第一章計算機基礎知識

《微型原理與接口技術》第一章計算機的基礎知識（計算機包括單片機的發(fā)展，總線知識，編碼等）。第二章重點介紹8086處理器的內部結，引腳功能和相關的讀寫時序。第三章8086的指令系統(tǒng)包括尋址方式介紹，相關的指令。第四章8086匯編語言設計介紹第五章存貯器包括存儲器的分類，和CPU的連接和擴展。第六章I/0接口和總線介紹I/O接口的作用和功能，并簡單介紹一些常用的接口芯片。第七章8086處理器的中斷系統(tǒng)，包括中斷的概念，中斷的處理過程，中斷的實現。第八章可編程計數器/定時器8253、8254包括8253的工作原理，如何初始化。第1章概述

自動化教研室2010年8月學習要求：1.本課程是專業(yè)必修考查課，其重要性不言而喻，對于找工作也是大有好處的,多看書，掌握其基本概念.2.軟硬結合，硬件是基礎，軟件是靈魂。兩手都要硬.3.實踐操作,本課程實踐性特別強,如果只是看書,恐怕一輩子也掌握不了其精華.我們在講課的過程中穿插一些單片機的知識，同時如果有條件的話,可以自己動手制作一些小產品.第一章微型計算機概述本章學習目標了解微型計算機的發(fā)展、應用及其分類掌握計算機數據的表示掌握計算機的組成結構理解微型計算機的工作過程1.1微型計算機的發(fā)展、應用及其分類1.2計算機中數據的表示和編碼1.3微型計算機的一般概念

習題主要內容1.1.1計算機發(fā)展的回顧與展望計算機的發(fā)展歷史1．第一臺電子計算機

1946年2月美國

埃尼阿克（ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，電子數字積分計算機）

重量30噸，占地170平方米，每小時耗電150千瓦，價值約40萬美元，運算速度為每秒5000次加減法運算。1983的銀河巨型計算機運算速度是每秒1億次。第一代4位和低檔8位機Intel4004第二代中高檔8位機8080/8085、Z80、MC6800第三代16位機Intel8086、Z8000、MC6800第四代32位機80386、80486第五代64位機IntelPentium（1971-1973）（1974-1978）（1978-1983）（1983-1992）（1993后）特點：1、速度越來越快。2、容量越來越大。3、功能越來越強。

1、第一代（1971-1973）

——4位及低檔8位微處理器

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1971年人類歷史上第一片微處理器——4位的Intel4004

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1972年8位的80082、第二代（1974～1977）

——中、高檔8位微處理器

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1974Intel8080、MC6800

Intel8080：Intel真正意義上的微處理器誕生以8080為CPU的全球第一臺PC機——Altair。

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1976Intel80853、第三代（1978～1984）

——16位微處理器

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19788086/8088

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1979IBM公司采用Intel8088作為其個人計算機——IBM-PC和IBM-PC/XT的CPU，個人計算機PC時代從此誕生。

8088芯片的成功使英特爾進入了財富500強的行列。

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從1982年開始，Intel英特爾推出80x86系列。首先推出的是80286CPU。100％完全向下兼容

以80286為基礎，IBM推出了IBM-PC/AT，進一步提高PC機的總體性能。從此，PC機的應用逐漸普及開來。

4、第四代（1985～1993）——低檔32位微處理器

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198532位CPU——80386DX推出。

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1989804865、第五代（1993～）——高檔32位微處理器：Pentium系列

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199380586——Pentium（奔騰）

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1996PentiumPro（高能奔騰）

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1996年底1997年初，將MMX（MultiMediaextension）多媒體擴展技術用于Pentium，推出PentiumMMX——改善PC在圖形、多媒體和通信方面的功能。?

1997年MMX技術用于PentiumPro——PentiumⅡ。

AMD的K6和Cyrix(西瑞可斯)的6X86MX也相繼上市，CPU市場逐漸形成"三足鼎立"的局面。

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1998賽揚（Celeron）處理器——為與其他廠家爭奪低價位處理器市場。?

