1、計(jì)算機(jī)教研室計(jì)算機(jī)教研室鄭衛(wèi)娟鄭衛(wèi)娟第第1 1章章1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與編碼1.3 1.3 微型計(jì)算機(jī)的邏輯電路基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)的邏輯電路基礎(chǔ)1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理1.5 1.5 例題解析例題解析第第1 1章章 緒緒 論論1.1 1.1 概述概述o 兩列火車相隔兩列火車相隔200公里，各以每小時(shí)公里，各以每小時(shí)50公里的速度，公里的速度，迎頭對(duì)開。一只蒼蠅從其中一列前端出發(fā)，以一小時(shí)迎頭對(duì)開。一只蒼蠅從其中一列前端出發(fā)，以一小時(shí)75公里的速率，在兩列車之間來來回回飛個(gè)不停，直公里的速率

2、，在兩列車之間來來回回飛個(gè)不停，直到兩車相撞、壓死蒼蠅為止。蒼蠅飛過的總距離是多到兩車相撞、壓死蒼蠅為止。蒼蠅飛過的總距離是多少少?o 現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī)現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī),其基本工作原理是其基本工作原理是存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序和和程序程序控制控制,它是由世界著名數(shù)學(xué)家它是由世界著名數(shù)學(xué)家馮馮諾依曼諾依曼提出的。提出的。1.1 1.1 概述概述o 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)由硬件、軟件組成的復(fù)雜的電子裝置，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)由硬件、軟件組成的復(fù)雜的電子裝置，它能夠它能夠存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序和和原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果中間結(jié)果和和最終運(yùn)算最終運(yùn)算結(jié)果，結(jié)果，并并自動(dòng)完成自動(dòng)完成運(yùn)算，是一種能對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理運(yùn)算

3、，是一種能對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理的的“信息處理機(jī)信息處理機(jī)”。1.1.1 1.1.1 微型計(jì)算機(jī)及其發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)及其發(fā)展概況o 1946年，世界上出現(xiàn)第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)年，世界上出現(xiàn)第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)ENIAC （電子數(shù)據(jù)積分器）（電子數(shù)據(jù)積分器）(馮馮.諾依曼？圖靈？諾依曼？圖靈？阿塔那索夫？）阿塔那索夫？）o 發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)生了微型計(jì)算機(jī)生了微型計(jì)算機(jī)n 微處理器微處理器（Microprocessor），簡(jiǎn)稱），簡(jiǎn)稱P或或MP，是由一片或幾片大，是由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算器和控制器的中

4、央處理機(jī)部件，即規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算器和控制器的中央處理機(jī)部件，即CPU（Certal Processing Unit）。微處理器本身并不等于微型計(jì)算機(jī)，它）。微處理器本身并不等于微型計(jì)算機(jī)，它僅僅是微型計(jì)算機(jī)中央處理器，有時(shí)為了區(qū)別大、中、小型中央處理僅僅是微型計(jì)算機(jī)中央處理器，有時(shí)為了區(qū)別大、中、小型中央處理器（器（CPU）與微處理器，把前者稱為）與微處理器，把前者稱為CPU，后者稱為，后者稱為MPU（Microprocessing Unit）。）。n 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer），簡(jiǎn)稱），簡(jiǎn)稱C或或MC，是指以微處理器，是指以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電

5、路制作的存儲(chǔ)器、輸入為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路及輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)。n 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputer System），簡(jiǎn)稱），簡(jiǎn)稱CS或或MCS，是指以微型計(jì)算機(jī)為中心，以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路以及是指以微型計(jì)算機(jī)為中心，以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路以及控制微型計(jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？刂莆⑿陀?jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)2.2. 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 字長(zhǎng)字長(zhǎng) 內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)

6、 運(yùn)算速度運(yùn)算速度 容許配置的外設(shè)數(shù)量容許配置的外設(shè)數(shù)量 系統(tǒng)軟件的配置系統(tǒng)軟件的配置3.3. 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史o 第第1 1代代：4 4位和低檔位和低檔8 8位微機(jī)位微機(jī)n I4004I4040I8008I4004I4040I8008o 第第2 2代代：中高檔：中高檔8 8位微機(jī)位微機(jī)n M6800M6800、 I8080I8080、Z80Z80、I8085I8085n Apple-II Apple-II 微機(jī)、微機(jī)、MCS-48MCS-48、MCS-51MCS-51系列系列o 第第3 3代代：1616位微機(jī)位微機(jī) M68000M68000、Z8000Z8000n I

