第一章微机基础知识.ppt

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1、School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术第一章第一章 基础知识基础知识School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术硬件硬件计算机计算机外围设备（输入外围设备（输入/出设备和过程控制出设备和过程控制I/O通道）通道）电源电源软件软件系统软件（操作系统、监控程序等）系统软件（操作系统、监控程序等）应用软件应用软件1.1微型计算机系统组成微型计算机系统组成

2、School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术1.2微型计算机主机结构微型计算机主机结构主机主机CPU内存（主存）内存（主存）输入输入/出接口出接口总线总线地址译码电路地址译码电路School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术主机系统结构图主机系统结构图 总线结构，系统中各部件总线结构，系统中各部件“挂挂”在总线上在总线上主机结构突出特点是模块化结构主机结构

3、突出特点是模块化结构CPUCPU地址译码电路地址译码电路I/O I/O 设备设备RAMRAMROMROM地址信息地址信息片选信号片选信号I/O I/O 接口接口DBDBABABCBCBSchool of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术1.CPU(中央处理单元）中央处理单元）MPU(微处理器微处理器)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CPU计计算机的核心部件算机的核心部件,主要由运算器和控制器构成主要由运算器和控制器构成 运算器（运算器（ALU）主

4、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 控制器由指令寄存器、指令译码器和控制电路控制器由指令寄存器、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组成并按指令的要求对微机各部件发出相应的 信息。信息。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术2内存储器（主存）内存储器（主存）例如例如 01001101 用于用于“记忆记忆”信息的存储元件，均采用集成信息的存储元件，均采用集成度高，容量大，体积小，功耗低的半导体存储器度高，容量大，体积小，功耗低

5、的半导体存储器芯片。芯片。字节（字节（Byte)基本单位基本单位，规定规定 8位位二进制数二进制数称为一个称为一个字节字节 School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 CPU执行访问内存的指令时，按指定的单元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地址对相应存储单元进行“读、写读、写”操作操作。一个字节数据空间称为一个存储单元，其中一个字节数据空间称为一个存储单元，其中每一位称为每一位称为1Bit。计算机的存储器是由许多存储单元集合而成，计算机的存储器是由

6、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地址，也称每一个存储单元唯一的对应一个单元地址，也称为存储器的物理地址，计算机中的地址一般都用为存储器的物理地址，计算机中的地址一般都用十六进制十六进制数表示，如数表示，如30H。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术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=

7、1TBSchool of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术字长：字长：一个基本信息单位所占用的最大二进制位一个基本信息单位所占用的最大二进制位数，称为字长。数，称为字长。字：字：计算机一条指令所能处理的一个基本信息计算机一条指令所能处理的一个基本信息 单位，称为一个单位，称为一个字字。例如：一个数据（例如：一个数据（25、35.67、-0.0038；）一；）一个字符（个字符（A、a、#、）等均称为一个字。）等均称为一个字。School of Engineering&Automati

8、on Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 80386 、80486、80586（pentium)为为32位机，位机，2001年推出的年推出的Itanium为为64位机。位机。字长越长的计算机，其运算速度越快，数的表字长越长的计算机，其运算速度越快，数的表示范围越宽，数据的运算精度越高，机器的整体示范围越宽，数据的运算精度越高，机器的整体功能越强。功能越强。字长是计算机的主要性能指标之一！字长是计算机的主要性能指标之一！51单片机字长为单片机字长为8位，称为位，称为8位机位机8086/8088CPU字长为字长为16位，称为位，称为

9、16位机位机School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术3.总线总线 数据总线数据总线DB：双向传输数据信息。：双向传输数据信息。传送信息的公共导线传送信息的公共导线 根据所传送信息的内容与作用不同根据所传送信息的内容与作用不同 数据总线数据总线DB（Data Bus）地址总线地址总线AB（Address Bus）控制总线控制总线CB（Control Bus）其宽度（根数）与其宽度（根数）与MPU提供的数据线的引脚数提供的数据线的引脚数有关，表示计算机的有关，表示计算机的字

