微机原理课件.ppt

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1、第第1章章 微型计算机原理基础知识微型计算机原理基础知识新编微机原理与应用中国电力出版社2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社2微机原理及应用微机原理及应用 任课教师任课教师任课教师任课教师:王敏王敏王敏王敏 办公地点办公地点办公地点办公地点:自动化学院自动化学院自动化学院自动化学院4D5074D5074D5074D507 邮箱邮箱邮箱邮箱: 2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社3课程考

2、核组成和方法课程考核组成和方法n考勤 5分：每旷课一次扣一分，迟到/早退一次0.5分，扣完为止。n作业 5分：每次交1/3左右，不定具体数量和人，随机抽查，每周第二次课交作业，不交者一次扣一分，晚交者一次扣0.5分，扣完为止，发现雷同作业扣0.5分。n实验 20分（由实验老师给出）n考试占 70%2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.1 概述概述1.1.1 计算机的发展历史计算机的发展历史1、计算机科学之父、英国著著名数学家阿兰、计算机科学之父、英国著著名数学家阿兰麦席森麦席森图图灵灵，

3、于于1939年提出著名的年提出著名的“图灵机图灵机”设想。设想。2、计算机之父冯、计算机之父冯诺依曼诺依曼，于于1946年提出年提出“存储程序控制存储程序控制”的现代计算机体系，即著名的冯的现代计算机体系，即著名的冯.诺依曼计算机体系诺依曼计算机体系。计算机发展，在短短的几十年里，经历了电子管计算机发展，在短短的几十年里，经历了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和大规模计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和大规模集成电路计算机。集成电路计算机。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社电

4、子管计算机电子管计算机 19451945年第一代电子计算机（年第一代电子计算机（ENIACENIAC）在美国研制成功。使用了）在美国研制成功。使用了1880018800个电子管，重个电子管，重3030吨，占地吨，占地150150平方米，耗电平方米，耗电150150千瓦，每秒完成千瓦，每秒完成50005000次加法运算。次加法运算。晶体管计算机晶体管计算机 集成电路计算机集成电路计算机2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社大（超大）规模集成电路计算机大（超大）规模集成电路计算机人人工智能计算机

5、（神经计算机，尚在研制）工智能计算机（神经计算机，尚在研制）内内存存PCI插槽插槽2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.1.2 微型微型计算机的发展历史计算机的发展历史第一代第一代 4位或位或8位低档微处理器位低档微处理器19701970年大规模集成电路（年大规模集成电路（LSILSI）研制成功，）研制成功，19711971年在美国硅谷第一块年在美国硅谷第一块通用微处理器通用微处理器Intel4004Intel4004诞生，从而开创了微型计算机的新时代。诞生，从而开创了微型计算机的新时代

6、。第二代第二代 中高档中高档8位位微处理器微处理器Intel 8085Intel 8085、Z80Z80和和MC6809MC6809等，均为等，均为8 8位微处理器，具有位微处理器，具有1616位地址总线，位地址总线，可寻址可寻址64K64K个存储单元。个存储单元。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社第三代第三代 8086/808816位机位机 8086 8086数据线数据线1616位位 8088 8088数据线数据线8 8位（准位（准1616位机）位机）内部结构一样内部结构一样第四代第四

7、代 80386/8048632位机位机 采用采用HMOSHMOS或或CMOSCMOS工艺，集成度高达工艺，集成度高达100100万个晶体管万个晶体管/片，具有片，具有3232位位地址线和地址线和3232位数据总线。段页式管理，提高内存使用率位数据总线。段页式管理，提高内存使用率。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社 第五代第五代 奔腾处理器奔腾处理器32位机（位机（1993年）年）Pentium“奔腾奔腾”废弃了三总线，采用南北桥芯片组、废弃了三总线，采用南北桥芯片组、PCI总线、多媒体总

