微機原理與接口技術章第1頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六微機原理接口技術是學習和掌握微機硬件知識和匯編語言程序設計的入門課程，包括以下幾個方面的內(nèi)容：微型計算機的基本工作原理匯編語言程序設計微型計算機接口技術建立微型計算機系統(tǒng)的整體概念，形成微機系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力課程目標第2頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六3高等學校非計算機專業(yè)計算機教學教育部提出了三個層次的教學體系計算機文化基礎計算機技術基礎計算機應用基礎第3頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六4教材及主要參考書教材：《微機原理與接口技術》——

徐惠民主編，高等教育出版社主要參考書：《微機原理與接口技術》馮博琴主編，清華大學出版社《微型計算機原理及應用》周杰英等主編，機械工業(yè)出版社《微機原理及應用》徐晨等主編，高等教育出版社《微型計算機原理及應用》許立梓等主編，機械工業(yè)出版社《硬件技術基礎》馮博琴主編，郵電出版社《微機原理及應用》李伯成等編，西安電子科技大學出版社第4頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六5考核方式平時作業(yè) 20%實驗10%期末考試 70%第5頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六6第1章微型計算機系統(tǒng)概述

第2章微型計算機系統(tǒng)的微處理器

第3章8086/8088的指令系統(tǒng)

第4章匯編語言程序設計第5章微型計算機總線

總線概述第6章半導體存儲器

存儲器系統(tǒng)設計第7章微型計算機和外設間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?章中斷系統(tǒng)第9章微型計算機常用接口技術

并行通信接口

定時器／計數(shù)器第10章微型計算機的發(fā)展方向與新技術介紹課程安排第6頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六第一章微型計算機系統(tǒng)概述概述

計算機中數(shù)的表示和編碼

微型計算機系統(tǒng)第7頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六

1946年,美國賓西法尼亞大學研制成功電子數(shù)字計算機ENIAC（

ElectronicNumegricalIntergratorAndCalculator

）。第一代電子管時代(1946-1958)

耗電高，體積大，定點計算，機器語言，匯編語言第二代晶體管時代(1958-1965)

變集中處理為分級處理，浮點運算、高級語言第三代中小規(guī)模集成電路時代(1965-1970)

存儲容量大，運算速度快，幾十至幾百萬次/秒第四代大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路時代(1971至今)

向大型機和微型機兩個方向發(fā)展現(xiàn)代計算機發(fā)展方向巨型化，微型化，網(wǎng)絡化，智能化，多媒體化1.1概述第8頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六9計算機的發(fā)展世界上第一臺現(xiàn)代意義的電子計算機是1946年美國賓夕法尼亞大學設計制造的”ENIAC”(艾尼阿克)ElectronicNumericalIntegratorandCalculator電子數(shù)字積分與計算器電子管18,800繼電器1,500耗電150千瓦重30噸占地150m2字長12位5千次/秒加法4百次/秒乘法開創(chuàng)性地把電子元件用在數(shù)字計算裝置上，引起“電腦革命”第9頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六10馮.諾依曼(JohnVonNeuman)（1903～1957年）?關于電子計算機邏輯設計的初步探討?報告提出存儲程序計算機設計思想奠定現(xiàn)代計算機結構基礎1949年英國劍橋大學完成存儲程序的計算機EDVAC（愛迪薩克）ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer電子式離散變量自動計算機第10頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六11計算機硬件基本結構目前計算機硬件體系結構基本上還是經(jīng)典的馮·諾依曼結構，由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五個基本部分組成。第11頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六馮·諾依曼提出的計算機組成和工作方式的基本思想：（1）計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備五大部分組成。

（2）數(shù)據(jù)和指令以二進制代碼形式不加區(qū)別地存放在存儲器中，地址碼也為二進制形式；計算機能自動區(qū)分指令和數(shù)據(jù)。（3）編寫好的程序事先存入存儲器?？刂破鞲鶕?jù)存放在存儲器中的指令序列即程序來工作，由程序計數(shù)器（PC，ProgramCounter）控制指令的執(zhí)行順序?？刂破骶哂信袛嗄芰?，能根據(jù)計算結果選擇不同的動作流程第12頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六13計算機的發(fā)展史第13頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六電子計算機的發(fā)展：第一代：電子管計算機（1946-1956）第二代：晶體管計算機（1957-1964）第三代：中小規(guī)模集成電路計算機（1965-1970）第四代：超大規(guī)模集成電路計算機（1971-今）電子計算機按其性能分類：大型計算機/巨型計算機（MainframeComputer）中型計算機小型計算機（Minicomputer）微型計算機（Microcomputer）單片計算機（Single-ChipMicrocomputer）電子計算機趨勢速度、集成度、功能、容量、網(wǎng)絡、價格第14頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六