10、长字长。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术地地址址信信息息控制总线控制总线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 对于每一根来说是单向传送的。对于每一根来说是单向传送的。地址总线地址总线AB：CPU执行指令时，用于单向传送地址信息。执行指令时，用于单向传送地址信息。操作数在数据存储器中的地址信息操作数在数据存储器中的地址信息指令代码在程序存储器中的地址信息指令代码在程序存储器中的地址信息School of Engineering&Automat

11、ion Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术AB的宽度决定了计算机系统的最大寻址能力的宽度决定了计算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=65536B=64KB8086/8088CPU N=20最大寻址空间最大寻址空间220=1MB例例.School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术4.地址译码电路地址译码电

12、路 凡是凡是“挂挂”在总线上部件都被系统分配一个在总线上部件都被系统分配一个地址域，地址域，CPU访问某部件时，由指令提供被访问访问某部件时，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部件的地址信息，该地址信息经地址译码电路译码后码后唯一唯一的产生一个的产生一个选通信号选通信号（也称（也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。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术5接口接口 接口是主

13、机与外设连接的必然通路，是必经接口是主机与外设连接的必然通路，是必经的的“桥梁桥梁”。每个。每个接口接口可包含若干个可包含若干个端口端口，每，每个端口对应一个端口地址，可由指令按地址访个端口对应一个端口地址，可由指令按地址访问端口。问端口。接口功能：接口功能：隔离主机与外设之间的数据隔离主机与外设之间的数据向外设传输控制信号和接收外设的状态信号向外设传输控制信号和接收外设的状态信号数据类型的转换数据类型的转换School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术1.3微机中的数制和数

14、的表示方法微机中的数制和数的表示方法 数制是人们利用符号来记数的科学方法。数制是人们利用符号来记数的科学方法。1.数制的基与权数制的基与权 数制的数码个数称为基，数制的每一位所具有的值数制的数码个数称为基，数制的每一位所具有的值称为权，权实际上是以基为底的幂。称为权，权实际上是以基为底的幂。十进制十进制(D)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制二进制(B)0,1八进制八进制(O)0,1,2,3,4,5,6,7十六进制（十六进制（H)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,FSchool of Engineering&Automation Tianjin Polyte

15、chnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 十进制转换为二进制十进制转换为二进制 十进制整数转换二进制十进制整数转换二进制 除除2反向取余反向取余 十进制小数转换二进制十进制小数转换二进制 乘乘2正向取整正向取整 十进制转换为八进制十进制转换为八进制 十进制整数转换八进制十进制整数转换八进制 除除8反向取余反向取余 十进制小数转换八进制十进制小数转换八进制 乘乘8正向取整正向取整 十进制转换为十六进制十进制转换为十六进制 十进制整数转换十六进制十进制整数转换十六进制 除除16反向取余反向取余 十进制小数转换十六进制十进制小数转换十六进制 乘乘16正向取整正向取整

16、2.数制的转换方法数制的转换方法School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术二进制转换为十进制二进制转换为十进制 由二进制数各位的权乘以各位的数（由二进制数各位的权乘以各位的数（0或或1）再）再加起来就得到十进制数。加起来就得到十进制数。八进制转换为十进制八进制转换为十进制 由八进制数各位的权乘以各位的数（由八进制数各位的权乘以各位的数（0或或1,或或7）再加起来就得到十进制数。再加起来就得到十进制数。十六进制转换为十进制十六进制转换为十进制 由十六进制数各位的权乘以各位的

17、数（由十六进制数各位的权乘以各位的数（0或或1,或或F）再加起来就得到十进制数。）再加起来就得到十进制数。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术3.二进制数的表示二进制数的表示1）无符号数的表示法）无符号数的表示法以以2为底，逢为底，逢2进位，仅有数字进位，仅有数字 0，1一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：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小数部分的位数；小数部分的位数；Bi为二进制数字符号