8、线、多媒体信息处理。内部采用超标量指令流水线结构，并具有相互独立的指令和信息处理。内部采用超标量指令流水线结构，并具有相互独立的指令和数据高速缓存。数据高速缓存。第六代第六代 core系列处理器系列处理器双核双核32位机（位机（2006年）年）双核技术，双核技术，2006年年Intel公司推出公司推出32位全新位全新Core架构的架构的Core型微处理器。型微处理器。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社应用软件应用软件系统软件系统软件操作系统操作系统系统应用程序系统应用程序软件系统软件系统

9、微型计算机系统微型计算机系统主主 机机外存储器（磁带、磁盘和光盘等）外存储器（磁带、磁盘和光盘等）输出设备（显示器、打印机等）输出设备（显示器、打印机等）输入设备（键盘、鼠标等）输入设备（键盘、鼠标等）外围设备外围设备系统总线系统总线输入输入/输出接口电路输出接口电路内存储器内存储器微处理器（微处理器（CPU）运算器（算术逻辑部件运算器（算术逻辑部件ALU）控制器（控制部件控制器（控制部件CU）寄存器阵列（寄存器阵列（RA）硬件系统硬件系统1.2 微型计算机系统微型计算机系统2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电

10、力出版社中国电力出版社 微型计算机系统的组成可分为微处理器、微型微型计算机系统的组成可分为微处理器、微型计算机、微型计算机系统三个层次。计算机、微型计算机系统三个层次。运算器运算器 控制器控制器 寄存器组寄存器组 内存储器内存储器 总线总线 输入输入/输出接口输出接口外部设备外部设备 软件软件微处理器微处理器微型计算机微型计算机微型计算机系统微型计算机系统1.2.1 微型微型计算机计算机主机组成主机组成2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社存存储储器器I/OI/O接接口口输输入入设设备备I/

11、OI/O接接口口地址总线地址总线 AB输输出出设设备备CPU数据总线数据总线 DB控制总线控制总线 CBI/OI/O接接口口微型计算机的概念结构微型计算机的概念结构2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社总线结构，系统中各部件总线结构，系统中各部件 “挂挂”在总线在总线上。上。主机结构突出特点是模块化结构。主机结构突出特点是模块化结构。CPU地址译码电路地址译码电路I/O 设备设备RAMROM地址信息地址信息片选信号片选信号I/O 接口接口DBABCB2014/06新编微机原理与应用新编微机原

12、理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.微处理器微处理器MPU(微处理器微处理器)微机的微机的核心核心部件，主要由部件，主要由运算器运算器、控制器控制器和寄存器组和寄存器组构成构成。运算器（运算器（ALU）主要负责算术运算和逻辑运算主要负责算术运算和逻辑运算。控制器控制器（CU）指令寄存器、指令译码器和控制电路组成指令寄存器、指令译码器和控制电路组成。并按指令的要求对微机各部件发出相应的控制信息并按指令的要求对微机各部件发出相应的控制信息。嵌入系统中与其他电路嵌入系统中与其他电路及芯片组合称为及芯片组合称为CPUMPU(微处理器微

13、处理器)工作寄存器组工作寄存器组暂存寻址和计算过程的信息暂存寻址和计算过程的信息.地址寄存器地址寄存器地址寄存器用于操作数的寻址。地址寄存器用于操作数的寻址。数据寄存器数据寄存器数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社2内存储器（主存）内存储器（主存）例如例如:0100 1101 B 用于用于“记忆记忆”信息的存储元件，均采用集成度高，容量大，体信息的存储元件，均采用集成度高，容量大，体积小，功耗低的半导体存储器芯

14、片积小，功耗低的半导体存储器芯片。1）存储单元）存储单元：字节（字节（Byte)基本单位，基本单位，8位二进制数称为一位二进制数称为一个字节个字节。2）存储地址）存储地址 一个字节数据空间称为一个存储单元，其中每一位一个字节数据空间称为一个存储单元，其中每一位一个字节数据空间称为一个存储单元，其中每一位一个字节数据空间称为一个存储单元，其中每一位称为称为称为称为1Bit1Bit1Bit1Bit。微机的存储器是由许多存储单元集合而成，每一个存储微机的存储器是由许多存储单元集合而成，每一个存储单元唯一的对应一个单元唯一的对应一个单元地址单元地址，也称为，也称为存储器的物理地址，存储器的物理地址，微

