微机原理与接口技术第1章 概述

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1、第1章 概述 第1章 概 述 1.1 计算机的数制及其转换 1.2 计算机中数与字符的编码 1.3 微型计算机系统组成 1.4 微型计算机的性能指标及分类 1.5 多媒体计算机 第1章 概述 1.1 计算机中的数制及其转换 计算机内部的信息分为两大类： 控制与状态信息 数据信息 控制与状态信息：是一系列的控制命令，用于指挥计算 机如何操作，也可能是一种检测信息； 数据信息：是计算机操作的对象，一般又可分为数值数 据和非数值数据。 数值数据用于表示数量的大小：整数，小数等 非数值数据没有确定的数值：字符、汉字、逻辑数据。 第1章 概述 信息的表示：基2码 ，即2进制形式 (1) 基2码在物理上最

2、容易实现。 (2) 基2码用来表示二进制数，其编码、加减运算规则简单。 (3) 基2码的两个符号“1”和“0”正好与逻辑数据“真”与“假”相 对应，为计算机实现逻辑运算带来了方便。 1.1.1 数与数制 位置计数法（进位计数制）：是一种计数的方法。同一个数 字在不同的数位代表的数值不同，这种记数方法称为位置记 数法。对每一个数位赋以不同的位值，称为“权”。 基数：各种数制中数字符号的个数称为该数制的基数。 数制：二进制、八进制、十 进制、十六进制 第1章 概述 表示方法： *二进制数(Binary)后缀加“B”,如：11010001B。 *八进制数(Octonary)后缀加“O”或“Q ”,如

3、：76Q。 *十进制数(Decimal)后缀加“D”,如：25D或25。 *十六进制数(Hexadecimal)后缀加“H”,如：9AH。 *十六进制数(Hexadecimal)后缀加“H”,如：0F6H 数的位权表示： 十进制：(234.13)10=2102+3101+4100+110-1+310-2 二进制：(101.11)2=122+021+120+121+122 八进制：(124.36)8=182+281+480+381+682 十六进制：(AC.B5)16=A161+C160+B161+5162 第1章 概述 其中 为整数部分， 为小数部分，r为基数。每 一项的数字可用0r1数字中的

4、一个数字来表示。 位置计数通式： 第1章 概述 1.1.2 不同数制之间的转换 1. 十进制数与二进制数之间的转换 1) 十进制整数转换成二进制整数 方法：除2取余数，结果倒序排列。 2) 十进制小数转换成二进制小数 方法：乘2取整数，结果顺序排列。 第1章 概述 【例1-1】 将十进制数97转换成二进制数。其过程如下： 最后结果为 (97)10 =(A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0)2=(110 0001)2 2 97 2 48 2 24 2 12 2 6 2 3 2 1 0 余数为1, 余数为0, 余数为0, 余数为0, 余数为0, 余数为1, 余数为1, 商为0, 即A0=1 即

5、A1=0 即A2=0 即A3=0 即A4=0 即A5=1 即A6=1 结束 第1章 概述 【例1-2】将十进制小数0.6875转换成二进制小数。其过程如下： 0.6875 2 1.3750整数部分为1，即A1=1 0.3750余下的小数部分 2 0.7500整数部分为0，即A2=0 0.7500余下的小数部分 2 1.5000整数部分为1，即A3=1 0.5000余下的小数部分 2 1.0000整数部分为1，即A4=1 0.0000余下的小数部分为0，结束 第1章 概述 最后结果为 (0.6875)10=(0.A1A2A3A4) 2 =(0.1011)2 为了将一个既有整数又有小数部分的十进制

6、数转换成二进 制数，可以将其整数部分和小数部分分别进行转换，然后再组 合起来。例如： (97)10=(110 0001)2 (0.6875)10=(0.1011)2 由此可得: (97.6875)10=(110 0001.1011)2 第1章 概述 3) 二进制数转换成十进制数 方法：按位权展开后相加。 【例1-3】 将二进制数111.11转换成十进制数。其过程如 下： (111.11)2=122+121+120+121+122 =4+2+1+0.5+0.25 =(7.75)10 第1章 概述 2. 十进制与八进制之间的转换 1) 十进制整数转换成八进制整数 方法：除8取余数，余数按倒序排列。

7、 2) 十进制小数转换成八进制小数 方法：乘8取整法，所得整数按顺序排列。 3) 八进制数转换成十进制数 方法：按位权展开后相加 第1章 概述 【例1-4】 将十进制数97转换成八进制数。其过程如下： 最后结果为 (97)10 =(A2 A1 A0)8 =(141)8 余数为1, 余数为4, 余数为1, 即A0=1 即A1=4 即A2=1 结束 8 97 8 12 8 1 商为0 商为0, 第1章 概述 【例1-5】 将十进制小数0.6875转换成八进制小数。其过程如下 ： 0.6875 8 5.5000整数部分为5，即A1=5 0.5000余下的小数部分 8 4.0000整数部分为4，即A2

8、=4 0.0000余下的小数部分为0，结束 最后结果为 (0.6875)10=(0.A1A2)8=(0.54)8 同理，一个八进制数可分解成整数和小数部分，分别转换后合 成即可。 第1章 概述 【例1-6】 将八进制数141.54转换成十进制数。其过程如下： (141.54)8=182+481+180+581+482 = 64+32+1+0.625+0.0625 = 97.6875 最后结果为 (141.54)8= (97.6875)10 第1章 概述 3. 十进制与十六进制之间的转换 1) 十进制整数转换成十六进制整数 方法：除16取余数，余数按倒序排列。 2) 十进制小数转换成十六进制小数

