)，所以在研究問題

或討論解題的過程時，總是用十進(jìn)制來考慮和書

寫的。當(dāng)考慮成熟后，要把問題變成計算機(jī)能夠

“認(rèn)識”的形式，即把問題中的所有十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)

換成二進(jìn)制代碼，因此需要用到“十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成

二進(jìn)制數(shù)”的方法。計算機(jī)運算完畢得到二進(jìn)制

結(jié)果后，又需要用到“二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，，

的方法。才能把運算結(jié)果用十進(jìn)制形式顯示出來。

由于二進(jìn)制數(shù)書寫較煩、易錯，又經(jīng)常用十六進(jìn)

制表示，這就需要二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)

換

(1)二進(jìn)制、十六進(jìn)制f十進(jìn)制

基本方法：按權(quán)展開相加

利用十進(jìn)制數(shù)的運算法則求和，即可得到

等值的十進(jìn)制數(shù)。

.■例題：

Q101101.101B

<=1X25+1X23+1X22+1X20+1X24+1X23

，=32+8+4+1+0.5+0.125=45.625

、簡單方法：

■101101.101

.32168421.0.50.250,125=45.625

］例題:

=15X163+15X162+15X161+15X16°

=65536

.(2)十進(jìn)制

.?整數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)

小數(shù)轉(zhuǎn)換為小數(shù)

?混合數(shù)轉(zhuǎn)換為混合數(shù)

：將47D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制

47

23f余數(shù)為1低位

5|11—一余數(shù)為］

215一余數(shù)為］

2|5f余數(shù)為1

211f余數(shù)為0

0f余數(shù)為1J高位

所以?7%《01116

2:將3910轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

163910

16|244f余數(shù)為6低位

1615—余數(shù)為4

o—余數(shù)為⑸4高位

所以3910二F46H

例2:求0.

X)16

393750

65625

10.50000----------整數(shù)10(A)一高位

0.5

)16

8.0整數(shù)8一低位

(3)二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換

由于2』16,每4位二進(jìn)制

數(shù)與一個十六進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)o

使二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間

的轉(zhuǎn)換較為簡單

十六進(jìn)制T二進(jìn)制

方法：將每位十六進(jìn)制數(shù)宜接轉(zhuǎn)換

成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

例：

3AF.B2H

=001110101111.10110010B

實現(xiàn)下列各數(shù)制的轉(zhuǎn)換

?2.110111011011.11B=(

3.9C.7H=(

4.225.685=(

<b§1.1計算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

二、計算機(jī)中數(shù)的表示

■計算機(jī)中的數(shù)有正、負(fù)數(shù)及小數(shù)點，如何表

示正負(fù)符號及小數(shù)點？

.i.原碼

Jp2.補(bǔ)碼

3.反碼

4,補(bǔ)碼的運算

45.溢出和溢出判斷

二、計算機(jī)中數(shù)的表示

?帶符號數(shù)的表示：符號數(shù)值化

構(gòu)成計算機(jī)電路最基本的器件只有兩

個狀態(tài)，分別表示二進(jìn)制數(shù)碼。和1,因

此數(shù)的正、負(fù)號也只能用。和1來表示。

——符號數(shù)值化。

?規(guī)定：數(shù)的最高位為符號位

0—正號（+）

1-----負(fù)號（一）

.二、計算機(jī)中數(shù)的表示

，?在8位微機(jī)中，一個數(shù)常用8位二進(jìn)制表示

<、?例1：+1。。1101在機(jī)器中表示010。1101

、?例2：—1001101在機(jī)器中表示11001101

<rD7尸6尸5尸4尸3PD[Dp

.|o/l|1|o|o|l|l|o|l

^號數(shù)值位

4r機(jī)器數(shù)：一個數(shù)在計算機(jī)中所表示的二進(jìn)制形式

.（把正、負(fù)符號分別用0、1表示了的數(shù)）

真值：這個數(shù)的木身稱為該機(jī)器數(shù)的真值

■二、計算機(jī)中數(shù)的表示

<、11.一個數(shù)的數(shù)值和符號都用二進(jìn)制數(shù)碼表示，進(jìn)

，行運算時，計算機(jī)如何處理符號呢？

<12.符號和數(shù)值位同時參加運算，還是分別處理呢?

