微機(jī)原理和接口技術(shù)-1-3緒論-微機(jī)系統(tǒng)zqppt課件

1、華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)授 課：左瓊時(shí) 間：2019年微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論2第一章第一章 緒論主要內(nèi)容緒論主要內(nèi)容微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論31.3 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式1. 計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)2. 數(shù)制數(shù)制3.計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論41. 計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)編碼需求思索的要素計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)編碼需求思索的要素

2、:要表示的數(shù)的類型要表示的數(shù)的類型(小數(shù)、整數(shù)、實(shí)數(shù)和小數(shù)、整數(shù)、實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)復(fù)數(shù) 數(shù)值范圍數(shù)值范圍 數(shù)值準(zhǔn)確度數(shù)值準(zhǔn)確度 數(shù)值存儲(chǔ)和處置所需的硬件代價(jià)數(shù)值存儲(chǔ)和處置所需的硬件代價(jià) 微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論51. 計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)編碼特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)編碼特點(diǎn)少量簡(jiǎn)單的根本符號(hào)表示大量復(fù)雜的少量簡(jiǎn)單的根本符號(hào)表示大量復(fù)雜的信息信息形狀簡(jiǎn)單形狀簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單運(yùn)算方便運(yùn)算方便硬件本錢低硬件本錢低微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論61.3 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)

3、格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式1. 計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)2. 數(shù)制數(shù)制3.計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論72. 數(shù)制數(shù)制進(jìn)位制數(shù)表示進(jìn)位制數(shù)表示進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法進(jìn)制轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)單運(yùn)算方法進(jìn)制轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)單運(yùn)算方法微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論82.數(shù)制數(shù)制-進(jìn)位制數(shù)表示進(jìn)位制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為十進(jìn)制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為10個(gè)，逢十個(gè)，逢十進(jìn)一。進(jìn)一。 例如：例如：1234 ( (1234)10, 1234D) 可表示為：可表示

4、為： 1*103 + 2*102 + 3*101 + 4*100每位上的數(shù)字為每位上的數(shù)字為09，共，共10個(gè)數(shù)。個(gè)數(shù)。權(quán)：系數(shù)所在的位置。上例中，權(quán)：系數(shù)所在的位置。上例中，1234從左到右的從左到右的權(quán)值是權(quán)值是103，102，101，100。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論9二進(jìn)制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為二進(jìn)制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為2個(gè)個(gè)“0、“1，逢二進(jìn)一。，逢二進(jìn)一。例如：例如：(10101100)2 或?qū)憺榛驅(qū)憺?10101100B 可表示為：可表示為： 1*27 + 0*26 + 1*25 + 0*24 + 1*23 + 1*

5、22 + 0*21 + 0*202.數(shù)制數(shù)制-進(jìn)位制數(shù)表示進(jìn)位制數(shù)表示微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論10十六進(jìn)制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為十六進(jìn)制數(shù)：每位上能夠出現(xiàn)的數(shù)字為16個(gè)，個(gè)，逢十六進(jìn)一。逢十六進(jìn)一。 16個(gè)數(shù)字分別為：個(gè)數(shù)字分別為：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。 例如：例如： (0 xF96)16 或?qū)憺榛驅(qū)憺?0 xF96H 可表示為：可表示為： F1629161 61602.數(shù)制數(shù)制-進(jìn)位制數(shù)表示進(jìn)位制數(shù)表示微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論112.

6、數(shù)制數(shù)制-進(jìn)位制數(shù)表示進(jìn)位制數(shù)表示進(jìn)制表示法進(jìn)制表示法N 代表一個(gè)數(shù)值代表一個(gè)數(shù)值r 是這個(gè)數(shù)制的基是這個(gè)數(shù)制的基(Radix)i 表示這些符號(hào)陳列的位號(hào)表示這些符號(hào)陳列的位號(hào)Di 是位號(hào)為是位號(hào)為i的位上的一個(gè)符號(hào)的位上的一個(gè)符號(hào)ri 是位號(hào)為是位號(hào)為i的位上的一個(gè)的位上的一個(gè) 1 代表的值代表的值Di* ri 是第是第i位的所代表的實(shí)踐值位的所代表的實(shí)踐值 表示表示m+k+1位的值求累加和位的值求累加和微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論122. 數(shù)制數(shù)制-十進(jìn)制編碼特點(diǎn)十進(jìn)制編碼特點(diǎn)0123456789共共10種形狀，形狀過(guò)多種形狀，形狀過(guò)多0

