計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ) 第一章

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室XXX

1

?課程目標(biāo)

在總整體上建立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念;

-掌握微型機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的構(gòu)成及工作

原理；

■掌握Intel8086基本指令系統(tǒng)，并了解

80X86部分主要擴(kuò)展；

■掌握微型機(jī)的輸入輸出及常用接口技術(shù)

2

主要參考書(shū)

參考書(shū)：

■《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》

鄒逢興等編著，高等教育出版社，2005.2

■《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》

關(guān)B學(xué)堅(jiān)等編著，清華大學(xué)出版社，2008

3

考核方式

■平時(shí)30%)

■期末考試70%)

4

預(yù)備知識(shí)：

計(jì)算機(jī)數(shù)字電路與基礎(chǔ)

、模擬電路與數(shù)字電路

模擬電路：是一種在時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)。

數(shù)字電路：是一種在時(shí)間上或空間上斷續(xù)

的信號(hào)。

A/D：稱(chēng)為模/數(shù)轉(zhuǎn)換

D/A：稱(chēng)為數(shù)/模轉(zhuǎn)換.

5

.二、邏輯代數(shù)的初識(shí)

工、邏輯代數(shù)：是研究邏輯關(guān)系的工具，也稱(chēng)之為布

爾代數(shù)。

邏輯代數(shù)量:只有“0”和“工”代表"假”和“真”

或者“斷”和“通”。

邏輯代數(shù)基本運(yùn)算：“與”“或”“非”

邏輯電路：也稱(chēng)開(kāi)關(guān)電路，易于實(shí)現(xiàn)。

例如：有k1,k2開(kāi)關(guān)控制的線(xiàn)路AB接通的邏輯。

K1

A

7

、基本邏輯單元

2真值表

1）邏輯加（或門(mén)）真

表達(dá)式：Y=A+B值

表

邏輯圖:：

將

形

因

A>1—Y式

果

B表

關(guān)

示

系

2）邏輯乘（與門(mén)），

問(wèn)

表達(dá)式：Y=AB然

題

后

的

再

各

研

種

邏輯圖:究

因

結(jié)

素

果

全

。

部

3）邏輯非（非門(mén)）反相器用

表達(dá)式：Y=A表

格

邏輯圖：A——IY

A——10—Y

8

■例題：（按位計(jì)算）

L設(shè)A=1010111111

B=11011W=A+B=?

2.^A=1100101000001010

B=OOOO1111W=AXB=?

3.設(shè)A=11O1OOOO

則丫=人=?00101111

9

3、邏輯代數(shù)的運(yùn)算法則

I)交換律：A+B=B+A,AB=BA

I2)結(jié)合律：(A+B)+C=A+(B+C),(AB)C=A(BC)

3)分配律：A(B+C)=AB+AC,

A+BC=(A+B)(A+C)

4)互補(bǔ)律：A+A=l,AA=O

5)吸收律：A+AB=AZA+AB=A+B

6)反演律：A+B^=ABZAB=A+B

7)包含律：(A+B)(A+C)(B+C)=(A+B)(A+C)

AB+AC+BC=AB+AC

io

摩根定理:

■二變量摩根定理（反演律）：

A+B=A'B

A'B=A+B

推廣到多變量：

A+B+C...=A'B'C....

A'B'C...=A+B+C....

或非-~~?與非

11

例題：1、F=A(AB)B(AB)

=AB+AB

2、F=AB+BC+AC

=AB+C

3、F=AB+BC+AC+AB

=AB+BC+AB

12

三、擴(kuò)展的邏輯門(mén)電路

1、“與非”門(mén)電路：Y^ABC

2、“或非”門(mén)電路：Y=A+B+C

3、“與或非”門(mén)電路:Y=AB+CD

4、“三態(tài)”門(mén)電路：Y=A（EN=I）

5、“異或”門(mén)電路：Y^=AB+AB

=AOB=A0B

■6、“同或"門(mén)電路：YNAB+AB

=A0B=AOB

13

■四、組合邏輯部件

將基本邏輯單元組合起來(lái)完成某一邏輯功能，它的

輸出結(jié)果僅取決本次輸入。

■工、譯碼器：

功能：將指定的二進(jìn)制編碼翻譯為相應(yīng)的輸出信號(hào)。

n個(gè)輸入控制2n輸出

例如：三一八譯碼器（74伯138）

14

譯碼器

-----------

■74LS138譯碼器:

譯碼使能端V

〉譯碼輸出端

譯碼輸入端/3—8譯碼器原理

J

15

電路符號(hào):真值表

ABC

f。ftf2f3f4f5f6f7

A00010000000

三

B八00101000000

譯

C碼01000100000

器

01100010000

10000001000

10100000100

11000000010

11100000001

三一八譯碼器

2、數(shù)據(jù)緩沖器

功能：與系統(tǒng)總線(xiàn)的接口器件

EN18

用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)半加器?

真值表

■3、半加器（不考慮低進(jìn)

AB

位的加法器）Hb兀

0000

0110

H=AB+AB=AOB

b1010

1101

3=AB

bH

-3

AB

半加器電路符號(hào)19

真值表

-4、全加器（考慮低進(jìn)位的加法器）

Hq=ABJ+ABJ+ABJ+ABJ

=AOBOJ=HbOj

Jq=ABJ+ABJ+ABJ+ABJ

=(A十B)J+AB

=HbJ+Jb

Hq

4M

AB

全加器電路符號(hào)

A=110

B=101A+B=?

AB

21

■五、時(shí)序邏輯部件

輸出結(jié)果不僅取決于本次的輸入信號(hào),

還取決于電路過(guò)去的輸入信號(hào)。

工、R-S觸發(fā)器RSQn+l

010

101

11不變

00不可

R置“0〃S置“1〃

22

*--------------------

■2、D觸發(fā)器

RDSDDQ

01d0

10d1

11dd

00d不

23

3、寄存器

1）數(shù)據(jù)寄存器

可以由4個(gè)D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)

1010

清"0”

D3D2D1D0升沿

11_n

1124

■2）移位寄存器

■3）計(jì)數(shù)器與分頻器

o011010n

000101n

0110n

001n

n_n_n__n_runn_n_n②Cp上

123456789升沿

W-----------------------------------------

■4）節(jié)拍電位發(fā)生器

一個(gè)單位時(shí)間稱(chēng)一個(gè)節(jié)拍，產(chǎn)生節(jié)拍電位。

例如：每一時(shí)間段8拍

可由3位計(jì)數(shù)器和3?8譯碼器構(gòu)成一個(gè)8

拍電位發(fā)生器。

27

JIIIIIIIIIIIIIIL

12345678

第1章微型機(jī)系統(tǒng)才既述

主要內(nèi)容：

■微機(jī)系統(tǒng)概述

■微機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

■微機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)

■微機(jī)的基本工作原理

■PC系列機(jī)

29

1.1根無(wú)述

CPU

MPU

微空計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1/CALU

「微處理器1寄存器

存儲(chǔ)器〔控制器

微型

'計(jì)算機(jī)I/O接口

（單片機(jī)）總線(xiàn)

,硬件系統(tǒng)＜

微

型「鍵盤(pán)、鼠標(biāo)

機(jī)

計(jì)

算外設(shè)顯示器

統(tǒng)

系軟驅(qū)、硬盤(pán)、光驅(qū)

I打印機(jī)、掃描儀

「系統(tǒng)軟件

'軟件系統(tǒng)Y

L應(yīng)用軟件

30

軟件系統(tǒng)

存儲(chǔ)器管理

進(jìn)程管理

操作系統(tǒng)設(shè)備管理

文件管理

系統(tǒng)軟件Y用戶(hù)界面GUI

（網(wǎng)絡(luò)軟件

系統(tǒng)應(yīng)用軟件i編譯系統(tǒng)

系統(tǒng)維護(hù)程序

辦

公工具軟件

系條增強(qiáng)軟件

數(shù)

據(jù)

庫(kù)

圖

圖

形

＜應(yīng)用軟件Y像

游

戲

樂(lè)

娛

OO

31

?LLI微機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次

i------------------------------

■L微處理器CPU(MPU)

■2.微型計(jì)算機(jī)(單片機(jī))

