微型計算機(jī)原理及應(yīng)用問題1：計算機(jī)？問題2：微型計算機(jī)組成？問題3：工作原理？先修課程

計算機(jī)文化基礎(chǔ) 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 高級計算機(jī)語言（C語言）2023/12/41共56張課程教學(xué)基本要求

掌握計算機(jī)中不同進(jìn)制的表示方法及其轉(zhuǎn)換，尤其掌握計算機(jī)中補(bǔ)碼的表示與運算。熟悉微處理器的組成及各部件的功能，掌握CPU中的寄存器陣列，標(biāo)志寄存器及堆棧操作。對CPU主要時序要熟悉。掌握常用的指令及指令對標(biāo)志位的影響，熟悉常用的尋址方式。掌握常用的偽指令，及宏匯編語言程序設(shè)計。掌握內(nèi)存儲器的結(jié)構(gòu)，RAM與ROM的特點，性能及接口設(shè)計。掌握常用的總線及其接口。2023/12/42共56張掌握中斷的全過程及微機(jī)中的中斷系統(tǒng)。掌握并行與串行接口芯片及計數(shù)器/定時器芯片的原理及應(yīng)用。熟悉D/A與A/D的轉(zhuǎn)換原理與應(yīng)用。主要參考書：

《16/32位微機(jī)原理、匯編語言及接口技術(shù)》 錢曉捷、陳濤編著 機(jī)械工業(yè)出版社《微型計算機(jī)原理及應(yīng)用》鄭學(xué)堅、周斌編著清華大學(xué)出版社《IBMPC匯編語言程序設(shè)計》沈美明、溫冬嬋編著清華大學(xué)出版社《The80x86IBMPCandCompatibleComputersAssemblyLanguage,DesignandInterfacing》《現(xiàn)代微型計算機(jī)與接口教程》楊文顯主編清華大學(xué)出版社《微型計算機(jī)原理》潘名蓮、馬爭、惠林編電子工業(yè)出版社2023/12/43共56張第一章計算機(jī)系統(tǒng)概述1.1計算機(jī)的產(chǎn)生公元600年左右，我國出現(xiàn)計算工具——算盤。17世紀(jì)歐洲出現(xiàn)計算尺和機(jī)械式計算機(jī)。19世紀(jì)英國數(shù)學(xué)家巴貝芝(1791-1871)提出通用計算機(jī)的基本設(shè)計思想。巴貝芝可能是第一個意識到計算機(jī)中條件轉(zhuǎn)移的重要性的人。(abacus)2023/12/44共56張美國的赫曼·霍勒瑞斯(1860—1929)在美國1890年人口普查的時候采用穿孔卡片記錄人口普查信息。 處理了超過6200萬張的卡片，包含的數(shù)據(jù)是1880年人口普查的2倍，而數(shù)據(jù)處理只花了大約1/3時間。1897年該設(shè)備第一次用于俄羅斯的人口普查。 1896年，霍勒瑞斯創(chuàng)立了制表機(jī)公司，出租和出售穿孔卡片設(shè)備。1911年，經(jīng)過合并，該公司成為計算-制表-記錄(Computing-Tabulating-Recording)公司，即C-T-R公司。1915年，C-T-R的主席是ThomasJ.Watson(1874-1956)，他在1924年把公司的名字改為國際商用機(jī)器公司，即IBM。2023/12/45共56張19世紀(jì)中葉，英國數(shù)學(xué)家布爾(1824-1898)創(chuàng)立了布爾代數(shù)。1937年英國數(shù)學(xué)家圖靈(1912-1954)提出了著名的“圖靈機(jī)”的模型，探討了計算機(jī)的基本概念，證明了通用數(shù)字計算機(jī)是能夠制造出來的。美國計算機(jī)協(xié)會設(shè)有圖靈獎。1946年2月,在美國賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾學(xué)院，由物理學(xué)博士J.W.Mauchly和電氣工程師J.P.Eckert領(lǐng)導(dǎo)的小組研制出世界上第一臺數(shù)字式電子計算機(jī)ENIAC(E1ectronicNumericalIntegratorAndCalculator)。這臺計算機(jī)用電子管實現(xiàn)，采用字長為10位的十進(jìn)制計數(shù)方式，每秒可進(jìn)行5000次的加法運算。該機(jī)在1943年研制時，其最初的目的是為陸軍編制各種彈道表。2023/12/46共56張2023/12/47共56張ENIAC共使用了18000個電子管，占地135m2，功率150kw，重量達(dá)30噸，每秒鐘可進(jìn)行5000次加法運算。1944年夏，著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼（VonNeumann）偶然獲知ENIAC的研制，他參加并研究了新型計算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在他執(zhí)筆的報告里，提出了采用二進(jìn)制計算、存儲程序和在程序控制下自動執(zhí)行的思想。按照這一思想，新機(jī)器將由五個部件構(gòu)成，即運算、控制、存儲、輸入和輸出，報告還描述了各部件的職能和相互間的聯(lián)系。稱為“馮·諾依曼”機(jī)。