微型計算機經(jīng)歷了4位機、8位機、16位機至高性能的32位機，64位機正在廣泛應用。

15微機計算機的發(fā)展代發(fā)表年份字長(bits)型號線寬(m)晶體管數(shù)(萬個)時鐘頻率(MHz)速度(MIPS)一197119724840048008500.20.3<10.05二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.913.44.77-108-16<11-2四198519893280386804861-227.512016-3325-666-1220-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200六1995199619971999200132P/ProP/MMXPIIPIIIP40.60.60.35.25-.13.18-.135504507508501000133-200166-233233-450450-12001300-2400>300七2002？64Itanium0.13CPU:2.5KCache:30K800(20條指令/時鐘周期)>3000第15頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六161971年，美國舊金山南部森特克拉郡（硅谷）的IntegratedElectron公司（即Intel公司）首先制成4004微處理器，進而研制出由它組成的第一臺微型機。第一代微處理器：第一個微處理器是1971年美國Intel公司采用MOS大規(guī)模集成電路技術生產(chǎn)的4004，它本來是為高級袖珍計算器而設計的，但生產(chǎn)出來后，取得了意外的成功。第二代微處理器：第二代產(chǎn)品是1973～1977年間的產(chǎn)品。Intel公司的8080/8085、Zilog公司的Z80、Motorola公司的68000/6802、Rockwell公司的6502。第三代微處理器：1978～1980年微處理器進入了超大規(guī)模電路時代，16位微處理器時代開始，一塊硅片上可容納幾萬個晶體管。一些廠家推出了性能可與過去中檔小型計算機相比的16位微處理器。第16頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六17第四代微處理器：1984年以后進入了第四代。該代產(chǎn)品是32位微處理器，1984年7月，Motorola公司推出了MC68020，1985年Intel推出了80386。主要特征是，數(shù)據(jù)總線32位、地址總線32位，有實地址模式和虛地址保護模式和虛擬8086模式。第五代微處理器：1993年IntelPentium（奔騰）32位微處理器推出。第六代微處理器：代表性的產(chǎn)品有PentiumPro(高能奔騰)、PentiumII(奔騰II)、PentiumIII(奔騰III)。第七代微處理器：Pentium4仍然是32位的微處理器，采用超級管道技術，增加了144條SSE2指令，ALU在2倍的處理器核心時鐘頻率上運行。Itanium是64位微處理器，采用EPIC技術、RISC技術和CISC技術，三級高速緩存。EPIC表示顯式并行指令代碼(ExplicitParallelInstructionCode)，它是一個新的指令集，用于高級別的并行操作并允許最多并行執(zhí)行9條指令。第17頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六18“酷睿”是一款領先節(jié)能的新型微架構，設計的出發(fā)點是提供卓然出眾的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所謂的能效比。早期的酷睿是基于筆記本處理器的?？犷?：英文Core2Duo，是英特爾推出的新一代基于Core微架構的產(chǎn)品體系統(tǒng)稱之一。于2006年7月27日發(fā)布?？犷?，是一個跨平臺的構架體系，包括服務器版、桌面版、移動版三大領域。其中，服務器版的開發(fā)代號為Woodcrest，桌面版的開發(fā)代號為Conroe，移動版的開發(fā)代號為Merom。特性：

