上海交大微机原理-王春香

1、微机原理及应用,The Principle ,一旦PC的内容可靠地送入AR，PC自动加1，即由00H变为01H，注意，此时AR的内容并没有变化；,把AR的内容00H放在AB上，并送至M，经地址译码器译码，选中相应的00H单元；, CPU发出读命令。,程序执行过程实例,在读命令控制下，把所选中的00H单元中内容即第1条指令的操作码B0H读到DB上;,把读出的内容B0H经DB送到DR；,取指阶段的最后一步是指令译码，因为取出的是指令的操作码，故DR把它送到IR，然后再送到ID；,经过译码，CPU“识别”出这个操作码B0H就是MOV A,n 指令，于是，它“通知”控制器发出执行这条指令的各种 控制命

2、令，这就完成了第1条指令的取指阶段。,然后转入执行第1条指令的阶段。,程序执行过程实例,经过对操作码B0H译码后，CPU就“知道”这是一条把下 一单元中的操作数取入累加器A的双字节指令MOV A,n， 所以执行第1条指令就必须把指令第2字节中的操作数 03H取出来。,取第1条指令的第2字节的过程如下：,程序执行过程实例(取立即数的操作),程序执行过程实例,取第2条指令的过程与取第1条指令的过程相同，只是在 取指阶段的最后一步，读出的指令操作码04H由DR把它 送到IR，经过译码发出相应的控制信息。,取第2条指令的第1字节的过程如下：,当ID对指令译码后，CPU就“知道”操作码04H表示一条 加

3、法指令，意即以累加器A中的内容作为一个操作数，另 一个操作数在指令的第2字节中。,程序执行过程实例(取第2条指令的操作),程序执行过程实例(取第2条指令的操作),程序执行过程实例,程序的最后一条指令是HLT，可以用类似上面的取指过程 把它取出。,当把HLT指令的操作码F4H取入DR后，因是取指阶段， 故CPU将操作码F4H送IR，再送指令译码器ID； 经译码，CPU“已知”是暂停指令，于是控制器停止 产生各种控制命令，使计算机停止全部操作。,此时，程序已完成3+2的运算，并且和数5已放在累加器中。,1.6 微机系统的主要性能指标,主要选项：主板+CPU、硬盘、显示器、显卡、声卡与光驱等多 媒体

4、套件 、内存以及机箱等。,微机系统性能：主板与CPU、外设配置、总线结构以及软件配置,微机系统的主要性能指标分以下几个方面： 最佳整体性能评估与最佳购买性能评估 主板的结构与性能 微处理器的性能指标 硬盘的性能指标 允许配置的外设数量 总线的性能指标 软件的配置,1.6 微机系统的主要性能指标,1.最佳整体性能评估与最佳购买性能评估,最佳整体性能评估（5方面） 性能（67%、可用性（17%）、特征（8%）、技术创新（4%）、 价格（4%）,最佳购买性能评估 与整体性能评估相比，其评估项目基本相同，但各项权重不同。 价格（50%）、性能（30%）、可用性（10%）、特征（10%）,1.6 微机系

5、统的主要性能指标,2.主板的结构与性能,主板 又称母版、主机板、系统板等，是微机系统当中最要的部件， 其结构和性能如何将直接影响到微机各部件之间的相互配 合及其整体性能。,主板上集中了微机的主要部件和接口电路： CPU、内存条和高速缓存芯片、系统芯片组等直接装在主板上； 硬盘、软驱和光驱通过数据总线与主板相连； 鼠标、键盘和各种扩充卡经外设接口或扩展槽装或接插在主板上。,1.6 微机系统的主要性能指标,2.主板的结构与性能,主板结构 主板结构：根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形 状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必 须遵循。,现在主板结构主要有AT、ATX(AT

6、 extended)两种基本类型，NLX是最新结构的主板。,1.6 微机系统的主要性能指标,2.主板的结构与性能,主板的主要性能指标,微处理器支持的能力：包括CPU插槽类型、CPU种类、外频 范围、电压范围； 系统芯片组的类型； 是否集成显卡、声卡、调制解调器、网卡； 支持内存和高速缓存的类型和容量； 系统BIOS的版本、功能，是否支持即插即用； 扩充插槽及I/O接口的数量、类型； 主板的电压输出范围。,1.6 微机系统的主要性能指标,3.微处理器的性能指标,字长：CPU内部一次能同时处理的数据的位数。,字长标志计算精度，字长越长，精度越高，但制造工艺越复杂。 微机的字长有1、4、8、16、3

