第1章 微型计算机基础知识98974

第1章微型计算机的基本知识，本章的主要内容1.1计算机的分类和发展1.2计算机中数据信息的表示1.3微型计算机的组成和工作过程1.1计算机的分类和发展1。计算机的分类和发展2。第一代微型计算机发展概述：(1971-1972)典型代表I4004和I8008，集成级2000晶体管/芯片，时钟频率2兆赫兹。第二代(1973-1977)代表产品I8080/8085、M6800和Z80，集成了9000个晶体管/芯片和一个5兆赫兹的时钟。它们是高性能八位微处理器。第三代(1978-1981)代表产品I8086/8088、Z8000和M68000。它们是16位微处理器，集成了29，000个晶体管/芯片和8HZ时钟。20世纪80年代后的第四代(1981年后),微处理器进入了第四代产品。它们是32位微处理器，也被称为超级微处理器。1.2计算机中数据信息的表示，1.2.1数字系统的基础和权重及其转换数字系统在任何数字系统中，允许在每个数字上使用的数字符号的数量称为数字系统的基础。每个位都有一个值，指示该位在数字中的位置。这个值叫做重量。目前，计算机通常使用二进制数。这是因为二进制数的运算规则非常简单，易于在电子电路中实现。2.二进制数的特点(1)易于实现，运行可靠，抗干扰能力强。(2)操作规则简单。(3)节约设备。(4)逻辑代数可以作为分析和综合计算机逻辑电路的数学工具，便于简化机器结构。1.2.2计算机中数字的表示，1。数字的符号表示法规定：“0”表示正号“”；“1”表示减号“-”。表达式形式有：2。原始码、逆码和补码。原始代码的编码规则如下：最高位是符号位，其他值位的原始值不变。表示形式如下：0的两个表示：0原始=00000000；-0原始=10000008位原始代码，代表范围：127 -127。127Original=01111111-127Original=11111111原始代码简单易懂，易于转换为真值。然而，当原始代码用于加法和减法时，运算电路是复杂的。(2)反编码规则如下：对于正数(将字长设为8位)X反=X原(X0)集：X=1101001(105)，则X反=01101001=符号位值位对于负数，编码如下：符号位仍为“1”，每个值位“逐位倒”。“0”的两种表示： 0逆=00000000；-0逆=111111118位逆码表示127到-127的数值范围。127反向=01111111；-127逆=10000000，(3)补码补码的概念是校准时间，有两种针刺方法：(a)向后拨3小时6-3=3(b)向前拨9小时6 9=3，即：6 9=12(自动损耗)3=0 3=3自动损耗数(12)，称为“模数”。因此：6-3=6 9(mod12)或-3=9(mod12)，X补码=模数X模数是计数设备的容量(设备能代表的总位数)，其中模数等于零。计算机中的补码以“2n”为模，即X补码=2n X(字长=n位)，例如：X=-1010111(字长=8位)，则X补码=100000000-1010111=10101001；(2)补码的编码规则如下：(a)对于正数(字长=8位)X补码=28 X=0 X=X原始(X0)(b)对于负数(字长=8位)，符号位仍为“1”，每个值位“取反加1”。即：X补码=28 X=(11111111 X) 1(X0)=X逆1，“0”表示：0补码=-0补码=00000008补码，表示范围为127 -128，即：127补码=01111111；-128补码=10000000注: 8位补码可以表示比原始码和反码更多的负数，即-128。3.原始码、逆码和补码之间的转换，(1)已知x原始码，找到X补码例1-4已知X原始码=10011010，找到X补码解：X原始码=10011010 11100101 1 X补码=11100110，(2)已知X补码，找到X原始X补码=X原始码。示例1-5假设X补码=11101100，请找到例1-6已知X补码=0101010，并找到X补码解：X补码=0101010， 左左右左左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右右左右右左右右左右右左右右右左右右右左右右左右右右左右右右左右右右左右右右右左右右右右左右右右左右右右右左右右右右左右右右左右右右右右右右左右左右右右左右左补码的加法运算是因为：X补码Y补码=2n2n Y=2n(X Y)(字长=n位)=X Y补码，所以X补码Y补码=X Y补码，两个正数相加例1-7 X=1000000，Y=0001000是已知的，并且计算两个数的补码之和。 解决方法：X补充=0100000；如果Y补码=00001000，那么X补码=010000064 Y补码=00001000) 8X补码Y补码=01001000 72所以X Y补码=01001000，例1-8已知X=1000000，Y=1000001，并且补码被相加。解决方法：X补码=01000000(64的补码)Y补码=01000001(65的补码)X补码Y补码=10000001(-127的补码)符号位的总和超过了由8的补码表示的 127的最大值，导致符号位被破坏。这种情况叫做“溢出”。(2)将正数和负数相加例1-9 X=0000111，已知y=-Y=-0010011可以找到这两个数的补数之和。