《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課件第1章

第1章概述1.1計算機(jī)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1.2計算機(jī)中數(shù)與字符的編碼1.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成1.4微型計算機(jī)的性能指標(biāo)及分類1.5多媒體計算機(jī)1.1計算機(jī)的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

1.1.1數(shù)與數(shù)制進(jìn)位計數(shù)制是一種計數(shù)的方法。在日常生活中，人們使用各種進(jìn)位計數(shù)制。例如，六十進(jìn)制(1小時=60分，1分=60秒)，十二進(jìn)制(1英尺=12英寸，1年=12月)等。但最熟悉和最常用的是十進(jìn)制計數(shù)。如前所述，在計算機(jī)中使用的是二進(jìn)制計數(shù)。另外，為便于人們閱讀及書寫，常常還要用到八進(jìn)制計數(shù)及十六進(jìn)制計數(shù)來表示二進(jìn)制計數(shù)。十進(jìn)制數(shù)的特點是“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”，需要用到的數(shù)字符號為10個，分別是0～9。二進(jìn)制數(shù)的特點是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”，需要用到的數(shù)字符號為2個，分別是0、1。八進(jìn)制數(shù)的特點是“逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”，需要用到的數(shù)字符號為8個，分別是0～7。十六進(jìn)制數(shù)的特點是“逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六”，需要用到的數(shù)字符號為16個，分別是0～9、A～F。

任意一個十進(jìn)制數(shù)可以用位權(quán)表示，位權(quán)就是某個固定位置上的計數(shù)單位。在十進(jìn)制數(shù)中，個位的位權(quán)為100，十位的位權(quán)為101，百位的位權(quán)為102，千位的位權(quán)為103，而在小數(shù)點后第一位上的位權(quán)為10－1，小數(shù)點后第二位的位權(quán)為10－2等等。因此，如果有十進(jìn)制數(shù)234.13，則百位上的2表示兩個100，十位上的3表示三個10，個位上的4表示四個1，小數(shù)點后第一位上的1表示一個0.1，小數(shù)點后第二位上的3表示三個0.01，用位權(quán)表示為

(234.13)10?=2×102+3×101+4×100?+1×10－1+3×10－2

同理，任意一個二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)也可用位權(quán)表示。例如：1.1.2不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

1.十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)方法：除2取余數(shù)，結(jié)果倒排列。具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以2，得到一個商和一個余數(shù)；再將商除以2，又得到一個商和一個余數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到商等于0為止。每次得到的余數(shù)(必定是0或1)就是對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。注意：第一次得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最低位，最后得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最高位。【例1-1】將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下：最后結(jié)果為為了將一個既有整數(shù)又有小數(shù)部分的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，可以將其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再組合起來。例如把97.6875轉(zhuǎn)換成對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)的過程如下：

2.十進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù)方法：除8取余數(shù)，結(jié)果倒排列。具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以8，得到一個商和一個余數(shù)；再將商除以8，又得到一個商和一個余數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到商等于0為止。每次得到的余數(shù)(必定是小于8的數(shù))就是對應(yīng)八進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。第一次得到的余數(shù)為八進(jìn)制數(shù)的最低位，最后一次得到的余數(shù)為八進(jìn)制數(shù)的最高位。

2)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)方法：乘8取整數(shù)，結(jié)果順排列。具體做法：用8乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到一個整數(shù)和一個小數(shù)；再用8乘以小數(shù)部分，又得到一個整數(shù)和一個小數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止；最后將每次得到的整數(shù)部分(必定是小于8的數(shù))按先后順序從左到右排列，即得到所對應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)。

3.十進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制整數(shù)方法：除16取余數(shù)，結(jié)果倒排列。具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以16，得到一個商和一個余數(shù)；再將商除以16，又得到一個商和一個余數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到商等于0為止。每次得到的余數(shù)(必定是小于F的數(shù))就是對應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。第一次得到的余數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)的最低位，最后一次得到的余數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)的最高位。

2)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)方法：乘16取整數(shù)，結(jié)果順排列。具體做法：用16乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到一個整數(shù)和一個小數(shù)；再用16乘以小數(shù)部分，又得到一個整數(shù)和一個小數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止；最后將每次得到的整數(shù)部分(必定是小于F的數(shù))按先后順序從左到右排列，即得到所對應(yīng)的十六進(jìn)制小數(shù)。4.二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換因為23=8，所以每三位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位八進(jìn)制數(shù)；24=16，所以每四位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位十六進(jìn)制。表1-1列出了十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制最基本數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系，這些對應(yīng)關(guān)系在后面的二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換中要經(jīng)常用到。

1)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)方法：從小數(shù)點所在位置分別向左、向右每三位一組進(jìn)行劃分。若小數(shù)點左側(cè)的位數(shù)不是3的整數(shù)倍，在數(shù)的最左側(cè)補(bǔ)零；若小數(shù)點右側(cè)的位數(shù)不是3的整數(shù)倍，則在數(shù)的最右側(cè)補(bǔ)零。然后參照表1-1，將每三位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的一位八進(jìn)制數(shù)，排列后即為二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。表1-1十、二、八、十六進(jìn)制數(shù)碼的對應(yīng)關(guān)系

【例1-10】直接將二進(jìn)制數(shù)11110.11轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。其過程如下：

011 110 . 110 3 6 . 6所以

(11110.11)2=(36.6)8

2)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)方法：參照表1-1，將每一位八進(jìn)制數(shù)分解成對應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，排列后即為八進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

【例1-11】直接將八進(jìn)制數(shù)35.6轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下：

3)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)方法：從小數(shù)點所在位置分別向左、向右每四位一組進(jìn)行劃分。若小數(shù)點左側(cè)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最左側(cè)補(bǔ)零；若小數(shù)點右側(cè)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最右側(cè)補(bǔ)零。然后參照表1-1，將每四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)，排列后即為二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。 0001 1110 . 1100 1 E . C所以

(11110.11)2=(1E.C)16

【例1-12】直接將二進(jìn)制11110.11轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。其過程如下：4)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)方法：參照表1-1，將每一位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，排列后即為十六進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

【例1-13】直接將十六進(jìn)制數(shù)EF.C轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下：

E F C 1110 1111. 1100所以

(EF.C)16=(11101111.11)2由以上方法可以看出，(25)10=(11001)2=(19)16=(31)8，(0.5)10=(0.1)2=(0.8)16=(0.4)8。在計算機(jī)里，通常用數(shù)字后面跟一個英文字母來表示該數(shù)的數(shù)制，十進(jìn)制數(shù)用D(Decimal)、二進(jìn)制數(shù)用B(Binary)、八進(jìn)制數(shù)用O(Octal)、十六進(jìn)制數(shù)用H(Hexadecimal)來表示。由于英文字母O容易和零混淆，所以也可以用Q來表示八進(jìn)制數(shù)。另外，在計算機(jī)操作中一般默認(rèn)使用十進(jìn)制數(shù)，所以十進(jìn)制數(shù)可以不標(biāo)進(jìn)制。例如，25D=11001B=19H=31Q，0.5D=0.1B=0.8H=0.4Q。當(dāng)然，也可以用這些字母的小寫形式來表示數(shù)制。例如：25d=11001b=19h=31q，0.5d=0.1b=0.8h=0.4q。本書約定采用大寫字母形式。八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)主要用來簡化二進(jìn)制數(shù)的書寫，因為具有23=8，24=16的關(guān)系，所以使用八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)表示的二進(jìn)制數(shù)較短，便于記憶。IBM-PC機(jī)中主要使用十六進(jìn)制數(shù)表示二進(jìn)制數(shù)和編碼，所以必須十分熟悉二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。