為處理好此問題，就產(chǎn)生了把符號位、數(shù)值位

進(jìn)行編碼的各種方法：原碼、補(bǔ)碼、反碼。

1、原碼

<、整數(shù)X的原碼是指：其符號位的0或1表示X

的正負(fù)，其數(shù)值部分就是X的絕對值。通常

<4用以］原表示x的原碼。原碼是機(jī)器數(shù)之一

<\列X=+105=+1101001B,［X］原=01101001B

4列X=-105=-1101001B,以］原=11101001B

列［+0］原=00000000B,［-0］原=10000000B

\1、原碼

<71、簡單、易懂、直觀、求真值方便。

42、數(shù)值范圍：8位二進(jìn)制數(shù)用原碼表示的數(shù)的范

<7圍為一127?+127（?2八人1~+2nl?1）

[+127]原=Oin1111B

?P[―127]原=lin1111B

、3、數(shù)。的原碼有兩種不同的形式

<、4、加減運算復(fù)雜，符號和數(shù)值分別處理。類似

4筆算，要考慮同號、異號、力口、減。

2、補(bǔ)碼

.?由于原碼表示運算復(fù)雜，從而使計算機(jī)

的運算器結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，實際中采用另

,一種機(jī)器碼表示：補(bǔ)碼

<4?補(bǔ)碼表示的數(shù)，符號與數(shù)值一樣參加運

算，減法可轉(zhuǎn)換成加法，因而使計算機(jī)

V的結(jié)構(gòu)大為簡化。

2、補(bǔ)碼

（1）模和補(bǔ)碼的概念（以時鐘為例說明）

［準(zhǔn)確時間：3點

、現(xiàn)在時間：5點（快2小時）

調(diào)整方法：--------

「倒撥5-2=3

，）?5+10=3+12^3

因鐘面12與。點重合，可把12看作0,

因此+10=—2

由5+10=3+12=3可知

?12是時鈍除混￡12進(jìn)制，逢12

進(jìn)1失，只

MS),

順時鐘的+10與逆時鐘

的一2對模12成補(bǔ)數(shù)關(guān)系

?當(dāng)X

例X=—2。一

—2+12=—2(mod12)

10=-2(mod12)

、結(jié)

Ki在模12的意義下，負(fù)數(shù)(一2)可以轉(zhuǎn)換

<4為正數(shù)(+10),即一2的補(bǔ)碼為+10。

q■表小為：

、[-2]補(bǔ)=10(mod12)

<下[-2]補(bǔ)=-2+12(mod12)

.、模12用K表示得到補(bǔ)碼的公式：

[X]補(bǔ)=1140((modK)

即一個負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=模加上該負(fù)數(shù)

,?將此概念推廣到計算機(jī)，若二進(jìn)制位數(shù)

11=8,最大計數(shù)容量256,模K=28=0

?計算機(jī)中負(fù)數(shù)也可用補(bǔ)碼表示，減法變加

法。

[X]補(bǔ)=28+X(mod28)

[X]補(bǔ)=2n+X(mod2n)

但求補(bǔ)碼需作減法，引入補(bǔ)碼就無意義,

因此需改進(jìn)求補(bǔ)碼方法。

（2）求補(bǔ)碼的方法

正數(shù)：【X】補(bǔ)=X=[X]原

負(fù)數(shù)：只有負(fù)數(shù)才需求補(bǔ)碼。三種方法:

①根據(jù)定義求：【X】補(bǔ)=2"+X

②利用原碼求：對其原碼除符號位以外求反加1

③直接求補(bǔ)法：對其原碼除符號位及最低位1以

后不變，其它求反。

①根據(jù)定義求：【X】補(bǔ)=2n，X

例：X=-1010111B,n=8

[X]補(bǔ)=28+(-1010111B)

=100000000B-1010111B

=10101001B

要做一次減法，不實用!

②利用原碼求：對其原碼除符號位以

外求反加1

例1：X=-1010111B

[X]11010111B

[X]補(bǔ)=10101000B+1

=10101001B

②利用原碼求：對其原碼除符號位以

外求反加1

X=-1100100B

[X]原=11100100B

[X]補(bǔ)=10011011B+1

=10011100B

反之對【X】補(bǔ)除符號位以外求反加1就得【X】原

例3：［X］#=10011100B

【［X］補(bǔ)］補(bǔ)=［X］原

=11100100B

③直接求補(bǔ)法：對其原碼除符號位及

最低位1以后不變，其它求反。

例的X=-1101000B

[X]原=11101000B

[X]補(bǔ)=10011000B

?驗證：[X]#=10010111+1

=10011000B

③直接求補(bǔ)法：對其原碼除符號位及

最低位1以后不變，其它求反。

例2:X=-1001011B

[X]原=11001011B

[X]#=10110101B

?驗證：rx]#=10110100+1

=10110101B

■(3)求真值

■正數(shù)：［X】補(bǔ)=*,0r十號

負(fù)數(shù)：對【X】補(bǔ)除符號位以外求反加1,

、并將符號1—號。

<4實質(zhì)：x補(bǔ)—x原—x真

例的rxi#=01010111B

.X真=+1010111B

<7例2:［X］補(bǔ)=10110000B

■XM=-1010000B

Ri1、數(shù)值范圍：8位二進(jìn)制數(shù)用補(bǔ)碼表示的數(shù)的范

圍為一128?+127(_2n-1?+2n-1-l)

