1、2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),1,考核及成績(jī)構(gòu)成,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),2,教材,1、微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 許立梓等主編，機(jī)械工業(yè)出版社 2、80 x86 IBM PC及兼容計(jì)算機(jī)（卷I和卷II) 匯編語(yǔ)言，設(shè)計(jì)與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社（原版影印教材） 3、計(jì)算機(jī)組成原理 白中英主編，辭學(xué)出版社,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),3,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),主要介紹微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，基本組成原理以及運(yùn)算基礎(chǔ)。 1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類(lèi) 2、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概論 3、數(shù)制及轉(zhuǎn)換 4、計(jì)算機(jī)中的數(shù)及編碼 5、計(jì)算機(jī)中數(shù)的運(yùn)算方法 作業(yè)

2、,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),4,1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類(lèi),1.1發(fā)展：,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),5,1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類(lèi),1.2 分類(lèi)：,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),6,世界的超級(jí)計(jì)算機(jī),日本的“京” 配備了88128顆富士通SPARC64 VIIIfx 2.0GHz八核心處理器， 最大計(jì)算性能10.51Petaflop（千萬(wàn)億次）/s，總功耗為12659.9千瓦。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),7,世界的超級(jí)計(jì)算機(jī),中國(guó)的”天河一號(hào)“（天津） 達(dá)到2.57 petaflop/s，配備20多萬(wàn)顆處理器核心， 造

3、價(jià)在6億 人民幣以上。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),8,世界的超級(jí)計(jì)算機(jī),美國(guó)”JAGUAR” JAGUAR”美國(guó)能源部 最大計(jì)算能力為1.75 petaflop/s,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),9,世界的超級(jí)計(jì)算機(jī),中國(guó)”星云”（深圳） 最大計(jì)算能力為1.271 petaflop/s,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),10,世界的超級(jí)計(jì)算機(jī),日本”Tsubame 2.0”,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),11,世界的超級(jí)計(jì)算機(jī),歐洲“Tera-100 ” 最大計(jì)算性能約為1Petaflop/s,2020/8/6,第一章 微

4、型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),12,2、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概論,1、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展 2、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 3、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 4、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概況,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),13,2.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展,第一階段（19711973）：典型的微型機(jī)以Intel 4004和Intel 4040為基礎(chǔ)。微處理器和存儲(chǔ)器采用PMOS工藝，工作速度很慢。微處理器的指令系統(tǒng)不完整；存儲(chǔ)器的容量很小，只有幾百字節(jié)；沒(méi)有操作系統(tǒng)，只有匯編語(yǔ)言。主要用于工業(yè)儀表、過(guò)程控制或計(jì)算器中。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),14,2.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展,第二階段（197419

5、77）：以8位微處理器為基礎(chǔ)，典型的微處理器有Intel 8080/8085、Zilog公司的Z80及Motorola公司的6800。微處理器采用高密度MOS（HMOS）工藝，具有較完整的指令系統(tǒng)和較強(qiáng)的功能。存儲(chǔ)器容量達(dá)64KB，配有熒光屏顯示器、鍵盤(pán)、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備，構(gòu)成了獨(dú)立的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。配有簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)（如CP/M）和高級(jí)語(yǔ)言。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),15,2.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展,第三階段（19781981）：以16位和準(zhǔn)32位微處理器為基礎(chǔ)，如Intel公司的8086、Motorola的68000和Zilog的Z8000。微處理器采用短溝道高性能NMOS

6、工藝。在體系結(jié)構(gòu)方面吸納了傳統(tǒng)小型機(jī)甚至大型機(jī)的設(shè)計(jì)思想，如虛擬存儲(chǔ)和存儲(chǔ)保護(hù)。,第四階段（20世紀(jì)80年代）：80年代初，IBM公司推出開(kāi)放式的IBM PC，這是微型機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。IBM PC采用Intel 80 x86（當(dāng)時(shí)為8086/8088、80286、80386）微處理器和Microsoft公司的MS DOS操作系統(tǒng)并公布了IBM PC的總線(xiàn)設(shè)計(jì)。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),16,2.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展,第五階段（20世紀(jì)90年代開(kāi)始）：RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）技術(shù)的問(wèn)世使微型機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。 第六階段、第七階段,2020/8/6,