1999年PentiumIII增加了音頻、視頻和3D處理能力，并大大優(yōu)化了網絡功能。

8月，AMD公司憑借著一款低價高質的芯片Athlon（速龍），終于首次在同頻競爭中性能全面超越Intel公司，成為最快的處理器。

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2000年6月PentiumIV（簡稱P4）

擁有更高的主頻（主頻現已高達3.6GHz）

目前以P4為CPU的微機已成為市場的主流產品。

6、64位處理器

IntelItanium（安騰）用于服務器，缺點是不兼容32位計算，市場份額不理想。

AMD

Opteron（傲龍）兼容32位計算、用于服務器。

2003年9月AMD推出面向臺式機的Athlon64。

2005年2月Intel推出64位的Pentium4。

ItaniumOpteronAthlon644．新一代計算機神經網絡計算機

用硬件實現或用軟件模擬的方法、按照人工神經網絡的基本原理而研制的計算機系統(tǒng)。

日本：神經網絡聲音識別系統(tǒng)，能夠識別出任何人的聲音，正確率達99.8％。紐約、邁阿密、倫敦的機場用神經電腦來檢查爆炸物，每小時可查600—700件行李，檢出率為95％，誤差率為2％。

生物計算機以生物電子元件（DNA分子）構建的計算機。生物計算機具備生物體的某些機能，如能發(fā)揮生物本身的調節(jié)機能自動修復芯片發(fā)生的故障，模擬人腦的思考機制。

——硅時代的終結者以色列科學家研制出診治癌癥的DNA計算機模型光計算機

用光束代替電子進行運算和存儲：以不同波長的光代表不同的數據，程序和數據永遠以光的形式在行動之中。

光信號可以互不干擾的并行傳輸。這種并行能力將是未來信息處理的核心。人的眼睛是最精密最先進的光學儀器之一，可以同時處理大量并行的信息。光計算機的目標就是模擬甚至超越人眼的功能。量子計算機

與傳統(tǒng)計算機的原理（遵循經典力學規(guī)律）不同，遵循量子力學規(guī)律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息（量子比特/昆比特），利用質子、電子等亞原子構成計算機的各種硬件。

如果量子計算機的CPU中有N個量子比特，一次操作就可以同時處理2n個數據，而傳統(tǒng)計算機一次只能處理一個數據。例如，具有5000個量子比特的量子計算機，可以在30秒內解決傳統(tǒng)超級計算機要100億年才能解決的大數因子分解問題。1.1.2單片機技術的發(fā)展

第一階段(1974—1976)——初始階段。以4位單片機為主，功能比較簡單。如1974年美國Fairchild公司生產的第一臺單片機F8，采用雙片形式，功能簡單。

第二階段(1976—1978)——探索階段。單芯片形式，低檔8位單片機。如1976年美國Intel公司生產的MCS-48系列單片機，這是第一臺完全的8位單片機。MCS-48的推出是在工控領域的探索，此后，各種8位單片機紛紛應運而生。第三階段(1978—1982)——完善階段。提高電路的集成度，增加8位單片機的功能。如Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的高檔8位單片機系列MCS-51。第四階段(1982—1990)——鞏固和發(fā)展階段。鞏固發(fā)展8位單片機、推出16位單片機、向微控制器發(fā)展，強化了智能控制器的特征

。如將ADC、DAC、PWM、WDT、DMA集成到單片機。MP430單片機第五階段(1990至今)

——全面發(fā)展階段。適合不同領域要求的單片機，如各種高速、大存儲容量、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，還有用于單一領域的廉價的專用型單片機。

我們說單片機的發(fā)展也是和通用CPU的發(fā)展相輔相成的

一些基本概念

微處理器:計算機系統(tǒng)核心部件(CPU),并不是一臺完整的計算機

單片機:將CPU和其他接口電路集成于一個芯片之中,使其具有計算機的基本功能.

嵌入式系統(tǒng):廣義的講,凡是不用于通用目的的可編程計算機設備,如個人PC就是用于通用目的的系統(tǒng),因而不是嵌入式,而一些電話系統(tǒng)就是采用個人計算機技術而建立的嵌入式計算機系統(tǒng),狹義的講,嵌入式系統(tǒng)是指以應用為核心,以計算機技術為基礎,軟硬件可以剪裁,適用于應用系統(tǒng)對功能,可靠性,成本,體積和功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng).

