第1章微型计算机基础知识last课件

微型计算机原理主讲教师：宋雪丽微型计算机原理主讲教师：宋雪丽1教材及主要参考书教材：●《微机原理与接口技术》，冯博琴主编，清华大学出版社，2002.2主要参考书：●《微型计算机原理》，姚燕南、薛钧义主编姚向华、欧文编著，高等教育出版社●《硬件技术基础》，冯博琴主编，邮电出版社●《微机原理及应用》，李伯成等编，西安电子科技大学出版社教材及主要参考书教材：2考核方式平时及实验 30%期末考试 70%考核方式平时及实验 30%3机械07-1.2.3.4.5班

星期二第3.4节机电楼B231星期五第3.4节（单周）机电楼B231欢迎大家按时来上课!机械07-1.2.3.4.5班星期二第3.4节机4（高职）机械07-1、2班星期二第1.2节机电楼A511星期五第1.2节（单周）机电楼A511

欢迎大家按时来上课!（高职）机械07-1、2班星期二第1.2节机电楼5课程目标掌握：微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计方法微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力课程目标掌握：6课程主要内容微型计算机的基础知识；微处理器结构及组成，引脚及时序，寻址方式、指令系统与汇编语言程序设计；半导体存储器及存储器管理技术中断、异常及输入输出接口技术课程主要内容微型计算机的基础知识；7基础知识第1章基础知识第1章8主要内容：计算机中的常用计数制、编码及它们相互间的转换二进制数的算术运算和逻辑运算符号数的表示及补码运算二进制数运算中的溢出问题主要内容：计算机中的常用计数制、编码及它们91.1电子计算机的发展概述1.1.1电子计算机的问世及其经典结构1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。（CALCULATOR）ENIAC（“埃尼阿克”）1.1电子计算机的发展概述1.1.1电子计算机的问世10◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。◆ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算。◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学11匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。（EDVAC-ELECTRONICDISCRETEVARIABLEAUTOMATICCOMPUTER）匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。112电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：﹡电子管计算机；﹡晶体管计算机；﹡集成电路计算机；﹡大规模集成电路计算机；﹡超大规模集成电路计算机。计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架。电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：﹡电子管计算机；计13PC机的选购品牌机兼容机（DIY）PC机的选购品牌机14第1章微型计算机基础知识last课件15第1章微型计算机基础知识last课件16总线和接口计算机的各种硬件设备通过总线互连外部设备通过接口与主机相连总线和接口计算机的各种硬件设备通过总线互连17计算机公司Microsoft:windows操作系统、office办公软件、VisualC++、ExplorerIntel:CPU的主要生产厂商IBMDell计算机公司Microsoft:windows操作系统、off18第一章微型计算机基础知识

1.2.1计算机中的数制了解：各种计数制的特点及表示方法掌握：各种计数制之间的相互转换1.2计算机中的数制第一章微型计算机基础知识1.2.1计算机中的数制1.219一、常用计数法

数制：数的表示方法

基数：一种数制中包含数码的个数权：数码在不同位置所代表的数的大小十进制：以十为基数二进制：以二为基数 计算机中常用的其他进制：八进制、十六进制一、常用计数法数制：数的表示方法

基数：一种数制中包含20数的位置表示法设待表示的数为N．则

式中X为基数ai为系数（0<ai<X－l）m为小数位数n为整数位数数的位置表示法设待表示的数为N．211.十进制特点：以十为底，逢十进一；共有0～9十个数字符号。用D代表。表示：1.十进制特点：以十为底，逢十进一；222.二进制特点：以2为底，逢二进一；只有0和1两个符号。用B表示。表示：2.二进制特点：以2为底，逢二进一；233.十六进制特点：有0--9及A--F共16个数字符号，

逢16进位。用H表示。表示：3.十六进制特点：有0--9及A--F共16个数字符号，24例1：234.98D或（234.98）101101.11B或（1101.11）2ABCD.BFH或（ABCD.BF）16例1：234.98D或（234.98）1025（1）二进制数10011.11B=1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2=19.75（2）八进制数7345.6Q=7×83＋3×82＋4×81＋5×80＋6×8-1=3813.75（3）十六进制4AC6H=4×163＋10×162＋12×161＋6×160=19142例2（1）二进制数例226表1-1

计算机中不同计数制的基数、数码、

进（借）位关系和表示方法计数制形式基数计数制采用的数码计数制的进位及借位关系计数制表示方法举例二进制20、1逢二进一、借一当二1110B或(1110)2八进制80、1、2、3、4、5、6、7逢八进一、借一当八73Q或73O或(73)8十进制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十进一、借一当十95D或(95)10十六进制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F逢十六进一、借一当十六2A3BH或(2A3B)16表1-1计算机中不同计数制的基数、数码、