■3.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

*只有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才是完整的計(jì)算機(jī)

硬件

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：硬件+軟件

」_微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

應(yīng)用程序

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)程序員的觀點(diǎn)

33

LL2微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

■L字長(zhǎng)：工6位，32位，64位

■2.存儲(chǔ)器容量：（內(nèi)/外）1KB,1MB,1GB,1TB

■3.運(yùn)算速度:MIPS,MHz

■（主頻：1秒內(nèi)發(fā)生的同步脈沖數(shù)）

■4.外設(shè)擴(kuò)展能力

■5.軟件配置情況

34

L2微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

■微處理器

系統(tǒng)的核心

■存儲(chǔ)器

記憶設(shè)備，內(nèi)存/外存

■總線(xiàn)

信息的傳輸設(shè)備（CPU總線(xiàn)、系統(tǒng)總線(xiàn)）

■I/O接口

與外設(shè)進(jìn)行信息交換的“橋梁”

35

1.2.1三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)及分類(lèi)

■指令

1.馮?諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)L驅(qū)動(dòng)

■3個(gè)特點(diǎn)：①有五大部件組成的o

②數(shù)據(jù)、程序以二進(jìn)制吟式存

儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。*

數(shù)據(jù)流36

2.微型計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單,具有靈活性、擴(kuò)展性、控

可維修性。

地址總線(xiàn)AB

輸

C三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)I/O出I/O

4

接設(shè)接

□，

P器備□㈡

U備

總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

控制總線(xiàn)CB

AB:AddressBus,DB:DataBus,CB:ControlBus37

3.總線(xiàn)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)

■按總線(xiàn)組織方法的不同

「單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

三種結(jié)構(gòu)Y雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

〔多層總線(xiàn)結(jié)構(gòu)（雙層）

38

I/OI/OI/O

■缺點(diǎn)：高速的存儲(chǔ)器與低速的I/O接口競(jìng)爭(zhēng)總線(xiàn)，影

響了存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)速度

39

雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

■面向CPU的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

-缺點(diǎn)：存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸必須通過(guò)CPU

40

多層總線(xiàn)結(jié)構(gòu)DirectM6moryAccess,譯為“直接存儲(chǔ)器存取

全

局

一

0/

DMA控制」器

122微機(jī)各大組成部分簡(jiǎn)介

1.微處理器MPU(CPU)

■算術(shù)邏輯單元：ALU

-累加器ACC

■標(biāo)志寄存器FR

■寄存器組RS

■堆棧和棧指針SP[后進(jìn)先出,push(sp+1),pop]

■程序計(jì)數(shù)器PC

■指令寄存器IR,譯碼器ID,操作控制器0C

42

地址WUlABlMOVA,5CH收黑色n《DIM

ADDA,2EH

地址?沖零收押饅存今

用令存存器（IR>累加盟tACQ

88也存母

地稅制［岱P）

ttf^??UO)?加頓春M

計(jì)數(shù)辟（PC）

MMWftM疆(0C)

控制曲

-微處理器的典型結(jié)構(gòu)示意圖43

*■存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器(主板上)：稱(chēng)為內(nèi)存或主存，存放數(shù)據(jù)

和程序，采用半導(dǎo)體器件。

(1)內(nèi)存單元：由8位，16位，32位，64位

272625242322212°10001010

21°=1024字節(jié)(B)=1KB10111010

220=1024*1024=lMB11000011

230=1024*1024*1024=1GB10101001

240=1024*1024*1024*1024=1TB

是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的記憶單元集合，每個(gè)記憶單

元通常由8位二進(jìn)制位組成，可讀寫(xiě)其中的數(shù)據(jù)。

常用術(shù)語(yǔ)

■bit（位，比特）

■1個(gè)二進(jìn)制位

■Byte（字節(jié)）

■8個(gè)二進(jìn)制位

■KB,MB,GB,TB

■Word（字）

■2個(gè)或多個(gè)字節(jié)

45

內(nèi)存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程

存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程：向［0001］單元寫(xiě)數(shù)據(jù)