7、2位等多种，相应的就有1位机、 4位机等。目前，一般用户最常用的是32位机,内存容量：以字节为单位计算的。,8位机中，16条地址线，寻址范围是,16位机中，20条地址线，寻址范围是,32位机中，32条地址线，寻址范围是,1.6 微机系统的主要性能指标,3.微处理器的性能指标,指令系统：微机的核心部件微处理器都有各自的指令系统。,16位微处理器Intel 8086，有24种寻址方式，148条基本指令，能 满足单任务、单用户系统的多种应用需要。,1985年和1989年，Intel 先后推出了32位微处理器80386与80486，能胜任多任务与多用户系统的复杂任务。,1993年至今， Intel 连

8、续推出了Pentium/ Pentium MMX/PRO/II/III/4系列微处理器，能顺利实现对多媒体信息的实时处理。,1.6 微机系统的主要性能指标,3.微处理器的性能指标,主频：指CPU的时钟频率，以Hz为单位。是判定微处理器执行性能的一个基本指标。,8086最高主频为10MHz Pentium主频为100MHz Pentium II最高主频为450MHz Pentium III最高主频为850MHz Pentium 4最高主频已达到3.8GHz,MIPS(Million Instruction Per Second):每秒内执行的百万条指令数，是微处理器执行速度的一种度量方式。 80

9、86执行速度为0.41.3MIPS Pentium III执行速度为300MIPS,1.6 微机系统的主要性能指标,4.硬盘的性能指标,容量：用户优先考虑的指标。 以MB和GB为单位，硬盘的容量有40GB、60GB、 80GB、100BG、120GB、160GB、200GB等。,速度：硬盘速度在微机系统中的作用仅次于CPU和内存。 主轴电机转速：4200/5400/7200/10000rpm 硬盘缓存容量：2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所 采用，而在服务器或特殊应用领域中 缓存容量设置达到了16MB、64MB等,安全性：提高抗外界震动或抗瞬间冲击以及数据传输纠错， 众多厂家开发了一些硬盘安全

10、技术和软件。,1.6 微机系统的主要性能指标,5.匀速配置的外设数量,允许挂接的外设数量越多越好，微机的功能越强。,常规的人机交互设备：如键盘、鼠标、显示器、打印机等。 常用的通讯设备：如网卡和调制解调器。 扫描仪。,1.6 微机系统的主要性能指标,6.总线的性能指标,总线结构是微机性能的重要指标之一。,ISA(Industry Standard Architecture)是工业标准体系结构总线的简称，是PC/AT机及其兼容机所使用的16位标准体系扩展总线，又称PC-AT总线，其数据传输率为16MB/s。,EISA(Extended ISA),数据和地址总线均增加为32位，数据传输率为33MB

11、/s，适合32位微机系统。,1.6 微机系统的主要性能指标,6.总线的性能指标,PCI(Peripheral Component Interconnect)是外设互连总线的简称，是Intel公司推出的32/16位标准总线，数据传输率为132MB/s。用于Pentium以上的微机系统。,AGP(Accelerated Graphics Port)是加速图形接口，是专门为提高视频带宽而设计的总线规范。数据传输率提高到266MB/s(x1模式)、532MB/s(模式)或1.064GB/s(x4模式)。,1.6 微机系统的主要性能指标,6.总线的性能指标,总线的宽度： 单位时间内总线上可传输的数据量，

12、以MB/s为单位。,总线的位宽： 能同时传输的数据位数，如16位、32位、64位等。 工作频率一定的条件下，总线宽度与总线位宽成正比。,总线的主要性能指标包括：,总线的工作频率： 也称为总线的时钟频率，以MHZ为单位。用于协调总线上的各种操作的时钟频率。工作频率越高，则总线带宽越宽。,总线宽度=(总线位宽/8)*总线工作频率(MB/s),1.6 微机系统的主要性能指标,7.软件的配置,指微机系统配置的操作系统和应用程序。,Windows 操作系统发展赏析,Windows 1.0,1985年11月，Microsoft Windows 1.0发布，最初售价为100美元； Microsoft Win

13、dows 1.0是微软第一次对个人电脑操作平台进行用户图形界面的尝试。Windows 1.0本质上宣告了MS-DOS操作系统的终结。,Windows 操作系统发展赏析,Windows 2.0,1987年12月9日，Windows 2.0发布，这个版本的Windows图形界面，有不少地方借鉴了同期的Mac OS中的一些设计理念，但这个版本依然没有获得用户认同。之后又推出了Windows 386和Windows 286版本，有所改进，并为之后的Windows 3.0的成功做好了技术铺垫。,Windows 操作系统发展赏析,Windows 3.0,1990年5月22日，Windows 3.0正式发布

