绪论 计算机的基础知识

计算机文化基础★微型计算机的基本结构和工作原理★计算机中的数制与码制★小结2.1微机的系统结构

微机系统软件硬件主机外围设备微处理器（CPU）运算器控制器寄存器存储器（内存）RAMROM输入/输出接口（I/O接口）并行、串行接口定时器、A/D、D/A总线系统软件应用软件程序设计语言外部设备辅助设备输入设备输出设备辅助存储器电源电路时钟电路

CPU是计算机的控制核心，它的功能是执行指令，完成算数运算、逻辑运算，并对整机进行控制。 存储器用于存储程序和数据。 输入/输出接口（又称I/O接口）是CPU和外设之间相连的逻辑电路，外设必须通过接口才能和CPU相连。不同的外设所用接口不同。每个I/O接口也有一个地址，CPU通过对不同的I/O接口进行操作来完成对外设的操作。 存储器、I/O接口和CPU之间通过总线相连。 用于传送程序或数据的总线称为数据总线；地址总线用于传送地址，以识别不同的存储单元或I/O接口；控制总线用于控制数据总线上数据流送的方向、对象等。2.2微机的基本工作原理

存储程序、执行程序是微机的工作原理，取指令，译码，执行是微机的基本工作过程。 单片机是微型计算机的一种，是将计算机主机（CPU、存储器和I/O接口）集成在一小块硅片上的微机，又称微控制器。它专为工业测量与设计而设计，具有三高优势（集成度高、可靠性高、性价比高），他的特点是小而全(体积小，功能全），主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器、仪表、通信设备、家用电器等，特别适合于嵌入式微型机应用系统。

2.3微机的主要技术指标微型计算机主要有如下一些技术指标：字长：CPU并行处理数据位，由此定为8位机、16位机、32位机等。存储容量：存储器单元数，例如256B、8KB、1MB等（1B即一个字节，也就是一个8位二进制数，是计算机数据的基本单位）。运算速度：CPU处理速度，它和内部的工艺结构以及外接的时钟频率有关。时钟频率：在CPU极限频率以下，时钟频率越高，执行指令速度越快，对单片机而言，有6MHz、12MHz、24MHz等。2.1计算机中的数 计算机中的数字电路具有两种不同的稳定状态且能相互转换，即“0”和“1”两种状态。计算机处理的一切信息均用二进制数表示，但是二进制数书写起来太长，所以微型计算机中的二进制数都采用十六进制来缩写。十六进制数用0～9、A～F等16个数码表示十进制数0～15。 为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制，在数的后面加一个字母以进行区别。用B（binary）表示二进制数制；D（decimal）或不带字母表示十进制数制；H（hexadecimal）表示十六进制数制。表0-1不同进位记数制对照表二进制数和十六进制数间的相互转换

将二进制数从右（最低位）向左每4位为1组分组，若最后一组不足4位，则在其左边添加0，以凑成4位，每组用1位十六进制数表示。如： →

0001111111000111B＝1FC7H 十六进制数转换位二进制数，只需用4位二进制数代替1位十六进制数即可。如：3AB9H=0011101010111001B十六进制数和十进制数间的相互转换

将十六进制数按权展开相加，如：

1F3DH=163×1＋162×15＋161×3＋160×13=4096×1＋256×15＋16×3＋1×13=4096＋3840＋48＋13=7997

十进制整数转换为十六进制数可用出16取余法，即用16不断地去除待转换的十进制数，直至商等于0为止。将所得的各次余数，依倒叙排列，即可得到所转换的十六进制数。如将38947转换为十六进制数，其方法及算式如下：

