微機(jī)原理與接口技術(shù)

微機(jī)原理與接口技術(shù)第一節(jié)：學(xué)習(xí)方法與根本要求1、本門課的學(xué)習(xí)任務(wù)：學(xué)習(xí)8086微機(jī)系統(tǒng)的根本組成原理—硬件、軟件的設(shè)計(jì)、應(yīng)用方法。1〕硬件：8086CPU的根本結(jié)構(gòu)和工作原理、引腳功能、工作時(shí)序、最小系統(tǒng)的組成、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展設(shè)計(jì)方法、常用可編程接口電路〔元件〕的硬軟件工作原理和設(shè)計(jì)、應(yīng)用根本方法。2〕軟件：8086匯編語言指令系統(tǒng)和根本編程方法。第1章概述.2、學(xué)習(xí)本門課后到達(dá)的目的根本掌握8086微機(jī)系統(tǒng)最小組成設(shè)計(jì)應(yīng)用方法，根據(jù)不同應(yīng)用對象的實(shí)際要求，可根據(jù)所學(xué)的根本內(nèi)容設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)所需要求和功能的微機(jī)系統(tǒng)硬件電路，并用匯編語言編寫出正確的應(yīng)用程序。3、本門課所需的鋪墊知識(shí)電子技術(shù)、數(shù)字電路。.4、本門課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：8086微處理器的根本組成原理和工作方法、微機(jī)最小系統(tǒng)的組成原理、8086微機(jī)系統(tǒng)的匯編語言與程序設(shè)計(jì)根本方法、常用可編程接口電路的根本應(yīng)用、設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：8086CPU的根本工作原理與時(shí)序邏輯、硬件與軟件的相互關(guān)系、接口與CPU硬軟件的設(shè)計(jì)方法、存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)方法。.5、為什么要學(xué)習(xí)本門課1〕微機(jī)已成為人類生活與工作不可缺少的工具。工作需要：自動(dòng)化專業(yè)的工程技術(shù)人員必須具備微機(jī)系統(tǒng)的根本應(yīng)用方法和應(yīng)用微機(jī)作為工業(yè)控制器的根本知識(shí)。學(xué)習(xí)需要：微機(jī)原理與接口技術(shù)是本專業(yè)后續(xù)課程的一門專業(yè)根底課，所以掌握、熟悉本門課的根本知識(shí)是本專業(yè)后續(xù)課程的需要，也是合格自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)本科生的根本要求之一。本課程的教學(xué)方式：多媒體+板書，課件中的彩色字體為特別的提示。.6、如何學(xué)好本門課本門課的特點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)多、應(yīng)用性強(qiáng)、硬軟件緊密結(jié)合，各知識(shí)單元之間相互聯(lián)系，所以要學(xué)會(huì)把所學(xué)的知識(shí)綜合分析。學(xué)習(xí)要求：〔1〕課前預(yù)習(xí)，課后學(xué)習(xí)時(shí)間為：1：1-1.5?！?〕上課時(shí)認(rèn)真聽講，認(rèn)真做好筆記，要學(xué)會(huì)做筆記，認(rèn)真做好作業(yè)，嚴(yán)禁互相抄襲作業(yè)?！?〕要舉一反三，把學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)綜合起來。知識(shí)點(diǎn)：學(xué)會(huì)抓住所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，本課程的知識(shí)點(diǎn)為：微機(jī)系統(tǒng)的根本組成原理，硬軟件設(shè)計(jì)方法。.推薦參考書