單片計算機:將中央處理器,隨機存貯器,只讀存貯器,中斷系統(tǒng),定時器/計數器以及I/O接口電路等主要部件集成在一片芯片之上.

通用單片機:是一個基本芯片,內部資源豐富,性能全面且通用性強.覆蓋多種應用需求。

專用單片機:針對某一種產品,或某一種控制應用而專門設計的.超線程(Hyper-threadingTechnology)技術就是通過采用特殊的硬件指令，可以把兩個邏輯內核模擬成兩個物理芯片，在單處理器中實現線程級的并行計算，同時在相應的軟硬件的支持下大幅度的提高運行效能，從而實現在單處理器上模擬雙處理器的效能。其實，從實質上說，超線程是一種可以將CPU內部暫時閑置處理資源充分“調動”起來的技術。

“超線程”的實現條件需要CPU的支持，主板芯片組和主板BIOS的支持，另外操作系統(tǒng)和應用軟件方面也需得到應有的支持。說白了超線程就是通過軟件的手段模擬出雙個邏輯內核進行工作，運行效果盡量接近兩個物理核心的性能。

不過超線程也存在著致命的不足，首先他在windows2000下無法使用，因為WIN2000不支持超線程，只有WINXP以上的系統(tǒng)才可以使用HT。另外由于HT是軟件模擬出兩個核心，所以模擬出來后的兩個核心是分享物理緩存的，從而使物理緩存大小減半.雙核心處理器:所謂雙核心處理器，簡單地說就是在一塊CPU基板上集成兩個處理器核心，并通過并行總線將各處理器核心連接起來。雙核心并不是一個新概念，而只是CMP(ChipMultiProcessors，單芯片多處理器)中最基本、最簡單、最容易實現的一種類型。

換言之雙核心處理器就是基于單個半導體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心。這樣就將兩個物理處理器核心整合入一個核中，在任務繁重時，兩個核心能相互配合，讓CPU發(fā)揮最大效力。兩個能互補的核心運行起來性能是非常不錯的，例如使用Intel奔騰D雙核處理器就相當于你有了兩臺采用奔騰4的主機。

如果說超線程是用軟件來模擬出雙核的效果，那么現在所說的雙核心就是真正意義上的兩個核心。他彌補了超線程適用系統(tǒng)比較少的缺點，可以廣泛用于windows操作系統(tǒng)的多個版本;他還有效的解決了雙核運算中出現的緩存分離與數據沖突錯誤問題。雙CPU:

前面所說的雙核心是在一個處理器里擁有兩個處理器核心，核心是兩個，但是其他硬件還都是兩個核心在共同擁有，而雙CPU則是真正意義上的雙核心，不光是處理器核心是兩個，其他例如緩存等硬件配置也都是雙份的。

三者運行性能比較:

CPU運行性能最關鍵的就是運行速度，那么究竟這三者在運行速度方面表現如何呢?我們依然通過比喻的方法來區(qū)分。

假設CPU是一個運輸卡車，貨物就是我們要計算的信息，CPU運算就類似于卡車運輸貨物。同一時間運送的貨物越多，說明CPU運算能力越強。

單CPU系統(tǒng)---相當于一輛卡車在一條車道上跑。由于車少，所以運輸能力有限。以往CPU生產廠商都是在不斷的提高卡車的載重即主頻來提高他的運輸能力。

雙CPU系統(tǒng)---相當于兩輛卡車在兩條相交的車道上跑。每輛車大部分都在自己的路上跑，但偶爾會相遇、停車避讓。由于車多路寬，所以雙CPU運輸能力最強。

HT(超線程)系統(tǒng)---相當于一輛雙層卡車在一條車道上跑。由于是雙層的，所以猛地一看以為是兩輛車在跑，其實只有一輛。不過因為雙層涉及到車高以及捆綁等問題，有的時候遇到限高的橋梁，需要人為的將貨物卸下，手工搬運。所以說HT超線程適用的條件比較苛刻。

雙核心CPU系統(tǒng)，相當于兩輛卡車在一條車道上跑。雖然他運輸的貨物能力提高了，而且也不會頻繁產生類似于HT超線程那樣的沖突，但是因為他們都在一條車道上跑，所以互相避讓減速的頻率要比雙CPU高得多。所以他的運輸能力要比真正的雙CPU系統(tǒng)差。