7、0010203040506070809111213141516171819222324252627282933343536373839444546474849555657585966676869777879888999運(yùn)算組合形狀過(guò)多運(yùn)算組合形狀過(guò)多例：加法組合數(shù)例：加法組合數(shù)= C102+10=10*9/2!+10 =55微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論13C82+8=8*7/2!+8=36C42+4=4*3/2!+4=10C22+2=2*1/2!+2=32. 數(shù)制數(shù)制-其他進(jìn)制的運(yùn)算組合數(shù)其他進(jìn)制的運(yùn)算組合數(shù)八進(jìn)制：八進(jìn)制：四進(jìn)制：四進(jìn)制：二

8、進(jìn)制：二進(jìn)制：結(jié)論：二進(jìn)制的組合形狀最少結(jié)論：二進(jìn)制的組合形狀最少!微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論142. 數(shù)制數(shù)制-二進(jìn)制編碼特點(diǎn)二進(jìn)制編碼特點(diǎn)只運(yùn)用兩個(gè)根本符號(hào)：只運(yùn)用兩個(gè)根本符號(hào)： 符號(hào)個(gè)數(shù)最少，物理上容易實(shí)現(xiàn)符號(hào)個(gè)數(shù)最少，物理上容易實(shí)現(xiàn)用數(shù)字電路的兩個(gè)形狀表示用數(shù)字電路的兩個(gè)形狀表示(如電壓高如電壓高 低低與二值邏輯的與二值邏輯的 真真假假 兩個(gè)值對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)單兩個(gè)值對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)單二進(jìn)制位可以表示任何對(duì)象二進(jìn)制位可以表示任何對(duì)象(字符，數(shù)值，邏輯值，字符，數(shù)值，邏輯值，無(wú)符號(hào)整數(shù)無(wú)符號(hào)整數(shù))用二進(jìn)制碼表示數(shù)值數(shù)據(jù)運(yùn)算規(guī)那么簡(jiǎn)單用二進(jìn)制碼表示數(shù)值數(shù)據(jù)

9、運(yùn)算規(guī)那么簡(jiǎn)單 0+1=1+0=1 1+1=0有進(jìn)位有進(jìn)位 0+0=0 僅僅三種運(yùn)算規(guī)那么僅僅三種運(yùn)算規(guī)那么(10進(jìn)制有進(jìn)制有55種種) 一個(gè)異或門即可完成該運(yùn)算一個(gè)異或門即可完成該運(yùn)算微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論152. 數(shù)制數(shù)制-進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)八進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)八進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十六進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十六進(jìn)制微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論162.數(shù)制數(shù)制-十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制除2取余2 2 1 1 1 12

10、 22 22 25 512 211 100 01除盡為止 1011低低高高例如：例如：1110 10112微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論172.數(shù)制數(shù)制-二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制從二進(jìn)制數(shù)求其十進(jìn)制的值，逐位碼權(quán)累加求和從二進(jìn)制數(shù)求其十進(jìn)制的值，逐位碼權(quán)累加求和1011 B123022121 120 821 11mkiiirDN*微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論182.數(shù)制數(shù)制-二到八二到八/十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制轉(zhuǎn)到八進(jìn)制二進(jìn)制轉(zhuǎn)到八進(jìn)制 從小數(shù)點(diǎn)向左右三位一分組從小數(shù)點(diǎn)向左右三位一

11、分組 10 011 100 . 01)2 = ( 234 . 2 )8 10 011 100 . 01)2 = ( 234 . 2 )8 010 010二進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制二進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制從小數(shù)點(diǎn)向左右四位一分組從小數(shù)點(diǎn)向左右四位一分組1001 1100 . 01)2 = ( 9C . 4 )16 1001 1100 . 01)2 = ( 9C . 4 )16 0100 0100微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論192.數(shù)制數(shù)制-簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換運(yùn)算方法簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換運(yùn)算方法大數(shù)的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換方法記住幾個(gè)常用的大數(shù)的簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換方法記住幾個(gè)常用的2 2的冪的冪1 0 1 0

12、 0 1 0 1 1 1 1 1 =1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 =？22224 423238 824241616252532 32 262664642727128 128 282825625629295125122102101024(1Kilo) 1024(1Kilo) 2112112048 2048 2122124096 4096 213213818281822142141636416364 215215327283272821621665536655362202201048576(1Mega)1048576(1Mega)2302301073741824(1Giga)10

