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1、 第一章、微型计算机基础主要内容n微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况n微型计算机系统简介微型计算机系统简介n微型计算机的数制微型计算机的数制n原码、补码、反码及其运算法则原码、补码、反码及其运算法则n数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示n算术运算与逻辑运算算术运算与逻辑运算汤嚣苑涅疽冶黔燎辽梳启倒岗谨返积拼亡敖满秧铺嗅陋汕袄涌殿赣突迂萎第1章机原理与应用基础知识1.1 微型计算机的发展概况 计算机的诞生计算机的诞生计算机的诞生计算机的诞生 它装有它装有它装有它装有 18800188001880018800个电子管、个电子管、个电子管、个电子管、7 7 7 7万个电阻器，万个电阻器，万个电
2、阻器，万个电阻器，1500150015001500个继电个继电个继电个继电器，重达器，重达器，重达器，重达30303030吨，占地面积吨，占地面积吨，占地面积吨，占地面积150150150150多平方米，耗电多平方米，耗电多平方米，耗电多平方米，耗电150150150150千瓦千瓦千瓦千瓦 。 1943-1946 1943-1946 1943-1946 1943-1946年，第一台电子计算机年，第一台电子计算机年，第一台电子计算机年，第一台电子计算机 ENIAC ENIAC ENIAC ENIAC（Electronic Numerical Electronic Numerical Electr
3、onic Numerical Electronic Numerical Integrator and CalculatorIntegrator and CalculatorIntegrator and CalculatorIntegrator and Calculator） 在美国在美国在美国在美国 宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学 诞生。诞生。诞生。诞生。桶俏被炭悄铅酱斡篙衷谱捌愿隙祟湿诧号那屎售粉眼沟锁秸虽摊挡顷南砷第1章机原理与应用基础知识1.1.1 微型计算机的发展简史pp第一代第一代第一代第一代：电子管计算机电子管计算机电子管计算机电子管计算机 （1946-1
4、9571946-1957年）年）年）年） 以以以以电子管电子管电子管电子管为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件 速度低、内存容量小、体积庞大、造价昂贵速度低、内存容量小、体积庞大、造价昂贵速度低、内存容量小、体积庞大、造价昂贵速度低、内存容量小、体积庞大、造价昂贵计算机发展经历计算机发展经历四四代代: :pp第二代第二代第二代第二代：晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机 （1957-19641957-1964年）年）年）年） 以以以以晶体管晶体管晶体管晶体管为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件 降低了成本和体积，提高了运算速度；降低了成本和体积，提高了运算速度；降低了成本和
5、体积，提高了运算速度；降低了成本和体积，提高了运算速度；涛孜漳表走寅榔腔罢盆锚懒传箍洋伪着恿孺痪砸渠谚捂燃矽烛慧齿匡点转第1章机原理与应用基础知识1.1.1 微型计算机的发展简史pp第三代第三代第三代第三代：集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机 （1964-19721964-1972年）年）年）年） 以以以以集成电路集成电路集成电路集成电路为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件 体积进一步缩小；配有各类操作系统，性能极大提高；体积进一步缩小；配有各类操作系统，性能极大提高；体积进一步缩小；配有各类操作系统，性能极大提高；体积进一步缩小；配有各类操作系统，性能极大提高；计算
6、机发展经历计算机发展经历四四代代: :pp第四代第四代第四代第四代：大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机 （19721972年至今）年至今）年至今）年至今） 以以以以超大规模集成电路超大规模集成电路超大规模集成电路超大规模集成电路为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件为逻辑元件 以微型机为典型代表；以微型机为典型代表；以微型机为典型代表；以微型机为典型代表； 1971 1971 1971 1971年，第一台微型计算机诞生年，第一台微型计算机诞生年，第一台微型计算机诞生年，第一台微型计算机诞生目前又提出第五代计算机：目前又提出第五代计算机：目前又提出第五代计算
7、机：目前又提出第五代计算机：智能智能智能智能 计算机（非冯计算机（非冯计算机（非冯计算机（非冯 诺依曼诺依曼诺依曼诺依曼机）机）机）机） 人工智能、神经网络；运算理论及系统结构的变革；人工智能、神经网络；运算理论及系统结构的变革；人工智能、神经网络；运算理论及系统结构的变革；人工智能、神经网络；运算理论及系统结构的变革；贵让坑楷肘焰监裂斗魂耕捶橱宋票哺踩郭波泰斌颈屡挠车崔键蘸文惶氧齐第1章机原理与应用基础知识1.1.1 微型计算机的发展简史pp第一代微处理器第一代微处理器第一代微处理器第一代微处理器：1971-19731971-19731971-19731971-1973年年年年 （4 4 4
