精品课件教案ppt 河北工业大学计算机科学与软件学院

河北工业大学计算机科学与软件学院河北工业大学计算机科学与软件学院 主讲教师主讲教师 李李 娟娟 Tel本课的地位本课的地位 学习本课对基础知识的要求学习本课对基础知识的要求 本课教学目标本课教学目标 学习本课的方法学习本课的方法 本课使用教材本课使用教材 授课章节及学时安排授课章节及学时安排 实验内容及安排实验内容及安排 第一讲的重点和难点第一讲的重点和难点 计算机技术基础计算机技术基础 本课的地位本课的地位 计算机文化基础计算机文化基础 计算机应用基础计算机应用基础 计算机软件技术基础计算机软件技术基础 计算机硬件技术基础计算机硬件技术基础 计算机硬件技术基础计算机硬件技术基础 微机原理、微机接口、微机原理、微机接口、 微机应用微机应用 微机运算基础微机运算基础 微机组成、基本工作原理、微机系统初步微机组成、基本工作原理、微机系统初步 了解了解CPUCPU体系结构体系结构 了解存储器系统结构、作用了解存储器系统结构、作用 了解了解I/OI/O接口基本功能、结构、端口的编址方式接口基本功能、结构、端口的编址方式 和和I/OI/O同步控制方式同步控制方式 掌握中断概念、掌握中断概念、CPUCPU响应中断的条件和处理过程响应中断的条件和处理过程 掌握指令系统和汇编语言程序设计（隐含的）掌握指令系统和汇编语言程序设计（隐含的） 微机原理（重点） 了解并行接口与串行接口的共性与区别 掌握串行通讯的基本概念 掌握可编程并行接口芯片的工作方式、初始化编程 掌握定时器、计数器的原理、功能、应用与编程 了解键盘、显示器等人机交互设备的作用、原理及接口 方法 理解并掌握A/D,D/A转换原理、主要性能参数，了解典 型DAC、ADC集成芯片,与MPU的接口方法、应用及编程 了解异步串行通讯协议、应用与编程 微机接口（重点） 了解微机在测控系统中的应用 了解计算机测控系统的实时处理概念和一般结构 了解测控系统的分析和设计方法 单片机应用系统的一般分析和设计方法（重点） 微机应用 学习本课对基础知识的要求学习本课对基础知识的要求 预先应学习：预先应学习： 1 1、计算机文化基础、计算机文化基础 2 2、计算机软件技术基础、计算机软件技术基础 3 3、数字电路、模拟电路、数字电路、模拟电路 4 4、电工基础、电工基础 本课教学目标本课教学目标 基本基本 知识知识 基本基本 技能技能 独立分析问题和解决独立分析问题和解决 问题的能力问题的能力 实践能力和创新能力实践能力和创新能力 综合运用能力综合运用能力 独立获取知识的能力独立获取知识的能力 教师讲解教师讲解 学生学生“ “悟悟” ” 教学目标教学目标 传授知识与能力培养统一，理论与实践统一传授知识与能力培养统一，理论与实践统一 。 学习本课的方法学习本课的方法 1 1、利用迁移原理、利用迁移原理 将自身积累的知识充分发挥出来，迁将自身积累的知识充分发挥出来，迁 移到本课新知识的学习。移到本课新知识的学习。 2 2、重视实践，独立思考，认真做实验、重视实践，独立思考，认真做实验 3 3、带着问题学，寻找解决问题的知识、带着问题学，寻找解决问题的知识、 思路、方法思路、方法 本课使用教材本课使用教材 课堂用教材：天大出版社课堂用教材：天大出版社 MCS-51MCS-51单片机原理及应用单片机原理及应用 实验指导书：本校印实验指导书：本校印 计算机硬件技术基础实验指导书计算机硬件技术基础实验指导书 授课章节及学时安排授课章节及学时安排 章节内容章节内容学时学时 学习方式学习方式 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础 运算基运算基础础础础和基本概念和基本概念 5 5 自学自学导导导导学学 第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机的结构和工作原理单片机的结构和工作原理 4 4 导导导导学学 第三章第三章 MCS-51MCS-51单片机的指令系统单片机的指令系统 5 5 导导导导学学 第四章第四章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计 5 5 迁移迁移导导导导学学 第五章第五章 输入输入/ /输出和中断输出和中断 4 4 导导导导学学 第六章第六章 MCS-51MCS-51内部的内部的I/OI/O口、定时器及其应用口、定时器及其应用 3 3 导导导导学学 第七章第七章 MCS-51 MCS-51 单片机系统扩展 单片机系统扩展 3 3 导导导导学学 第八章第八章 单片机人机接口单片机人机接口（LEDLED显示器接口显示器接口 ） 2 2 导导导导学学 第九章第九章 单片机系统的开发单片机系统的开发 9.1 9.1 设计步骤设计步骤 1 1 导导导导学学 3232 实验内容实验内容学时学时 