14、，由于在界面/人性化/内存管理多方面的巨大改进，终于获得用户的认同。之后微软公司趁热打铁，于1991年10月发布了Windows 3.0 的多语版本，为Windows 在非英语母语国家的推广起到了重大作用。,Windows 操作系统发展赏析,Windows 3.2,1994年，Windows 3.2的中文版本发布，相信国内有不少Windows的先驱用户就是从这个版本开始接触Windows系统的；由于消除了语言障碍，降低了学习门槛，因此很快在国内流行了起来。,Windows 操作系统发展赏析,Windows 95,1995年8月24日，微软推出了具有里程碑意义的Windows 95。Window

15、s 95是第一个独立的32位操作系统，并实现真正意义上的图形用户界面，使操作界面变的更加友好。,Windows 操作系统发展赏析,Windows 98,1998年6月，微软公司推出了的Windows 98。与Internet的紧密集成是Windows 98最重要的特性，它使用户能够在共同的界面上以相同方式简易、快捷地访问本机硬盘、 Internet和Internet上的数据，让互联网真正走进个人应用。,Windows 操作系统发展赏析,Windows 2000,Windows 2000 Professional于2000年年初发布，是第一个基于NT技术的纯32位的Windows操作系统，实现了

16、真正意义上的多用户。,Windows 操作系统发展赏析,Windows XP,2001年10月25日，Windows 家族中极具开创性的版本Windows XP(Experience)面世。,Windows 操作系统发展赏析,Windows Vista,Vista是微软的下一代操作系统，以前叫做Longhorn。05年7月22日微软对外宣布正式名称是Windows Vista。这个版本的最大特色就是：贴近用户，了解用户的感受，从而方便用户。,Dos 操作系统简介,DOS是Disk Operation system(磁盘操作系统)的简称，是19851995年的个人电脑上使用的一种主要的操作系统。

17、DOS操作系统首先由IBM公司开发，称为IBM DOS；后由MicroSoft公司收购，称为MS DOS。,DOS的版本由最早的DOS 1.00版本，发展到后来的DOS 2.00、 DOS 2.10、 DOS 2.13、 DOS3.00、 DOS 4.00、 DOS 5.00、 DOS 6.00、 DOS 6.10、 DOS 6.22等等版本。,现在的Windows还是建筑在它的基础上“启动”的；并保留了DOS的操作界面和使用功能。,第一章结束了,第二章 微机运算基础,2.1 进位计数制 2.2 进位数制之间的转换 2.3 二进制编码 2.4 二进制数的运算 2.5 数的定点与浮点表示 2.6

18、 带符号数的表示法,主要内容,第二章 微机运算基础,理解进位计数制的基本特点； 理解掌握各种进位计数制之间相互转换的方法； 掌握常用二进制编码BCD码和ASCII码； 熟练掌握二进制数的各种算术运算与逻辑运算方法； 理解数的定点和浮点表示法； 理解和熟练掌握补码及其运算与溢出。,学习要求,2.1 进位计数制,基本概念,进位计数制(简称进位制)：利用符号按照进位原则来计数的方法，一种进位计数制包含一组数码符号和两个基本因素(基数，权)。,数码(Number)：用不同的数字符号来表示一种数制的数值，这些数字符号称为“数码”。 例如：十进制数码(0,1,2,9),基数(Radix,也称为底数)：数制

19、中所使用的数码个数称为该计数制的“基数”。 例如：十进制有10个数码，因此基数为10，逢十进一。,2.1 进位计数制,基本概念,位权(Weight)：某数制中，每一位所具有的值称为“位权”，用基数的n次幂来表示。 例如：十进制中位权表示为， （百分位）， （十分位）， （个位）， （十位）。,结论：在各种进位计数制中，十进制是人们最熟悉的，二进制在计算机内使用，八进制和十六进制则可看成二进制的压缩形式。,2.1 进位计数制,十进制（Decimal Number）,数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 基数：10 位权：10i 规则：逢十进一 表示：32343.43D或者（32343.4

20、3）10,31042103310241013100410 -1310 -2,2.1 进位计数制,二进制（Binary Number）,数码：0，1 基数：2 位权：2i 规则：逢二进一 表示：1101.11B或者(1101.11)2,例1 求(1100101.101)2 的等值十进制 (1100101.101)2=126+125+024+023+122+ 021+120+12-1 +02-2+12-3 =64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =(101.625)10 即 (1100101.101)2 =(101.625)10,结论：计算机内部使用的是二进制编码(也称为基2码)，容