13、73741824(1Giga) 2402401 Tera1 Tera更大的單位是多少？更大的單位是多少？2502501Peta 2601Peta 2601Exa 2701Exa 2701Zetta 2801Zetta 2801Yotta1Yotta微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論202.數(shù)制數(shù)制-簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換運(yùn)算的例子簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換運(yùn)算的例子65539=65536+3=10000000000000011111111111110=111111111111-1 =212-1-1=4094130=128+2=10000010111111110111212-1-8

14、2019=2047-44=11111111111-32-8-4130：65539：2019：111111110111：111111111110：微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論212.數(shù)制數(shù)制留意幾個(gè)關(guān)系：留意幾個(gè)關(guān)系：N位數(shù)表示的最大正數(shù)：位數(shù)表示的最大正數(shù)： 1111 1111 B = 0FFH =25528-1表示的范圍表示的范圍: 0255,共可以表示共可以表示256個(gè)不同的值個(gè)不同的值2的的N次冪：次冪： 28代表數(shù)值代表數(shù)值256； 8位二進(jìn)制數(shù)可表示的不同值的數(shù)量；位二進(jìn)制數(shù)可表示的不同值的數(shù)量； 9位二進(jìn)制數(shù)的最高位代表的權(quán)值：位

15、二進(jìn)制數(shù)的最高位代表的權(quán)值：1 1111 1111 B微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論221.3 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式1. 計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)表示的特點(diǎn)2. 數(shù)制數(shù)制3.計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論233.計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)信息的單位數(shù)據(jù)信息的單位數(shù)的符號(hào)的表示數(shù)的符號(hào)的表示機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)BCDBCD碼碼ASCIIASCII碼碼數(shù)的定點(diǎn)、浮點(diǎn)表示方法數(shù)的定點(diǎn)、浮點(diǎn)表示方法微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

16、 Chapter1 緒論24 數(shù)據(jù)信息的單位數(shù)據(jù)信息的單位 位位(bit)、字節(jié)、字節(jié)(Byte)、字、字(Word) 位位 ：最小單位，含有最小單位，含有1個(gè)單位信息，一位二進(jìn)制數(shù)個(gè)單位信息，一位二進(jìn)制數(shù)只需只需0和和1兩個(gè)不同的值頭兩個(gè)不同的值頭 字節(jié)：字節(jié)： 1個(gè)字節(jié)由個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位組成個(gè)二進(jìn)制位組成 字字 ：1個(gè)字由個(gè)字由2個(gè)字節(jié)組成。個(gè)字節(jié)組成。 機(jī)器字?？梢杂枚鄠€(gè)字節(jié)組成。機(jī)器字?？梢杂枚鄠€(gè)字節(jié)組成。字長(zhǎng)就是機(jī)器字包含的二進(jìn)制位數(shù)。字長(zhǎng)就是機(jī)器字包含的二進(jìn)制位數(shù)。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論25 - 53H = - 0101

17、 0011 B 要記住要記住+ 、- 號(hào)，只能夠?qū)⑻?hào)，只能夠?qū)? 、- 號(hào)轉(zhuǎn)化為號(hào)轉(zhuǎn)化為0或或1表示。表示。假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位，符號(hào)將暫用位，符號(hào)將暫用1位，剩下位，剩下7位表示數(shù)值。位表示數(shù)值。符號(hào)位的位置放在何處？符號(hào)位的位置放在何處？較好的位置是數(shù)值的最前面最高位，如：較好的位置是數(shù)值的最前面最高位，如： - 53H = 1101 0011 B + 53H = 0101 0011 B 其中：假設(shè)其中：假設(shè)0 表示表示+、1表示表示-因此，計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)可以帶有符號(hào)信息，因此，計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)可以帶有符號(hào)信息，可以同數(shù)值一同參與運(yùn)算。可以同數(shù)值一同參與運(yùn)算。數(shù)的符號(hào)的表示數(shù)的符

