1、微机原理与接口技术课程内容课程内容第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识1.1 1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.2 1.2 微型计算机的基本组成微型计算机的基本组成1.3 1.3 微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理1.4 1.4 计算机运算基础计算机运算基础 自从自从1946年美国宾夕法尼亚大学研制出世界上年美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台数字电子计算机第一台数字电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)以来，计算以来，计算机的发展突飞猛进，日新月异。短短机的发展突飞猛进，日新月异。短短
2、几十几十年中，已年中，已经历了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计经历了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和大规模算机和大规模/超大规模集成电路计算机等四代的超大规模集成电路计算机等四代的发展历程，并自发展历程，并自80年代中期起，开始了以模拟人的年代中期起，开始了以模拟人的大脑神经网络功能为基础的第五代计算机的研究。大脑神经网络功能为基础的第五代计算机的研究。1.1 微型计算机概述微型计算机概述 作为第四代计算机的一个重要分支，微型计算作为第四代计算机的一个重要分支，微型计算机于机于70年代初诞生了。微型计算机年代初诞生了。微型计算机(Microcomputer)与其它大、中、小型
3、计算机的区与其它大、中、小型计算机的区别，在于其中央处理器别，在于其中央处理器(CPU，Centra1 Processing Unit)采用了大规模、超大规模集成电采用了大规模、超大规模集成电路技术，其它类型计算机的路技术，其它类型计算机的CPU则是由相当多的则是由相当多的分离元件电路或集成电路所组成。为了将这两种分离元件电路或集成电路所组成。为了将这两种CPU相区别相区别,把微型计算机的把微型计算机的CPU芯片称为微处理芯片称为微处理器器MPU(Micro Processing Unit 或或Microprocessor)。1.1 微型计算机概述微型计算机概述 序号序号 型号型号 推出时间推
4、出时间 数据位数数据位数 地址位数地址位数 主频主频(H Z)第一代第一代 4004 1971 4 12 740K 8008 1972 4 12 800K第二代第二代 8080 1976 8 16 2 M 8080A 1976 8 16 2 3M 8085A 1977 8 16 3 6M第三代第三代 8086 1978 16 20 4.77 10M 8088 1978 8 20 4.77 10M 80186 1982 16 20 8 16 M 80188 1982 8 20 8 16 M 80286 1982 16 24 6 12.5M第四代第四代 80386DX 1985 32 32 16
5、33 M 80486DX 1989 32 32 25 50 M 80486DX2 1992 32 32 50 66 M 80486DX4 1994 32 32 75 100M第五代第五代 Pentium(P5)1993 64 36 60 133M Pentium(P54C)1994 64 36 75 150M Pentium(P55C)1995 64 36 75 200M Pentium Pro 1995 64 36 133 150M Pentium II 1997 64 36 233 450M Pentium III 1999 64 36 300 700M第六代第六代 64位位CPU时代时代
6、 2001 64 64 722 800M Intel 4004(1971Intel 4004(1971年、年、4 4位位)和和Intel 8008Intel 8008（19721972年、年、8 8位）。位）。特点特点:1.1.字长：字长：4 4位或位或8 8位位 2.2.时钟频率：时钟频率：1MHz1MHz 3.3.平均执行指令时间：平均执行指令时间：1520s 1520s 4.4.集成度：集成度：20002000管管/片片 第二代（第二代（1973197319781978年）：中高档年）：中高档8 8位位微处理器时代微处理器时代Intel 8080,MotorolaIntel 8080,M