21、易实现、规则简单、运算方便,2.1 进位计数制,八进制（Octale Number）,数码： 0，1，2，3，4，5，6，7， 基数：8 位权：8i 规则：逢八进一 表示：257O或者（257）8,例1 八进制转换成十进制 (257)8=282+581+780 =128+40+7=(175)10,2.1 进位计数制,十六进制（Hexadecimal Number）,数码： 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A ， B ， C ， D ， E ， F 基数：16 位权：16i 规则：逢十六进一 表示：257H或者(257)16,例1 十六进制转换成十进制 (257)16=2162+5161

22、+7160 =2256+516+7=(599)10,逢二进一 R=2 0，1 2i -1 1011B (1011)2,逢八进一 R=8 0,1,7 8i -1 145O (145)8,逢十进一 R=10 0,1,9 10i -1 145D (145)10,逢16进一 R=16 0,1,9 A,B,F 16i -1 15EH (15E) 16,小结1,数字后加字母或数字加下标,2.1 进位计数制,不绕的好,常用计数制的表示方法,小结2,2.2 进位数制之间的转换,二进制数转换为十进制数,方法1：按权展开多项式和的形式 方法2：整数部分、小数部分分别转换,整数部分（从最高位开始，连续乘2） 小数部

23、分（从最低位开始，连续除2）,2 66 0 233 1 216 0 28 0 24 0 22 0 21 1 0 即（66）10=（1000010）2,2.2 进位数制之间的转换,十进制数转换为二进制数,整数部分（除2逆取余）,除2取余，逆序排列,2.2 进位数制之间的转换,十进制数转换为二进制数,小数部分（乘2顺取整）,（0.625）10的等值二进制数 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500 0 0.5002=1.000 1 即（0.625）10=（0.101）2 所以，（66.625）10=（1000010.101）2 这里要说明的是，十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进

24、制小数,乘2取整，顺序排列,0.6875 取整数部分 2 1.3750 1 0.3750 2 0.7500 0 2 1.5000 1 0.5000 2 1.0000 1 0.0000 结果 (0.6875)10 = (0.1011)2,2.2 进位数制之间的转换,八进制数与二进制数之间的转换,二进制转换为八进制,整数部分： 从小数点左边第一位开始，每3位一组，最高位不足补0,小数部分： 从小数点右边第一位开始，每3位一组，最低位不足补0,八进制转换为二进制,将八进制数的每1位，用3位二进制数替代，去掉无意义的零。,2.2 进位数制之间的转换,十六进制数与二进制数之间的转换,二进制转换为十六进制

25、,整数部分： 从小数点左边第一位开始，每4位一组，最高位不足补0,小数部分： 从小数点右边第一位开始，每4位一组，最低位不足补0,十六进制转换为二进制,将十六进制数的每1位，用4位二进制数替代，去掉无意义的零。,法则：以小数点为界，一位八进制数对应三位二进制数，一位十六进制数对应四位二进制数。 【注意】小数部分不足之处应补零,【例】 (2C1.D)16=(0010 1100 0001. 1101)2 2 C 1 D,【例】 (71.23)8=( 111 001 . 010 011)2 7 1 2 3,【例】 ( 11 0110 1110 . 1101 01)2 = (36E.D4)16 3 6

26、 E D 4,记住 8 4 2 1 1 1 1 1,2.2 进位数制之间的转换,总结：,将二进制数 1101101001100011 转换成十六进 制数。 【答案】DA63 【解析】将此二进制数按每4位为一组分成4组。 1101 1010 0110 0011 D A 6 3 查表得出结果一致。所以二进制数1101101011000011对应十六进制数为DA63。,2.2 进位数制之间的转换,例题：,2.2 进位数制之间的转换,总结1：,1.二进制、八进制、十六进制数转换为十进制数，只需按照位权展开，然后求和即可。,2.十进制数转换为二进制数（或者八进制、十六进制数）， 整数部分采用“除2（或8

27、、16）逆取余”方法，即第一个余数为最低位，最后一个余数为最高位。 小数部分采用“乘2 （或8、16）顺取整”方法，即第一个整数为最高位，最后一个整数为最低位。 注意：小数转换不一定能算尽，只能算到一定精度的位数为止，故要产生一些误差。不过当位数足够多时，这个误差就很小了。,2.2 进位数制之间的转换,总结2：,3.二进制数转换为八进制数（或十六进制数），以小数点为 分界线，3位（或4位）分为一组，最左与最右一组不足3位 （或4位）时补零，然后每3位（或4位）写成对应的八进制 数（或十 六进制数）即可。,八进制数（或十六进制数）转换为二进制数，每1位用相应的3位（或4位）二进制数代替即可，去除

