微机的基础知识学习教案.pptx

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1、会计学1微机微机(wi j)的基础知识的基础知识第一页，共91页。2023/2/262第一章 微型(wixng)计算机的基础知识n n 主要介绍微型计算机的发展主要介绍微型计算机的发展(fzh(fzh n)n)，基本组成，基本组成原理以及运算基础。原理以及运算基础。n n 1 1、计算机的发展、计算机的发展(fzh(fzh n)n)及分类及分类n n 2 2、微型计算机系统的概论、微型计算机系统的概论n n 3 3、数制及转换、数制及转换n n 4 4、计算机中的数及编码、计算机中的数及编码n n 5 5、计算机中数的运算方法、计算机中数的运算方法n n 作业作业 第2页/共91页第二页，共9

2、1页。2023/2/2631、计算机的发展、计算机的发展(fzhn)及分类及分类电子管晶体管集成电路大规模集成电路第5代1.1发展发展(fzhn)：第3页/共91页第三页，共91页。2023/2/2641、计算机的发展、计算机的发展(fzhn)及分类及分类1.2 分类分类(fn li)：第4页/共91页第四页，共91页。2023/2/265世界世界(shji)的超级计算的超级计算机机日本日本(r bn)的的“京京”配备了配备了88128颗富士通颗富士通SPARC64 VIIIfx 2.0GHz八核心处理器，八核心处理器，最大计算性能最大计算性能10.51Petaflop（千万亿次）（千万亿次）

3、/s，总功耗为，总功耗为12659.9千瓦。千瓦。第5页/共91页第五页，共91页。2023/2/266世界世界(shji)的超级计算的超级计算机机中国的中国的”天河一号天河一号(y ho)“（天津）（天津）达到达到2.57 petaflop/s，配备，配备20多万颗处理器核心，多万颗处理器核心，造价在造价在6亿亿 人民币以上。人民币以上。第6页/共91页第六页，共91页。2023/2/267世界世界(shji)的超级计算的超级计算机机美国美国(mi u)”JAGUAR”JAGUAR”美国美国(mi u)能源部能源部最大计算能力为最大计算能力为1.75 petaflop/s第7页/共91页第七

4、页，共91页。2023/2/268世界世界(shji)的超级计算的超级计算机机中国中国(zhn u)”星云星云”（深圳）（深圳）最大计算能力为最大计算能力为1.271 petaflop/s第8页/共91页第八页，共91页。2023/2/269世界世界(shji)的超级计算的超级计算机机日本日本(r bn)”Tsubame 2.0”第9页/共91页第九页，共91页。2023/2/2610世界世界(shji)的超级计算的超级计算机机欧洲欧洲“Tera-100”最大计算最大计算(j sun)性能约为性能约为1Petaflop/s第10页/共91页第十页，共91页。2023/2/26112、微型、微型

5、(wixng)计算计算机系统的概论机系统的概论n n1、微型计算机的发展(fzhn)n n2、微型计算机系统n n3、微型计算机系统的主要技术指标n n4、微型计算机的应用概况第11页/共91页第十一页，共91页。2023/2/26122.1微型微型(wixng)计算机的发展计算机的发展n n第一阶段（19711973）：典型的微型机以Intel 4004和Intel 4040为基础。微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度(sd)很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。第12页/共91页第十二页，共9

6、1页。2023/2/26132.1微型微型(wixng)计算机的发展计算机的发展n第二阶段（第二阶段（1974197719741977）：以）：以8 8位微处理器为基础，典型位微处理器为基础，典型的微处理器有的微处理器有Intel 8080/8085Intel 8080/8085、ZilogZilog公司的公司的Z80Z80及及MotorolaMotorola公司的公司的68006800。微处理器采用高密度。微处理器采用高密度MOSMOS（HMOSHMOS）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达量达64KB64KB，配有荧光屏显示器