271.2.2各种数制间的转换1.非十进制数到十进制数的转换按相应的权表达式展开(101101.1)2或101101.1B=1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=45.5D

1.2.2各种数制间的转换1.非十进制数到十进制数的282.十进制到非十进制数的转换对二进制的转换：对整数：除2取余倒着写；对小数：乘2取整顺着写。对十六进制的转换：对整数：除16取余倒着写；对小数：乘16取整顺着写。2.十进制到非十进制数的转换对二进制的转换：29【例1.1】将十进制整数(213)10转换为

二进制整数。转换过程如下：取余数2︳21312︳106 02︳5312︳26 02︳13 12︳6 02︳3 12︳1 10所以，(213)10＝(11010101)2【例1.1】将十进制整数(213)10转换为

30【例1.2】将十进制小数(0.8125)10转换为

二进制小数0.8125×2＝1.625 取整数位10.625×2＝1.25 取整数位10.25×2＝0.5 取整数位00.5×2＝1.0 取整数位1所以，(0.8125)10＝(0.1101)2【例1.2】将十进制小数(0.8125)10转换为

313.二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制数11110.01B=00011110.0100B=1E.4H1111101.001B=01111101.0010B=7D.2H3.二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制32十六进制数→二进制数

将每位十六进制数用其对应的4位二进制数代替即可。例：1E.4H=00011110.0100B=11110.01B7D.2H=01111101.0010B=1111101.001B十六进制数→二进制数

将每位十六进制数用其对应的4位二进制数33本节习题（1）124.625=B=H（2）35.5=B=H（3）110101101B=H=Q（4）9AF1H=B答案：（1）1111100.101B7C.AH（2）100011.1B23.8H（3）1ADH655Q（4）1001101011110001B本节习题（1）124.625=B=341.3无符号二进制数的算术运算、

逻辑运算1.3.1二进制的算术运算包括：加法运算减法运算乘法运算除法运算

1.3无符号二进制数的算术运算、

35加法逢2进1

减法借1为210110101

+10001111101000100加法逢2进1

减法借1为210136对二进制数，乘2相当于左移一位，乘2n

相当于左移n位；

除以2则相当于右移1位，除以2n相当于

右移n位。00001011×0100=00101100B

00001011÷0100=00000010B即：商=00000010B余数=11B对二进制数，乘2相当于左移一位，乘2n

相当于左移n位；

除371.3.2无符号数的表示范围1.无符号二进制数的表示范围对8位二进制数，所能表示的数的范围为：0~255（00H~FFH）对16位二进制数，所能表示的数的范围为：0~65535（0000H~FFFFH）一个n位的无符号二进制数X，它可表示的数的范围为：0≤X≤2n-11.3.2无符号数的表示范围1.无符号二进制数的表示范围38

2.无符号二进制数的溢出判断若运算结果超出数的可表示范围，则会产生溢出。无符号二进制数的溢出判断令无符号二进制数加法（或减法）中最高有效位Di的进（借）位为Ci，

则Ci=1，产生溢出。2.无符号二进制数的溢出判断391.3.3二进制数的逻辑运算与或非异或1.3.3二进制数的逻辑运算401.4带符号数在计算机中的表示及运算无符号数：每一位都表示数值带符号数：最高位为符号位“0”表示正“1”表示负1.4带符号数在计算机中的表示及运算无符号数：每一位都表41机器数与真值机器数：符号数值化了的数真值：机器数所代表的真实数值机器数与真值机器数：符号数值化了的数42+52=+0110100=0

0110100

符号位数值

-52=-0110100=1

0110100符号位数值+52=+0110100=0011010431..4.1带符号数的表示方法计算机中的一个带符号数有3种表示方法原码[X]原

反码[X]反补码[X]补1..4.1带符号数的表示方法计算机中的一个带符号数有3441.原码[X]原

不论数的正负，数值部分均保持原真值不变。1.原码[X]原不论数的正负，数值部分均保持原真值不变45举例已知真值X=+42，Y=-42，求[X]原和[Y]原解：因为（+42）10=+0101010B（-42）10=-0101010B所以[X]原=[+42]原=00101010符号位数值部分

[Y]原=[-42]原=10101010符号位数值部分举例已知真值X=+42，Y=-42，求[X]原和[Y]原468位数0的原码：[+0]原=00000000[-0]原=10000000即：数0的原码不惟一8位数0的原码：472.反码[X]反正数：[X]反=