7、otorola公司公司的的M6800M6800，ZilogZilog公司的公司的Z80Z80，IntelIntel公司公司的的80858085，RockwellRockwell与与MOS TechnologyMOS Technology的的65026502等。等。IntelIntel公司的公司的8086/80888086/8088、MotorolaMotorola公司的公司的M68000M68000和和ZilogZilog 公司的公司的Z8000Z8000 特点特点:1.1.字长：字长：1616位位 2.2.时钟频率：时钟频率：5 540MHz40MHz 3.3.平均执行指令时间：平均执行指令
8、时间：0.5 0.5 ss 4.4.集成度：集成度：20000 20000 6000060000管管/片片（1983-19931983-1993年）年）3232位微处理器时期位微处理器时期19851985年，年，IntelIntel公司推出能进行多任务处理的公司推出能进行多任务处理的3232位微处理器位微处理器803868038619891989年，年，IntelIntel公司推出公司推出8048680486，同期有，同期有MotorolaMotorola公司的公司的M68040M68040特点特点:1.1.字长：字长：3232位位2.2.时钟频率：时钟频率：1010120MHz120MHz3
9、.3.平均执行指令时间：平均执行指令时间：0.2s0.2s4.4.集成度：几十万上百万管集成度：几十万上百万管/片片（1983-19931983-1993年）年）3232位微处理器时期位微处理器时期19931993年年3 3月，月，IntelIntel公司的奔腾（公司的奔腾（PentiumPentium）时钟频率：时钟频率：60/66MHz60/66MHz 运行速度：运行速度：100MIPS100MIPS 集成度：集成度：310310万管万管/片片 19951995年年2 2月，月，IntelIntel公司的公司的Pentium ProPentium Pro 时钟频率：时钟频率：166MHz1
10、66MHz以上以上 集成度：集成度：550550万管万管/片片 19961996年年 IntelIntel公司的公司的Pentium MMX Pentium MMX（多能奔腾）（多能奔腾）20012001年年5 5月，月，IntelIntel公司正式推公司正式推出了第一种出了第一种6464位微处理器位微处理器ItaniumItanium。ItaniumItanium由英特尔和由英特尔和惠普联合开发，主要用于工作惠普联合开发，主要用于工作站和服务器机型，内置站和服务器机型，内置2 24MB4MB的的3 3级缓存、工作频率为级缓存、工作频率为800MHz800MHz及及722MHz722MHz的产
11、品，价格的产品，价格为为11771177美元至美元至44274427美元。美元。AMDAMD公司的公司的AMD-K8 AMD-K8 1、科学计算、科学计算2、过程控制、过程控制3、信息处理和事务管理、信息处理和事务管理4、仪器、仪表控制、仪器、仪表控制5、计算机辅助设计、计算机辅助设计6、人工智能、人工智能7、文化、教育、娱乐和家电、文化、教育、娱乐和家电微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次1.1.微处理器微处理器 微处理器微处理器(Microprocessor)(Microprocessor)也叫微处理机，也叫微处理机，它本身不是计算机，但它是微型计算机的核心部它本身不是计算机，
12、但它是微型计算机的核心部件。微处理器包括算术逻辑部件件。微处理器包括算术逻辑部件ALUALU、控制部件和、控制部件和寄存器组三个基本部分，通常由一片或几片寄存器组三个基本部分，通常由一片或几片LSILSI、VLSI VLSI 器件组成。器件组成。2.2.微型计算机微型计算机 微型计算机微型计算机(Micro Computer)(Micro Computer)是以微处理器为是以微处理器为核心，加上由大规模集成电路制作的存储器核心，加上由大规模集成电路制作的存储器(ROM(ROM 和和RAM)RAM)、输入、输入/输出输出(I/O)(I/O)接口和系接口和系统总线组成的。统总线组成的。3.3.微型