1110110111101101

地址0001

1000000011101101

UJLUUIH11001101

1110100110001101融局10000000

■10110111101101

1000110111101101

1110110110001101

控制:寫(xiě)1110110111101101

**內(nèi)存單元地址與內(nèi)存單元內(nèi)容是不同概念

46

（2）內(nèi)存操作:CPU對(duì)內(nèi)存（RAM）

可進(jìn)行讀'寫(xiě)操作。

（3）內(nèi)存分類(lèi):隨機(jī)存儲(chǔ)RAM（DRAM動(dòng)態(tài)

〔SRAM靜態(tài)

固化ROM（PROMEPROM）

特點(diǎn)：RAM可讀可寫(xiě)（斷電消失）

ROM只讀（斷電不消失）

47

3.輸入輸出（I/O）設(shè)備接口

■輸入設(shè)備

■輸出設(shè)備

■接口電路（1/0適配器）：CPU與外設(shè)之間必須

有（1/0）適配器。

48

俞入設(shè)備嘮

愀輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。

輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。

49

4.總Z%

■總線(xiàn):是一組導(dǎo)線(xiàn)，是各種信號(hào)的傳輸公路，是各

硬件部件之間的橋梁.

有:數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB

地址總線(xiàn)AB

控制總線(xiàn)CB

50

L3微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)

各數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

■非十進(jìn)制數(shù)f十進(jìn)制數(shù)：

按相應(yīng)的權(quán)表達(dá)式展開(kāi),再按十進(jìn)制求和。

■例：24.AH=2X161+4X16°+AX16!

=36.625

注:A?F分別用工0?15代入

51

十進(jìn)制一非十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制一二進(jìn)制:

整數(shù)：除2取余；53(00110101)

小數(shù)：乘2取整。13.375(00001100.11)

十進(jìn)制一十六進(jìn)制:

整數(shù)：除16取余;

小數(shù)：乘16取整。

以小數(shù)點(diǎn)為起點(diǎn)求得整數(shù)和小數(shù)的每一位。

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成任意K進(jìn)制數(shù)與上類(lèi)似,整:除K取余,小數(shù):乘K取整。

52

二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

［算術(shù)運(yùn)算

「無(wú)符號(hào)數(shù)【邏輯運(yùn)算

二進(jìn)制數(shù)Y

、有符號(hào)數(shù)：算術(shù)運(yùn)算

53

邏輯運(yùn)算

特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)位/借位。

（與（八）

或（V）

“非（一）

、異或（?）

掌握:邏輯關(guān)系（真值表）和邏輯門(mén)。

54

與”“或”運(yùn)算

■任何數(shù)和“0〃相“與”，結(jié)果為0

■任何數(shù)和“1〃相“或”，結(jié)果為1

A&A_____

C>1---------C

BB---------

AAB=CAVB=C

55

非"、“異或”運(yùn)算

■“非”運(yùn)算即按位求反

■兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相“異或”：

相同則為0,相異則為1

1A十

ABC

B

B=AA十B二C

56

''與非"“或非”運(yùn)算

AAB=CAVB=C

A&

0--------cA---------出0—C

BB---------

57

半加器

11_________

真值表

abHJH=ab+ab=a0b

0000

J=ab

0110

1010a

H

1101b

58

74LS138真值表

使能端輸入端輸出端

GiG2A^2BCBA匕丫］丫2丫3丫4丫5丫6Y；

X01XXX11111111

X10XXX11111111

X11XXX11111111

0XXXXX11111111

10000001111111

10000110111111

10001011011111

10001111101111

10010011110111

10010111111011

10011011111101

10011111111110

1、（有）符號(hào)數(shù)的表示:

■L機(jī)器數(shù)和真值

■機(jī)器數(shù):在計(jì)算機(jī)中使用的，連同符號(hào)位一

起數(shù)字化的數(shù).

真值:機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的值.（二進(jìn)制/十進(jìn)制）

例如：真值：?9（-1001）機(jī)器數(shù)：11001

**機(jī)器數(shù)中，用最高位作為真值的符號(hào)位『0〃為正

號(hào)/工〃為負(fù)號(hào).