7、8086/ I8086/ 80888088 8028680286， IBM PCIBM PC系列機(jī)系列機(jī)o 第第4代代：32位微機(jī)位微機(jī)n I80386 80486 Pentium Pentium II Pentium III Pentium 4o 第第5代代：64位微機(jī)位微機(jī)n Titanium 、64位位RISC微處理器芯片微處理器芯片4.4. 微型計(jì)算機(jī)的新技術(shù)微型計(jì)算機(jī)的新技術(shù) 流水線技術(shù)流水線技術(shù) 芯片上存儲(chǔ)管理技術(shù)芯片上存儲(chǔ)管理技術(shù) 虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù) 并行處理的哈佛結(jié)構(gòu)并行處理的哈佛結(jié)構(gòu) RISC結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 整片集成技術(shù)整片集成技術(shù) 多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)1.1.2 1

8、.1.2 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.1. 功能強(qiáng)功能強(qiáng)2. 2. 可靠性高可靠性高3. 3. 價(jià)格低廉價(jià)格低廉4. 4. 適應(yīng)性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活適應(yīng)性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活5. 5. 周期短、見效快周期短、見效快6. 6. 體積小、重量輕、耗電省體積小、重量輕、耗電省7. 7. 維護(hù)方便維護(hù)方便1.21.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與編碼 編碼編碼: 用少量、簡(jiǎn)單的基本符號(hào)，選用一定的組合用少量、簡(jiǎn)單的基本符號(hào)，選用一定的組合規(guī)則，來表示大量復(fù)雜多樣的信息。規(guī)則，來表示大量復(fù)雜多樣的信息。 在計(jì)算機(jī)中，廣泛采用的是僅用在計(jì)算機(jī)中，廣泛采用的是僅用“0”和和“1”兩個(gè)兩個(gè)基

9、本符號(hào)組成的基基本符號(hào)組成的基2碼，亦稱為二進(jìn)制碼。這是由碼，亦稱為二進(jìn)制碼。這是由于以下三個(gè)原因：于以下三個(gè)原因：n 基基2碼在物理上最容易實(shí)現(xiàn)。碼在物理上最容易實(shí)現(xiàn)。n 基基2碼用來表示二進(jìn)制數(shù)，其編碼、加減運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。碼用來表示二進(jìn)制數(shù)，其編碼、加減運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。n 基基2碼的兩個(gè)符號(hào)碼的兩個(gè)符號(hào)“1”和和“0”正好與邏輯數(shù)據(jù)正好與邏輯數(shù)據(jù)“真真”與與“假假”相對(duì)應(yīng)，為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算帶來了方便。相對(duì)應(yīng)，為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算帶來了方便。1.2.1 數(shù)和數(shù)制數(shù)和數(shù)制1. 數(shù)制與進(jìn)位記數(shù)法數(shù)制與進(jìn)位記數(shù)法 w 十進(jìn)制十進(jìn)制: 逢十進(jìn)一逢十進(jìn)一 0,1,9,10w二進(jìn)制二進(jìn)制: 逢二進(jìn)一逢

10、二進(jìn)一 0,1,10w八進(jìn)制八進(jìn)制: 逢八進(jìn)一逢八進(jìn)一 0,1,7,10w十六進(jìn)制：十六進(jìn)制：逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一 0,1,9,A,B,C,D,E,F,10例例: (892)10 或或 (892)D例例: (10010)2 或或 (10010)B 例例: (71)8 或或 (71)O 例例: (3A)16 或或 (3A)H2. 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換w 二、八、十六進(jìn)制二、八、十六進(jìn)制 十進(jìn)制十進(jìn)制w 十進(jìn)制十進(jìn)制 二、八、十六進(jìn)制二、八、十六進(jìn)制w 二進(jìn)制二進(jìn)制 八、十六進(jìn)制八、十六進(jìn)制w 八、十六進(jìn)制八、十六進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制(1) 二二(八、十六八、十六)進(jìn)制進(jìn)制 十進(jìn)制十進(jìn)制: 按權(quán)展開相加