28、最高位前面和最低位后面多余的零。,2.3 二进制编码,二进制编码的十进制(BCD-Binary Coded Decimal),BCD码：用二进制代码进行十进制编码，它既具有二进制码的形式（四位二进 制码），又有十进制数的特点（每四位二进制数就是一位十进制数）。 二进制与BCD码之间的转换需经过十进制。,2.3 二进制编码,二进制编码的十进制(BCD-Binary Coded Decimal),例1：十进制数256，BCD码为 （256）D=(0010 0101 0110)BCD 例2：十进制数0.764，BCD码为 （0.764）D=(0.0111 0110 0100)BCD,2.3 二进制编

29、码,二进制编码的十进制(BCD-Binary Coded Decimal),例3：BCD码转换为十进制数 ( 0110 0010 1000.1001 0101 0100 ) BCD=（628.954）D 例4：二进制数转换为为BCD码 (1011.01)B=(123+022+121+120+02-1+12-2)D =11.25D =(0001 0001.0010 0101)BCD,2.3 二进制编码,二进制编码的十进制(BCD-Binary Coded Decimal),8421码：编码值与ASCII码字符0到9的低4位码相同。易于实现人机联系，但比纯二进制编码效率低。,余3码：是在8421码

30、的基础上，把每个代码都加0011码而形成的，它的主要优点是执行十进制数相加时，能正确地产生进位信号，而且还给减法运算带来了方便。,格雷码：循环码中的一种，任何两个相邻的代码只有一个二进制位的状态不同，有利于抗干扰。,2.3 二进制编码,字母与字符的编码,美国国家信息交换标准码，ASCII码 (American national Standard Code for Information Interchaange),可显示字符（94个）：阿拉伯数字(10个)：09 英文大小写字母(52个)：AZ,az 西文符号(32个)：如!,等,控制符(34个)：如NUL(空白)，CR(回车)，等,7位ASC

31、II码表示 种不同的字符，包括：,2.3 二进制编码,7位ASCII码表,2.4 二进制运算,二进制的算术运算,一种数制的基本算术运算：加法和减法。,利用加法和减法可进行乘法、除法以及其它数值运算,2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制加法,运算法则：,0+0=0 0+1=1 1+1=10(产生了进位1) 1+1+1=11(产生了进位1),2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制加法实例1,例1：1101和1011相加,1111 进位 1101 被加数 + 1011 加数 11000 和,结论：两个二进制数相加时，每一位是被加数、加数和低位的进位三个数的相加。,2.4 二进制运算,二

32、进制的算术运算,二进制加法实例2,例2：10001111B和10110101B相加,10111111 进位 10110101 被加数 + 10001111 加数 101000100 和,结论：两个二进制数相加时，每一位是被加数、加数和低位的进位三个数的相加。,2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制减法,运算法则：,0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1(产生了借位1),2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制减法实例1,例1：11011B和1101B相减,0 1010 1 1 借位后的被减数 1 1 0 1 1 被减数 0 1 1 0 1 减数 1 1 1 0 差,结论：两个

33、二进制数相减时，每一位是被减数、减数和低位的借位三个数的相减。,首先求被减数与借位的差，再用这个差当作被减数，从中减去减数。,2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制减法实例1,例2：11000100B和00100101B相减,1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 借位后的被减数 1 1 0 0 0 1 0 0 被减数 0 0 1 0 0 1 0 1 减数 1 0 0 1 1 1 1 1 差,2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制乘法（边乘、边加的方法）,运算法则：,00=0 11=1 10=0 01=0,2.4 二进制运算,二进制乘法（边乘、边加的方法）,例1：1111B和110

34、11B相乘,1111 被乘数 1101 乘数 1111 第1次部分积 0000 01111 第2次部分积 1111 1001011 第3次部分积 1111 11000011 第4次部分积,结论：从乘数的低位开始，用乘数的每一位分别去乘被乘数，所得的各中间结果的最低有效位与相应的乘数位对齐，最后把这些中间结果同时相加即得到最后乘积。,2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制除法：方法1,应用乘法规则可实现除法运算，从被除数最高位开始，找到足以减去出书的位数商1，再从被除数就爱你去出书，依次除下去,例如：100011B除以101B,000111 商 除数101）100011 被除数 101 1