1930年開始，匈牙利人馮·諾依曼就一直住在美國。他能在腦子里構(gòu)思復(fù)雜的算法而享有很高的聲譽(yù)，是普林斯頓高級研究學(xué)院的一名數(shù)學(xué)教授，研究范圍很廣，從量子理論到游戲理論的應(yīng)用再到經(jīng)濟(jì)學(xué)。2023/12/48共56張幾十年來，計算機(jī)一直是按馮·諾依曼提出的設(shè)計思想發(fā)展的，其基本思想主要是：（1）采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；（2）將編制好的程序和原始數(shù)據(jù)送入主存儲器，然后啟動計算機(jī)工作；（3）計算機(jī)應(yīng)包括運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件，并規(guī)定了各個基本部件的功能。馮·諾依曼思想被看作是計算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，直到現(xiàn)在，各類計算機(jī)的基本組成均屬于馮·諾依曼型。2023/12/49共56張1.2計算機(jī)的發(fā)展 以計算機(jī)物理器件的變革作為標(biāo)志，把計算機(jī)的發(fā)展劃分為四代：第一代(1946年～1957年)：電子管計算機(jī)第二代(1957年～1965年)：晶體管計算機(jī)第三代(1965年～1971年)：集成電路計算機(jī)第四代(1971年以后)：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路

2023/12/410共56張

邏輯元件程序設(shè)計語言運算速度內(nèi)存容量第一代計算機(jī)1946~1957年電子管機(jī)器語言或匯編語言幾千次每秒幾KB第二代計算機(jī)1957~1965年晶體管FORTRAN、ALGOL、COBOL幾十萬次每秒幾十KB第三代計算機(jī)1965~1971年中、小規(guī)模集成電路操作系統(tǒng)和會話式語言百萬次每秒

MB級第四代計算機(jī)1971~大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路

更豐富幾百萬甚至上億次每秒越來越大第五代智能化計算機(jī)，使計算機(jī)具有人工智能，可像人一樣能看、能聽、能說、能思考，具有學(xué)習(xí)功能，能自動進(jìn)行邏輯判斷等2023/12/411共56張1.3微型計算機(jī)的發(fā)展 微型計算機(jī)(Microcomputer)的中央處理器(CPU，Contra1ProcessingUnit)采用了大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)。稱為微處理器MPU(MicroProcessingUnit或Microprocessor)。微型計算機(jī)的發(fā)展是與微處理器的發(fā)展同步的。微處理器集成度幾乎每18個月增加一倍，產(chǎn)品每2～4年更新?lián)Q代一次。各代的劃分以MPU的字長和速度為主要依據(jù)。2023/12/412共56張第一代（1971-1972）----主要產(chǎn)品為4位和低檔8位微機(jī)。第二代（1973-1977）----主要產(chǎn)品為中高檔8位微機(jī)。有Inte1公司的8080、Motorola公司的M6800。8位單片機(jī)MCS-48系列和MCS-51系列。第三代（1978-1984）----各公司相繼推出一批16位的微處理器芯片，如Intel8086/8088/80286，MC68000/68010，Z8000等。第四代（1985-1999）----1985年，Intel公司推出32位微處理器芯片80386