即38947=9823H2.听2饰计算点机中予数的首几个定概念1.搂机器老数与裂真值机器还数：盒机器腥中数期的表柴示形斯式，路它将深数的羊正、摊负符哀号和瞧数值昼部分门一起胁进行海二进本制编甚码，君其位昨数通免常为8的整违数倍庄。真值稻：机冶器数袍所代房诚表的贪实际童数值劳的正剧负和轧大小耽，是数人们可习惯济表示赞的数叫。2。数锣的单看位位（bi路t）：菠一个以二进陆制数馒中的1位，情其值努不是1便是0。字节域（By悬te）：末一个体字节与，就旅是一煎个8位的煮二进克制数机。字（Wo高rd）：妨两个稠字节炕，就山是一陪个16位的膝二进现制数屑。双字脖：两洪个字万，即俊四个镜字节柄，一恭个32位二戒进制植数。只有8位、16位或32位机谎器数孝的最魄高位蒙才是英符号枝位。2.罗3粪计算涨机中田的有到符号雹数的列表示有符笨号数悬有原码、反码和补码三种寨表示依法。1.孤原码数值逗部分抬用其熟绝对诊值，房诚正数箱的符离号位事用“纳0”独表示英，负浅数的闯符号助位用浑“1敞”表极示。絮如：X1傻=＋邻5=妖+0承00悬00惜10倚1B质[X那1]暂原=000屈00存10锁1BX2赚=-侄5=铺-0丑00骗00羡10邀1B絮[仍X2计]原启=100迷00阀10印1B符号盯位8位烟原码骂数的拒范围残为F粱FH革～7滤FH匙（-随12削7～驳12捡7）扬。原君码数峰00诸H和颗80苗H的馒数值熄部分士相同的、符撒号位爬相反睛，它康们分巾别为抢+0鸟和-封0。斩16碑位原左码数芹的数响值范辨围为症FF辩FF金H～拣7F芹FF榴H（岛-3霉27膀67打～3四27快67茎）。装原码全数0谣00识0H供和8关00迎0H洽的数港值部逐分相众同、括符号推位相贼反，顶它们扩分别括为+须0和塑-0筋。原码唤表示萄简单岁易懂清，而赞且与滨真值拒的转倚换方祸便。茅但若概是两总个异恭号数冤相加乓，或滴两个矩同号抬数相天减，贪就要姐做减浑法。队为了哈把减射运算概转换才为加门运算辩，从绸而简撇化计捏算机亩的结喉构，横就引分进了原反码姑和补最码。（2弹）反剩码正数盲的反台码与家原码雨相同唤；负钥数反兄码：呈符号叫位不群变扎，数常值部耕分按吸位取夹反。例彩求8扯位反规码机陵器数誉：x1稍=放+4叛[x咱1]原=双00晒00改01咏00捐B汽[傍x1旁]反=境00剥00谁01锹00叼B＝04慌Hx2瓦=峰-4跳[x例2]原=店100笔00凑10千0B撞[碎x2蚀]反=图111活11里01望1B鬼=条FB约H取反(3起)补奥码正数祸的补家码与较原码谷相同屑；负粪数补罚码为题其反索码加码1。例：露求剩8位丑补码铅机器壁数：x1肿=+罩4：骨[兴x1言]原无=[皆x1革]反蔽=[丑x1嫂]补哥=洒00乡丰00俱01耳00势=0幼4Hx2底=趣-道4：[x嘉2]原=敲10较00家01飞00怒[匠x2军]反=捏11乘11格10净11翼[x罚2]补=树[x鼓2]反+1退=悲11潮11浅10异0=峡FC虎H8位尾补码把数的亩数值舰范围其为-探12结8～甜12伏7（巩80赏H～掉7F俱H）垮。1乞6位逼补码勺数的氏数值伯范围冻为8住00叶0H断～7续FF顿FH帐（-拳32诉76权8～街32卵76悲7）集。字咬节8谈0H闭和字歌80蓝00专H的怨真值井分别加是-柄12净8(溪-8孝0H皂)和燥-3它27标68朗(-耳80腹00药H)勿。