01章 微型计算机基础知识.ppt

1、微型原理与接口技术,娄国焕曹晓华等编著电子工业出版社十二五规划教材,该课程总学时：40学时实验：8学时讲课：32学时,成绩确定原则,平时成绩：（出勤+测验+提问+作业）占总成绩的30%期末成绩：70%,本课程学习的内容第一章微型计算机基础知识第二章微型计算机概述第三章8086/8088寻址方式与指令系统第四章汇编语言与程序设计第五章存储器第六章输入输出与中断系统第七章定时器/计数器与DMA控制器第八章并行与串行接口,第一章微型计算机基础知识,目录,1.1进位计数制与不同基数的数之间的转换1.2计算机中数值数据的表示方法及运算1.3非数值数据的表示方法补充知识补充题,1.1.1常用进位计数制一.

2、计算机使用的数制及其相互转换十进制(D)、二进制(B)、八进制(O)和十六进制(H)。数制中用少量数码按次序排列成数位，并按由低到高的进位方式进行计数。数码的个数称为基数D-0,1,2,3,4,5,6,7,8,9-数码十个(基为10)-53DB-0,1-数码二个(基为2)-0101BO-0,1,2,3,4,5,6,7-数码八个(基为8)-56OH-0-9,A,B,C,D,E,F-数码十六个(基为16)-56H,1.1进位计数制与不同基数的数之间的转换,在数制表示的数中，同一数字处在不同位置表示不同的值，它所表示的值是该数字乘以一个由它所处位置所决定的常数，这一常数就是该数位所具有的权。数制每一

3、位所具有的值称为权r进制数各位的权是以r为底的幂。,任何一个r进制数N可以表示为：若r=10，则是十进制数，其各位的权是以10为底的幂；若r=2，则是二进制数，其各位的权是以2为底的幂；若r=8，则是八进制数，其各位的权是以8为底的幂若r=16，则是十六进制数，其各位的权是以16为底的幂,表1-1计算机中常用计数制的基数、数码以及进位关系,表1-2给出了常见计数制的表示方法及它们之间的关系。,表1-2常见计数制的表示方法,为了区分各种计数制的数据，经常采用以下两种方法进行书写。,（1）在数字后面加相应的英文字母作为标识。例如，B（Binary）表示二进制数；O（Octonary）或Q表示八进制

4、数；D（Decimal）表示十进制数，通常其后缀可以省略；H（Hexadecimal）表示十六进制数。,（2）在括号外面加数字下标，例如，二进制的11011101可以写成，八进制数3157可以写成，此种方法比较直观。,(11011101)2,(3157)8,二进制、八进制、十六进制和十进制为常用数制，但计算机中广泛采用二进制。1.十进制转换为二进制的方法：整数采用除2取余法：例如：将十进制数25转换成等值的二进制数25=。19=（学生练习）例如参见书P3，求13的二进制代码如果十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整法”例如：将十进制小数0.695转换成等值的二进制数,11001B,10011

5、B,0.695,21.390,20.780,21.560,21.120,20.240,所以：0.6950.1011B（根据保留位数确定）例如：0.6875=（同学练习）例如：参见书P3例1.2,0.1011B,2.二进制数转化成十进制数整数转换例如：求二进制数101011的十进制数练习：11111111=。小数之间的转换例如：求二进制数0.101的十进制数课堂练习：1101.101=。,101011=125+024+123+022+120=43,255,13.625D,概念介绍：基：数制所使用的数码的个数权：数值每一位所具有的值,0.101=020+12-1+02-2+12-3=0.625,结

6、论：1.一个二进制数可以准确的转换为十进制数，而一个带小数的十进制数不一定能够准确地用二进制数表示。2.带小数的十进制数在转换为二进制时，以小数点为界，整数和小数要分别转换。,3.二八十六进制间转换,从二进制转换成十六进制时，从小数点位置开始，整数部分向左，小数部分向右，每四位二进制数为一组用一位十六进制的数字来表示，不足四位的用0补足，就是相应十六进制的表示。从二进制转换成八进制时，从小数点位置开始，整数部分向左，小数部分向右，每三位二进制数为一组用一位八进制的数字来表示，不足三位的用0补足，就是相应八进制的表示例.把二进制1011011010111.11101用十六进制表示?例.把八进制数