7、、键盘、软盘驱动器等设，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立备，构成了独立(dl)(dl)的台式计算机。配有简单的操作的台式计算机。配有简单的操作系统（如系统（如CP/MCP/M）和高级语言。）和高级语言。第13页/共91页第十三页，共91页。2023/2/26142.1微型微型(wixng)计算机的发展计算机的发展n n第三阶段（19781981）：以16位和准32位微处理器为基础，如Intel公司的8086、Motorola的68000和Zilog的Z8000。微处理器采用短沟道高性能NMOS工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计(shj)思想，如虚拟存储和存

8、储保护。n第四阶段（第四阶段（2020世纪世纪8080年代年代(nindi)(nindi)）：）：8080年代年代(nindi)(nindi)初，初，IBMIBM公司推出开放式的公司推出开放式的IBM PCIBM PC，这是微型机发展史上的一个，这是微型机发展史上的一个重要里程碑。重要里程碑。IBM PCIBM PC采用采用Intel 80 x86Intel 80 x86（当时为（当时为8086/80888086/8088、8028680286、8038680386）微处理器和）微处理器和MicrosoftMicrosoft公司的公司的MS DOSMS DOS操作系操作系统并公布了统并公布了I

9、BM PCIBM PC的总线设计。的总线设计。第14页/共91页第十四页，共91页。2023/2/26152.1微型微型(wixng)计算机的发展计算机的发展n n第五阶段（20世纪90年代开始）：RISC（精简指令集计算机）技术的问世使微型机的体系结构发生了重大(zhngd)变革。n n第六阶段、第七阶段 第15页/共91页第十五页，共91页。2023/2/26162.22.2微型微型微型微型(wixng)(wixng)计算机系统（计算机系统（计算机系统（计算机系统（Microcomputer SystemMicrocomputer System）n n1、计算机的体系结构n n2、微型计算

10、机的基本构成(guchng)n n3、微型计算机的硬件结构n n4、微型计算机的类型第16页/共91页第十六页，共91页。2023/2/26172.2.1 计算机的体系结构计算机的体系结构冯冯.诺依曼结构：诺依曼结构：数字计算机的数制采用二进制；数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行计算机应该按照程序顺序执行;串行结构串行结构;是现代是现代(xindi)计算机的基础。计算机的基础。计算机之计算机之父父冯冯.诺依曼诺依曼第17页/共91页第十七页，共91页。2023/2/26182.2.2 微型微型(wixng)计算机系统的计算机系统的构成构成第18页/共91页第十八页，共91页

11、。2023/2/26192.2.3微型计算机的硬件微型计算机的硬件(yn jin)结构结构n n 微型计算机是指以微处理器为基础，配以存储器和输入微型计算机是指以微处理器为基础，配以存储器和输入/输出输出(shch)(shch)接口接口电路，通过总线连接起来。电路，通过总线连接起来。n n 微型计算机硬件组成图：微型计算机硬件组成图：第19页/共91页第十九页，共91页。2023/2/26202.2.3微型计算机的硬件结构微型计算机的硬件结构(jigu)（总线）（总线）n n总线（Bus）：一组信息传递的 公共信号线。好比公路n n特征值：宽度（数据线的条数）n n包含(bohn)地址总线、数

12、据总线、控制总线n n地址总线（Address Bus）：专门传递地址信息的一组线。寻址存储器和I/O设备。总线的宽度决定了微处理器寻址的能力。n n数据总线：传递数据信息。n n控制总线：传递控制信息。第20页/共91页第二十页，共91页。2023/2/2621 一般指的是由一片或几片大规模集成电路芯片组成一般指的是由一片或几片大规模集成电路芯片组成的中央的中央(zhngyng)处理部件。处理部件。（Central Processing Unit，俗称，俗称 CPU）基本组成：算术逻辑单元、控制器、寄存器组基本组成：算术逻辑单元、控制器、寄存器组 微处理器（微处理器（微处理器（微处理器（Mi

13、croprocessorMicroprocessor）第21页/共91页第二十一页，共91页。2023/2/26222.2.4微型微型(wixng)计算机系统类计算机系统类型型n n 单片机又称“微控制器（Microcontroller）”和“嵌入式计算机”。它是把构成微型(wixng)计算机的所有部件集成在一块芯片上。其体积小，功耗低，在智能化仪表及控制领域应用极广；n n 单板机这是将构成微型(wixng)计算机的一些功能部件安装在一块印刷电路板上。用于生产过程的实时控制和教学实验平台；n n 多板计算机这是一种通用的微型(wixng)计算机系统，广泛用于办公室和家庭、个人使用。如我们的个