[X]原负数：符号位保持不变，其数值部分为真值的各位按位取反。2.反码[X]反正数：[X]反=[X]原488位数0的反码：[+0]反=00000000[-0]反=11111111即：数0的反码也不惟一8位数0的反码：[+0]反=0000000049举例已知：X=-52，求[x]原和[X]反解：X=-52=-0110100B[X]原=10110100[X]反=11001011举例已知：X=-52，求[x]原和[X]反503.补码[X]补★计算机中用补码表示带符号数★正数的补码：最高位为0，与原码及反码相同，即[X]补=[X]反=[X]原

★负数的补码：最高位为1，反码加1即[X]补=[X]反+13.补码[X]补★计算机中用补码表示带符号数51[+0]补=[+0]原=00000000[-0]补=[-0]反+1=11111111+1=100000000对8位字长，进位被舍掉即：数0的补码表示惟一[+0]补=[+0]原=0000000052X=–52=–0110100[X]原=10110100[X]反=11001011[X]补=[X]反+1=11001100举例X=–52=–0110100举例53正数原码、反码、补码相同负数

原码：机器数本身反码：符号位保持不变，其余位按位求反补码：反码加一总结正数原码、反码、补码相同总结54举例已知真值X=+0110100，Y=-0110100求[X]补和[Y]补解：X〉0，所以[X]补=00110100Y〈0，所以[Y]补=[Y]反+1=11001011+1=11001100举例已知真值X=+0110100，Y=-011010055补码的求法

根据定义求（一般不用）

利用原码求

简便的直接求补法补码的求法根据定义求（一般不用） 56例：对8位二进制数11110001B进行求补运算解：1.判断数的正负2.按位取反，最低位加1[11110001B]反=10001110B[11110001B]补=10001110B+1=10001111B例：对8位二进制数11110001B进行求补运算57简便的直接求补法对负数而言直接从原码求补码：

从最低位起，到出现第一个1以前（包括第一个1）原码中的数字不变，以后逐位取反，但符号位不变。简便的直接求补法对负数而言58例：试用直接求补法求X1=-1010111B的补码解：X1=-1010111B[X1]原=11010111B由原码求补码： [X1]补=10101001B符号位不变取反第一个1不变补码的求法例：试用直接求补法求X1=-1010111B的补码符59例：试用直接求补法求X2=-1110000B的补码解：X2=-1110000B[X2]原=11110000B

由原码求补码：[X2]补=10010000B符号位不变取反第一个1及其后边各位不变例：试用直接求补法求X2=-1110000B的补码符号位取601.4.2真值与补码之间的转换对用补码表示的二进制数转换为带符号的十进制数：1）求出真值2）进行转换1.4.2真值与补码之间的转换对用补码表示的二进制61

☆先判断是正数，还是负数。由最高位判断：0→正数

1→负数

再求真值大小对正数，补码的真值等于该二进制数值。对负数，先对该数进行求补运算，再求真值大小。[X]原=[[X]补]补=[[X]补]反+1求补码真值的方法☆先判断是正数，还是负数。求补码真值的方法62将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数[X]补=00101110B真值为：+0101110B

正数所以：X=+46[X]补=11010010B真值为：-0101110B

负数从而有：X=-

46将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数63举例已知[X]补=01101101B，试求其真值解：因为[X]补的最高位为0，即它是一个正数，它的数值部分就是它的真值。即X=+1101101=109举例已知[X]补=01101101B，试求其真值64已知[X]补=10110111B，试求其真值◆方法1：[X]原=[[X]补]补=[[X]补]反+1=11001000+1=11001001B所以X=-1001001B=-73◆方法2：利用直接求补法已知[X]补=10110111B，试求其真值65引进补码的意义计算机中，减法实现过程（补码减法）先对减数进行求补运算；再将求补后的数与被减数相加；相加的结果即为用补码表示的两数相减结果

通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算，

将减法用加法实现，省去减法器，简化硬件引进补码的意义计算机中，减法实现过程（补码减法）661.4.3带符号数的算术运算原码： 运算完全类同于正负数的笔算。

补码：使符号位与数一起参加运算；将减数变补与被减数相加来实现减法

[X±Y]补=[X]补+[±Y]补

即：[X+Y]补=[X]补+[Y]补[X-Y]补=[X]补+[-Y]补1.4.3带符号数的算术运算原码：67运算规则：1）和的补码等于补码之和[X+Y]补=[X]补+[Y]补2）差的补码等于补码之差[X-Y]补=[X]补-[Y]补3）[X-Y]补=[X]补+[-Y]补[-Y]补称为对补码数[Y]补变补，变补规则：对[Y]补的每一位（包括符号位）按位取反加1，则结果就是[-Y]补。运算规则：68例：用补码进行下列运算(设n=8)：①（+18）+（-15）②（-18）+（-11）