7、62.31用二进制表示?,16D7.E8H,110010.011001B,1.2计算机中数值数据的表示方法及运算,任何数据在计算机中都是以二进制数的形式表示的，数据又有数值数据和非数值之分，下面讨论数值数据和非数值数据在计算机中的编码方法。1.2.1二进制数的编码及运算1.符号数的表示把二进制数的最高一位定义为符号位，符号位为0表示正数，符号位为1表示负数这种在计算机中使用的、连同符号位一起数值化了的数，称为机器数。机器数所表示的真实的数值，称为真值。对于符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。数X的原码记作X原，反码记作X反，补码记作X补。,最高位表示符号，数值位用二进制绝对值表

8、示的方法，称为原码表示法一个负数的原码符号位保持不变，其余位取反就是机器数的另一种表示方法-反码表示法。正数的反码与原码相同。将负数的反码加1，则得到机器数的补码表示。正数的补码与原码相同。,原码原码中，二进制数的最高位表示数的符号，0表示正数，1表示负数,其余各位表示数值本身。设机器字长为n，数的原码X原，则原码的定义如下：,例如：设机器字长n=8，求+0、+6、+127、-0、-6、-127的原码?+0原=？-0原=？+6原=?-6原=?+127原=?-127原=?,+127原=01111111,+0原=00000000,-0原=10000000,+6原=00000110,-127原=11

9、111111,-6原=10000110,反码：设机器字长为n，数的反码X反，则反码的定义如下：正数的反码=原码负数的反码把原码除符号位外，其余各位按位取反即可。,例如：设机器字长n=8，求+0、+6、+127、-0、-6、-127的反码+0反=?-0反=?+6反=?-6反=?+127反=?-127反=?,+0反=00000000,-0反=11111111,+6反=00000110,-6反=11111001,+127反=01111111,-127反=10000000,“补”数例子,对表：若此时时间为下午0，而某表为1000。倒拨：（倒拨小时）顺拨：（顺拨小时）结果相同：前提条件：（丢）而是表的最

10、大量程即一个系统所能表示的最大数模自然丢失的。（）即称（）与（）对模互为补数。,结论：当模确定后，某数减去小于模的一个数，可用某数加上该数的补码来代替。（减法变加法）模的确定：设字长为位的二进制系统，则模为；设字长为5位的十进制系统，则模为105100000；例：64-10=64+（256-10）=64+246=54+256=54（丢256）（256-10）即是-10的补数,即：64-10=64+（-10）补=64+246=54补=54用竖式验证：0100000064-）00001010-100011011054用补码加：0100000064+11110110+（-10）补1001101105

11、4,丢失（模，最大量程）,设机器字长为n，数的补码X补，则补码的定义如下：正数的补码=原码负数的补码=原码除符号位外，其余各位按位取反，末位加1。,+0补=00000000,例如：设机器字长n=8，求+0、+6、+127、-0、-6、-127的补码？+0补=?-0补=?+6补=?-6补=?+127补=?-127补=?,-0补=00000000,+6补=00000110,-6补=11111010,+127补=01111111,-127补=10000001,补码运算：加法规则：X+Y补=X补+Y补减法规则：X-Y补=X补+-Y补例如：X=64-12=52（字长8位）,X补=34补+-98补34补=

12、00100010B-98补=10011110BX补=11000000=-64,（课堂练习）例如：X=34-98=-64（字长8位）,例如：X=-34-98=-132（字长8位）X补=-34补+-98补-34补=11011110B-98补=10011110BX补=01111100=124（错误）,溢出判别：当运算结果的绝对值超过运算装置的容量，数值部分便会发生溢出，占据符号位的位置，从而引起计算出错。,采用双高位判别法：Cs（最高进位标志位）、Cp（次高进位标志位）。若Cs、Cp相同（同时为0或1）时，则无溢出；若二者相异时，且Cs=0，Cp=1时，为正溢出；反之Cs=1，Cp=0时为负溢出。,