14、人计算机，在商业、家庭、科学、工业和教学领域都得到广泛的应用。第22页/共91页第二十二页，共91页。2023/2/26232.3 微型微型(wixng)计算机系统的计算机系统的主要技术指标主要技术指标n n（1）字长(z chn)n n（2）运算速度n n（3）存储容量n n（4）主频n n（5）指令系统n n（6）外部设备的配置n n（7）软件的配置第23页/共91页第二十三页，共91页。2023/2/2624（1）字长）字长(z chn)n n 计算机的字长是指计算机的字长是指CPUCPU与输入与输入/输出设备或内存输出设备或内存储器之间一次传送储器之间一次传送(chun sn(chun

15、 sn)二进制数据的位数。二进制数据的位数。n n 通常通常CPUCPU的数据总线的位数与计算机的字长是一的数据总线的位数与计算机的字长是一致的。致的。第24页/共91页第二十四页，共91页。2023/2/2625（2）运算）运算(yn sun)速度速度n n 运算速度是以每秒钟能执行多少条指令来表示的，用来运算速度是以每秒钟能执行多少条指令来表示的，用来(yn(yn li)li)衡量计算机运算的快慢程度。衡量计算机运算的快慢程度。n n 以以MIPSMIPS（Million Instruction Per SecondMillion Instruction Per Second，每秒百万条指

16、令）为单，每秒百万条指令）为单位。位。第25页/共91页第二十五页，共91页。2023/2/2626（3）存储容量）存储容量(cn ch rn lin)n n 存储容量(rngling)是衡量计算机系统中存储能力的一个指标，包括内存容量(rngling)和外存容量(rngling)。n n内存容量(rngling)以字节为单位，分装机容量(rngling)和最大容量(rngling)。n n *最大容量(rngling)是由CPU的地址总线决定。n n *装机容量(rngling)是由实际装机情况决定，或者由用户所要求的软件环境决定。n n外存容量(rngling)是指硬盘、光盘及软盘等容量(

17、rngling)。第26页/共91页第二十六页，共91页。2023/2/2627内存内存(ni cn)的最大容量和装机容量的最大容量和装机容量n n例例1 1：80888088是是2020条地址线，则最大内存容量为条地址线，则最大内存容量为n n 220=10241024=1M 220=10241024=1M；n n例例2 2：Pentium ProPentium Pro是是3636条地址线，则最大内存容量为条地址线，则最大内存容量为n n 236=64 1024 10241024=64G 236=64 1024 10241024=64G。n n事实上，目前事实上，目前PCPC机的实际机的实际

18、(shj)(shj)装机容量一般为装机容量一般为1G1G或或2G2G、4G4G。第27页/共91页第二十七页，共91页。2023/2/2628（4）主频）主频n n 主频指计算机工作时主频指计算机工作时CPUCPU的时钟的时钟(shzhng)(shzhng)频率频率(Clock(Clock Rate)Rate)，单位为，单位为MHzMHz，是计算机工作的时间基准，用于协调整，是计算机工作的时间基准，用于协调整机的操作。机的操作。n n 8086/8088 8086/8088的时钟的时钟(shzhng)(shzhng)频率为频率为3 310MHz10MHz。n n 主频的高低在很大程度上决定了计

19、算机的运算速度。主频的高低在很大程度上决定了计算机的运算速度。第28页/共91页第二十八页，共91页。2023/2/2629（5）指令系统）指令系统(zh ln x tn)（Instruction Sets)n n 指令系统是指指令系统是指CPUCPU所能执行的全部所能执行的全部(qunb)(qunb)指令的指令的集合。集合。n n（芯片制造商已完成）（芯片制造商已完成）n n 指令系统功能是否齐全、寻址方式是否方便，直接指令系统功能是否齐全、寻址方式是否方便，直接影响计算机的工作能力。影响计算机的工作能力。第29页/共91页第二十九页，共91页。2023/2/2630（6）外部设备）外部设备