9、 方法：乘16取整法，所得整数按顺序排列。 3) 十六进制数转换成十进制数 方法：按位权展开后相加。 第1章 概述 【例1-7】 将十进制数97转换成十六进制数。其过程如下： 最后结果为 (97)10 =(A2 A1 A0)16=(61)16 余数为1, 余数为6, 即A0=1 即A1=6 结束 16 97 16 6 商为0 商为0, 第1章 概述 【例1-8】 将十进制小数0.6875转换成十六进制小数。其过 程如下： 0.6 875 16 11.0000 0.0000 整数部分为11，即A1=B 余下的小数部分为0，结束 最后结果为 (0.6875)10=(0.A1) 16=(0.B)16

10、 第1章 概述 【例1-9】 将十六进制数61.B转换成十进制数。其过程如下： (61.B)16= 6161+1160+B161 = 96+1+11161 = 97+0.6875 = 97.6875 最后结果为 (61.B)16=(97.6875)10 第1章 概述 4. 二进制与八进制、十六进制数之间的转换 1) 二进制数转换成八进制数 方法：以小数点为中心分别向左向右每三位一组进行划 分，末尾不够3位补0，将每组变为八进制数即可。 2) 八进制数转换二进制数 方法：将每一位八进制数分解成对应的三位二进制数。 3) 二进制数转换成十六进制数 方法：以小数点为中心分别向左向右每四位一组进行划

11、分。末尾不够4位补0，将每组变为十六进制数。 4) 十六进制数转换二进制数 方法：将每位十六进制数转换成对应的四位二进制数。 第1章 概述 【例1-10】 直接将二进制数11110.11转换成八进制数。 011110.110 36.6 (11110.11)2=(36.6)8 【例1-11】 直接将八进制数35.6转换成二进制数。 3 5.6 011101.110 (35.6)8=(11101.11)2 第1章 概述 【例1-12】 直接将二进制11110.11转换成十六进制数。 0001 1110.1100 1E. C (11110.11)2=(1E.C)16 【例1-13】 直接将十六进制数

12、0EF.CH转换成二进制数。 E F . C 11101111.1100 (EF.C)16=(11101111.11)2 第1章 概述 1.2 计算机中数与字符的编码 1.2.1 数值数据的编码及其运算 1. 二进制数的编码及运算 机器数：带符号的二进制数值数据在计算机内部的编码 。 真 值：机器数所代表的实际值。 二进制数据的正负的表示 + （0） - （1） 常用编码：原码、 反码、 补码 第1章 概述 1) 二进制数原码编码方法 2n1X0 0X2n1 (1) 二进制正、负数的原码就是符号化的机器数真值本身 (2) 原码表示数的范围: -(2n-1-1),(2n-1-1) (3) 真值0

13、的原码可表示为两种不同的形式 +0 +0原=0 0000000B -0 -0 原=1 0000000B 第1章 概述 2) 二进制数反码编码方法 2n1X0 0X2n1 (1) 二进制正数的反码就是其原码。二进制负数的反码就是 机器数符号位保持不变，其余按位取反。 (2) 反码表示数的范围: -(2n-1-1),(2n-1-1) (3) 零的反码有两种表示法 0反=0 000 n-1个0 0反=1 111 n-1个1 第1章 概述 3) 二进制数补码编码方法 结论：二进制正数的补码就是其原码。二进制负数的补码就 是机器数符号位保持不变，其余位取反码后末位加1。 0 X 2n1 2n1 X 0

14、(1) 正数的补码就是其原码。负数的补码就是机器数符号位保 持不变，其余位取反码后末位加1,即：x补=x反 +1 (2) 补码表示数的范围: -2n-1,(2n-1-1) (3) 0补=000。0 n个0 第1章 概述 补码的性质 1. 补码表示数时，减运算可以用加上减数的补码来代替。即 A-B=（A+-B补）（MOD 2n） 2. 用补码表示的数相加时，如果两数和的绝对值不产生溢出，并按下 面的规则作两数的补码运算，则得到的结果仍然是和的补码。 第一 要把符号位当作数一样参加运算。 第二 符号位相加后，如有进位出现，则将其舍去。 X+Y补=X补+Y补 X-Y补=X补+-Y补 3. x补补=x

15、原 第1章 概述 有符号数运算时的溢出问题 计算机运算时由于位数的限制，会产生溢出。 有符号数加减运算采用双高位法判别是否溢出。 CS：最高位进位 CP：次高位进位 P=CS XOR CP =1 且 CS=0 正溢出 =1 且 CS=1 负溢出 =0 不溢出 第1章 概述 【例1-15】 机器字长n=8位，X= - 48D，求X补。 （1）将48D转换为二进制数：00110000B。 （2）变为反码，1100 1111B， （3）末位加1后为，48补 = 1 101 0000B=0D0H 字长=16时，对48补 进行扩展 48补= 111111111 101 0000B=0FFD0H 第1章 概述 2. 无符号整数的编码及运算规则 在某些情况下，计算机要处理的数据全是正数，此时机器 数再保留符号位就没有意义了。这时，将机器数最高有效位也 作为数值位处理，也就是说，假设机器字长为n位，则 有符号整数的编码可表示为 符号位 数值位 1位 n1位 无符号整数的