第01章计算机基本知识.ppt

1、顾 晖 计算机科学与技术学院系统教研室,微机原理,主讲：顾晖 学院：计算机科学与技术 办公室：方肇周教学楼613室 EMAIL: 学习论坛：0/bbs/,第1章 计算机基本知识 第2章 8086系统结构 第3章 8086的指令系统 第4章 8086汇编语言程序设计 第5章 存储器原理与接口 第6章 微型计算机的输入/输出 第7章 可编程接口芯片 第8章 串行输入/输出接口 第9章 中断与中断管理 第10章 D/A转换与A/D转换接口及其应用,第1章 计算机基本知识,1.1 绪论 1.2 计算机的发展概述 1.3 微型计算机中信息的表示及运算基础 1.4 几种

2、进制之间的相互转换,自学,1、掌握计算机内部采用什么计数制来表示数和字符？ 2、掌握十进制转换成二进制的方法； 3、掌握计算机中如何表示正负数？ 4、计算机中的整数有几种表示方法？最常用那种码制？ 5、基本逻辑运算； 6、求补的运算规则； 7、计算机中是采用什么代码表示字符的？,要求,基本概念 计算机中以二进制表示和存储信息的。 一个二进制位称为1个bit 8个二进制位称为1个字节（Byte，8位） 2个字节称为1个字（Word，16位） 2个字称为双字（Dword，32位） 4个字称为四字（Qword，64位）,1.3微型计算机中信息的表示及运算基础,一、十进制(N)10 数码：09，基数为

3、10，逢十进一，10i为权。 一个十进制数可表示为： (N)10= dn-110n-1+dn-210n-2 +d0100 +d-110-1+ 【例】 (1234.5)10=1103+2102+3101+4100+510-1,1.3.1 计数制,1234.5D,二、二进制(N)2 数码：0、1，基数为2，逢二进一，2i为权。 一般表达式： (N)2 = bn-12n-1 + bn-22n-2 +b020 +b-12-1+ 【例】 (1101.101)2=123+122+021+120 +12-1 +12-3,1101.101B,三、十六进制(N)16 数码09、AF，基数为十六，逢十六进一，16

4、i为权。 一般表达式： (N)16= hn-116n-1+ hn-216n-2+ h0160 + h-116-1+ 【例】(DFC.8)16=13162 +15161 +12160 +816-1,DFC.8H,1.3.2 二进制数的运算,（1）算术运算 加法规则：“逢2进1”； 减法规则：“借1当2”； 乘法规则：“逢0出0，全1出1”,（2）逻辑运算（按位操作）,【例】 1001 1101B 0110 1110B = 0000 1100B 1001 1101B 0110 1110B = 1111 1111B 1001 1101B 0110 1110B = 0000 1100B,1.3.3 二

5、-十进制数（BCD码）,1. 二-十进制的表示 BCD码就是用4位二进制数表示1位十进制整数。表示的方法有多种，常用的是8421BCD码，它的表示规律如表1.1所示。 8421码的形式： 压缩BCD码-一个字节表示两位十进制数 非压缩BCD码-一个字节表示一位十进制数,表1.1 十进制数字的8421BCD码,注：4位二进制编码的其他组合不用。,【例】 876D= 1000 0111 0110 BCD 876D= 36CH = 1101101100B,2. 二-十进制数的加、减运算 BCD数的运算规则： 遵循十进制数的运算规则“逢10进1”。但计算机在进行这种运算时会出现潜在的错误。 为了解决B

6、CD数的运算问题，采取人为干预调整运算结果的措施.,【例】1000 1000(BCD)+0110 1001(BCD) = 0001 0101 0111(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 调整 1 0 1 0 1 0 1 1 1,加法中“加6调整”，方法：当BCD数相加运算结果的4位二进制超过1001（9）或本位向高位有进位时，则加0110（6）调整。,【例】1000 1000(BCD) 0110 1001(BCD) = 0001 1001(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1