同理，任意一個二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)也可用位權(quán)表示。例如：(101.11)2=1×22+0×21+1×20+1×2－1+1×2－2(124.36)8=1×82+2×81+4×80+3×8－1+6×8－2(AC.B5)16=A×161+C×160+B×16－1+5×16－2

根據(jù)上述概念，可推廣出表示任意進(jìn)制數(shù)的通式：其中為整數(shù)部分，為小數(shù)部分，r為基數(shù)。每一項的數(shù)字可用0～r－1數(shù)字中的一個數(shù)字來表示。1.3.2不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

1.十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)

方法：除2取余法。具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以2，得到一個商和一個余數(shù)；再將商除以2，又得到一個商和一個余數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到商等于0為止。每次得到的余數(shù)(必定是0或1)就是對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。注意：第一次得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最低位，最后得到的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最高位?！纠?-1】將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下：最后結(jié)果為(97)10=(A6A5A4A3A2A1A0)2=(1100001)22972482242122623210余數(shù)為1,余數(shù)為0,余數(shù)為0,余數(shù)為0,余數(shù)為0,余數(shù)為1,余數(shù)為1,余數(shù)為0,即A0=1即A1=0即A2=0即A3=0即A4=0即A5=1即A6=1結(jié)束2)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)方法：乘2取整法。具體做法：用2乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到整數(shù)和小數(shù)部分；再用2乘以小數(shù)部分，又得到一個整數(shù)和一個小數(shù)部分；繼續(xù)這一過程，直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止；最后將每次得到的整數(shù)部分(必定是0或1)按先后順序從左到右排列，即得到所對應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)。【例1-2】將十進(jìn)制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)。其過程如下：0.6875× ?21.3750 整數(shù)部分為1，即A－1=10.3750 余下的小數(shù)部分×20.7500 整數(shù)部分為0，即A－2=00.7500 余下的小數(shù)部分×?21.5000 整數(shù)部分為1，即A－3=10.5000 余下的小數(shù)部分×?21.0000 整數(shù)部分為1，即A－4=10.0000 余下的小數(shù)部分為0，結(jié)束最后結(jié)果為(0.6875)10=(0.A－1A－2A－3A－4)2=(0.1011)2

為了將一個既有整數(shù)又有小數(shù)部分的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，可以將其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再組合起來。例如：(97)10=(1100001)2(0.6875)10=(0.1011)2由此可得:(97.6875)10=(1100001.1011)23)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)方法：按位權(quán)展開后相加?！纠?-3】將二進(jìn)制數(shù)111.11轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。其過程如下：(111.11)2=1×22+1×21+1×20+1×2－1+1×2－2 =4+2+1+0.5+0.25=(7.75)10

2.十進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù)方法：除8取余法。具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以8，得到一個商和一個余數(shù)；再將商除以8，又得到一個商和一個余數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到商等于0為止。每次得到的余數(shù)(必定是小于8的數(shù))就是對應(yīng)八進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。第一次得到的余數(shù)為八進(jìn)制數(shù)的最低位，最后一次得到的余數(shù)為八進(jìn)制數(shù)的最高位。【例1-4】將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。其過程如下：最后結(jié)果為(97)10=(A2A1A0)8=(141)8余數(shù)為1,余數(shù)為4,余數(shù)為1,即A0=1即A1=4即A2=1結(jié)束89781281商為0余數(shù)為0,2)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)

方法：乘8取整法。具體做法：用8乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到一個整數(shù)和一個小數(shù)部分；再用8乘以小數(shù)部分，又得到一個整數(shù)和一個小數(shù)部分；繼續(xù)這一過程，直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止；最后將每次得到的整數(shù)部分(必定是小于8的數(shù))按先后順序從左到右排列，即得到所對應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)?！纠?-5】將十進(jìn)制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)。其過程如下：

0.6875 ×8 5.5000 整數(shù)部分為5，即A－1=5 0.5000 余下的小數(shù)部分

×8 4.0000 整數(shù)部分為4，即A－2=4 0.0000 余下的小數(shù)部分為0，結(jié)束最后結(jié)果為(0.6875)10=(0.A－1A－2)8=(0.54)8同理，一個八進(jìn)制數(shù)可分解成整數(shù)和小數(shù)部分，分別轉(zhuǎn)換后合成即可。3)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)方法：按位權(quán)展開后相加【例1-6】

將八進(jìn)制數(shù)141.54轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。其過程如下：(141.54)8=1×82+4×81+1×80+5×8－1+4×8－2 =64+32+1+0.625+0.0625 =97.6875最后結(jié)果為

(141.54)8=(97.6875)10

3.十進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制整數(shù)

方法：除16取余法。具體做法：將十進(jìn)制數(shù)除以16，得到一個商和一個余數(shù)；再將商除以16，又得到一個商和一個余數(shù)；繼續(xù)這一過程，直到商等于0為止。每次得到的余數(shù)(必定是小于F的數(shù))就是對應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字。第一次得到的余數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)的最低位，最后一次得到的余數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)的最高位?！纠?-7】將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。其過程如下：最后結(jié)果為(97)10=(A2A1A0)16=(61)16余數(shù)為1,余數(shù)為6,即A0=1即A1=6結(jié)束1697166商為0余數(shù)為0,2)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)方法：乘16取整法。具體做法：用16乘以十進(jìn)制小數(shù)，得到一個整數(shù)和一個小數(shù)部分；再用16乘以小數(shù)部分，又得到一個整數(shù)和一個小數(shù)部分；繼續(xù)這一過程，直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止；最后將每次得到的整數(shù)部分(必定是小于F的數(shù))按先后順序從左到右排列，即得到所對應(yīng)的十六進(jìn)制小數(shù)?！纠?-8】將十進(jìn)制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)。其過程如下：0.68751611.00000.0000整數(shù)部分為11，即A－1=B余下的小數(shù)部分為0，結(jié)束最后結(jié)果為(0.6875)10=(0.A－1)16=(0.B)163)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)方法：按位權(quán)展開后相加?！纠?-9】

將十六進(jìn)制數(shù)61.B轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。其過程如下：

(61.B)8 =6×161+1×160+B×16－1 =96+1+11×16－1 =97+0.6875 =97.6875最后結(jié)果為

(61.B)16=(97.6875)10

4.二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換因為23=8，所以每三位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位八進(jìn)制數(shù)；24=16，所以每四位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位十六進(jìn)制。表1-1列出了十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制最基本數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系，這些對應(yīng)關(guān)系在后面的二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換中要經(jīng)常用到。

1)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)