15、机中的地址一般都用微机中的地址一般都用十六进制表示，如十六进制表示，如30H。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社存储器：用于存放程序代码及有关数据存储器：用于存放程序代码及有关数据AB 地地 址址 译译 码码 器器地址地址 内容内容00 01 02 03 04 FF00单元单元01单元单元02单元单元03单元单元FF单元单元11010011101000100010011010011101 :11100001控制控制CBDB2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应

16、用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社 CPU执行访问内存的指令时，按指定的单元地址对相应执行访问内存的指令时，按指定的单元地址对相应存储单元进行存储单元进行“读、写读、写”操作。操作。存存储储单单元元读读写写取数取数存数存数存储器容量（存储器容量（s）=存储单元数（存储单元数（p）数据位数（数据位数（i）1024B=1KB 1024KB=1MB 1024MB=1GB 1024GB=1TB2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社3.总线总线 根据传送信息的

17、内容与作用不同，总线分为：根据传送信息的内容与作用不同，总线分为：传送信息的公共导线传送信息的公共导线 数据总线数据总线DB：双向双向传输数据信息传输数据信息 其宽度（根数）与其宽度（根数）与其宽度（根数）与其宽度（根数）与MPUMPUMPUMPU提供的数据线的引脚数有关，表示提供的数据线的引脚数有关，表示提供的数据线的引脚数有关，表示提供的数据线的引脚数有关，表示微机的字长微机的字长微机的字长微机的字长。控制总线控制总线CB：传送各种控制信号和状态信：传送各种控制信号和状态信号，单向单向传送传送。地址总线地址总线AB：CPU执行指令时，用于执行指令时，用于单向单向传送地址信息传送地址信息。地

18、地址址信信息息 操作数操作数在存储器中的地址信息在存储器中的地址信息指令代码指令代码在存储器中的地址信息在存储器中的地址信息2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社ABAB的宽度决定了微机系统的最大寻址能力的宽度决定了微机系统的最大寻址能力最大寻址空间最大寻址空间=2N，其中，其中N为为AB的宽度的宽度51单片机单片机 N=16最大寻址空间最大寻址空间=216=65536 B=64 KB8086/8088CPU N=20最大寻址空间最大寻址空间 220=1MB例：例：2014/06新编微机原理

19、与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社4.地址译码电路地址译码电路 凡是凡是“挂挂”在总线上部件都被系统分配一个地址域，在总线上部件都被系统分配一个地址域，CPU访问时，由指令提供被访问部件的地址信息，该地址信息经访问时，由指令提供被访问部件的地址信息，该地址信息经地址译码电路译码后地址译码电路译码后唯一唯一的产生一个的产生一个选通信号选通信号（称（称片选信号片选信号），将被选中的部件，将被选中的部件“门门”打开，使得数据得以传输。打开，使得数据得以传输。5接口接口 接口是主机与外设连接的必然通路，是必经的接口是主机

20、与外设连接的必然通路，是必经的“桥梁桥梁”。每。每个个接口可包含若干个端口接口可包含若干个端口，每个端口对应一个，每个端口对应一个端口地址端口地址，可，可由指令按地址访问端口由指令按地址访问端口。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.字长字长 8086/8088CPU内部寄存器为内部寄存器为16位，所以字长为位，所以字长为16位，称为位，称为16位机；位机；80386、80486、80586（pentium）字长均为）字长均为32位，位，故均称为故均称为32位机。位机。1.2.2 微型计

21、算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标 字长越长的微机，其运算速度越快，数的表示范围越宽，数据的运字长越长的微机，其运算速度越快，数的表示范围越宽，数据的运算精度越高，机器的整体功能越强。算精度越高，机器的整体功能越强。2.存储器容量存储器容量 存储二进制信息的基本单位是存储二进制信息的基本单位是位（位（b）。一般把。一般把8个二进个二进制位组成的基本单元为制位组成的基本单元为字节（字节（B）。微机中通常以字节为单位表示存储容量。微机中通常以字节为单位表示存储容量。1024B =1KB 1024KB=1MB（兆字节）（兆字节）1024MB=1GB（吉字节）（吉字节）1024GB=1TB（太