8、 4位和位和位和位和8 8 8 8位微处理器）位微处理器）位微处理器）位微处理器）微处理器是微型计算机的重要部件，其发展经历微处理器是微型计算机的重要部件，其发展经历微处理器是微型计算机的重要部件，其发展经历微处理器是微型计算机的重要部件，其发展经历五五五五代：代：代：代：pp第三代微处理器第三代微处理器第三代微处理器第三代微处理器：1978-19811978-19811978-19811978-1981年年年年 （16161616位微处理器）位微处理器）位微处理器）位微处理器）pp第四代微处理器第四代微处理器第四代微处理器第四代微处理器：1981-19921981-19921981-1992
9、1981-1992年年年年 （32323232位微处理器）位微处理器）位微处理器）位微处理器）pp第五代微处理器第五代微处理器第五代微处理器第五代微处理器：1992199219921992年以后年以后年以后年以后 （64646464位微处理器）位微处理器）位微处理器）位微处理器）pp第二代微处理器第二代微处理器第二代微处理器第二代微处理器：1973-19781973-19781973-19781973-1978年年年年 （8 8 8 8位微处理器）位微处理器）位微处理器）位微处理器）这筑姆使淮饮那拿拘桃搭脯岛狐舅烦盘伯翔姑尚淑熬催担论咨矮蔑叶肘燥第1章机原理与应用基础知识1.1.2 微型计算机
10、的应用科学计算科学计算科学计算科学计算 数据处理与信息管理数据处理与信息管理数据处理与信息管理数据处理与信息管理 CAD/CAM/CAA/CAlCAD/CAM/CAA/CAlCAD/CAM/CAA/CAlCAD/CAM/CAA/CAl中的应用中的应用中的应用中的应用 过程控制和仪器仪表智能化过程控制和仪器仪表智能化过程控制和仪器仪表智能化过程控制和仪器仪表智能化 军事领域中的应用军事领域中的应用军事领域中的应用军事领域中的应用 多媒体系统和信息高速公路多媒体系统和信息高速公路多媒体系统和信息高速公路多媒体系统和信息高速公路 家用电器和家庭自动化家用电器和家庭自动化家用电器和家庭自动化家用电器和
11、家庭自动化鞭力久瀑毫迂短错顿牙终辅蛮墅英岿秋吐鹰奸麦拒迫郑挺材易姨亮乔粟谈第1章机原理与应用基础知识1.1.1.1.微处理器微处理器微处理器微处理器只是一个中央处理器只是一个中央处理器只是一个中央处理器只是一个中央处理器(CPU)(CPU)(CPU)(CPU)，由以下几部分，由以下几部分，由以下几部分，由以下几部分组成组成组成组成：运算器，寄存器，控制器，内部总线。运算器，寄存器，控制器，内部总线。运算器，寄存器，控制器，内部总线。运算器，寄存器，控制器，内部总线。注意：注意：微处理器不能构成独立的工作系统，也不能独立执行微处理器不能构成独立的工作系统，也不能独立执行程序。需配有存储器、输入程
12、序。需配有存储器、输入/ /输出接口。输出接口。1.2 微型计算机系统简介蛀拙玩袁沪营缸磨宗革症常赘栽迈仇丢素累箕调踌髓候性昆框基狱就忻势第1章机原理与应用基础知识2.2.2.2.微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机的组成：的组成：的组成：的组成：CPUCPUCPUCPU、存储器（、存储器（、存储器（、存储器（RAM,ROMRAM,ROMRAM,ROMRAM,ROM）、）、）、）、输入输出接输入输出接输入输出接输入输出接口电路、系统总线口电路、系统总线口电路、系统总线口电路、系统总线注意：注意：微型计算机具有运算功能，可独立执行程序。但若没有微型计算机具有运算功能，可独立执行程序。但若没有
13、输入输入/ /输出设备，则数据无法输入，结果亦无法显示或输出，输出设备，则数据无法输入，结果亦无法显示或输出，还是不能正常工作。还是不能正常工作。1.2 微型计算机系统简介祝摘峪让径摔蘸嫉抓亡拢陆墟趟活堕贯堰询瞩咋摊陡摆森麻砷扎栖化赴骋第1章机原理与应用基础知识微型计算机抉晨尸戈些鸣金迷柠浓绘彪磨蛙脊躲昔夺举行耙郧均狐遮幌镭避谢汹咀糜第1章机原理与应用基础知识3. 3. 3. 3. 微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统的构成：微型计算机外部输入输出设备软件的构成：微型计算机外部输入输出设备软件的构成：微型计算机外部输入输出设备软件的构成：微型计算机外部输入输出设备软件1.2
14、 微型计算机系统简介缠戏赁筐愁灼浇嫡桐挟酒滴误闯翼疏直撤麻二哇隧闲裙面拉均掇暇轮懦坠第1章机原理与应用基础知识微型计算机系统微型计算机系统兜怜隔滁皂厘叹斯吼爽吭浚浊怜毁猎善手蔡辟伤冈攀瘴却笺民于焉蛾蛮丝第1章机原理与应用基础知识1.3 微型计算机的数制数制数制数码数码基数基数权权计数规则计数规则示例示例十进制十进制0,1,91010i逢逢10进进17259二进制二进制0,122i逢逢2进进11001B八进制八进制0,1,788i逢逢8进进11576Q十六进制十六进制0,1,9A,B,F1616i逢逢16进进13A9EH规定规定：以字符打头的十六进制数前面必须加：以字符打头的十六进制数前面必须加