全新的Core架構

全部采用65nm制造工藝

全線產(chǎn)品為單核心，雙核心,四核心，目前為止L2緩存容量存在2MB和4MB兩個版本,上市時曾出現(xiàn)過2MB緩存容量

性能提升40%

能耗降低40%，主流產(chǎn)品的平均能耗為65瓦特

前端總線提升至1066Mhz(Conroe)，1333Mhz(Woodcrest)，667Mhz（Merom）第18頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六應用領域科學和工程計算密碼破譯，天氣預報，地質勘探，衛(wèi)星軌道計算工業(yè)控制機器人以及各種自動化裝備，溫度調(diào)節(jié)，閥門控制輔助設計/分析/制造/教學機械CAD，建筑CAD，CAE，CAM，CAI數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫管理，企業(yè)信息管理，統(tǒng)計匯總、辦公自動化智能模擬人工智能、專家系統(tǒng)、自學習第19頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六計數(shù)制：指用一組固定的數(shù)字符號和統(tǒng)一的規(guī)則表示數(shù)的方法。十進制——符合人們的習慣二進制——便于物理實現(xiàn)八進制——便于識別、書寫十六進制——便于微型計算機的使用1.2

計算機中數(shù)的表示和編碼

1.2.1

計算機中常用的數(shù)制及其轉換第20頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.1

計算機中常用的數(shù)制及其轉換一.進位計數(shù)制的表示方法十進制ND十個數(shù)碼：0～9，逢十進一。 例1234.5=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1加權展開式以10為基數(shù)，各位系數(shù)為0～9。 一般表達式：n:整數(shù)位數(shù)，m:小數(shù)位數(shù)，ai：取值范圍0-9第21頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六22一般，r進制數(shù)可以用下式表示：r：基數(shù)rk：權決定運算的進、借位決定數(shù)字在不同位置上的值基數(shù)使用數(shù)碼的個數(shù)權數(shù)制中每一位所具有的值第22頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六

二進制NB兩個數(shù)碼：0、1,逢二進一。 例1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3

加權展開式以2為基數(shù)，各位系數(shù)為0、1。 一般表達式：

1.2.1

計算機中的進位計數(shù)制第23頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六八進制No八個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7逢八進一。例1101.101=1×83+1×82+0×81+1×80+1×8-1+1×8-3

加權展開式以8為基數(shù)，各位系數(shù)為0～7。一般表達式：1.2.1

計算機中的進位計數(shù)制第24頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六特點：有0--7共8個數(shù)字符號，

逢8進位。用O（Q）表示。000B0O 001,000B100O

010,000B20O

011000B30O…001B1O 001001B11O

010001B21O ……………010B2O 001010B12O

010010B22O011B3O 001011B13O

010011B23O100B4O 001100B14O

010100B24O101B5O 001101B15O

010101B25O110B6O 001110B16O

010110B26O111B7O 001111B17O

010111B27O001,000,000B100O第25頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六

十六進制NH十六個數(shù)碼0～9、A～F，逢十六進一。 例：DFC.8=13×162+15×161+12×160+8×16-1

展開式以十六為基數(shù)，各位系數(shù)為0～9，A～F。 一般表達式：

1.2.1

計算機中的進位計數(shù)制第26頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六計算機中常用計數(shù)制

數(shù)

制基數(shù)r數(shù)

碼舉

例二進制

Binary20,11011.11八進制Octave80,1,2,3,4,5,6,7745.64十進制Decimal100,1,2,3,4,5,6,7,8,99999.99十六進制Hexadecimal160,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F0A45.B注：為了便于計算機識別，當十六進制數(shù)的首字符為字母時，前面加數(shù)字0。

第27頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.1

計算機中的進位計數(shù)制小結每一計數(shù)制有一確定的基數(shù)R，系數(shù)ai有R種可能的取值“逢R進一”小數(shù)點右移一位相當于乘R；反之相當于除以R例R=21101×2=（1×23+1×22+0×21+1×20）×2=1×23＋１+1×22＋１+0×21＋１+1×20＋１=1×2４+1×2３+0×22+1×2１=11010第28頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六29不同數(shù)制數(shù)的區(qū)別表示方法一：用后綴區(qū)分。

例1.123D

十進制數(shù)123=1×102+2×101+3×100例2.