13、计算机系统微型计算机系统 微型计算机系统微型计算机系统(Micro Computer(Micro Computer System)System)是以微型计算机为核心，再配以是以微型计算机为核心，再配以相应的外围设备、电源、辅助电路和控制相应的外围设备、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计微型计算机工作的软件而构成的完整的计算机系统。算机系统。微型计算机的软件部分微型计算机的软件部分 软件分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是用软件分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是用来支持应用软件的开发与运行的；应用软件是用来为用户来支持应用软件的开发与运行的；应用软件是用来为用户解
14、决具体应用问题的程序及有关的文档和资料。解决具体应用问题的程序及有关的文档和资料。系统软件系统软件 操作系统：常驻内存的软件系统操作系统：常驻内存的软件系统 系统资源管理（系统资源管理（CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O和驱动程序）和驱动程序）任务管理、文件管理和程序库。任务管理、文件管理和程序库。编译程序：编译程序：为用户开发应用软件提供支持。为用户开发应用软件提供支持。其他程序：其他程序：系统诊断、故障定位，系统配置系统诊断、故障定位，系统配置 应用软件应用软件 用户为实现给定的任务而编写或选购用户为实现给定的任务而编写或选购/订购的程序。只订购的程序。只适用于给定环境的给定用途，
15、一般驻留在外部存储器中，适用于给定环境的给定用途，一般驻留在外部存储器中，只在运行时才调入内存储器。只在运行时才调入内存储器。运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器CPU存储器存储器输入输入/输出接口输出接口主机主机外部设备外部设备微型机硬件微型机硬件微型机软件微型机软件系统软件系统软件应用软件应用软件微型机系统微型机系统1.1.2 2 微型计算机的基本原理微型计算机的基本原理 微型计算机的基本硬件结构微型计算机的基本硬件结构 1.1.运算器（运算器（ALU:ArithmeticalALU:Arithmetical/LogicalUnitLogicalUnit）数据的算术和逻辑运算以及移位等操数
16、据的算术和逻辑运算以及移位等操作，是一个信息加工部件。可以进行二进作，是一个信息加工部件。可以进行二进制的加、减、乘、除、与、或、非等运算。制的加、减、乘、除、与、或、非等运算。运算器一次可处理的二进制数位（即运算器一次可处理的二进制数位（即比特比特bitbit），称为运算器的字长，是计算），称为运算器的字长，是计算机的一个基本性能指标，字长越长，硬件机的一个基本性能指标，字长越长，硬件电路越复杂，运算速度也越快。电路越复杂，运算速度也越快。2.2.存储器存储器（MEM-MemoryMEM-Memory）记忆部件。记忆部件。它存储计算机操作的控制信息及各种命令信息（指令）它存储计算机操作的控制
17、信息及各种命令信息（指令）和被处理加工的信息（数据），包括存储处理的中间与最和被处理加工的信息（数据），包括存储处理的中间与最终结果。终结果。存储器内有两类信息：存储器内有两类信息：一类是命令信息（即指令），经译码并执行，放在代码一类是命令信息（即指令），经译码并执行，放在代码区；区；另一类是数据，放在数据区。另一类是数据，放在数据区。它们都以二进制形式存放它们都以二进制形式存放。内存与外存内存与外存 外存：通常指海量存储器，如硬盘，光盘等。外存：通常指海量存储器，如硬盘，光盘等。内存：执行指令时将外存中的数据调入，提内存：执行指令时将外存中的数据调入，提高处理效率。高处理效率。存储器的容量存
18、储器的容量(存储器能够保存的二进制信息的存储器能够保存的二进制信息的数量数量)存储单元：存储单元：8bit8bit构成一个存储器单元，每个存构成一个存储器单元，每个存储单元有一个标号，称为地址。储单元有一个标号，称为地址。8bit8bit二进制序列为一个字节二进制序列为一个字节 存储单元容量表示存储单元容量表示 存储单元数存储单元数位数位数/单元单元 1K=21K=210 10=1024 bit=1024 bit 1M=2 1M=210 10=1024 K=1024 K 1G=2 1G=210 10=1024 M=1024 M内存的分类：内存的分类：按工作方式可分为随机读写存储按工作方式可分为
19、随机读写存储器器RAM和只读存储器和只读存储器ROM。00000H00001H00002HF0034H1 2H3 4H 内存单元的地址和内内存单元的地址和内容是两个不同的概念。容是两个不同的概念。内存的操作：内存的操作：CPU对内存的操作有读和写两种。对内存的操作有读和写两种。读操作是读内存单元的内容；写是读操作是读内存单元的内容；写是CPU将其内部将其内部信息传送到内存单元保存起来。信息传送到内存单元保存起来。3.3.控制器控制器（CTRL-ControllerCTRL-Controller）它是计算机的控制中心，发布与控制计算机工作的各它是计算机的控制中心，发布与控制计算机工作的各种命令，