35、11 余数 101 101 余数 101 0 余数,2.4 二进制运算,二进制的算术运算,二进制除法：方法2,余数(最初为被除数)左移1位，减除数；余数大于等于除数，商为1，否则商为0.,例如：100011B除以101B,100011 被除数 商 100011 被除数左移一位 101 减去除数，够减商为 1 1111 余数 1111 余数左移一位 101 减去除数，够减商为 1 101 余数 101 余数左移一位 101 减去除数，够减商为 1 0,最高位,最低位,2.4 二进制运算,二进制数的逻辑运算,计算机中，0和1两种取值表示的变量称之为逻辑变量，代表所研究问题的两种状态或可能性。,3种

36、逻辑运算：逻辑加法(或运算)，逻辑乘法(与运算)，逻辑否定(非运算),逻辑运算只在对应位之间进行运算,2.4 二进制运算,二进制数的逻辑运算,与运算,运算法则：,00=0 11=1 10=0 01=0,与运算表示符号：“”或“”或“”,结论：只有参与运算的逻辑变量都取指为1时，其与运算的结果才等于1。,2.4 二进制运算,二进制数的逻辑运算,或运算,运算法则：,00=0 11=1 10=1 01=1,或运算表示符号：“+”或 “”,结论：只要参与运算的逻辑变量中有一个为1，其或运算的结果就为1。,2.4 二进制运算,二进制数的逻辑运算,非运算,运算法则：,0=1 1=0,非运算又称为逻辑否定。

37、逻辑变量上方加一横线表示。,2.4 二进制运算,二进制数的逻辑运算,异或运算,运算法则：,0 0=0 1 1=0 0 1=1 1 0=1,异或运算表示符号,结论：参加运算的两个逻辑变量相同时，异或运算的结果等于0，当两个逻辑变量不相同时，异或运算的结果为1。,2.5 数的定点与浮点表示,在计算机中，用二进制表示一个带小数点的数有两种方法，即定点表示和浮点表示。,相应地，计算机按数的表示方法不同也可以分为定点计算机和浮点计算机两大类。,所谓定点表示，就是小数点在数中的位置是固定的；,所谓浮点表示，就是小数点在数中的位置是浮动的。,2.5 数的定点与浮点表示,定点数：小数点固定在数的某个位置，即阶

38、码是固定值。计算机中没有专门表示小数点的位，小数点的位置是约定的。,任意一个二进制数可表示为：纯小数或纯整数与一个2的整数次幂的乘积，即：,S 数N的尾数，表示了数N的全部有效数字 P 数N的阶码，确定了小数点的位置 2 阶码的底,定点表示(Fixed Point Number),2.5 数的定点与浮点表示,如假定P=0，且尾数S为纯小数时，这时定点数只能表示小数。,定点数的两种表示法，在计算机中均有采用。究竟采用哪种方法，均是事先约定的。如用纯小数进行计算时，其运算结果要用适当的比例因子来折算成真实值。,定点表示(Fixed Point Number),如假定P=0，且尾数S为纯整数时，这时

39、定点数只能表示整数。,符号,尾数,符号,尾数,2.5 数的定点与浮点表示,计算机中，数的正负是用0(正)和1(负)来表示。,无符号时，0000000011111111,即0255； 有符号时，-1111111+1111111，即-127+127.,定点表示(Fixed Point Number),例如：8位二进制数，最左边第1位表示符号(称为符号位)。 其余7位可用来表示尾数。,定点纯整数表示范围：,2.5 数的定点与浮点表示,定点纯小数表示范围：,结论：定点数表示法简单直观，但是数值表示的范围太小，运算时容易产生溢出。,定点表示(Fixed Point Number),0.000001,0.

40、11111,n-1个0,N位,2.5 数的定点与浮点表示,浮点数：小数点的位置可以变动，即阶码可以取不同的值。浮点表示法类似于十进制中的科学记数法。,计算机中表示一个浮点数，要分为阶码和尾数两个部分来表示。,浮点表示(Floating Point Number),阶码P：二进制整数表示，可为正数和负数，Pf表示阶码符号；,尾数S：二进制表示，可为正数和负数，Sf表示尾数符号。,Pf,阶码,Sf,尾数,阶码符号,尾数符号,2.5 数的定点与浮点表示,浮点数可以表示成多种形式： 0.11026=1.1025=0.00011029,为了不丢失有效数字，提高运算精度，采用二进制浮点规格化数。,浮点表示