方法：從小數(shù)點所在位置分別向左向右每三位一組進(jìn)行劃分。若小數(shù)點左側(cè)的位數(shù)不是3的整數(shù)倍，在數(shù)的最左側(cè)補(bǔ)零；若小數(shù)點右側(cè)的位數(shù)不是3的整數(shù)倍，在數(shù)的最右側(cè)補(bǔ)零。然后參照表1-1，將每三位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的一位八進(jìn)制數(shù)，即為二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。表1-1十、二、八、十六進(jìn)制數(shù)碼的對應(yīng)關(guān)系十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F表1-1十、二、八、十六進(jìn)制數(shù)碼的對應(yīng)關(guān)系【例1-10】直接將二進(jìn)制數(shù)11110.11轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。其過程如下：011 110 . 1103 6 . 6所以(11110.11)2=(36.6)82)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)方法：參照表1-1，將每一位八進(jìn)制數(shù)分解成對應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，即為八進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

【例1-11】直接將八進(jìn)制數(shù)35.6轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下：3 5 . 6011 101 . 110

所以(35.6)8=(11101.11)2

3)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)方法：從小數(shù)點所在位置分別向左向右每四位一組進(jìn)行劃分。若小數(shù)點左側(cè)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最左側(cè)補(bǔ)零；若小數(shù)點右側(cè)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，在數(shù)的最右側(cè)補(bǔ)零。然后參照表1-1，將每四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)，即為二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。

【例1-12】直接將二進(jìn)制11110.11轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。其過程如下：0001 1110 . 11001 E . C所以(11110.11)2=(1E.C)164)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)方法：參照表1-1，將每一位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，即為十六進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

【例1-13】直接將十六進(jìn)制數(shù)EF.C轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。其過程如下：

E F . C1110 1111 . 1100所以(EF.C)16=(11101111.11)2

由以上方法可以看出，(25)10=(11001)2=(19)16=(31)8，(0.5)10=(0.1)2=(0.8)16=(0.4)8。在計算機(jī)里，通常用數(shù)字后面跟一個英文字母來表示該數(shù)的數(shù)制，十進(jìn)制數(shù)用D(Decimal)、二進(jìn)制數(shù)用B(Binary)、八進(jìn)制數(shù)用O(Octal)、十六進(jìn)制數(shù)用H(Hexadecimal)來表示。由于英文字母O容易和零誤會，所以也可以用Q來表示八進(jìn)制數(shù)。另外，在計算機(jī)操作中一般默認(rèn)使用十進(jìn)制數(shù)，所以十進(jìn)制數(shù)可以不標(biāo)進(jìn)制。

例如，25D=1100B=19H=31Q，0.5D=0.1B=0.8H=0.4Q。當(dāng)然，也可以用這些字母的小寫形式來表示數(shù)制。例如：25d=1100b=19h=31q，0.5d=0.1b=0.8h=0.4q。本書約定采用大寫字母形式。八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)主要用來簡化二進(jìn)制數(shù)的書寫，因為具有23=8，24=16的關(guān)系，所以使用八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)表示的二進(jìn)制數(shù)較短，便于記憶。IBM-PC機(jī)中主要使用十六進(jìn)制數(shù)表示二進(jìn)制數(shù)和編碼，所以必須十分熟悉二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。1.2計算機(jī)中數(shù)與字符的編碼1.2.1數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼及其運算

1.二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼及運算在二進(jìn)制數(shù)制中，數(shù)據(jù)的正負(fù)號可以用一位二進(jìn)制的“0”和“1”兩個狀態(tài)來表示，這樣，二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機(jī)中就能方便表示了。為了盡可能簡化對二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)實現(xiàn)算術(shù)運算的規(guī)則，機(jī)器將二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼表示，常用的編碼有原碼、反碼和補(bǔ)碼。由于補(bǔ)碼編碼有許多優(yōu)點，因此大多數(shù)微機(jī)數(shù)字與字符采用補(bǔ)碼編碼。

為了討論方便，有必要引入兩個概念：機(jī)器數(shù)和機(jī)器數(shù)的真值(簡稱真值)。

.機(jī)器數(shù)：帶符號的二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機(jī)內(nèi)部的編碼。

.真值：機(jī)器數(shù)所代表的實際值。一般機(jī)器數(shù)的最高有效位用來表示數(shù)的正負(fù)號，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。1)二進(jìn)制數(shù)原碼編碼方法原碼編碼的方法如下：設(shè)真值為X，機(jī)器字長為n位，則當(dāng)X≥0時，[X]原的最高位填0，其余n－1位填X的各數(shù)值位的位值。例如，n=8時，[+0]原=00000000，[+1]原=00000001，[+127]原=01111111。當(dāng)X≤0時，[X]原的最高位填1，其余n－1位填X的各數(shù)值位的位值。例如，n=8時，[－0]原=10000000，[－1]原=10000001，[－127]原=11111111。結(jié)論：二進(jìn)制正、負(fù)數(shù)的原碼就是符號化的機(jī)器數(shù)真值本身。

注意：在原碼的表示中，真值0的原碼可表示為兩種不同的形式，+0和－0。原碼表示法的優(yōu)點是簡單易于理解，與真值間的轉(zhuǎn)換較為方便。它的缺點是進(jìn)行加減運算時較麻煩，既要考慮是做加法還是做減法運算，還要考慮數(shù)的符號和絕對值的大小。這不僅使運算器的設(shè)計較為復(fù)雜，而且降低了運算器的運算速度。若有二進(jìn)制數(shù)X=Xn－1Xn－2…X1X0，則原碼表示法的定義為2n－1＞X≥00≥X＞－2n－12)二進(jìn)制數(shù)反碼編碼方法反碼編碼的方法如下：設(shè)真值為X，機(jī)器字長為n位，則當(dāng)X≥0時，[X]反的最高位填0，其余n－1位填X的各數(shù)值位的位值，即采用符號—絕對值表示。例如，n=8時，[+0]反=00000000，[+1]反=00000001，[+127]反=01111111。當(dāng)X≤0時，[X]反=2n－1+X(MOD2n)。例如，n=8時，[－0]反=11111111，[－1]反=11111110，[－127]反=10000000。

結(jié)論：二進(jìn)制正數(shù)的反碼就是其原碼。二進(jìn)制負(fù)數(shù)的反碼就是機(jī)器數(shù)符號位保持不變，其余按位取反。

注意：在反碼的表示中，真值0的反碼也可表示為兩種不同的形式，+0和－0。若二進(jìn)制數(shù)X=Xn－1Xn－2…X1X0，則反碼表示法的定義為2n－1＞X≥00≥X＞－2n－13)二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼編碼方法補(bǔ)碼編碼的方法如下：設(shè)真值為X，機(jī)器字長為n位，則當(dāng)X≥0時，[X]補(bǔ)的最高位填0，其余n－1位填X的各數(shù)值位的位值，即采用符號—絕對值表示。例如，n=8時，[+0]補(bǔ)=00000000，[+1]補(bǔ)=00000001，[+127]補(bǔ)=01111111。當(dāng)X≤0時，[X]補(bǔ)=2n－|X|(MOD2n)。例如，n=8時，[－0]補(bǔ)=00000000，[－1]補(bǔ)=11111111，[－127]補(bǔ)=10000001。結(jié)論：二進(jìn)制正數(shù)的補(bǔ)碼就是其原碼。二進(jìn)制負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是機(jī)器數(shù)符號位保持不變，其余位取反碼后末位加1。