微型計(jì)算機(jī)技術(shù)馬群生微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用周明德微機(jī)原理與接口技術(shù)李芷微型計(jì)算機(jī)技術(shù)孫德文微機(jī)原理.外設(shè).接口陳啟美微機(jī)原理與接口技術(shù)龔尚福8086/808816-bitmicroprocessorprimerbyChristopherL.Morgan.上課要求〔學(xué)生〕1、按時(shí)進(jìn)教室；2、上課時(shí)嚴(yán)禁接聽；3、上課時(shí)嚴(yán)禁大聲喧嘩；4、天熱時(shí)嚴(yán)禁穿拖鞋、大運(yùn)動(dòng)短褲、背心進(jìn)教室；5、嚴(yán)禁在上課時(shí)吃食物；6、保持教室的清潔衛(wèi)生；7、嚴(yán)禁在上課時(shí)睡覺；.上課要求〔教師〕1、認(rèn)真?zhèn)浜妹抗?jié)課，認(rèn)真講好每節(jié)課；2、衣冠整齊，舉止端莊，語言文明；3、上課時(shí)關(guān)閉，不得做任何與教學(xué)無關(guān)的事。4、提前5分鐘進(jìn)教室，做好一切課前準(zhǔn)備工作。5、按教學(xué)大綱的要求和教學(xué)進(jìn)度講授課程，做好每個(gè)章節(jié)的課后的總結(jié)。6、認(rèn)真聽取學(xué)生對教學(xué)過程的反映，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。7、積極引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷提高教學(xué)水平。8、認(rèn)真批改每次作業(yè)，及時(shí)講解作業(yè)中的問題。.與我的學(xué)生共勉:古人云：師者，傳道授業(yè)解惑也。為人師者，能善師道，為人范者，能省其身之過，乃師之道也。為學(xué)生者，能樹其大志，能自控其心，能思而為之，乃國之大幸也！假設(shè)師生皆能做其本分而善之，何愁教育不興，人才不旺，何愁不出良師高徒也？!.作業(yè)和實(shí)驗(yàn)要求1、獨(dú)立完成每次作業(yè)，按時(shí)交作業(yè)；2、按給定的時(shí)間做實(shí)驗(yàn)；3、按給定的時(shí)間交試驗(yàn)報(bào)告；學(xué)習(xí)時(shí)間安排上課時(shí)間和自學(xué)時(shí)間的比例為：1：?1.5本門課的學(xué)習(xí)方法1、課前能預(yù)習(xí)，課后能總結(jié)，上課時(shí)能做筆記。2、鼓勵(lì)學(xué)生之間對學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)疑問積極討論，不理解的問題可以在課后或答疑時(shí)問老師。3、獨(dú)立思考，多看參考書，并有讀書筆記，不懂的問題可以寫在作業(yè)中，不要帶著問題學(xué)習(xí)。.本課程的考核方式:期末考試占70%,考勤占5%,作業(yè)成績5%,實(shí)驗(yàn)占10%。說明：1〕曠課5次以上〔含5次〕考勤為0分2〕作業(yè)少交3次〔含不按時(shí)交3次〕作業(yè)成績?yōu)?分3〕不做實(shí)驗(yàn)兩次以上〔含2次〕實(shí)驗(yàn)成績?yōu)?分。實(shí)驗(yàn)成績有兩局部：動(dòng)手能力和試驗(yàn)報(bào)告，各占50%，在規(guī)定的時(shí)間交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。.本章知識(shí)點(diǎn):1)了解計(jì)算機(jī)的開展過程2)了解微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍3)了解微型計(jì)算機(jī)的根本組成4)了解微型計(jì)算機(jī)硬軟件分類及特點(diǎn)重點(diǎn)：1)掌握二進(jìn)制—十進(jìn)制—十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換方法與根本運(yùn)算過程。2)掌握有符號(hào)數(shù)與無符號(hào)數(shù)二進(jìn)制的表達(dá)方式和運(yùn)算過程。3〕掌握BCD碼的運(yùn)算方法.第二節(jié)計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的開展概況1、計(jì)算機(jī)的開展1〕第一代電子計(jì)算機(jī)稱為電子管計(jì)算機(jī)。2〕第二代計(jì)算機(jī)稱為晶體管計(jì)算機(jī)，其主要邏輯元件采用的是晶體管。3〕第三代計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器采用了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可靠性和存取速度有了明顯的改善。4〕第四代計(jì)算機(jī)以采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為標(biāo)志。.計(jì)算機(jī)〔Computer〕又稱電腦，是20世紀(jì)最重要的科技成果。計(jì)算機(jī)是一種能夠自動(dòng)地、高速地、精確地進(jìn)行信息處理的現(xiàn)代化電子設(shè)備，是一種幫助人類從事腦力勞動(dòng)〔包括記憶、計(jì)算、分析、判斷、設(shè)計(jì)、咨詢、診斷、決策、學(xué)習(xí)與創(chuàng)作等思維活動(dòng)〕的工具。1942年美國物理學(xué)家毛希利〔John·Mauchely〕提出了一個(gè)名曰“高速電子管計(jì)算裝置〞的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)制造方案。該機(jī)于1946年正式交付使用，取名ENIAC——電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)。.2、微型計(jì)算機(jī)的開展第一階段〔1971-1973〕：〔之前為電子計(jì)算機(jī)〕特點(diǎn)：典型的微型機(jī)以Intel4004和Intel4040為根底。微處理器和存儲(chǔ)器采用PMOS工藝，工作速度很慢。微處理器的指令系統(tǒng)不完整；存儲(chǔ)器的容量很小，只有幾百字節(jié)；沒有操作系統(tǒng)，只有匯編語言。主要用于工業(yè)儀表、過程控制或計(jì)算器中。第二階段〔1974-1977〕：以8位微處理器為根底，典型的微處理器有Intel8080/8085、Zilog公司的Z80及Motorola公司的6800。