解：①00010010B[+18]补

+11110001B[-15]补

100000011B[+3]补

↑↑

最高位（符号位）为0，结果为正

符号位的进位，丢掉。

例：用补码进行下列运算(设n=8)：①000169②11101110B

[-18]补

+11110101B

[-11]补

111100011B

[-29]补

↑↑最高位（符号位）为1，结果为负符号位的进位，丢掉。

②11101110B[-18]补70例：用补码进行下列运算（设n=8）：①96-19；②（-56）-（-17）解：①X=96，Y=19，则[X]补=[X]原=01100000B[Y]补=[Y]原=00010011B[-Y]补=11101101B01100000B[X]补+11101101B[-Y]补01001101B [X-Y]补=[X-Y]原=+77符号位为0，结果为正。例：用补码进行下列运算（设n=8）：①X=96，71②X=-56，Y=-17，则[X]原=10111000B[X]补=11001000B[Y]原=10010001B[Y]补=11101111B[-Y]补=00010001B11001000B[X]补

+00010001B[-Y]补11011001符号位为1，结果为负数的补码，可对[X-Y]补再求补，得[X-Y]原=10100111B。

②X=-56，Y=-17，则72例：已知X=+0110100，Y=+1110100，用补码求Y-X=？解：[-X]原=10110100[-X]补=[X]反+1=11001100[Y]补=[Y]原=01110100所以：[Y-X]补=[Y]补+[-X]补=01110100+11001100=01000000则Y-X=01000000例：已知X=+0110100，Y=+1110100，用补码求731.4.4带符号数的表示范围对8位二进制数，原码、反码和补码所能表示的数的范围为：原码：-127~+127（FFH~7FH）反码：-127~+127（80H~7FH）补码：-128~+127（80H~7FH）1.4.4带符号数的表示范围对8位二进制数，原码、反码74对16位二进制数，原码、反码和补码所能表示的数的范围为：原码：-32767~+32767（FFFFH~7FFFH）反码：-32767~+32767（8000H~7FFFH）补码：-32768~+32767（8000H~7FFFH）对16位二进制数，原码、反码和补码所能表示的数的范围为75一个n位的有符号二进制数X，它可表示的数的范围为：原码：-2n-1+1≤X≤2n-1-1反码：-2n-1+1≤X≤2n-1-1补码：-2n-1≤X≤2n-1-1一个n位的有符号二进制数X，它可表示的数的范围为：76有符号数运算中的溢出问题溢出只能出现在两个同号相加或异号相减的情况下。

双高位判别法

Cs：它表征最高位（符号位）的进位或借位情况。Cp：它表征数值部分最高位的进位或借位情况。

Cs

Cp

＝1，结果产生溢出。

即：Cs和Cp同为0或同为1，无溢出发生，只有当Cs和Cp为10或01状态时才会发生溢出。

有符号数运算中的溢出问题溢出只能出现在两个同号相加或异号相减77

01111000B+01101001B11100001B

则：X+Y=11100001，符号位为1，结果为负。在此例中，Cs=0，Cp=1，Cs

Cp

＝1，结果产生溢出。即：次高位向最高位有进位，而最高位向前无进位，产生溢出。（事实上，两正数相加得出负数，结果出错）例1：X=01111000，Y=01101001，计算X+Y=？01111000B例1：X=78解：采用公式[X-Y]补=[X]补-[Y]补进行减法运算，并判断溢出情况。10010010B[-110]补

-00100000B[32]补01110010B[-110-32]补在此例中，Cs=0，Cp=1，Cs

Cp

＝1，结果产生溢出。即：次高位向最高位有借位，而最高位向前无借位，产生溢出。（事实上，负数减正数得出正数，结果出错）例2：设X=-110，Y=32，试对减法操作“X-Y”进行溢出判别。解：采用公式[X-Y]补=[X]补-[Y]补进行减法运算，并791.5二进制编码计算机处理的信息：数值、字符(字母、汉字等)。各字符在计算机中由若干位的二进制数表示。二进制数与字符之间一一对应的关系，称字符的二进制编码。1.5二进制编码计算机处理的信息：数值、字符(字母、汉字801.二进制编码的十进制数用二进制编码表示的十进制数，称为二—十进制码，简称BCD码(BinaryCodedDecimal)。它的特点是保留了十进制的权，而数字则用0和1的组合编码来表示。1.二进制编码的十进制数用二进制编码表示的十进制数，称81十进制数只有0~9这10种状态，而4位二进制数可表示16种状态（0000~1111），所以BCD码只使用了0000~1001这10种状态来表示十进制数的0~9，剩余的6种状态1010~1111在BCD码中是非法编码。十进制数只有0~9这10种状态，而4位二进制数可表示16种状82BCD码与十进制数、二进制数之间的转换一个十进制数用BCD码表示，只要对十进制数的每一位按对应关系单独进行转换即可。BCD码与二进制数之间的转换，一般需要借助于十进制数作为中间桥梁进行转换。即先转换为十进制数，再转换成二进制数；反之同样。例：（00010001.00100101）BCD=11.25=（1011.01）2