求負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼有一種更簡便的方法：當(dāng)X≤0時，[X]補(bǔ)的最高位填1，其余n－1位填X的各數(shù)值位按位取反(0變1，1變0)后在末位加1的數(shù)值。

注意：①在補(bǔ)碼表示法中，0只有一種表示，即000…000。②對于10000000這個補(bǔ)碼編碼，其真值被定義為－128。

【例1-14】

機(jī)器字長n=8位，X=+48D，求[X]補(bǔ)。首先將+48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：+110000B。因為機(jī)器字長是8位，其中符號占了1位，所以數(shù)值只占7位。將+110000B寫成+0110000B，[+48]補(bǔ)

=00110000B，寫成十六進(jìn)制數(shù)為30H，即[+48]補(bǔ)

=30H?！纠?-15】機(jī)器字長n=8位，X=-48D，求[X]補(bǔ)。首先將－48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：－110000B。因為機(jī)器字長是8位，其中符號占了1位，所以數(shù)值只占7位。將－110000B寫成-10110000B。再將數(shù)值位0110000B按位求反后為1001111B，末位加1后為1010000B。所以，[－48]補(bǔ)

=11010000B，寫成十六進(jìn)制數(shù)為0D0H，即[－48]補(bǔ)

=0D0H。注意：在匯編語言中，為了區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，規(guī)定以A～F開始的數(shù)據(jù)前面加零，如0D0H。

【例1-16】機(jī)器字長n=16位，X=+48D，求[X]補(bǔ)

+48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：+110000B。因為機(jī)器字長是16位，其中符號占了一位，所以數(shù)值占15位。將+110000B寫成+000000000110000B，[+48]補(bǔ)

=0000000000110000B，寫成十六進(jìn)制數(shù)為0030H，即[+48]補(bǔ)

=0030H。

【例1-17】

機(jī)器字長n=16位，X=－48D，求[X]補(bǔ)。－48D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：－110000B。因為機(jī)器字長是16位，其中符號占了1位，所以數(shù)值占15位。將－110000B寫成－000000000110000B。000000000110000B按位求反后為1111111111001111B，末位加1后為1111111111010000B。所以，[－48]補(bǔ)

=1111111111010000B，寫成十六進(jìn)制數(shù)為0FFD0H，即[－48]補(bǔ)

=0FFD0H。

由此可看出，補(bǔ)碼數(shù)要擴(kuò)展時，正數(shù)是在符號的前面補(bǔ)0，負(fù)數(shù)是在符號的前面補(bǔ)1。也就是說，補(bǔ)碼數(shù)擴(kuò)展實際上是符號擴(kuò)展。已知補(bǔ)碼求真值的方法是：當(dāng)機(jī)器數(shù)的最高位(符號位)為0時，表示真值是正數(shù)，其值等于其余n－1位的值；當(dāng)機(jī)器數(shù)的最高位(符號位)為1時，表示真值是負(fù)數(shù)，其值等于其余n－1位按位取反后末位加1的值。

例如：若[X]補(bǔ)

=01111111，則X=(+1111111)2=(+127)10。若[X]補(bǔ)

=11111111，則X=(－0000001)2=(－1)10。下面討論補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍。一般來說，如果機(jī)器字長為n位，則補(bǔ)碼能表示的整數(shù)范圍是－2n－1≤N≤2n－1－1。例如，當(dāng)n=8時，－128≤N≤+127，其二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)范圍如表1-2所示。表1-28位二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)范圍補(bǔ)碼編碼(機(jī)器數(shù))十進(jìn)制數(shù)(真值)01111111+12701111110+12600000010+200000001+100000000011111111－111111110－210000010－12610000001－12710000000－1284)二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的運算補(bǔ)碼的運算規(guī)則是：[X+Y]補(bǔ)

=[X]補(bǔ)

+[Y]補(bǔ)[X－Y]補(bǔ)

=[X]補(bǔ)

+[－Y]補(bǔ)已知[Y]補(bǔ)，求[－Y]補(bǔ)的方法是將[Y]補(bǔ)各位按位取反(包括符號位在內(nèi))末位加1?，F(xiàn)舉例說明以上兩個公式的正確性?！纠?-18】設(shè) X1=+0001100X2=－0001100 Y1=+0000101Y2=－0000101則 [X1]補(bǔ)

=00001100 [X2]補(bǔ)

=11110100[Y1]補(bǔ)

=00000101 [Y2]補(bǔ)

=11111011①計算X1+Y1。+0001100X1 00001100 [X1]補(bǔ)+)+0000101Y1 +)00000101 [Y1]補(bǔ)

+0010001X1+Y1 00010001 [X1]補(bǔ)+[Y1]補(bǔ)因為：

[X1+Y1]補(bǔ)

=[+0010001]補(bǔ)

=00010001=[X1]補(bǔ)+[Y1]補(bǔ)所以：

[X1+Y1]補(bǔ)

=[X1]補(bǔ)

+[Y1]補(bǔ)②計算X1－Y1。+0001100 X1 00001100 [X1]補(bǔ)－)+0000101 Y1 +)11111011 [－Y1]補(bǔ)

+0000111 X1－Y1100000111 [X1]補(bǔ)+[－Y1]補(bǔ)自然丟失

因為：

[X1－Y1]補(bǔ)

=[+0000111]補(bǔ)

=00000111=[X1]補(bǔ)+[－Y1]補(bǔ)所以：

[X1－Y1]補(bǔ)

=[X1]補(bǔ)

+[－Y1]補(bǔ)③計算X2+Y2。－0001100 X2 11110100 [X2]補(bǔ)+)－0000101 Y2 +)11111011 [Y2]補(bǔ) －0010001 X2+Y2 11101111 [X2]補(bǔ)+[Y2]補(bǔ)自然丟失因為：

[X2+Y2]補(bǔ)

=[－0010001]補(bǔ)

=11101111=[X2]補(bǔ)+[Y2]補(bǔ)所以：

[X2+Y2]補(bǔ)

=[X2]補(bǔ)

+[Y2]補(bǔ)④計算X2-Y2。－0001100 X2 11110100 [X2]補(bǔ)－)－0000101 Y2 +) 00000101 [－Y2]補(bǔ)

－0000111 X2-Y2 11111001 [X2]補(bǔ)+[－Y2]補(bǔ)因為：

[X2-Y2]補(bǔ)

=[－0000111]補(bǔ)

=11111001=[X2]補(bǔ)+[－Y2]補(bǔ)所以：

[X2-Y2]補(bǔ)

=[X2]補(bǔ)

+[－Y2]補(bǔ)

由此可看出，計算機(jī)引入了補(bǔ)碼編碼后，帶來了以下幾個優(yōu)點：

(1)減法轉(zhuǎn)化成了加法，這樣大大簡化了運算器硬件電路的設(shè)計，加減法可用同一硬件電路進(jìn)行處理。

(2)運算時，符號位與數(shù)值位同等對待，都按二進(jìn)制數(shù)參加運算，符號位產(chǎn)生的進(jìn)位丟掉不管，其結(jié)果是正確的。這大大簡化了運算規(guī)則。

運用以上兩個公式時，要注意以下兩點：

(1)公式成立有個前提條件，就是運算結(jié)果不能超出機(jī)器數(shù)所能表示的范圍，否則運算結(jié)果不正確，按“溢出”處理。例如，設(shè)機(jī)器字長為8位，則－128≤N≤+127，計算(+64)+(+65)。+64 01000000+)+65 +) 01000001+129 10000001—→－127