实验一实验一 熟悉软件环境及数传指令编程设计熟悉软件环境及数传指令编程设计 2 2 实验二实验二 算术、逻辑运算及位操作指令编程设计算术、逻辑运算及位操作指令编程设计 2 2 实验三实验三 分支和循环程序设计分支和循环程序设计 2 2 实验四实验四 查表、散转、子程序设计查表、散转、子程序设计 2 2 实验五实验五 81558155及显示程序设计及显示程序设计 2 2 实验六实验六 P1P1口及外部中断、定时器及中断口及外部中断、定时器及中断 2 2 实验七实验七 综合性、开放性、设计性实验综合性、开放性、设计性实验 2 2 实验八实验八 综合性、开放性、设计性实验综合性、开放性、设计性实验 2 2 实验内容及安排实验内容及安排 内容：内容：书书P1P28P1P28 重点：重点： 难点：难点： “ “三微三微” ”的概念的概念 减法运算的原理减法运算的原理 机器数与真值机器数与真值 补码补码 补码、定点补码运算及补码、定点补码运算及 BCD BCD 码、码、 ASCII ASCII 码码 判溢出判溢出 算术运算与逻辑运算算术运算与逻辑运算 BCDBCD码运算及调整码运算及调整 作业：作业： 消化本讲内容，消化本讲内容，P33P33思考习题思考习题1 1-11-51 1-11-5 消化消化1.4.3 1.4.3 计算机中的运算计算机中的运算 P33 1-11P33 1-11、1-121-12、1-131-13、1-14 1-14 、1-151-15 1-16 1-16 、1-171-17、1-18 1-18 第一讲第一讲 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础 .1 微型计算机系统的概念 1、 微处理器、微型计算机、 微型计算机系统 2、本课主要讲授内容及要求 专题一 计算机中的数、编码及运算 1. 微型计算机的运算基础 1. “1. “三微三微” ”的概念的概念 1 1、微处理器、微处理器 (MPU) (MPU) 算术逻辑单元算术逻辑单元 其核心其核心cpucpu运算器和控制器运算器和控制器 寄存器组寄存器组 是微型计算机的核心部件是微型计算机的核心部件 控制部件控制部件 2 2、微型计算机、微型计算机 MPU MPU 为核心为核心 半导体存储器（半导体存储器（ROM/RAM)ROM/RAM) I/ I/O(InputO(Input/Output)/Output)接口和中断系统接口和中断系统 系统总线（系统总线（CB DB AB)CB DB AB) 集成在一集成在一 个半导体个半导体 芯片上芯片上 组装在一组装在一 块或数块块或数块 印刷电路印刷电路 板上板上 多板微型计算机多板微型计算机 单板微型计算机单板微型计算机 单片微型计算机单片微型计算机 微型计算机的两大分支微型计算机的两大分支 核心核心 器件器件 微处理器微处理器 微控制器微控制器 MicroProcessor Unit embed MicroController Unit MPUMPU MCUMCU 微机组成结构的两大类型微机组成结构的两大类型 冯冯. .诺依曼型诺依曼型哈佛型哈佛型 CPU I/OI/O接口接口 存储器存储器 系统总线系统总线 数据数据 存储器存储器 C P U I/OI/O 接口接口 程序程序 存储器存储器 系统总线系统总线 DB CB AB 例：例：PCPC机机例：例：MCS-51MCS-51单片机单片机 3 3、微型计算机系统、微型计算机系统 硬件系统硬件系统 软件系统软件系统 硬件系统硬件系统 n n 微型计算机微型计算机 n n 微处理器：运算器、控制器微处理器：运算器、控制器 n n 内存储器内存储器 n n ROMROM：ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM、E E 2 2 PROMPROM、Flash ROM Flash ROM n n RAMRAM：SRAMSRAM、DRAMDRAM、iRAMiRAM、NVRAMNVRAM n n I/OI/O接口：并行、串行、中断接口、接口：并行、串行、中断接口、DMADMA接口接口 n n 系统总线：数据、地址、控制总线（系统总线：数据、地址、控制总线（DBDB、ABAB、CBCB ） n n 外围设备外围设备 n n 输入输入/ /输出设备输出设备 n n A/D A/D 、D/AD/A转换器转换器 n n 开关量输入开关量输入/ /输出输出 n n 终端终端 n n 微型计算机微型计算机(P21)(P21) n n 微处理器：运算器、控制器微处理器：运算器、控制器 n n 内存储器内存储器 n n ROMROM：ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM、E E 2 2 PROMPROM、Flash memory Flash