4(0100)-4(1100)

60

符號(hào)數(shù)的表示

■符號(hào)數(shù)（機(jī)器數(shù)）的表示方法：

對(duì)于符號(hào)數(shù)，機(jī)器數(shù)常用的表示方法有原碼、反碼和

補(bǔ)碼三種。數(shù)X的原碼記作［X］原，反碼記作［X］反，補(bǔ)

碼記作［X］補(bǔ)。

注意:對(duì)正數(shù),三種表示法均相同。

它們的差別在于對(duì)負(fù)數(shù)的表示。

61

■最高位為符號(hào)位，用“0〃表示正，用“工〃表示負(fù);

數(shù)值部分照原樣寫(xiě)出即可。

-優(yōu)點(diǎn)：真值和其原碼表示之間的對(duì)應(yīng)關(guān)

系簡(jiǎn)單，容易理解；

-缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)中用原碼進(jìn)行加減運(yùn)算比

較困難，0的表示不唯一

62

數(shù)0的原碼

■+15(01111)-15(11111)

■+0=00000000

-0=10000000

即：數(shù)。的原碼不唯一。

63

原碼的例子

符號(hào)符號(hào)位

I

真值：X=+18=+0010010原碼：［X］原=00010010

X=-18=-0010010［X］原=10010010

n位原碼表示數(shù)值的范圍是:

一（2"一1一1）?+（2〃一1一1）

對(duì)應(yīng)的原碼是?011..1

64

反碼［X］反

對(duì)一個(gè)數(shù)x：

?若x>o,則兇反=兇原

?若XVO,則［X］s=對(duì)應(yīng)原碼的符號(hào)位

不變，數(shù)值部分

65

反碼例

■X=-52=-0110100

[X]原=10110100

[X]反1001011

66

0的反碼

［+0］反=00000000

『0］反=11111111

即：數(shù)。的反碼也不是唯一的。

n位反碼表示數(shù)值的范圍是

-(2"T-1)~+(2〃-1-1)

對(duì)應(yīng)的反碼是100??.0?011..1

67

補(bǔ)碼［X］補(bǔ)

定義:

-若x>0,則［X：u=［X］s=［X］原

-若XVO,貝亞乂］補(bǔ)=［X］反+工

68

例

■X=-52=-0110100

［X］^=10110100

［X］反=1100101工

［X］補(bǔ)=［X］反+1=11001:100

練習(xí)：［65］補(bǔ)卜78］補(bǔ)［-118］補(bǔ)

［35］補(bǔ)『97］補(bǔ)『128］補(bǔ)

69

3-----------

[-128]補(bǔ)=[-10000000]B

=[110000000]原

=[110000000]補(bǔ)

=10000000（對(duì)8位字長(zhǎng)，第9位被舍掉）

70

0的彳卜碼

■[+0]補(bǔ)=[+。]原=00000000

■[-0]#=[-0]&+1=11111111+1

=100000000

t

對(duì)8位字長(zhǎng)，進(jìn)位被舍掉

II位補(bǔ)碼表示數(shù)值的范圍是

一?+(2〃T-1)

對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼是100…0?011..1

71

特殊數(shù)10000000

-該數(shù)在原碼中定義為：?0

-在反碼中定義為：-127

■在補(bǔ)碼中定義為：-128

■對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)，(1OOOOOOO)B=128

72

例：

照一個(gè)用補(bǔ)碼表示的三進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

■[X]$h=00101110B真值為：+101110B

正第

所以：X=+46

■[X]^=l1010010B真值不等于：-1010010B

負(fù)單

而是：1)乂原=[[X11E1>=[11010010]^

2)Xww=-0101110B

3)乂；值=-46

73

2、符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

-通過(guò)引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。

-即：辟+丫]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[丫]補(bǔ)

[X-Y]#=[X+(-Y)]#=[X]#+[-Y]#

其中X,Y為正負(fù)數(shù)均可，符號(hào)位參與運(yùn)算。

74

i、-例--------

X=-52=-0110100,Y=116=+1110100,求X+Y=?