7、第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),17,2.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputer System）,1、計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 2、微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成 3、微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 4、微型計(jì)算機(jī)的類(lèi)型,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),18,2.2.1 計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu),馮.諾依曼結(jié)構(gòu)： 數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制； 計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行; 串行結(jié)構(gòu); 是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。,計(jì)算機(jī)之父 馮.諾依曼,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),19,2.2.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),20,2.2.3微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),微型計(jì)算

8、機(jī)是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口電路，通過(guò)總線(xiàn)連接起來(lái)。 微型計(jì)算機(jī)硬件組成圖：,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),21,2.2.3微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)（總線(xiàn)）,總線(xiàn)（Bus）：一組信息傳遞的 公共信號(hào)線(xiàn)。好比公路 特征值：寬度（數(shù)據(jù)線(xiàn)的條數(shù)） 包含地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制總線(xiàn) 地址總線(xiàn)（Address Bus）：專(zhuān)門(mén)傳遞地址信息的一組線(xiàn)。尋址存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備。總線(xiàn)的寬度決定了微處理器尋址的能力。 數(shù)據(jù)總線(xiàn)：傳遞數(shù)據(jù)信息。 控制總線(xiàn)：傳遞控制信息。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),22,一般指的是由一片或幾片大規(guī)模集成電路芯片組成的中央處理部件

9、。 （Central Processing Unit，俗稱(chēng) CPU ） 基本組成：算術(shù)邏輯單元、控制器、寄存器組,微處理器（Microprocessor）,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),23,2.2.4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類(lèi)型, 單片機(jī)又稱(chēng)“微控制器（Microcontroller）”和“嵌入式計(jì)算機(jī)”。它是把構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的所有部件集成在一塊芯片上。其體積小，功耗低，在智能化儀表及控制領(lǐng)域應(yīng)用極廣； 單板機(jī)這是將構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的一些功能部件安裝在一塊印刷電路板上。用于生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)； 多板計(jì)算機(jī)這是一種通用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，廣泛用于辦公室和家庭、個(gè)人使用。如我們

10、的個(gè)人計(jì)算機(jī)，在商業(yè)、家庭、科學(xué)、工業(yè)和教學(xué)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),24,2.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo),（1）字長(zhǎng) （2）運(yùn)算速度 （3）存儲(chǔ)容量 （4）主頻 （5）指令系統(tǒng) （6）外部設(shè)備的配置 （7）軟件的配置,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),25,（1）字長(zhǎng),計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)是指CPU與輸入/輸出設(shè)備或內(nèi)存儲(chǔ)器之間一次傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。 通常CPU的數(shù)據(jù)總線(xiàn)的位數(shù)與計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)是一致的。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),26,（2）運(yùn)算速度,運(yùn)算速度是以每秒鐘能執(zhí)行多少條指令來(lái)表示的，用來(lái)衡量計(jì)算機(jī)運(yùn)

11、算的快慢程度。 以MIPS（Million Instruction Per Second，每秒百萬(wàn)條指令）為單位。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),27,（3）存儲(chǔ)容量,存儲(chǔ)容量是衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)能力的一個(gè)指標(biāo)，包括內(nèi)存容量和外存容量。 內(nèi)存容量以字節(jié)為單位，分裝機(jī)容量和最大容量。 * 最大容量是由CPU的地址總線(xiàn)決定。 * 裝機(jī)容量是由實(shí)際裝機(jī)情況決定，或者由用戶(hù)所要求的軟件環(huán)境決定。 外存容量是指硬盤(pán)、光盤(pán)及軟盤(pán)等容量。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),28,內(nèi)存的最大容量和裝機(jī)容量,例1：8088是20條地址線(xiàn)，則最大內(nèi)存容量為 220 = 10241