11、按權(quán)展開相加w二進(jìn)制：二進(jìn)制：2n23 22 21 20 . 2-1 2-2 2-mw八進(jìn)制：八進(jìn)制：8n83 82 81 80 . 8-1 8-2 8-mw十六進(jìn)制十六進(jìn)制：16n163 162 161 160 . 16-1 16-2 16-m各種進(jìn)制位權(quán)如下各種進(jìn)制位權(quán)如下:(1101.1)2 =123+122+021+120+12-1= (13.5)10(371.2)8 =3 82+7 81+1 80+2 8-1= 192+56+1+0.25=(249.25)10(4E.8)16 =4 161+14 160+8 16-1= 64+14+0.5=(78.5)10整數(shù)部分整數(shù)部分: 除除 2

12、 (8,16) 取余取余 小數(shù)部分小數(shù)部分: 乘乘 2 (8,16) 取整取整(2) 十進(jìn)制十進(jìn)制 二、八、十六進(jìn)制二、八、十六進(jìn)制 例例 (77.25)10 = (1001101 . 01)2 = (115 . 2)8 = (4D . 4)167 7 0 . 2 5 20 . 5 0 21 . 0 01001101. 01(77.25)10 = ()2余數(shù)余數(shù)23 8(11 9 2(029(124(122(021(02 0 (17 7115. 0 . 2 5 82 . 0 02(77.25)10 = ()8余數(shù)余數(shù)89( 581( 180( 14D. 0 . 2 5 164 . 0 04(7

13、7.25)10 =()16 余數(shù)余數(shù)7 7164( 13160( 4(3) 二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制: 3位合并成位合并成1位位十六進(jìn)制十六進(jìn)制: 4位合并成位合并成1位位例例:(1 0 0 1 1 0 1 . 0 1 )25112(1 0 0 1 1 0 1 . 0 1 )2D44= ()8115.2= ()164D.4例例:(1 1 5 . 2 )8 = ()21 001 101.010(4 D . 4 )16 = ()2100 1101.0100八進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制1位拆分為位拆分為3位位1位拆分為位拆分為4位位(4)1.2.2 計(jì)算機(jī)中帶符號(hào)數(shù)的表示方法計(jì)算機(jī)中帶

14、符號(hào)數(shù)的表示方法 機(jī)器碼：機(jī)器碼：數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示形式數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示形式 (二進(jìn)制二進(jìn)制)。例：例： 1001 1100機(jī)器數(shù)的特點(diǎn)：機(jī)器數(shù)的特點(diǎn)： 表示的數(shù)的范圍受計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制；表示的數(shù)的范圍受計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制； 例例 計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位時(shí)位時(shí), 無符號(hào)數(shù)的范圍是無符號(hào)數(shù)的范圍是 0000 00001111 1111 （0255） 符號(hào)位被數(shù)字化符號(hào)位被數(shù)字化 （正號(hào)：（正號(hào)：0 負(fù)號(hào)：負(fù)號(hào)：1） 小數(shù)點(diǎn)處于約定的位置小數(shù)點(diǎn)處于約定的位置例例 計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位時(shí)位時(shí), 有符號(hào)數(shù)的范圍是有符號(hào)數(shù)的范圍是 1 111 11110 111 1111（-127+1

15、27）定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變。定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變。浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置允許浮動(dòng)。浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置允許浮動(dòng)。原碼原碼反碼反碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)的三種表示機(jī)器數(shù)的三種表示原原 碼碼 表示方法表示方法符號(hào)位用符號(hào)位用0或或1表示，數(shù)值部分不變表示，數(shù)值部分不變例例: (設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位位) 13的原碼為的原碼為 0 0001101 -13的原碼為的原碼為 1 0001101 0的原碼表示的原碼表示(兩種方法兩種方法)+0原原=00000000-0 原原=10000000反反 碼碼 表示方法表示方法 0的反碼表示的反碼表示(兩種方法兩種方法)X0時(shí)，時(shí)，X反反= X原原X0

16、時(shí)，時(shí)，X補(bǔ)補(bǔ)= X原原X0時(shí)，時(shí)，X補(bǔ)補(bǔ)= X反反+1+0補(bǔ)補(bǔ)=00000000-0補(bǔ)補(bǔ)=11111111+1=00000000例例1.11 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)n=8位，位，x=+56D，求，求x補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。解解 : 因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是8位，其中符號(hào)占了位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占7位：位： +56D=+0111000B，則，則+56補(bǔ)補(bǔ)=0 0111000B=38H例例1.12 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)n=8位，位，x= - 56D ，求，求x補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。解解: 因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)