■[X]]=10110100

■[乂]補(bǔ)=[X]反+[=工工00工工00

■[Y]#=[Y]M=01110100

■所以:[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

=11001100+01110100

=[01000000]補(bǔ)=[01000000]原

X+Y=+1000000=64

**若結(jié)果為負(fù)值(11000000)怎樣求真值？

負(fù)數(shù)：原碼=[[XJ補(bǔ)^真值

練習(xí)題：補(bǔ)碼運(yùn)算

1.33-45=2.64-32=

3.-68+24=4.-58-70=

4.-58-70=-128

-58=(32+16+8+2)=-(0111010)真值

=10111010^=11000110#

-70=(64+4+2)=-(1000110)真值

二11000110原=10111010補(bǔ)

-58-70=110000000(10000000#)

二110000000補(bǔ)=-10000000

76

I溢出問(wèn)題

i---------

?-64-70=134

-64=(1000000)真值

=11000000原=11000000補(bǔ)

-70-(64+4+2)=-(1000110)真值

二11000110原=10111010補(bǔ)

?-64-70=1011111010#

=00000110原=+6

77

符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的溢出問(wèn)題

■兩個(gè)8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加或相減時(shí)，

若（C7c6c5c4c3c2GC。其中C7為符號(hào)位）

（C.進(jìn)/借位）十（C6j進(jìn)/借位）=1

則結(jié)果產(chǎn)生溢出。

其中：C7j為最高位的進(jìn)（借）位；

C6j為次高位的進(jìn)（借）位。

*C7c6同時(shí)進(jìn)（借）位或都不進(jìn)（借）位時(shí)，不溢出。

對(duì)16位或32位的運(yùn)算，也有類(lèi)似結(jié)論。

78

觀察以下四種情況哪個(gè)溢出?

?假定以下運(yùn)算都是有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算。

CASE1:溢CASE2:溢

1011010101000010

+10001111+0C1100011

10100010010100101

CASE3:不CASE4:不

0100001010100010

+JJ001101+C1C1C101101

100001111110001111

79

例：

.若：X=01111000,￥=01101001

貝ij：X+Y=

01111000

_+______0o1o__1___0___1__0___0___1__

11100001

即：次高位向最高位有進(jìn)位，而最高位向前無(wú)

進(jìn)位，產(chǎn)生溢出。

（事實(shí)上，兩正數(shù)相加得出負(fù)數(shù)，結(jié)果出錯(cuò)）

80

U3,數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示

**根據(jù)小數(shù)點(diǎn)位置是否固定,數(shù)的表示分為:

一定點(diǎn)表示

一浮點(diǎn)表示10250

對(duì)于任何十進(jìn)制數(shù):X=10」*f=10球10.25

對(duì)于任何二進(jìn)制數(shù):X=2j*f=2100*11.10

?111000

1.當(dāng)j=0,f為純整數(shù)時(shí),稱(chēng)為定點(diǎn)純整數(shù)

2.當(dāng)j=0,f為純小數(shù)時(shí),稱(chēng)為定點(diǎn)純小數(shù)

.1081

■定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)。

■小數(shù)點(diǎn)的位置：

■純小數(shù)符號(hào)X1x2...xn

小數(shù)點(diǎn)位置

■純整數(shù)|符號(hào)IXiIX2I二一

小數(shù)點(diǎn)位置

82

浮點(diǎn)數(shù)

■浮點(diǎn)數(shù)來(lái)源于科學(xué)記數(shù)法（赤道長(zhǎng)度、細(xì)胞直徑）

-例如：+123.5=+0.1235X103

-0.001235=-0.1235X10-2

■浮點(diǎn)數(shù)：用階碼和尾數(shù)表示的數(shù)，尾數(shù)通常為純小數(shù)。

階符階碼數(shù)符尾數(shù)F

階碼小數(shù)點(diǎn)位置

83

80x86中使用的IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)

-單精度浮點(diǎn)數(shù)（階碼偏移7FH）

313023220

階符階E（8位）尾數(shù)F（23位）原碼表示

小數(shù)點(diǎn)位置X=2J*F,E=j+281-1(0—254)

■雙精度浮點(diǎn)數(shù)(階碼偏移3FFH)

636252510

數(shù)符階E（11位）尾數(shù)F（52位）原碼表示

X=2J*F,E=j+2111-1(0—2046)