12、024=1M； 例2：Pentium Pro是36條地址線(xiàn)，則最大內(nèi)存容量為 236 = 64 1024 10241024=64G。 事實(shí)上，目前PC機(jī)的實(shí)際裝機(jī)容量一般為1G或2G、4G。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),29,（4）主頻,主頻指計(jì)算機(jī)工作時(shí)CPU的時(shí)鐘頻率(Clock Rate)，單位為MHz，是計(jì)算機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，用于協(xié)調(diào)整機(jī)的操作。 8086/8088的時(shí)鐘頻率為310MHz。 主頻的高低在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),30,（5）指令系統(tǒng)（Instruction Sets),指令系統(tǒng)是指CPU所能

13、執(zhí)行的全部指令的集合。 （芯片制造商已完成） 指令系統(tǒng)功能是否齊全、尋址方式是否方便，直接影響計(jì)算機(jī)的工作能力。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),31,（6）外部設(shè)備的配置,外部設(shè)備的配置是衡量一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的綜合性能的重要指標(biāo)。 1、允許配置的外設(shè)數(shù)量，一般所配的外設(shè)越多，系統(tǒng)功能越強(qiáng)； 2、外設(shè)接口的標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型，接口性能的好壞直接影響系統(tǒng)的功能。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),32,（7）軟件的配置,軟件和硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩大資源。 軟件配置直接影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用和性能的發(fā)揮。必須配置的軟件： 1、系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、診斷程序、編輯程序等）； 2、程序

14、設(shè)計(jì)語(yǔ)言（機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言）； 3、應(yīng)用軟件（軟件包、數(shù)據(jù)庫(kù)）。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),33,2.4 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概況,（1）科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算） （2）信息處理 （3）過(guò)程控制 （4）計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) （5）人工智能 （6）計(jì)算機(jī)仿真,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),34,（1）科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）,科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域中有大量復(fù)雜的數(shù)值運(yùn)算問(wèn)題，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早的領(lǐng)域。 如：人造衛(wèi)星的軌跡計(jì)算； 建筑設(shè)計(jì)中房屋抗震強(qiáng)度的計(jì)算； 氣象預(yù)報(bào)中描述大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的微分方程的求解等。 特點(diǎn)：計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，精度要求高。,2020/8/6,第一章

15、 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),35,（2）信息處理,用計(jì)算機(jī)對(duì)信息及時(shí)地加以記錄、整理和計(jì)算，并加工為人們所要求的形式。 如：數(shù)據(jù)處理、事務(wù)處理、企業(yè)管理和情報(bào)檢索等都屬于信息處理的范疇。 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量很大，計(jì)算過(guò)程比較簡(jiǎn)單。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),36,（3）過(guò)程控制,過(guò)程控制是指將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)。 所謂自動(dòng)控制系統(tǒng)是一種不需要人工干預(yù)的過(guò)程（包括機(jī)械加工過(guò)程、熱力學(xué)過(guò)程和化學(xué)過(guò)程等）和對(duì)象進(jìn)行控制的系統(tǒng)。 特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性要求及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算后及時(shí)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),37,（4）計(jì)算機(jī)輔助

16、技術(shù),包括： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD，Computer Aided Design)； 計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM，Computer Aided Manufacturing); 計(jì)算機(jī)輔助教育(CAI， Computer Assisted Instruction); 等等。 特點(diǎn)：綜合利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、信息處理的功能，并具有很強(qiáng)的人機(jī)交互特性。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),38,（5）人工智能,人工智能是研究如何制造出智能機(jī)器和智能系統(tǒng)來(lái)模擬人類(lèi)的智能活動(dòng)，以延伸人的智能的科學(xué)。 研究領(lǐng)域包括計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)證明、景物分析、模擬人的思維過(guò)程、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)