18、號(hào)的表示微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論26真值真值 (書(shū)寫(xiě)用書(shū)寫(xiě)用)：通常將用：通常將用+ -，表示正負(fù)的二進(jìn)，表示正負(fù)的二進(jìn)制數(shù)稱之為符號(hào)數(shù)的真值。制數(shù)稱之為符號(hào)數(shù)的真值。機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)(機(jī)器內(nèi)部運(yùn)用機(jī)器內(nèi)部運(yùn)用)：將符號(hào)和數(shù)值一同編碼：將符號(hào)和數(shù)值一同編碼表示的二進(jìn)制數(shù)稱之為機(jī)器數(shù)。表示的二進(jìn)制數(shù)稱之為機(jī)器數(shù)。 機(jī)器不能識(shí)別書(shū)寫(xiě)格式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展編碼表示機(jī)器不能識(shí)別書(shū)寫(xiě)格式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展編碼表示的方法包括：原碼，補(bǔ)碼，反碼，移碼等的方法包括：原碼，補(bǔ)碼，反碼，移碼等數(shù)的兩種方式：數(shù)的兩種方式： 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科

19、技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論27機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)-原碼表示法原碼表示法簡(jiǎn)便編碼方法：加符號(hào)位原碼又稱之為符號(hào)數(shù)值表示法，是最自然的原碼又稱之為符號(hào)數(shù)值表示法，是最自然的表示方法；表示方法；最高位表示符號(hào)，最高位表示符號(hào)，0 0為正，為正，1 1為負(fù)，數(shù)值位堅(jiān)為負(fù)，數(shù)值位堅(jiān)持不變。持不變。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論28機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)-原碼表示法原碼表示法特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1正數(shù)的原碼是其本身正數(shù)的原碼是其本身 2負(fù)數(shù)的原碼的符號(hào)位為負(fù)數(shù)的原碼的符號(hào)位為1,尾數(shù)不變。尾數(shù)不變。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chap

20、ter1 緒論29n位原碼表示數(shù)值的范圍是位原碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的原碼是對(duì)應(yīng)的原碼是1111 0111。8位數(shù)位數(shù)0的原碼：的原碼： +0 = 0 0000000 - 0 = 1 0000000 即：數(shù)即：數(shù)0的原碼不獨(dú)一。的原碼不獨(dú)一。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論30機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)-原碼的加減運(yùn)算特點(diǎn)原碼的加減運(yùn)算特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易懂。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易懂。缺陷：缺陷： 加減法運(yùn)算復(fù)雜，當(dāng)兩數(shù)相加時(shí)，假好加減法運(yùn)算復(fù)雜，當(dāng)兩數(shù)相加時(shí)，假好像號(hào)那么數(shù)值相加，假設(shè)異號(hào)，要進(jìn)展減法，像號(hào)那么數(shù)值相加，假設(shè)異號(hào)，要進(jìn)展減法，進(jìn)展減法時(shí)，需求比較二者絕對(duì)值

21、大小，過(guò)進(jìn)展減法時(shí)，需求比較二者絕對(duì)值大小，過(guò)于復(fù)雜。于復(fù)雜。 另外存在正零和負(fù)零。另外存在正零和負(fù)零。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論31機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)-反碼表示法反碼表示法所謂反碼,就是二進(jìn)制的各位數(shù)碼取反符號(hào)位表示方法與原碼一樣微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論32機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)-反碼表示公式反碼表示公式特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1正數(shù)的反碼是其本身正數(shù)的反碼是其本身 2負(fù)數(shù)的反碼的符號(hào)位為負(fù)數(shù)的反碼的符號(hào)位為1,尾數(shù)為尾數(shù)為各位的反碼各位的反碼 也不利于運(yùn)算也不利于運(yùn)算微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科

22、技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論33n位反碼表示數(shù)值的范圍是位反碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的反碼是對(duì)應(yīng)的反碼是1000 0111。() ()nn 1121218位數(shù)位數(shù)0的反碼：的反碼： +0反反 = 00000000 -0反反 = 11111111即：數(shù)即：數(shù)0的反碼也不是獨(dú)一的。的反碼也不是獨(dú)一的。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論34機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)同余的概念同余的概念假定有兩個(gè)數(shù)假定有兩個(gè)數(shù)a和和b，假設(shè)用某一個(gè)整數(shù)，假設(shè)用某一個(gè)整數(shù)m去去除，所得的余數(shù)一樣，就稱除，所得的余數(shù)一樣，就稱a,b兩個(gè)數(shù)對(duì)兩個(gè)數(shù)對(duì)m是是同余的。且記作：同余的。且

