第1章微机的基础知识PPT讲稿.ppt

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1、第第1章微机的基础知识章微机的基础知识第1页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识2考核及成绩构成总成绩构成（总成绩构成（总成绩构成（总成绩构成（100100分）分）分）分）闭卷考试闭卷考试平时作业平时作业平时作业平时作业20%20%期末考试期末考试期末考试期末考试60%60%出勤出勤出勤出勤10%10%实验、课实验、课实验、课实验、课堂参与堂参与堂参与堂参与10%10%第2页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识3教材教材1、微型计算机原理及应用微型计算

2、机原理及应用 许立梓等主编，机械工业出版社许立梓等主编，机械工业出版社2、80 x86 IBM PC及兼容计算机（卷及兼容计算机（卷I和卷和卷II)汇编语言，设计与接口技术汇编语言，设计与接口技术 清华大学出版社（原版影印教材）清华大学出版社（原版影印教材）3、计算机组成原理、计算机组成原理 白中英主编，辞学出版社白中英主编，辞学出版社第3页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识4第一章 微型计算机的基础知识 主要介绍微型计算机的发展，基本组成原理以及运主要介绍微型计算机的发展，基本组成原理以及运算基础。算基础。1、计算机的

3、发展及分类、计算机的发展及分类 2、微型计算机系统的概论、微型计算机系统的概论 3、数制及转换、数制及转换 4、计算机中的数及编码、计算机中的数及编码 5、计算机中数的运算方法、计算机中数的运算方法 作业作业 第4页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识51、计算机的发展及分类、计算机的发展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：第5页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识61、计算机的发展及分类、计算机的发展及分类1.2 分类：分

4、类：第6页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识7世界的超级计算机世界的超级计算机日本的日本的“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）/s，总功耗为，总功耗为12659.9千瓦。千瓦。第7页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识8世界的超级计算机世界的超级计算机中国的中国的”天河一号天河一号“（天津）（天津）

5、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8页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识9世界的超级计算机世界的超级计算机美国美国”JAGUAR”JAGUAR”美国能源部美国能源部最大计算能力为最大计算能力为1.75 petaflop/s第9页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识10世界的超级计算机世界的超级计算机中国中国”星云星云”（深圳）（深圳）最大计算能力为最

6、大计算能力为1.271 petaflop/s第10页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识11世界的超级计算机世界的超级计算机日本日本”Tsubame 2.0”第11页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识12世界的超级计算机世界的超级计算机欧洲欧洲“Tera-100”最大计算性能约为最大计算性能约为1Petaflop/s第12页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识132、微型计算机系

7、统的概论、微型计算机系统的概论1、微型计算机的发展、微型计算机的发展2、微型计算机系统微型计算机系统3、微型计算机系统的主要技术指标、微型计算机系统的主要技术指标4、微型计算机的应用概况、微型计算机的应用概况第13页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识142.1微型计算机的发展微型计算机的发展n第一阶段（第一阶段（1971197119731973）：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

8、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14页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识152.1微型计算机的发展微型计算机的发展n第二阶段（第二阶段（1974197419771977）：以8位微处理器为基础，典型的微处理器有Intel 8080/8085、Zilog公司的Z80及Motorola公司的6800。微处理器采用高密度MOS（HMOS）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和

9、高级语言。第15页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识162.1微型计算机的发展微型计算机的发展n第三阶段（第三阶段（1978197819811981）：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思想，如虚拟存储和存储保护。n第四阶段（第四阶段（2020世纪世纪8080年代）年代）：8080年代初，年代初，IBMIBM公司推出开放式的公司推出开放式的IBM PCIBM

10、 PC，这是微型机发展史上的一个重要里程碑。这是微型机发展史上的一个重要里程碑。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操作系统并公布了操作系统并公布了IBM PCIBM PC的总线设计。的总线设计。第16页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识172.1微型计算机的发展微型计算机的发展n第五阶段（

11、第五阶段（2020世纪世纪9090年代开始）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变革。n第六阶段、第七阶段第六阶段、第七阶段 第17页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识182.2微型计算机系统（微型计算机系统（Microcomputer System）1 1、计算机的体系结构、计算机的体系结构2 2、微型计算机的基本构成、微型计算机的基本构成3 3、微型计算机的硬件结构、微型计算机的硬件结构4 4、微型计算机的类型、微型计算机的类型第18页，共92页，编辑于2022年，星期一20