17、是8位，其中符號(hào)占了位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占7位：位： -56D= - 0111000B，則，則-56補(bǔ)補(bǔ)=1 1001000B=0C8H注意：匯編語(yǔ)言中，為了區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，規(guī)定注意：匯編語(yǔ)言中，為了區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，規(guī)定AF開始的數(shù)據(jù)開始的數(shù)據(jù)前面加零。前面加零。例例 題題例例1.13 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)n=16位，位，x=+56D，求，求x補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。解解: 因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是16位，其中符號(hào)占了位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占15位：位： +56D=+111000B=+000 00

18、00 0011 1000， 則則+56補(bǔ)補(bǔ)=0 000 0000 0011 1000B=0038H例例1.14 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)n=16位，位，x=-56D ，求，求x補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。補(bǔ)，結(jié)果用十六進(jìn)制表示。 解解: 因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是因?yàn)闄C(jī)器字長(zhǎng)是16位，其中符號(hào)占了位，其中符號(hào)占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占15位：位： -56D=-111000B=-000 0000 0011 1000， 則則-56補(bǔ)補(bǔ)=1 111 1111 1100 1000B=0FFC8H 例例 題題 補(bǔ)碼加法補(bǔ)碼加法X+Y補(bǔ)補(bǔ) = X補(bǔ)補(bǔ) + Y補(bǔ)補(bǔ) （mod 2n） 補(bǔ)碼減法補(bǔ)碼減法X-Y補(bǔ)補(bǔ)

19、= X補(bǔ)補(bǔ) + -Y補(bǔ)補(bǔ)二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的運(yùn)算例例1.15用補(bǔ)碼進(jìn)行下列運(yùn)算：用補(bǔ)碼進(jìn)行下列運(yùn)算：(+33)+(+15)；(-33)+(+15)；(+33)+(-15)；(-33)+(-15)。解解+33D=+0100001B，+33補(bǔ)補(bǔ) = 0 0100001+15D=+0001111B，+15補(bǔ)補(bǔ) = 0 0001111-33D=-0100001B，-33補(bǔ)補(bǔ) = 1 1011111-15D=-0001111B，-15補(bǔ)補(bǔ) = 1 1110001 0 0100001 +33補(bǔ)補(bǔ) 1 1011111-33補(bǔ)補(bǔ)+0 0001111+15補(bǔ)補(bǔ) + 0 0001111+15補(bǔ)補(bǔ)0 0

20、110000+48補(bǔ)補(bǔ) 1 1101110-18補(bǔ)補(bǔ) 0 0100001 +33補(bǔ)補(bǔ)1 1011111 -33補(bǔ)補(bǔ)+ 1 1110001 -15補(bǔ)補(bǔ) +1 1110001 -15補(bǔ)補(bǔ)(1) 0 0010010 +18補(bǔ)補(bǔ) (1) 1 1010000 -48補(bǔ)補(bǔ)進(jìn)位，丟掉進(jìn)位，丟掉進(jìn)位，丟掉進(jìn)位，丟掉進(jìn)位，丟掉進(jìn)位，丟掉例例1.17設(shè)設(shè)x= +64D，y = +10D，用補(bǔ)碼計(jì)算，用補(bǔ)碼計(jì)算x-y，結(jié)果用十進(jìn)制形式表示。，結(jié)果用十進(jìn)制形式表示。解解x=+1000000B，x補(bǔ)補(bǔ) = 0 1000000y=+0001010B，-y補(bǔ)補(bǔ)= 1 11101100 1000000 x補(bǔ)補(bǔ) + 1 111

21、0110-y補(bǔ)補(bǔ) (1) 0 0110110 x-y補(bǔ)補(bǔ)x-y補(bǔ)補(bǔ)= 0 0110110所以所以x-y= + 0110110B=+54D(1)定點(diǎn)純整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置在所有數(shù)字之后定點(diǎn)純整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置在所有數(shù)字之后(2)定點(diǎn)純小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置在所有數(shù)字之前定點(diǎn)純小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置在所有數(shù)字之前1.2.3 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)階符階符階碼階碼數(shù)符數(shù)符尾數(shù)尾數(shù)定點(diǎn)純整數(shù)定點(diǎn)純整數(shù)定點(diǎn)純小數(shù)定點(diǎn)純小數(shù)0 或或 1(3) 浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)011010111. BCD碼碼(二二十進(jìn)制碼十進(jìn)制碼)w是一種用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)的編碼方法是一種用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)的編碼方法w最常用的最常用的