20、协调计算机内部以及主机与外设工作的各种种命令，协调计算机内部以及主机与外设工作的各种关系。关系。它有两个主要功能：它有两个主要功能：一个是控制程序的运行；一个是控制程序的运行；程序：每条指令可以完成一次算术程序：每条指令可以完成一次算术/逻辑运算或逻辑运算或存取数据的操作，程序就是将能完成某种功能的一串存取数据的操作，程序就是将能完成某种功能的一串指令组成序列。指令组成序列。另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。（这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线（这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请求、总线周期延长等）请求、总线周期延长等
21、）4.4.输入设备与输出设备输入设备与输出设备（I/O-Input/Output equipmentI/O-Input/Output equipment）称为外设，其作用是进行信息形式的转换，即称为外设，其作用是进行信息形式的转换，即外界的语言、文字、图像、机械动作等信息转外界的语言、文字、图像、机械动作等信息转换成计算机能识别的电信号表示的二进制数形换成计算机能识别的电信号表示的二进制数形式，或进行相反方向的转换。式，或进行相反方向的转换。输入设备输入设备 如：键盘、鼠标、磁盘、光盘、游如：键盘、鼠标、磁盘、光盘、游戏杆、扫描仪、数码相机、戏杆、扫描仪、数码相机、A/DA/D转换器等转换器等
22、 输出设备输出设备 如：显示器、打印机、音响、绘图如：显示器、打印机、音响、绘图机、磁盘、光盘、机、磁盘、光盘、D/AD/A转换器等转换器等 5.5.总线（总线（BUSBUS）总线是计算机各部件间传送信息的公共通路，总线是计算机各部件间传送信息的公共通路，它把计算机的各个部件连接成为一个整体。它把计算机的各个部件连接成为一个整体。分为内部总线，外部总线。分为内部总线，外部总线。计算机内部的基本总线分为计算机内部的基本总线分为 数据总线（数据总线（DB:Data BusDB:Data Bus），），地址总线（地址总线（AB:Address BusAB:Address Bus），），控制总线（控制
23、总线（CB:Command/Control BusCB:Command/Control Bus）。）。通常又称为三总线。通常又称为三总线。内内 存存I/O接口接口I/O接口接口I/O设备设备I/O设备设备CPUABDBCB1.1.3 3 微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理 1.3.1 1.3.1 指令和控制器的指令部件指令和控制器的指令部件 1.1.指令格式指令格式 计算机能识别并执行的指令和命令，计算机能识别并执行的指令和命令，采用二进制编码来表示。采用二进制编码来表示。操作码：指令所要完成的操作类型，操作码：指令所要完成的操作类型，如数据传送、加、减、乘、除等。如数据传送、加、减、乘
24、、除等。操作数：给出操作中涉及到的数据操作数：给出操作中涉及到的数据本身，或者是数据存放的位置。本身，或者是数据存放的位置。2.2.控制器的指令部件控制器的指令部件 任务：取出指令（取指）、分析指令（译码）和执行指任务：取出指令（取指）、分析指令（译码）和执行指令。令。（1 1）程序计数器（）程序计数器（PCPC）,总是指向下条指令的首地址；总是指向下条指令的首地址；（2 2）指令寄存器（）指令寄存器（IRIR）,保存当前正在执行的指令；保存当前正在执行的指令；（3 3）指令译码器（）指令译码器（IDID），），对指令操作码译码；对指令操作码译码；（4 4）操作控制器，生成）操作控制器，生成指
25、令所需的内部和外部操指令所需的内部和外部操作控制信号；作控制信号；（5 5）时序发生器，对各）时序发生器，对各种操作实施时间上的控制。种操作实施时间上的控制。1.3.2 CPU1.3.2 CPU内的寄存器内的寄存器 用途用途 用于暂时存储程序重复使用的数据、变量和用于暂时存储程序重复使用的数据、变量和中间结果，提高程序的运行速度。中间结果，提高程序的运行速度。种类种类 1.1.数据寄存器数据寄存器 2.2.地址寄存器：存放存储器或地址寄存器：存放存储器或I/OI/O口地址指针口地址指针 3.3.状态寄存器：程序状态寄存器、标志寄存状态寄存器：程序状态寄存器、标志寄存器等器等1.3.3 1.3.