15、0，例如：，例如：0F789H折阿矿组酬洽火荫豪巢缸全芽公坟虎宛囤冗骆榷擎射侦驼更诗猜棒乏审晌第1章机原理与应用基础知识1.3.1 进位计数制n进进位位计计数数制制是是指指用用数数字字符符号号排排列列成成数数位位，按按由由低低位位到到高高位位的的进位方法进位方法进行计数进行计数，它涉及到它涉及到数码数码、位权位权与与基数基数。数码：数码：是各数位中是各数位中允许选用的数字符号允许选用的数字符号；如十进制；如十进制为：为：0,10,1，2 2，9 9，二二进制进制为：为：0,10,1。同一个数码在同一个数码在不同数位上所代不同数位上所代表的数值不同表的数值不同，表示的数值等于该数码本身乘以一个与
16、所在，表示的数值等于该数码本身乘以一个与所在数位有关的常数位有关的常数数( (即：位权即：位权) )。 位权位权：对每个数位赋予一定的对每个数位赋予一定的位值位值，该数称为位权，该数称为位权，简简称权。称权。它与数制及在数中的位置有关。如二进制中的它与数制及在数中的位置有关。如二进制中的2 20 0、 2 21 1、2 22 2；十；十进制的进制的10100 0、10101 1、10102 2等。等。 基数：基数：是指计数制中所是指计数制中所允许选用的数码个数允许选用的数码个数。如如十进制十进制的基的基数为数为10(0,110(0,1，2 2，9)9)，二进制二进制的基数为的基数为2(0,1)
17、,2(0,1),十六进十六进制的基数为制的基数为16(0,116(0,1，2 2，9 9，A A，F)F)。臻端遂孵担宠衍乐伍蒜综急延药洗瞪裁沦晤划滥灸幕媳腋奄雨藕漫犬摘戴第1章机原理与应用基础知识1.3.1 进位计数制Di为0R-1中的任一个数;R为基数；Ri为权值n一一进位计数制数进位计数制数可展开为：可展开为：例1.1弥菏烁冠恿泣罪矛可聚揪杰响蠕们虫谦功料迪稼忱农楷捆蚀摹窗馆鼠梢赐第1章机原理与应用基础知识例1.1例例1.11.1 八进制数八进制数(127.4)(127.4)8 8中的中的2 2代表的数值是什么？整个数代表的数值是什么？整个数代表什么数值？代表什么数值？ 分析：分析： 2
18、处于整数部分处于整数部分D1 位置，因此它代表的数值为位置，因此它代表的数值为281=16。 于是，按前面的公式展开得：于是，按前面的公式展开得：(127.4)8=182+281+780+48-1=(87.5)10 韶缩料哩懦涂区吴腊柯睬炸铭封细涵甲朋藤弛韦传观孙荣编拇偷少老肩缓第1章机原理与应用基础知识1.3.2 数制间的相互转换(1)二、八、十六进制数二、八、十六进制数十进制十进制数：数：按权展开按权展开按权展开按权展开例如：例如：= 123+122+021+120 +02-1+12-2+12-3 = 8+4+0+1+0+0.25+0.125 = (13.375) 10 = 282+781
19、+680 = (190)10 = 10162+3161+15160 = (2623)10 (1101.011)2(276)8(A3F)16赞掏俄销略毁鉴手外褂恳藕谐甸腐缚荷埋瓶挨卖盗鸣衷激婪易拍瓷墅耍途第1章机原理与应用基础知识数制间的相互转换(2)整数部分的转换采用整数部分的转换采用辗转相除法辗转相除法辗转相除法辗转相除法小数部分的转换采用小数部分的转换采用乘基取整法乘基取整法乘基取整法乘基取整法辗转相除法辗转相除法辗转相除法辗转相除法, ,就是就是就是就是用用基数不断去除基数不断去除要转换的十进制数，直至商要转换的十进制数，直至商为为0，将各次计算所得的，将各次计算所得的余数余数，按最后的
20、余数为最高位，第一，按最后的余数为最高位，第一次余数为最低位，次余数为最低位，依次排列依次排列，即得转换结果。，即得转换结果。十进制十进制数数二、八、十六进制数：二、八、十六进制数：乘基取整法乘基取整法乘基取整法乘基取整法, ,就是就是就是就是用用基数不断去乘基数不断去乘要转换的十进制数，直至满要转换的十进制数，直至满足要求的精度或小数部分为足要求的精度或小数部分为0，取每次，取每次乘积乘积结果的整数部分，结果的整数部分，以第一次以第一次取整取整为最高位，为最高位，依次排列依次排列，即得转换结果。，即得转换结果。事例晋津马灼瞬诚砍悟关虏锡骡营彤师旧殿霸泉承饼漆忙昨孰酮圃屏密桌柴污第1章机原理与
21、应用基础知识辗转相除法辗转相除法示例示例(1)(1)例例1.2 1.2 将将(226)(226)1010转换为二进制数转换为二进制数。226222113562282142723210余0余1余0余0余0余1余1余1(最高位最高位)(最低位最低位)按箭头方向按箭头方向按箭头方向按箭头方向依次排列依次排列依次排列依次排列 11100010所以所以( (226)226)1010=(11100010)=(11100010)2 2商为0，转换结束。除基取余除基取余艳街返涵鸣店篱革达抿几屹哼颤存敛给茵糖褪刨溶狸珍怜苟觉甲湘佳痘拌第1章机原理与应用基础知识辗转相除法辗转相除法示例示例(2)(2)例例1.3
22、1.3 将将(226)(226)1010转换为转换为八八进制数进制数。2268882830余2余4余3(最高位最高位)(最低位最低位)按箭头方向按箭头方向按箭头方向按箭头方向依次排列依次排列依次排列依次排列 342所以，所以，( (226)226)1010=(342)=(342)8 8商为0，转换结束。除基取余除基取余苔鳖远傻字厅泛凉蛇麻淫地泄诸臃亢万匹慌秃阀循赏春伏辱宣砰允斑红界第1章机原理与应用基础知识辗转相除法辗转相除法示例示例(3)(3)例例1.4 1.4 将将(226)(226)1010转换为转换为十六十六进制数进制数。2261616140余2余14(最高位最高位)(最低位最低位)按