微處理器采用高密度MOS〔HMOS〕工藝，具有較完整的指令系統(tǒng)和較強(qiáng)的功能。存儲(chǔ)器容量達(dá)64KB，配有熒光屏顯示器、鍵盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備，構(gòu)成了獨(dú)立的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。配有簡單的操作系統(tǒng)〔如CP/M〕和高級(jí)語言。.第三階段〔1978-1981〕：以16位和準(zhǔn)32位微處理器為根底，如Intel公司的8086、Motorola的68000和Zilog的Z8000。微處理器采用短溝道高性能NMOS工藝。在體系結(jié)構(gòu)方面吸納了傳統(tǒng)小型機(jī)甚至大型機(jī)的設(shè)計(jì)思想，如虛擬存儲(chǔ)和存儲(chǔ)保護(hù)。第四階段〔20世紀(jì)80年代〕：80年代初，IBM公司推出開放式的IBMPC，這是微型機(jī)開展史上的一個(gè)重要里程碑。IBMPC采用Intel80x86〔當(dāng)時(shí)為8086/8088、80286、80386〕微處理器和Microsoft公司的MSDOS操作系統(tǒng)與總線設(shè)計(jì)方法。第五階段〔20世紀(jì)90年代開始〕：RISC〔精簡指令集計(jì)算機(jī)〕技術(shù)的問世使微型機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。.特點(diǎn)：1〕體積小、重量輕、功能強(qiáng)、功耗低、價(jià)格低廉、維護(hù)方便；2〕運(yùn)算速度快、結(jié)構(gòu)簡單靈活、可靠性高、使用環(huán)境要求低；3〕應(yīng)用廣泛；3、微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍微型機(jī)的應(yīng)用范圍：1〕科學(xué)計(jì)算2〕數(shù)據(jù)處理3〕辦公自動(dòng)化4〕過程控制5〕輔助系統(tǒng)6〕仿真.第三節(jié)微型計(jì)算機(jī)的根本組成微機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的工作系統(tǒng)，它由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)：通俗地說就是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的看得見摸得著的部件，即構(gòu)成計(jì)算機(jī)的硬設(shè)備。例如：計(jì)算機(jī)的主機(jī)、顯示器、鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器等。軟件系統(tǒng)：操作計(jì)算機(jī)工作的指令集，分為匯編語言和高級(jí)語言。微系統(tǒng)的根本組成如圖1-1所示。.微機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備中央處理器運(yùn)算器控制器內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備操作系統(tǒng)服務(wù)程序語言處理系統(tǒng)應(yīng)用軟件圖1-1微機(jī)系統(tǒng)組成.1、微型計(jì)算機(jī)的硬件組成微型計(jì)算機(jī)的硬件組成局部主要有微處理器〔CPU〕、存儲(chǔ)器〔RAM〕、〔ROM〕、I/O設(shè)備和系統(tǒng)總線。見圖1-2所示。系統(tǒng)總線包括地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB和控制總線CB組成〔三總線〕。在微機(jī)中，各功能部件之間通過系統(tǒng)總線相連，這使得各個(gè)部件的之間的相互關(guān)系變?yōu)槊嫦蛳到y(tǒng)總線的單一關(guān)系。一個(gè)部件只要滿足總線標(biāo)準(zhǔn)，就可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。.微處理器8086/8088存儲(chǔ)器RAM存儲(chǔ)器ROMI/O接口外圍設(shè)備地址總線AB控制總線CB數(shù)據(jù)總線DB圖1-2微型計(jì)算機(jī)的根本組成原理結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)總線或三總線.2、微機(jī)系統(tǒng)的軟件組成要使計(jì)算機(jī)正常工作除滿足需要的根本硬件電路外，必須要有與之相適應(yīng)的軟件，硬件好比是一個(gè)人的肢體，軟件好比是大腦，計(jì)算機(jī)完成的所有工作都是在程序〔指令集〕的指揮下實(shí)現(xiàn)的。軟件由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩局部組成：系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)如DOS或WINDOWS，監(jiān)控軟件，但對一些專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如儀器儀表或控制系統(tǒng)，可以沒有系統(tǒng)軟件而只有應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件：專門用于完成某一操作的程序，如打印程序、顯示程序、控制程序等。.第三節(jié)計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息分為兩大類：控制信息和數(shù)據(jù)信息?？刂菩畔⑹且幌盗械目刂泼?，用于指揮計(jì)算機(jī)如何操作；數(shù)據(jù)信息是計(jì)算機(jī)操作的對象，一般又可分為數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)。數(shù)值數(shù)據(jù)用于表示數(shù)量的大小，它有確定的數(shù)值；非數(shù)值數(shù)據(jù)沒有確定的數(shù)值，它主要包括字符、漢字、邏輯數(shù)據(jù)等等。對計(jì)算機(jī)而言，不管是控制命令還是數(shù)據(jù)信息，它們都要用“0〞和“1〞兩個(gè)根本符號(hào)(即基2碼)來編碼表示，這是由于以下三個(gè)原因：.(1)基2碼在物理上最容易實(shí)現(xiàn)。例如，用“1〞和“0〞表示高、低兩個(gè)電位，或表示脈沖的有無，還可表示脈沖的正、負(fù)極性等等，可靠性都較高。