BCD码与十进制数、二进制数之间的转换一个十进制数用BCD码83计算机中BCD码的存储方式压缩BCD码用4位二进制数表示一位十进制数，即用一个字节表示2位BCD码。例如，压缩BCD码01010100B=54H，其十进制值为54。非压缩BCD码用8位二进制数表示一位十进制数，即高四位为0，低四位表示BCD码。例如，非压缩BCD码00000101B=05H，其十进制值为5。而同样是十进制数54，用非压缩BCD码表示为0000010100000100。计算机中BCD码的存储方式压缩BCD码84二、字母与字符的二进制编码表示1.ASCII码（americanstandardcodeforinformationinterchange）：美国国家标准信息交换码，微机中普遍采用的字符编码。2.表示方法：用7位二进制数表示一个字符，最高位为0。二、字母与字符的二进制编码表示1.ASCII码（americ85常见数字、字母和控制字符的ASCII码常见数字、字母和控制字符的ASCII码86奇偶校验位在通信过程中，将最高位用作奇偶校验位，以校验数据传送中是否有一位出现错误。奇校验加上校验位后编码中“1”的个数为奇数。例：A的ASCII码是41H（1000001B），具有偶校验的A的ASCII码为41H（01000001B）具有奇校验的A的ASCII码为C1H（11000001B）奇偶校验位在通信过程中，将最高位用作奇偶校验位，以校验数据传87偶校验加上校验位后编码中“1”的个数为偶数。上例若以偶校验传送，则为41H。见课后习题1.101.11偶校验881.6常用术语解释1.位；bit计算机中的最小存储单位1Mb=10241024bit=220bit1Gb=230bit=1024Mb1Tb=240bit=1024Gb2.字节：Byte1Byte=8bit，1KB=1024Byte8位二进制数称为一个字节，数据在内存中常以Byte为单位进行存储。3.字（word）：2个字节为1个字。4.双字（doubleword）：4个字节为1双字。1.6常用术语解释1.位；bit计算机中的最小存储单位89第一章习题1.1计算机中常用的计数制有哪些？1.2什么是机器码？什么是真值？1.3完成下列数制的转换。(1)10100110B=()D=()H(2)0.11B=()D(3)253.25=()B=()H(4)1011011.101B=()H=()BCD

1.48位和16位二进制数的原码、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？1.5写出下列真值对应的原码和补码的形式。(1)X=-1110011B(2)X=-71D(3)X=+1001001B第一章习题1.1计算机中常用的计数制有哪些？901.6符号数10110101B的反码=？补码=？1.7已知X和Y的真值，求[X+Y]的补码(1)X=-1110111BY=+1011010B(2)X=56DY=-21D1.8已知X=-1101001B，Y=-1010110B，用补码求X-Y。1.9请写出下列字符的ASCII码。4A3=！1.10若给字符4和9的ASCII码加奇校验，应是多少？1.11上题中若加偶校验，结果如何？1.12计算下列表达式(1)(4EH+10110101B)*(0.0101)BCD=（）D(2)4EH-(24/08H+’B’/2H)=（）B?1.6符号数10110101B的反码=？补码=？91第一章习题答案1.3(1)166，A6H(2)0.75(3)11111101.01B，FD.4H(4)5B.AH，(10010001.011000100101)BCD1.5(1)原码:11110011补码:10001101(2)原码:11000111补码:10111001(3)原码:01001001补码:010010011.6反码:11001010补码:11001011

第一章习题答案1.3(1)166，A6H921.7(1)X=-1110111BY=+1011010B解:[X+Y]补=[X]补+[Y]补

[X]原=11110111B,[X]补=10001001B[Y]补=[Y]原=01011010则:[X+Y]补=10001001B+01011010B=11100011B

X+Y=-99（×）X+Y=-29(无溢出)1.7(1)X=-1110111BY=+1011010931.7(2)X=56DY=-21D解:[X+Y]补=[X]补+[Y]补

[X]原=00111000B,[X]补=00111000B[Y]原=10010101B,[Y]补=11101011B则:[X+Y]补=00111000B+11101011B=100100011B自然丢失(无溢出)X+Y=351.7(2)X=56DY=-21D解:[X+Y]补=941.8X=-1101001BY=-1010110B解:[X-Y]补=[X]补+[-Y]补