[+127]補(bǔ)=oniHUB

[—128]補(bǔ)=10000000B(用定義求)

<?2、數(shù)0的補(bǔ)碼表示唯」

[+0]補(bǔ)=[―0]補(bǔ)=。

<y3、運算簡單，減法可變加法，符號位參加運算。

4因此計算機(jī)中采用補(bǔ)碼表示。

＜、3、及碼

?早期用，現(xiàn)只做為邏輯運算的需要。

正數(shù)：【X】補(bǔ)=【X】反=【X］原=*

負(fù)數(shù)：對其原碼除符號位以外求反

例：x=—1001011B

[X]原=11001011B

[X]反=10110100B

[X]#=10110101B

原碼、補(bǔ)碼、反碼（小結(jié)1）

1.對于正數(shù)，三種編碼都是一樣的，即［刈原=僮］

反=［X］補(bǔ)。對于負(fù)數(shù)，三種編碼就不同了；所

以，原碼、反碼和補(bǔ)碼的實質(zhì)是用來解決負(fù)

數(shù)在機(jī)器中表示的三種不同的編碼方法。

2.三種編碼的最高位都是表示符號位，符號位

為0,表示真值為正數(shù)，其余位即為真值；符

號位為1,表示真值為負(fù)數(shù)，其余位除原碼外,

不再是真值了；對于反碼，需按位求反，才

是真值；而對于補(bǔ)碼，則需按位求反加1,才

是真值。

原碼、補(bǔ)碼、反碼（小結(jié)2）

3、8位二進(jìn)制原碼、反碼和補(bǔ)碼所能表示的數(shù)

值范圍是不完全相同的：它們分別是一127?

+127,—127?+127和一128?+127；其中

對于數(shù)0的表示也不相同，原碼有兩種表示法,

反碼也有兩種表示法，補(bǔ)碼只有一種表示法。

4、采用補(bǔ)碼以后，可分別將加法或減法運算轉(zhuǎn)

化為相加或取補(bǔ)相加運算，從而允許電路做

得最簡單，而且運算速度最快，這就是引進(jìn)

補(bǔ)碼的目的（原碼和反碼己被遺棄）。

<.4、補(bǔ)碼的運算

jRl>采用補(bǔ)碼以后，可使正、負(fù)數(shù)的加、減運算簡

化為單純的相加運算，這就是引入補(bǔ)碼概念的

■目的所在。因此，在微型計算機(jī)中，凡是帶

符號數(shù)一律用補(bǔ)碼表示，補(bǔ)碼存放，補(bǔ)碼運算

4?P結(jié)果也是補(bǔ)碼。

?經(jīng)過證明，不管帶符號兩數(shù)為何種情況:

①力口：［x］補(bǔ)+［y］補(bǔ)=［x+y］補(bǔ)(mod2n)

②減：［x—y］補(bǔ)=［x］補(bǔ)+［—y］補(bǔ)(mod2n)

4、補(bǔ)碼的運算（加法）

例1：X=-11,Y=-14,求［X］補(bǔ)+［y］補(bǔ)

X原=10001011BX補(bǔ)=11110101B

Y原=10001110BY補(bǔ)=1CCC（MMOB

A1100111B

模28=0丟失

［x］補(bǔ)?［丫］補(bǔ)=1100111B

X+Y=-0011001B=-25

<.4、補(bǔ)碼的運算（加法）

■例2：X=11,Y=-14,求［x］補(bǔ)+［y］補(bǔ)

?T

，X原=00001011BX補(bǔ)=00001011B

<4Y原=10001110BY補(bǔ)=11110CM0B

11111101B

.M補(bǔ)+［y］補(bǔ)=11111101B

X+Y=-0000011B=-3

原碼減11-14有借位，補(bǔ)碼加無進(jìn)位。

4、補(bǔ)碼的運算（減法）

[x—y]補(bǔ)=[x+(-y)]#=[x]#+[-y]補(bǔ)

?用加法運算代替減法運算，而結(jié)果一樣，

但要求【一y】補(bǔ)