补坊码数哈80将H和巨80旧00币H的佛最高样位既杰代表絮了符土号为榆负,夹又代超表了然数值雷为1刚。快速溜求法刚：将考负数迅原码开的最碌前面聋的1和最当后一坊个1之间尤的每简一位殃取反但。例续如x=炎-4：[x底]原=丑100江0010晋0蹦[来x]补=丽111国1110证0=菌FC废H取反②两数境互补脊是针倒对一色定的添“模”而言踩，“狂模”即计邮数系润统的坚过量巾程回薪零值竞，例衬如时主钟以12为模巴（12点也贞称0点）射，4和8互补垮，一苗位十帆进制换数3和7互补灿（因帜为3＋7＝10，个诸位回供零，撇模为101＝10），捞两位渗十进假制数35和65互补启（因鹊为35＋67＝10迅0，十愿进制验数两赴位回捏零，宝模为102＝10毫0），守而对游于8位二豪进制判数，批模为28＝100绣00云00国00B=屯10呆0H磁,同理16位二湾进制仓数，朗模为216＝10商00裕0H由此阳得出兵求补泉的通计用方恼法：难一个傻数的求补数警＝模叫－该再数，蝇这里壳补数夺是对膏任意惊的数桨而言忍，包免括正序、负论数。崖而补庸码是萝针对波符号单机器紫数而区言。取反设有泽原码才机器换数X遣,X>端0,碌[X虑]补六=[华X]补原当莫X<殃0，晕[言X]直补=悠模却-｜幼X｜例如刊对于闸八位壤二进长制数姑：x1君=+恨4：帜[株x1云]补境=毕00绑00熟01乞00衔=0额4H碑；x2勿=聋-答4：醒[耳x2没]补穴=甩1歉00洪H-朋4=洲FC额H对于赶16很二进秃制位醉数：x2邻=+铁4：善[筝x2锦]补蛛=鸡00胶04票H；x2属=介-4权：状[x踢2]会补饰=贩10警00歌0H释-4接=F堂FF撞CH几点萝说明阻：①咬根据阵两数熄互为月补的炕原理墨，对筒补码矛求补法码就道可以斯得到列其原吧码，眨将原敬码的雷符号峰位变麻为正钥、负鹿号，料即是截它的讽真值例如载求补与码数灾FA伪H的图真值之。像因为猪FA滋H为谜负数使求补次码平[F驼AH游]补摄＝8捎6H合=-霜6例如午求补培码数慎78机H的屿真值蚀。党因为冬78蜜H为弟正数岂求补夕码鸦[7浓8H钞]补市＝7遵8H瓣=+轻12椅0②舰一个骂用补售码表袖示的插机器罪数，灭若最逼高位期为0驾，则并其余子几位度即为脏此数斑的绝弃对值至；若怜最高高位为句1，提其余货几位芳不是乳此数东的绝蹈对值盲，必帮须把围该数姥求补惰（按杠位取误反（掀包括裕符号救位）闷加1奋），猴才得蕉到它乖的绝魄对值聪。如环：X线=-的15冷[-伐15骑]补侧＝F帮1H挥＝1主11搬10颂00吹1B求补葛得0欺00寻01射11斗0＋斤1＝袄00扮00魔11南11票B=军15③布当数拥采用虑补码现表示奸时，协就可杯以把芒减法帆转换嫁为加半法。例1宰：6原4-黄10谨=6色4+罩(-均10迹)=绍54[6盗4]戒补=廉40轿H=乌01贴00失0垮00壳0B[1岛0]惧补=练0A辣H=肯00顷00背1响01纸0B[-穗10纺]补世=1型11饲1醒01推10筐B做减袜法运释算过朋程：责用补倍码相割加过墨程结果横相同确，其所真值评为3遇6H暑（=见54早）。沃由于珠数的层八位前限制贵，最具高位孩的进喂位是棍自然强丢失旗的（皱再计鹿算机贱中。众进位挑被存涂放在晒进位肾标志吊CY参中的护。）削用补选码表财示后耗，减宅法均胶可以框用补索码相衣加完浴成。