计算机的基础知识

第一节数制与编码第二节计算机的基本组成电路第三节存储器第二章计算机基础知识返回总目录计算机的基础知识全文共36页，当前为第1页。第2章

计算机基础知识

教学目的：了解计算机中所用数制码制,计算机的基本组成电路和存储器的概念。教学重点：单片机中存储单元和存储单元地址的概念及存储器的寻址原理。

计算机的基础知识全文共36页，当前为第2页。计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数的形式表示的。它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合方便，使计算器具有逻辑性。一、数制1、常用数制（1.）十进制数：

1985=1000+900+80+5=1×103+9×102+8×101+5×100

特点：有0~9十个不同的符号。逢十进一。一般用下脚标D表示，如1985D,或无下脚标。计算机的基础知识全文共36页，当前为第3页。

（2.）二进制数：特点：有0，1两个不同的符号。逢二进一。二进制数的下脚标为B

例如：对于整数，

1001B=1×23+0×22+0×21+1×20=9D

对于小数，

0.101B=1×2-1+0×2-2+1×2-3=0.625D

二进制数每一位的权是：以小数点分界，

…..24,23,22,21,20.2-1,2-2,2-3,……计算机的基础知识全文共36页，当前为第4页。

（3.）十六进制数：有0~9，A,B,C,D,E,F共十六个不同的符号。逢十六进位。用下脚标“H”表示十六进制数。例：327H=3×162+2×161+7×160=807D3AB.11H

=3×162+A×161+B×160+1×161+1×16-2

=939.0664D

计算机的基础知识全文共36页，当前为第5页。2、数制的转换（1.）二进制转换为十进制数

方法:按权展开。

111.101B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2

+1×2–3=4+2+1+0.5+0.125=7.625D（2.）十进制数转换为二进制数

方法：整数部分除二取余，小数部分乘二取整计算机的基础知识全文共36页，当前为第6页。45余数22111051211001222222即45=（101101）2例1、将十进制数45转换成二进制数。计算机的基础知识全文共36页，当前为第7页。例2：十进制小数部分的转换:乘二取整0.6875×

2最高位取11.37500.375×2取00.750×2取11.500.5×2最低位取11.0从上至下写成从左至右10110.6875D=0.B计算机的基础知识全文共36页，当前为第8页。二进制数转换成八进制数与上述类似。（3.）十六进制数与二进制数之间的转换:十六进制数转换为二进制：

9AB.7C5H100110101011.011111000101B

二进制数转换十六进制数:0001101111100011.100101111000B1BE3.978H计算机的基础知识全文共36页，当前为第9页。4）十、二、十六进制数的比较十进制：日常生活中常用，但在电子线路中难以实现二进制：日常生活中常用，但由于它每一位只有0或1少两个数码，刚好与电路中的高低电平对应(见注),因此二进制数在电路中易于实现。十六进制：在计算机领域中常用。计算机的基础知识全文共36页，当前为第10页。二、数码1、机器数与真值机器只认识二进制数：0、1。这是因为，电路状态常常有两种情况，如：电路的通、断；高电平、低电平；可用0、1表示。在机器中，这种0、1、0、1的表现形式称为机器数。机器数分为无符号数、带符号数。无符号数如：00000001、10010011、01010010、……等等，范围：00H~ FFH。有符号数如：+1010110B、-1101001B、等等01010110B、11101001B计算机的基础知识全文共36页，当前为第11页。2、机器数的编码及运算对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般使用补码。（1）原码将数“数码化”，原数前“+”用0表示，原数前“-”用1表示，数值部分为该数本身，这样的机器数叫原码。设X——原数；则[X]原

=X（X0）

[X]原

=2n-1–X（X0），n为字长的位数。如，[+3]原

=00000011B[-3]原

=27-（-3）=10000011B0有两种表示方法：00000000——+010000000——-0原码最大、最小的表示：+127、-128计算机的基础知识全文共36页，当前为第12页。（2）反码规定正数的反码等于原码；负数的反码是将原码的数值位各位取反。[X]反

=X（X0）[X]反

=（2n–1）+X（X0）如，[+4]反

=[+4]原

=00000100B[-4]反=(28–1)+(-5)=11111111-00000101=11111010B

反码范围：-128~+127

两个0：+0——00000000B-0——11111111B计算机的基础知识全文共36页，当前为第13页。运用补码可使减法变成加法。规定：正数的补码等于原码。负数的补码求法：1）反码+12）公式：[X]补

=2n+X（X<0）如，设X=-0101110B，则[X]原

=10101110B则[X]补

=[X]反

+1=11010001+00000001=11010010B如，[+6]补

=[+6]原

=00000110B

[-6]补

=28+（-6）=10000000–00000110=11111010B8位补码的范围–128~+127。

0的个数：只一个，即00000000而10000000B是-128的补码。原码、反码、补码对照表：见下表123（3）补码补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也可倒拨9点。即是说-9的操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为补码。计算机的基础知识全文共36页，当前为第14页。