23、記作： ab (mod m) 假設(shè)假設(shè)X,Y,Z三個(gè)數(shù)，滿足以下關(guān)系：三個(gè)數(shù)，滿足以下關(guān)系：Z=nX+Y (n為為整數(shù)整數(shù)),那么稱那么稱Z和和Y對(duì)模對(duì)模X是同余的，記作：是同余的，記作： ZY (mod X) YZ (mod X) 微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論35機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)同余的例子同余的例子Z=nX+Y X為模數(shù)為模數(shù)以以12為模：為模：3=12+3=24+3=36+33，15，27，39 都是相等的都是相等的0=12-9=12-9=3 -9與與3是相等的是相等的 -表示在以表示在以12為模時(shí)，為模時(shí)， 9可以用可以用+3實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。1

24、2369微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論36機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)同余的例子同余的例子7+(-4) =7+(12-4) =7+8 =15=3微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論37機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼表示法補(bǔ)碼表示法特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1) 正數(shù)的補(bǔ)碼是其本身正數(shù)的補(bǔ)碼是其本身 (2) 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼的符號(hào)位為負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼的符號(hào)位為1,尾數(shù)為其尾數(shù)為其反碼的末位加反碼的末位加1。 微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論38n位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼是對(duì)應(yīng)的

25、補(bǔ)碼是1000 0111。()11221nn 8位數(shù)位數(shù)0的補(bǔ)碼：的補(bǔ)碼：+0補(bǔ)補(bǔ)= +0原原=00000000-0補(bǔ)補(bǔ)= -0反反+1=11111111+1 =1 00000000 ；對(duì)；對(duì)8位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉+0補(bǔ)補(bǔ)= -0補(bǔ)補(bǔ)= 00000000微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論39機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)幾種機(jī)器編碼對(duì)比幾種機(jī)器編碼對(duì)比機(jī)器碼機(jī)器碼真值真值X為正數(shù)為正數(shù)真值真值X為負(fù)數(shù)為負(fù)數(shù)原碼原碼符號(hào)位為零符號(hào)位為零,等于等于真值本身真值本身符號(hào)位為符號(hào)位為1,數(shù)值位為真值數(shù)值位為真值本身本身簡(jiǎn)便編碼方法：加符號(hào)位簡(jiǎn)便編碼方法：加符

26、號(hào)位補(bǔ)碼補(bǔ)碼同上同上符號(hào)位為符號(hào)位為1,逐位取反逐位取反,末位末位加加1反碼反碼同上同上符號(hào)位為符號(hào)位為1, 逐位取反逐位取反微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論有符號(hào)數(shù)范圍有符號(hào)數(shù)范圍v一個(gè)字節(jié)有符號(hào)數(shù)范圍一個(gè)字節(jié)有符號(hào)數(shù)范圍v原碼表示：原碼表示： -127 -127+127 +127 有有+0+0，-0-0v 1111 1111b 1000 0000b - 0000 0000b 0111 1111 1111 1111b 1000 0000b - 0000 0000b 0111 1111 v -127 -0 +0 +127 -127 -0 +0 +

27、127v反碼表示：反碼表示：-127-127+127 +127 有有+0+0，-0-0v 1000 0000b 1111 1111b 0000 0000b 0111 1111b 1000 0000b 1111 1111b 0000 0000b 0111 1111bv -127 -0 +0 +127 -127 -0 +0 +127v補(bǔ)碼表示：補(bǔ)碼表示：-128-128+127 +127 只需一個(gè)只需一個(gè)0 0v 1000 0000b 1111 1111b - 0000 0000b 0111 1111b 1000 0000b 1111 1111b - 0000 0000b 0111 1111bv

28、-128 -1 0 127 -128 -1 0 127v一個(gè)字的補(bǔ)碼表示范圍一個(gè)字的補(bǔ)碼表示范圍: -32768 +32767 (: -32768 +32767 (只只 有一個(gè)有一個(gè)0)0)v1000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 11111000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111v-32768-32768-1-1v0000 0000 0000 0000 0111 1111 1111 11110000 0000 0000 0000 0111 1111 1111 1111v0 0+32767+32767微機(jī)原理與接口2015.9

29、Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論41特殊數(shù)特殊數(shù)10000000 該數(shù)在原碼中定義為：該數(shù)在原碼中定義為： -0 在反碼中定義為：在反碼中定義為： -127 在補(bǔ)碼中定義為：在補(bǔ)碼中定義為： -128 對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)：對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)：(10000000) = 128Notice: n位數(shù)位數(shù)1000是它是它“本身負(fù)本身負(fù)數(shù)數(shù)100 0的補(bǔ)碼。的補(bǔ)碼。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論42快速求補(bǔ)碼的方法快速求補(bǔ)碼的方法(1)末位數(shù)相加等于末位數(shù)相加等于16其它位相加等于其它位相加等于15 - 6 9 D A H + 9 6 2 6 H