瓶因此剪，在术微机芹中，造凡是妄符号沫数一牵律是袄用补输码表寨示的陈。用岸加法感器完英成加鸦、减俯运算端，用离加法如器和挑移位微寄存梨器完巧成乘印、除锅运算饮，简截化计行算机愿硬件坑结构奸。例2纪:芒34刃-6稍8=摇34铜+(旧-6秒8)播＝-千3434崖=2视2H替=0句01论0钱00慎10退B68劈燕=4锋4H俘=0座10历0叼01页00从B[-作68断]补对=1统01启1午11痒00造B做减亚运算返过程指：训用补买码相塔加过嚼程：结果伤相同璃。因近为符合号位喜为1完，对很其求删补，故得其蛙真值钥：-暑00匆10附00加10附B，层即为吃-3眠4（蛇-2革2H尚）。由上道面两络个例锄子还伞可以猪看出闯，1)察用补酷码相恐加完甲成两每数相效减，龟相减绝若无贫借位步，化啄为补坝码相位加就淹会有阴进位佩；相漆减若钩有借欣位，径化作朽补码茫相加猾就不璃会有享进位晋。2)伏补码庙运算桐后的爆结果盏为补秤码，越需再塌次求架补才吓能得絮到运尸算结温果的党真值吼。0.恩2.抢4桃进总位和望溢出例3柄1千05恭＋5挣0＝折15链510组5＝筝69涉H50木＝3煮2H若把伍结果苹视为宋无符恢号数御，为困15支5，论结果舞是正胀确的趣。若疲将此浓结果住视为娘符号揉数，咏其符帽号位燥为1赖，结剩果为辉-1渔01菜，这炮显然续是错从误的衰。其邀原因溜是和秤数1投55板大于站8位齿符号爷数所装能表彻示的岛补码吴数的贞最大胀值1鸟27朋，使居数值史部分芳占据航了符扣号位未的位狐置，部产生允了溢膛出，鞠从而败导致桃结果紧错误个。又以如：-1赠05钉-5倦0=淡-1壶55CY基=1两个废负数南相加暑，和蚊应为余负数驱，而月结果蚁01悼10酱01拘01目B却融为正追数，补这显播然是得错误铸的。尖其原钻因是绝和数傲-1吗55颂小于故8位饥符号金数所办能表漫示的药补码腊数的记最小蔽值-技12券8，绿也产幻玉生了足溢出想。结论痒：当电两个街补码柳数相痰加结外果超救出补禁码表忘示范奇围，摆就会够产生丢溢出弓，导贞致结肝果错商误。计算杰机中智设立俱了溢记出标低志位尺OV粗，通为过最训高位协的进掘位（盈符号躲位的狸进位谨）C信Y和辫次高把位进脱位（撕低位叼向符愁号位积的进垫位）句CY校-1柿异或繁产生扇。例4立74疤＋7蛙4＝华4A农H+造4A答H0嫌1向0椅0熄1现0屈1逮00011泉0转0关1纳0醒1付01共0判0砖1且0择1低0刘0伟C剧Y捷C学Y-浅1=睡0好1姑=1嫂….缺.有斜溢出来O错V＝专1CY钞C眠Y-哪1沙无进稀位问CY隔=0由上音两例捏中，训例3混的转OV坑=1兔、C姐Y=第1,耗例4燃中O阳V=骄1、绕CY申=0耕，可锤见溢鄙出和夺进位预并非组有必含然的最联系烛，这易是由广于两郑者产威生的积原因万是不锅同的逮，两泡者判宅断的箭方法甜也是悬是不玻同的泉。重跨述如莲下：溢出递OV：两纪个补刊码数炕相加少结果错超出鞠补码阻表示帝范围呢而产石生，念OV渴=飞CY抖CY数-1进位感CY:畏当运夺算结病果超更出计件算机拢位数浆的限辉制（留8位陪、1椅6位摇），孝会产厌生进眼位，悦它是词由最扎高位猴计算舞产生蚀的,梢在加烂法中州表现旦为进蚁位，恼在减络法中渐表现宅为借孔位。0.鞭2.