[X]原=11101001B,[X]补=10010111B[-Y]原=01010110B,[-Y]补=01010110B则:[X-Y]补=10010111B+01010110B=11101101B[X-Y]原=10010011X-Y=-19(无溢出)1.8X=-1101001BY=-1010110B解:951.934H41H33H3DH21H1.1034H，B9H1.11B4H，39H解:4的ASCII码为34H，即0110100B所以奇校验为：00110100B即34H偶校验为：10110100B即B4H1.934H41H33H3DH21H1.1034961.12(1)(4EH+10110101B)*(0.0101)BCD=?解:4EH=01001110B01001110B+10110101B=1,00000011B=259(0.0101)BCD=0.5所以:259*0.5=129.51.12(1)(4EH+10110101B)*(0.0197(2)4EH-(24/08H+’B’/2)=?解:4EH=01001110B24/08H=3H’B’/2=42H/2=21H21H+3H=24H=00100100B01001110B-00100100B=00101010B(2)4EH-(24/08H+’B’/2)=?解:4E98微型计算机原理主讲教师：宋雪丽微型计算机原理主讲教师：宋雪丽99教材及主要参考书教材：●《微机原理与接口技术》，冯博琴主编，清华大学出版社，2002.2主要参考书：●《微型计算机原理》，姚燕南、薛钧义主编姚向华、欧文编著，高等教育出版社●《硬件技术基础》，冯博琴主编，邮电出版社●《微机原理及应用》，李伯成等编，西安电子科技大学出版社教材及主要参考书教材：100考核方式平时及实验 30%期末考试 70%考核方式平时及实验 30%101机械07-1.2.3.4.5班

星期二第3.4节机电楼B231星期五第3.4节（单周）机电楼B231欢迎大家按时来上课!机械07-1.2.3.4.5班星期二第3.4节机102（高职）机械07-1、2班星期二第1.2节机电楼A511星期五第1.2节（单周）机电楼A511

欢迎大家按时来上课!（高职）机械07-1、2班星期二第1.2节机电楼103课程目标掌握：微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计方法微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力课程目标掌握：104课程主要内容微型计算机的基础知识；微处理器结构及组成，引脚及时序，寻址方式、指令系统与汇编语言程序设计；半导体存储器及存储器管理技术中断、异常及输入输出接口技术课程主要内容微型计算机的基础知识；105基础知识第1章基础知识第1章106主要内容：计算机中的常用计数制、编码及它们相互间的转换二进制数的算术运算和逻辑运算符号数的表示及补码运算二进制数运算中的溢出问题主要内容：计算机中的常用计数制、编码及它们1071.1电子计算机的发展概述1.1.1电子计算机的问世及其经典结构1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。（CALCULATOR）ENIAC（“埃尼阿克”）1.1电子计算机的发展概述1.1.1电子计算机的问世108◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。◆ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算。◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学109匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。（EDVAC-ELECTRONICDISCRETEVARIABLEAUTOMATICCOMPUTER）匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。1110电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：﹡电子管计算机；﹡晶体管计算机；﹡集成电路计算机；﹡大规模集成电路计算机；﹡超大规模集成电路计算机。计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架。电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：﹡电子管计算机；计111PC机的选购品牌机兼容机（DIY）PC机的选购品牌机112第1章微型计算机基础知识last课件113第1章微型计算机基础知识last课件114总线和接口计算机的各种硬件设备通过总线互连外部设备通过接口与主机相连总线和接口计算机的各种硬件设备通过总线互连115计算机公司Microsoft:windows操作系统、office办公软件、VisualC++、ExplorerIntel:CPU的主要生产厂商IBMDell计算机公司Microsoft:windows操作系统、off116第一章微型计算机基础知识

1.2.1计算机中的数制了解：各种计数制的特点及表示方法掌握：各种计数制之间的相互转换1.2计算机中的数制第一章微型计算机基础知识1.2.1计算机中的数制1.2117一、常用计数法

数制：数的表示方法

基数：一种数制中包含数码的个数权：数码在不同位置所代表的数的大小十进制：以十为基数二进制：以二为基数 计算机中常用的其他进制：八进制、十六进制一、常用计数法数制：数的表示方法

基数：一种数制中包含118数的位置表示法设待表示的数为N．则

式中X为基数ai为系数（0<ai<X－l）m为小数位数n为整数位数数的位置表示法设待表示的数为N．1191.十进制特点：以十为底，逢十进一；共有0～9十个数字符号。用D代表。表示：1.十进制特点：以十为底，逢十进一；1202.二进制特点：以2为底，逢二进一；只有0和1两个符号。用B表示。表示：2.二进制特点：以2为底，逢二进一；1213.十六进制特点：有0--9及A--F共16个数字符号，