顯然這個結(jié)果是錯誤的。究其原因是：(+64)+(+65)=+129＞+127，超出了字長為8位所能表示的最大值，產(chǎn)生了“溢出”，所以結(jié)果值出錯。再如，計算(－125)+(－10)。

－125 10000011+)－10 +) 11110110

－135 101111001—→+121顯然，計算結(jié)果也是錯誤的。其原因是：(－125)+(－10)=－135＜－128，超出了字長為8位所能表示的最小值，產(chǎn)生了“溢出”，所以結(jié)果出錯。(2)采用補(bǔ)碼運算后，結(jié)果也是補(bǔ)碼，欲得運算結(jié)果的真值，還需進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

2.無符號整數(shù)的編碼及運算規(guī)則在某些情況下，計算機(jī)要處理的數(shù)據(jù)全是正數(shù)，此時機(jī)器數(shù)再保留符號位就沒有意義了。這時，將機(jī)器數(shù)最高有效位也作為數(shù)值位處理，也就是說，假設(shè)機(jī)器字長為n位，則有符號整數(shù)的編碼可表示為符號位數(shù)值位1位n－1位無符號整數(shù)的編碼可表示為數(shù)值位n位

無符號整數(shù)的表示范圍是：0≤N≤2n－1。例如，當(dāng)n=8位時，表示范圍是：0≤N≤255；當(dāng)n=16位時，表示范圍是：0≤N≤65535。計算機(jī)中最常見的無符號整數(shù)是地址，另外，雙字長數(shù)據(jù)的低位字也是無符號整數(shù)。要注意的是，計算機(jī)本身不論是對有符號數(shù)還是無符號數(shù)，總是按照補(bǔ)碼的運算規(guī)則做運算。例如，機(jī)器做這樣一個運算：10001010+) 00000111 10010001可以把它看作是兩個無符號整數(shù)相加：也可以把它看作是兩個有符號整數(shù)相加：138+) 70145

－118+)7

－111

也就是說，不論把二進(jìn)制數(shù)解釋成有符號數(shù)還是無符號數(shù)，其結(jié)果都是正確的。因此，機(jī)器采用補(bǔ)碼編碼以后，不必針對無符號數(shù)和有符號數(shù)設(shè)計兩套不同的電路，無符號數(shù)和有符號數(shù)的運算是兼容的。這也是采用補(bǔ)碼后帶來的一大優(yōu)點。

3.十進(jìn)制數(shù)的編碼及運算人們在日常生活中習(xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，而在計算機(jī)內(nèi)，采用二進(jìn)制表示和處理數(shù)據(jù)更方便。因此，計算機(jī)在輸入和輸出數(shù)據(jù)時，要進(jìn)行十→二和二→十的進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換。但是，在某些特定的應(yīng)用領(lǐng)域中(如商業(yè)統(tǒng)計)，數(shù)據(jù)的運算很簡單，但數(shù)據(jù)的輸入和輸出量很大，這樣，進(jìn)制轉(zhuǎn)換所占的時間比例就會很大。從提高計算機(jī)的運行效率考慮，可以采用在計算機(jī)內(nèi)部直接用十進(jìn)制表示和處理數(shù)據(jù)的方法。以下介紹在計算機(jī)內(nèi)部的十進(jìn)制數(shù)的編碼方法及運算方法。

十進(jìn)制數(shù)的每一個數(shù)位的基為10，但到了計算機(jī)內(nèi)部，必須用基2碼對每個十進(jìn)制數(shù)位進(jìn)行編碼，所需要的最少的基碼的位數(shù)為lb10(即log210)，取整數(shù)為4。4位基2碼有16種不同的組合，怎樣從中選擇出10個組合來表示十進(jìn)制數(shù)位的0～9，有非常多的方案，最常見的是8421碼。8421碼是指4個基2碼的位權(quán)從高到低分別為8、4、2、1，選擇的是0000，0001，0010，…，1001這10種組合，用來表示0～9這10個數(shù)位，如表1-3所示。表1-3BCD碼表

這種編碼的特點是：這4個基2碼之間滿足二進(jìn)制規(guī)則，而十進(jìn)制數(shù)位之間是十進(jìn)制計數(shù)規(guī)則。因此，這種編碼實質(zhì)上是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)(BinaryCodedDecimal)，因此，簡稱BCD碼或二—十進(jìn)制碼。十進(jìn)制數(shù)碼01234567898421碼0000000100100011010001010110011110001001【例1-19】將十進(jìn)制數(shù)67.9轉(zhuǎn)換成BCD碼。其過程如下：

6 7 . 90110 0111 . 1001所以(67.9)10=(01100111.0111)BCD【例1-20】將BCD碼10010110.0110轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，其過程如下：10010110 . 01109 6 . 6所以(10010110.0110)BCD=(96.6)10BCD碼的運算規(guī)則：BCD碼是十進(jìn)制數(shù)，而運算器對數(shù)據(jù)做加減運算時，都是按二進(jìn)制運算規(guī)則進(jìn)行處理的。這樣，當(dāng)將BCD碼傳送給運算器進(jìn)行運算時，其結(jié)果需要修正。修正的規(guī)則是：當(dāng)兩個BCD碼相加，如果和等于或小于1001(即9H)，不需要修正；如果相加之和在1010到1111(即0AH～0FH)之間，則需加6H進(jìn)行修正；如果相加時本位產(chǎn)生了進(jìn)位，也需加6H進(jìn)行修正。這樣做的原因是，機(jī)器按二進(jìn)制相加，所以4位二進(jìn)制數(shù)相加時，是按“逢十六進(jìn)一”的原則進(jìn)行運算的，而實質(zhì)上是2個十進(jìn)制數(shù)相加，應(yīng)該按“逢十進(jìn)一”的原則相加，16與10相差6，所以當(dāng)和超過9或有進(jìn)位時，都要加6進(jìn)行修正。下面舉例說明?！纠?-21】計算1+8的值。如果將1和8送給機(jī)器進(jìn)行加法運算，其運算過程如下：0001+)10001001結(jié)果是1001，即十進(jìn)制數(shù)9，1+8=9正確?！纠?-22】需要修正BCD碼運算值的舉例。①計算5+7的值。0101+)01111100結(jié)果大于9+)0110加6修正

10010結(jié)果是0010，即十進(jìn)制數(shù)2，還產(chǎn)生了進(jìn)位。5+7=12，結(jié)論正確。②計算9+9的值。

結(jié)果是1000，即十進(jìn)制的8，還產(chǎn)生進(jìn)位，故加6修正。9+9=18，結(jié)論正確。1001+)100110010+)011011000加6修正

若做減法運算，其修正規(guī)則為：當(dāng)兩個BCD碼相減，如果差等于或小于1001，不需要修正；如果相減時本位產(chǎn)生了借位，則應(yīng)減6H加以修正。原因是：如果有借位，機(jī)器將這個借位當(dāng)十六看待，而實際上應(yīng)該當(dāng)十看待，因此，應(yīng)該將差值再減6H才是BCD碼的正確結(jié)果值。下面舉例進(jìn)行說明?！纠?-23】