23、箭头方向按箭头方向按箭头方向按箭头方向依次排列依次排列依次排列依次排列 E2所以，所以，( (226)226)1010=(E2)=(E2)1616商为0，转换结束。除基取余除基取余干箍棠追粘顷储掷垛慎邵玛诫碉晶澳通猿归齐桌眼剧术冕闹肚簇咨左汞域第1章机原理与应用基础知识乘基取整乘基取整法法示例示例(1)(1)例例1.5 1.5 将将(0.625)(0.625)1010转换为转换为二二进制数进制数。0.625 21.250 20.250 20.501.0取整1取整0(最高位最高位)(最低位最低位)按箭头方向按箭头方向按箭头方向按箭头方向依次排列依次排列依次排列依次排列 0.101取整1小数部分为
24、0，转换结束。所以所以，(0.625)(0.625)1010=(0.101)=(0.101)2 2 乘基取整乘基取整铭葡月淬触藉啥肺土劈么芯珊颤车还丘邓干惜庇悼浦罩祁享庭杭捣逸集若第1章机原理与应用基础知识乘基取整乘基取整法法示例示例(2)(2)例例1.6 1.6 将将(0.625)(0.625)1010转换为转换为八八进制数进制数和十六进制数和十六进制数。0.625 85.000 160.62510.000取整5，小数部分为0，转换结束。 取整10，小数部分为0，转换结束。所以所以，(0.625)(0.625)1010=(0.=(0.5 5) )8 8 乘基取整乘基取整所以所以，(0.625
25、)(0.625)1010=(0.=(0.A A) )1616 返保宠撑雕栈巷雷捣洁剖咐挚戈宪骑蔓廉疼湘谦两蔑挟鼻晓械艰般查沤刃第1章机原理与应用基础知识例例1.71.7例例1.7 1.7 求对应于求对应于(226.625)(226.625)1010的二进制数。的二进制数。 分析分析：本题中十进制数既有整数部分又有小数部分，应先：本题中十进制数既有整数部分又有小数部分，应先分别加以转换，然后再合并在一起得到最后结果。分别加以转换，然后再合并在一起得到最后结果。 因为因为，( (226226) )1010= =( (1110001011100010) )2 2 ( (0.6250.625) )10
26、10= =( (0.1010.101) )2 2所以（所以（226.625226.625）1010= =( (11100010.10111100010.101) )2 2 围奠虫航磐整澄挺轿篮撂庞起键漂误崭菩连庙仆汗淳皋撵活屠两刨狗良推第1章机原理与应用基础知识数制间的相互转换(3)二进制数二进制数八八进制进制数：数：整数向左，小数向右整数向左，小数向右整数向左，小数向右整数向左，小数向右 三位合一，不足补三位合一，不足补三位合一，不足补三位合一，不足补 0 0 0 0 二进制数二进制数十六十六进制进制数：数：整数向左，小数向右整数向左，小数向右整数向左，小数向右整数向左，小数向右 四位合一，
27、不足补四位合一，不足补四位合一，不足补四位合一，不足补 0 0 0 0 例例: : (11010111.0111101)2 = 11010111.0111101()2000= (327.364)8 例例: : (11010111.0111101)2 =11010111.0111101(0 )2= (D7.7A)16 吉蓄篮倚邻乘镑椰脓吐言备枢怠疲坊明茁包烷偶瞥雕通寅雇聘绥仓跺凋秩第1章机原理与应用基础知识数制间的相互转换(4)八进制数八进制数二二进制进制数：数：一扩三一扩三一扩三一扩三 (264.57)8 = (十六进制数十六进制数二二进制进制数：数：一扩四一扩四一扩四一扩四(7F.C4)16
28、 = (010111)2= (10110100.101111)2101100.110= (1111111.110001)2) 2010011001111.0111离吱酝丛烬杏纂挫驭蒂襄谈狗际小舌江侠赃赌厌底镰味侣楔塘柔层燕多途第1章机原理与应用基础知识1.3.3 数的表示 机器数与真值n n机器数机器数就是一个数在计算机中的表示形式，就是一个数在计算机中的表示形式，即二进制代码。即二进制代码。如如1001010010、1100110011001100等。等。n一个机器数所表示的数值称为一个机器数所表示的数值称为真值真值。如如+10+10、-29H-29H、+1011B+1011B等。等。可以是
29、各种进制数。可以是各种进制数。n一个数可以是一个数可以是有符号数有符号数，也可以是，也可以是无符号数无符号数。n对于一个二进制对于一个二进制无符号数无符号数来说，来说，机器数机器数与与真真值值相同相同，此时计算机的，此时计算机的全部有效位都用来存全部有效位都用来存放数据放数据。对于。对于n n位字长的计算机来说，整数范位字长的计算机来说，整数范围为围为0 02 2n n-1-1。 疆否标怨娱为钱蝎猫咨氛筑末撼盐腐疹辜挣粪略氟蒲带渝法嘶搓烦晋拟寥第1章机原理与应用基础知识机器数与真值 (续)n对对于于一一个个二二进进制制有有符符号号数数来来说说，数数的的最最高高位位是符号位是符号位：0 0表示正
30、数，表示正数，1 1表示负数。表示负数。n在在有有符符号号数数中中，符符号号数数字字化化后后的的数数称称为为机机器器数数，而而用用+ +或或- -表表示示的的数数值值称称为为真真值值，真真值值可可以用二进制数或十进制数表示。以用二进制数或十进制数表示。 n对对于于n n位位字字长长的的计计算算机机来来说说，有有符符号号数数的的整整数数范围为范围为-(2-(2n-1n-1-1) -1) (+2(+2n-1n-1-1)-1)。n n有有符符号号数数与与无无符符号号数数在在计计算算机机中中的的表表示示形形式式相同相同，须预先约定或由指令决定。须预先约定或由指令决定。 袍剁匝敦泳宗俊窿拙吉划逻趟寸哦惰