22、字节）（太字节）2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社3.运算速度运算速度 微机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条数来表。微机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条数来表。4.系统总线系统总线 系统总线的性能主要表现为它所支持的数据传送位数和系统总线的性能主要表现为它所支持的数据传送位数和总线工作时钟的频率。数据传送位数越多，总线工作时钟频总线工作时钟的频率。数据传送位数越多，总线工作时钟频率越高，则系统总线的信息吞吐率就越高，微机系统的性能率越高，则系统总线的信息吞吐率就越高，微机系统

23、的性能就越强。就越强。5.外设扩展能力外设扩展能力 外设扩展能力是指微机系统配接各外部设备的可能性、外设扩展能力是指微机系统配接各外部设备的可能性、灵活性和适应性。灵活性和适应性。6.软件配置情况软件配置情况2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社数值所使用数码的数值所使用数码的个数称为基个数称为基；每一位所具有的；每一位所具有的值称为权值称为权。1.3 微型计算机微型计算机中数制和数的表示中数制和数的表示1.3.1 数制数制n 十进制十进制的基为的基为“10”，即它使用的数码为，即它使用的数

24、码为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共有共有10个。十进制各位的权是以个。十进制各位的权是以10为底为底的幂，用的幂，用“D”表示。表示。n 二进制二进制的基为的基为“2”，即其使用的数码为，即其使用的数码为0、1共两个，用共两个，用“B”表示。表示。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社n 十六进制十六进制的基为的基为“16”，即其数码共有，即其数码共有16个：个：0，1，2，3，4，5，6，7，9，A，B，C，D，E，F。权为以。权为以16为底的为底的幂幂，后缀，后缀“H”。201

25、4/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.3.2 数制的转换方法数制的转换方法1、十进制数转换成十进制数转换成二进制数二进制数整数部分与整数部分与小数部分小数部分分别转换分别转换例例1-1：57D=111001B=71Q=39H5728122222140703111018 578 710716 5716 3903高高低低2除基数取余数除基数取余数2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社例例1-2：

26、十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数（小数部分）（小数部分）0.625D=0.101B=0.5Q=0.AH0.625*2=1.251 0.25*2=0.50 0.5*2=110.625*8=550.625*16=10A乘基数取整数乘基数取整数57.625D=111001.101B=39.AH高高低低 十进制小数要转换成二进制小数，则要采取十进制小数要转换成二进制小数，则要采取“乘乘2 2取整法取整法”（乘以基数正序取整）。（乘以基数正序取整）。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社2

27、 2、二进制数转换成十进制数、二进制数转换成十进制数按权展开求和按权展开求和2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社3 3、十六进制数与、十六进制数与二进制数二进制数之间的转换之间的转换二进制数二进制数十六进制数十六进制数 （四位一组）（四位一组）分组时分组时,如位数如位数不够，整数部分不够，整数部分在最左边补零，在最左边补零，小数部分在最右小数部分在最右边补零边补零十六进制数十六进制数二进制数二进制数（一位对应换成二进制数四位）（一位对应换成二进制数四位）例：把例：把110111110001

28、1.10010100B转换为十六进制数转换为十六进制数1 1011 1110 0011.1001 01001 1011 1110 0011.1001 01000000001 1B BE E3 39 94 42014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1 1、机器数和、机器数和真值真值例：例：01001100B为机器数。为机器数。真值为真值为+761.3.3 计算机中计算机中数的表示数的表示机器数机器数 一个数在计算机中的表示形式。一个数在计算机中的表示形式。真值真值 即为该机器数的实际算术值。即为