18、为二进制数字符号0或或1。1101.1B=123+122+021+120+12-1School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术2）带符号数的表示法）带符号数的表示法 二进制数的最高位表示数的符号，把一个数及二进制数的最高位表示数的符号，把一个数及其符号在微机中的数字化表示，其符号在微机中的数字化表示，称为机器数，称为机器数，而而机器数所代表的数称为该机器数的真值。常用的机器数所代表的数称为该机器数的真值。常用的有原码、反码和补码表示法。有原码、反码和补码表示法。原码原码Sc

19、hool of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术当当n=8时，时，-127+127+1原原=00000001 B，+127原原=01111111 B-1原原=10000001 B，-127原原=11111111 B当当n=16时，时，-32767+32767+1原原=00000000 00000001B+127原原=00000000 01111111B-1原原=10000000 00000001 B-127原原=10000000 01111111B 最高位为符号位，正数为最高位为符

20、号位，正数为0，负数为，负数为1。其余。其余n-1位表示数的绝对值。位表示数的绝对值。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 反码反码当当n=8时，时，+1反反=00000001B，+127反反=01111111B-1反反=11111110B，-127反反=10000000B最高位仍为符号位，正数为最高位仍为符号位，正数为0，负数为，负数为1 School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University

21、计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 补码补码当当n=8时，时，+1补补=0000 0001B+127补补=0111 1111B-1补补=128-|-1|=1111 1111B-127补补=128-|-127|=1000 0001B School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 正数的补码与它的原码、反码均相同，负数的正数的补码与它的原码、反码均相同，负数的补码等于它的反码加补码等于它的反码加1，也就是说，负数的补码等，也就是说，负数的补码等于其对应正数的补码按位求反（

22、包括符号位）再加于其对应正数的补码按位求反（包括符号位）再加1。3）真值与补码之间的转换）真值与补码之间的转换真值转换补码按照补码定义。真值转换补码按照补码定义。补码转换真值补码转换真值 正数补码转换真值，直接按位权求；正数补码转换真值，直接按位权求；负数补码转换真值，符号位不变，数值位按位负数补码转换真值，符号位不变，数值位按位取反加末位加取反加末位加1。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术1.4 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法定点法定点法浮点法浮点法定

23、点机：用定点表示的计算机（定点机：用定点表示的计算机（51单片机单片机)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：用浮点表示的计算机（浮点机：用浮点表示的计算机（PC机机)School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术1.定点表示（单片机）定点表示（单片机）纯整数形式纯整数形式 纯小数形式纯小数形式 用用8位二进制数表示一个纯整数，格式如下：位二进制数表示一个纯整数，格式如下：符号符号0正数，正数，1负数负数School of Engineering

24、&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术机器数机器数数据表示形式数据表示形式,数的正、负号被数码化数的正、负号被数码化机器数机器数是指计算机中是指计算机中的数的数?机器数并机器数并不是不是指计算机中的数指计算机中的数!School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 11001100-76=D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7=128 D6=64 D5=32 D4=16 D3=8

25、 D2=4 D1=2 D0=1 11001010-74=10101101-45=School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 0101000080=10111100-60=练习练习课下练习课下练习5392-87-75School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术2.浮点表示（必须带小数点）浮点表示（必须带小数点）任意一个二进制数任意一个二进制数N N=S2

26、P S是数是数N的尾数，的尾数，P是数是数N的阶码的阶码Pf阶码阶码PSf尾数尾数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-负负机器数表示如下：机器数表示如下：School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 所谓浮点规格化是指所谓浮点规格化是指1/2|S|1；即小数点后；即小数点后面的一位必须为面的一位必须为1，小数点前面一位为，小数点前面一位为0。111.0101B=1.110101210B =0.1110