需要修正BCD碼運算值的舉例。①計算9-7的值。1001－)01110010結(jié)果值是0010，即十進(jìn)制數(shù)2。9－7=2，結(jié)論正確。②計算7-9的值。→發(fā)生借位10111－)10011110－)0110減6修正

1000

結(jié)果值是1000，即十進(jìn)制數(shù)8，有借位。7－9=8，結(jié)論正確。(8是－2以10為模的補(bǔ)碼，在機(jī)器中，負(fù)數(shù)都以補(bǔ)碼形式表示)

在計算機(jī)中BCD碼有兩種格式：壓縮BCD碼和非壓縮BCD碼：

(1)非壓縮BCD碼：1字節(jié)(8位二進(jìn)制)中僅表示一位BCD數(shù)，例如：(00000110)BCD=6。

(2)壓縮BCD碼：1字節(jié)中僅表示兩位BCD數(shù)，例如：(01100110)BCD=66。另外，BCD碼除了采用上述方法調(diào)整以外，也可以在交付計算機(jī)運算之前，先將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，然后交付計算機(jī)運算，運算以后再將二進(jìn)制結(jié)果轉(zhuǎn)換為BCD碼。1.2.2非數(shù)值數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼現(xiàn)代計算機(jī)不僅要處理數(shù)值數(shù)據(jù)，而且還要處理大量的非數(shù)值數(shù)據(jù)，像英文字母、標(biāo)點符號、專用符號、漢字等等。前面已說過，不論什么數(shù)據(jù)，都必須用基2碼編碼后才能存儲、傳送及處理，非數(shù)值數(shù)據(jù)也不例外。下面分別討論常見的非數(shù)值數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼方法。

1.字符編碼使用最多、最普遍的是ASCII字符編碼，即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)，具體見表1-4。表1-4ASCII字符編碼B6B5B4

B3B2B1B0000(0)001(1)010(2)011(3)100(4)101(5)110(6)111(7)0000(0)NULDLESP0@P`p0001(1)SOHDC1!1AQaq0010(2)STXDC2″2BRbr0011(3)ETXDC3#3CScs0100(4)EOTDC4$4DTdt0101(5)ENQNAK%5EUeu0110(6)ACKSYN&6FVfv0111(7)BELETB?7GWgw1000(8)BSCAN(8HXhx1001(9)HTEM)9IYiy1010(A)LFSUB*:JZjz1011(B)VTESC+;K[k{1100(C)FFFS,<L\l|1101(D)CRGS－=M]m}1110(E)SORS.>N^n～1111(F)SIUS/?O_oDELASCII碼表有以下幾個特點：

(1)每個字符用7位基2碼表示，其排列次序為B6B5B4B3B2B1B0。實際上，在計算機(jī)內(nèi)部，每個字符是用8位(即一個字節(jié))表示的。一般情況下，將最高位置為“0”，即B7為“0”。需要奇偶校驗時，最高位用做校驗位。(2)ASCII碼共編碼了128個字符，它們分別是：*32個控制字符，主要用于通信中的通信控制或?qū)τ嬎銠C(jī)設(shè)備的功能控制，編碼值為0～31(十進(jìn)制)。*間隔字符(也稱空格字符)SP，編碼值為20H。*刪除控制碼DEL，編碼值為7FH。*94個可印刷字符(或稱有形字符)。這94個可印刷字符編碼有如下兩個規(guī)律：①字符0～9這10個數(shù)字符的高3位編碼都為011，低4位為0000～1001，屏蔽掉高3位的值，低4位正好是數(shù)據(jù)0～9的二進(jìn)制形式。這樣編碼的好處是既滿足正常的數(shù)值排序關(guān)系，又有利于ASCII碼與二進(jìn)制碼之間的轉(zhuǎn)換。②英文字母的編碼值滿足A～Z或a～z正常的字母排序關(guān)系。另外，大小寫英文字母編碼僅是B5位值不相同，B5為1是小寫字母，這樣編碼有利于大、小寫字母之間的編碼轉(zhuǎn)換。

2.漢字的編碼計算機(jī)在處理漢字時，漢字字符也必須用基2碼編碼表示，一般漢字編碼采用兩個字節(jié)即16位二進(jìn)制數(shù)。但由于漢字的特殊性，在漢字的輸入、存儲、輸出過程中所使用的漢字編碼是不一樣的，輸入時有輸入編碼，存儲時有漢字機(jī)內(nèi)碼，輸出時有漢字字形編碼。1)漢字輸入編碼為了能把漢字這種象形文字通過西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入到計算機(jī)內(nèi)，就必須對漢字用鍵盤已有的字符設(shè)計編碼，這種編碼稱為漢字的輸入編碼。同一漢字有不同的輸入編碼，這取決于用戶采用哪種輸入法。不同的輸入法對同一漢字有不同的編碼方案。常見的有數(shù)字碼、音碼、形碼及混合碼。2)漢字機(jī)內(nèi)碼漢字機(jī)內(nèi)碼也稱漢字內(nèi)部碼，簡稱內(nèi)碼，它是機(jī)器存儲和處理漢字時采用的統(tǒng)一編碼。每個漢字的機(jī)內(nèi)碼是惟一的，用兩個字節(jié)表示。為了避免與西文字符的ASCII碼之間產(chǎn)生二義性，漢字機(jī)內(nèi)碼中兩個字節(jié)的最高位均規(guī)定為“1”。

3)漢字字形碼漢字字形碼也叫漢字字模點陣碼，是漢字輸出時的字形點陣代碼，是一串基2碼編碼。

3.邏輯數(shù)據(jù)的編碼邏輯數(shù)據(jù)是用來表示“是”與“否”，或稱“真”與“假”兩個狀態(tài)的數(shù)據(jù)。在計算機(jī)中，用“1”表示“真”或“是”，用“0”表示“假”或“否”。需要注意的是，這里的“1”和“0”沒有數(shù)值和大小概念，只有邏輯意義。對邏輯數(shù)據(jù)只能進(jìn)行邏輯運算，例如，邏輯非、邏輯加、邏輯乘等基本邏輯運算和由基本邏輯運算構(gòu)成的各種組合邏輯運算，運算結(jié)果仍是邏輯數(shù)據(jù)。下面介紹一下基本邏輯運算的運算規(guī)則。1)“與”運算(AND)“與”運算又稱邏輯乘，用符號·或∧表示。其運算規(guī)則為0·0=00·1=01·0=01·1=1當(dāng)兩個邏輯變量取值均為1時，它們“與”的結(jié)果才為1。2)“或”運算(OR)“或”運算又稱邏輯加，用符號+或∨表示。其運算規(guī)則為0+0=00+1=11+0=11+1=1當(dāng)兩個邏輯變量的取值只要一個為1，它們“或”的結(jié)果就會為1。3)“非”運算(NOT)“非”運算用符號—來表示。其運算規(guī)則為1=00=14)“異或”運算(XOR)“異或”運算用符號⊕或∨來表示。其運算規(guī)則為0⊕0=00⊕1=11⊕0=11⊕1=0當(dāng)兩個邏輯變量取值不相同時，它們“異或”的結(jié)果才為1。要注意的是，一個邏輯數(shù)據(jù)用一位基2碼表示，這樣，8個邏輯數(shù)據(jù)用8位基2碼表示，這8位基2碼可存放在一個字節(jié)中。反過來說，一個32位的字就可以表示32個邏輯數(shù)據(jù)。表1-5邏輯數(shù)運算規(guī)則