20、(wi b sh bi)的的配置配置n n 外部设备的配置是衡量一个计算机系统外部设备的配置是衡量一个计算机系统(xt(xt ng)ng)的综合性能的的综合性能的重要指标。重要指标。n n 1 1、允许配置的外设数量，一般所配的外设越多，系统、允许配置的外设数量，一般所配的外设越多，系统(xt(xt ng)ng)功能越强；功能越强；n n 2 2、外设接口的标准和类型，接口性能的好坏直接影响系统、外设接口的标准和类型，接口性能的好坏直接影响系统(xt(xt ng)ng)的功能。的功能。第30页/共91页第三十页，共91页。2023/2/2631（7）软件）软件(run jin)的配置的配置n

21、n 软件和硬件是计算机系统中两大资源。软件和硬件是计算机系统中两大资源。n n 软件配置直接影响计算机系统的使用和性能的发软件配置直接影响计算机系统的使用和性能的发挥。必须配置的软件：挥。必须配置的软件：n n1 1、系统软件（操作系统、系统软件（操作系统(co zu x t(co zu x t n n)、诊断程序、诊断程序、编辑程序等）；编辑程序等）；n n2 2、程序设计语言（机器语言、汇编语言，高级语言）；、程序设计语言（机器语言、汇编语言，高级语言）；n n3 3、应用软件（软件包、数据库）。、应用软件（软件包、数据库）。第31页/共91页第三十一页，共91页。2023/2/26322

22、.4 微型计算机的应用微型计算机的应用(yngyng)概况概况n n（1 1）科学计算（数值计算）科学计算（数值计算）n n（2 2）信息处理）信息处理n n（3 3）过程）过程(guchng)(guchng)控制控制n n（4 4）计算机辅助技术）计算机辅助技术n n（5 5）人工智能）人工智能n n（6 6）计算机仿真）计算机仿真第32页/共91页第三十二页，共91页。2023/2/2633（1）科学计算（数值）科学计算（数值(shz)计计算）算）n n 科学研究和工程技术领域中有大量复杂的数值运算问题科学研究和工程技术领域中有大量复杂的数值运算问题(wnt)(wnt)，是计算机应用最早的

23、领域。是计算机应用最早的领域。n n如：如：人造卫星的轨迹计算；人造卫星的轨迹计算；n n 建筑设计中房屋抗震强度的计算；建筑设计中房屋抗震强度的计算；n n 气象预报中描述大气运动规律的微分方程的求解等。气象预报中描述大气运动规律的微分方程的求解等。n n特点：计算过程复杂，精度要求高。特点：计算过程复杂，精度要求高。第33页/共91页第三十三页，共91页。2023/2/2634（2）信息处理）信息处理n n 用计算机对信息及时地加以记录、整理和计算，并加工为人们用计算机对信息及时地加以记录、整理和计算，并加工为人们所要求的形式。所要求的形式。n n 如：数据处理、事务处理、企业管理如：数据

24、处理、事务处理、企业管理(gu(gu nl nl)和情报检索等都和情报检索等都属于信息处理的范畴。属于信息处理的范畴。n n特点：数据量很大，计算过程比较简单。特点：数据量很大，计算过程比较简单。第34页/共91页第三十四页，共91页。2023/2/2635（3）过程）过程(guchng)控制控制n n 过程控制是指将计算机应用于自动控制系统过程控制是指将计算机应用于自动控制系统(kn(kn zh x t zh x t n n)。n n 所谓自动控制系统所谓自动控制系统(kn(kn zh x t zh x t n n)是一种不需要是一种不需要人工干预的过程（包括机械加工过程、热力学过程和化人工