17、、及機(jī)器人學(xué)等。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),39,（6）計(jì)算機(jī)仿真,計(jì)算機(jī)仿真是一門(mén)建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。 科研人員根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)建立模型系統(tǒng)，并通過(guò)對(duì)模型系統(tǒng)的研究實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到研制和開(kāi)發(fā)實(shí)際系統(tǒng)的目的。 應(yīng)用范圍包括航空、航天、核能及其他工業(yè)控制等領(lǐng)域。 目前已推廣到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域。 利用計(jì)算機(jī)仿真可以方便、有效地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、操作、預(yù)測(cè)和統(tǒng)籌等控制。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),40,3 數(shù)制及轉(zhuǎn)換,1、數(shù)制 2、各種數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),41,3.1數(shù)制,（1）十進(jìn)制數(shù) （2）二

18、進(jìn)制數(shù) （3）十六進(jìn)制數(shù),2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),42,（1）十進(jìn)制數(shù)（Decimal),具有10個(gè)數(shù)字符號(hào)0 ， 1 ， 2 ， ， 9； 由低位向高位進(jìn)位是按“逢10進(jìn)1”的規(guī)則進(jìn)行的； 基數(shù)為10，第i位的權(quán)為10i。 其中 i=n，n-1， ，2，1，0，-1，-2， 規(guī)定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0。 例：(6543.21)10 =6543.21D =6103 + 5102 + 4101 + 3100 + 210-1 +110-2,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),43,（2）二進(jìn)制數(shù)(Binary),具有2個(gè)數(shù)字符號(hào)0，1； 由低位向高位進(jìn)位是按“

19、逢2進(jìn)1”的規(guī)則進(jìn)行的； 基數(shù)為2，第i位的權(quán)為2i。 其中 i=n，n-1， ，2，1，0，-1，-2， 規(guī)定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0 例：(1010.101)2 =1010.101B =123+0 22 + 121 + 020 + 12-1 + 02-2 + 12-3,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),44,（3）十六進(jìn)制數(shù)(Hexadecimal),1、具有16個(gè)數(shù)字符號(hào)0 ， 1 ， 2 ， ， 9 ，A ， B ， C ， D ， E ， F； 2、由低位向高位進(jìn)位是按“逢16進(jìn)1”的規(guī)則進(jìn)行的； 3、基數(shù)為16，第i位的權(quán)為 16i。 其中 i=n，n-1， ，2，1

20、，0，-1，-2， 規(guī)定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0 例：(19BF.ABE)16 =19BF.ABEH = 1163+ 9 162+ 11161+ 15160+ 1016-1+ 1116-2+ 1416-3,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),45,2、各種數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換,（1）二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 （2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 （3）二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),46,（1）二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制,按權(quán)展開(kāi)求和。 如：10101.101B = 1 24 + 122 + 120 + 12-1 + 12-3 = 16 + 4 + 1 +

21、 0.5 + 0.125 =21.625D 19B.ABH = 1162+ 9 161+ 11160+ 1016-1+ 1116-2 = 256 +144 +11 + 0.625 +0.04296875 =411.66796875D,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),47,（2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制, 整數(shù)部分 小數(shù)部分,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),48,（3）二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換,四位二進(jìn)制數(shù)正好等于一位十六進(jìn)制數(shù),0001 1111 B,1 ( 120=1),2 (121=2),4( 122=4),8( 123=8),16 ( 124=16),2020

22、/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),49,四位二進(jìn)制與一位十六進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,四位二進(jìn)制數(shù),一位十六進(jìn)制數(shù),0000B,1001B,1000B,5H,4H,3H,2H,6H,0H,0010B,0011B,0100B,0101B,0110B,7H,0111B,1111B,1110B,1101B,1100B,1011B,1010B,CH,BH,AH,9H,8H,1H,DH,EH,FH,0001B,四位二進(jìn)制數(shù),一位十六進(jìn)制數(shù),2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),50,二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù),例：1110110101100.10101B = ?H,1110110101100.101