(2)基2碼用來表示二進(jìn)制數(shù)，其編碼、加減運(yùn)算規(guī)那么簡單。(3)基2碼的兩個(gè)符號(hào)“1〞和“0〞正好與邏輯數(shù)據(jù)“真〞與“假〞相對應(yīng)，為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算帶來了方便。因此，不管是什么信息，在輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)部時(shí)，都必須用基2碼編碼表示，以方便存儲(chǔ)、傳送和處理。.1、二進(jìn)制數(shù)的根本原理計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理或運(yùn)算都以二進(jìn)制表示，二進(jìn)制是以2為基數(shù)的數(shù)制稱為二進(jìn)位計(jì)數(shù)制，它只包括0和1兩個(gè)數(shù)碼，特點(diǎn)是可以用電子元件的兩種不同的狀態(tài)來表示，例如，用高電平表示1，用低電平表示0。所以，計(jì)算機(jī)中通常采用二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)特征：逢二進(jìn)一，運(yùn)算簡單。二進(jìn)制數(shù)也可完成加、減、乘、除四那么運(yùn)算，乘法實(shí)質(zhì)上是做移位加法，除法那么是移位減法。.計(jì)算機(jī)常用的其它進(jìn)制：為了書寫和閱讀方便，計(jì)算機(jī)常采用十六進(jìn)制數(shù)作為二進(jìn)制的縮寫形式。十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的對照表如表1-1所示。在計(jì)數(shù)時(shí)，逢十六進(jìn)一，這樣書寫長度短，且可方便將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)或?qū)⒍M(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。.表1-1十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)對照表.1〕二進(jìn)制數(shù)的表達(dá)方式計(jì)算機(jī)都采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)和數(shù)字計(jì)算，在二進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)中，表示數(shù)據(jù)的數(shù)字符號(hào)只有兩個(gè)，即0和1；大于1的數(shù)就需要兩位或更多位來表示；以小數(shù)點(diǎn)為界向前諸位的位權(quán)依次是…22，21，20，向后依次為2-1，2-2，2-3，…；一個(gè)二進(jìn)制數(shù)也可以通過各位數(shù)字與其位權(quán)之積的和來計(jì)算其大小。.2〕二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換一個(gè)二進(jìn)制的數(shù)向十進(jìn)制轉(zhuǎn)化十分簡單，只要把它按位權(quán)展開相加即可。例如：(1011)2=1×23+0×22+1×21+1×20=(11)10十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，整數(shù)和純小數(shù)的轉(zhuǎn)化方法不同，而一個(gè)既有整數(shù)局部又有小數(shù)局部的數(shù)，那么須分成整數(shù)和小數(shù)兩局部分別轉(zhuǎn)化。.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，整數(shù)和純小數(shù)的轉(zhuǎn)化方法不同，而一個(gè)既有整數(shù)局部又有小數(shù)局部的數(shù)，那么須分成整數(shù)和小數(shù)兩局部分別轉(zhuǎn)化。3〕十進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換例：將十進(jìn)制數(shù)97轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)2972482242122623210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)束最后結(jié)果為(97)10=(A6A5A4A3A2A1A0)2=(1100001)2.〔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。原理為：將十進(jìn)制數(shù)除以2，得到一個(gè)商和一個(gè)余數(shù)；再將商除以2，又得到一個(gè)商和一個(gè)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)47轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制形式。即(47)10=(101111)2〔除2取余法〕.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)局部；再用2乘以小數(shù)局部，又得到一個(gè)整數(shù)和一個(gè)小數(shù)局部；繼續(xù)這一過程，直到余下的小數(shù)局部為0或滿足精度要求為止(有乘不盡的可能，如循環(huán)小數(shù))；最后將每次得到的整數(shù)局部(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)?！?〕十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(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)局部為1，即A－1=10.3750 余下的小數(shù)局部×20.7500 整數(shù)局部為0，即A－2=00.7500 余下的小數(shù)局部×?21.5000 整數(shù)局部為1，即A－3=10.5000 余下的小數(shù)局部×?21.0000 整數(shù)局部為1，即A－4=10.0000 余下的小數(shù)局部為0，結(jié)束最后結(jié)果為(0.6875)10=(0.A－1A－2A－3A－4)2=(0.1011)2.例1.3將十進(jìn)制數(shù)0.625轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制形式。即：(0.625)10=(0.101)2