31、磋历韭澳瀑放煌啦温植坷登段碧狼边第1章机原理与应用基础知识有符号数的表示 原码n有有符符号号二二进进制制数数可可以以采采用用原原码码、补补码码和和反反码码三三种种不不同同的的编编码码形形式式表表示示。进进行行算算术术运运算算的的有符号数有符号数通常以补码形式表示通常以补码形式表示。 n将将数数真真值值形形式式中中的的+/-+/-号号用用0/10/1表表示示，而而数数据据本本身身不不变变的的机机器器数数叫叫做做数数的的原原码码形形式式，简简称称原码原码。 n当当字字长长为为n n时时，其其数数据据范范围围为为-(2-(2n-1n-1-1)-1) +(2+(2n-1n-1-1)-1)。数数-2-2
32、n-1n-1的的原原码码不不存存在在。数数0 0有有两两种种表示形式，即表示形式，即+0+0和和-0-0。看几个例子吧看几个例子吧!斗炮俏绍鉴裴吱糠摈撞狐娟绳象颊织蒲工针腔汤宜兴俩挫老琉坎溢字髓肩第1章机原理与应用基础知识原码举例如：如：00000000B=+0；10000000B=0 11111111B=127；01111111B=+127 又如：又如：10010 10010 表示真值表示真值 2 2；0101 0101 表示真值表示真值 +5 +5等。等。 例例1.101.10：设字长为：设字长为8 8，X X的十进制数为的十进制数为+85+85，Y Y的十进制数的十进制数为为-85-85
33、，求，求X X、Y Y的原码。的原码。 解：十进制数解：十进制数8585转换成二进制数转换成二进制数10101011010101，所以，所以 XX原原 = 01010101= 01010101 YY原原 = 11010101= 11010101 原码的概念掌握了吧？原码的概念掌握了吧？酌此蚜几解螟傣妆沏窝堤啼搐恫旋躯矮萌烬硅帽跺咎雏想饼阻妊势届番亮第1章机原理与应用基础知识有符号数的表示 反码n对对负负数数的的原原码码除除符符号号位位外外，其其余余位位按按位位求求反反，得到的另一种表示形式，即反码形式，得到的另一种表示形式，即反码形式。n正数的反码与原码具有相同的形式。正数的反码与原码具有相同
34、的形式。n当当字字长长为为n n时时，其其数数据据范范围围为为(2 2n-1n-1-1-1） + +（2 2n-1n-1-1-1）。数数-2-2n-1n-1的的反反码码不不存存在在。数数0 0有有两种反码形式。两种反码形式。看几个例子吧看几个例子吧!匆轧琳抑垄包箕巨执溃遮值柠硒噬悄皖瑞譬牡胀狞陷高贬腰糖肯漆猛哮预第1章机原理与应用基础知识反码举例例例1.111.11：有反码：有反码00000000B00000000B和和10000000B10000000B，求其真值。，求其真值。解：根据反码的定义，最高位为符号位，后面即为数据的解：根据反码的定义，最高位为符号位，后面即为数据的绝对值数据的反码
35、。绝对值数据的反码。 00000000B = +(0000000) 00000000B = +(0000000)2 2 = +0= +0； 10000000B = -(1111111) 10000000B = -(1111111)2 2 = -127 = -(2= -127 = -(28-18-1-1)-1)。 例例1.121.12：有：有8 8位字长反码位字长反码11111111B11111111B和和01111111B01111111B，求其真值。，求其真值。解：解： 11111111B = -(0000000) = -0 11111111B = -(0000000) = -0 01111
36、111B = +(1111111) 01111111B = +(1111111)2 2 = +127 = +(2= +127 = +(28-18-1-1)-1)求例求例1.101.10中的两个数的反码形式。中的两个数的反码形式。+85+85反反 = +85= +85原原 = 01010101= 01010101 -85-85反反 = 10101010= 10101010反码的概念掌握了吧？反码的概念掌握了吧？淋雇狙瞅瞬惩楚硫桐狱琴世垃惑趣痢莆虐犁挥屈挥槛勒痕豌铲溜拄备复狠第1章机原理与应用基础知识有符号数的表示 补码n负负数数的的补补补补码码码码等等于于其其反反码码加加1(1(求求反反加加一一
37、) )，也也等等于于0 0减减去其真值的绝对值去其真值的绝对值。n正数的正数的补补码与原码具有相同的形式。码与原码具有相同的形式。n在在补补码码中中，数数0 0只只有有一一种种表表示示形形式式，数数-2-2n-1n-1的的补补码码存存在。当字长为在。当字长为n n时，数据范围为时，数据范围为-2-2n-1n-1 + +( (2 2n-1n-1-1)-1)。 n使使用用补补码码可可以以用用加加法法代代替替减减法法，消消除除加加减减法法运运算算的的区区别别，简简化化了了运运算算器器；而而且且运运算算时时符符号号位位和和数数值值部部分分一一起起参参加加运运算算，简简化化了了处处理理过过程程，故故在在
38、计计算算机机运运算中广泛使用算中广泛使用。看几个例子吧看几个例子吧!惟再潞慢辛扣辑靶体赛讳遮扁费踏寄梯隙绊待惰糟祁娘以畔羌饯稻歧铲鸿第1章机原理与应用基础知识补码举例例例1.131.13：有：有补补码码00000000B00000000B和和10000000B10000000B，求其真值。，求其真值。解：根据解：根据补补码的定义，最高位为符号位，后面即为数据的码的定义，最高位为符号位，后面即为数据的绝对值或数据的求反加一绝对值或数据的求反加一 。 00000000B = +(0000000) 00000000B = +(0000000)2 2 = +0= +0； 10000000B = -(1