5、未來計算機的發(fā)展趨勢朝著微型化和巨型化兩級方向發(fā)展。當前開發(fā)和研究的熱點是多媒體計算機。今后計算機應用的主流是計算機與通信相結合的網絡技術。未來計算機發(fā)展的總趨勢是智能化計算機。計算機巨型機（超級計算機）大型機中型機小型機微型機（簡稱微機）計算機分類

優(yōu)點：體積小、重量輕、價格低廉、可靠性高、結構靈活、適應性強和應用面廣。特點：將組成計算機的核心部件——運算器和控制器（稱中央處理器CPU，CentralProcessingUnit），集成在一片硅片上，通常稱為微處理器。個人計算機（PC機）單片機1.1.2微型計算機的特點1．體積小、重量輕、價格低廉2．簡單靈活、可靠性高、使用環(huán)境要求不高3．功耗低“物聯(lián)網概念”是在“互聯(lián)網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念。其定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡概念。

物聯(lián)網(InternetofThings)這個詞，國內外普遍公認的是MITAuto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。在2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的同名報告中，物聯(lián)網的定義和范圍已經發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯(lián)網。1.1.3

微型計算機的應用1、科學計算和科學研究

計算機主要應用于解決科學研究和工程技術中所提出的數學問題（數值計算）。

2、數據處理（信息處理）主要是利用計算機的速度快和精度高的特點來對數字信息進行加工。3、工業(yè)控制

用單片機實現DDC級控制，用微型計算機實現SCC級監(jiān)督管理控制，用高檔微型計算機實現SCC或低層MIS管理已屢見不鮮。

4、計算機輔助系統(tǒng)

計算機輔助系統(tǒng)主要有計算機輔助教學（CAI）、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、計算機集成制造（CIMS）等系統(tǒng)。

5、人工智能

人工智能主要就是研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學科，包括智能機器人，模擬人的思維過程，計算機學習等等。其主要任務是建立智能信息處理理論，進而設計可以展現某些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。

返回本節(jié)1.1.4

微型計算機的分類按應用對象分為：1、單片機：又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：它主要是將微處理器、部分存儲器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上，一塊芯片就成了一臺計算機。2、單板機：將計算機的各個部分都組裝在一塊印制電路板上，包括微處理器/存儲器/輸入輸出接口，還有簡單的七段發(fā)光二極管顯示器、小鍵盤、插座等。功能比單片機強，適于進行生產過程的控制。可以直接在實驗板上操作，適用于教學。3、PC機（PersonalComputer）:面向個人單獨使用的一類微機，實現各種計算、數據處理及信息管理等。