26、3 计算机的工作过程计算机的工作过程 计算机的工作过程，一般来说可分为下述计算机的工作过程，一般来说可分为下述4 4步：步：1 1、输入程序和数据到内存、输入程序和数据到内存2 2、翻译成机器码（自动或人工汇编）、翻译成机器码（自动或人工汇编）3 3、控制器控制程序运行、控制器控制程序运行4 4、输出结果、输出结果工作过程工作过程 微型计算机的工作过微型计算机的工作过程本质上就是执行程序程本质上就是执行程序的过程。程序是由若干的过程。程序是由若干条指令和操作数组成的，条指令和操作数组成的，CPU根据指令来指挥和根据指令来指挥和控制微型机各部分协调控制微型机各部分协调的动作，以完成规定的的动作，
27、以完成规定的操作。计算机全部指令操作。计算机全部指令的集合称为计算机指令的集合称为计算机指令系统。系统。程序执行过程程序执行过程停机？停机？N译码并执行指令译码并执行指令结束结束y取指，取指，IP加加1例子：计算例子：计算Z=X+YZ=X+Y X X在内存在内存20002000H H中，中，Y Y在内存在内存20012001H H中，中，Z Z在内存在内存20022002H H中。中。程序在内存程序在内存2100H2100H中，中，A A为为CPUCPU内的寄存器。内的寄存器。PC PC指向程序的首地址，指向程序的首地址，每取出一条指令，每取出一条指令，PCPC 自动加自动加1 1或或2 2，
28、4 4；从内存取出指令从内存取出指令MOV AMOV A，2000H 2000H分析执行后再取分析执行后再取 下一条下一条 指令，重复直至指令，重复直至 CPU CPU暂停。暂停。执行程序的过程执行程序的过程 即即CPUCPU 不停的取指令、分析指不停的取指令、分析指 令、执行指令。令、执行指令。1.3.4 1.3.4 计算机的发展方向计算机的发展方向 性能：运行速度不断提高，处理器字长不断增性能：运行速度不断提高，处理器字长不断增加（摩尔定律指出，每加（摩尔定律指出，每1818个月计算机的运算速个月计算机的运算速度就大体提高一倍，而价格则大约降低一半）度就大体提高一倍，而价格则大约降低一半）
29、功能：支持多媒体技术，并与网络技术全面结功能：支持多媒体技术，并与网络技术全面结合合 体系结构：向多处理器和网络化过渡；向以通体系结构：向多处理器和网络化过渡；向以通信为中心的体系结构发展；由冯信为中心的体系结构发展；由冯.诺依曼体系诺依曼体系结构向数据流结构发展结构向数据流结构发展 可用性：从面向过程的机制向面向对象的机制可用性：从面向过程的机制向面向对象的机制转变，向智能化方向发展转变，向智能化方向发展 制造工艺：向超高集成度发展，制造光集成芯制造工艺：向超高集成度发展，制造光集成芯片、生物芯片，设计超导、量子、生物、光计片、生物芯片，设计超导、量子、生物、光计算机算机（一）记数法（一）记
30、数法十进制十进制 二进制二进制 八进制八进制 十六进制十六进制（D）（B）（O）（H）十进制记数法的特点：十进制记数法的特点：以以10为底，逢为底，逢10进进1 需需10个数字符号个数字符号0、1、9十六进制十六进制:09、A、B、C、D、E、F1.1.4.1 4.1 数与数制数与数制 1.4 计算机运算基础计算机运算基础(二二)数制转换数制转换1、任意数制转换为十进制数、任意数制转换为十进制数方法：方法：将该进制数的每一位乘上它的权，然后累加即将该进制数的每一位乘上它的权，然后累加即可。可。N进制的权就是以进制的权就是以N为底的幂。如某为底的幂。如某N进制的进制的数表示为：数表示为：Xn-1
31、Xn-2X1X0.Y1Y2Ym则转换为相应的十进制数为：则转换为相应的十进制数为：Xn-1 Nn-1+Xn-2 Nn-2 X1 N1+X0 N0+Y1 N-1+Y2 N-2+Ym N-m135.7D=1102+3101+5100+710 11101.1B=123+122+021+120+121372.01O=382+781+280+08 1+18 2E5AD.BFH=14163+5162+10161+13160 +1116 1+1516 2 例：例：135.7D 1101.1B 372.01O E5AD.BFH2、十进制数转换成二进制数、十进制数转换成二进制数（1）整数的转换）整数的转换 除除