39、0000000) 10000000B = -(10000000)2 2 = -12= -128 8 = -2 = -28-18-1。 例例1.141.14：有：有8 8位字长位字长补补码码11111111B11111111B和和01111111B01111111B，求其真值。，求其真值。解：解： 11111111B = -(000000 11111111B = -(0000001 1) = -) = -1 1 01111111B = +(1111111) 01111111B = +(1111111)2 2 = +127 = +(2= +127 = +(28-18-1-1)-1)求例求例1.10
40、1.10中的两个数的补码形式。中的两个数的补码形式。+85+85补补 = +85= +85原原 = 01010101= 01010101 8585补补 = -85= -85反反 + + 1 1 = = 1010101110101011补码的概念一定要掌握补码的概念一定要掌握!= 0 - +85+85原原炳脏眷悯绍杏蟹钡仿砂念掀绘翅毫远卯苏责莽避饮渺铬豪其猾捍秆口添苫第1章机原理与应用基础知识原码、反码、补码小结数据范围数据范围0的形式的形式(n=8时时)-2n-1表示形式表示形式原码原码-(2-(2n-1n-1-1)-1) + +(2(2n-1n-1-1)-1)+0:00000000B-0:1
41、0000000B不存在不存在“+/-”0/1加上数据位加上数据位反码反码(2 2n-1n-1-1-1） + +（2 2n-1n-1-1-1）+0:00000000B-0:11111111B不存在不存在原码数据位原码数据位按位求反按位求反补码补码-2-2n-1n-1 +(2+(2n-1n-1-1)-1)00000000B存在存在反码加反码加1或或0减数据位减数据位符号位符号位符号位符号位+数据位数据位数据位数据位。正数的三种码形式相同。正数的三种码形式相同。给癣克亏风割摹东邪退劝全拥焚通爷锈晰撕赔闻黔徘绊祖稀炕圣间蛋宏帆第1章机原理与应用基础知识定点数与浮点数n定定点点数数就就是是小小数数点点在
42、在数数中中的的位位置置固固定定不不变变；浮浮点点数数是指小数点在数中的位置是浮动的，可以发生变化。是指小数点在数中的位置是浮动的，可以发生变化。 n小小数数点点固固定定位位置置的的两两种种简简单单约约定定：(1)(1)在在最最高高数数位位之之前前，符符号号位位之之后后是是纯纯小小数数；(2)(2)在在最最低低位位之之后后是是纯纯整整数数。n任何一个数任何一个数N N的二进制浮点形式可表示为的二进制浮点形式可表示为N=2N=2j jS S, ,其其中中S S称为称为尾数尾数，j j称为称为阶码阶码。这种这种表示格式表示格式由由阶符阶符（1 1位，表示阶码的正负号位，表示阶码的正负号 ）、阶码阶码
43、（一般为纯整数一般为纯整数，决定数的范围）决定数的范围）、数符数符（1 1位，表示尾数的正负号位，表示尾数的正负号）、尾数尾数（一般为一般为纯小数纯小数纯小数纯小数，决定，决定有效数字的精度有效数字的精度 ）四个四个部分组成。部分组成。 为充分利用其有效位，常对为充分利用其有效位，常对其其规格化规格化，使，使0.5|S|10.5|S|1 看个例子看个例子看几个例子吧看几个例子吧!讨侧莆剂又打诛韵疟柳铣漳犹酒麦痉渍锅斡疥岸唁酌耗若秤夸难舌烯调印第1章机原理与应用基础知识定点数示例例例1.151.15：有二进制码：有二进制码1101B1101B，试求小数点在最低位和最高位，试求小数点在最低位和最高
44、位时的值。时的值。 解：小数点在最低位时，即为纯整数，所以解：小数点在最低位时，即为纯整数，所以 1101B = (1101) 1101B = (1101)2 2 = 2 = 23 3+2+22 2+2+20 0 = (13)= (13)1010 小数点在最高位时，即为纯小数，所以小数点在最高位时，即为纯小数，所以 1101B = (0.1101) 1101B = (0.1101)2 2 = 2 = 2-1-1+2+2-2-2+2+2-4 -4 = (0.8125)= (0.8125)1010 定点数好理解的啦定点数好理解的啦!阁用驱妄演栽镜啃更献享液充花胃瑟撅墨敏宪订随喧肚换盈到钙壁或宿关第
45、1章机原理与应用基础知识浮点数示例例例如如，二进制数二进制数1011.1011011.101可以写成可以写成如下的浮点形式：如下的浮点形式：0.0.0 001011101010111012 26 6， 0.01011101 0.010111012 25 5， 0.10111010.10111012 24 4，1.0111011.0111012 23 3，10.1110110.111012 22 2 ，101.1101101.11012 21 1 ，10111.0110111.012 2-1 -1 ，101110.1101110.12 2-2-2等等等。等。规格化数规格化数以上几种浮点形式中，只