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結束放映總線的概念總線是一種數據通道，是在部件與部件之間、設備與設備之間傳送信息的一組公用信號線。在主控設備(部件和設備)的控制下，將發(fā)送設備(部件和設備)發(fā)出的信息準確地傳送給某個接收設備(部件和設備)?？偩€的特點在于其公用性，即它可同時掛接多個部件或設備。如果是某兩個部件或設備之間專用的信號連線，就不能稱之為總線。所以，總線是連接計算機硬件系統(tǒng)內部多種設備的通信線路?？偩€的一個很重要的特征是傳輸媒質由總線上的所有部件所共享，可以將計算機系統(tǒng)內的多種部件連接到總線上?？偩€上任何一個部件發(fā)出的信息，計算機系統(tǒng)內所有連接到總線上的部件都可以接收到；但在進行信息傳輸時，每一次只能有一個叫做主控設備的部件可以利用總線給一個叫做從屬設備的部件發(fā)送信息。通?？偩€是由多條通信路徑或線路組成的，而每一條信號線僅能傳送二進制的0或1信號。在一段時間里，一條信號線就能傳送一串的二進制信息，將幾條信號線組合在一起，這樣總線就可以在同一時間并行地傳輸二進制信息，如一個字節(jié)信息就可以通過總線中的8條信號線完成信息的傳輸。計算機系統(tǒng)中含有多種總線，計算機系統(tǒng)內各個層次之間的信息傳送就是由總線來完成的。1.物理特性物理特性指的是總線物理連接的方式。規(guī)定模塊尺寸、總線插頭、插座和邊沿聯(lián)接器等規(guī)格和位置。包括總線的條數，外引線是如何排列的等。例如，IBMPC/XT機的總線共62條線，分兩排編號。當插件板插到槽中后，左面是B面，外引線排列順序是B1～B31，右面是A面，外引線排列順序是A1～A31，A面是元件面。2.功能特性功能特性規(guī)定每個引腳信號的名稱和功能，對它們相互作用的協(xié)議進行說明。從功能上，總線可分成3類：地址總線、數據總線和控制總線。地址總線的寬度指明了總線能夠直接訪問存儲器的地址范圍；數據總線的寬度指明了訪問一次存儲器或外部設備最多能夠交換數據的位數；控制總線一般包括CPU與外界聯(lián)系的各種控制命令，如輸入/輸出讀/寫信號、存儲器讀/寫信號、外部設備與主機同步匹配信號、中斷信號和DMA控制信號等。例如，IBMPC/XT系統(tǒng)總線的功能分為：地址總線20條，編號為A0～A19，可以訪問1MB的存儲空間；數據總線8條，編號D0～D7，主機與存儲器或I/O設備每次只能交換一個字節(jié)的信息；XT總線提供四種電源線，分別是＋5V、－5V、＋12V、－12V，與地址一起共占用8條外引線；剩下的26條線，全為控制總線。3.電氣特性電氣特性規(guī)定信號工作時的傳遞方向、高低電平、動態(tài)轉換時間、負載能力及最大額定值。一般規(guī)定送入CPU的信號叫輸入信號IN，從CPU送出的信號叫輸出信號OUT。例如，XT總線的地址線A0～A19為輸出線；數據線D0～D7為雙向信號線，既作為數據輸入線，又作為數據輸出線，地址線和數據線都是高電平有效；控制線IOR，是輸入設備讀信號線，低電平有效等。4.時間特性對于存儲器、I/O的讀寫操作，時間特性規(guī)定相應的總線信號時序，在總線中定義這些信號的時序以保證各功能板的兼容性。也就是說，用戶什么時間可以用總線傳輸信號，或者用戶什么時候把信號提供給總線，CPU才能正確無誤地使用。1.2計算機中數的表示與編碼1.2.1計算機中常用的進制數1.2.2進制間的轉換1.2.3數的定點與浮點表示1.2.4機器數的表示1.2.5計算機中常用的編碼

返回本章1.2計算機中數據的表示和編碼

計算機中的數據都是采用二進制形式存儲和處理的，二進制數只有兩個數字0和1，這與我們日常生活中所使用的十進制數是不同的。

1.2.1計算機中常用的進制數

人們最常用的數是十進制數，計算機中采用的是二進制數，同時有的時候為了簡化二進制數據的書寫，也采用八進制和十六進制表示方法。下面將分別介紹這幾種常用的進制。

1、十進制數

十進制數是大家熟悉的，用0，1，2，…，8，9十個不同的符號來表示數值，它采用的是“逢十進一，借一當十”的原則。

2、二進制表示法基數為10的記數制叫十進制；基數為2的記數制叫做二進制。二進制數的計算規(guī)則是“逢二進一，借一當二”。

二進制表示數值方法如下：

NB=±Ki

*2i其中：Ki

=0或1ni=-m例：二進制數1011.1表示如下：(1011.1)B=1*23+0*22+1*21+1*20

+1*2-1

運算規(guī)則：加法運算：0+0=00+1=11+0=11+1=10（逢二進一）減法運算：0-0=00-1=1（借位）1-0=11-1=0乘法運算：0*0=00*1=01*0=01*1=1除法運算0/1=01/1=1

3、八進制表示法八進制數是基數為八的計數制。八進制數主要采用0，1，2，…，7這八個阿拉伯數字。八進制數的運算規(guī)則為“逢八進一，借一當八”。八進制表示數值方法如下：