30、15 15 15 161.4.1微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論43快速求補(bǔ)碼的方法快速求補(bǔ)碼的方法(2) - 6 9 D 0 H + 9 6 2 G H 15 15 15 16那么那么-69D0H的補(bǔ)碼是多少呢？的補(bǔ)碼是多少呢？ 執(zhí)行進(jìn)位操作執(zhí)行進(jìn)位操作 9 6 2 G H 9 6 3 0 H1.4.1微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論44快速求補(bǔ)碼的方法快速求補(bǔ)碼的方法(3) - 6 9 0 0 H + 9 6 F G H 15 15 15 16那么那么-6900H的補(bǔ)碼是多少呢？的補(bǔ)碼是多少呢？

31、 執(zhí)行進(jìn)位操作執(zhí)行進(jìn)位操作 9 6 F G H 9 6 G 0 H 9 7 0 0 H1.4.1微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論45經(jīng)過(guò)補(bǔ)碼計(jì)算原來(lái)的數(shù)字經(jīng)過(guò)補(bǔ)碼計(jì)算原來(lái)的數(shù)字反過(guò)來(lái)怎樣計(jì)算呢？反過(guò)來(lái)怎樣計(jì)算呢？方法與前面引見(jiàn)的方法一樣，也可以采用快方法與前面引見(jiàn)的方法一樣，也可以采用快速計(jì)算的方法。速計(jì)算的方法。9626H的數(shù)字是多少的數(shù)字是多少 9626H -69DAH9630H的數(shù)字是多少的數(shù)字是多少 9630H -69CGH 再進(jìn)位再進(jìn)位 -69D0H9700H的數(shù)字是多少的數(shù)字是多少 9700H -68FGH 再進(jìn)位再進(jìn)位 -68G0H

32、 再進(jìn)位再進(jìn)位 -6900H1.4.1微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論46機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼加減法的實(shí)現(xiàn)補(bǔ)碼加減法的實(shí)現(xiàn)X + Y補(bǔ)補(bǔ)= X補(bǔ)補(bǔ)+ Y補(bǔ)補(bǔ)X-Y補(bǔ)補(bǔ)= X補(bǔ)補(bǔ)+ -Y補(bǔ)補(bǔ)-Y補(bǔ)補(bǔ)= Y補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ) 對(duì)對(duì) Y補(bǔ)逐位取反補(bǔ)逐位取反, 再在最低位加再在最低位加 1留意：留意： 模運(yùn)算與溢出的關(guān)系模運(yùn)算與溢出的關(guān)系溢出判別：溢出判別：- 假設(shè)運(yùn)算的實(shí)踐結(jié)果沒(méi)有超出字長(zhǎng)可以表示的數(shù)值假設(shè)運(yùn)算的實(shí)踐結(jié)果沒(méi)有超出字長(zhǎng)可以表示的數(shù)值范圍，取模的結(jié)果是正確。范圍，取模的結(jié)果是正確。- 假設(shè)超出范圍那么溢出，出現(xiàn)錯(cuò)誤。判別方法：假設(shè)超出范圍那么溢出，出現(xiàn)錯(cuò)

33、誤。判別方法：正正 + 正正 得負(fù)得負(fù) 或或 負(fù)負(fù) + 負(fù)負(fù) 得正得正微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論47機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼表示中的符號(hào)位擴(kuò)展補(bǔ)碼表示中的符號(hào)位擴(kuò)展1由由 X補(bǔ)補(bǔ) 求求 X / 2補(bǔ)補(bǔ) 的方法的方法 原符號(hào)位不變，且符號(hào)位與數(shù)值位均右移一位，如原符號(hào)位不變，且符號(hào)位與數(shù)值位均右移一位，如: X補(bǔ)補(bǔ) =10010 那么那么 X/2補(bǔ)補(bǔ) =110012不同位數(shù)的整數(shù)補(bǔ)碼相加減時(shí)，如何運(yùn)算？不同位數(shù)的整數(shù)補(bǔ)碼相加減時(shí)，如何運(yùn)算？ 0101010111000011 0101010111000011 微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技