13、例如：试判别下列二进制补码运算溢出的情况（字长8位）。（1）92+105（2）（-115）+（-87）（3）35+55（4）（-15）+(-67),解：（1）01011100+01101001=011000101Cs=0Cp=1正溢出，结果出错。（2）10001101+10101001=100110110Cs=1Cp=0负溢出，结果出错。（3）00100011+00110111=001011010Cs=0Cp=0无溢出，结果正确。（4）11110001+10111101=110101110Cs=1Cp=1无溢出，结果正确。思考题：一个正数和一个负数相加，和肯定不溢出。此时，若和为正数，则Cs=

14、1、Cp=1；若和为负数，则Cs=0、Cp=0，请同学自己验证。,1.2.2十进制数的数码及编制十进制是人们常用的数制，但计算机内只能处理二进制数，为此需要在输入时将十进制数转换为二进制数，然后才能进行运算，而在输出运算结果时又要将二进制数再转换成十进制数。BCD（BinaryCodedDecimal）码又称“二十进制编码”，就是专门解决用二进制数表示十进制数问题的一种方法。,表1-58421BCD编码表,通常BCD码有两类：压缩BCD码和非压缩BCD码。,1压缩BCD码,压缩BCD码的每一位数采用4位二进制数来表示，即一个字节表示2位十进制数。例如，(01000111)BCD表示十进制数的4

15、7。,注意：不要和二进制数01000111混淆起来。(01000111)BCD中的高4位的权为10，低4位的权为1，故要将(01000111)BCD转化为等值的二进制数，可用高4位0100乘以权10，然后加上低4位0111乘以权1来得到。,0111,1000,100000,+,101111,（0111乘1仍为0111）,（0100乘2，相当于左移1位）,（0100乘8，相当于左移3位）,0100乘10可用0100乘2加上0100乘8来得到。0100乘10加上0111乘1，最后等值的二进制数为00101111B。,2非压缩BCD码,非压缩BCD码的每一位数采用8位二进制数来表示，即一个字节表示1

16、位十进制数。而且用每个字节的低4位来表示09，高4位为0。,例如，十进制数89，采用非压缩BCD码表示为二进制数是0000100000001001B。,十进制数只有09共10种状态，即00001001，而4位二进制数一共可表示16种状态，余下的6种状态10101111，在8421BCD码中称为非法码，若在BCD码运算中出现非法码，需要用调整指令进行调整，才能得到正确的结果。有关BCD码的调整指令，我们将在第3章指令系统中加以介绍。,1.3非数值数据的表示方法,现代计算机不仅要处理数值数据，而且还要处理大量的非数值数据，像英文字母、标点符号、专业符号、汉字等。前面已经说过，不论什么数据，在计算机

17、内部都必须转换成二进制数表示的编码。,1字符编码,目前，计算机中最通用的字符编码是美国信息交换标准代码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，ASCII），包括英文字母大小写、数字、专用字符、控制字符等。这种编码由7位二进制数组合而成，可以表示128种字符，目前，在国际上广泛流行。ASCII码的编码内容如表1-6所示。,表1-67位ASCII码编码表,B6B5B4,ASCII码-美国标准信息交换代码，采用7位二进制代码对字符进行编码数字0-9的编码是0110000-0111001，它们的高3位均是011，后4位正好与其对应的二进制代码相符。

18、英文字母A-Z的ASCII码从1000001（41H）开始顺序递增，字母a-z的ASCII码从1100001（61H）开始顺序递增，这样的排列对信息检索十分有利。,汉字编码,汉字编码包括输入编码、内码和字模编码，分别用于输入、内部处理和输出。汉字的输入编码是为了使用西文标准键盘把汉字输入到计算机中，其编码方法主要有数字编码、拼音码和字形编码三类。除了键盘输入以外，利用语音或图象识别技术自动将汉字输入到计算机内的方法也已经实现,汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，它采用两个字节的二进制形式表示一个汉字。为了与英文字符能相互区别，汉字机内代码中两个字节的最高位均规定为l。汉字字模编码是用来描述汉字字形的代码，它是汉字的输出形式。汉字库有点阵字库、TrueType字库、矢量字库等类型,二进制运算,一)、算术运算1.加法运算二进制加法法则为：000100111110（向邻近高位有进位）11111（向邻近高位有进位）2.减法运算二进制减法法则为：000110101011（向邻近高位借1当2）,补充知识,3.乘法运算二进制乘法法则为：00010010111二进制乘法运算竖式与两个十进制数相乘类似。被乘数1101B乘数1011B1101110100001101乘积