12、22/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识192.2.1 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;是现代计算机的基础。是现代计算机的基础。计算机之父计算机之父冯冯.诺依曼诺依曼第19页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识202.2.2 微型计算机系统的构成微型计算机系统的构成第20页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章

13、微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识212.2.3微型计算机的硬件结构微型计算机的硬件结构 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/输出输出接口电路，通过总线连接起来。接口电路，通过总线连接起来。微型计算机硬件组成图：微型计算机硬件组成图：第21页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识222.2.3微型计算机的硬件结构（总线）微型计算机的硬件结构（总线）n总线（总线（Bus）：一组信息传递的）：一组信息传递的 公共信号线。好比公路公共信号线。好比公路n特征值：宽度

14、（数据线的条数）特征值：宽度（数据线的条数）n包含地址总线、数据总线、控制总线包含地址总线、数据总线、控制总线n地址总线（地址总线（Address Bus）：专门传递地址信息的一组线。寻址）：专门传递地址信息的一组线。寻址存储器和存储器和I/O设备。总线的宽度决定了微处理器寻址的能力。设备。总线的宽度决定了微处理器寻址的能力。n数据总线：传递数据信息。数据总线：传递数据信息。n控制总线：传递控制信息。控制总线：传递控制信息。第22页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识23 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

15、处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处理部件。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（Microprocessor）第23页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识242.2.4微型计算机系统类型微型计算机系统类型 单片机单片机又称又称“微控制器（微控制器（Microcontroller）”和和“嵌入式计算机嵌入式计算机”。它是把构成微型计算机的所有部件集成。它是把构成微型计

16、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；域应用极广；单板机单板机这是将构成微型计算机的一些功能部件安这是将构成微型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；验平台；多板计算机多板计算机这是一种通用的微型计算机系统，广这是一种通用的微型计算机系统，广泛用于办公室和家庭、个人使用。如我们的个人计算机，在泛用于办公室和家庭、个人使用。如我们的个人计算机，在商业、家庭、科学、工业和教学领域都得到广泛的应用。商业、家庭、

17、科学、工业和教学领域都得到广泛的应用。第24页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识252.3 微型计算机系统的主要技术指标微型计算机系统的主要技术指标（1）字长）字长（2）运算速度）运算速度（3）存储容量）存储容量（4）主频）主频（5）指令系统）指令系统（6）外部设备的配置）外部设备的配置（7）软件的配置）软件的配置第25页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识26（1）字长）字长 计算机的计算机的字长字长是指是指CPU与输入与输入/输出设备或内存储器输

18、出设备或内存储器之间之间一次传送一次传送二进制数据的位数。二进制数据的位数。通常通常CPUCPU的数据总线的位数与计算机的字长是一致的的数据总线的位数与计算机的字长是一致的。第26页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识27（2）运算速度）运算速度 运算速度运算速度是以每秒钟能执行多少条指令来表示的，是以每秒钟能执行多少条指令来表示的，用来衡量计算机运算的快慢程度。用来衡量计算机运算的快慢程度。以以MIPS（Million Instruction Per Second，每秒百万条，每秒百万条指令）为单位。指令）为单位。第27

19、页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识28（3）存储容量）存储容量 存储容量存储容量是衡量计算机系统中存储能力的一个指标，包是衡量计算机系统中存储能力的一个指标，包括内存容量和外存容量。括内存容量和外存容量。内存容量以字节为单位，分内存容量以字节为单位，分装机容量装机容量和和最大容量最大容量。*最大容量最大容量是由是由CPU的地址总线决定。的地址总线决定。*装机容量装机容量是由实际装机情况决定，或者由用户所要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。求的软件环境决定。外存容量是指硬盘、光盘及软盘等容量。外存容量

20、是指硬盘、光盘及软盘等容量。第28页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识29内存的最大容量和装机容量内存的最大容量和装机容量例例1：8088是是20条地址线，则条地址线，则最大内存容量最大内存容量为为 220=10241024=1M；例例2：Pentium Pro是是36条地址线，则条地址线，则最大内存容量最大内存容量为为 236=64 1024 10241024=64G。事实上，目前事实上，目前PC机的实际装机容量一般为机的实际装机容量一般为1G或或2G、4G。第29页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/1

21、8第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识30（4）主频）主频 主频主频指计算机工作时指计算机工作时CPU的的时钟频率(Clock Rate)，单位为单位为MHz，是计算机工作的时间基准，用于协调整机的，是计算机工作的时间基准，用于协调整机的操作。操作。8086/8088的时钟频率为的时钟频率为310MHz。主频主频的高低在很大程度上决定了计算机的运算速度。的高低在很大程度上决定了计算机的运算速度。第30页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识31（5）指令系统（）指令系统（Instruction Sets)指