34、大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論48方法：位數(shù)少的補(bǔ)碼數(shù)的符號(hào)位向左擴(kuò)展，方法：位數(shù)少的補(bǔ)碼數(shù)的符號(hào)位向左擴(kuò)展， 不斷擴(kuò)展到與另一數(shù)的符號(hào)位對(duì)齊。不斷擴(kuò)展到與另一數(shù)的符號(hào)位對(duì)齊。 0101010111000011 0101010111000011 有、無(wú)符號(hào)數(shù)的擴(kuò)展要區(qū)別對(duì)待：有、無(wú)符號(hào)數(shù)的擴(kuò)展要區(qū)別對(duì)待： 1、硬件實(shí)現(xiàn)，有、硬件實(shí)現(xiàn)，有/無(wú)符號(hào)數(shù)選不同的部件無(wú)符號(hào)數(shù)選不同的部件 2、程序?qū)崿F(xiàn)，無(wú)符號(hào)數(shù)擴(kuò)展時(shí)是在高位補(bǔ)、程序?qū)崿F(xiàn)，無(wú)符號(hào)數(shù)擴(kuò)展時(shí)是在高位補(bǔ)0 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼表示中的符號(hào)位擴(kuò)展補(bǔ)碼表示中的符號(hào)位擴(kuò)展微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1

35、緒論49機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼例題補(bǔ)碼例題例例1：寫(xiě)出：寫(xiě)出-117補(bǔ)碼表示補(bǔ)碼表示-117D=-75H16位的補(bǔ)碼表示：位的補(bǔ)碼表示：先寫(xiě)出先寫(xiě)出75H補(bǔ)碼表示：補(bǔ)碼表示：0000 0000 0111 0101按位求反碼按位求反碼 ：1111 1111 1000 1010末位加末位加1：1111 1111 1000 1011即：即：-75H補(bǔ)補(bǔ)0FF8BH8位的補(bǔ)碼表示：位的補(bǔ)碼表示：-75H補(bǔ)補(bǔ)8BH同法：同法： -1的的16位補(bǔ)碼表示：位補(bǔ)碼表示：-1補(bǔ)補(bǔ)0FFFFH -1的的8位補(bǔ)碼表示：位補(bǔ)碼表示：-1補(bǔ)補(bǔ)0FFH微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1

36、緒論50機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼例題補(bǔ)碼例題例例2：知：知X1=-101100B，X2=-010010B，設(shè)，設(shè)n=8，采用補(bǔ)碼運(yùn)算求采用補(bǔ)碼運(yùn)算求X1-X2補(bǔ)補(bǔ)解：解： X1補(bǔ)補(bǔ)=11010100B X2補(bǔ)補(bǔ)=11101110B X1-X2補(bǔ)補(bǔ)=X1補(bǔ)補(bǔ)-X2補(bǔ)補(bǔ)=X1補(bǔ)補(bǔ)+X2補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ) =11010100B + 11101110B =11010100B + 00010010B =11100110B微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論51機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼例題補(bǔ)碼例題例例3：設(shè)：設(shè)n=8, X1=-1011111B, X2=-0110101，求求X1+X2補(bǔ)

37、補(bǔ)解：解： X1+X2補(bǔ)補(bǔ)=X1補(bǔ)補(bǔ)+X2補(bǔ)補(bǔ) =10100001B+11001011B =1 01101100B 相加后，本來(lái)相加后，本來(lái)8位的二進(jìn)制數(shù)變成了位的二進(jìn)制數(shù)變成了9位，這多位，這多出的一位稱為進(jìn)位位。由于一個(gè)字節(jié)只能是出的一位稱為進(jìn)位位。由于一個(gè)字節(jié)只能是8位，位，多出的一位多出的一位(即進(jìn)位位即進(jìn)位位)就被丟掉了，使得結(jié)果就被丟掉了，使得結(jié)果成為一正數(shù)，這種情況稱為溢出。成為一正數(shù)，這種情況稱為溢出。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論52機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼例題補(bǔ)碼例題例例4：設(shè)：設(shè)n=8，X1=-1000010B，X2=011011