27、10211B 当阶码当阶码P取不同数值时，尾数小数点位置是取不同数值时，尾数小数点位置是可以变动的，因此称为浮点数。可以变动的，因此称为浮点数。二进制浮点规格化数二进制浮点规格化数School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术例：若有二进制数例：若有二进制数0.0011010B，规格化后的形式，规格化后的形式为为0.11010210B注：规格化后尾数超出三位小数部分自动舍去，所以注：规格化后尾数超出三位小数部分自动舍去，所以用浮点数表示有可能产生误差。用浮点数表示有可能产生误

28、差。用用8位二进制数的格式将其表示为浮点数位二进制数的格式将其表示为浮点数School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术设若有设若有m位阶码，位阶码，n为尾数，则数为尾数，则数N的表示范围为：的表示范围为：字长定后，阶码所占位数越长，则尾数越短，数字长定后，阶码所占位数越长，则尾数越短，数的表示范围越宽，而数的精度越低。反之阶码越短，的表示范围越宽，而数的精度越低。反之阶码越短，则尾数越长，数的表示精度越高，但数的表示范围则尾数越长，数的表示精度越高，但数的表示范围越窄。越窄

29、。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 001101015.35=01011100-16.35=练习练习求求5.35和和-16.35的浮点表示的浮点表示5.35=101.0101B=0.1010101211B-16.35=10010000.0110B=-0.1000001102101B School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术1.5 计算机中

30、常见的编码计算机中常见的编码 1.ASCII码（字符编码）码（字符编码）ASC码是美国标准信息交换码，有两种版码是美国标准信息交换码，有两种版本。本。7位二进制数表示一个字符，早期用于电讯位二进制数表示一个字符，早期用于电讯行业，后被移植入计算机，可表示行业，后被移植入计算机，可表示128个字符。个字符。计算机编码计算机编码:用规定好的二进制组合表示数据、用规定好的二进制组合表示数据、字符、汉字等信息。字符、汉字等信息。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术96个个图

31、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32个个控制控制字符字符回车符、换行符、退格符回车符、换行符、退格符设备控制符和信息分隔符等设备控制符和信息分隔符等School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 采用采用8位二进制数表示一个字符的位二进制数表示一个字符的ASC码，最高位为扩展位，最高位若为码，最高位为扩展位，最高位若为0，则为基，则为基本本ASC码。最高位为码。最高位为1，则为扩展的，则为扩展的ASC码，一般用来表

32、示键盘上不可显示的功能键码，一般用来表示键盘上不可显示的功能键编码。编码。从从ASC码表中查到码表中查到 AZ 的的ASC编码是编码是41H5AH；的的ASC编码是编码是61H7AH；的的ASC编码是编码是30H39H。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 用四位二进制数表示一位十进制数，因组成它用四位二进制数表示一位十进制数，因组成它的的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。8421BCD编码表编码表 注：注：4位二进制数称为一位位二

33、进制数称为一位8421BCD码字码字2.8421BCD码码（十进制数的二进制编码）（十进制数的二进制编码）School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术BCD码与非码与非BCD码码0 0000B1 0001B2 0010B3 0011B4 0100B5 0101B6 0110B7 0111B8 1000B9 1001BA 1010BB 1011BC 1100BD 1101BE 1110BF 1111B非非BCD码码冗余码冗余码非法码非法码BCD码注：在注：在09之间十进制数的

34、之间十进制数的BCD码与十六进制是相同的，码与十六进制是相同的，10以后的称为非以后的称为非BCD码。码。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 BCD码加法运算码加法运算 所谓所谓BCD加法就是按加法就是按“逢十进位逢十进位”的原则的原则进行相加，其和也是一个进行相加，其和也是一个BCD数。但计算机只数。但计算机只能进行能进行二进制二进制加法，在相邻加法，在相邻BCD码字码字之间只能之间只能“逢十六进位逢十六进位”,导致出现导致出现非非BCD码码。因此需。因此需要对