下面舉例說明邏輯運算方法。例如，X=00F0H，Y=7777H，求X∧Y，X∨Y，X∨Y。其運算結(jié)果如下：X∧Y=0070H，X∨Y=77F7H，X∨Y=7787H1.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成1.3.1微型計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成微型計算機(jī)主要由以下幾個部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存)、輸入/輸出接口(簡稱I/O接口)及系統(tǒng)總線。當(dāng)微型計算機(jī)配備上相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備和軟件，就構(gòu)成了一套完整的微型計算機(jī)系統(tǒng)。一臺微型計算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。在這里我們將簡單介紹微型計算機(jī)的硬件組成及各部分的基本功能，至于各部分的細(xì)節(jié)，將在本書后續(xù)章節(jié)詳細(xì)介紹。1.3.1微型計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成微型計算機(jī)主要由以下幾個部分組成：微處理器或稱中央處理單元(CPU)、內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存)、輸入/輸出接口(簡稱I/O接口)及系統(tǒng)總線。當(dāng)微型計算機(jī)配備上相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備和軟件，就構(gòu)成了一套完整的微型計算機(jī)系統(tǒng)。一臺微型計算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。在這里我們將簡單介紹微型計算機(jī)的硬件組成及各部分的基本功能，至于各部分的細(xì)節(jié)，將在本書后續(xù)章節(jié)詳細(xì)介紹。圖l.1微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

1.中央處理單元CPU

中央處理單元CPU(CentralProcessingUnit)是微型計算機(jī)的心臟，它包含了早期計算機(jī)中的運算器、控制器和其他功能部件，它是用來解釋執(zhí)行指令并進(jìn)行運算的部件。CPU是一塊超大規(guī)模集成電路，它集成了成千上萬的邏輯門陣列電路，這些邏輯門陣列電路組成了用于進(jìn)行運算的加法器、算術(shù)邏輯單元、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器等基本運算單元。無論多么復(fù)雜的工作，都是由計算機(jī)程序來完成的，而計算機(jī)高級語言程序被一級一級地最終翻譯成機(jī)器認(rèn)識的由“0”和“1”組成的二進(jìn)制機(jī)器碼，這些機(jī)器碼就是由上述基本運算單元進(jìn)行處理的，所以人們把計算機(jī)又稱為“電腦”，實際指的就是CPU的功能。目前生產(chǎn)微機(jī)CPU的最大的代表廠商是美國的Intel公司和AMD公司。早期的8086、80286、80386到近期的Pentium、Pentium-Ⅱ、Pentium-Ⅲ、Pentium-4等就是Intel公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。在評價CPU的指標(biāo)時，最主要的是看它的主頻，主頻越高，其運算速度越快；字長代表了CPU對數(shù)據(jù)處理的能力和精度；其次還要看CPU的緩存有多大，一般來講，緩存的大小也對CPU的運算速度有很大的影響；當(dāng)然工作溫度也很重要，溫度涉及到CPU的工作壽命。

2.內(nèi)存存儲器的主要任務(wù)是臨時或永久性保存計算機(jī)的軟件資源。存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器，內(nèi)存儲器指內(nèi)存，用于臨時性保存軟件資源，而外存儲器則包括了硬盤、軟盤、光驅(qū)、磁帶機(jī)等許多設(shè)備，用來永久性保存軟件資源。在現(xiàn)代微機(jī)中內(nèi)存用內(nèi)存條的形狀提供，在計算機(jī)主板上有一個一個的內(nèi)存擴(kuò)展插槽，內(nèi)存條就是插在這些內(nèi)存擴(kuò)展槽上的，內(nèi)存條現(xiàn)在常用的有128MB、256MB、512MB和1GB甚至更大容量。每臺計算機(jī)有多個內(nèi)存擴(kuò)展槽，每個內(nèi)存擴(kuò)展槽又可以插入不同容量的內(nèi)存條，可見一臺機(jī)器的內(nèi)存配置是可由用戶自己決定的。如果想提高機(jī)器的運行速度，并且資金充裕，則可以配置大的內(nèi)存，反之，內(nèi)存也可以配置小一點，并可以根據(jù)實際需要，隨時擴(kuò)充內(nèi)存。

3.系統(tǒng)總線目前，微型計算機(jī)硬件連接都采用總線結(jié)構(gòu)。所謂總線，是指能為多個功能部件服務(wù)的一組公用通信線路。借助總線連接，計算機(jī)在各系統(tǒng)部件之間實現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。采用總線結(jié)構(gòu)有兩個優(yōu)點：一是各部件可通過總線交換信息，相互之間不必直接連線，減少了傳輸線的根數(shù)，從而提高了微機(jī)的可靠性；二是在擴(kuò)展微機(jī)功能時，只需把要擴(kuò)展的部件連接到總線上即可，使微機(jī)功能擴(kuò)展十分方便。一個微型計算機(jī)系統(tǒng)中的總線，大致分為三類：

(1)內(nèi)部總線：CPU內(nèi)部連接各寄存器及運算部件之間的總線。

(2)系統(tǒng)總線：CPU同計算機(jī)系統(tǒng)的其他高速功能部件，如存儲器、通道等互相連接的總線。

(3)?I/O總線：中、低速I/O設(shè)備之間互相連接的總線。系統(tǒng)總線一般由三部分組成：

(1)數(shù)據(jù)總線(DB)：一般是三態(tài)邏輯控制的若干位(如8、16等)數(shù)據(jù)線寬的雙向數(shù)據(jù)總線。用以實現(xiàn)微處理器、存儲器及I/O接口間的數(shù)據(jù)交換。

(2)地址總線(AB)：用于微處理器輸出地址，以確定存儲器單元地址及I/O接口部件地址。一般都是三態(tài)邏輯控制的若干位(如16、24等)線寬的單向傳送地址總線。

(3)控制總線(CB)：控制總線用來傳送保證計算機(jī)同步和協(xié)調(diào)地定時、控制信號，使微機(jī)各部件協(xié)調(diào)動作，從而保證正確地通過數(shù)據(jù)總線傳送各項信息的操作。其中有些控制信號由微處理器向其他部件輸出，如讀寫等信號；另一些控制信號則由其他部件輸入到微處理器中，如中斷請求、復(fù)位等信號。控制總線不需用三態(tài)邏輯。

4.接口一般而言，接口泛指任何兩個系統(tǒng)之間的交接部分，或兩個系統(tǒng)間的連接部分。在計算機(jī)系統(tǒng)里，接口指中央處理機(jī)與外部設(shè)備之間的連接通道及有關(guān)的控制電路。微型計算機(jī)要對性能各異的外設(shè)進(jìn)行操作與控制，實現(xiàn)彼此之間的信息交換，就必須在主機(jī)與外設(shè)之間設(shè)置一組中間部件，該部件將CPU發(fā)出的控制信號和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成外設(shè)所能識別的數(shù)字符號或執(zhí)行的具體命令，或?qū)⑼庠O(shè)發(fā)送給CPU的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成CPU所能接受的數(shù)字信息。這組位于主機(jī)和外部設(shè)備之間的緩沖電路就是接口。微機(jī)接口技術(shù)包括接口電路和相關(guān)編程技術(shù)。1.3.2微型計算機(jī)軟件系統(tǒng)組成