NO=±Ki

*8i其中：Ki

=0、1、2、3、4、5、6、7ni=-m例：（467.6)O=4*82

+6*81

+7*80+6*8-1

4、十六進制表示法基數為16，用0-9、A-F十五個字符來表達數值，逢十六進一。各位的權值為16i。二進制表示數值方法如下：

NH=±Ki

*16i其中：Ki

=0-9、A-Fni=-m例：（56D.3)H=5*162

+6*161+13*160+3*16-1

返回本節(jié)1.2.2

進制間的轉換1、二進制數和十進制數之間的轉換（1）、二進制數轉換為十進制數方法：按二進制數的位權進行展開相加即可。例:11101.101=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125=29.875

（2）、十進制數轉換為二進制數方法：A、將整數部分和小數部分分別進行轉換，然后再把轉換結果進行相加。B、整數轉換采用除2取余法：用2不斷地去除要轉換的數，直到商為0。再將每一步所得的余數，按逆序排列，便可得轉換結果。C、小數轉換采用乘2取整法：每次用2與小數部分相乘，取乘積的整數部分，再取其小數部分乘2直到小部分為0。將所取整數順序放在小數點后即為轉換結果。

例：將（136）D轉換為二進制數。

2136余數（結果）低位

268----------0234----------0217----------028----------124----------022----------021----------00----------1高位轉換結果：（136）D=（10001000）B

例：將（0.625)D轉換為二進制數。0.625*

2

1.25*2

0.5*2

1.0

取整：高位

低位轉換結果：(0.625)D=(0.101)B

2、二進制數和八進制數、十六進制數間的轉換（1）、二進制數到八進制數、十六進制數的轉換A、二進制數到八進制數轉換采用“三位化一位”的方法。從小數點開始向兩邊分別進行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補0；向右不足三位的，從右邊補0。B、二進制數到十六進制數的轉換采用“四位化一位”的方法。從小數點開始向兩邊分別進行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補0；向右不足四位的，從右邊補0。例：將(1000110.01)B轉換為八進制數和十六進制數。

1

000110.01001

000110.010

(106.2)O

二進制數到十六進制數的轉換：（1000110.01）B=1000110.0101000110.0100(46.4)H（2）、八進制、十六進制數到二進制數的轉換方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按順序寫出每位八進制（十六進制）數對應的二進制數，所得結果即為相應的二進制數。例：將(352.6)H轉換為二進制數。

352.6

0011

0101

0010

0110=(110101

0010.011)B

返回本節(jié)1.2.3

數的定點與浮點表示對R進制數NR=±S*R±E，可以有很多表示方法。如：十進制數：265.78可以有：265.78、2657.8*10-1、0.26578*103、2.6578*102等。1、定點數表示法一般采用兩種簡單的約定：定點整數和定點小數。

（1）、定點整數A、帶符號整數：某個N位二進制數，其最高位為符號位，其它N-1位為數值部分：

Nf

Nn-2Nn-3……N2N1N0符號位

數值部分

小數點

B、無符號整數：所有的數位都用來表示數值。

Nn-1Nn-2Nn-3……N3N2N1N0

數值部分小數點（2）、定點小數用最高位表示符號，其它N-1位表示數值部分，將小數點定在數值部分的最高位左邊。

NfNn-2Nn-1……N2N1N0符號位

數值部分

小數點

2、浮點數表示浮點數：小數點在數據中的位置可以左右移動。

N=±S*R±E在計算機內，存儲的格式：

EfE(m位)

S(n位)

階碼部分

尾數部分其中：Ef：階碼，表示階碼的符號

E：階碼，指出小數點的位置

S：尾數，決定數值的精度

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機器數的表示機器數：數值數據在計算機中的編碼。機器數的真值：機器數所代表的實際數值。常用的編碼方案：原碼、反碼、補碼。1、原碼表示碼原碼：用最高位表示符號，其中：0----正、1----負，其它位表示數值的絕對值。

例：求X1=0.1011，X2=-0.1011的原碼表示。（8位）[X1]原=X1=

01011000[X2]原=1+X2=

11011000小數點位置(定點小數)例：求X1=1011，X2=-1011的原碼。（8位）[X1]原=00001011[X2]原=10001011小數點位置（定點整數）