memory n n RAMRAM： DRAMDRAM、 SRAMSRAM、iRAMiRAM、NVRAMNVRAM n n I/OI/O接口：并行、串行、中断接口、接口：并行、串行、中断接口、DMADMA接口接口 n n 系统总线：数据、地址、控制总线（系统总线：数据、地址、控制总线（DBDB、ABAB、CBCB） n n 外围设备外围设备 n n 输入输入/ /输出设备输出设备 n n A/D A/D 、D/AD/A转换器转换器 n n 开关量输入开关量输入/ /输出输出 n n 终端终端terminalterminal 软件系统软件系统 n n 系统软件系统软件 n n 操作系统操作系统 n n 编译系统编译系统 n n 监控程序监控程序 n n 汇编程序汇编程序 n n 程序设计语言程序设计语言 n n 机器语言机器语言 n n 汇编语言汇编语言 n n 高级语言高级语言 n n 应用软件应用软件 把汇编语言把汇编语言 源程序翻译成机源程序翻译成机 器语言目标程序器语言目标程序 的语言处理程序的语言处理程序 自汇编程序自汇编程序 交叉汇编程序交叉汇编程序 本课的主要内容及要求 微型计算机微型计算机 MPU MPU 微处理器微处理器 存储器存储器 （内存）（内存） I/OI/O 接口接口 系统系统 总线总线 连线连线 编程编程 综合应用综合应用 器件的器件的 外特性外特性 掌握规律掌握规律 具体机型：具体机型：MCS-51MCS-51单片微型计算机单片微型计算机 Single-Chip MicrocomputerSingle-Chip Microcomputer Micro-ControllerMicro-Controller MCS-51 MCS-51 单片机的基本组成单片机的基本组成 一、中央处理器一、中央处理器CPUCPU 二、时钟电路二、时钟电路 三、内部存储器三、内部存储器 四、定时器四、定时器/ /计数器计数器( (T/C)T/C) 五、并行五、并行I/OI/O口口 六、串行口六、串行口 七、中断控制系统七、中断控制系统 1 14 4 微型计算机运算基础（微型计算机运算基础（p1)p1) 1.4.1 1.4.1 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法 1.4.2 1.4.2 计算机中的编码计算机中的编码 1.4.3 1.4.3 计算机中的运算计算机中的运算 重点解决：重点解决：计算机的重要职能之一计算机的重要职能之一处理数处理数 在计算机中如何表示一个数？在计算机中如何表示一个数？ 不同性质数的运算规则和算法不同性质数的运算规则和算法。 1. 1. 几个重要概念几个重要概念 2. 2. 复习不同进制数之间的互换复习不同进制数之间的互换 3. 3. 机器数与真值机器数与真值 4 4带符号数的原码、反码、补码带符号数的原码、反码、补码 5 5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示 1.4.1 1.4.1 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法 1 1 几个重要概念几个重要概念 重点概念重点概念1 1： 计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算的计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算的 重点概念重点概念2 2： 在计算机中存储数据时，每类数据占据固定长度的二在计算机中存储数据时，每类数据占据固定长度的二 进制数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数进制数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数 重点概念重点概念3 3： 计算机中不仅要处理无符号数，还要处理带符号和带计算机中不仅要处理无符号数，还要处理带符号和带 小数点的数。小数点的数。 例如：在八位微机中，例如：在八位微机中， 整数整数216 216 存储为存储为11011000B11011000B 整数整数56 56 存储为存储为0000111000111000B B 重点概念重点概念4 4： 机器数与真值机器数与真值 2 2 不同进制数之间的互换不同进制数之间的互换 1 1、不同进制数转换成十进制数、不同进制数转换成十进制数按权展开法按权展开法 表示不同进制数的尾部字母：表示不同进制数的尾部字母： 二二 B B ， 十六十六 H H ，八八 Q Q ，十十 D(D(可略可略) ) 例：例：10101010B10101010B =12=12 7 7 +02+02 6 6 +12+12 5 5 +02+02 4 4 +12+12 3 