22、令系统指令系统是指是指CPU所能执行的全部指令的集合。所能执行的全部指令的集合。（芯片制造商已完成芯片制造商已完成）指令系统指令系统功能是否齐全、寻址方式是否方便，直接影响功能是否齐全、寻址方式是否方便，直接影响计算机的工作能力。计算机的工作能力。第31页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识32（6）外部设备的配置）外部设备的配置 外部设备的配置外部设备的配置是衡量一个计算机系统的综合性能的是衡量一个计算机系统的综合性能的重要指标。重要指标。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

23、设越多，系统功能越强；功能越强；2、外设接口的标准和类型，接口性能的好坏直接影响、外设接口的标准和类型，接口性能的好坏直接影响系统的功能。系统的功能。第32页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识33（7）软件的配置）软件的配置 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。软件配置软件配置直接影响计算机系统的使用和性能的发挥。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：必须配置的软件：1、系统软件（操作系统、诊断程序、编辑程序等）；、系统软件（操作系统、诊断程序、编辑程序等）；2、程序设计语言

24、（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）；3、应用软件（软件包、数据库）。、应用软件（软件包、数据库）。第33页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识342.4 微型计算机的应用概况微型计算机的应用概况（1）科学计算（数值计算）科学计算（数值计算）（2）信息处理信息处理（3）过程控制）过程控制（4）计算机辅助技术计算机辅助技术（5）人工智能人工智能（6）计算机仿真计算机仿真第34页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知

25、识35（1）科学计算（数值计算）科学计算（数值计算）科学研究和工程技术领域中有大量复杂的数值运算问科学研究和工程技术领域中有大量复杂的数值运算问题，是计算机应用最早的领域。题，是计算机应用最早的领域。如：如：人造卫星的轨迹计算；人造卫星的轨迹计算；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；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。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35页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识36（2）信息处理）信

26、息处理 用计算机对信息及时地加以记录、整理和计算，并加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。工为人们所要求的形式。如：数据处理、事务处理、企业管理和情报检索等都如：数据处理、事务处理、企业管理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。特点：数据量很大，计算过程比较简单：数据量很大，计算过程比较简单。第36页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识37（3）过程控制）过程控制 过程控制过程控制是指将计算机应用于自动控制系统。是指将计算机应用于自动控制系统。所谓自动控制系统是一种不需要人工

27、干预的过程所谓自动控制系统是一种不需要人工干预的过程（包括机械加工过程、热力学过程和化学过程等）和（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。对象进行控制的系统。特点：实时性特点：实时性要求及时采集检测数据，经过计算机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。计算后及时对被控对象进行自动控制和调节。第37页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识38（4）计算机辅助技术）计算机辅助技术包括：包括：计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD，Computer Aided Design

28、)；计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM，Computer Aided Manufacturing);计算机辅助教育计算机辅助教育(CAI，Computer Assisted Instruction);等等。等等。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，并具有很强的人机交互特性。的功能，并具有很强的人机交互特性。第38页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识39（5）人工智能）人工智能 人工智能人工智能是研究如何制造出智能机器和智能系统来模是研究如何制造出智能机器和

29、智能系统来模拟人类的智能活动，以延伸人的智能的科学。拟人类的智能活动，以延伸人的智能的科学。研究领域包括计算机学习、计算机证明、景物分析、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、自动程序设计、及机模拟人的思维过程、自然语言理解、自动程序设计、及机器人学等。器人学等。第39页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识40（6）计算机仿真）计算机仿真 计算机仿真计算机仿真是一门建立仿真模型和进行仿真实验的技术。是一门建立仿真模型和进行仿真实验的技术。科研人员根据实际系统建立模型系统，并通过对模型

30、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。应用范围包括航空、航天、核能及其他工业控制等领应用范围包括航空、航天、核能及其他工业控制等领域。域。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。利用计算机仿真可以方便、有效地对系统进行分析、设计、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。操作、预测和统筹等控制。第40页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识41 3 数制及转

31、换数制及转换 1、数制数制 2、各种数制的相互转换、各种数制的相互转换第41页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识423.1数制数制（1）十进制数十进制数（2）二进制数二进制数（3）十六进制数十六进制数第42页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识43（1）十进制数（）十进制数（Decimal)具有具有10个数字符号个数字符号0，1，2，9；由低位向高位进位是按由低位向高位进位是按“逢逢10进进1”的规则进行的；的规则进行的；基数为基数为10，第第i位的

