微机原理及接口技术(第3版)彭虎-第1章计算机基础知识

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1、“十一五”国家级规划教材,微机原理与接口技术 （第3版）,第1章,计算机基本知识,本章主要内容,工程类课程 重视练习 经验很重要 不要钻牛角尖 授课内容有侧重 考查方式 闭卷考试 卷面成绩60，平时成绩40（考勤、作业和实验） 考勤、作业和实验的重要性，平时成绩对最终成绩的影响,本章主要内容,微型计算机中信息的表示及运算,1.1微型计算机组成,微型计算机的发展,计算机之父-冯诺依曼,这台计算机有五个基本部件：输入器、输出器、运算器、存储器和控制器，奠定了当代电子数字计算机体系结构的基础。,输入设备,运算器,输出设备,存储器,控制器,数据流,控制流,工作特点是 程序控制、数据存储、数字编码 电子

2、计算机工作的基础,计算机的发展概况 第一代：电子管计算机时代（19471957） 第二代：晶体管计算机时代（19581964） 第三代：集成电路计算机时代（19641972） 第四代：超大规模集成电路（VLSI）计算机时代 （1972年 ）。 第五代：智能计算机（1981年 ）。,微处理器及微型计算机的发展 第一代微处理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040为代表的四位微处理机。 第二代微处理机（1973年1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微处理机 第三代微机是以16位机为代表，基本

3、上是在第二代微机的基础上发展起来的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基础发展起来的；M68000是Motorola公司在M6800 的基础发展起来的； 第四代微处理机 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代表， 第五代微处理机的发展更加迅猛，1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM 2又被推向市场。,发展趋势,微型化 便携式、低功耗 巨型化 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度 智能化 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力 系列化、标准化 便于各种计算机硬、软件兼容和升级

4、网络化 网络计算机和信息高速公路 多机系统 大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、故障分散、资源共享),1.2微型计算机中信息的表示及运算基础,常用术语,位（Bit）：一个二进制位，计算机中信息存储的最小单位。 字节（Byte）：8个二进制位，1024个字节构成1个千字节，用KB表示。1024KB构成1兆字节，用MB表示。1024MB构成1个千兆（吉）字节，用GB表示。B、KB、MB、GB、都是计算机存储器容量的单位。 字（Word）和字长：2字节（16位）成为1个字（Word）。双字节（Double World）为4字节（32位），四字节（Quad Word）为8字节（64位）。 “字”是

5、计算机内部进行数据传递处理的基本单位,1.2.1 二进制数的表示与运算,1、数制的表示,一个R进制数具有以下主要特点,具有R个不同数字符号：0、1、R-1,逢R进一,S= an-1an-2a1a0.a-1a-2a-m =an-1Rn-1 + an-2Rn-2 +a1R1 +a0R0+a-1R-1 +a-mR-m,上述R进制数S可用多项式（称为按权展开式）表示为：,用 an-1an-2a1a0.a-1a-2a-m书写表方式示数据的方法称为位置表示法,1.2.1 二进制数的表示与运算,十进制数,具有十个不同的数字符号，即0-9,逢十进一,特点,二进制数,具有两个不同的数字符号，即0和1,逢二进一,

6、特点,具有十六个不同的数字符号，即0-9和A-F,逢十六进一,特点,十六进制数,1.2.1 二进制数的表示与运算,2、二进制数的运算,加法规则：逢2进1 减法规则：借1当2 乘法规则：1与1乘为1，其它为0,（1）算术运算,2、二进制数的运算,逻辑非（NOT）运算： 0 1, 1 0 逻辑与（AND）运算: 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1,（2）逻辑运算,1.2.1 二进制数的表示与运算,2、二进制数的运算,逻辑或（OR）运算: 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 逻辑异或（XOR）运算: 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0,（2）逻辑运算,1.2.1

7、二进制数的表示与运算,1.2.2 二-十进制（BCD）数的表示与运算,1、二-十进制数的表示,用4位二进制数编码表示十进制数称为BCD数,1.2.2 二-十进制（BCD）数的表示与运算,2、二-十进制数的加、减运算,运算规则：逢10进1 10101111这6个编码没有用到，是无意义的编码。,加法运算后的十进制调整规则 若加法和的个位大于9或向十位有进位，则需要“加6调整”。即，所得和要加上00000110BCD 若加法和的十位大于9或向百位有进位，则需要“加60调整”。即，所得和要加上01100000BCD 减法运算后的十进制调整规则 若减法差的个位大于9或向十位有借位，则需要“减6调整”。即

8、，所得和要减去00000110BCD 若减法差的十位大于9或向百位有借位，则需要“减60调整”即，所得和要减去01100000BCD。,1.2.2 二-十进制（BCD）数的表示与运算,1.2.2 二-十进制（BCD）数的表示与运算,2、二-十进制数的加、减运算,例：10001000(BCD)+01101001(BCD) =000101010111(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 进位,例： 10001000(BCD) 01101001(BCD)=