23、01,0001110110101100.10101000,1 D A C . A 8, ,1110110101100.10101B = 1DAC.A8H,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),51,十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),例：39F.E1AH = ?B,3 9 F . E 1 A,001110011111 . 111000011010, ,= 11 1001 1111.1110 0001 101B,39F.E1AH = 0011 1001 1111.1110 0001 1010B,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),52,整數(shù)部分除2取余法,例：19D = ?B,高,低,

24、余數(shù),19D =,所以，我們可以得到：,10011B,192 =9 1 92 = 4 1 42 =2 0 22 = 1 0 12 = 0 1,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),53,小數(shù)部分乘2取整法,例：0 .625D = ?B,0.6252 = 1.25 1 0.25 2 = 0.5 0 0.5 2 = 1.0 1,低,高,整數(shù),0.625D =,所以我們可以得到：,0.101B,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),54,4、 計(jì)算機(jī)中的數(shù)及編碼,1、機(jī)器數(shù)與真值 2、帶符號(hào)數(shù)、無(wú)符號(hào)數(shù) 3、原碼、補(bǔ)碼及反碼 4、真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換 5、補(bǔ)碼的運(yùn)算 6、二進(jìn)制編

25、碼,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),55,4.1 機(jī)器數(shù)與真值,（1）在計(jì)算機(jī)中數(shù)是用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示的。 （高電平代表“1”，低電平代表“0”) （2）數(shù)的符號(hào)在計(jì)算機(jī)中也是用二進(jìn)制數(shù)表示的。 “”用“0”表示， “”用“1”表示。 例：有兩個(gè)數(shù)：,真值,機(jī)器數(shù),N1=1101001 N2=1101001,在計(jì)算機(jī)中的表示形式：,N1：01101001 N2：11101001,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),56,4.2 帶符號(hào)數(shù)、無(wú)符號(hào)數(shù),（1）帶符號(hào)數(shù) 用0表示正數(shù)，用1表示負(fù)數(shù)，這種表示數(shù)的方法，稱(chēng)為帶符號(hào)數(shù)的表示方法，所表示的數(shù)稱(chēng)為帶符號(hào)數(shù)。 帶符號(hào)數(shù)的

26、表示形式： 22 22,符 號(hào) 位,數(shù)值部分,符 號(hào) 位,數(shù)值部分,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),57,4.2 帶符號(hào)數(shù)、無(wú)符號(hào)數(shù),（2）無(wú)符號(hào)數(shù) 如果把全部有效位都用來(lái)表示數(shù)的大小，即沒(méi)有符號(hào)位，這種方法表示的數(shù)，叫無(wú)符號(hào)數(shù)。 無(wú)符號(hào)數(shù)表示形式： 22 150,8位全部用來(lái)表示數(shù)值大小,8位全部用來(lái)表示數(shù)值大小,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),58,4.3 原碼、反碼及補(bǔ)碼,思考：在計(jì)算機(jī)中一個(gè)數(shù)的大小和符號(hào)都用二進(jìn)制來(lái)表示，那么在計(jì)算機(jī)中是如何進(jìn)行運(yùn)算的？ （1）原碼 （2）反碼 （3）補(bǔ)碼,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),59,（1）原碼

27、,定義：一個(gè)數(shù)的原碼就是該數(shù)的機(jī)器數(shù)。 對(duì)正數(shù) X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 則：X原碼= 0X6X5X4X3X2X1X0 對(duì)負(fù)數(shù) X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 則：X原= 1X6X5X4X3X2X1X0,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),60,（2）反碼,定義：正數(shù)的反碼就等于它的原碼； 負(fù)數(shù)的反碼就是它的原碼除符號(hào)位外，各位取反。 對(duì)正數(shù) X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 反碼 X反碼= 0X6X5X4X3X2X1X0,對(duì)負(fù)數(shù) X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1）