80486

Pentium(奔騰)

PentiumPro(高能奔騰)

MMXPentium(多能奔騰，MMX:多媒體增強(qiáng)指令集)

PentiumII

PentiumIII

PentiumIV

PentiumV；第五代（2000-至今）----當(dāng)前，Intel和HP公司已聯(lián)合定義了被稱作“顯式并行指令計算”（ExplicitlyParallelInstructionComputing,EPIC）的IA-64位指令架構(gòu)。64位的微處理器芯片2000年8月已經(jīng)誕生，Intel展示的代號為“Merced”的Itanium(安騰)CPU，其應(yīng)用目標(biāo)是高端服務(wù)器和工作站。2023/12/413共56張2023/12/414共56張1．微處理器(Microprocessor) 微處理器也叫微處理機(jī)，是微型計算機(jī)的核心部件。包括：算術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticLogicUnit）、控制單元CU（ControlUnit）和寄存器陣列RA(RegisterArray/Stuff)三個基本部分，簡稱μP或MP，在微型計算機(jī)中直接用CPU(CentralProcessingUnit)表示微處理器。2.微型計算機(jī)(MicroComputer)

以微處理器為核心，加上由大規(guī)模集成電路制作的存儲器(ROM和RAM)、輸入/輸出(I/O)接口和系統(tǒng)總線組成的。簡稱μC或MC。當(dāng)將這些組成部分集成在一個超大規(guī)模芯片上，則稱之為單片微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)（SingleClipMicroComputer）；組裝在一塊或多塊印刷電路板上稱之為單板、多板微型計算機(jī)（Single/MultiBoardMicroComputer）。1.4微型計算機(jī)系統(tǒng)的三個層次2023/12/415共56張

微型計算機(jī)系統(tǒng)(MicroComputerSystem)是以微型計算機(jī)為核心，再配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路和控制微型計算機(jī)工作的軟件而構(gòu)成的完整的計算機(jī)系統(tǒng)。簡稱μCS或MCS。

軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用來支持應(yīng)用軟件的開發(fā)與運行的，它包括操作系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)實用程序和各種語言處理程序等。應(yīng)用軟件是用來為用戶解決具體應(yīng)用問題的程序及有關(guān)的文檔和資料。3.微型計算機(jī)系統(tǒng)2023/12/416共56張微型計算機(jī)系統(tǒng)的組成2023/12/417共56張2023/12/418共56張2023/12/419共56張裸機(jī)操作系統(tǒng)其他系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件用戶計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2023/12/420共56張1.5微型計算機(jī)的分類、特點、性能指標(biāo)和應(yīng)用1．分類： 微型計算機(jī)的分類方法有多種。按微處理器的字長，可分為：4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)和64位機(jī)等；按結(jié)構(gòu)，可分為單片機(jī)和多片機(jī)；按組裝方式，可分為單板機(jī)和多板機(jī)；按外形和使用特點，可分為臺式微機(jī)和筆記本式微機(jī)等等。2023/12/421共56張1.巨型機(jī)運算速度快，可達(dá)億次每秒以上，存儲容量大2.大型機(jī)運算速度一般在幾千萬次/秒，主存容量較高。有比較完善的指令系統(tǒng)，豐富的外部設(shè)備和功能齊全的軟件系統(tǒng)。3.中型機(jī)中型機(jī)規(guī)模介于大型機(jī)和小型機(jī)之間。4.小型機(jī)規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、操作簡便、維護(hù)容易，從而得以廣泛推廣應(yīng)用。5.微型機(jī)采用微處理器、半導(dǎo)體存儲器和輸入輸出接口等芯片組裝，具有體積更小、價格更低、通用性更強(qiáng)、靈活性更好、可靠性更高、使用更加方便等優(yōu)點。6.工作站工作站實際上就是一臺高檔微機(jī)，運算速度快，主存儲器容量大，易于聯(lián)網(wǎng)，特別適合于CAD/CAM和辦公室自動化。按計算機(jī)規(guī)模分類