7、 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1,减法中“减6调整”，方法：当BCD数相减运算结果的4位二进制超过1001（9）或本位向高位有借位时，则减0110（6）调整。,3.不同数制之间的转换,1011.11B = 123 + 022 + 121+ 120+12-1+12-2 = 11.75D,753.4Q = 782 + 581 + 380 + 48-1 = 491.5D,0FA3.4H = 15162 + 10161 + 3160 + 416-1 = 4003.25D,（1） 其它数制转化为十进制数,（2）十进制数转换为其他进制数

8、a. 降幂法方法： 1) 写出所有小于此数的各位二进制权； 2) 用要转换的十进制数减去与它值最近的二进制 权值； 3) 如够减，相应位记为1；如不够减，相应位记0， 并恢复该减法实施之前的数； 4) 重复2)、3)，直至该数为0或达到所需精度。,【例】把十进制数117.75转换成二进制数 1)小于117.75D的二进制权为： 26(64)、25(32)、24(16)、23(8)、22(4)、21(2)、 20(1)、2-1(0.5)、2-2(0.25) 2)、3)、4)重复过程如下：,整数部分：117 - 26 = 53 0 a6 = 1 53 - 25 = 21 0 a5 = 1 21 2

9、4 = 5 0 a4 = 1 5 23 = -3 0 a2 = 1 1 21 = -1 0 a-1 = 1 0.25 2-2 = 0 a-2 = 1 转换结果为：a6a5a4a3a2a1a0.a-1a-2 = 1110101.11B,b. 乘除法方法： 整数部分除2取余，直至商为0；小数部分乘2取整，直至积为整数或小数位数满足精度要求。 【例】把十进制数14.625转换成二进制数,整数部分： 商 余数 14 / 2 = 7 0 a0 = 0 7 / 2 = 3 1 a1 = 1 3 / 2 = 1 1 a2 = 1 1 / 2 = 0 1 a3 = 1 小数部分： 积 整数 0.625 2 =

10、 1.25 1 a-1 = 1 0.25 2 = 0.5 0 a-2 = 0 0.5 2 = 1 1 a-3 = 1 转换结果为：a3a2a1a0.a-1a-2a-3 = 1110.101B,（3）二进制数转换为八进制数,方法：二进制数转换为八进制数：以小数点为界，整数部分向左，小数部分向右每3位二进制数为一组，用1位八进制数表示，不足三位的，整数部分高位补0，小数部分低位补0。,【例】把10110.11B转换为八进制 10110.11B = 010 110 .110B = 26.6Q,（4）八进制数转换为二进制数,方法：把每位八进制数用3位二进制数表示,【例】把27.6Q转换为二进制数 2

11、7.6 Q = 010 111.110B = 10111.11B,（5）二进制数转换为十六进制数,方法：以小数点为界，整数部分向左，小数部分向右每4位二进制数为一组，用1位十六进制数表示，不足4位的，整数部分高位补0，小数部分低位补0。,【例】把二进制数10110.1转换为十六进制数 10110.1B = 0001 0110.1000B = 16.8H,（6）十六进制数转换为二进制数,方法：把每位十六进制数用4位二进制数表示。,【例】把十六进制数5A.7转换为二进制数 5 A. 7H = 0101 1010.0111B = 1011010.0111B,1.3.4 带符号二进制数的表示和运算,数

12、值数据分为有符号数和无符号数。 无符号数最高位表示数值,而有符号数最高位表示符号（正数用0,负数用1），其他位表示数值位。 有符号数有不同的编码方式，常用的是补码。,带符号二进制整数到十进制整数之间的转换 正数：按权展开 负数：除符号位所有二进制位按位取反再加1， 再按权展开，添上符号位。 【例】 二进制0101 1011B为正数，所以 0101 1011B = +101 1011B = +91 【例】 二进制1010 1101B为负数，所以 1010 1101B = -101 0011B = -83,1. 原码,原码表示法：符号 + 绝对值 【例】n = 8bit 有符号数的原码表示。 X=