3 +02+02 2 2 +12+12 1 1 +02+02 0 0 =128+32+8+2=170=128+32+8+2=170 2 2、十十 二二 （1 1）整数部分）整数部分除以除以2 2取余法取余法直到商为直到商为0 0止止 （2 2）小数部分）小数部分乘以乘以2 2取整法取整法直到积为直到积为0 0止止 或达到精度要求止或达到精度要求止 例：例： 100= B= H = Q100= B= H = Q 例：例：0.625= B= H= Q0.625= B= H= Q 0.1= B = H= Q 0.1= B = H= Q 3 3、二进制数、八进制与十六进制数之间的互换、二进制数、八进制与十六进制数之间的互换 1 1）二）二 八八 三合一三合一 2 2）八）八 二二 一分三 一分三 3 3）二）二 十六十六 四合一四合一 （重点）（重点） 4 4）十六）十六 二二 一分四一分四 （重点）（重点） 例：例：0111 0110 B=76H 9BH=1001 1011B0111 0110 B=76H 9BH=1001 1011B 7 6 1001 1011 7 6 1001 1011 例：例：0.1010 110 B= 0.ACH 0.1010 110 B= 0.ACH A C A C 不足四位补不足四位补0 0 问：问：01110110B= ? Q01110110B= ? Q 0.1010110B= ? Q 0.1010110B= ? Q 4 4、 用权表示数（用权表示数（2 2 n n 2 2n-1 n-1 2 2 n n -1 2-1 2n-1 n-1-1 -1） 1 1） 权权 n n位二进制数各位的权从高位到低位依次为：位二进制数各位的权从高位到低位依次为： n n位二进制数：位二进制数：B Bn-1 n-1 B B n-2n-2 B B n-3 n-3 B B1 1B B0 0 权：权： 2 2n-1 n-1 2 2 n-2n-2 2 2 n-3 n-3 2 21 12 20 0 2 2） ）用权表示数用权表示数 例：例：111111111B = 2111111111B = 2 n n -1-1，即，即n n个个1 1。 011111111B = 2011111111B = 2n-1 n-1-1 , -1 ,即即n-1n-1个个1 1 最高位的权为：最高位的权为：2 2n-1 n-1 例：例：n=8,11111111B=FFH=2n=8,11111111B=FFH=2 8 8 -1-1 01111111B=7FH=2 01111111B=7FH=28-1 8-1-1 -1 例：例： n n位二进制数表示无符号数的范围：位二进制数表示无符号数的范围： 0 02 2 n n -1-1 n=8 0 n=8 0 2 2 8 8 -1 0 -1 0 255 255 n=16 0 n=16 0 2 216 16-1 0 -1 06553565535 n=32n=32 ? ? N=64N=64 ? ? 3. 3. 机器数与真值机器数与真值 1 1）机器数：）机器数：能被计算机识别的数称为机器数。能被计算机识别的数称为机器数。 2 2）真值：）真值： 机器数所代表的真实值称为机器数的真值。机器数所代表的真实值称为机器数的真值。 3 3） 对于无符号数其机器数与真值表示方法相同。对于无符号数其机器数与真值表示方法相同。 例：真值：例：真值： 100=64H=01100100B 100=64H=01100100B 对应的机器数：对应的机器数：64H=01100100B64H=01100100B n n位二进制数可表示的数的范围是：位二进制数可表示的数的范围是：0 0 2 2 n n -1-1 8 8位二进制数可表示的数的范围是：位二进制数可表示的数的范围是： 0 0 2 2 8 8 -1-1，00，FFH,0,255FFH,0,255 16 16位二进制数可表示的数的范围是：位二进制数可表示的数的范围是： 0 0 2 216 16-1,0,FFFFH,0,65535 -1,0,FFFFH,0,65535 例：例： 01100100B 01100100B 其其8 8位全部为数值位。位全部为数值位。 特点：特点：无符号数的无符号数的机器数与其真值为机器数与其真值为等值关系等值关系 4 4） 带符号数的机器数的表示方法带符号数的机器数的表示方法（重点和难点）（重点和难点） 常见的有原码、反码和补码三种表示方式。常见的有原码、反码和补码三种表示方式。 特点：特点：带符号数的机器数与其真值表示方法不同，带符号数的机器数与其真值表示方法不同， 两者的关系两者的关系不是等值关系，不是等值关系，仅是仅是一一对应关系一一对应关系。 