?運算前，機(jī)器中存放的是［x］補(bǔ)，［y］補(bǔ)，

如何得到【一y】補(bǔ)？

?已知一個數(shù)的［y］補(bǔ)，求【一y】補(bǔ)稱為取補(bǔ)

方法：

對［y］補(bǔ)連同符號位求反加1得到【一y】補(bǔ)

4、補(bǔ)碼的運算（減法）

例1：X=35,Y=26,求［x—y］補(bǔ)

X原=00100011BX#=00100011B

Y原=00011010B

Y補(bǔ)=00011010B補(bǔ)=11100110B

——10001001B

模28=0丟失

[x—y]補(bǔ)=0001001B

X-Y=+0001001B=+9

35—26原碼夠減無借位，補(bǔ)碼加有進(jìn)位

,4、補(bǔ)碼的運算（減法）

例2：X=26,Y=-35,求［x—y］補(bǔ)

XM=00011010BX#=00011010B

Y原=10100011B

Y補(bǔ)=11011101B［，］補(bǔ)=0010(MH1B

00111101B

［x—y］補(bǔ)=00111101B

X-Y=+0111101B=+61

4、補(bǔ)碼的運算（小結(jié)）

1.采用補(bǔ)碼運算后，結(jié)果也是補(bǔ)碼，欲得真值，還須轉(zhuǎn)

換。

2.運算時，第一，符號位與其余數(shù)值位一起參加運算；

第二，符號位產(chǎn)生的進(jìn)位丟掉不管；第三，要保證運

算不超過補(bǔ)碼所能表示的最大范圍。

3.在微型計算機(jī)中，凡是帶符號的數(shù)一律是用補(bǔ)碼表

示的，因此一定要記住運算的結(jié)果也是用補(bǔ)碼表示的。

4.微計算機(jī)本身是無法區(qū)別有符號數(shù)與無符號數(shù)的，即

它不管是對有符號數(shù)還是無符號數(shù)，總是按照規(guī)定的

要求做加法或取補(bǔ)相加。

5、溢出及溢出判斷

么是溢出？運算結(jié)果超出了機(jī)器允許表示的最大

范圍時稱溢出。溢出時數(shù)值會向符號位進(jìn)位，從

而影響符號位的正確性，這和正常溢出（符號位

的進(jìn)位）模2n的丟失性質(zhì)不同。后者不影響結(jié)果

的正確性，前者結(jié)果錯，要停機(jī)處理。

溢出可能性？

同號相加，異號相減

溢出的判斷？

方法1:根據(jù)參加運算的兩數(shù)

的符號與結(jié)果的符號來判斷。

例1；X=+65,Y=+67,X+Y=?

X補(bǔ)=01000001

Y補(bǔ)=01000011CS：符號位進(jìn)位

0100

CP：次高位進(jìn)位

X+Y=65+67=132>127,溢出了！

例2：X=—120,Y=—18,X+Y=?

X補(bǔ)=10001000

Y補(bǔ)=11101110

X+Y=-120-18=-138<-128,

溢出了！

<?

、方法2：雙高位法（微機(jī)中用）

■——符號位進(jìn)位。有進(jìn)位為1,否則0

、.Cp——次高位進(jìn)位。有進(jìn)位為1,否則0

十Cp=1,有溢出。相異：Cs*Cp

gCs十Cp=O,無溢出。相同：C$=Cp

如前兩例題

、作業(yè)2

k1.用8位二進(jìn)制數(shù)寫出下列十進(jìn)制數(shù)的原碼、反

碼與補(bǔ)碼

.(1)X=+55(2)X=-65

42對下列二進(jìn)制數(shù)，把它們看成是尢符號數(shù)付，

它們相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是多少？把它們看成是有

V符號數(shù)的補(bǔ)碼時，它們相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是多少?

(1)01110110B(2)10110001B

■

＜、§1.1計算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

R三、信息的編碼方法

計算機(jī)處理的不僅僅是二進(jìn)制信息，還能

表示、處理其它字符、字母等非數(shù)字信息。

、但也只能用二進(jìn)制形式表示。

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

、2、字符的編碼

13、奇偶校驗碼

4.漢字的編碼

三、信息的編碼方法

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

引入：

?有時為了某種需要，要求計算機(jī)用十進(jìn)制數(shù)輸

入、運算，由于計算機(jī)只識別二進(jìn)制，為了表

示和處理十進(jìn)制數(shù)，必須用二進(jìn)制數(shù)來編碼，

因24=16,23=8,所以要4位二進(jìn)制才能表示

一位十進(jìn)制數(shù)碼，稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù),

簡稱為二一十進(jìn)制數(shù)，或稱為BCD(Binary

CodedDecimal)碼。

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

?4位二進(jìn)制有16種組合，但只選其中

10個組合表示0?9,不同的選擇就有不

同形式的BCD碼，最常用的是8421

BCD碼。它取了4位二進(jìn)制數(shù)順序編碼

的前10個碼表示十進(jìn)制數(shù)的0-9,這4

位二進(jìn)制碼的值就是被編碼的一位十進(jìn)