123Q

八進制數(shù)123=1×82+2×81+3×80例3.123H

十六進制數(shù)123=1×162+2×161+3×160

第29頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六30方法二：用括號將數(shù)字括起，加以下標標注。例1.十進制數(shù)123表示為：(123)10

例2.八進制數(shù)123表示為：(123)8

例3.十六進制123表示為：(123)16第30頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六二.進位計數(shù)制之間的轉換R進制數(shù)轉換為十進制數(shù)：按權展開，求和

例：1011.1010B=1×23+1×21+1×20+1×2-1+1×2-3=11.625DFC.8H=13×162+15×161+12×160+8×16-1=3580.5十進制數(shù)轉換為R進制數(shù)：整數(shù)和小數(shù)部分分別進行轉換

1、整數(shù)部分

“除R取余”：十進制整數(shù)不斷除以轉換進制基數(shù)，直至商為0。每除一次取一個余數(shù)，從低位排向高位。第31頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六二.進位計數(shù)制之間的轉換例：39轉換成二進制數(shù)

39=100111B 2 392191（b0）

291（b1） 241（b2）

220（b3）

210（b4）

01（b5

）第32頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六二.進位計數(shù)制之間的轉換2、小數(shù)部分

“乘R取整”：用轉換進制的基數(shù)乘以小數(shù)部分，直至小數(shù)為0或達到轉換精度要求的位數(shù)。每乘一次取一次整數(shù)，從最高位排到最低位。例：1、0.625轉換成二進制數(shù)

0.625 ×2 1.2501(b-1) × 2 0.500(b-2) × 2 1.0 1(b-3)0.625=0.101B第33頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六二.進位計數(shù)制之間的轉換二進制與八進制、十六進制之間的轉換

八進制二進制：一位八進制數(shù)用三位二進制數(shù)表示。十六進制二進制：一位十六進制數(shù)用四位二進制數(shù)表示。二進制八進制：從小數(shù)點開始，分別向左右兩邊把三位二進制數(shù)碼劃為一組，最左和最右一組不足三位用0補充，然后每組用一個八進制數(shù)碼代替。二進制十六進制：與八進制類似，但是四位分為一組。第34頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六無符號數(shù)的運算無符號數(shù)的算術運算

包括：加法運算減法運算乘法運算除法運算第35頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六(1)二進制數(shù)運算—加、減0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10；例：1101+1011=110000-0=0；1-0=1；0-1=1；1-1=0；例：1101–1011=0010加法規(guī)則：逢二進一。減法規(guī)則：借一當二。第36頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六(2)二進制數(shù)運算—乘乘法規(guī)則：任何數(shù)乘以0得0，1乘以任何數(shù)得該數(shù)。即：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1乘法：

乘以2相當于左移1位；

1101×101110100001101100001例：1101×101=1000001第37頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六(3)二進制數(shù)運算—除除法規(guī)則：0除以任何數(shù)得0，任何數(shù)除以1得該數(shù)，除數(shù)不得為0。

除法：

除以2則相當于右移1位0÷1=0；1÷1=1例：

110÷10=11

11101101010100第38頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六無符號數(shù)的表示范圍一個n位的無符號二進制數(shù)X（Xn-1Xn-2……X1X0）其表示范圍為：

0≤

X≤2n-1

若運算結果超出這個范圍，則產(chǎn)生超出。判別方法：運算時，當最高位（Xn-1）向更高位有進位（或借位）時則產(chǎn)生超出。第39頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六[例]：

11111111

+00000001

100000000結果超出８位（最高位D7有進位），發(fā)生超出（結果為256，超出８位二進制數(shù)所能表示的范圍0~255）

第40頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示無符號數(shù)和帶符號數(shù)

無符號數(shù)：機器的全部有效位均用來表示數(shù)的大小，如

N＝01001表示無符號數(shù)9

帶符號數(shù)：機器中，最高位作符號位(數(shù)的符號用“0”、“1”

表示)，其余位為數(shù)值位。機器數(shù)與真值機器數(shù)：機器中數(shù)的表示形式，連同符號位一起數(shù)值化了的數(shù)，如原碼、反碼、補碼。真值：機器數(shù)所代表的實際數(shù)值例:一個8位機器數(shù)與它的真值對應關系：

真值：X1=+84=+1010100BX2=-84=-1010100B

機器數(shù)：[X1]機=01010100[X2]機=11010100第41頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示原碼

最高位為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。 數(shù)值位與真值數(shù)值位相同。 例：真值：x1=+1010100B x2=－1010100B

機器數(shù)：[x1]原=01010100 [x2]原=11010100

特點：

1、表示簡單、直觀。

2、0的表示不唯一，即真值0有兩種不同的表示形式，＋0或

-0。[＋0]原=0.00…0[-0]原=1.00…03、加減運算復雜。第42頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六定義 符號位：0表示正，1表示負；數(shù)值位：真值的絕對值。