例如：在八位微机中，例如：在八位微机中， 真值：真值：6565可表示成机器数（原码）为可表示成机器数（原码）为0 01000001B1000001B 真值：真值：6565可表示成机器数（原码）为可表示成机器数（原码）为1 11000001B1000001B 01100000 符号位 数值位 符号位：符号位： “ “0” 0” 表示正号表示正号 “ “1” 1” 表示负号表示负号 4 4 带符号数的原码、反码、补码带符号数的原码、反码、补码 （1 1）原码）原码 定义：定义：在表示带符号数时，正数的符号位为在表示带符号数时，正数的符号位为“ “0”0”，负数，负数 的符号位为的符号位为“ “1”1”，数值位表示数的绝对值，这样就得到了，数值位表示数的绝对值，这样就得到了 数的原码。数的原码。 例如在八位微机中：例如在八位微机中： 3838原 原 100110100110原 原 00100110B00100110B 3838原 原 100110100110原 原 10100110B10100110B 计算公式：计算公式：对于字长为对于字长为n n位的机器数：位的机器数： 当真值当真值X0X0时，时，X X可表示为可表示为X Xn-2 n-2 X X n-3n-3X X 0 0 ； 当真值当真值X X0 0时，时，X X可表示为可表示为X Xn-2 n-2 X X n-3n-3X X 0 0 ， 则则X X的原码可定义为：的原码可定义为： XX原 原 0 0X X n-2n-2 X X n-3n-3X X 0 0 X X 0X2 0X2n n 1 11 1 1 1X X n-2n-2 X X n-3n-3X X 0 0 2 2n n 1 1 X X2 2n n 1 1 |X|X| (2(2n n 1 11)X0 1)X0 可见可见n n位原码可表示数的范围为：位原码可表示数的范围为： (2(2n n 1 11) 1)(2(2n n 1 11) 1) 则在八位微机中，码可表示数的范围为则在八位微机中，码可表示数的范围为127127至至127127 求真值：求真值：带符号数的原码表示法简单易懂，而且与真值转带符号数的原码表示法简单易懂，而且与真值转 换方便。换方便。 原码的缺点：原码的缺点： l l “ “0”0”的原码有两种形式，这在运算中非常不方便。的原码有两种形式，这在运算中非常不方便。 00原 原 00000000B00000000B 00原 原 10000000B10000000B，即分为即分为0 0和和0 0 l l 原码在进行原码在进行两个异符号数相加两个异符号数相加或或两个同符号数相减两个同符号数相减时，时， 需做需做减法运算减法运算，由于微机中一般只有加法器而无减法器，由于微机中一般只有加法器而无减法器， 所以，为了把所以，为了把减法减法运算转运算转变变为为加法加法运算就引入了反码和补运算就引入了反码和补 码。码。 原码的用途：原码的用途： l l 原码做原码做乘除法运算方便乘除法运算方便，两数的符号和数值分别处理，两数的符号和数值分别处理 积的符号为两数符号位的异或运算结果积的符号为两数符号位的异或运算结果 积的数值部分为两数绝对值相乘的结果积的数值部分为两数绝对值相乘的结果 （2 2）反码）反码 定义：定义：正数的反码表示与原码相同；负数的反码，可将正数的反码表示与原码相同；负数的反码，可将 负数原码的符号位保持不变、数值位按位取反得到，或者负数原码的符号位保持不变、数值位按位取反得到，或者 将负数看作正数求原码，再将所有位按位取反得到。因此将负数看作正数求原码，再将所有位按位取反得到。因此 ，在，在n n位机器数的计算机中，数位机器数的计算机中，数X X的反码定义为：的反码定义为： XX反 反 0X0Xn-2 n-2 X X n-3n-3X X 0 0 X 0X2X 0X2n n 1 11 1 1X1Xn-2 n-2 X X n-3n-3X X 0 0 111B111B|X|X|2 2 n n 1 1|X|X| (2(2n n 1 11)X0 1)X0 缺点：缺点：“ “0”0”的反码也有两种表示法，即的反码也有两种表示法，即0 0和和0 0。 0 0 反反 00000000B00000000B 0 0 反反 11111111B11111111B n n位反码表示数的范围与原码相同，位反码表示数的范围与原码相同， 八位二进制反码表示的范围仍是八位二进制反码表示的范围仍是127127至至127127。 例如八位微机中：例如八位微机中： 1111原 原 00001011B00001011B 1111反 反 00001011B00001011B 1111原 原 10001011B10001011B 1111反 反 11110100B11110100B 3838原 原 10100110B10100110B 3838反 反 11011001B11011001B 127127原 原 01111111B01111111B 127127反 反 01111111B01111111B 127127原 原 11111111B11111111B 127127反 反 10000000B10000000B 00原 原 00000000B00000000B 00反 反 00000000B00000000B 00原 原 10000000B10000000B 00反 反 11111111B11111111B 求真值：求真值：由反码求得原码，再由原码求得真值，即由反码求得原码，再由原码求得真值，即 可得到反码的真值。