29、该机器数的实际算术值。2 2、机器数的二进制表示机器数的二进制表示 机器数可分为机器数可分为无符号数和有符号数无符号数和有符号数。无符号数只能表。无符号数只能表示示0 0和正数，有符号数能表示正数、负数和和正数，有符号数能表示正数、负数和0 0。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1）无符号数的表示法）无符号数的表示法一个二进制数一个二进制数N可以表示为如下形式：可以表示为如下形式：其中，其中，n为二进制数为二进制数N整数部分的位数；整数部分的位数；m为二进制数为二进制数N小数小数部分的位

30、数；部分的位数；Bi为二进制数字符号为二进制数字符号0或或1。2）带符号数的表示法）带符号数的表示法例如，当例如，当n=8时，时，+1原原=00000001 B，+127原原=01111111 B-1原原=10000001 B，-127原原=11111111 B例如：例如：1101.1 B=123+122+020+12-1。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社3 3、有符号、有符号二进制二进制数数的的定点和浮点定点和浮点表示表示 定点机：用定点表示的微机（定点机：用定点表示的微机（51单片

31、机单片机)定点法表示整数，浮点法表示实数定点法表示整数，浮点法表示实数。浮点机：用浮点表示的微机（浮点机：用浮点表示的微机（PC机机)1）定点表示）定点表示纯整数形式纯整数形式 纯小数形式纯小数形式 定点机中通常采用纯整数形式，以定点机中通常采用纯整数形式，以8位机为例，用位机为例，用8位二位二进制数表示一个纯整数，格式如下：进制数表示一个纯整数，格式如下：符号符号Pf为符号位：为符号位：0正数，正数，1负数负数2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社 在微机中，对于带正、负号的数，其符号被数

32、码在微机中，对于带正、负号的数，其符号被数码化了，这种表示数据的形式称为机器数。化了，这种表示数据的形式称为机器数。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社2）浮点表示（浮点表示（必须带小数点必须带小数点）对于任意一个二进制数对于任意一个二进制数N总可以表示为：总可以表示为：N=S2P其中其中S是数是数N的尾数，的尾数，P是数是数N的阶码的阶码。格式如下：。格式如下：Pf阶码PSf尾数SPf为阶码的符号位，为阶码的符号位，0正，正，1负负Sf为尾数的符号位，为尾数的符号位，0正，正，1负负例例

33、：若有二进制数若有二进制数0.0011010B，规格化后的形式为规格化后的形式为：注：注：规格化后尾数超出三位小数部分自动舍去，所以用浮点数规格化后尾数超出三位小数部分自动舍去，所以用浮点数表示有可能产生误差表示有可能产生误差=0.11010210B2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1）原码）原码 数数x的原码记作的原码记作x原，如机器字长为原，如机器字长为n，则原码定义如下：，则原码定义如下：4 4、定点数的三种编码、定点数的三种编码2）反码）反码 数数x的反码记作的反码记作x反，如机

34、器字长为反，如机器字长为n，反码定义如下：，反码定义如下：3）补码补码 数数x的补码记作的补码记作x补，如机器字长为补，如机器字长为n，补码定义如下：，补码定义如下：2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社5 5、补码与真值之间的转换、补码与真值之间的转换 求补运算求补运算是将一个二进制数按位求反加是将一个二进制数按位求反加1的运算。的运算。例：求下列数的补码。例：求下列数的补码。设设x=+127D，求，求x补补。x=01111111B。x补补=+127补补=01111111B。设设x=-12

35、7D，求，求x补补。对对x补补进行求补运算便可得到进行求补运算便可得到-x补补。因此，。因此，x补补=-127补补=+1=+1=10000001 B。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社例：求以下补码的真值。例：求以下补码的真值。设设x补补=01111110 B，求，求x的真值。的真值。该补码的最高位为该补码的最高位为“0”，该补码对应的真值是正数。，该补码对应的真值是正数。x=x补补=01111110 B=+126D。设设x补补=10000010 B，求，求x。该补码的最高位为该补码的最