32、权为位的权为10i。其中其中 i=n，n-1，2，1，0，-1，-2，规定整数最低位的位序号规定整数最低位的位序号i=0。例：例：(6543.21)10 =6543.21D =6103+5102+4101+3100+210-1+110-2第43页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识44（2）二进制数）二进制数(Binary)具有具有2个数字符号个数字符号0，1；由低位向高位进位是按由低位向高位进位是按“逢逢2进进1”的规则进行的；的规则进行的；基数为基数为2，第第i位的权为位的权为2i。其中其中 i=n，n-1，2，1，0

33、，-1，-2，规定整数最低位的位序号规定整数最低位的位序号i=0例：例：(1010.101)2 =1010.101B =123+0 22+121+020+12-1+02-2+12-3 第44页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识45（3）十六进制数）十六进制数(Hexadecimal)1、具有、具有16个数字符号个数字符号0，1，2，9，A，B，C，D，E，F；2、由低位向高位进位是按、由低位向高位进位是按“逢逢16进进1”的规则进行的；的规则进行的；3、基数为、基数为16，第第i位的权为位的权为 16i。其中其中 i=n

34、，n-1，2，1，0，-1，-2，规定整数最低位的位序号规定整数最低位的位序号i=0例：例：(19BF.ABE)16 =19BF.ABEH =1163+9 162+11161+15160+1016-1+1116-2+1416-3第45页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识462、各种数制的相互转换、各种数制的相互转换（1）二进制、十六进制转换为十进制二进制、十六进制转换为十进制（2）十进制转换为二进制）十进制转换为二进制（3）二进制转换为十六进制二进制转换为十六进制第46页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/

35、18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识47（1 1）二进制、十六进制转换为十进制）二进制、十六进制转换为十进制按权展开求和。按权展开求和。如：如：10101.101B =1 24+122+120+12-1+12-3 =16 +4 +1 +0.5 +0.125 =21.625D 19B.ABH =1162+9 161+11160+1016-1+1116-2 =256 +144 +11 +0.625 +0.04296875 =411.66796875D 第47页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识48（2）

36、十进制转换为二进制）十进制转换为二进制 整数部分整数部分 小数部分小数部分第48页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识49（3）二进制与十六进制之间的转换）二进制与十六进制之间的转换四位二进制数正好等于一位十六进制数四位二进制数正好等于一位十六进制数 0001 1111 B1(120=1)2(121=2)4(122=4)8(123=8)16(124=16)第49页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识50四位二进制与一位十六进制数的对应关系四位二进制数四

37、位二进制数一位十六进制数一位十六进制数0000B1001B1000B5H4H3H2H6H0H0010B0011B0100B0101B0110B7H0111B1111B1110B1101B1100B1011B1010BCHBHAH9H8H1HDHEHFH0001B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50页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识51二进制转换为十六进制数例：例：1110110101100.10101B=?H 1110110101100.10101 0001110110101100.1010100

38、0 1 D A C.A 8 1110110101100.10101B=1DAC.A8H第51页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识52十六进制转换为二进制数例：例：39F.E1AH =?B 3 9 F .E 1 A001110011111.111000011010 =11 1001 1111.1110 0001 101B39F.E1AH=0011 1001 1111.1110 0001 1010B第52页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识53整数部分

39、整数部分除除2取余法取余法 例：例：19D=?B 高高 低低 余数余数 19D=所以，我们可以得到：所以，我们可以得到：10011B192=9 1 92=4 142=2 022=1 012=0 1第53页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识54小数部分小数部分乘乘2取整法取整法例：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 0.625D=所以我们可以得到：所以我们可以得到：0.101B第54页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第

40、一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识55 4、计算机中的数及编码计算机中的数及编码1、机器数与真值机器数与真值2、带符号数、无符号数带符号数、无符号数3、原码、补码及反码原码、补码及反码4、真值与补码之间的转换真值与补码之间的转换5、补码的运算补码的运算6、二进制编码二进制编码第55页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识564.1 机器数与真值机器数与真值（1）在计算机中）在计算机中数数是用二进制数来表示的。是用二进制数来表示的。（高电平代表（高电平代表“1”，低电平代表，低电平代表“0”)（2）数的符号数

41、的符号在计算机中也是用二进制数表示的。在计算机中也是用二进制数表示的。“”用用“0”表示，表示，“”用用“1”表示。表示。例：有两个数：例：有两个数：真值真值机器数机器数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56页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识574.2 带符号数、无符号数带符号数、无符号数（1）带符号数）带符号数 用用0表示表示正数正数，用，用1表示表示负数负数，这种表示数的方法，称为带符，这种表示数的方法，称为带符号数的表示