2023/12/422共56張微型計算機(jī)的特點：

①形小、體輕、功耗低 ②價格便宜 ③結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠 ④使用方便、通用性強(qiáng)2023/12/423共56張3．微型計算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)字長 字長是計算機(jī)內(nèi)部一次可以處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。取決于通用寄存器、內(nèi)存儲器、ALU的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線寬度。內(nèi)存儲器容量 存儲器容量是衡量計算機(jī)存儲二進(jìn)制信息量大小的一個重要指標(biāo)。內(nèi)存的容量大小決定計算機(jī)的速度。運算速度計算機(jī)的運算速度一般用CPU每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)表示。常用百萬條指令/秒(MIPS,MillionsofInstructionPerSecond)作單位。主頻稱為微處理器的工作頻率，或微處理器內(nèi)頻；主板的工作頻率：內(nèi)存、控制芯片組和CPU之間總線的工作頻率，也稱為微處理器外頻

2023/12/424共56張主板的性能指標(biāo)a.微處理器的支持能力，包括CPU插槽類型、CPU種類、外頻范圍、電壓范圍b.系統(tǒng)芯片組的類型c.是否集成顯卡、聲卡、調(diào)制解調(diào)器（Modem）、網(wǎng)卡d.支持內(nèi)存和高速緩存（Cache）的類型與容量e.系統(tǒng)BIOS的版本、功能f.擴(kuò)充插槽及I/O接口的數(shù)量、類型g.主板的電壓輸出范圍2023/12/425共56張硬盤的性能指標(biāo)

容量、速度和安全性是硬盤的3項主要指標(biāo)系統(tǒng)總線的性能指標(biāo)a.

總線的帶寬（數(shù)據(jù)傳輸率）

總線的帶寬指的是單位時間內(nèi)總線上可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，以MB/s為單位；b.

總線的位寬

總線的位寬是指總線能同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)；c.

總線的工作頻率

又稱為外頻，它是指用于協(xié)調(diào)總線上各種操作的時鐘頻率。三者關(guān)系：總線帶寬=(總線位寬/8)×總線工作頻率(MB/s)2023/12/426共56張外設(shè)擴(kuò)展能力

主要指計算機(jī)系統(tǒng)配接各種外部設(shè)備的可能性、靈活性和適應(yīng)性。軟件配置情況

軟件是計算機(jī)系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，它配置是否齊全，直接關(guān)系到計算機(jī)性能的好壞和效率的高低。2023/12/427共56張4．微型計算機(jī)的應(yīng)用：

⑴用于科學(xué)計算(數(shù)值計算)、數(shù)據(jù)處理及信息管理方向；⑵用于過程控制及自動化（智能化）儀器、儀表方向；2023/12/428共56張1.6微型計算機(jī)中數(shù)和字符的表示以及運算基礎(chǔ) 數(shù)字系統(tǒng)是僅僅用數(shù)字來“處理”信息以實現(xiàn)計算和操作的電子網(wǎng)絡(luò)。該數(shù)制系統(tǒng)只有兩個可能的值：該值要么是0，要么是1。此特征定義了二進(jìn)制或基-2的數(shù)制系統(tǒng)，數(shù)字的本身(0和1)稱為(bits)比特，簡稱為“二進(jìn)制數(shù)字”。數(shù)字系統(tǒng)必須完成如下任務(wù)：1.將現(xiàn)實世界的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字網(wǎng)絡(luò)可以理解的二進(jìn)制“語言”。2.僅用數(shù)字0和1完成所要求的計算和操作。3.將處理的結(jié)果以我們可以理解的方式返回給現(xiàn)實世界。2023/12/429共56張