25、干预的过程（包括机械加工过程、热力学过程和化学过程等）和对象进行控制的系统。学过程等）和对象进行控制的系统。n n特点：实时性特点：实时性要求及时采集检测数据，经过计算要求及时采集检测数据，经过计算机计算后及时对被控对象进行自动控制和调节。机计算后及时对被控对象进行自动控制和调节。第35页/共91页第三十五页，共91页。2023/2/2636（4）计算机辅助技术）计算机辅助技术(jsh)n n包括：包括：n n计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD(CAD，Computer Aided Design)Computer Aided Design)；n n计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM(CAM

26、，Computer Aided Manufacturing);Computer Aided Manufacturing);n n计算机辅助教育计算机辅助教育(CAI(CAI，Computer Assisted Instruction);Computer Assisted Instruction);等等。等等。n n特点：综合利用计算机的计算、逻辑判断、信息处理特点：综合利用计算机的计算、逻辑判断、信息处理的功能的功能(gngnng)(gngnng)，并具有很强的人机交互特性。，并具有很强的人机交互特性。第36页/共91页第三十六页，共91页。2023/2/2637（5）人工智能）人工智能(rn

27、 n zh nn)n n 人工智能是研究如何制造出智能机器和智能系人工智能是研究如何制造出智能机器和智能系统来模拟人类的智能活动，以延伸人的智能的科学统来模拟人类的智能活动，以延伸人的智能的科学(kxu)(kxu)。n n 研究领域包括计算机学习、计算机证明、景物研究领域包括计算机学习、计算机证明、景物分析、模拟人的思维过程、自然语言理解、自动程序分析、模拟人的思维过程、自然语言理解、自动程序设计、及机器人学等。设计、及机器人学等。第37页/共91页第三十七页，共91页。2023/2/2638（6）计算机仿真）计算机仿真(fn zhn)n n 计算机仿真是一门建立仿真模型和进行仿真实验的技计算

28、机仿真是一门建立仿真模型和进行仿真实验的技术。术。n n 科研人员根据实际系统建立模型系统，并通过对模型科研人员根据实际系统建立模型系统，并通过对模型系统的研究实验，以达到研制和开发实际系统的目的。系统的研究实验，以达到研制和开发实际系统的目的。n n 应用范围包括航空、航天、核能及其他工业应用范围包括航空、航天、核能及其他工业(gngy)(gngy)控制等领域。控制等领域。n n 目前已推广到社会、经济、生物等领域。目前已推广到社会、经济、生物等领域。n n 利用计算机仿真可以方便、有效地对系统进行分析、利用计算机仿真可以方便、有效地对系统进行分析、设计、操作、预测和统筹等控制。设计、操作、

29、预测和统筹等控制。第38页/共91页第三十八页，共91页。2023/2/2639 3 数制及转换数制及转换(zhunhun)n n 1 1、数制、数制n n 2 2、各种数制的相互、各种数制的相互(xingh)(xingh)转换转换第39页/共91页第三十九页，共91页。2023/2/26403.1数制数制n n（1 1）十进制数）十进制数n n（2 2）二进制数）二进制数n n（3 3）十六进制）十六进制(sh li jn zh)(sh li jn zh)数数第40页/共91页第四十页，共91页。2023/2/2641（1）十进制数（）十进制数（Decimal)n n具有具有1010个数字符

30、号个数字符号0 0，1 1，2 2，9 9；n n由低位向高位进位是按由低位向高位进位是按“逢逢1010进进1”1”的规则进行的；的规则进行的；n n基数为基数为1010，第，第i i位的权为位的权为10i10i。n n 其中其中(qzhng)i=n(qzhng)i=n，n-1n-1，2 2，1 1，0 0，-1-1，-2-2，n n 规定整数最低位的位序号规定整数最低位的位序号i=0i=0。n n例：例：(6543.21)10(6543.21)10n n =6543.21D =6543.21Dn n =6103+5102+4101+3100+210-1+110-2 =6103+5102+41

31、01+3100+210-1+110-2第41页/共91页第四十一页，共91页。2023/2/2642（2）二进制数）二进制数(Binary)n n具有2个数字符号0，1；n n由低位向高位进位是按“逢2进1”的规则(guz)进行的；n n基数为2，第i位的权为2i。n n 其中 i=n，n-1，2，1，0，-1，-2，n n 规定整数最低位的位序号i=0n n例：(1010.101)2n n =1010.101Bn n =123+0 22+121+020+12-1+02-2+12-3 第42页/共91页第四十二页，共91页。2023/2/2643（3 3）十六进制）十六进制）十六进制）十六进制