二進制數(shù)：原碼：數(shù)0的原碼不唯一0000～1000n位原碼表示數(shù)值的范圍是-(2n-1-1)～+(2n-1-1)對應的原碼是1111～0111第43頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六

正數(shù)的反碼與其原碼相同。 負數(shù)反碼符號位為1，數(shù)值位為原碼數(shù)值各位取反。 例：8位反碼機器數(shù) x=+4：[x]原=00000100 [x]反=00000100 x=-4：[x]原=10000100[x]反=11111011x=+0：[x]原=00000000[x]反=00000000 x=-0：[x]原=10000000[x]反=11111111x=+127：[x]原=01111111 [x]反=01111111 x=-127：[x]原=11111111[x]反=100000001.2.2帶符號數(shù)的表示反碼第44頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六反碼[X]反二進制數(shù)：反碼：

數(shù)0的反碼不唯一0000～1111n位反碼表示數(shù)值的范圍是-(2n-1-1)～+(2n-1-1)對應的反碼是1111～0111第45頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示補碼數(shù)的補碼與“?！庇嘘P

“?！?計數(shù)系統(tǒng)的量程

[X]補=M＋X（modM）當X≥0，M丟掉,[X]補=X

當X<0，[X]補=M+X=M-｜X｜。

正數(shù)的補碼與原碼相同；負數(shù)的補碼為其反碼加1。

第46頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示補碼

x0≤x<2n-1

[x]補

=2n+x-2n-1≤x<0x0≤x<2n-1[x]補=2n-|x|-2n-1≤x<0正數(shù)的補碼與原碼相同負數(shù)的補碼是：原碼的符號位不變，其余各位求反加1。第47頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六

例：8位二進制數(shù)的模為：28=256

當X<0，[X]補=28-｜X｜

=256-｜X｜=255-｜X｜+1 =[X]反碼

+1

1.2.2帶符號數(shù)的表示第48頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示

例：8位補碼機器數(shù)

x=+4 [x]原=[x]反=[x]補=00000100 x=-4 [x]原=10000100 [x]反=11111011，[x]補=11111100

優(yōu)點：1、0的表示唯一。

2、加減運算方便。即負數(shù)用補碼表示時，可以把減法轉化為加法。

3、8位二進制補碼表示的整數(shù)范圍為+127---－128；16位二進制補碼表示的整數(shù)范圍為－32768～＋32767；若機器字長為n，則補碼表示的整數(shù)范圍為－2n-1～＋（2n-1－1）。

4、由補碼求真值：當為負數(shù)時，即最高位為1，其絕對值所對應的二進制數(shù)應為各數(shù)值位“按位求反加1”的和。第49頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示補碼運算：

補碼加法：[A+B]補=

[A]補+[B]補（mod2）

即兩數(shù)和的補碼等于兩數(shù)補碼的和。也就是，在進行補碼加法時，可以不必考慮加數(shù)的正負，直接進行加法即可。從而簡化了計算機內(nèi)部的操作。

注：在模2的意義下相加，即超過2的進位要丟掉。第50頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示例:

1、計算（-70+55）

解：[-70]原=11000110[-70]補=10111010[55]原=00110111[55]補=00110111[-70]補+[55]補=10111010+00110111=11110001

因符號位為“1”，所以對補碼相加結果11110001的數(shù)值部分“求反加1”得：-15

所以：-70+55＝－15第51頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示2、計算[-70+（-55）]解：[-70]原=11000110[-70]補=10111010[-55]原=10110111[-55]補=11001001[-70]補+[-55]補

=10111010+11001001=1（10000011）

因符號位為“1”，所以對補碼相加結果10000011的數(shù)值部分“求反加1”得：-125

所以：-70+（-55）＝-125第52頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示

注：

1、補碼運算步驟

1）將參加運算的操作數(shù)用補碼表示。

2）進行加法得到兩數(shù)和的補碼（符號位作為數(shù)的一部分參加運算）

3）判斷是否溢出

若沒有溢出，則可進一步求和的真值：和為正數(shù)可直接求出，和為負數(shù)，則再次“求反加1”，得到真值。第53頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示2、溢出的判斷：溢出：帶符號數(shù)運算的結果超出計算機可以表示的范圍，就是溢出。