八位二进制数所能表示的数据范围机器数无符号数原码反码补码000000000+0+0+0000000011+1+1+1.....01111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-127..........11111110254-126-1-211111111255-127-0-1计算机的基础知识全文共36页，当前为第15页。（4）补码的运算当X≥0时，[X]补=[X]反=[X]原[[X]补]补

=[X]原[X]补+[Y]补

=[X+Y]补[X-Y]补=[X+（-Y）]补例：已知

X=52Y=38求X-Y

方法1：减法：

X-Y=52-38=1400110100

-）0010011000001110计算机的基础知识全文共36页，当前为第16页。

方法2：加法

X-Y=[[X-Y]补]补=[[X]补+[-Y]补]补

=[[52]补+[-38]补]补

=[14]补

=14

[52]补：00110100

[-38]补：+）11011010100001110

自然丢失计算机在做算术运算时，必需检查溢出，以防止发生错误

计算机的基础知识全文共36页，当前为第17页。(5)运算的溢出问题由于计算机中表示数据的字长（位数）有一定限制，所以数据的表示应有一个范围。如字长8位时；补码范围-128~+127若运算结果超出这个范围，便溢出。例：

[98]补：01100010[25]补：+）00011001

[123]补001111011

计算机的基础知识全文共36页，当前为第18页。[85]补：01010101

[47]补：+）00101111[132]补：10000100错：两个正数相加和为负数。

[-85]补：10101011[-47]补：+）11010001

[-132]补：101111100

错：两个负数相加和为正数。计算机的基础知识全文共36页，当前为第19页。1、

（6）

十进制数的编码对机器：二进制数方便，对人：二进制数不直观，习惯于十进制数。在编程过程中，有时需要采用十进制运算，但机器不认识十进制数。怎么办？可以将十进制的字符用二进制数进行编码：

0

00005010110101111100016011010112

00107011111003001181000110140100910011110

这叫做二进制数对十进制编码——BCD码。上述每4位二进制数表示一个十进制字符，这4位中各位的权依次是：

8、4、2、1——8421BCD码。计算机的基础知识全文共36页，当前为第20页。BCD码的运算：例、18+）321

00011000+）00000011

00011011B是非BCD码（错）需进行十进制调整：

00011000

+）0000001100011011（个位大于9，应进1）

+）0110

（加6使进1）

00100001（结果形如21）计算机的基础知识全文共36页，当前为第21页。BCD码加法规则：两个BCD数相加时，“某位”的和小于10则保持不变；两个BCD数相加时，“某位”的和大于9，则和数应加6修正。BCD码减法规则：两个BCD数相减时，“某位”的差未发生借位，则差数保持不变；两个BCD数相减时，“某位”发生了借位，其差应减6修正。这里“某位”指BCD数中的“个位”、“十位”、“百位”、……计算机的基础知识全文共36页，当前为第22页。

加法举例：

01100101（65）

+）10010111

（97）

11111100

+）01100110

（加66调整）

101100010（162）减法举例：

00110100（34）

-）00010101

（15）

00011111

-）0110

（减6调整）

00011001（29）计算机的基础知识全文共36页，当前为第23页。（7）字符信息的表示计算机能识别0、1、0、1、……；这些0、1、0、1、……有的代表数值，有的仅代表要处理的信息（如字母、标点符号、数字符号等文字符号），所以，计算机不仅要认识各种数字，还要能识别各种文字符号。人们事先已对各种文字符号进行二进制数编码。如，美国信息交换标准码——ASCII码，用一个字节表示一个字符。低7位是字符的ASCII码值；最高位是通信时的校验位。

计算机的基础知识全文共36页，当前为第24页。计算机的基础知识全文共36页，当前为第25页。第二节计算机的基本组成电路常用逻辑电路触发器电路:D触发器RS触发器JK触发器计算机的基础知识全文共36页，当前为第26页。第二节计算机的基本组成电路一寄存器1.缓冲寄存器（buffer）DCLKCLRQDCLKCLRQDCLKCLRQDCLKCLRQD0D1D2D3清零CLKD0D1D2D3计算机的基础知识全文共36页，当前为第27页。2.三态门（三态缓冲器）数据设备1设备2设备4设备3高阻态计算机的基础知识全文共36页，当前为第28页。AYEE=1则Y=AE=0则Y与A呈现高阻态设备3D0D1D2D3D4D5D6D7E总线计算机的基础知识全文共36页，当前为第29页。二常用数据锁存/缓冲/驱动器1.74244（三态数据缓冲/驱动器）G=0:输入＝输出（A=Y）G=1:输入与输出断开，输入与输出呈现高阻