46、有前三种的以上几种浮点形式中，只有前三种的尾尾数为纯小数。数为纯小数。如果用如果用8 8位来表示此二进制数，位来表示此二进制数，其中阶符阶码为其中阶符阶码为4 4位，尾符及尾数为位，尾符及尾数为4 4位，均用位，均用原原码表示码表示，则这三种形式对应的浮点数分别为：，则这三种形式对应的浮点数分别为： 0 01101100 0001001，0 01011010 0010010，0 01001000 0101101，可以看出，最后一种的精可以看出，最后一种的精度最高。度最高。办费坦袄钒棱传颅启贤疚抓瑟臭趋障要汀屋摔涸蛀友击懂茧隅寡询于番秃第1章机原理与应用基础知识1.4 计算机中常用编码n计计算算
47、机机中中数数、字字母母、符符号号等等均均用用二二进进制制数数表表示示，用用若若干干位位二二进进制制数数的的组组合合表表示示字字符符的的编编码码称称为为二二进进制制编码。常用的二进制编码有编码。常用的二进制编码有BCDBCD码码和和ASCIIASCII码码。 nBCDBCD码码（Binary Binary Coded Coded DecimalDecimal），即即二二十十进进制制编编码方式码方式，用四位二进制数表示一位十进制数用四位二进制数表示一位十进制数。nASCIIASCII码码 （ American American Standard Standard Code Code for for
48、 Information Information InterchangeInterchange）是是一一种种美美国国标标准准，称称为为“信信息息交交换换标标准准代代码码”，用用7 7位位二二进进制制数数编编码码，可可以以表示表示128128个字符个字符。nGB2312-80GB2312-80汉汉字字编编码码，即即国国标标码码，用用两两个个字字节节表表示示一一个汉字个汉字，两字节最高位均置，两字节最高位均置“1 1”后形成机内码。后形成机内码。 应绊捍猎嗓硕莆仆该塞火斡便甥的笼竿瓜啦崎靖柯巧蔑哆睁兜靴煌卧峭拦第1章机原理与应用基础知识BCD码n8421BCD码码（简简称称BCD码码），即即将将1
49、位位十十进进制制数数09分分别别用用4位位二二进进制制编编码码来来表表示示，而而这这四四位位的的权从高位到低位依次是权从高位到低位依次是8，4，2，1。 十十进制数制数8421BCD码十十进制数制数8421BCD码012345670000000100100011010001010110011189101112131415100010010001 00000001 00010001 00100001 00110001 01000001 0101癸矿扇缩简艰浮翅廖际汪肛拽鸯迅译蜜充绦谬块暂寺值泣涟膏吐入诱求播第1章机原理与应用基础知识1.5 计算机运算基础n n算算术术运运算算，包包括括加加减减乘
50、乘除除。其其中中，加加减减法法运运算算是是基基本本运运算算，利利用用加加减减法法运运算算可可以以实实现现乘乘除法运算。除法运算。n n逻逻辑辑运运算算主主要要包包括括“与与”（） 、“或或”（） 、“非非”和和“异或异或”（）等。）等。 肉癌恭玻酗趣虑折胳贤裂玄沙辐愧隔熏王琅签泅蠢汝启暖介戍雪樱隶迎入第1章机原理与应用基础知识1.5.1 无符号数的算术运算运算规则运算规则实现方法实现方法示例示例加加0+0=0, 0+1=1, 1+1=0 进进1, 1+1+1=1 进进1手工计算手工计算例例1.19减减0-0=0, 1-1=0, 1-0=1, 0-1=1 借借1, 0-1-1=0 借借1手工计算
51、手工计算例例1.20乘乘0 0=0, 0 1 1=0 ,1 0=0 , 1 1 1=1 手工计算手工计算例例1.21除除乘法的乘法的逆运算逆运算 手工计算手工计算例例1.22射嘎圣割镐友牢狂山拦松隔晦澳赵柑痪唆堑刮招弃簿势勺乐吐创木病憋舆第1章机原理与应用基础知识例1.19例例1.191.19：计算：计算10011010+00110111= 10011010+00110111= ？被加数被加数 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0加数加数 + 0 0 1 1 0 1 1 1 + 0 0 1 1 0 1 1 1 和和进位进位因此因此，10011010+00110111=
52、1101000110011010+00110111=11010001 111110 10 01011要加进位要加进位那釜闲磺出奖庸妖字兔弟往赶抗抖陋婶罗持犬弧妙兵礁猫吧葱膨撕蛹矗吼第1章机原理与应用基础知识例1.20例例1.201.20：计算：计算10011010-00110111= 10011010-00110111= ？被被减减数数 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0减减数数 - 0 0 1 1 0 1 1 1 - 0 0 1 1 0 1 1 1 差差借借位位因此因此，10011010-00110111=0110001110011010-00110111=011
53、00011 111111 10 00110要减借位要减借位露毗斜忧渍铂吊院冬唯福撰阶猪丝昂屋眷坷辆焚列寥完聚逮罕缮股啥抚娃第1章机原理与应用基础知识例1.21例例1.211.21：二进制数：二进制数1101.11101.1与与101.1101.1相乘相乘。 1 1 0 11 (13.5) 1 0 11 (5.5)1 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 110 0 0 0 0+1111 111进位进位积积(74.25) 10010100.与十进制与十进制乘法类似乘法类似请鞠奴语怂于俏索驯娄涪白傍汽说超谊蛰哺垢图检唬溢五郡柔抡详泌砒堤第1章机原理与应用基础知识例1.22例例1.221.