可得到反码的真值。 例如：反码例如：反码11011001B11011001B，符号位为符号位为1 1，将数值位按，将数值位按 位取反，得到原码位取反，得到原码10100110B10100110B，其真值为其真值为0100110B0100110B 即十进制数即十进制数3838。 （3 3）补码（难点）补码（难点） 定义：定义：正数的补码表示与原码相同正数的补码表示与原码相同 负数的补码等于它的反码末位加负数的补码等于它的反码末位加1 1 即即XX补 补 XX反 反 1 1 例如：例如： 1111原 原 0 00001011B0001011B 1111反 反 0 00001011B0001011B 1111补 补 0 00001011B0001011B 1111原 原 1 10001011B0001011B 1111反 反 1 11110100B1110100B 1111补 补 1 11110101B1110101B 127127原 原 01111111B01111111B 127127反 反 01111111B01111111B 127127补 补 01111111B01111111B 127127原 原 11111111B11111111B 127127反 反 10000000B10000000B 127127补 补 10000001B10000001B 00原 原 00000000B00000000B 00反 反 10000000B10000000B00补 补 00000000B00000000B 00原 原 10000000B10000000B 00反 反 11111111B11111111B 128128补 补 10000000B10000000B 补码的含义补码的含义: : 以时钟对时为例来说明，现由以时钟对时为例来说明，现由7 7点钟调到点钟调到4 4点钟。点钟。 顺时针调：顺时针调： 7 79 9 4 4 （mod 12mod 12） 逆时针调：逆时针调： 7 73 3 4 4 （mod 12mod 12） 由于时钟上超过由于时钟上超过1212点时就会自动丢失一个数点时就会自动丢失一个数1212， 这个自动丢失的数叫做这个自动丢失的数叫做“ “模模” ”（modulemodule，简写为简写为modmod） 由由补码的定义补码的定义得得求补码公式：求补码公式： l l 则则n n位补码表示数的范围为：位补码表示数的范围为：22n1 n1（ （2 2n1 n11 1） l l 八位二进制补码表示的数值范围是八位二进制补码表示的数值范围是128128至至127127。 优点：优点：0 0的补码为的补码为00000000B00000000B，只有这一种形式。只有这一种形式。 XX补 补 0X0Xn-2 n-2 X X n-3n-3X X 0 0 X X0X20X2n n 1 11 1 1X1Xn-2 n-2 X X n-3n-3X X 0 0 1 12 2 n n |X|X|2 2 n n X X 2 2n n 1 1X X0 0 （mod 2mod 2 n n ） 已知补码求真值：已知补码求真值： 已知正数的补码求真值已知正数的补码求真值 与原码相同，只要将符号位的与原码相同，只要将符号位的0 0变为（正号），即变为（正号），即 得到它的真值。得到它的真值。 已知负数的补码求真值已知负数的补码求真值 方法方法1 1：将负数补码的数值位按位取反再加将负数补码的数值位按位取反再加1 1，将符，将符 号位的号位的1 1变为（负号），即得到它的真值。变为（负号），即得到它的真值。 方法方法2 2：用公式：用公式：X=-(2X=-(2 n n -X-X补 补 ) ) 已知已知 补码为补码为 0 01111111B,1111111B,其真值为其真值为+ +1111111B=1111111B=+ +7FH7FH 已知已知 补码为补码为 1 11111111B,1111111B,其真值为其真值为: : 1 10000000B+1= 0000000B+1= 1 10000001B,0000001B,其真值为其真值为01H01H 或：或：X= X= （ 2 2 8 8 11111111B)= (00H-FFH)= 1 11111111B)= (00H-FFH)= 1 小结：已知带符号数的机器数求真值小结：已知带符号数的机器数求真值 1. 1. 已知已知正数正数的原码、反码、补码求真值，的原码、反码、补码求真值， 只需将符号位的只需将符号位的“ “0”0”改为正号改为正号“ “+”+”即可。