逢16进位。用H表示。表示：3.十六进制特点：有0--9及A--F共16个数字符号，122例1：234.98D或（234.98）101101.11B或（1101.11）2ABCD.BFH或（ABCD.BF）16例1：234.98D或（234.98）10123（1）二进制数10011.11B=1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2=19.75（2）八进制数7345.6Q=7×83＋3×82＋4×81＋5×80＋6×8-1=3813.75（3）十六进制4AC6H=4×163＋10×162＋12×161＋6×160=19142例2（1）二进制数例2124表1-1

计算机中不同计数制的基数、数码、

进（借）位关系和表示方法计数制形式基数计数制采用的数码计数制的进位及借位关系计数制表示方法举例二进制20、1逢二进一、借一当二1110B或(1110)2八进制80、1、2、3、4、5、6、7逢八进一、借一当八73Q或73O或(73)8十进制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十进一、借一当十95D或(95)10十六进制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F逢十六进一、借一当十六2A3BH或(2A3B)16表1-1计算机中不同计数制的基数、数码、

1251.2.2各种数制间的转换1.非十进制数到十进制数的转换按相应的权表达式展开(101101.1)2或101101.1B=1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=45.5D

1.2.2各种数制间的转换1.非十进制数到十进制数的1262.十进制到非十进制数的转换对二进制的转换：对整数：除2取余倒着写；对小数：乘2取整顺着写。对十六进制的转换：对整数：除16取余倒着写；对小数：乘16取整顺着写。2.十进制到非十进制数的转换对二进制的转换：127【例1.1】将十进制整数(213)10转换为

二进制整数。转换过程如下：取余数2︳21312︳106 02︳5312︳26 02︳13 12︳6 02︳3 12︳1 10所以，(213)10＝(11010101)2【例1.1】将十进制整数(213)10转换为

128【例1.2】将十进制小数(0.8125)10转换为

二进制小数0.8125×2＝1.625 取整数位10.625×2＝1.25 取整数位10.25×2＝0.5 取整数位00.5×2＝1.0 取整数位1所以，(0.8125)10＝(0.1101)2【例1.2】将十进制小数(0.8125)10转换为

1293.二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制数11110.01B=00011110.0100B=1E.4H1111101.001B=01111101.0010B=7D.2H3.二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制130十六进制数→二进制数

将每位十六进制数用其对应的4位二进制数代替即可。例：1E.4H=00011110.0100B=11110.01B7D.2H=01111101.0010B=1111101.001B十六进制数→二进制数

将每位十六进制数用其对应的4位二进制数131本节习题（1）124.625=B=H（2）35.5=B=H（3）110101101B=H=Q（4）9AF1H=B答案：（1）1111100.101B7C.AH（2）100011.1B23.8H（3）1ADH655Q（4）1001101011110001B本节习题（1）124.625=B=1321.3无符号二进制数的算术运算、

逻辑运算1.3.1二进制的算术运算包括：加法运算减法运算乘法运算除法运算

1.3无符号二进制数的算术运算、

133加法逢2进1

减法借1为210110101

+10001111101000100加法逢2进1

减法借1为2101134对二进制数，乘2相当于左移一位，乘2n

相当于左移n位；

除以2则相当于右移1位，除以2n相当于

右移n位。00001011×0100=00101100B

00001011÷0100=00000010B即：商=00000010B余数=11B对二进制数，乘2相当于左移一位，乘2n

相当于左移n位；

除1351.3.2无符号数的表示范围1.无符号二进制数的表示范围对8位二进制数，所能表示的数的范围为：0~255（00H~FFH）对16位二进制数，所能表示的数的范围为：0~65535（0000H~FFFFH）一个n位的无符号二进制数X，它可表示的数的范围为：0≤X≤2n-11.3.2无符号数的表示范围1.无符号二进制数的表示范围136

2.无符号二进制数的溢出判断若运算结果超出数的可表示范围，则会产生溢出。无符号二进制数的溢出判断令无符号二进制数加法（或减法）中最高有效位Di的进（借）位为Ci，

则Ci=1，产生溢出。2.无符号二进制数的溢出判断1371.3.3二进制数的逻辑运算与或非异或1.3.3二进制数的逻辑运算1381.4带符号数在计算机中的表示及运算无符号数：每一位都表示数值带符号数：最高位为符号位“0”表示正“1”表示负1.4带符号数在计算机中的表示及运算无符号数：每一位都表139机器数与真值机器数：符号数值化了的数真值：机器数所代表的真实数值机器数与真值机器数：符号数值化了的数140+52=+0110100=0