0的表示形式（8位）[+0]原=00000000[-0]原=10000000特點A、原碼與真值的對應關系簡單。B、0的編碼不唯一，處理運算不方便。2、反碼表示法反碼：最高一位表示符號，數值位是對負數取反。[+0]反=00000000

[-0]反=11111111[+1100111]反=01100111

[-1100111]反=10011000

3、補碼表示法正數的補碼和原碼相同。負數的補碼=反碼+1。例：求0.1011和-0.1011的補碼。（8位）[0.1011]補=[0.1011]原=01011000[-0.1011]補=[-1011000]反+1=10100111+1=10101000[0]補=[+0]補=[-0]補=00000000？求1011和-1011的補碼（8位）

4、

補碼運算（1）已知補碼求其真值[X]補=01001000[Y]補=11001000（2）補碼運算85+（-76）[85]補=55H[-76]補=B4H[85+（-76）]=55H+B4H=09H85+（-76）=9

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計算機中常用的編碼1、ASCII碼

常用的編碼方式為美國標準信息交換（AmericanStandardCardforInformationInterchange，ASCII碼）。

2、BCD碼

BCD碼是一種用4位二進制數字來表示一位十進制數字的編碼，也成為二進制編碼表示的十進制數（BinaryCodeDecimal），簡稱BCD碼。

BCD碼有兩種格式：（1）壓縮BCD碼格式（PackedBCDFormat）

用4個二進制位表示一個十進制位，就是用0000B-1001B來表示十進制數0-9。例如：十進制數4256的壓縮BCD碼表示為：0100001001010110B（2）非壓縮BCD碼格式（UnpackedBCDFormat）

用8個二進制位表示一個十進制位，其中，高四位無意義，我們一般用xxxx表示，低四位和壓縮BCD碼相同。

例如：十進制數4256的非壓縮BCD碼表示為：

xxxx0100xxxx0010xxxx0101xxxx0110B

返回本節(jié)1.3微型計算機的一般概念1.3.1中央處理器的組成1.3.2微型計算機的組成1.3.3微型計算機系統(tǒng)的組成1.3.4微型計算機的工作過程返回本章1.3微型計算機的一般概念1.3.1

中央處理器的組成中央處理器（CPU）由運算器和控制器組成。1、運算器：計算機中加工和處理數據的功能部件。功能：（1）、對數據進行加工處理，主要包括算術和邏輯運算，如加、減、乘、與、或、非運算等。（2）、暫時存放參與運算的數據和中間結果。ALU數據寄存器1#數據寄存器2#存儲器外設

2、控制器控制和指揮計算機內各功能部件協(xié)同動作，完成計算機程序功能。由程序計數器IP、指令寄存器IR、指令譯碼器ID和時序信號發(fā)生器組成。（1）、程序計數器IP：程序指令所在單元地址。（2）、指令寄存器IR：保存當前正在執(zhí)行的一條指令。（3）、指令譯碼器ID：將指令的操作碼翻譯成機器能識別的命令信號。（4）、時序信號發(fā)生器：根據指令譯碼器ID產生的命令信號產生具體的控制信號。

3、寄存器陳列

包括一組通用寄存器組和專用寄存器。通用寄存器用于暫存參加運算的一個操作數，例如數據寄存器可以用來存放8位或16位的二進制操作數。這些操作數可以是參加操作的數據，操作的中間結果，也可以是操作數的地址，大部分算術和邏輯運算指令都可以使用這些數據寄存器。專用寄存器通常有指令指針I(yè)P或程序計數器PC和堆棧指針SP等

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微型計算機的組成ABDBCBCPU存儲器I/O接口外設（微型計算機組成框圖）

地址總線數據總線控制總線微型計算機的硬件組成部分主要有微處理器（CPU）、存儲器、I/O設備和系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線包括地址總線AB、數據總線DB和控制總線CB組成。在微機中，各功能部件之間通過系統(tǒng)總線相連，這使得各個部件的之間的相互關系變?yōu)槊嫦蛳到y(tǒng)總線的單一關系。一個部件只要滿足總線標準，就可以連接到采用這種總線標準的系統(tǒng)中。

1、微處理器微處理器（CPU）是大規(guī)模集成電路技術做成的芯片，芯片內集成有控制器、運算器和寄存器等相關部件，完成對計算機系