35、结果进行调整，做到要对结果进行调整，做到“逢十进位逢十进位”。结果仍为结果仍为BCD码码96 34+62=34BCD=00110100B+62BCD=01100010B 10010110B例例School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术例例 89+95=184 89BCD=10001001B+95BCD=10010101B 100011110B 01100110B+110000100B 运算结果的低运算结果的低4位出现非位出现非BCD码码 高高4 4位出现进位，均应做加位出

36、现进位，均应做加6 6调整调整 结果仍为结果仍为BCD码码进位 School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术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100010111B均应作加均应作加6调整调整进位结果仍为结果仍为BCD码码117例例 48+69=48BCD=01001000B+69BCD=01101001B10110001B01100110B+School of Engineering&Automation Tianjin Polytechn

37、ic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 在在BCD加法过程中，进制不同导致出现非加法过程中，进制不同导致出现非BCD 码或某位向高位产生进位，使运算结果不正确。码或某位向高位产生进位，使运算结果不正确。在在这种情况下均应作加这种情况下均应作加6调整，以调整，以补补上多拿走的上多拿走的 6。十进制调整在计算机中有专门的调整电路自十进制调整在计算机中有专门的调整电路自 动完成。动完成。总总 结结School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 BCD码减

38、法运算码减法运算 BCD码减法运算与加法运算同理，减法运算的码减法运算与加法运算同理，减法运算的调整原则：在运算过程中某位出现借位，相应位作调整原则：在运算过程中某位出现借位，相应位作减减6调整，减去多借的调整，减去多借的6。也是有专门的指令来完成。也是有专门的指令来完成的。的。例例 58-25=58BCD=01011000B25BCD=00100101B-00110011B结果仍为结果仍为BCD码码33School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 00001101B 00

39、000111B 结果仍为结果仍为BCD码码例例 35-28=35BCD=00110101B_ 28BCD=00101000B低四位向高四位借位低四位向高四位借位00000110B 个位做减个位做减6调整调整运算结果的低运算结果的低4位出现非位出现非BCD码码7_School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术1.6 计算机中的运算电路及补码运算计算机中的运算电路及补码运算1.计算机中的运算电路计算机中的运算电路 计算机中的运算都是在运算器中运行的，运算计算机中的运算都是在运算器

40、中运行的，运算器是由加法器构成的，只会做二进制加法运算器是由加法器构成的，只会做二进制加法运算，二二进制一位全加器电路如图所示：进制一位全加器电路如图所示：FASiAi BiCi+1Ci 全加器真值表全加器真值表School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术组成八位二进制数加法器电路如图所示组成八位二进制数加法器电路如图所示 八位机加减法运算电路八位机加减法运算电路 School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic Un

41、iversity计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术a0a1a2a3a4a5a6a7 为被加数为被加数/被减数；被减数；b0b1b2b3b4b5b6b7 为加数为加数/减数；减数；S0S1S2S3S4S5S6S7 为和或差为和或差；C1C2C3C4C5C6C7C8 为加法运算中低位为加法运算中低位向高位的进位向高位的进位；SUB为加减控制信号。为加减控制信号。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 当执行减法指令时，当执行减法指令时，SUB=1，图中各异或逻辑，图

42、中各异或逻辑门均为反相逻辑门，门均为反相逻辑门，则则Si=ai-bi+ci=ai+bi+ci，并且并且FAFA0 0连同连同SUBSUB的状态一起做加法运算。的状态一起做加法运算。当执行加法运算指令时，当执行加法运算指令时，SUB=0，图中各异或，图中各异或 逻辑门均为同相逻辑门，对加数没有任何影响则逻辑门均为同相逻辑门，对加数没有任何影响则 Si=ai+bi+ci；School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 计算机只会做加法运算，当需要作减法运算时，计算机只会做加法运算