0110100

符号位数值

-52=-0110100=1

0110100符号位数值+52=+0110100=00110101411..4.1带符号数的表示方法计算机中的一个带符号数有3种表示方法原码[X]原

反码[X]反补码[X]补1..4.1带符号数的表示方法计算机中的一个带符号数有31421.原码[X]原

不论数的正负，数值部分均保持原真值不变。1.原码[X]原不论数的正负，数值部分均保持原真值不变143举例已知真值X=+42，Y=-42，求[X]原和[Y]原解：因为（+42）10=+0101010B（-42）10=-0101010B所以[X]原=[+42]原=00101010符号位数值部分

[Y]原=[-42]原=10101010符号位数值部分举例已知真值X=+42，Y=-42，求[X]原和[Y]原1448位数0的原码：[+0]原=00000000[-0]原=10000000即：数0的原码不惟一8位数0的原码：1452.反码[X]反正数：[X]反=

[X]原负数：符号位保持不变，其数值部分为真值的各位按位取反。2.反码[X]反正数：[X]反=[X]原1468位数0的反码：[+0]反=00000000[-0]反=11111111即：数0的反码也不惟一8位数0的反码：[+0]反=00000000147举例已知：X=-52，求[x]原和[X]反解：X=-52=-0110100B[X]原=10110100[X]反=11001011举例已知：X=-52，求[x]原和[X]反1483.补码[X]补★计算机中用补码表示带符号数★正数的补码：最高位为0，与原码及反码相同，即[X]补=[X]反=[X]原

★负数的补码：最高位为1，反码加1即[X]补=[X]反+13.补码[X]补★计算机中用补码表示带符号数149[+0]补=[+0]原=00000000[-0]补=[-0]反+1=11111111+1=100000000对8位字长，进位被舍掉即：数0的补码表示惟一[+0]补=[+0]原=00000000150X=–52=–0110100[X]原=10110100[X]反=11001011[X]补=[X]反+1=11001100举例X=–52=–0110100举例151正数原码、反码、补码相同负数

原码：机器数本身反码：符号位保持不变，其余位按位求反补码：反码加一总结正数原码、反码、补码相同总结152举例已知真值X=+0110100，Y=-0110100求[X]补和[Y]补解：X〉0，所以[X]补=00110100Y〈0，所以[Y]补=[Y]反+1=11001011+1=11001100举例已知真值X=+0110100，Y=-0110100153补码的求法

根据定义求（一般不用）

利用原码求

简便的直接求补法补码的求法根据定义求（一般不用） 154例：对8位二进制数11110001B进行求补运算解：1.判断数的正负2.按位取反，最低位加1[11110001B]反=10001110B[11110001B]补=10001110B+1=10001111B例：对8位二进制数11110001B进行求补运算155简便的直接求补法对负数而言直接从原码求补码：

从最低位起，到出现第一个1以前（包括第一个1）原码中的数字不变，以后逐位取反，但符号位不变。简便的直接求补法对负数而言156例：试用直接求补法求X1=-1010111B的补码解：X1=-1010111B[X1]原=11010111B由原码求补码： [X1]补=10101001B符号位不变取反第一个1不变补码的求法例：试用直接求补法求X1=-1010111B的补码符157例：试用直接求补法求X2=-1110000B的补码解：X2=-1110000B[X2]原=11110000B

由原码求补码：[X2]补=10010000B符号位不变取反第一个1及其后边各位不变例：试用直接求补法求X2=-1110000B的补码符号位取1581.4.2真值与补码之间的转换对用补码表示的二进制数转换为带符号的十进制数：1）求出真值2）进行转换1.4.2真值与补码之间的转换对用补码表示的二进制159

☆先判断是正数，还是负数。由最高位判断：0→正数

1→负数

再求真值大小对正数，补码的真值等于该二进制数值。对负数，先对该数进行求补运算，再求真值大小。[X]原=[[X]补]补=[[X]补]反+1求补码真值的方法☆先判断是正数，还是负数。求补码真值的方法160将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数[X]补=00101110B真值为：+0101110B

正数所以：X=+46[X]补=11010010B真值为：-0101110B

负数从而有：X=-

46将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数161举例已知[X]补=01101101B，试求其真值解：因为[X]补的最高位为0，即它是一个正数，它的数值部分就是它的真值。即X=+1101101=109举例已知[X]补=01101101B，试求其真值162已知[X]补=10110111B，试求其真值◆方法1：[X]原=[[X]补]补=[[X]补]反+1=11001000+1=11001001B所以X=-1001001B=-7