解决方法：X补码=00000111；Y补充=11101101，然后X补充=0000001117Y补充=11101101 )-19X补充Y补充=11110100-12所以：X补充Y补充=11110100，和(3)添加两个负数例1-10已知的X=-0011001，Y=-00000110，找到解决方法：X补码=11100111；Y补码=11111010，那么X补码=11100111-25 Y补码=11111010 )-6X补码Y补码=111100001-31符号位自然丢失，所以：X补码Y补码=11100001，例1-11已知X=-111111111，Y=-00001解决方法：X补码=10000001(-127的补码)Y补码=11111110(-2的补码)X补码Y补码=101111111(127的补码)对于自然丢失的符号位，正确答案应该是-129。超过了由8位二进制补码表示的最小值-128，导致符号位被破坏。出现“溢出”。(2)补码的减法运算，因为：X补码-Y补码=X补码-y补码=2n2n(-Y)(字长=n位)=2n (X-Y)=X-Y补码：X补码-Y补码=X补码-Y补码=X-Y补码对于-Y补码：它可以通过将Y补码与符号位一起“逆加1”来获得。数字的小数点表示法，(1)定点表示法经程序员同意，程序中所有数字的小数点都固定在同一位置。(1)定点纯小数：同意所有数字的小数点位置应固定在符号位置之后。设置字长=n 1位，指示范围：1-2-n -(1-2-n)。(2)定点纯整数：同意所有数字的小数点应固定在最低值之后。设字长=n 1位，表示范围：2n-1 -(2n-1)。程序处理数据的范围是有限的。有必要事先将参与运算的数字乘以一个“比例因子”。优点：无需添加计算机硬件。在浮点表示法中，小数点是浮动的。浮点数表示机器浮点数由顺序码e、尾数m及其符号位组成。约定：尾数m用定点小数表示，给出有效位数的位数，m决定浮点数表示的精度；等级代码e:表示为整数，表示数据中小数点的位置，决定浮点数的表示范围。任何二进制数都可以表示为纯十进制数(或纯整数)与2的整数幂的乘积。例如，任何二进制数N可以写成：N=S2e，其中s是数N的尾数，e是数N的阶，这里e和s是用二进制表示的数。假设e=0，其中n=s2=s。如果尾数S是纯十进制数，则数字N是固定十进制数；假设e=0，如果尾数s是一个纯整数，那么数n是一个定点整数；上面的例子156.67=0.15678103(归一化表示)类似地：对于二进制数1011.1101=0.101110124=0.10111012 100=MRE，计算机中使用哪种数据形式？数据有很多种形式，浮点数的表达方式如下：2-N2-(2m-1) n (1-2-n) 2 (2m-1)。根据IEEE754标准，浮点数表示32位浮点数和64位浮点数的标准格式为：其中：s=浮点数的符号位，0表示正数，1表示负数。M=尾数，23位数字，用纯十进制表示。E=顺序码，8位，顺序符号采用隐式方式，即采用移位码方式表示正负指标。为了提高数据表示的精度，当尾数值不为0时，其绝对值|M|应该0.5，即尾数绝对值字段的最高有效位应该为1，否则可以通过修改顺序码和左右移动小数点来改变为这种表示，称为浮点数的归一化表示。浮点数表示的范围显然比固定点大得多。在以下两种情况下，计算机将浮点数视为零，这称为机器零。(1)当浮点数的尾数m为0时；(与订单代码e的值无关)当订单代码e的值为Emin值时。(不管其尾数m的值如何)，浮点数表示solution :首先将整数和小数部分分别转换为二进制数：20.59375=10100.10011，然后移动小数点，使其在第一位和第二位之间为10100.10011=0.101001001125。小数点向左移动5位，从而得到：e=5 coda s=0，订单代码e=5 128=133。尾数m=1010010011最终得到的32位浮点数的二进制存储格式为：01000010010011000000000=(42d 26000)16，示例:将十进制数20.59375转换为要存储的位浮点数的二进制格式。1.2.3计算机编码，1。字符编码ascii(美国标准代码定义交换)代码。如表1-3所示。二进制编码的十进制BCD码。例1-14请写下十进制数125，以及它的值与二进制、十六进制和BCD码之间的关系。解决方案：573521 125 01111101 7DH 0001，0010，0101(125H)十进制数二进制数十六进制数BCD码，1.3微机系统的组成和工作过程，1.3.1微机系统的组成硬件是指构成微机系统的实体和设备等有形设备，是微机系统的物质基础。软件是指由硬件表达的各种内部信息，包括数据和控制程序。因为它们是看不见的东西，所以被称为软件或软设备。硬件：通过系统总线连接的三个主要部件。1.3.2微机硬件、总线结构的优点：减少机器中信息传输线路的数量，简化系统结构，提高机器的可靠性。(2)便于系统扩展。它可以分为三种类型：用于传输信息的数据总线数据库；(2)地址总线；指示要传输的信息的源地址或目的地址的AB；控制总线CB(控制总线)在管理总线上处于活动状态。(1)算术单元用于执行算术或逻辑运算和位移循环运算。它是微处理器的执行单元。(2