22、BCD碼是碼是8421碼碼(2421碼，余碼，余3碼）。碼）。用用4位二進(jìn)制編碼表示位二進(jìn)制編碼表示1位十進(jìn)制數(shù)位十進(jìn)制數(shù).例如例如: (5 2 9)10=(0101 0010 1001)BCD1.2.4 十進(jìn)制數(shù)的編碼十進(jìn)制數(shù)的編碼2. BCD碼的加減運(yùn)算碼的加減運(yùn)算 BCD碼的運(yùn)算規(guī)則：當(dāng)兩個(gè)碼的運(yùn)算規(guī)則：當(dāng)兩個(gè)BCD碼相加，如果和等碼相加，如果和等于或小于于或小于1001，即，即9H，不需要修正；如果相加之和在，不需要修正；如果相加之和在1010到到1111即即0AH0FH之間，則需加之間，則需加6H加以修加以修正；如果相加時(shí)本位產(chǎn)生了進(jìn)位，則需加正；如果相加時(shí)本位產(chǎn)生了進(jìn)位，則需加6H

23、加以修正。加以修正。 例例1.20利用BCD碼計(jì)算4+5。解(4)BCD=0100，(5)BCD=0101運(yùn)算過程如下： 0 1 0 04+）0 1 0 15 1 0 0 19例例1.21利用BCD碼計(jì)算計(jì)算5+7。解(5)BCD=0101，(7)BCD=0111運(yùn)算過程如下：例例1.22利用BCD碼計(jì)算計(jì)算8+9。解(8)BCD=1000，(9)BCD=1001運(yùn)算過程如下： 1 0 0 08+） 1 0 0 1910 0 0 1 結(jié)果大于9+） 0 1 1 0 加6修正10 1 1 117 0 1 0 15+）0 1 1 17 1 1 0 0結(jié)果大于9+）0 1 1 0 加6修正 10 0

24、 1 012(進(jìn)位)1.2.5 ASCII1.2.5 ASCII字符代碼字符代碼1.ASCII1.ASCII碼碼 西文字符在計(jì)算機(jī)內(nèi)的二進(jìn)制表示西文字符在計(jì)算機(jī)內(nèi)的二進(jìn)制表示兩種版本兩種版本編碼順序編碼順序7 7位版本：用位版本：用7 7個(gè)二進(jìn)制位代表一個(gè)字符個(gè)二進(jìn)制位代表一個(gè)字符(128(128個(gè)個(gè)) )8 8位版本位版本: :控制字符空格數(shù)字控制字符空格數(shù)字0909大寫字母大寫字母AZAZ小寫字母小寫字母azaz1.3 1.3 微型計(jì)算機(jī)的邏輯電路基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)的邏輯電路基礎(chǔ)1.3.1 1.3.1 觸發(fā)器觸發(fā)器o 觸發(fā)器（觸發(fā)器（TriggerTrigger）是計(jì)算機(jī)的記憶裝置的基本單元，

25、也是）是計(jì)算機(jī)的記憶裝置的基本單元，也是構(gòu)成時(shí)序電路的基礎(chǔ)。在計(jì)算機(jī)中用觸發(fā)器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)成時(shí)序電路的基礎(chǔ)。在計(jì)算機(jī)中用觸發(fā)器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，1 1個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)1 1位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)。o 觸發(fā)器的種類很多。按時(shí)鐘控制方式分，有電位觸發(fā)、邊觸發(fā)器的種類很多。按時(shí)鐘控制方式分，有電位觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、主從觸發(fā)等方式。按功能分類，有沿觸發(fā)、主從觸發(fā)等方式。按功能分類，有R-SR-S型、型、D D型、型、J-KJ-K型等。型等。1.3.2 1.3.2 寄存器寄存器 寄存器（寄存器（RegisterRegister）用于暫存數(shù)據(jù)、指令等。它是由觸）用于暫存數(shù)據(jù)、指令等。它是由觸發(fā)器和一些控制