小數(shù)的十到二進(jìn)制轉(zhuǎn)換算法小數(shù)的十到二進(jìn)制轉(zhuǎn)換算法〔乘2取整法〕.例：〔111.11〕10=1×26+1×25+0×24+1×23+1×22+1×21+1×20+0×2-1+0×2-2+0×2-3+1×2-4+1×2-5+1×2-6除數(shù)被除數(shù)余數(shù)位21111A02551A12271A22131A3260A4231A5211A6200END乘數(shù)被乘數(shù)積的整數(shù)部分積位20.1100.22A-120.2200.44A-220.4400.88A-320.8811.76A-420.7611.52A-520.5211.04A-620.0400.08A-720.0800.16END舍棄整數(shù)與小數(shù)的十到二進(jìn)制轉(zhuǎn)換算法小數(shù)局部.二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法較簡單，將二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開相加即可得到對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例：〔111.11〕2=1×22+1×22+1×20+1×2-1+1×2-2=4+2+1+0.5+0.25=(7.75)104〕二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換.5〕二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)方法：從小數(shù)點(diǎn)所在位置分別向左向右每四位一組進(jìn)行劃分。假設(shè)小數(shù)點(diǎn)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；假設(shè)小數(shù)點(diǎn)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：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)16補(bǔ)0為4的整數(shù)倍補(bǔ)0為4的整數(shù)倍小數(shù)點(diǎn)位注：原來7位的二進(jìn)制數(shù)可用3位十六進(jìn)制數(shù)來表示.