32、(sh li jn zh)(sh li jn zh)数数数数(Hexadecimal)(Hexadecimal)n n 1、具有16个数字符号0，1，2，9，A，B，C，D，E，F；n n2、由低位向高位进位是按“逢16进1”的规则进行的；n n3、基数(jsh)为16，第i位的权为 16i。n n 其中 i=n，n-1，2，1，0，-1，-2，n n 规定整数最低位的位序号i=0n n例：(19BF.ABE)16n n =19BF.ABEHn n =1163+9 162+11161+15160+1016-1+1116-2+1416-3第43页/共91页第四十三页，共91页。2023/2/26

33、442、各种数制的相互、各种数制的相互(xingh)转转换换n n（1 1）二进制、十六进制）二进制、十六进制(sh li jn zh)(sh li jn zh)转换为十进制转换为十进制n n（2 2）十进制转换为二进制）十进制转换为二进制n n（3 3）二进制转换为十六进制）二进制转换为十六进制(sh li jn zh)(sh li jn zh)第44页/共91页第四十四页，共91页。2023/2/2645（1 1）二进制、十六进制）二进制、十六进制(sh(sh li jn zh)li jn zh)转换为十进制转换为十进制n n按权展开(zhn ki)求和。n n如：10101.101B n

34、 n =1 24+122+120+12-1+12-3n n =16 +4 +1 +0.5 +0.125n n =21.625Dn n 19B.ABHn n =1162+9 161+11160+1016-1+1116-2n n =256 +144 +11 +0.625 +0.04296875n n =411.66796875D 第45页/共91页第四十五页，共91页。2023/2/2646（2）十进制转换）十进制转换(zhunhun)为为二进制二进制n n 整数部分整数部分(b fen)(b fen)n n 小数部分小数部分(b fen)(b fen)第46页/共91页第四十六页，共91页。20

35、23/2/2647（3）二进制与十六进制）二进制与十六进制(sh li jn zh)之间的转换之间的转换n n四位二进制数正好四位二进制数正好(zhngh(zhngh o)o)等于一位十六进制等于一位十六进制数数 0001 1111 B1(120=1)2(121=2)4(122=4)8(123=8)16(124=16)第47页/共91页第四十七页，共91页。2023/2/2648四位二进制与一位十六进制数的对应(duyng)关系四位四位(s wi)二二进制数进制数一位十六进制一位十六进制(sh li jn zh)数数0000B1001B1000B5H4H3H2H6H0H0010B0011B01

36、00B0101B0110B7H0111B1111B1110B1101B1100B1011B1010BCHBHAH9H8H1HDHEHFH0001B四位二进制数四位二进制数一位十六进制数一位十六进制数第48页/共91页第四十八页，共91页。2023/2/2649二进制转换(zhunhun)为十六进制数n n例：1110110101100.10101B=?H 1110110101100.10101 0001110110101100.10101000 1 D A C.A 8 1110110101100.10101B=1DAC.A8H第49页/共91页第四十九页，共91页。2023/2/2650十六进

37、制(sh li jn zh)转换为二进制数n n例：例：39F.E1AH =?B39F.E1AH =?B 3 9 F .E 1 A001110011111.111000011010 =11 1001 1111.1110 0001 101B39F.E1AH=0011 1001 1111.1110 0001 1010B第50页/共91页第五十页，共91页。2023/2/2651整数整数整数整数(zhngsh)(zhngsh)部分部分部分部分除除除除2 2取余法取余法取余法取余法 n n例：19D=?B 高高 低低 余数余数(ysh)19D=所以所以(suy)，我们可以，我们可以得到：得到：1001