計算機(jī)的處理對象是各種各樣的數(shù)據(jù)，在使用上，計算機(jī)的數(shù)據(jù)可以分為兩類：1、

數(shù)----用來直接表征量的多少。他們有大小之分，并能進(jìn)行加減等運算。2、

碼----代碼或編碼（Code）,在計算機(jī)中用來代表某個事物或描述某種信息。 數(shù)和碼在使用場合上有區(qū)別，在使用形態(tài)上并沒有區(qū)別。數(shù)和碼有時又是相通的，比如，BCD碼雖然是碼，但卻用來表示十進(jìn)制數(shù)，它可以象二進(jìn)制一樣進(jìn)行運算，只是運算后必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整；又比如表示數(shù)時，對正、負(fù)號的處理需用到碼的概念。2023/12/430共56張編碼（Code)是采用少量的基本符號，選用一定的組合原則，以表示大量復(fù)雜多樣信息的技術(shù)。解碼(Decode)是編碼的逆過程，用于提取二進(jìn)制數(shù)字的含義。編碼和解碼可以看成是有一本字典在人類語言和二進(jìn)制數(shù)字之間進(jìn)行翻譯。位（bit）是計算機(jī)所能表示的最小數(shù)據(jù)單位。字節(jié)(Byte)是微型計算機(jī)的最基本的數(shù)據(jù)單位，每個字節(jié)是八位二進(jìn)制數(shù)的組合。字長是計算機(jī)內(nèi)部一次可以處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。2023/12/431共56張數(shù)制----數(shù)制是人們利用符號來計數(shù)的科學(xué)方法，一般采用的是進(jìn)位計數(shù)制，又稱進(jìn)位制。十進(jìn)制（decimalsystem）其一般形式為：

N進(jìn)制數(shù)的一般形式： 其中，Ni為第i位的權(quán)，Ki為第i位的系數(shù)，N為計數(shù)基數(shù)。二進(jìn)制（binarysystem）使用的數(shù)碼為0，1；每位的權(quán)為2的冪。例如： 2023/12/432共56張為什么要使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制？----簡化書寫，便于記憶。為方便起見，對不同進(jìn)制的數(shù)常采用后綴字母以示區(qū)別： 十進(jìn)制 D或d或沒有后綴

二進(jìn)制 B或b 八進(jìn)制 Q或q十六進(jìn)制 H或h八進(jìn)制（octalsystem）使用的數(shù)碼為0,1,2,3,4,5,6,7；每位的權(quán)為8的冪。十六進(jìn)制（hexadecimalsystem）使用的數(shù)碼為0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F；每位的權(quán)為16的冪2023/12/433共56張不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

非十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，展開相加即可。例如：(463)8=4*82+6*81+3*80=4*64+6*8+3 =256+48+3 =(307)10十進(jìn)制換成其它進(jìn)制：整數(shù)部分采用除以基數(shù)取余，小數(shù)部分采用乘以基數(shù)取整的法則。2023/12/434共56張例1：(54.39)10=(36.63D7)162023/12/435共56張例2：(175.625)10=(10101111.101)2

整數(shù)部分轉(zhuǎn)換結(jié)果：(175)10=

K7K6K5K4K3K2K1K0=(10101111)2計算步驟簡化為如下形式：2023/12/436共56張對于小數(shù)部分：最后將小數(shù)部分和整數(shù)部分合并。小數(shù)部分轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.625)10=0.K-1K-2K-3=(0.101)2計算步驟簡化為如下形式：2023/12/437共56張2023/12/438共56張計算機(jī)數(shù)的定點和浮點表示真值----指符合人們習(xí)慣的數(shù)的原始表示形式。機(jī)器數(shù)----數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的實際表示形式。定點數(shù)----指小數(shù)點的默認(rèn)位置已被固定的數(shù)。若小數(shù)點的位置被固定在機(jī)器數(shù)的最右側(cè)，該數(shù)據(jù)為“定點整數(shù)”，若小數(shù)點的位置被固定在機(jī)器數(shù)的最左側(cè)（最高數(shù)值位之前和符號位之間），該數(shù)據(jù)為“定點小數(shù)”。

對于任意一個二進(jìn)制數(shù)總可以表示為純小數(shù)或純整數(shù)與一個2的整數(shù)次冪的乘積，例如二進(jìn)制數(shù)N可寫成