即可。 2. 2. 已知负数的原码，其真值只需将原码的符号位的已知负数的原码，其真值只需将原码的符号位的“ “1”1”改改 为负号为负号“ “-”-”即可。即可。 3. 3. 已知负数的反码，先将它变为原码，再求真值。已知负数的反码，先将它变为原码，再求真值。 或用公式计算：或用公式计算： 真值真值x x=-=-（2 2 n n - -1 1- -xx反 反） ） 4. 4. 已知负数的补码，数值位取反加已知负数的补码，数值位取反加1 1，符号为改为，符号为改为- -号，号， 或或 用公式：用公式：X=-(2X=-(2 n n -X-X补 补 ) ) 例：已知带符号数的机器数为例：已知带符号数的机器数为 56H56H，求其真值。求其真值。 真值真值=+56H=+56H 例：已知带符号数的机器数为例：已知带符号数的机器数为 0D6H0D6H，求其真值求其真值 。 若若0D6H0D6H是原码，则真值为：是原码，则真值为：-56H-56H 1 11010110B 1010110B - -1010110B1010110B 若若0D6H0D6H是是反码，则真值为：反码，则真值为：-29H-29H -(0FFH-0D6H) -(0FFH-0D6H) 若若0D6H0D6H是是补码，则真值为：补码，则真值为：-2AH -2AH -(00H-0D6H) -(00H-0D6H) 当n=8时， 几种码的 表示范围 原码原码 反码反码 补码补码 127127至至127127 127127至至127127 128128至至127127 当n=16时， 几种码的 表示范围 原码原码 反码反码 补码补码 3276732767至至3276732767 3276732767至至3276732767 3276832768至至3276732767 5 5 数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示 计算机中如何表示实数中的小数点呢？计算机中如何表示实数中的小数点呢？ 计算机中不用专门的器件表示小数点，而是用数的两计算机中不用专门的器件表示小数点，而是用数的两 种不同的表示法来表示小数点的位置。种不同的表示法来表示小数点的位置。 根据小数点的位置是否固定，数的表示方法分为根据小数点的位置是否固定，数的表示方法分为定点定点 表示和浮点表示表示和浮点表示, ,相应的机器数称为相应的机器数称为定点数和浮点数定点数和浮点数。 任意一个二进制数任意一个二进制数N N均可表示为：均可表示为： N NS2S2 J J 其中：其中： S S称为数称为数N N的尾数，表示数的尾数，表示数N N的全部有效数字，决定的全部有效数字，决定 了了N N的精度。的精度。 J J称为数称为数N N的阶码，底为的阶码，底为2 2，指明了小数点的位置，指明了小数点的位置， 决定了数决定了数N N的大小范围。的大小范围。 s s f f s s 1 1 s s 2 2 s sm m 小数点隐含位置，小数点隐含位置， 定点纯小数定点纯小数 s s f f s s 1 1 s s 2 2 s sm m 小数点隐含位置，小数点隐含位置， 定点纯整数定点纯整数 （1 1）定点表示法）定点表示法 计算机在处理定点数时，常把小数点固定在数值位的计算机在处理定点数时，常把小数点固定在数值位的 最后面或最前面，即分为定点纯小数与定点纯整数两类，最后面或最前面，即分为定点纯小数与定点纯整数两类， 如图如图1-61-6所示。所示。 例如例如: : 00011000B 00011000B，如果看作定点纯整数，其真值为如果看作定点纯整数，其真值为2424 看作定点纯小数，其真值为看作定点纯小数，其真值为0.1875 0.1875 （2 2）浮点表示法）浮点表示法 在浮点表示法中，小数点的位置是浮动的，阶码在浮点表示法中，小数点的位置是浮动的，阶码J J可可 取不同的数值，则在计算机中除了要表示尾码取不同的数值，则在计算机中除了要表示尾码S S，还要表还要表 示阶码示阶码J J。因此，一个浮点数表示为阶码和尾数两部分，因此，一个浮点数表示为阶码和尾数两部分， 尾数一般是定点纯小数尾数一般是定点纯小数，阶码是定点纯整数阶码是定点纯整数，其形式如图，其形式如图 1-71-7所示。所示。 小数点隐含位置小数点隐含位置 阶符阶符 阶码阶码 尾符尾符尾数尾数 阶码部分阶码部分 尾数部分尾数部分 j jf f j j 1 1 j j 2 2 j j n n s sf f s s1 1s s2 2 s sm m 0 0000100100010011 100010101010100000000000B00010101010100000000000B 阶符阶码阶符阶码 尾符尾符 尾数尾数 (24(24位位 ） ( (469.375)469.375)10 10 ( (111010101.011)111010101.011) 2 2 ( (0.111010101011)0.111010101011) 2 2 22 9 9 ( (0.111010101011)0.111010101011) 2 2 22 1001B1001B 0. 