26、門組成的。發(fā)器和一些控制門組成的。1 1個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè)個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè)1 1位寄存器，位寄存器，由由n n個(gè)觸發(fā)器可以組成個(gè)觸發(fā)器可以組成1 1個(gè)個(gè)n n位寄存器位寄存器。 1.1.緩沖寄存器緩沖寄存器（BufferBuffer） 用以暫存某個(gè)數(shù)據(jù)，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間節(jié)拍和給定的計(jì)用以暫存某個(gè)數(shù)據(jù)，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間節(jié)拍和給定的計(jì)算步驟將數(shù)據(jù)輸入或輸出到其它記憶元件中去。算步驟將數(shù)據(jù)輸入或輸出到其它記憶元件中去。 2.2.移位寄存器移位寄存器（Shifting RegisterShifting Register） 具有數(shù)碼寄存和移位兩個(gè)功能。在移位脈沖的作用下，具有數(shù)碼寄存和移位兩個(gè)功能。在移位

27、脈沖的作用下，能將其所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)逐位向或向右移動(dòng)，以達(dá)到計(jì)算機(jī)在運(yùn)能將其所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)逐位向或向右移動(dòng)，以達(dá)到計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過程中所需的功能。行過程中所需的功能。3. 3. 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器（Counter） 是計(jì)算機(jī)、數(shù)字儀表中常用的一種電路。它也是由若是計(jì)算機(jī)、數(shù)字儀表中常用的一種電路。它也是由若干個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器，當(dāng)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到達(dá)時(shí)，它會(huì)干個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器，當(dāng)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到達(dá)時(shí)，它會(huì)按二進(jìn)制數(shù)的規(guī)律累計(jì)脈沖數(shù)，使存儲(chǔ)在其中的數(shù)字加按二進(jìn)制數(shù)的規(guī)律累計(jì)脈沖數(shù)，使存儲(chǔ)在其中的數(shù)字加1 1。4. 4. 累加器累加器（Accumulator） 是一個(gè)由多個(gè)觸發(fā)器組成的多位寄存器，它并不進(jìn)行是一

28、個(gè)由多個(gè)觸發(fā)器組成的多位寄存器，它并不進(jìn)行加法運(yùn)算，而是用以暫存每次在加法運(yùn)算，而是用以暫存每次在ALUALU中計(jì)算的中間結(jié)果。中計(jì)算的中間結(jié)果。1.3.3 1.3.3 三態(tài)電路三態(tài)電路o由于記憶元件是由觸發(fā)器組成的，而觸發(fā)器只有兩個(gè)狀態(tài)：由于記憶元件是由觸發(fā)器組成的，而觸發(fā)器只有兩個(gè)狀態(tài)：0和和1，所以每條信號(hào)傳輸線只能傳送一個(gè)觸發(fā)器的信息（所以每條信號(hào)傳輸線只能傳送一個(gè)觸發(fā)器的信息（0或或1）。如果）。如果一條信號(hào)傳輸線即能與一個(gè)觸發(fā)器接通，也可以與其斷開而與另一條信號(hào)傳輸線即能與一個(gè)觸發(fā)器接通，也可以與其斷開而與另外一個(gè)觸發(fā)器接通，則一條信息傳輸線就可以傳輸任意多個(gè)觸發(fā)外一個(gè)觸發(fā)器接通，

29、則一條信息傳輸線就可以傳輸任意多個(gè)觸發(fā)器的信息了。三態(tài)輸出電路（或稱三態(tài)門）就是為了達(dá)到這個(gè)目器的信息了。三態(tài)輸出電路（或稱三態(tài)門）就是為了達(dá)到這個(gè)目的而設(shè)計(jì)的。的而設(shè)計(jì)的。o三態(tài)輸出電路的符號(hào)如圖三態(tài)輸出電路的符號(hào)如圖1.12所示。當(dāng)選通端所示。當(dāng)選通端E為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，A的兩種可能的電平（的兩種可能的電平（0和和1）都可以順利的通到）都可以順利的通到B端去，即端去，即E=1時(shí)，時(shí)，B=A。當(dāng)選通端。當(dāng)選通端E為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，A端與端與B端是不相通的，即它們端是不相通的，即它們之間存在著高阻狀態(tài)。之間存在著高阻狀態(tài)。1.3.4 1.3.4 譯碼器譯碼器74LS138 74LS

30、138 o 常見的二進(jìn)制集成譯碼器有常見的二進(jìn)制集成譯碼器有2 2：4 4譯碼器、譯碼器、3 3：8 8譯碼器、譯碼器、和和4:164:16譯碼器。下面以譯碼器。下面以3 3：8 8譯碼器為例說明譯碼器的譯碼器為例說明譯碼器的結(jié)構(gòu)和工作原理。結(jié)構(gòu)和工作原理。o 3 3：8 8譯碼器的輸入是譯碼器的輸入是3 3位位2 2進(jìn)制代碼，分別用進(jìn)制代碼，分別用A2A2、A1A1、A0A0表示，有表示，有8 8種不同的狀態(tài)組合種不同的狀態(tài)組合000000、001001、010111010111，分別譯成分別譯成Y0Y0、Y1Y1、Y2Y7Y2Y7共共8 8個(gè)輸出。個(gè)輸出。o 譯碼器可以用來作多路分配器、地