N=2P×S

其中，S稱為數(shù)N的尾數(shù)；P稱為數(shù)N的階碼；2稱為階碼的底。S表示了數(shù)N的全部有效數(shù)字，P決定了小數(shù)點的位置。2023/12/439共56張小數(shù)點位置小數(shù)點位置2023/12/440共56張計算機(jī)中定點整數(shù)的表示定點整數(shù)的表示分為兩類：（1）無符號的定點整數(shù)（簡稱無符號數(shù)）----機(jī)器數(shù)只表達(dá)0和正整數(shù)，其中每一位都表示數(shù)值。例如，8位無符號數(shù)的范圍為0～255。（2）有符號的定點整數(shù)（簡稱有符號數(shù)）----機(jī)器數(shù)表達(dá)0、正整數(shù)、負(fù)整數(shù)。一般最高有效位作為“符號位”來表示數(shù)的正負(fù)，0為正整數(shù)，1為負(fù)整數(shù)。注意：符號位沒有數(shù)值的含義。在機(jī)器中表示有符號數(shù)有三種表示方法：原碼、反碼和補(bǔ)碼。為了有符號數(shù)運算的方便，目前實際上采用的（計算機(jī)內(nèi)部默認(rèn)）是補(bǔ)碼運算，研究反碼和原碼是為了研究補(bǔ)碼。2023/12/441共56張原碼----符號位為0，表示正數(shù)；為1，表示負(fù)數(shù)；其余各位等同于真值的絕對值。例如： （10000010）原碼=—（2）100的原碼有兩種表示：00000000（+0）或10000000（-0）反碼----符號位的用法和正數(shù)的表示同“原碼”一樣；負(fù)數(shù)的表示是在“原碼”表示的基礎(chǔ)上通過將符號位以外的的各位取反來獲得的（其實就是將負(fù)數(shù)的絕對值的原碼按位取反）。這時 （10000010）反碼=—（125）100的反碼有兩種表示：00000000（+0）或11111111（-0）8位二進(jìn)制原碼和反碼所能表示的數(shù)值范圍為-127d～+127d2023/12/442共56張補(bǔ)碼----符號位的用法和正數(shù)的表示同“原碼”一樣；負(fù)數(shù)的表示是在“反碼”的基礎(chǔ)上通過加1來獲得的。

這時（10000010）補(bǔ)碼=—（126）10為了理解補(bǔ)碼的意義，舉一個鐘表對時的例子。若標(biāo)準(zhǔn)時間是7點整，而有一只鐘停在11點整。要把鐘校準(zhǔn)到7點整，可以倒撥4格，即11-4＝7;也可以順撥8格，這是因為時鐘順撥時，到12點就從0重新開始計時，相當(dāng)于自動丟失一個數(shù)12，即11+8＝12(自動丟失)+7＝7。2023/12/443共56張 這個自動丟失的數(shù)(12)是一個循環(huán)計數(shù)系統(tǒng)中所表示的最大數(shù)，稱之為“?！薄?/p>

11-4≡11+8 (mod12) -4≡+8 (mod12)

mod12表示以12為模數(shù)。當(dāng)?shù)仁絻蛇呁阅?2，它們的余數(shù)相同，故上式在數(shù)學(xué)上稱為同余式。和(-4)與(+8)的同余相仿，(-5)與(+7)、(-6)與(+6)、(-7)與(+5)等等也都同余，或互為補(bǔ)數(shù)。不難看出，一個負(fù)數(shù)的補(bǔ)數(shù)必等于模加上該負(fù)數(shù)(或模減去該負(fù)數(shù)的絕對值)。由此可以推論：對于某一確定的模，某數(shù)減去絕對值小于模的另一數(shù)，總可以用某數(shù)加上“另一數(shù)的負(fù)數(shù)與其模之和”(即補(bǔ)數(shù))來代替。所以，引進(jìn)了補(bǔ)碼以后，減法就可以轉(zhuǎn)換為加法了。 例如，在字長為8位的二進(jìn)制數(shù)制中，其模為28=256d，若有64-10＝64+(-10)＝64+[256-10]=64+246＝256+54=542023/12/444共56張一般地說，對于n位二進(jìn)制數(shù)，某數(shù)X的補(bǔ)碼總可以定義為：[X]補(bǔ)＝2n+X。或者：