38、1B192=9 1 92=4 142=2 022=1 012=0 1第51页/共91页第五十一页，共91页。2023/2/2652小数小数(xiosh)部分部分乘乘2取取整法整法n n例：0.625D=?B0.6252=1.25 1 0.25 2=0.5 00.5 2=1.0 1 低低 高高 整数整数(zhngsh)0.625D=所以所以(suy)我们可以我们可以得到：得到：0.101B第52页/共91页第五十二页，共91页。2023/2/2653 4、计算机中的数及编码计算机中的数及编码(bin m)n n1 1、机器数与真值、机器数与真值n n2 2、带符号数、无符号数、带符号数、无符号数

39、n n3 3、原码、原码(yun m(yun m)、补码及反码、补码及反码n n4 4、真值与补码之间的转换、真值与补码之间的转换n n5 5、补码的运算、补码的运算n n6 6、二进制编码、二进制编码第53页/共91页第五十三页，共91页。2023/2/26544.1 机器机器(j q)数与真值数与真值n n（1）在计算机中数是用二进制数来表示(biosh)的。n n （高电平代表“1”，低电平代表“0”)n n（2）数的符号在计算机中也是用二进制数表示(biosh)的。n n “”用“0”表示(biosh)，“”用“1”表示(biosh)。n n例：有两个数：真值真值机器机器(j q)数数

40、N1=1101001N2=1101001在计算机中的表示形式在计算机中的表示形式：N1：01101001N2：11101001第54页/共91页第五十四页，共91页。2023/2/26554.2 带符号带符号(fho)数、无符号数、无符号(fho)数数n n（1）带符号数n n 用0表示正数，用1表示负数，这种表示数的方法(fngf)，称为带符号数的表示方法(fngf)，所表示的数称为带符号数。n n带符号数的表示形式：n n 22 2210 01011000010110符符号号位位数值数值(shz)部分部分符符号号位位数值部分数值部分第55页/共91页第五十五页，共91页。2023/2/26

41、564.2 带符号带符号(fho)数、无符号数、无符号(fho)数数n n（2）无符号数n n如果把全部(qunb)有效位都用来表示数的大小，即没有符号位，这种方法表示的数，叫无符号数。n n无符号数表示形式：n n 22 15010 0101100001 01108位全部用来表示位全部用来表示(biosh)数值大小数值大小8位全部用来表示数值大小位全部用来表示数值大小第56页/共91页第五十六页，共91页。2023/2/26574.3 原码原码(yun m)、反码及补码、反码及补码n n思考：在计算机中一个数的大小和符号都用二进制来表示思考：在计算机中一个数的大小和符号都用二进制来表示(bi

42、(bi osh)osh)，那么在计算机中是如何进行运算的？，那么在计算机中是如何进行运算的？n n（1 1）原码）原码n n（2 2）反码）反码n n（3 3）补码）补码第57页/共91页第五十七页，共91页。2023/2/2658（1）原码）原码(yun m)n n定义：一个数的原码定义：一个数的原码(yun m(yun m)就是该数的机器数。就是该数的机器数。n n对正数对正数 n n X=+X6X5X4X3X2X1X0 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 Xi=0 或或 1 1）n n 则：则：XX原码原码(yun m(yun m)=0X6X5X4X3X2X1X0)=0X6X

43、5X4X3X2X1X0n n对负数对负数 n n X=X=X6X5X4X3X2X1X0 X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 Xi=0 或或 1 1）n n 则：则：XX原原=1X6X5X4X3X2X1X0=1X6X5X4X3X2X1X0第58页/共91页第五十八页，共91页。2023/2/2659（2）反码）反码(fn m)n n定义定义(dngy)(dngy)：正数的反码就等于它的原码；：正数的反码就等于它的原码；n n 负数的反码就是它的原码除符号位外，各位负数的反码就是它的原码除符号位外，各位取反。取反。n n 对正数对正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 X=+X6X5X4X