41、(Floating Point Number),浮点规格化：尾数S的绝对值小于1而大于或等于1/2，即小数点后面的一位必须是1。,2.5 数的定点与浮点表示,浮点表示(Floating Point Number),浮点表示和定点表示相比，多了一个阶码部分。 浮点表示范围（m位阶码，n位尾数）：,例：二进制数+1011.101，可写成2+1000.1011101(相当于十进制数11.625)，其浮点数表示为,阶码最小值,阶码最大值,2.6 带符号数的表示法,机器数与真值,机器数：数据在计算机中连同数码化的符号位一起表示的编码数。,符号数码化：将符号用“0正1负”表示，并以二进制数的最高位(D7位

42、)作为符号位。,符号位,真值：把机器数实际代表的数称为机器数的真值。,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,D7作为符号位(0正1负)，D6D0位为原来的二进制数值位。,例1：正数X=+105的原码表示：,原码,例2：负数X=-105的原码表示：,X原=1 1101001,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,原码,例3：0的原码表示为：,+0原=0 0000000 -0原 =1 0000000,8位二进制，原码表示范围为：+(127)D-(127)D,结论：原码表示简单易懂，与真值的转换很方便。但在计算机中进行加法运算时比较麻烦。,2.6 带符号数的表示法,机器数的种

43、类和表示方法,反码,正数的反码：表示与其原码相同，即符号位用“0”表示正，数字位为数值本身。,例：,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,反码,负数的反码：将它的正数按位(包括符号位)取反形成的。,例：,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,反码结论,“0”的反码有两种表示法： 00000000表示“+0”，11111111表示“-0”. 8位二进制反码的数值范围： +(127)D-(127)D 一个带符号数用反码表示时，最高位为符号位。,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,补码（微机中采用补码表示法）,同一加法电路即可实现有符号数的相加，也可实现无符号数

44、的相加，且可通过加法来实现减法运算：,简化逻辑运算，提高速度，降低成本、,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,例：假设目前正确时间为6点整，有一钟表停在10点整，如何校准？,逆时针拨4格，即10-4=6 顺时针拨8格，到12点后从0开始重新计时， 即10+8=12(自动丢失)+6=6,模：循环计数系统中所表示的最大数 (-4)与(+8)对模12互为补数，同余数,结论：对于某一确定的模(12)，某数(10)减去绝对值小于模的另一个数(4)，总可以用某数(10)加上“另一数的负数(-4)与其模(12)之和(8)”(即补数)来代替。,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,例

45、：64-10=64+(-10)=64+256-10=64+246 =256+54=54,补码（微机中采用补码表示法）,字长为8位的二进制数制中，模为28=256D,0100 0000 0000 1010 0100 0000,64 10 54,0100 0000 1111 0110 10011 0110,64 246 54,结论： (-10)与(+246)对模256互为补数，同余数； 246D=1111 0110B就是(-10)的补码表示； 负数表示为它的补码，减法转换为加法。,自动丢失,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,正数的补码：与其原码相同，即符号位用“0”表示正，数字位为

46、数值本身。,例：,补码（微机中采用补码表示法）,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,负数的补码：反码加1，连同符号位，按位取反再加1。,例：,补码（微机中采用补码表示法）,2.6 带符号数的表示法,机器数的种类和表示方法,补码结论,+0补=-0补=00000000 8位二进制补码所能表示的数值为-128+127 最小的负数10000000B(-128D) 当1个带符号数用8位二进制补码表示时，最高位为符号 位，其余7位为数字位。,例：X补=10011011B表示一个负数 将0011011按位取反后，再加1，得到1100101 X=-1100101=-101D,2.6 带符号数的表

47、示法,补码的加法运算,符号位与数字位一起参加运算，运算结果也是补码； X补+Y补=(2n+X)+(2n+Y) =2n+(X+Y) =X+Y补 结论：两数补码之和，等于两数和的补码。,2.6 带符号数的表示法,解：X补=01000000， Y补=00001000,例1：X=+10000000，Y=+0001000，求两数的补码之和。,X补=0100 0000 ) Y补=0000 1000 X补+ Y补=0100 1000,64 +) +8 72,结论：两数和为正，正数的补码等于原码，即： X补+ Y补=X+Y原=01001000，真值为+72。,补码的加法运算,2.6 带符号数的表示法,解：X补

48、=0 0000111 ， Y补=1 1101101,例2：X=+0000111，Y=-0010011，求两数的补码之和。,X补=0000 0111 ) Y补=1110 1101 X补+ Y补=1111 0100,+7 +) -19 -12,结论：两数和为负，将负数的补码还原为原码，即： X+Y原=(X+Y)补补=10001100，真值为-12。,补码的加法运算,2.6 带符号数的表示法,解：X补=1 1100111 ， Y补=1 1111010,例2：X=-0011001，Y=-0000110，求两数的补码之和。,X补= 1110 0111 ) Y补= 1111 1010 X补+ Y补=1 1