36、高位为“1”，真值是，真值是负数负数，其，其绝对值为绝对值为：|x|=+1=B+1=01111110B =+126 D 则则x=-126D。2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.4.1 ASCII码码 ASC码是美国标准信息交换码，有两种版本码是美国标准信息交换码，有两种版本。7位位二进制数表示一个字符二进制数表示一个字符，早期用于电信行业，后被移植，早期用于电信行业，后被移植入微机，可表示入微机，可表示128个字符个字符。问题：问题：对于一些数据、字符、汉字等信息在微机中如何表示？对于

37、一些数据、字符、汉字等信息在微机中如何表示？1.4 计算机中的常见计算机中的常见编码编码96个个图形图形字符字符10个十进制数字个十进制数字52 个英文字符个英文字符34 个其他字符个其他字符ASC码表中码表中:AZ 的的ASC编码是编码是 41H5AH a z 的的ASC编码是编码是 61H7AH 0 9 的的ASC编码是编码是 30H39H 2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出

38、版社中国电力出版社中国电力出版社 在微机中用二进制数表示十进制数的方法很多，常用的有在微机中用二进制数表示十进制数的方法很多，常用的有8421BCD码，即用码，即用四位二进制数表示一位十进制数四位二进制数表示一位十进制数，因组成因组成它的它的4位二进制数码的权为位二进制数码的权为8、4、2、1而得名。而得名。1.4.2 BCD码码8421BCD编码表编码表 2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.压缩压缩BCD码码 是一个字节中存放是一个字节中存放两个十进制数字位。两个十进制数字位。如：如

39、：将十进制数将十进制数8962用压缩用压缩BCD码表示码表示 1000 1001 0110 0010在主存中存放形式：在主存中存放形式：2.非压缩非压缩BCD码码 是指每个字节中只存放是指每个字节中只存放一个十进制数字位。一个十进制数字位。如：如：将十进制数将十进制数8962用非压缩用非压缩BCD码表示码表示0000 1000 0000 1001 0000 0110 0000 0010在主存中存放形式：在主存中存放形式：2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社3.BCD码加法运算码加法运算 B

40、CD加法就是按加法就是按“逢十进位逢十进位”的原则进行相加，其和也是的原则进行相加，其和也是一个一个BCD数。但微机只能进行二进制加法，在数。但微机只能进行二进制加法，在相邻相邻BCD码字码字之间只能之间只能“逢十六进位逢十六进位”。导致出现非。导致出现非BCD码。因此需要对码。因此需要对结果进行调整，做到结果进行调整，做到“逢十进位逢十进位”。96 34+62=例例：结果仍为结果仍为BCD码码34BCD=00110100B+62BCD=01100010B10010110B2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力

41、出版社中国电力出版社低位向高位产生进位，低位向高位产生进位，高位出现非高位出现非BCD码码均应作加均应作加6调整调整相加结果为无符号数，最高位进位有效相加结果为无符号数，最高位进位有效进位进位结果仍为结果仍为BCD码码117例例：48+69=48BCD=0100 1000B+69BCD=0110 1001B1011 0001B10001 0111B0110 0110B+2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社 减法运算的减法运算的调整原则调整原则：在运算过程中某位出现借位或非：在运算过程中某位

42、出现借位或非BCD码，相应位码，相应位作减作减6调整调整，减去多借的，减去多借的6。也是有专门的指。也是有专门的指令来完成的。令来完成的。例例：58-25=58BCD=01011000B 25BCD=00100101B-00110011B结果仍为结果仍为BCD码码334.BCD码减法运算码减法运算 2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社例例：35-28=低四位向高四位借位低四位向高四位借位运算结果的低运算结果的低4位出现非位出现非BCD码码700001101B35BCD=00110101B_

43、 28BCD=00101000B 00000111B00000110B_ 个位做减个位做减6调整调整 结果仍为结果仍为BCD码码2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社1.5 计算机补码计算机补码运算及运算及运算运算电路电路1.5.1 补码运算补码运算 微机中的机器数一律用微机中的机器数一律用补码补码的形式表示。的形式表示。1）两个数加法运算时，应将参加运算的数化成补码形式，两个数加法运算时，应将参加运算的数化成补码形式，相加后的结果仍为补码相加后的结果仍为补码。2）对于有符号数来说，符号位无