32、2 2取余取余 对十进制整数连续除以对十进制整数连续除以2，每次相除所得的余，每次相除所得的余数数 就构成了要转换的二进制数，而每次所得的整就构成了要转换的二进制数，而每次所得的整数商继续被数商继续被2除，直到商为零为止。除，直到商为零为止。（2）小数的转换）小数的转换 乘乘2 2取整取整 将十进制小数连续乘将十进制小数连续乘2，每乘一次取出乘积的，每乘一次取出乘积的整数部分上的整数部分上的 0 或或 1，并将小数部分继续乘，并将小数部分继续乘2，直到相乘结果的小数部分为零或达到一定的精度直到相乘结果的小数部分为零或达到一定的精度为止。为止。2 44余数余数2 11 02 512 212 10
33、01（44）D=101100B（125）D=1111101B02 2202 312 125余数余数12 6212 1512 312 712 101（0.8125）D=0.81252=1.625 10.6252=1.25 10.252=0.5 00.52=1.0 1(44.8125)D=101100.1101B 若一十进制数既有整数又有小数部分若一十进制数既有整数又有小数部分,则只需将则只需将两部分分别转换后两部分分别转换后,结合在一起即可。结合在一起即可。0.1101B3、二进制数与八进制数、十六进制数间的转换、二进制数与八进制数、十六进制数间的转换 按按3位二进制数对应一位八进制数，位二进制
34、数对应一位八进制数，4位二进制位二进制数对应一位十六进制数的关系转换。数对应一位十六进制数的关系转换。以小数点为界，整数部分从右至左，小数部分以小数点为界，整数部分从右至左，小数部分从左至右，从左至右，3位或位或4位为一组，不足时补位为一组，不足时补0。10110.10111B010 110.101 110B26.56O10110.10111B0001 0110.1011 1000B16.D8H1.4.2 十进制数与字符的编码表示十进制数与字符的编码表示（一）（一）BCD码（码（Binary-Coded Decimal）二进制编码表示的十进制数。二进制编码表示的十进制数。用用4位二进制编码来表
35、示一位十进制数。位二进制编码来表示一位十进制数。8421码码 每位十进制数用每位十进制数用4位等值的位等值的二进制数来表示，从左到右二进制数来表示，从左到右各位二进制数的权为各位二进制数的权为8421.BCD码只利用了码只利用了4位二进制编码中对应位二进制编码中对应 09 的的10种组合，其余的种组合，其余的6种是不可用的。种是不可用的。十十 BCD 二二2 0010 00107 0111 011110 0001 0000 101014 0001 0100 111065 0110 0101 1000001注意二进制代码与二进制数的区别！注意二进制代码与二进制数的区别！(1024)10=(000
36、1 0000 0010 0100)BCD (0.1001 0010)BCD =(0.92)10 (1000 0100)BCD=(84)10=(10010010)B(01011100)B=(92)10=(1001 0010)BCD压缩压缩BCD码码 4位二进制码表示一位十进制位二进制码表示一位十进制非压缩非压缩BCD码码 8位二进制码表示一位十进制数位二进制码表示一位十进制数(92)10=(00001001 00000010)BCD（二）（二）ASCII码码 美国标准信息交换码美国标准信息交换码 ASCII(America Standard code for Information Interc
37、hange)码通常由码通常由7位二进制编码表示，用以位二进制编码表示，用以表示表示128种不同的字符或功能：种不同的字符或功能：十进制数字十进制数字09；大写和小写的；大写和小写的26个英文字个英文字母；母；标点符号；特殊符号；特殊控制功能字符。标点符号；特殊符号；特殊控制功能字符。构成格式：构成格式：6543210例：例：A 3位组为位组为(100)2，4位组为位组为(0001)2，ASCII码为码为 1000001B 或或 41H a 3位组为位组为(110)2，4位组为位组为(0001)2，ASCII码为码为 1100001B 或或 61H 在在7位位ASCII码的基础上附加上一位码的基
38、础上附加上一位奇偶校奇偶校验位验位 放在最高位，就形成了放在最高位，就形成了8位位ASCII码。码。奇偶校验位奇偶校验位 主要用来检测数据传送过程中是主要用来检测数据传送过程中是否有一位出错否有一位出错。奇校验奇校验:包括校验位在内，所有为包括校验位在内，所有为1的位数之的位数之 和为奇数。和为奇数。偶校验偶校验:包括校验位在内，所有为包括校验位在内，所有为1的位数之的位数之和为偶数。和为偶数。例如：例如：字符字符a 3位组为位组为(110)2，4位组位组为为(0001)2，ASCII码为码为 1100001B 或或 61H。奇校验奇校验:01100001B偶校验偶校验:11100001B 规