[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)＝[X+Y]補(bǔ)

8位二進(jìn)制補(bǔ)碼所能表示的數(shù)值范圍為-128d～+127d（+0）和（-0）的補(bǔ)碼表示一樣：000000002023/12/445共56張如何解決定點補(bǔ)碼的加法運算？規(guī)則：[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)＝[X+Y]補(bǔ)（mod2n）如何解決定點補(bǔ)碼的減法運算？[X-Y]補(bǔ)＝[X+(-Y)]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)[Y]補(bǔ)[-Y]補(bǔ)將[Y]補(bǔ)取反加1將[-Y]補(bǔ)取反加1求補(bǔ)運算2023/12/446共56張使用補(bǔ)碼的意義：（1）一個整數(shù)的補(bǔ)碼和它的真值是一一對應(yīng)的關(guān)系；（2）既可以使用一位二進(jìn)制數(shù)表示整數(shù)的符號，又使得加法運算的結(jié)果仍為結(jié)果的補(bǔ)碼：

[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)＝[X+Y]補(bǔ)（3）減法運算轉(zhuǎn)化為加法運算：[X-Y]補(bǔ)＝[X+(-Y)]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)（4）大大簡化了電路的設(shè)計。2023/12/447共56張如何求一個數(shù)的補(bǔ)碼？ 1、0和正數(shù)的補(bǔ)碼是其本身； 2、負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼(對于負(fù)數(shù)X)：（1）將|X|轉(zhuǎn)化為特定字長的二進(jìn)制數(shù)

將其按位取反加1； （2）“帶借位0減”，即?！獆X|例如-37H的補(bǔ)碼為：1（借位）00H-37H=C9H練習(xí)：求-5的補(bǔ)碼，設(shè)字長為8位。2023/12/448共56張對于負(fù)數(shù)X的補(bǔ)碼，將其二進(jìn)制的值按位取反加1，得到的是|X|。練習(xí)：11111101B=—（）D?數(shù)的范圍：

符號：無 有

8位字長：0～255-128～12716位字長：0～65535-32768～32767字長的擴(kuò)展：8位16位 低八位不變，高八位以符號填充。練習(xí)： 86H（****）H? 68H（****）H?2023/12/449共56張問題：機(jī)器碼11111101B到底真值是什么？C語言中使用signed（省略）和unsigned來區(qū)分。int，unsignedint匯編程序設(shè)計中，在于編程者自己把握。2023/12/450共56張溢出的判斷無符號數(shù)相加的溢出判斷：相加結(jié)果最高位有進(jìn)位就是溢出。對于有符號數(shù)： 運算結(jié)果的最高位向符號位的進(jìn)位用Cp表示，符號位向進(jìn)位位的進(jìn)位用Cs表示若表示無溢出，溢出標(biāo)志為0；若表示溢出，溢出標(biāo)志為1。2023/12/451共56張（1）正數(shù)加負(fù)數(shù)----永不溢出；（2）兩正數(shù)相加，結(jié)果的符號位為1，溢出；（3）兩負(fù)數(shù)相加，結(jié)果的符號位為0，溢出。2023/12/452共56張計算機(jī)中的碼十進(jìn)制8421BCD碼2421碼余3碼余3格雷碼00000000000110010100010001010001102001000100101011130011001101100101401000100011101005010110111000110060110110010011101701111101101011118100011101011111091001111111001010*常見的十進(jìn)制代碼（用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)）2023/12/453共56張*標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼及其字符ASCII碼是“美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼”（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）的縮寫。標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼碼長7位，可表示128個字符；擴(kuò)展ASCII碼（8位）增加了128個圖形符號碼，并且替換了