44、须单独处理，符号位可直对于有符号数来说，符号位无须单独处理，符号位可直接参加运算，不影响最终结果。接参加运算，不影响最终结果。X补补+Y补补=X+Y补补X补补-Y补补=X-Y补补X-Y补补=X补补+-Y补补2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社 微机中的运算都是在运算器中运行的，运算器是由微机中的运算都是在运算器中运行的，运算器是由加法加法器构成的，只会做二进制加法运算器构成的，只会做二进制加法运算，一位二进制全加器电路一位二进制全加器电路如图所示：如图所示：1.5.2 计算机中的运算电路计

45、算机中的运算电路FASiAi BiCi+1Ci 全加器真值表全加器真值表2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社SUB=0SUB=1b0b7b0b7C1C2C3C4C5C6C7C8 为加法运算中低位向高位的进位为加法运算中低位向高位的进位 SUB为加减控制信号为加减控制信号2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社a0a1a2a3a4a5a6a7 为被加数为被加数/被减数被减数b0b1b2b3b

46、4b5b6b7 为加数为加数/减数减数S0S1S2S3S4S5S6S7 为和或差为和或差 当执行当执行减法减法运算运算指令时，指令时，SUB=1，图中各异或逻辑门均为，图中各异或逻辑门均为反相逻辑门反相逻辑门，则，则Si=ai-bi+ci=ai+bi+ci，并且并且FA连同连同SUB的状的状态一起做加法运算。态一起做加法运算。当执行当执行加法运算加法运算指令时，指令时，SUB=0，图中各异或逻辑门均为，图中各异或逻辑门均为同相逻辑门同相逻辑门，对加数没有任何影响，则，对加数没有任何影响，则Si=ai+bi+ci。结论：结论：减法运算减法运算是是一个数减去另一个数一个数减去另一个数，等于加上另等

47、于加上另一个数的反码并加一个数的反码并加1 1，这个运算过程称为这个运算过程称为补运算。补运算。减法：减法：X 补补-Y 补补=X 补补+-Y 补补=X-Y 补补2014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社 图中图中OV是溢出标志位，运算结果是溢出标志位，运算结果有溢出时，有溢出时，OV=1，否则否则OV=0，溢出的原因是运算结果超出了微机中数的表溢出的原因是运算结果超出了微机中数的表示范围。示范围。图中图中Cy是进位（或借位）的状态标志位，做加法运算是进位（或借位）的状态标志位，做加法运算时若最

48、高位（时若最高位（FA7）有进位，则有进位，则Cy=1，否则，否则Cy=0；做减；做减法运算时若法运算时若FA7位无进位，说明不够减，位无进位，说明不够减，有借位现象，则有借位现象，则Cy=1，否则，否则，Cy=0 Cy=C8 SUB OV=C7 C82014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社例例：35+42=35补补=0 0 1 0 0 0 1 1+42补补=0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 Cy=0，OV=0，结果为结果为4DH，仍为补码形式。，仍为补码形式

49、。若要显若要显示运算结果，应对运算结果求真值。示运算结果，应对运算结果求真值。+77 真值真值是将补码形式的运算结果用是将补码形式的运算结果用“+”“”号的形式来号的形式来表示运算结果的实际数值。一般用十六进制或十进制表示。表示运算结果的实际数值。一般用十六进制或十进制表示。加法运算加法运算（SUB=0）1.5.3 补码运算过程举例补码运算过程举例C8C72014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社例例：85+78=85补补=0 1 0 1 0 1 0 1+78补补=0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 Cy=0，OV=1，说明运算结果出现说明运算结果出现溢出现象溢出现象，运算结果超出了微机中对数的表示范围。运算结果超出了微机中对数的表示范围。C8?C72014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社例例：76+(-23)=76补补=0 1 0 0 1 1 0 0+-23补补=1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 Cy=1，OV=0+53C8C72014/06新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应用新编微机原理与应