制數(shù)的值。后6種舍去。

BCD編碼

十進(jìn)制8421BCD二進(jìn)制

QQQoQQQ

XIoXIooo±1

Co1ooIo

J\00±X

0o±1±1oo11

xAo±1o1oo

oCoo

oc±j1±1±1±1

OC5C±1±1oTIo

475C±1±1±1o±1XI±1

0±1XIooo

±1±1±o1o±1

0oo1Io

±100±1±X

±11o±T0o000XI±o1±1

200oo0o0Co1o

±1±TO±1±

±1300oXIoo±1±1±o1±1

4oooo1Io

±100XI±T±±TX

±15o00±To±o1±1±1±XI1±1

00

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

(1)BCD<-->十進(jìn)制

用BCD碼表示十進(jìn)制數(shù)，只要把每位十進(jìn)制

數(shù)用對應(yīng)的4位二進(jìn)制碼代替即可。

例L834=(100000110100)BCDo

為了避免BCD格式的碼與純二進(jìn)制碼混淆，

必須在每4位之間留一空格。這種表示方

法也適用于十進(jìn)制小數(shù)。

例2：0.764=(0.011101100100)BCD

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

BCD碼的優(yōu)點是與十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方便，容

易閱讀。

例3：(011110001000)BCD=788

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

(2)BCD<-->二進(jìn)制

BCD碼雖然由二進(jìn)制代碼組成，但不是二進(jìn)

制數(shù)。形式上的二進(jìn)制數(shù)實質(zhì)是十進(jìn)制數(shù)

例：57=(01010111)BCD

=0111001B

?對BCD碼，每一位十進(jìn)制數(shù)之間仍保留

“逢十進(jìn)一”的關(guān)系

?對二進(jìn)制仍是“逢二進(jìn)一”的關(guān)系

1、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

(3)BCD的加減運算

用BCD碼表示的十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)比純二進(jìn)

制表示的十進(jìn)制數(shù)位數(shù)更長，使電路復(fù)

雜性增加，運算速度減慢些，而且運算

復(fù)雜，這是其缺點。

注意兩點：

1.參加運算的數(shù)必須用BCD碼表示

2.逢十進(jìn)一

(3)BCD的加減運算

例1：

十進(jìn)制BCD碼正確

2100100001

+36+00110110

5701010111

(3)BCD的加減運算

例2：

十進(jìn)制BCD碼

5701010111

+69+0110.

12611000000*126

(3)BCD的加減運算

結(jié)果不對的原因;

要調(diào)整!

1-當(dāng)結(jié)果在U?，珥T物

2.當(dāng)結(jié)果＞9,錯！如例2,有兩種情況:

①1111N結(jié)果＞1001,現(xiàn)象：非BCD碼

②結(jié)果》1111,現(xiàn)象：有進(jìn)位

(3)BCD的加減運算

?調(diào)整方法：當(dāng)結(jié)果＞9或有進(jìn)位

大例：上題結(jié)果11000000

?+01100110

100100110

126正確

三、信息的編碼方法

2、字符的編碼

在計算機(jī)中除了數(shù)值之外，還有一類非常重要

的數(shù)據(jù)，那就是主控。如：

1.英文的大小寫字母（A,B,C,

c,■■■）（共52個）

2.數(shù)字符號（0,1,2,9）（10個）

3.其他常用符號（如：？、=、％、?、一、X、

；、/、等）（32個標(biāo)點、34個控制）

三、信息的編碼方法

2、字符的編碼

?在計算機(jī)中，這些符號都是用二進(jìn)制編碼的形

式表示，即每一個個惟一固定的

進(jìn)制編碼編碼標(biāo)準(zhǔn)。

目前微機(jī)?碼”，

即ASCII碼」ode

forInfoi:ASCII

?它使用七位號，該編

碼方案中共有128個符號(27=128),從

(0000000)2~(1111111)2

2、字符的編碼

?ASCII碼在微處理機(jī)外部設(shè)備（CRT顯示器、

鍵盤、終端等等）和通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)表示中廣

泛使用。

?下表為7位ASCII碼字符表，在內(nèi)存中每個字

符占一個字節(jié)。表中最高位未列出，一般表示

時都以。來代替，也可作奇偶校驗位，以確定

數(shù)據(jù)傳送是否正確。如數(shù)字。?9的ASCH表

示為十六進(jìn)制數(shù)30H?39H,字母A?Z的

ASCH碼為41H?5AH。

美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII（7位代碼）

1列0③1234567

位765-

行000001010100101110111

14321on

00000NULDLESP0@P、p

I

0001SOHDC11AQaq

a

20010STXDC22BRbr

30011ETXDC3#3Ccs

40100EOTDC4$4DTdt

§0101ENQNAK%5EUeu

60110ACKSYN&6FVfV

70111BELETB7Gwgw

81000BSCAN(Hhx

91001HTEM)9IYy

101010LFSUB*JJz

1011VTESC+K1k[

121100FFFS<L\1

-1101CRGSM]m)

1110SORS>Nf①n

1111SIUS?|②0DEL

三、信息的編碼方法

3、奇偶校驗碼

數(shù)碼在傳送過程中易出錯，為便于檢測

是否發(fā)生錯誤，常設(shè)置校驗碼。有許多

種校驗碼，奇偶校驗碼是最簡單的一種。

奇校驗：是指每個代碼中所有1的個數(shù)（包括

奇校驗位）是奇數(shù)。

偶校驗：是指每個代碼中所有1的個數(shù)（包括

偶校驗位）是偶數(shù)。

3、奇偶校驗碼（奇校驗）

例1：用奇校驗傳送ASCH代碼中的A

?A的ASCII碼：1000001

?兩個1,為達(dá)到奇數(shù)個1,設(shè)奇校驗位為1

?奇校驗碼應(yīng)為11000001

奇校驗位奇校驗碼

3、奇偶校驗碼（偶校驗）

例2：用偶校驗傳送ASCH代碼中的C

?C的ASCII碼：1000011

?三個1,為達(dá)到偶數(shù)個1,設(shè)偶校驗位為1

?偶校驗碼應(yīng)為11000011

3、奇偶校驗碼

?ASCH碼只有7位，存放在一個8位的單元

中，最高位是空的，所以常作奇偶校驗位,

使該組信息中1的個數(shù)為奇（偶）數(shù)，在

信息處理過程中應(yīng)將該位屏蔽掉。

?檢測錯誤的原理：信息代碼發(fā)出時為奇

（偶）數(shù)個1,接收到的信息仍為奇（偶）

數(shù)個1。否則，傳送中發(fā)生了錯誤。

?不足：只能檢查出奇數(shù)個錯，不能檢查出

偶數(shù)個錯。

4.漢字的編碼

?計算機(jī)要處理漢字信息，就必須首先解決漢字

的表示問題。同英文字符一樣，漢字的表示也

只能采用二進(jìn)制編碼形式，目前使用比較普遍

的是我國制定的漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)GB2312?80,

該標(biāo)準(zhǔn)共包含一、二級漢字6763個，其他符

號682個，每個符號都是用14位（兩個7位）

二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，通常叫做國標(biāo)碼。如“啊，，

的國標(biāo)碼為1110000,1100001c新的國標(biāo)

漢字庫已包括兩萬多個漢字和字符。

第一章：微型計算機(jī)基礎(chǔ)知識

§1-1計算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

一、數(shù)制及轉(zhuǎn)換

二、計算機(jī)中數(shù)的表示

三、信息的編碼方法

§1.2計算機(jī)基礎(chǔ)

、計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

、微型計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)組成

、單片機(jī)的產(chǎn)生、特點、現(xiàn)狀、發(fā)展、應(yīng)用及主流系列

四、嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)

§1.2計算機(jī)基礎(chǔ)

▲、計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

1、馮?諾伊曼計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)

2、計算機(jī)基本工作過程

馮?諾伊曼計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)

?計算機(jī)開始是作為計算工具出現(xiàn)的：

例：用算盤計算50X4+160+4=240的過程

.⑴筆、紙：①記錄原始數(shù)據(jù)：50、4、160、4

②記錄計算步驟：50義4、1604-4,珠算□決

八③記錄中間結(jié)果：200、40

<?④記錄最后結(jié)果：240

⑵算盤：運算工具

⑶腦、手：控制整個過程

、若用計算機(jī)完成上述過程，相應(yīng)有：

K|⑴運算器-----算盤

⑵存儲器一一筆、紙

⑶控制器--腦

<4⑷輸入設(shè)備一一原始數(shù)據(jù)、計算步驟輸入計算機(jī)