6)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：

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舍棄.例將十六進(jìn)制數(shù)3A2F轉(zhuǎn)為二進(jìn)制形式。3→0011

A→10102→0010F→1111即(3A2F)16=(0011101000101111)2例將二進(jìn)制110011011轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制形式。1011→B1001→90001→1

即(110011011)2=(19B)16.各種進(jìn)制之間的對應(yīng)換算及識(shí)別方法：由以上方法可以看出，(25)10=(11001)2=(19)16，(0.5)10=(0.1)2=(0.8)16。在計(jì)算機(jī)里，通常用數(shù)字后面跟一個(gè)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)、十六進(jìn)制數(shù)用H(Hexadecimal)來表示。另外，在計(jì)算機(jī)操作中使用十進(jìn)制數(shù)時(shí)，十進(jìn)制數(shù)可以不標(biāo)進(jìn)制〔為默認(rèn)〕。.例如，25D=1100B=19H，0.5D=0.1B=0.8H。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，0.5d=0.1b=0.8h。本書約定采用大寫字母形式。十六進(jìn)制數(shù)主要用來簡化二進(jìn)制數(shù)的書寫，所以使用十六進(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，本門課中的所用的數(shù)據(jù)進(jìn)制為十六進(jìn)制數(shù)，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。.2、有符號(hào)數(shù)的表示方法計(jì)算機(jī)只識(shí)別0和1組成的數(shù)或代碼，所以有符號(hào)數(shù)的符號(hào)也只能用0和1來表示，用0表示正，用1表示負(fù)，但由于數(shù)值局部的表示方法不同，有符號(hào)數(shù)可有三種表示方法，分別叫做原碼、反碼和補(bǔ)碼。.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，那么當(dāng)X≥0時(shí)，[X]原碼的最高位填0，其余n－1位填X的各數(shù)值位的位值。例如，n=8時(shí)，[+0]原=00000000，[+1]原=00000001，[+127]原=01111111。當(dāng)X≤0時(shí)，[X]原的最高位填1〔表示為負(fù)數(shù)〕，其余n－1位填X的各數(shù)值位的位值。例如，n=8時(shí)，[－0]原=10000000，[－1]原=10000001，[－127]原=11111111。8位能表示的數(shù)據(jù)范圍為+127~-127。.結(jié)論：原碼表示的有符號(hào)數(shù)，最高位為符號(hào)位，數(shù)值位局部就是該數(shù)的絕對值。例如：假設(shè)某機(jī)器為8位機(jī)，即一個(gè)數(shù)據(jù)用8位〔二進(jìn)制〕來表示，那么：+23的原碼為00010111-23的原碼為10010111其中最高位是符號(hào)位，后7位是數(shù)值位。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(diǎn)是簡單易于理解，與真值間的轉(zhuǎn)換較為方便。它的缺點(diǎn)是進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)較麻煩，既要考慮是做加法還是做減法運(yùn)算，還要考慮數(shù)的符號(hào)和絕對值的大小。這不僅使運(yùn)算器的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，而且降低了運(yùn)算器的運(yùn)算速度。.2)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，那么當(dāng)X≥0時(shí)，[X]反碼的最高位填0，其余n－1位填X的各數(shù)值位的位值，即采用符號(hào)—絕對值表示。例如，n=8時(shí)，[+0]反=00000000，[+1]反=00000001，[+127]反=01111111。當(dāng)X≤0時(shí)，[X]反=2n－1+X(MOD2n)。例如，n=8時(shí)，[－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(hào)位保持不變，其余按位取反。例如：+23的反碼為00010111-23的反碼為11101000.3)二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼編碼方法正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，最高位為符號(hào)位，用“0〞表示正，其余位為數(shù)值位。例：n=8時(shí)[+4]補(bǔ)=00000100，[+31]補(bǔ)=00011111[+127]補(bǔ)=01111111，[+0]補(bǔ)=[-0]補(bǔ)=00000000負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為：將該數(shù)看做正數(shù)后求其反碼加1即為該負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，然后最高位為符號(hào)位，用“1〞表示負(fù)。例：n=8時(shí)[-4]補(bǔ)=11111100，[-31]補(bǔ)=11100001[-127]補(bǔ)=10000001，[-0]補(bǔ)=[-0]補(bǔ)=00000000注意：8位二進(jìn)制補(bǔ)瑪所能表示的數(shù)值范圍為：+127~-128，大于127或小于128時(shí)，進(jìn)位或借位自然喪失。.二進(jìn)制數(shù)碼表示無符號(hào)二進(jìn)制數(shù)原碼補(bǔ)碼反碼000000000+0+0+0000000011+1+1+1000000022+2+2+2…………………………01111100124+124+124+12401111101125+125+125+12501111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-128-12710000001129-1-127-12610000010130-2-126-125……………11111110254-126-2-111111111255-127-1-0表1-28位二進(jìn)制數(shù)原碼、補(bǔ)碼、反碼對應(yīng)表.二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的運(yùn)算①計(jì)算X1+Y1。