39、则：规则：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 并进位并进位00=010=111=001=1有借位有借位 00=0 01=0 10=0 11=1（逢二进一）（逢二进一）（借一当二）（借一当二）1.4.3 二进制算术运算二进制算术运算1 1 0 1+）1 0 1 1 1 1 0 0 01 1 0 1）1 0 1 1 0 0 1 01 1 0 1）1 0 0 11 1 0 10 0 0 00 0 0 01 1 0 11 1 1 0 1 0 11 1 1 0 1 0 11 0 0 11 0 0 11 0 1 101 0 0 11 0 0 11 0 0 101 111.4.4 符号数的表示及
40、运算符号数的表示及运算（一）符号数的表示方法（一）符号数的表示方法带符号数的符号在计算机中如何表示？带符号数的符号在计算机中如何表示？数的符号在计算机中也用二进制数表示（数的符号在计算机中也用二进制数表示（0表表示正，示正，1表示负），通常用二进制数的最高位表表示负），通常用二进制数的最高位表示数的符号。示数的符号。三种表示方法：原码法、反码法、补码法三种表示方法：原码法、反码法、补码法+0101100 011001100101100101100111、原码法、原码法 用原码来表示一个符号数，就是由符号和数值用原码来表示一个符号数，就是由符号和数值凑到一起来实现。如凑到一起来实现。如8位二进制
41、数用位二进制数用D7D6D0 表示，表示，则最高位则最高位D7 这位就是符号位，这位就是符号位，D6D0 为数字位。为数字位。X原原=（01011011）2 X原原=（11011011）2 X=91X=910 的原码表示：的原码表示：+0原原=00000000 0原原=100000008位二进制数原码表示范围为：位二进制数原码表示范围为：127+127 2、反码法、反码法+4反反 =（00000100）24反反=（11111011）2+31反反 =（00011111）231反反=（11100000）2+127反反 =（01111111）2127反反=（10000000）2正数：正数：其原码与反
42、码相同。其原码与反码相同。负数：负数：用相应正数的原码各位取反（包括将用相应正数的原码各位取反（包括将符号位取反）来表示。符号位取反）来表示。0的反码表示：的反码表示：+0反反=（00000000）2 0反反=（11111111）28位二进制数反码表示范围为：位二进制数反码表示范围为：127 +127 当一个带符号数由反码表示时，最高位为符当一个带符号数由反码表示时，最高位为符号位。该位为号位。该位为0时，后面的七位为数值部分；时，后面的七位为数值部分；但当该位为但当该位为1时，后七位应按位取反，才表示时，后七位应按位取反，才表示它的二进制值。它的二进制值。例：已知例：已知 X反反=（1001
43、0100）2，求，求 X（10010100）2（1101011）2（107）103、补码法、补码法（1）补码的求法）补码的求法 正数：补码与原码、反码相同正数：补码与原码、反码相同 负数：相应正数的原码按位取反，再在最低位加负数：相应正数的原码按位取反，再在最低位加 1+4原原=（00000100）24反反=（11111011）24补补=（11111100）2+31原原=（00011111）231反反=（11100000）231补补=（11100001）20的补码表示：的补码表示：+0补补=0补补=（00000000）28位二进制数补码表示范围为：位二进制数补码表示范围为：128 +127 一
44、个以补码表示的二进制数，当最高位一个以补码表示的二进制数，当最高位符号位为符号位为0时，其余七位即为此数的二进制数；时，其余七位即为此数的二进制数；若该位为若该位为1，则其余七位按位取反，且在最低，则其余七位按位取反，且在最低位加位加1，才是它的二进制值。，才是它的二进制值。（2）数的补码表示转换为原码表示）数的补码表示转换为原码表示例：已知例：已知 X补补=（10010100）2，求求 X（0010100）2按位取反按位取反（1101011）2末位加末位加1（1101100）2即即 X=（1101100）2=108 X 补补 补补=X 原原（3）求变补）求变补在在 X 补补 已知时求已知时求