8位整數(shù)范圍:（＋127，-128）兩個同符號數(shù)相加有可能產(chǎn)生溢出；兩個負數(shù)補碼相加后得到正數(shù)的補碼，或兩個正數(shù)的補碼相加后到負數(shù)的補碼，都是產(chǎn)生了溢出。第54頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示例：計算[＋65]補+

[＋96]補解：[＋65]補+

[＋96]補=01000001＋01100000

＝0

10100001

而10100001＝

[－95]補

可以看出，兩個正數(shù)的補碼相加后得到負數(shù)的補碼，顯然出錯了。因為161〉127，所以稱為正向溢出第55頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示例：計算（-70）補+（-60）補解：（-70）補+（-60）補

=10111010+11000100=101111110

兩個負數(shù)之和卻產(chǎn)生了正的結果，同樣是因為產(chǎn)生了溢出。因是超出了負的最大范圍，所以是負向溢出第56頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六溢出的判斷方法方法１：同號相減或異號相加——不會溢出。同號相加或異號相減——可能溢出：兩種情況： 同號相加時，結果符號與加數(shù)符號相反——溢出；異號相減時，結果符號與減數(shù)符號相同——溢出。方法２：兩個帶符號二進制數(shù)相加或相減時，若

C7C6＝1，則結果產(chǎn)生溢出。C7為最高位的進(借)位；C６為次高位的進(借)位。第57頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示3、溢出的解決：擴大數(shù)的表示范圍可以防止溢出。數(shù)的擴展不能改變數(shù)的大小，只能改變數(shù)的位數(shù)。

正數(shù)擴展：高位全部加0；負數(shù)擴展：高位全部加1。如：-70(10111010)補

(1111111110111010)補

第58頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示純小數(shù)時的情況

1、8位二進制數(shù)補碼范圍：+127/128－-1

小數(shù)形式:0.1111111－1.00000002、轉換方法：與整數(shù)相同第59頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2帶符號數(shù)的表示移碼定義：[x]

移＝2n-1+x[x]

移機器數(shù)，x為真值表示：符號位與補碼相反，其它位與補碼相同。

第60頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3數(shù)的定點表示與浮點表示定點與浮點表示1.定點數(shù)小數(shù)點位置固定的機器數(shù)。具有運算簡便,表示范圍小的特點。1)定點整數(shù)：小數(shù)點固定在數(shù)值位之后。 2)定點小數(shù)：小數(shù)點固定在數(shù)值位之前符號位之后。

第61頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3數(shù)的定點表示與浮點表示二進制數(shù)浮點表示：B=±S×2±P

PfPSfS

階苻階碼尾數(shù)尾數(shù)符號S－尾數(shù)，為原碼表示的純小數(shù)。P－階碼，為整數(shù)，常用補碼表示。R－進制，默認為2，二進制。2、浮點數(shù)B=±S×R±P1）小數(shù)點位置不固定。表示范圍大，運算復雜。第62頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3數(shù)的定點表示與浮點表示2）浮點數(shù)的規(guī)格化表示

規(guī)格化表示：使數(shù)值最高位為有效數(shù)值位。尾數(shù)用原碼表示時，使其最高位為一。尾數(shù)用補碼表示時，應滿足尾數(shù)最高數(shù)值位與符號位不同，即0.1××…

×和1.0×

×

…

×。規(guī)格化操作：相應地調(diào)整尾數(shù)和階碼的大小，使其滿足要求。第63頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六IEEE754標準 符號位 階瑪 尾數(shù) 總位數(shù)短實數(shù) 1 8 23 32長實數(shù) 1 11 52 64臨時實數(shù) 1 15 64 80第64頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.4計算機中常用的編碼BCD碼(BinaryCodedDecimal)