1.系統(tǒng)軟件起初，這種翻譯工作是程序員用手工完成的，逐漸地，人們就編一個程序讓機(jī)器來完成上述的翻譯工作，具有這樣功能的程序就稱為匯編程序(Assembler)。但是匯編語言的語句與機(jī)器指令是一一對應(yīng)的，程序的語句數(shù)仍然很多，編程仍然是一件十分繁瑣、困難的工作，而且用匯編語言編寫程序必須對機(jī)器的指令系統(tǒng)十分熟悉，即不能脫離具體的機(jī)器，因而匯編語言的程序還不能在不同的機(jī)器上通用。為了使用戶編程更容易，程序中所用的語句與實際問題更接近，而且使用戶可以不必了解具體的機(jī)器，就能編寫程序，同時這樣的程序的通用性更強(qiáng)，于是就出現(xiàn)了各種高級語言(Highlevellanguage)，例如：BASIC、FORTRAN、PASCAL、COBOL、C等。高級語言易于理解、學(xué)習(xí)和掌握；用戶用高級語言編程也就方便多了，大大減少了工作量。但是計算機(jī)在執(zhí)行時，仍必須把用高級語言編寫的源程序翻譯成用機(jī)器指令表示的目標(biāo)程序才能執(zhí)行，這樣就需要有各種解釋程序(Interpreter)，(針對BASIC)或編譯程序(Compiler)(針對FORTRAN、C、COBOL)等。

2.應(yīng)用軟件用戶利用計算機(jī)以及它所提供的各種系統(tǒng)軟件，編制解決用戶各種實際問題的程序，這些程序、數(shù)據(jù)和資料就稱為應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件也可以逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，逐步形成了解決各種典型問題的應(yīng)用程序的組合，稱其為應(yīng)用軟件包(Package)。

3.支撐(或稱為支持)軟件隨著計算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展，計算機(jī)在信息處理、情報檢索以及各種管理系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普及。計算機(jī)需要處理大量的數(shù)據(jù)，檢索和建立大量的各種表格，而且這些數(shù)據(jù)和表格應(yīng)按一定規(guī)律組織起來，使得檢索更迅速，處理更方便，也更便于用戶使用，于是就建立了數(shù)據(jù)庫。為便于用戶根據(jù)需要建立自己的數(shù)據(jù)庫，查詢、顯示、修改數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，輸出打印各種表格等，就建立了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem)等支撐軟件。上述都是各種形式的程序，它們存儲在各種存儲介質(zhì)中，例如磁盤、磁帶、光盤等，統(tǒng)稱為計算機(jī)的軟件。總之，計算機(jī)的硬件建立了計算機(jī)應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)；而各種軟件激活了計算機(jī)且擴(kuò)大了計算機(jī)的功能，擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍，以便于用戶使用。硬件與軟件的結(jié)合才是一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)。1.3.3微型計算機(jī)的工作過程微型計算機(jī)必須在硬件和軟件的相互配合下才能工作。每種型號的CPU都有自己的指令系統(tǒng)，每條指令一般都由指令操作碼(規(guī)定指令的操作類型)和操作數(shù)(規(guī)定指令的操作對象)兩部分組成。用戶根據(jù)要完成的任務(wù)預(yù)先分解成一系列的基本動作(又稱為算法)并且編好程序，再通過輸入設(shè)備(如鍵盤)將程序送入存儲器中。微型計算機(jī)開始工作后，首先將該程序在存儲器中的起始地址送入微處理器中的程序計數(shù)器(PC)中，微處理器根據(jù)PC中的地址值找到對應(yīng)的存儲單元，并取出存放在其中的指令操作碼送入微處理器中的指令寄存器(IR)中，由指令譯碼器(ID)對操作碼進(jìn)行譯碼，并由微操作控制電路發(fā)出相應(yīng)的微操作控制脈沖序列去取出指令的剩余部分(如果指令不止1個字節(jié)的長度)，同時執(zhí)行指令賦予的操作功能。在取指過程中，每取出1個單元的指令，PC自動加1，形成下一個存儲單元的地址。以上為一條指令的執(zhí)行過程，如此不斷重復(fù)上述過程，直至執(zhí)行完最后一條指令的動作為止。綜上所述，微型計算機(jī)的基本工作過程是執(zhí)行程序的過程，也就是CPU自動從程序存放的第1個存儲單元起，逐步取出指令、分析指令，并根據(jù)指令規(guī)定的操作類型和操作對象，執(zhí)行指令規(guī)定的相關(guān)操作。如此周而復(fù)始，直至執(zhí)行完程序的所有指令，從而實現(xiàn)程序的基本功能，這就是微型計算機(jī)的基本工作過程。

1.4微型計算機(jī)的性能指標(biāo)及分類1.4.1微型計算機(jī)的性能指標(biāo)

1．位(bit)、字節(jié)(Byte)和字長(Word)位(bit)是計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存的最小單位，表示數(shù)據(jù)“1”或“0”，音譯為“比特”，習(xí)慣上用小寫字母的“b”表示。字節(jié)(Byte)是計算機(jī)中數(shù)據(jù)處理的基本單位，習(xí)慣上用大寫字母“B”表示。計算機(jī)中以字節(jié)為單位存儲和解釋信息，規(guī)定1個字節(jié)由8個二進(jìn)制位構(gòu)成，即1個字節(jié)等于8個比特(1Byte=8bit)。八位二進(jìn)制數(shù)最小為00000000，最大為11111111；通常1個字節(jié)可以存入一個ASCII碼，2個字節(jié)可以存放一個漢字國標(biāo)碼。字長(Word)是指微處理器內(nèi)部一次可以并行處理二進(jìn)制代碼的位數(shù)。它與微處理器內(nèi)部寄存器以及CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度是一致的，字長越長，所表示的數(shù)據(jù)精度就越高。在完成同樣精度的運算時，字長較長的微處理器比字長較短的微處理器運算速度快。大多數(shù)微處理器內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線與微處理器的外部數(shù)據(jù)引腳寬度是相同的。字長是微型機(jī)重要的性能指標(biāo)，也是微型機(jī)分類的主要依據(jù)之一。如把微型機(jī)分為8位、15位、32位、64位機(jī)等。

2．存儲容量存儲容量是衡量微機(jī)內(nèi)部存儲器能夠存儲二進(jìn)制信息量大小的一個技術(shù)指標(biāo)。內(nèi)存儲器由若干個存儲單元組成，每個單元分配一個固定的地址并且存放一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，存儲單元的地址數(shù)由CPU的地址總線條數(shù)決定，同時也確定了內(nèi)存的容量大小。存儲器容量一般以字節(jié)為最基本的計量單位。一個字節(jié)記為1B，1024個字節(jié)記為1KB(千字節(jié)，KiloByte)，1024KB字節(jié)記為1MB(兆字節(jié)，MegaByte)，1024MB字節(jié)記為1GB(吉字節(jié)，GigaByte)，而1024GB字節(jié)記為1TB(太字節(jié)，TeraByte)。

3．指令系統(tǒng)任