Q⑸輸出設(shè)備--輸出運算結(jié)果

以上5部分構(gòu)成了計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，盡管計算機(jī)

有大、中、小、微等各種型號，在結(jié)構(gòu)上差別

較大，但基本組成一樣：5大部件

1、馮?諾伊曼計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)

一運算器-

數(shù)據(jù)信息控制信

（數(shù)據(jù)、程序）息

<7

=?輸入設(shè)備

j＞存儲器〉輸出設(shè)備結(jié)果

控制器

1、馮?諾伊曼計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)

|?馮?諾伊曼計算機(jī)在物理結(jié)構(gòu)上由5大部

件構(gòu)成。

??馮?諾伊曼計算機(jī)的基本工作原理可概括

人為：存儲程序、程序控制。計算機(jī)能自

?動處理信息，是因為事先編制了程序，

并按順序存放在存儲器中，計算機(jī)工作

?b時按順序取出執(zhí)行，這就是存儲程序原

、理。

1、馮?諾伊曼計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)

?存儲程序原理設(shè)計思想是1946年由美籍匈牙利

數(shù)學(xué)家馮?諾依曼(VonNeumann)提出的，并

確立了存儲程序計算機(jī)的5個組成部分和工作

方法、相互關(guān)系。

?半個世紀(jì)來，盡管計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大

變化，性能不斷改進(jìn)，但本質(zhì)上存儲程序控制

和計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)思想仍是現(xiàn)代計算機(jī)的結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)，因此統(tǒng)稱為馮?諾伊曼計算機(jī)。

?馮?諾伊曼計算機(jī)奠定了計算機(jī)的理論基礎(chǔ)，

確立了計算機(jī)的基本模式。

2、計算機(jī)基本工作過程

計算機(jī)的工作過程是兩組信息在計算機(jī)內(nèi)部

的流動過程

?第一步：程序、原始數(shù)據(jù)（輸入設(shè)備）一存儲

器

?第二步：控制器根據(jù)存儲器中的程序自動指揮

各部件工作。

?第三步：結(jié)果（輸出設(shè)備）一輸出。

§1.2計算機(jī)基礎(chǔ)

--------微型計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)組成

1、微型計算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展

2、微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)

3、硬件和軟件

4、特點及應(yīng)用

5、常用名詞術(shù)語

1、微型計算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展

?計算機(jī)的發(fā)展

1946年2月15日，世界上第一臺計算機(jī)在美國賓夕法

尼亞大學(xué)研制成功。字長12位，主存17K,運算速度

每秒5000次，但它卻是龐然大物?？偣彩褂?8800個

電子管，1500個繼電器，占地面積為150m2,重303

耗電150kW,造價為100多萬美元。今天看來，這臺

計算機(jī)不如現(xiàn)在的一臺微機(jī)。但它奠定了現(xiàn)代計算機(jī)

發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)，開創(chuàng)了計算機(jī)的新時代。如果把它

稱為第一代電子計算機(jī)，至今已發(fā)展至第五代超大規(guī)

模集成電路計算機(jī)。

計算機(jī)的發(fā)展

第一代（1946年?1958年）電子管數(shù)字計算機(jī)：計算機(jī)的

邏輯元件采用電子管，主存儲器采用磁鼓、磁芯，外

存儲器已開始采用磁帶；軟件主要用機(jī)器語言編制，

后期逐步發(fā)展了匯編語言。主要用于科學(xué)計算。

第二代（1958年?1964年）晶體管數(shù)字計算機(jī)：計算機(jī)的

邏輯元件采用晶體管，主存儲器采用磁芯，外存儲器

已開始使用磁盤；軟件已開始有很大的發(fā)展，出現(xiàn)了

各種高級語言及編譯程序。此時，計算機(jī)速度明顯提

高，耗電下降，壽命提高。計算機(jī)已發(fā)展至進(jìn)行各種

事務(wù)處理，并開始用于工業(yè)控制。

1第三代（1964年?1971年）集成電路計算機(jī)：計

算機(jī)的邏輯元件采用4、心1犬/Hr大木”七叩，

即所謂的SSI和MSL軟件發(fā)展更快，已有分時

操作系統(tǒng)，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。

第四代（1971年以后）大規(guī)模集成電路計算機(jī):

O所謂

電路（LSI）是指在單片硅片I-

可集成1000至20000個晶體管的集成電路。由于

LSI的體積小，耗能減少，可靠性高，因而促

使計算機(jī)以極快的速度發(fā)展。

第五代的計算機(jī)的發(fā)展方向是人工智能計算機(jī)、

網(wǎng)絡(luò)計算筑。人們正進(jìn)行多方面的探索。

?計算機(jī)的結(jié)構(gòu)

、控制器

計CPU：運算器

算主機(jī)

機(jī)存儲器

結(jié)

構(gòu)

輸出設(shè)備

II/O設(shè)備：輸入設(shè)備、

?微型計算機(jī)的出現(xiàn)

//第四代后，計算機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)兩個分支

1型化：高速、高功能、高價格、大體積（中國“銀河”、

“曙光”、“神威”三大系列，曙光5000萬億次）.