54、22：求二进制数：求二进制数100111100111除以除以110110的商的商。 11 1 01 1 111 1 01 10.01 1 001与十进制与十进制除法类似除法类似1 0 0 1 1 1110(6)(39)(6.5)捐挽皮屹沾荐檀稽岔耕薛牟侥液诬隧叼烈沪蜂译雌驹抑眯佩滩山怪卤顿鸭第1章机原理与应用基础知识1.5.2 有符号数的运算(补码运算)n在在计计算算机机中中，凡凡是是有有符符号号数数一一律律用用补补码码形形式式存放和运算，其运算结果也用补码表示存放和运算，其运算结果也用补码表示。n采采用用补补码码运运算算可可以以将将减减法法变变成成补补码码加加法法运运算算，在在微微处处理理器
55、器中中只只需需加加法法电电路路就就可可以以实实现现加加减减法运算。法运算。n规则规则： X+Y补补=X补补+Y补补X-Y补补=X补补+-Y补补 n两个同符号数相两个同符号数相加，可能产生加，可能产生溢出溢出。 什么是溢出什么是溢出?男务伍刷认搐斋嘘募瞎雏雏府讳洽鸥猪玉稀袖幸炊藏经歪属凶冈漓哨命临第1章机原理与应用基础知识溢出n所所谓谓溢溢出出，就就是是两两个个数数相相加加，结结果果超超出出了了微微处理处理器器所能表示的数值范围。所能表示的数值范围。 n判判断断规规则则：两两个个正正数数相相加加结结果果变变成成了了负负数数；或两个负数相加结果变成了正数。或两个负数相加结果变成了正数。n两个不同符
56、号数相两个不同符号数相加，不会产生溢出。加，不会产生溢出。 来看个例子来看个例子!振抄果靶娄林因于席嘱具聊瓤咙敬癸承淮亩与石黎弟擞裕锌耙够龄啮模岛第1章机原理与应用基础知识溢出示例例例1.23：判断下列补码运算是否发生溢出：判断下列补码运算是否发生溢出。 (1) 11111101+00000011 (2) 10001000+11101110 (3) 01000001+01000011 (4) 11001000+11000000 解解: : 可以看出可以看出CPUCPU为为8 8位：位： (1) (1)两个不同符号的数相加，不可能发生溢出。两个不同符号的数相加，不可能发生溢出。 (2)10001
57、000+11101110= (2)10001000+11101110=1 101110110=01110110(01110110=01110110(有进位有进位) )两个负数相加，结果为正数两个负数相加，结果为正数0111011001110110，因此发生了溢出。，因此发生了溢出。 (3)01000001+01000011=10000100 (3)01000001+01000011=10000100两个正数相加，结果为负数两个正数相加，结果为负数1000010010000100，因此发生了溢出。，因此发生了溢出。 (4)11001000+11000000= (4)11001000+110000
58、00=1 110001000 =10001000(10001000 =10001000(有进位有进位) )两个负数相加，结果仍为负数两个负数相加，结果仍为负数1000100010001000，因此没有发生溢出。，因此没有发生溢出。 在后面的有关指令中还会给大家进一步讲解。在后面的有关指令中还会给大家进一步讲解。匈寐青粗翰勾亨过甚怖况阎湖想听狠碍找读址愿差护辫糜黑猪遇析池涌液第1章机原理与应用基础知识1.5.3 逻辑运算n主主要要包包括括“与与”()()、“或或”()()、“非非”和和“异或异或”()()等等。n有关运算规则在数字电路中学过。有关运算规则在数字电路中学过。n在在两两个个多多位位逻
59、逻辑辑变变量量之之间间进进行行逻逻辑辑运运算算时时，在在对对应应位位之之间间按按上上述述规规则则进进行行运运算算，不不同同位位之之间间不不发发生生任任何何关关系系，没没有有算算术术运运算算中中的的进进位或借位问题。位或借位问题。来看个例子来看个例子!载帆豌鸭诛拉癣旱症及踢顺海畏孤劫侩糟仰遍听虱跨茬审润扳聘浴忆肇必第1章机原理与应用基础知识逻辑运算示例例例1.24： 11010101 11010101 11010101 01100011 01100011 01100011 结果结果 11110111 01000001 10110110后面学习相关指令时，再进一步体会。后面学习相关指令时，再进一步
60、体会。妙桅粗睛籽骆霸行症让吞轻惯橡本熏乍芍注骚闹犹诡姑仿硒纵遥恭猩我班第1章机原理与应用基础知识丝俱疯隐峙羽硅厘珍渡斟慰早臂忽竞铂臭奇炸涸属严害亏孽插命皮腥头艇第1章机原理与应用基础知识第第1 1章教学要求章教学要求1. 了了解解微微机机发发展展概概况况、了了解解和和区区分分微微处处理理器器、微型计算机和微型计算机系统；微型计算机和微型计算机系统；2. 掌掌握握数数制制的的相相互互转转换换、有有符符号号数数的的表表示示，常常用编码和算术、逻辑运算。用编码和算术、逻辑运算。作业作业: (P41) 1-5, 1-6, 1-11, 1-14 臂溪艘冻惜菲搀们命估克房涩窖招舰凶汛税狂慰逮譬俞排砧着素镣抡忿夯第1章机原理与应用基础知识