28、反碼 X反碼=,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),61,（2）反碼,例：X1=100 1001 X2=100 1001 則 ： X1原 = 0100 1001 X2原 = 1100 1001 X1反 = 0100 1001 X2反 = 1011 0110,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),62,有一個(gè)道理： 例： 有一個(gè)鐘顯示時(shí)間是6點(diǎn)鐘，而正確時(shí)間是1點(diǎn)鐘，請(qǐng)問(wèn)如何校正這個(gè)鐘？ 方法1：順時(shí)針撥7個(gè)鐘；671 方法2：逆時(shí)針撥5個(gè)鐘；651 引進(jìn)概念 模,（3）補(bǔ)碼,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),63,概念模,模 一個(gè)計(jì)量器的容量，記為M，或mo

29、d M 。 模的特性當(dāng)一個(gè)計(jì)量器的模為M時(shí)，它在計(jì)量器里的表示形式與0一樣，也就是說(shuō)，M = 0 。 所以，對(duì)時(shí)鐘來(lái)說(shuō)， M=12 ： 方法1：67 =13 = 12+1 = 0 + 1=1 方法2： 67 = 65 = 1,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),64,概念模,同樣，對(duì)一個(gè)n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的容量為2n，它的模為M= 2n 。 假設(shè)，n=8，則 M=28=256。 也就是說(shuō)對(duì)8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō)，256=0,0,8位計(jì)數(shù)器,1 256,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),65,（3）補(bǔ)碼,定義：正數(shù)的補(bǔ)碼就等于它的原碼； 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是它的反碼加1。 對(duì)

30、正數(shù) X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 補(bǔ)碼 X補(bǔ)= 0X6X5X4X3X2X1X0,對(duì)負(fù)數(shù) X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi = 0 或 1） 補(bǔ)碼 X補(bǔ)= X反+1,=,1,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),66,（3）補(bǔ)碼,例：X1=100 1001 X2=100 1001 則 ：,X1原 = 0100 1001 X1反 = 0100 1001 X1補(bǔ)= 0100 1001,X2原 = 1100 1001 X2反 = 1011 0110 X2補(bǔ) = X反+1 = 1011 0111,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),67,4

31、.4 真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換,例1 已知X=+010 1010，Y=010 1010 求它們的原碼、反碼和補(bǔ)碼。 解： X原= X反=X補(bǔ)=0010 1010 Y原=1010 1010 Y反=1101 0101 Y補(bǔ)= Y反+1 = 1101 0101+1 = 1101 0110,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),68,4.4 真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換,例2 X補(bǔ)=1010 1101， 求真值X。 解：因?yàn)檠a(bǔ)碼的首位是1，則其真值X即為負(fù)數(shù) X反= X補(bǔ)1 =1010 1101 1 =1010 1100 X原 =1101 0011 （除了符號(hào)位，按位取反） 所以， X= 101 001

32、1,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),69,4.5 二進(jìn)制編碼,二進(jìn)制編碼是指用二進(jìn)制代碼來(lái)表示計(jì)算機(jī)中所要處理的數(shù)值、數(shù)字、字母和符號(hào)等，一般為若干位二進(jìn)制數(shù)碼的組合。 （1）二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù) （2）字母和字符的編碼,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),70,（1）二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù),二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù) 就是BCD碼（Binary Coded Decimal）。 壓縮BCD碼 是用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。 如：1001 0110B 表示 96D 非壓縮BCD碼 是用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)。高4位總是0。 如： 0000 10

33、01B 表示 9D 兩種BCD碼的編碼對(duì)照表,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),71,兩種BCD碼的編碼對(duì)照表,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),72,（2）字母和字符的編碼,計(jì)算機(jī)不僅要處理數(shù)值問(wèn)題，還要處理大量的非數(shù)值問(wèn)題，這就必須引入文字、字母，某些專(zhuān)用的符號(hào)，這就是目前應(yīng)用最廣泛的字符編碼系統(tǒng)ASCII碼。 （American Standard Code for Information Interchange，美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼） 例：大寫(xiě)字母“A”的ASCII碼就是41H ; 小寫(xiě)字母“n”的ASCII碼就是6FH ; 數(shù)字“8”的ASCII碼就是38H