44、3X2X1X0 （Xi=0 Xi=0 或或 1 1）n n 反码反码 X X反码反码=0X6X5X4X3X2X1X0=0X6X5X4X3X2X1X0对负数对负数(fsh)X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）反码反码 X反码反码=第59页/共91页第五十九页，共91页。2023/2/2660（2）反码）反码(fn m)n n例：例：X X1 1=100 1001 X100 1001 X2 2=100 1001100 1001n n则则 ：n n XX1 1 原原 =0100 1001 X0100 1001 X2 2 原原 =1 1100 1001 100 1001 n n X

45、 X1 1 反反 =0100 1001 X0100 1001 X2 2 反反 =1 1011 0110 011 0110 第60页/共91页第六十页，共91页。2023/2/2661n n 有一个道理：有一个道理：n n 例：例：有一个钟显示时间是有一个钟显示时间是6 6点钟，而正确时间是点钟，而正确时间是1 1点钟，点钟，请问如何请问如何(rh)(rh)校正这个钟？校正这个钟？n n 方法方法1 1：顺时针拨：顺时针拨7 7个钟；个钟；6 67171n n 方法方法2 2：逆时针拨：逆时针拨5 5个钟；个钟；6 65151n n引进概念引进概念 模模（3）补码）补码(b m)第61页/共91

46、页第六十一页，共91页。2023/2/2662概念概念(ginin)模模n n模模 一个计量器的容量，记为一个计量器的容量，记为MM，或，或mod M mod M。n n模的特性模的特性当一个计量器的模为当一个计量器的模为MM时，它在计量时，它在计量器里的表示形式与器里的表示形式与0 0一样，也就是说，一样，也就是说，M=0 M=0。n n所以所以(su(su y y)，对时钟来说，对时钟来说，M=12 M=12：n n 方法方法1 1：6 67=13=12+1=0+1=1 7=13=12+1=0+1=1 n n 方法方法2 2：6 67=67=65=15=1第62页/共91页第六十二页，共9

47、1页。2023/2/2663概念概念(ginin)模模n n 同样同样(tngyng)(tngyng)，对一个，对一个n n位二进制计数器，它的容位二进制计数器，它的容量为量为2n2n，它的模为，它的模为M=2n M=2n。n n 假设，假设，n=8n=8，则，则 M=28=256 M=28=256。n n也就是说对也就是说对8 8位二进制计数器来说，位二进制计数器来说，256=0256=000 0 00000000000000 8位计数器位计数器1 256第63页/共91页第六十三页，共91页。2023/2/2664（3）补码）补码(b m)n n定义：正数的补码定义：正数的补码(b(b m

48、 m)就等于它的原码；就等于它的原码；n n 负数的补码负数的补码(b(b m m)就是它的反码加就是它的反码加1 1。n n对正数对正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 Xi=0 或或 1 1）n n 补码补码(b(b m m)X)X补补=0X6X5X4X3X2X1X0=0X6X5X4X3X2X1X0对负数对负数(fsh)X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）补码补码 X补补=X反反+1 =1第64页/共91页第六十四页，共91页。2023/2/2665（3）补码）补码(b m)n n例：例：X X1 1=100 1001

49、 X100 1001 X2 2=100 1001100 1001n n则则 ：X1原原=0100 1001 X1反反=0100 1001X1补补=0100 1001 X2原原=1100 1001 X2反反=1011 0110 X2补补=X反反+1 =1011 0111第65页/共91页第六十五页，共91页。2023/2/26664.4 真值与补码真值与补码(b m)之间的转之间的转换换n n例例1 1 已知已知X=+010 1010X=+010 1010，Y=Y=010 1010010 1010n n 求它们的原码求它们的原码(yun m(yun m)、反码和补码。、反码和补码。n n解：解：

50、X X原原=X=X反反=X=X补补=0010 1010=0010 1010 n n Y Y原原=1010 1010=1010 1010n n Y Y反反=1101 0101=1101 0101n n Y Y补补=Y=Y反反+1+1 n n =1101 0101+1 =1101 0101+1n n =1101 0110 =1101 0110第66页/共91页第六十六页，共91页。2023/2/26674.4 真值与补码真值与补码(b m)之间的转之间的转换换n n例例2 X2 X补补=1010 1101=1010 1101，求真值求真值X X。n n解：因为解：因为(yn wi)(yn wi)补