31、址譯碼器、或?qū)崿F(xiàn)譯碼器可以用來作多路分配器、地址譯碼器、或?qū)崿F(xiàn)邏輯函數(shù)等。邏輯函數(shù)等。 1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理1.4.1 1.4.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng)硬件硬件軟件軟件主機(jī)主機(jī)外部輸入輸出設(shè)備外部輸入輸出設(shè)備CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器ROMRAM系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件1. 1. 馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)諾依曼計(jì)算機(jī)馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)的基本思想諾依曼結(jié)構(gòu)的基本思想 計(jì)算機(jī)至少由五部分組成計(jì)算機(jī)至少由五部分組成 指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制方式存放在同一個(gè)指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制方式存放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中存

32、儲(chǔ)器中運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) w運(yùn)算器運(yùn)算器: 處理算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算處理算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,簡(jiǎn)稱算邏單元簡(jiǎn)稱算邏單元 (ALU)w控制器控制器: 保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部件正確有序地執(zhí)行程序保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部件正確有序地執(zhí)行程序 w存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器: 存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù). 分為內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器分為內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器.w輸入設(shè)備輸入設(shè)備: 接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)

33、和程序,并將其轉(zhuǎn)換并將其轉(zhuǎn)換 為二進(jìn)制編碼為二進(jìn)制編碼.w輸出設(shè)備輸出設(shè)備: 將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為人或其他設(shè)備可以將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為人或其他設(shè)備可以 接收或識(shí)別的信息形式接收或識(shí)別的信息形式.馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) 2. 2. 現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)定義定義類型類型v連接連接CPU與與IOv 提供外設(shè)訪問內(nèi)存和提供外設(shè)訪問內(nèi)存和CPU資源的通道資源的通道v 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(DB): 傳送程序或數(shù)據(jù)傳送程序或數(shù)據(jù)v 地址總線地址總線(AB): 傳送內(nèi)存地址傳送內(nèi)存地址 ( 注意注意:最大尋址空間的計(jì)算方

34、法最大尋址空間的計(jì)算方法)v 控制總線控制總線(CB): 傳送各種控制信息傳送各種控制信息(2) 總線總線(3). I/O 接口接口定義定義類型類型v主機(jī)與外部設(shè)備互連的對(duì)接部分主機(jī)與外部設(shè)備互連的對(duì)接部分v 串行口串行口v 并行口并行口v USBUSB口口(Universal Serial Bus (Universal Serial Bus 通用串行總線通用串行總線) )CPUCache(高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器)內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器(軟盤、硬盤等軟盤、硬盤等) 存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)的三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3. 3. 微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能微

35、處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能 累加器和算術(shù)邏輯運(yùn)算部件累加器和算術(shù)邏輯運(yùn)算部件累加器和算術(shù)邏輯運(yùn)算部件累加器和算術(shù)邏輯運(yùn)算部件主要用來完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。主要用來完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。 寄存器陣列寄存器陣列 通用寄存器組：可由用戶靈活支配，用來存放參與運(yùn)算的數(shù)通用寄存器組：可由用戶靈活支配，用來存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)或地址信息。據(jù)或地址信息。 地址寄存器（地址寄存器（ARAR）：專門用來存放地址信息的寄存器。）：專門用來存放地址信息的寄存器。 程序計(jì)數(shù)器（程序計(jì)數(shù)器（PCPC）：它的作用是指明下一條指令在存儲(chǔ)器中）：它的作用是指明下一條指令在存儲(chǔ)器中的地址。每取一個(gè)指令字節(jié)，的地址。每取一個(gè)指令字節(jié)，PCPC自動(dòng)加自動(dòng)加1 1，如果程序需要轉(zhuǎn)移或分支，如果程序需要轉(zhuǎn)移或分支，只要把轉(zhuǎn)移地址放入只要把轉(zhuǎn)移地址放入PCPC即可。即可。3. 3. 微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能 指令控制部件指令控制部件 指令寄存器（指令