+0001100X1 00001100 [X1]補(bǔ)+)+0000101Y1 +)00000101 [Y1]補(bǔ)

+0010001X1+Y1 00010001 [X1]補(bǔ)+[Y1]補(bǔ)補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)那么是：[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)[X－Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[－Y]補(bǔ)[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(hào)位在內(nèi))末位加1。.②計(jì)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③計(jì)算X2+Y2。－0001100 X2 11110100 [X2]補(bǔ)+)－0000101 Y2 +)11111011 [Y2]補(bǔ) －0010001 X2+Y2 111101111 [X2]補(bǔ)+[Y2]補(bǔ)自然丟失.用補(bǔ)碼做運(yùn)算時(shí)有個(gè)前提條件，就是運(yùn)算結(jié)果不能超出機(jī)器數(shù)所能表示的范圍，否那么運(yùn)算結(jié)果不正確，按“溢出〞處理。例:設(shè)機(jī)器字長為8位，那么－128≤N≤+127，計(jì)算(+64)+(+65)。得到的結(jié)果是錯(cuò)誤的。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(cuò)。

+64 01000000+)+65 +) 01000001+129 為負(fù)數(shù)

10000001—→－127.例:(－125)+(－10)=135計(jì)算結(jié)果也是錯(cuò)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(cuò)。采用補(bǔ)碼做運(yùn)算時(shí)必須對運(yùn)算結(jié)果做“溢〞出檢查。－125 10000011+)－10 +) 11110110

－135 101111001—→+121舍棄正數(shù)符號(hào).表1-3BCD碼表這種編碼的特點(diǎn)是：這4個(gè)基2碼之間滿足二進(jìn)制規(guī)那么，而十進(jìn)制數(shù)位之間是十進(jìn)制計(jì)數(shù)規(guī)那么。因此，這種編碼實(shí)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

3、BCD碼BCD碼是一種用二進(jìn)制來只表示十進(jìn)制的碼，其與十進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系如下表，也是計(jì)算機(jī)中常用的一種數(shù)據(jù)編碼形式。.例

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

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)10.BCD碼的運(yùn)算規(guī)那么：BCD碼是十進(jìn)制數(shù)，而運(yùn)算器對數(shù)據(jù)做加減運(yùn)算時(shí)，都是按二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)那么進(jìn)行處理的。這樣，當(dāng)將BCD碼傳送給運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，其結(jié)果需要修正。修正的規(guī)那么是：當(dāng)兩個(gè)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，那么需加6H進(jìn)行修正；如果相加時(shí)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(shí)，是按“逢十六進(jìn)一〞的原那么進(jìn)行運(yùn)算的，而實(shí)質(zhì)上是2個(gè)十進(jìn)制數(shù)相加，應(yīng)該按“逢十進(jìn)一〞的原那么相加，16與10相差6，所以當(dāng)和超過9或有進(jìn)位時(shí)，都要加6進(jìn)行修正。.例

計(jì)算1+8的值，其運(yùn)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。

計(jì)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(jì)算9+9的值。

1001+)100110010+)011011000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。.假設(shè)做BCD碼減法運(yùn)算，其修正規(guī)那么為：當(dāng)兩個(gè)BCD碼相減，如果差等于或小于1001，不需要修正；如果相減時(shí)本位產(chǎn)生了借位，那么應(yīng)減6H加以修正。原因是：如果有借位，機(jī)器將這個(gè)借位當(dāng)十六看待，而實(shí)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。下面舉兩個(gè)例子進(jìn)行說明。①計(jì)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。.計(jì)算7-9的值。

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，9是－1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)

10111－)10011110－)0110減6修正

1000發(fā)生借位發(fā)生借位

11000－)10011111－)0110減6修正

1001計(jì)算8-9的值。.在計(jì)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)