45、X 补补（00010001）2（11101111）2按位取反按位取反（11101110）2末位加末位加117补补17补补 已知已知 X 补补，对，对 X 补补的每一位（包括符号位）的每一位（包括符号位）都按位取反，然后再加都按位取反，然后再加1，结果即为，结果即为X 补补。（二）补码的运算（二）补码的运算 0001100011111001无符号数无符号数：225+24=249有符号数有符号数：1110000111100001求补求补100111101=100111113100011000求补求补000110002411111001求补求补100001101=100001117补码运算规则：补码
46、运算规则：XY补补=X补补 Y补补6926=？69（26）01000101+11100110 1 0010101143（56）（）（17）=？（56）+（17）11001000 +0001000111011001求补求补101001113969原原=0100010126原原=00011010-26补补=1110011056原原=0011100017原原=0001000117补补=11101111-56补补=11001000溢出问题溢出问题 有符号数进行加减运算，结果超出所规定的有符号数进行加减运算，结果超出所规定的数值范围（同号数相加，异号数相减）。数值范围（同号数相加，异号数相减）。（+72
47、）+（+98）（83）+（80）01001000 +01100010101010108610101101+10110000101011101+93 双高位判别法双高位判别法：1、若次高位（数值部分最高位）形成进若次高位（数值部分最高位）形成进位加入最高位，而最高位（符号位）相加（包括次高位的进位加入最高位，而最高位（符号位）相加（包括次高位的进位）却没有进位输出时；位）却没有进位输出时；2、或次高位无进位加入最高位，但或次高位无进位加入最高位，但最高位有进位输出，都将发生溢出。最高位有进位输出，都将发生溢出。（三）数的定点表示和浮点表示（三）数的定点表示和浮点表示计算机如何处理小数运算？计算机
48、如何处理小数运算？1、数的定点表示、数的定点表示 定点表示法即规定一个固定的小数点位置，并把定点表示法即规定一个固定的小数点位置，并把用这种方法表示的数叫定点数。用这种方法表示的数叫定点数。纯小数：小数点固定在最高有效位前面纯小数：小数点固定在最高有效位前面 纯整数：小数点固定在最低有效位后面纯整数：小数点固定在最低有效位后面符号MSBLSB小数点小数点2、数的浮点表示、数的浮点表示101.1011230.1011011240.010110112PM P阶码阶码 M尾数尾数浮点数：用阶码和尾数表示的数浮点数：用阶码和尾数表示的数 阶码常为带符号的整数，尾数为带符号的纯小数。阶码常为带符号的整数
49、，尾数为带符号的纯小数。符号符号阶码阶码符号符号尾数尾数小数点小数点浮点数的表示不是唯一的。浮点数的表示不是唯一的。当阶码为当阶码为R位（通常为带符号的整数），位（通常为带符号的整数），尾数为尾数为F位（通常为带符号的纯小数），位（通常为带符号的纯小数），浮浮点数的表示格式如下：点数的表示格式如下：尾数尾数符号符号阶码阶码符号符号小数点小数点 1位位 R位位 1位位 P位位 用这种编码所能表示的数的范围为：用这种编码所能表示的数的范围为：2-F.2-(2R-1)=数值数值 =（1-2-F).2(2R-1)二进制数二进制数 101.1011 用包括符号在内的用包括符号在内的8位阶码，位阶码，16
50、位尾数的规格化形式表示如下：位尾数的规格化形式表示如下：000000110101101100000000阶阶符符尾尾符符小小数数点点阶码阶码尾数尾数 小数点的位置是由阶码（包括它的符号和大小）小数点的位置是由阶码（包括它的符号和大小）决定的，并不固定。决定的，并不固定。本章主要介绍了微型计算机的基本本章主要介绍了微型计算机的基本组成、工作原理、应用和发展方向以组成、工作原理、应用和发展方向以及计算机运算基础知识。其中带符号及计算机运算基础知识。其中带符号数的补码运算和浮点数的表示方法是数的补码运算和浮点数的表示方法是难点。希望同学们能够通过对本章的难点。希望同学们能够通过对本章的学习，对以上知