13、45=0010 1101B X原= 0010 1101B X=-45 X原= 1010 1101B +3原码 = 0 000 0011 = 03H - 3原码 = 1 000 0011 = 83H +0原码 = 0 000 0000 = 00H - 0原码 = 1 000 0000 = 80H 0 的表示不惟一,. 反码,正数的反码与原码相同 负数的反码符号位用1表示, 数值位为原码数值位按位取反形成，即0变1、1变0。 【例】有符号数的反码表示。 X=45=0010 1101B X反=0010 1101B X=-45 X反=1101 0010B +0反码 = 0 000 0000 = 00H

14、 -0反码 = 1 111 1111 = FFH 0 的表示不惟一,3. 补码,正数的补码与原码相同 负数的补码为反码加1形成。 例13 有符号数的补码表示。 X=45=0010 1101B X补=0010 1101B X=-45 X补=1101 0011B -0补码 = 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 = +0补码 0 的表示惟一,末位加一,按位求反,反码通常作为求补过程中间形式。 正数原码、反码、补码表示方法相同。 1、以知x原，求x补 方法：符号位不变，数值部分逐位取反后末位加1。 2、以知x补，求 x原 方法： 求 x补补

15、即可。 3、以知x补，求-x补 方法：连同符号位一起逐位取反后末位加1。,4补码的运算,补码具有以下特性： X补 取补操作 -X补 取补操作 X补 【例】X=117 X补= 117补= 0000 0000 0111 0101 = 0075H -X补= -117补= 1111 1111 1000 1011 = FF8BH 补码的加法规则是： X+Y补=X补+Y补 补码的减法规则是： X-Y补=X补+-Y补,5补码运算溢出判别,进位: 由于运算结果超出了位数,最高有效位向前的进位，这一位自然丢失，一般不表示结果的对错。 溢出：表示结果超出了字长允许表示的范围，一般会造成结果出错。 【例】 (64)

16、 11000000 127 01111111 64 01000000 + 1 00000001 1 00000000 128 10000000 进位 溢出,1、加法： 溢出：两个操作数符号相同，而结果符号与之相反 2、减法： 溢出：两个操作数符号相反，而结果的符号与减数相同 3、一般判断条件： 溢出：次高位和最高位不同时产生进位或借位时 不溢出：次高位和最高位同时产生进位或借位时,6. 符号扩展,在数据处理时,有时需要把8位二进制数扩展成16位二进制数,当要扩展的数是无符号数时,可在最高位前扩展8个0。 如果要扩展的数是补码形式的有符号数,那么,就要进行符号位的扩展，符号扩展后，其结果仍是该数

17、的补码。 【例】符号扩展表示。 21的8位二进制补码为：0001 0101 符号扩展后21的16位二进制补码为：0000 0000 0001 0101。 -21的8位二进制补码为：1110 1011 符号扩展后21的16位二进制补码为：1111 1111 1110 1011。,7. 数据的表示范围和大小,n位二进制数N能够表示的无符号整数的范围是: 0 N 2n-1 n位二进制数N能够表示的有符号整数的范围是: -2n-1 N+2n-1-1,对于任意一个二进制数，都可以表示为： N=2E M E-数N的阶：表示出小数点的位置。 M-数N的尾数：表示数N的全部有效数字 定点数：E为固定值，即小数

18、点位置固定的数。 浮点数：E可变，即小数点位置可变的数。,1.3.5 定点数与浮点数,十进制实数与浮点数之间的转换 按以下5个步骤： 将十进制实数的整数部分按“除二取余法”转换成二进制整数部分； 将二进制实数的小数部分按“乘二取整法”转换成二进制小数部分； 将以上转换好的二进制实数规格化； 求阶码的移码，并用二进制数表示； 加上符号位后，写出其单精度浮点数。,将十进制实数转换成二进制为：1110 0000B； 二进制实数规格化后为：1.1127； 移码为7FH+7=86H； 加上符号位后，单精度浮点数。 0 1000 0110 11000000000000000000,【例】将十进制+224转换成单精度浮点数,转换成二进制为：0.101110010001011010000111B； 二进制实数规格化后为： 1.011100100010110100001112-1； 移码为7FH-1=7EH； 加上符号位后，单精度浮点数： 1 0111 1110 011100100010110100001110,【例】 将十进制-0.73