小數(shù)點(diǎn)位置

84

例?■工、將工。工工,工0101用8位階碼、工6位尾數(shù)的規(guī)格化浮

?點(diǎn)數(shù)形式表示。

解：因?yàn)?0工工?工0101=0,10工工工0101X24

浮點(diǎn)數(shù)為：階碼=00000100

000001000101110101000000

階符階碼數(shù)符尾數(shù)（后補(bǔ)。到15位）

?2、將?10工工?工0工。工用8位階碼、24位尾數(shù)規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)

補(bǔ)碼形式表示

解：因?yàn)?工0工工LOUH=L：LO工工工0UHX25

=1.O1OOO1O11X25^F

浮點(diǎn)數(shù)為（規(guī)格化小數(shù)）

000001011010001011000000000000000

■定點(diǎn)整數(shù)32位的表示范圍:

-231……+(231-1)

■浮點(diǎn)32位的表示范圍：8位階碼、24位尾數(shù)

-1X22：1……+(1-223)X22：1

86

練習(xí)題:

1.（?12.75）io的浮點(diǎn)表示，階碼5

位，尾數(shù)8位。

2.（86.57）1。的浮點(diǎn)表示，階碼5

位，尾數(shù)8位（保留小數(shù)5位）。

3.（?258,75）io的浮點(diǎn)表示，階碼

位，尾數(shù)24位。

87

4、無(wú)符號(hào)數(shù)的表示和

?通常在計(jì)算機(jī)中有三種表示法：

(1)位數(shù)不等的二進(jìn)制碼

(2)BCD碼

(3)ASCII碼

88

無(wú)符號(hào)數(shù)的表示

用于表示非數(shù)值型數(shù)據(jù)。常用的二種:

?BCD碼

?用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)

?ASCII碼

?美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼

用二進(jìn)制編碼表示字符

89

BCD碼

■壓縮BCD碼

-用4位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)，一個(gè)

字節(jié)可放2位十進(jìn)制數(shù)。

-00111000(38)

■非壓縮BCD碼

-用8位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總為0。

-0000001100001000(38)

90

BCD碼與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

■先轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)；反

之同樣。

■例：

(00010001.00100101)BCD

=11.25

=1011.01B

91

ASCII碼

Ji-----------------

■字符的編碼，一般用7位二進(jìn)制碼表示，用于字

符的輸入輸出，用8位二進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，最高位

總為0。共：128個(gè)

■擴(kuò)展ASC口碼：用8位二進(jìn)制數(shù)表示，256個(gè)

■字母"工"'9”的人5口1碼：

■“1”00110001

■“9”00111001

92

2.BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算

■例如：求BCD碼8+5

1000

+0101

1101應(yīng)該為(00010011)

+0工10加6補(bǔ)

00010011

93

■對(duì)于BCD碼加減法，應(yīng)該“逢十進(jìn)一”，“借

一當(dāng)十“，但BCD碼去口按16進(jìn)制。

■加法修正：若兩個(gè)BCD碼相加，其結(jié)果大于9

或產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，就加6修正。

■減法修正：若兩個(gè)BCD碼相減，其結(jié)果大于9

或產(chǎn)生借位時(shí)，就減6修正。

（4位1個(gè)BCD碼）

94

2.BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算

■例如:求BCD碼18-9

00011000

■1001

1111應(yīng)該為(1001)

?0110減6修正

1001

95

BCD碼十進(jìn)制運(yùn)算

練習(xí)：求：BCD碼9+8

求：BCD碼57+65

求：BCD碼52?38

求：BCD碼71?29

求：BCD碼78+13

求：BCD碼45+77

求：BCD碼125?48

96

L4微型計(jì)算機(jī)的基本

工作原理

■計(jì)算機(jī)工作的過(guò)程本質(zhì)：就是執(zhí)行程序的過(guò)程。

■1.指令與程序概述

-程序：是若干指令的集合，是為了解決某一問(wèn)

題而編寫(xiě)的指令序列。

■指令:是規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令。

■指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)全部指令的集合。

■*CPU是按指令工作的，不同型號(hào)計(jì)算機(jī)，有不同

的指令系統(tǒng)。

■指令組成：操作碼操作數(shù)

97

程序的執(zhí)行過(guò)程