9、00011001(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 调整 0 0 0 1 1 0 0 1,1.2.2 二-十进制（BCD）数的表示与运算,1.2.3 十六进制数的表示与运算,1、十六进制数的表示,用4位二进制数编码表示十六进制数：09,AF,1.2.3 十六进制数的表示与运算,2、十六进制数的加、减运算,加法运算规则：逢16进1 减法运算规则：借1当16,1.2.3 十六进制数的表示与运算,1、符号的表示方法,机器中，数的符号用“0”、“1” 表示。 最高位作符号位，“0”表示“+”，“1”表示“-”,1.

10、2.4 带符号二进制数的表示和运算,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,2、带符号数的表示,正数的符号位用0表示,负数的符号位用1表示,数值位保持不变。这种方法称为原码。,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,（1）原码,例如当机器字长n8时， +0D原 0000 0000 , 0D原 1000 0000 +1D原 0000 0001 , 1D原 1000 0001 +45D原 0010 1101 ，45D原 1010 1101 +127D原 0111 1111 , 127D原 1111 1111 0 的表示不惟一,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,1.2.4 带符号二进制数的表示

11、和运算,2、带符号数的表示,正数的符号位用0表示,负数的符号位用1表示。 正数的反码与原码相同 负数的反码为：最高位为1，表示数值的位按位取反。,（2）反码,例如当机器字长n8时， +0D反0000 0000 , 0D反1111 1111 +1D反0000 0001 , 1D反1111 1110 +45D反0010 1101 ，45D反1101 0010 +127D反0111 1111 , 127D反1000 0000 0 的表示不惟一,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,2、带符号数的表示,正数的符号位用0表示,负数的符号位用1表示。 正数的补码与

12、原码相同 负数的补码为：最高位为1，表示数值的位按位取反然后+1。,（3）补码,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,注意,用补码对带符号数进行编码，是计算机中常用的方法。,例如当机器字长n8时， +0D补0000 0000 , 0D补0000 0000 +1D补0000 0001 , 1D补1111 1111 +45D补0010 1101 ， 45D补1101 0011 +127D补0111 1111 , 127D补1000 0001 0 的表示惟一,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,3、带符号数的运算,加法运算：补码直接相加。 减法运算：减数

13、变补相加，丢弃进位。,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,由于计算机的字长有限，因此，所能表示的数是有范围的。例如8位二进制补码表示的整数范围是 128D+127D； 当运算结果超过这个范围时，运算结果将出错，这种情况称为溢出。 产生溢出的原因是数值的有效位占据了符号位。,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,微型机中常用的溢出判别法：双高位判别法 CF：如最高位（符号位）有进位， CF =1，否则， CF =0。 CP：如次高位有进位， CP =1，否则， CP =0。 判别法则： 无溢出：若最高位进位CF 和次高位进位CP相同 同为0或同为1 有溢出： CF 和CP相异。当CF CP

14、 =1时，表示有溢出产生， 否则无溢出产生 正溢出： CF =0， CP =1 负溢出： CF =1， CP =0,1.2.4 带符号二进制数的表示和运算,4、带符号数的符号扩展表示,无符号数扩展：在数据前补O 有符号数扩展：正数前补O，负数补码前补1,+5 0000 0101B（8位） 0000 0000 0000 0101B(16位) -5 1000 0101B（8位） 1111 1011B(8位补码) 1111 1111 1111 1011B(16位补码),1.2.5 字符的编码表示,在计算机中处理的信息并不全是数，还有字符或字符串。例如，姓名、编号等信息。因此，计算机必须能表示和处理字

15、符。 80x86系列计算机中采用美国标准信息交换代码ASCII（American Standard Code for Information Interchange）来表示一个字符。,1、 ASCII表示,标准ASCII码用7位二进制数编码，共有128个。 计算机存储器基本单位为8位，ASCII码最高位通常为0，通信时，最高位用作奇偶校验位。 ASCII码表中的前32个和最后1个编码是不能显示的控制字符，用于表示某种操作。 ASCII码表中20H后的94个编码是可显示和打印的字符，其中包括数码09，英文字母，标点符号等。 字符的ASCII值可以看作字符的码值，如字符“A”的ASCII值为41H，“Z”的ASCII值为5AH，利用这个值的大小可以将字符排序，以后我们会遇到字符串大小比较，实际上是比较ASCII码值的大小。,1.2.5 字符的编码表示,1、 ASCII表示,1.2.5 字符的编码表示,国标码：一个汉字用两个字节编码，每个字节用7位二进制数表示，高位置0。 内部码：一个汉字用两个字节编码，每个字节用7位二进制数表示，高位置1，与ASC