二進制代碼表示的十進制數(shù)。

8421BCD碼例：求十進制數(shù)876的BCD碼

[876]BCD=100001110110 876=36CH=1101101100B

第65頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.2.4計算機中常用的編碼符號信息的編碼：P11表1-2-2美國標準信息交換碼ASCII碼，用于計算機與計算機、計算機與外設之間傳遞信息。第66頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六ASCII碼第67頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六漢字的編碼計算機要處理漢字信息，就必須首先解決漢字的表示問題。同英文字符一樣，漢字的表示也只能采用二進制編碼形式，目前使用比較普遍的是我國制定的漢字編碼標準GB2312-80，該標準共包含一、二級漢字6763個，其他符號682個，每個符號都是用14位（兩個7位）二進制數(shù)進行編碼，通常叫做國標碼。如“啊”的國標碼為0110000，0100001。新的國標漢字庫已包括兩萬多個漢字和字符。一般符號202序號60數(shù)字22英文52日文假名169希臘字母48俄文66漢語拼音26漢語注音37一級漢字3755二級漢字3008第68頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六國標碼：國家標準信息交換用漢字編碼，每個漢字用四位十六進制數(shù)表示（二個字節(jié)），漢字的這2個字節(jié)都在21H—7EH之間，區(qū)位碼：每個漢字用二個十進制數(shù)表示區(qū)碼和位碼6763個常用漢字，列表，分94個區(qū)，每區(qū)94位如“啊”國標碼在10H(16D)區(qū)第1位，（區(qū)號＋20H，位號＋20H）表示出來就是30H，21H，區(qū)位碼1601

每一字節(jié)只占用低7位（與ASCII碼沖突）機內(nèi)碼：將國標碼兩個字節(jié)最高位都置1

機內(nèi)碼＝國標碼＋8080H，“啊”

B0A1H 故不會與ASCII沖突輸入碼輸出碼第69頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六第70頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六

第3節(jié)微型計算機系統(tǒng)

1.3.1微處理器微處理器中央處理器：運算器和控制器合在一起稱中央處理器。微處理器：利用超大規(guī)模集成電路技術把運算器和控制器集成在一片硅片上形成微處理器，即CPU。一般由算術邏輯單元、累加器和通用寄存器組、程序計數(shù)器、數(shù)據(jù)地址鎖存器／緩沖器、時序和控制邏輯部件及內(nèi)部總線等組成。

第71頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.3.1微處理器微處理器結構CPU的主要功能是取出指令、分析、并執(zhí)行指令，也就是不斷地從存儲器中取出指令和操作數(shù)，完成指令所規(guī)定的操作工作。

第72頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.3.1微處理器1）算術邏輯單元ALU：進行各種算術運算和邏輯運算。2）累加器和通用寄存器組：保存參加運算的數(shù)據(jù)和運算的中間結果。累加器是特殊的寄存器，它既向ALU提供操作數(shù)，又接收ALU的運算結果。3）CPU中有一些專用寄存器（如程序計數(shù)器PC、堆棧指針

SP和標志寄存器FR等）。4）程序計數(shù)器用來存放下一條要執(zhí)行的指令地址。第73頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.3.1微處理器5）堆棧指針SP：用來存放棧頂?shù)刂?。堆棧是一種特殊的存貯區(qū)域，按照“先進后出”的原則工作。6）標志寄存器：存放指令執(zhí)行結果的特征和處理器的狀態(tài)。7）指令譯碼器：對指令進行譯碼，產(chǎn)生相應的控制信號送至時序和控制邏輯電路，組合成外部電路工作所需要的時序和控制信號。第74頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.3.1微處理器

指令執(zhí)行的基本過程：（1）假設程序已存儲在內(nèi)存單元中。開始執(zhí)行程序時，程序計數(shù)器中保存第一條指令的地址，指明當前將要執(zhí)行的指令存放在存儲器的哪個單元。（2）控制器將程序計數(shù)器中的地址送至地址寄存器MAR，并發(fā)出讀命令。存儲器根據(jù)此地址取出一條指令，經(jīng)過數(shù)據(jù)總線送入指令寄存器IR。（3）指令譯碼器對IR中的指令進行譯碼，并由控制邏輯陣列向存儲器、運算器等部件發(fā)出操作命令，執(zhí)行指令操作碼規(guī)定的操作。操作可以是讀／寫內(nèi)存、算術／邏輯運算或輸入/輸出操作等。（4）修改程序計數(shù)器的內(nèi)容，為取下一條指令做準備。

第75頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1.3.2微型計算機微型計算機

微型計算機由CPU、存儲器、輸入／輸出接口及系統(tǒng)總線組成。第76頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六微機與外部交換信息通過總線控制。外部——采用三總線結構AB、DB、CB。內(nèi)部——采用單總線,

即內(nèi)部所有單元電路都掛在內(nèi)部總線上，分時使用總線。1.3.2

微型計