34、;,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),73,American Standard Code for Information Interchange美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼,詳細(xì)參考教材P.14表1-3,1）數(shù)字09比字母要小。如7F； 2）數(shù)字0比數(shù)字9要小，并按0到9順序遞增。如38 3）字母A比字母Z要小，并按A到Z順序遞增。如AZ 4）同個(gè)字母的大寫(xiě)字母比小寫(xiě)字母要小32。如Aa。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),74,5、 計(jì)算機(jī)中數(shù)的運(yùn)算方法,在微機(jī)中，帶符號(hào)數(shù)一般都是以補(bǔ)碼的形式進(jìn)行存放和計(jì)算。 1、補(bǔ)碼的加減法運(yùn)算 2、溢出判斷 3、邏輯運(yùn)算,2020/8/

35、6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),75,5.1 補(bǔ)碼的加減法運(yùn)算,規(guī)則 X Y補(bǔ)= X補(bǔ)Y補(bǔ) X Y補(bǔ)= X +（Y）補(bǔ) =X補(bǔ)Y補(bǔ) 因此，加法或減法都是用補(bǔ)碼的加法來(lái)進(jìn)行運(yùn)算的。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),76,（1）補(bǔ)碼的加法規(guī)則,規(guī)則 X Y補(bǔ)= X補(bǔ)Y補(bǔ) 例 X=+011 0110 ，Y=111 1001，求X+Y=？ 解：首先按常規(guī)加法計(jì)算： X= 011 0110 = 54D Y= 111 1001 = 121D 所以，X+ Y= 67D,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),77,（1）補(bǔ)碼的加法規(guī)則,例 X=+011 0110 ，Y=111 10

36、01，求X+Y=？ 解：用補(bǔ)碼的加法規(guī)則來(lái)求： X原= X反=X補(bǔ)=0011 0110 Y原=1111 1001 Y反=1000 0110 Y補(bǔ)= Y反1 = 1000 01101 = 1000 0111 X補(bǔ)= 0011 0110 +） Y補(bǔ)= 1000 0111 X補(bǔ)+ Y補(bǔ) = 1011 1101,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),78,（1）補(bǔ)碼的加法規(guī)則,例：根據(jù)規(guī)則：X Y補(bǔ)= X補(bǔ)Y補(bǔ) 所以， X+Y 補(bǔ)= 1011 1101 X+Y 反= 1011 1101 1= 1011 1100 X+Y 原= 1100 0011 則：X+Y= 100 0011 = 67D 顯

37、然，補(bǔ)碼的加法規(guī)則是正確的。,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),79,（2）補(bǔ)碼的減法規(guī)則,規(guī)則 X Y補(bǔ)= X +（Y）補(bǔ) =X補(bǔ)Y補(bǔ) 例 X=+101 0101 ，Y= + 110 0001，求X Y=？ 解：首先按常規(guī)減法計(jì)算： X= 101 0101 = 85D Y= 110 0001 = 97D 所以，XY= 12D,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),80,（2）補(bǔ)碼的減法規(guī)則,例 X=+101 0101 ，Y= + 110 0001，求X Y=？ 解：按補(bǔ)碼的減法規(guī)則來(lái)求： X原= X反=X補(bǔ)=0101 0101 Y= 110 0001 Y原=1110

38、0001 Y反=1001 1110 Y補(bǔ)=1001 1111 X補(bǔ)= 0101 0101 +） Y補(bǔ)= 1001 1111 X補(bǔ)+ Y補(bǔ) = 1111 0100,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),81,（2）補(bǔ)碼的減法規(guī)則,例：根據(jù)補(bǔ)碼的減法規(guī)則： X Y補(bǔ) =X補(bǔ)Y補(bǔ) 由 XY 補(bǔ)= 1111 0100 XY 反= 1111 0100 1=1111 0011 XY 原 = 1000 1100 所以 XY = 000 1100B = 12D 補(bǔ)碼的減法規(guī)則也是正確的，事實(shí)上就是加法規(guī)則,2020/8/6,第一章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),82,5.2 溢出判斷,例： X=+100 0101 ，Y= +11