42、方法，所表示的数称为带符号数。号数的表示方法，所表示的数称为带符号数。带符号数的表示形式：带符号数的表示形式：22 2210 01011000010110符符号号位位数值部分数值部分符符号号位位数值部分数值部分第57页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识584.2 带符号数、无符号数带符号数、无符号数（2）无符号数）无符号数如果把全部有效位都用来表示数的大小，即没有符号位，这如果把全部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，叫种方法表示的数，叫无符号数。无符号数表示形式：无符号数表示形式：22 15010

43、 010110000101108位全部用来表示数值大小位全部用来表示数值大小8位全部用来表示数值大小位全部用来表示数值大小第58页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识594.3 原码、反码及补码原码、反码及补码思考：在计算机中一个数的大小和符号都用二进制来表示，在计算机中一个数的大小和符号都用二进制来表示，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？（1）原码）原码（2）反码反码（3）补码补码第59页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础

44、知识60（1）原码）原码定义：一个数的原码就是该数的机器数。定义：一个数的原码就是该数的机器数。对正数对正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）则：则：X原码原码=0X6X5X4X3X2X1X0对负数对负数 X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）则：则：X原原=1X6X5X4X3X2X1X0第60页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识61（2）反码）反码定义：正数的反码就等于它的原码；定义：正数的反码就等于它的原码；负数的反码就是它的原码除符号位外，各位取反。负数的反码就是它的原码

45、除符号位外，各位取反。对正数对正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）反码反码 X反码反码=0X6X5X4X3X2X1X0对负数对负数 X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）反码反码 X反码反码=第61页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识62（2）反码）反码例：例：X1=100 1001 X2=100 1001则则：X1原原=0100 1001 X2原原=1100 1001 X1反反=0100 1001 X2反反=1011 0110 第62页，共92页，编辑于2022年，星期一2

46、022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识63 有一个道理：有一个道理：例：例：有一个钟显示时间是有一个钟显示时间是6点钟，而正确时间是点钟，而正确时间是1点钟，点钟，请问如何校正这个钟？请问如何校正这个钟？方法方法1：顺时针拨：顺时针拨7个钟；个钟；671 方法方法2：逆时针拨：逆时针拨5个钟；个钟；651引进概念引进概念 模模（3）补码）补码第63页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识64概念概念模模模模 一个计量器的容量，记为一个计量器的容量，记为M，或，或mod M。模的特性模的特性当一

47、个计量器的模为当一个计量器的模为M时，它在计量器里的表时，它在计量器里的表示形式与示形式与0一样，也就是说，一样，也就是说，M=0。所以，对时钟来说，所以，对时钟来说，M=12：方法方法1：67=13=12+1=0+1=1 方法方法2：67=65=1第64页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识65概念概念模模 同样，对一个同样，对一个n位二进制计数器，它的容量为位二进制计数器，它的容量为2n，它的，它的模为模为M=2n。假设，假设，n=8，则，则 M=28=256。也就是说对也就是说对8位二进制计数器来说，位二进制计数器来

48、说，256=000 0 00000000000000 8位计数器位计数器1 256第65页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识66（3）补码）补码定义：正数的补码就等于它的原码；定义：正数的补码就等于它的原码；负数的补码就是它的反码加负数的补码就是它的反码加1。对正数对正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）补码补码 X补补=0X6X5X4X3X2X1X0对负数对负数 X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或或 1）补码补码 X补补=X反反+1 =1第66页，共92页，编辑于2022年，星期

49、一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识67（3）补码）补码例：例：X1=100 1001 X2=100 1001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67页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识684.4 真值与补码之间的转换真值与补码之间的转换例例1 已知已知X=+010 1010，Y=010 1010 求它们的原码、反码和补码。

50、求它们的原码、反码和补码。解：解：X原原=X反反=X补补=0010 1010 Y原原=1010 1010 Y反反=1101 0101 Y补补=Y反反+1 =1101 0101+1 =1101 0110第68页，共92页，编辑于2022年，星期一2022/9/18第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识694.4 真值与补码之间的转换真值与补码之间的转换例例2 X补补=1010 1101，求真值求真值X。解：因为补码的首位是解：因为补码的首位是1，则其真值，则其真值X即为负数即为负数 X反反=X补补1 =1010 1101 1 =1010 1100 X原原=1101 0011（除了