43、，当需要作减法运算时，其运算过程是：被减数减去减数，等于被减数加上其运算过程是：被减数减去减数，等于被减数加上减数的补码，这个运算过程称为补码运算减数的补码，这个运算过程称为补码运算。结结 论论School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 图中图中OV是溢出标志位，运算结果有溢出时，是溢出标志位，运算结果有溢出时，OV=1，否则否则OV=0，溢出的原因是运算结果超出溢出的原因是运算结果超出了计算机中数的表示范围。了计算机中数的表示范围。图中图中Cy是进位（或借位）的状态标志

44、位，做加是进位（或借位）的状态标志位，做加法运算时若最高位（法运算时若最高位（FA7）有进位，则有进位，则Cy=1，否否则则Cy=0；做减法运算时若做减法运算时若FA7位无进位，说明不位无进位，说明不够减，有借位现象，则够减，有借位现象，则Cy=1，否则，否则，Cy=0。Cy=C8 SUB OV=C7 C8School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术2.补码运算补码运算 研究表明研究表明,计算机中的数一律用补码的形式表计算机中的数一律用补码的形式表示的，两个数加法运算时，应

45、将参加运算的数化示的，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成补码形式，相加后的结果仍为补码，对于有符，对于有符号数来说号数来说,符号位无须单独处理符号位无须单独处理,符号位可直接参符号位可直接参加运算加运算,不影响最终结果。不影响最终结果。X补补+Y补补=X+Y补补School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术例例 35+42=35补=0 0 1 0 0 0 1 1+42补=0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 C

46、y=0，OV=0，结果为结果为4DH，仍为补码形式。仍为补码形式。若要显示运算结果，应对运算结果求真值。若要显示运算结果，应对运算结果求真值。真值就是将补码形式的运算结果用真值就是将补码形式的运算结果用“+”“”“”号的形式来表示运算结果的实际数值。一般用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。十六进制或十进制表示。+77School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术例例 35-42=35补=0 0 1 0 0 0 1 1+-42补=1 1 0 1 0

47、1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 当看成有符号数时，执行加法运算当看成有符号数时，执行加法运算SUB=0,C8=0,Cy=0。C7=0,OV=0，说明没有溢出。若求真值，说明没有溢出。若求真值，须对运算结果求补码。须对运算结果求补码。-7-7补=0 1 1 1 1 1 0 0 1 School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 当看成无符号数时，执行减法运算，当看成无符号数时，执行减法运算，SUB=1,C8=0,Cy=1，说明有借位，即结果为负数。，说明有借位，

48、即结果为负数。C7=0 OV=0，说明没有溢出。若求真值，须对运算结果按位说明没有溢出。若求真值，须对运算结果按位取反并末位加取反并末位加1，且在结果前加，且在结果前加“-”。35补=0 0 1 0 0 0 1 1+-42补=1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 35 =0 0 1 0 0 0 1 1-42 =0 0 1 0 1 0 1 0 School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术例例 85+78=85补=0 1 0 1 0 1 0 1+7

49、8补=0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 Cy=0，OV=1，说明运算结果出现溢出现象说明运算结果出现溢出现象，运算结果超出了计算机中对数的表示范围。，运算结果超出了计算机中对数的表示范围。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 若将上述运算若将上述运算“看成看成”是有符号数的运算，运算是有符号数的运算，运算结果的最高位可结果的最高位可“看作看作”符号位，结果为负数，由符号位，结果为负数，由于于8位有符号数补码的表示范围为位有符号数补码

50、的表示范围为128+127，该运算结果显然超出了数的表示范围，该运算结果显然超出了数的表示范围，OV=1产生产生了溢出现象，运算结果无意义，应做溢出提示。了溢出现象，运算结果无意义，应做溢出提示。85+78=溢出溢出School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University计算机原理及接口技术计算机原理及接口技术 若将上述运算若将上述运算“看成看成”是无符号数的运算，运算是无符号数的运算，运算结果的最高位不再做符号位了，而是数值位（权为结果的最高位不再做符号位了，而是数值位（权为128），），8位无符号数补码的表示范围为位无符