1110101010110. 111010101011补 补 100010101010100000000000B100010101010100000000000B 1001B1001B补 补 00001001B00001001B 例如，例如，某计算机用某计算机用3232位表示浮点数，位表示浮点数，尾数部分占尾数部分占2424，为补，为补 码定点纯小数码定点纯小数；阶码为阶码为8 8位补码定点纯整数位补码定点纯整数。用来表示一。用来表示一 个数个数469.375,469.375,先进行变换：先进行变换： 因此，数因此，数469.375469.375在该计算机中的浮点表示为：在该计算机中的浮点表示为： 1.4.2 1.4.2 计算机中的编码计算机中的编码 ASCIIASCII码：码：由七位二进制编码组成，由七位二进制编码组成， 共有共有128128个字符编码。个字符编码。 包括图形字符（字母、数字、其它可见字符共 包括图形字符（字母、数字、其它可见字符共 9696个）和控制字符（回车、空格等共个）和控制字符（回车、空格等共3232个）个） 其中其中 数字数字0909的的ASCIIASCII码码为为30H39H30H39H，差差30H30H 字母字母AFAF的的ASCIIASCII码码为为41H46H, 41H46H, 差差37H37H D7 D7位加奇偶校验位：位加奇偶校验位： 无校验无校验 D7D7位补位补0 0 奇校验奇校验 D7D7位使含位使含1 1的个数为奇数个的个数为奇数个 偶校验偶校验 D7D7位使含位使含1 1的个数为偶数个的个数为偶数个 例：例： 30H 30H 0 00110000H D70110000H D7补补0 0为无校验和偶校验为无校验和偶校验 1 10110000H D70110000H D7补补1 1为奇校验为奇校验 BCDBCD编码：编码：具有十进制位权的二进制编码。最常见具有十进制位权的二进制编码。最常见 的是的是84218421码。（见书码。（见书6 6页）页） 注意：注意： 0000B1001B0000B1001B是是0909的的BCDBCD码码 1010B1111B1010B1111B是非是非BCDBCD码码 例：例： 15 15 的的BCDBCD码码为为0001 0101B=15H0001 0101B=15H 15=0FH 15=0FH 100=64H 100=64H 100 100的的BCDBCD码为码为0001 0000 0000B=100H0001 0000 0000B=100H 压缩的压缩的BCDBCD码码 56H 56H 占一个存储单元占一个存储单元 非压缩非压缩BCDBCD码码 05H 06H 05H 06H 占两个单元占两个单元 存储存储 方式方式 逻辑运算逻辑运算 1 1、与与 3 3、非非 2 2、或或 4 4、异或异或 算术运算算术运算 1 1加加/ /减运算电路减运算电路及及二进制无符号数四则运算二进制无符号数四则运算 2 2带符号数补码运算及判带符号数补码运算及判OVOV 3 3BCDBCD码加码加/ /减法及十进制调整减法及十进制调整 4 4、算术运算小结算术运算小结 1.4.3 1.4.3 计算机中的运算计算机中的运算 计算机中的运算分为两类计算机中的运算分为两类: : 逻辑运算：逻辑逻辑运算：逻辑“与与”、“或或”、“非非”、“异或异或”等等 算术运算：加、减、乘、除运算算术运算：加、减、乘、除运算 1 1加加/ /减运算电路及二进制无符号数的四则运算减运算电路及二进制无符号数的四则运算 FAFA A A i i B B i i C C i i S S i i C C i i1 1 图图1-8 1-8 全加器符号图全加器符号图 AiAi BiBi CiCi SiSi C Ci+1i+1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 全加器真值表全加器真值表 加加/ /减运算电路减运算电路 减法的实现减法的实现 减法时减法时SUB=1SUB=1， 有取反加有取反加1 1功能功能 加法时加法时SUB=0SUB=0 无取反加无取反加1 1功能功能 求求 补补 电电 路路 进/借位标志CY=SUB C8 SUBC8CY 000 011 101 110 C7C8OV 000 011(负) 101(正) 110 SUB 加/减 标志位 0/1 C Cy y FAFA A A6 6 B B6 6 C C6 6 S S6 6 C C7 7 1 1 FAFA A A1 1 B B1 1 C