38、01B，計(jì)算，計(jì)算X1補(bǔ)補(bǔ)-X2補(bǔ)。補(bǔ)。解：解： X1補(bǔ)補(bǔ)-X2補(bǔ)補(bǔ)= X1補(bǔ)補(bǔ)+X2補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ)補(bǔ) = 10111110B+10010011B = 1 01010001B 0 負(fù)數(shù)減正數(shù)，一定為負(fù)數(shù)結(jié)果，而結(jié)果負(fù)數(shù)減正數(shù)，一定為負(fù)數(shù)結(jié)果，而結(jié)果為正闡明產(chǎn)生了溢出。為正闡明產(chǎn)生了溢出。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論53機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)幾種編碼的運(yùn)用幾種編碼的運(yùn)用補(bǔ)碼加減法運(yùn)算方便，得到了廣泛的運(yùn)用。補(bǔ)碼加減法運(yùn)算方便，得到了廣泛的運(yùn)用。目前計(jì)算機(jī)中廣泛采用補(bǔ)碼表示方法。目前計(jì)算機(jī)中廣泛采用補(bǔ)碼表示方法。也有少數(shù)機(jī)器采用原碼進(jìn)展存儲(chǔ)和傳送，也有少數(shù)機(jī)器采用

39、原碼進(jìn)展存儲(chǔ)和傳送，運(yùn)算的時(shí)候改用補(bǔ)碼。運(yùn)算的時(shí)候改用補(bǔ)碼。微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論54十進(jìn)制數(shù)的表示十進(jìn)制數(shù)的表示 BCD碼碼Binary coded decimal二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制特點(diǎn)特點(diǎn): 一位十進(jìn)制的數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示，一位十進(jìn)制的數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示，4位與位與4位之間的進(jìn)位是十進(jìn)制的方式。位之間的進(jìn)位是十進(jìn)制的方式。幾種幾種BCD碼：碼：8421碼碼 (8*X3+4*X2+2*X1+1*X0)2421碼碼 (2*X3+4*X2+2*X1+1*X0)余三碼余三碼 (8*X3+4*X2+2*X1+1*

40、X0)+0011有權(quán)碼有權(quán)碼微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論558421碼碼8421碼：碼： D BCD 0 0000 1 0001 2 0010 : 8 1000 9 1001 :160001 0110 BCD0001 0000B981001 1000 BCD微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論56BCD碼運(yùn)算問(wèn)題碼運(yùn)算問(wèn)題8421碼的校正碼的校正87100001111111 非法編碼非法編碼余三碼的校正余三碼的校正00001100110110 3 非法編碼非法編碼44011101111110 ？非法

41、編碼？非法編碼相對(duì)而言運(yùn)算比較復(fù)雜相對(duì)而言運(yùn)算比較復(fù)雜微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論57BCD碼碼BCD碼在機(jī)內(nèi)存放方式：碼在機(jī)內(nèi)存放方式：例如：例如： 981001 1000 BCD非緊縮方式非緊縮方式:一個(gè)字節(jié)存放一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字位一個(gè)字節(jié)存放一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字位 00001000 低字節(jié)低字節(jié) 00001001 高高 緊縮方式緊縮方式:一個(gè)字節(jié)存放一個(gè)字節(jié)存放2個(gè)十進(jìn)制數(shù)字位個(gè)十進(jìn)制數(shù)字位 10011000微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論58 鍵盤(pán)輸入的字母和數(shù)字、顯示器顯示的文字鍵盤(pán)輸入的字母和

42、數(shù)字、顯示器顯示的文字等都是字符信息。等都是字符信息。 西文：常用的將字符與西文：常用的將字符與2進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)的進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)的編碼方法是美國(guó)信息規(guī)范交換代碼編碼方法是美國(guó)信息規(guī)范交換代碼ASCII碼。碼。 漢字：漢字： GB2312編碼編碼 區(qū)位碼表：分區(qū)位碼表：分94區(qū)區(qū)*94位，包括一級(jí)漢字最位，包括一級(jí)漢字最常用漢字，按拼音排序和二級(jí)漢字稍常常用漢字，按拼音排序和二級(jí)漢字稍常用漢字，按部首排序，均為簡(jiǎn)體漢字，共用漢字，按部首排序，均為簡(jiǎn)體漢字，共約約6700個(gè)。個(gè)。字符數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)微機(jī)原理與接口2015.9 Zuo華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 Chapter1 緒論59ASCII碼碼如何利用數(shù)字表示文字和字符？如何利用數(shù)字表示文字和字符？國(guó)際上廣泛采用國(guó)際上廣泛采用ASCII規(guī)范規(guī)范采用采用7 bit 表示表示128個(gè)字符個(gè)字符包括英文大小寫(xiě)字母包