守5婆B础CD典码生活爹中人留们习岂惯于乔十进局制数住，计议算机宗只能爸识别幸二进授制数蒙，为窜了将据十进逢制数蜻变为精二进伴制数医，出舒现了熊BC轧D码门，即蜡二进展制代查码表陵示的胖十进杂制数堆。故击名思社意，刘它即炒是逢属十进演一，窝又是中一组挪二进茂制代吧码。肃用4岂位二台进制诱数编屿码表虽示1铜位十障进制肯数称爆为压丛缩的狸BC钳D码牙，8娃位二倡进制芹数可咳以放裤2个逗十进眠制数围位。副也可住以用鱼8位推二进城制数窜表示萄1个田十进粱制数筛位，群这种捆BC美D码蜘称为塑非压质缩的差BC衡D码稻。十晌进制惩数和据BC劈燕D码请的对起照表版见表证0-者2表0航-2爬BC承D编蛇码表例：封求十术进制它数8膨76轿的B勉CD窗码压缩络的B厉CD容码趴：[8晋76吃]B肿CD售=启1促00隙0黑01潜11绪0轻11蹲0B辰=8俱76辛H非压捐缩的策BC剥D码伴：[8诊76肚]B见CD破=0呈00申01败00供0汪00椒00斗01梯11分0瘦00右00史11言0B枝＝0丝式80帜70叔6H又如座,十懒进制冒数1候99净4的菠压缩雾的B晴CD尿码＝劫19许44牙H19昼94东的非勤压缩杠的B缴CD酒码＝历01芳09锡04中04狮H0.轮2.抄6榆BC鸣D码籍的运昆算BC棵D码厌运算赞应该抱得到垮BC伸D码程结果艇，由钟于计舌算机丑是按通二进泪制运伙算，滚结果躁不为净BC掠D码慈，因荡此要和进行蒜十进阁制调终整。狮调整调方法脚为：虽当计班算结萌果有望非B假CD焰码或棋产生统进位央/借鼠位时牛，加结法进册行蔬+6准、减婆法进创行盛-6币调给整运患算。例：笼计算抱BC深D码详7兽8+筝69乱=？01还11键1旺00伐0党7制8H+乌01脱10代1堤00胳1+业69适H11彻10昏0潜00伪1士E眉1H隐……昆…不惕调整拖，结辩果为蔽二进瞎制+肝01控10沙0北11演0+迁66柿H…换……渠调整仙，翼高4誉位产侮生非梳BC杂D码堆+6谜，和贼低4身位有土半巡寿进原位+逝61乎01虚00蜓0躺11嘴1杠1嫌47首调代整结理果：典14馅7罩（带肉进位范一起棒）为胀十进戒制结六果例：驾计算稻BC肾D码衡3燃8-浓29电=？00货11粪1微00症0肤3脂8H-染00麻10到1防00筑1-架2贫9H00食00胞1割11冬1宫0城FH-速00贫00笔0舞11功0-死06欠低费4位咸有半亚借位随-6亚调整土高赏4位么未产盼生非腔B袖CD要且无罢借位扇不调啦整00聚00较1粗00谢1粉9隐结哲果：剖9在计亿算机听中，眠有专夜门的羽调整播指令栋完成粒调整沫操作估。0.赔2.粉7舞AS带CI疲I码表１奔-3加常喊用字点符的博AS铅CI冤I码斩）美国勤标准晴信息删交换寸码A测SC烤II材码，嗽用8讲位二桐进制述编码寒表示肌字符粗，用牧于计耻算机乳与计欺算机裙、计令算机障与外勺设之县间传揭递信言息，逝每一蝴个符爽号都警有对佩应的诵AS粪CI雀I码春，常墙用数筑字和郊字母态AS抖CI泪I码螺如表难1-隶４所佳列，妻在程廊序中榴，字订符可花用A纵SC戚II马码表型示，才也可亚以用嫂加引院号的侵字符脖表示踪蝶，例著如字浊符4魄，可筛以用水34食H表迈示，康也可善以用娃’4闭’表长示，架此时封，它写只有材符号逗的意鉴义，陕而无宣数量烫的概慎念。表１颜-3崖常点用字翼符的直AS厦CI帐I码澡）小列结1．侨了解串计算慌机的牲系统瓣结构线，明堪确单春片机恋