49、110 0001,-25 +) -6 -31,结论：两数和为负，将负数的补码还原为原码，即： X+Y原=(X+Y)补补=10011111，真值为-31。,补码的加法运算,自动丢失,2.6 带符号数的表示法,补码的减法运算,两数补码之差，等于两数差的补码。 X补+Y补= X补+-Y补 = (2n+X)+2n+(-Y) =2n+(X-Y) =X-Y补 结论：两数补码之和，等于两数和的补码。,2.6 带符号数的表示法,解：X补=0 1000000 ， -Y补=1 1111000,例1：X=+10000000，Y=+0001000，求两数的补码之差。,X补= 0100 0000 ) -Y补= 1111

50、 1000 X补+ -Y补=1 0011 1000,+64 -) +8 +56,结论：两数差为正，正数的补码等于原码，即： X-Y补=X-Y原=00111000，真值为+56。,补码的减法运算,自动丢失,2.6 带符号数的表示法,解：X补=0 0000111 ， -Y补=0 0010011,例2：X=+0000111，Y=-0010011，求两数的补码之差。,X补= 0000 0111 ) -Y补= 0001 0011 X补+ -Y补= 0001 1010,+7 -) -19 +26,结论：两数差为正，正数的补码为原码，即： X-Y原= X-Y补=00011010，真值为+26。,补码的减法运

51、算,2.6 带符号数的表示法,解：X补=1 1100111 ， -Y补=0 0000110,例3：X=-0011001，Y=-0000110，求两数的补码之差。,X补= 1110 0111 ) -Y补= 0000 0110 X补+ -Y补= 1110 1101,-25 -) -6 -19,结论：两数差为负，将负数的补码还原为原码，即： X-Y原= (X-Y)补补=10010011，真值为-19。,补码的减法运算,2.6 带符号数的表示法,带符号数字长为n，最高位表示符号，其余n-1位表示数值， 补码运算范围为-2n-1+2n-1-1,如运算结果超出此范围，称补码溢出(简称溢出)。溢出时，将造成

52、运算错误。,溢出：指带符号数的补码运算溢出。,字长n=8，二进制数补码运算范围为： -28-1+28-1-1，即-128+127， 如果运算结果超出此范围，则产生溢出。,溢出及其判断方法,字长n=16，补码运算范围为： -216-1+216-1-1，即-32768+32767， 如果运算结果超出此范围，则产生溢出。,2.6 带符号数的表示法,溢出及其判断方法,解：X补=0 1000000 ， Y补=0 1000001,X补= 0100 0000 ) Y补= 0100 0001 X补+ Y补= 1000 0001,+64 -) +65 +129,结论：两数正数相加，结果应该为正数+129，但运算

53、结果却为负数-127，发生错误的原因是运算时产生了溢出。,例1：X=+1000000，Y=+1000001，求两数的补码之和。,X补+ Y补= 1000 0001，X+Y=-1111111(-127),2.6 带符号数的表示法,溢出及其判断方法,解：X补=1 0000001 ， Y补=1 1111110,X补= 1000 0001 ) Y补= 1111 1110 X补+ Y补= 10111 1111,-127 +) - 2 -129,结论：两数负数相加，结果应该为负数-129，但运算结果却为正数+127，发生错误的原始是运算时产生了溢出。,例2：X=-1111111，Y=-0000010，求两

54、数的补码之和。,X补+ Y补= 0111 1111，X+Y=+1111111(+127),自动丢失,2.6 带符号数的表示法,溢出及其判断方法,根据参加运算的两个数符号及运算结果符号判断。,V=1，表示有溢出；V=0，表示无溢出。,判断溢出的方法,利用双进位状态来判断，即符号位相加的进位状态数值部分的最高位相加的进位状态。,V=D7CD6C,2.6 带符号数的表示法,溢出及其判断方法,溢出与进位：不同性质的概念，二者之间无必然联系。 进位：运算结果的最高位向更高位的进位。,如有进位：D7C=1 若D6C=1，则V=D7CD6C=11=0，表示无溢出； 若D6C=0，则V=D7CD6C=10=1，表示有溢出。,如无进位：D7C=0 若D6C=1，则V=D7CD6C=01=1，表示有溢出； 若D6C=0，则V=D7CD6C=00=0，表示无溢出。,第二章结束了,第三章 8086/8088微处理器及其系统,3.1 8086/8088微处理器 3.2 8086/8088系统的最小/最大工作方式 3.3 8086/8088的存储器 3.4 80