微机原理及应用 第1章 预备知识

1、第1章预备知识,1.1数与数制,十进制记数法 十进制中有0、1、2、9一共10个符号，无论多 大的数，都用这10个符号来表示。 正是由于表示数量的符号有10个，才被称为十进制记 数法。 任何十进制数均可表示成以 为因子的代数式的和。 例如：,注意n的变化规律：对于整数部分来说，n是自右向左 从0开始依次增加；而对于小数部分来说，n是自左向 右从-1开始依次递减。,2. 二进制记数法 同理，二进制中只有2个符号，分别是0和1。在二进制 中，0或1均被称为比特(bit)或位。,任何二进制数均可表示成以 为因子的代数式的和.,例如：,3. 二进制数与十进制数的相互转换 1）二进制转换成十进制 就是将

2、二进制数中的每一位bn乘上相应的因子2n后，再相加。 例如：,2）十进制转换成二进制 方法：对十进制的整数部分和小数部分分别进行转换,对于十进制的整数部分，除2取余（直到商数=0）,b.对于十进制的小数部分，乘2取整（直到小数部分 等于0为止）,例如，,首先将整数 (301)10 部分转换为二进制，再将将小数 部分 (0.625)10 转换为二进制 。,首先将整数部分 (301)10 转换为二进制：除2取余，直到商数为0,301,其次将小数部分 (0.625)10 转换为二进制，乘2取整， 直到小数部分为0.,0.6252=1.250,0.2502=0.500,0.5002=1.000,4.

3、八进制记数法,用0、1、2、7这8个符号来表示。目前的计算机很少采用八进制。,5. 十六进制记数法,十六进制中的16个符号分别是：0、1、9、 A、B、C、D、E、F。 AF相当于1015。 十六进制数一般在其后加字符H来标记。 若以AF开头，则应在前面加0，如0F3H。,十六进制与十进制、二进制的相互转换,1）十六进制与十进制的相互转换与二进制与十进制 的相互转换类似；,十六进制转化为十进制：每一位乘上 相加。,例如：,十进制转化为十六进制： 将十进制整数部分“除16取余”，直到商数为0 将十进制小数部分“乘16取整”，直到小数部分为0,例如：(96.625)10 = (?)16,96,所以

4、(96)10 = 60H,0.62516=10.000,所以(0.625)10 = 0.AH,所以(96.625)10 = 60.AH,2）十六进制与二进制的相互转换,十六进制中的16个符号与二进制数有以下对应关系：,通过表可发现，每个十六进制数可用4位二进制表示,因此，十六进制到二进制转换就是将十六进制数 的 每 一位转化为对应的4位二进制；而二进制到十六进制的 转换就是以小数点为界，每4位二进制数为一组，每一 组用相应的十六进制数表示。 例如：,(0111100101.101111)2 = (?)H,3C6FH =,(0011 1100 0110 1111)2,1.2算术逻辑运算,1. 二

5、进制加法,“逢二进一”,0+0=0 0+1=1 1+1=0 有进位,2. 二进制减法,“借一当二”,0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 有借位,3. 二进制乘法,4. 二进制除法,00=0 10=0 11=1,01=0 11=1 10 溢出 00 溢出,5. 二进制与,逻辑乘，符号“”,00=0 01=0 11=1,相与的两位中只要有一位是0，结果就为0；只有两 位全为1时，结果才为1.,6. 二进制或 逻辑加，符号“” 00=0 01=1 11=1 相或的两位中只要有一位是1，结果就为1；只有两位 全为0时，结果才为0.,7. 二进制异或 符号“ ”,相异或的两位中只要不相同，结

6、果就为1；否则结果 就为0.,8. 逻辑门电路,（1）非门,功能：二进制求反,（2）与门,功能：二进制与,（3）或门,功能：二进制或,（4）与非门,功能：二进制先与后取反,（5）或非门,功能：二进制先或后取反,（6）三态门,(a),功能表,(a),(b),功能表,G为控制端，导通三态门,G=0，Y=A,(b),G=1，Y=A,1.3符号数的表示方法,符号数的4种表示法： 原码法、反码法、补码法、移码法。,符号放在最高位，用0表示正数，用1表示负数。,十进制数(45)10的二进制表示为(101101)2，以下通过 十进制数(45)10来学习符号数的表示。,1. 原码法 十进制数(+45)10和(

7、-45)10的8位二进制原码表示： (+45)10的原码 = (0 0101101)2 (-45)10的原码 = (1 0101101)2,2. 反码法 正数的反码与其原码相同； 负数的反码等于正数原码的各位取反； (+45)10的反码 = (0 0101101)2 (-45)10 的反码 = (1 1010010)2,3. 补码法 计算机中的符号数常用二进制补码来表示。 正数的补码与其原码相同； 负数的补码等于该负数的反码加1. (+45)10的补码 = (0 0101101)2 (-45)10的补码 = (1 1010011)2,4. 移码法 移码就是在补码的基础上偏移多少位。,1.4补码

8、的运算,补码加减法的运算法则： X+Y补=X补+Y补 -X补=-X补 X-Y补=X补+-Y补=X补-Y补,说明和的补码可用补码求和实现；说明差的补码 可通过将减数求补再与被减数相加实现。,计算机中的符号数常用二进制补码来表示。 优点：不用设置专门的减法电路。 在遇到两个补码数相减时(X补-Y补)，处理器将自动地 将减数取补(-Y补=-Y补)，然后将被减数补码X补与减 数补码-Y补相加来完成减法运算。,例如，(69)10-(26)10在计算机中的运算： (69)10的补码为(0 1000101)2，-(26)补=(-26)补=(11100110)2,(0 0101011)2=(43)10,1.5

9、数的定点表示和浮点表示,1.5.1数的定点表示,定点数：小数点位置固定不变的数。 计算机中的定点数有两种： 定点整数：小数点在最低有效位之后，例(26.00)10 即纯整数，不含小数部分 定点小数：小数点在最高有效位之前，例(0.625)10 即纯小数，不含整数部分 对于n位字长的定点整数补码范围是-(2n-1) +(2n-1-1) n=8时，定点整数补码范围是-128+127 对于n位字长的定点小数补码范围是-1 +(1-2-(n-1),1.5.1数的浮点表示,定点表示法所能表示的数值太过简单，且范围比较小， 运算中很容易因超出表示范围而产生溢出。 为了克服这些缺点，引入了浮点表示法。 浮点表示可将一个数表示成多种形式，即小数点的位置 可以浮动。例如十进制数83.125可表示成1020.83215、 1030.083215等等。 浮点表示法中，一个二进制数可用这样一种形式表示： 2EF 其中E称为阶码，F称作尾数。,1.6BCD码,BCD码是人们发明的用二进制表示十进制的一些编码 方法。,8421码就是BCD码中的一种，用4位二进制来表示一位 十进制数,十进制数834就可用8421码编码为： (834)10 = (1000 0011 0100)8421 应该熟记十进制0-9与8421码的对应关系,1.6ASCII码,ASCII码是美国标准信息交换码的简