Xd散型化:價格低、體積小、功耗低、應(yīng)用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)

微型計算機(jī)（Microcomputer,簡稱MC）是指把計算

機(jī)的心臟——中央處理器（CPU）集成在一小塊硅片

±o為了區(qū)別于大、中、小型計算機(jī)的CPU,而稱微

型計算機(jī)的CPU可片為微處理器MPU

（MicroprocessingUnit或Microprocessor）

微機(jī)在結(jié)構(gòu)上與一般計算機(jī)無本質(zhì)區(qū)別，但結(jié)構(gòu)形式上

更為簡單：微型計算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)。

.麻型計算機(jī)系統(tǒng)(總線式結(jié)構(gòu))

■(Microcomputersystem)

?微型計算機(jī)的發(fā)展階段

第一階段(1971-1973)

?4位和低檔8位

?典型的微型機(jī)以Intel4004和Intel4040、

8008為基礎(chǔ)

?微處理器和存儲器采用PMOS工藝

?工作速度很慢

?微處理器的指令系統(tǒng)不完整，沒有操作系統(tǒng),

只有匯編語言

?存儲器的容量很小，只有幾百字節(jié)

?主要用于工業(yè)儀表、過程控制或計算器中。

、第二階段(1974—1977)

?中檔8位

?Intel8080/8085>Zilog公司的Z80及

Motorola公司的6800

?微處理器采用高密度MOS(HMOS)工藝

?具有較完整的指令系統(tǒng)和較強(qiáng)的功能，配有簡

單的操作系統(tǒng)(如CP/M)和高級語言。

?存儲器容量達(dá)64KB,配有熒光屏顯示器、鍵

盤、軟盤驅(qū)動器等設(shè)備，構(gòu)成了獨立的臺式計

算機(jī)。

、第三階段(1978*1981)

■|■16位和準(zhǔn)32位^^^^^^

?lntel8086>8088、Motorola的68000和

.Zilog的Z8000

^5?微處理器采用短溝道高性能NMOS工藝

，?在體系結(jié)構(gòu)方面吸納了傳統(tǒng)小型機(jī)甚至大型機(jī)

的設(shè)計思想，如虛擬存儲和存儲保護(hù)

■?IBM?PC系列機(jī)占領(lǐng)世界市場

第四階段（20世紀(jì)80年代）

?80年代初，IBM公司推出開放式的IBM

PC,這是微型機(jī)發(fā)展史上的一個重要里

程碑。IBMPC采用Intel80x86（當(dāng)

時為8086/8088、80286、80386、

80486）微處理器和Microsoft公司的

MSDOS操作系統(tǒng)并公布了IBMPC的

總線設(shè)計。

?第五階段（20世紀(jì)90年代開始）

1■?64位（外部64,內(nèi)部32位）

?586（Pentium）、PH、PIIRP4及兼

Q容機(jī)，如K3、K4、K5

<?RISC（ReducedInstructionSet

■Computing的縮寫）（精簡指令集計

/算機(jī)，計算機(jī)CPU的一種設(shè)計模式）技

，術(shù)的問世使微型機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了重

?P大變革，使應(yīng)用程序的設(shè)計簡單、方便。

、微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)總線(DB)

中央

處理器

控制部線(CB)

CPU

地址總線(AB)

I/O設(shè)備I/O設(shè)備

?總線結(jié)構(gòu)

?通過三組總線將各組成部分聯(lián)系在一起,

采用三總線作為數(shù)據(jù)通路的計算機(jī)稱為

總線式計算機(jī)。所以總線也是計算機(jī)的

組成部分，且標(biāo)準(zhǔn)化。

?此結(jié)構(gòu)為微機(jī)的生產(chǎn)和組成提供了方便,

為微機(jī)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用性

方面奠定了基礎(chǔ)。

?各部件的功能

Q(1)存儲器

A功能：存放程序和數(shù)據(jù)

。程序:指令的有序集合。

?:?指令:規(guī)定計算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令O

?:?指令系統(tǒng)：一臺計算機(jī)的全部指令。

程序數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制形式存放

?:?為便