微机原理与接口技术(第1章).ppt

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1、微机原理与接口技术uu王亭岭王亭岭王亭岭王亭岭 主编主编主编主编uu熊军华熊军华熊军华熊军华 周玉周玉周玉周玉 副主编副主编副主编副主编http:/.chttp:/ n第第1章章 微型计算机概述微型计算机概述u 了解微型了解微型计算机的发展历史计算机的发展历史u 理解理解微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成u 掌握掌握微型计算机的运算基础微型计算机的运算基础学习目标：学习目标：1.1计算机的发展计算机的发展返回返回1.1.1计算机的诞生计算机的诞生1.1.2微处理器的发展微处理器的发展1.1.3计算机的工作原理计算机的工作原理1.1.1计算机的诞生计算机的诞生1946年年2月月14日日，世

2、世界界上上公公认认的的第第一一台台电电子子计计算算机机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandComputer,电电子子数数值值积积分分式式计计算算机机）由由美美国国宾宾州州宾宾夕夕法法尼尼亚亚大大学学研研制制成成功功。ENIAC占占地地面面积积150m2，重重达达30000kg，使使用用了了18000多多个个电电子子管管，功功率率为为150kW，运运算算速速度度为为5000次次/秒秒。今今天天看看来来，ENIAC体体积积庞庞大大，运运行行效效率率不不高高，且且采采用用十十进进制制运运算算，输输入入和和更更换换程程序序十十分分不不便便，但但它它的的问问世世开

3、开创创了了计算机科学技术的新纪元。计算机科学技术的新纪元。1947年年，贝贝尔尔实实验验室室Shockley博博士士发发明明了了被被誉誉为为“20世世纪纪最最伟伟大大发发明明”的的晶晶体体管管。晶晶体体管管与与电电子子管管相相比比体体积积小小、功功耗耗低低、载流子运行速度快，它开辟了电子时代的新纪元。载流子运行速度快，它开辟了电子时代的新纪元。1949年年，英英国国剑剑桥桥大大学学数数学学实实验验室室率率先先制制成成电电子子离离散散时时序序自自动动计计算算机机EDSAC（ElectronicDiscreteSequentialAutomaticComputer），EDSAC是是世世界界上上第第

4、一一台台采采用用冯冯诺诺依依曼曼体体系系结结构构的的计计算算机机，威威尔尔克克斯斯作作为为主主创创凭凭此此摘摘取取了了1967年年度度计计算算机机世世界界最最高高奖奖“图图灵灵奖奖”。此此后后60多多年年，计计算算机机的的发发展展日日新新月月异异，至至今今已已经经历历了了电电子子管管计计算算机机、晶晶体体管管计计算算机机、集集成成电电路路计计算算机机和和（超超）大大规规模模集集成成电电路路计计算算机机4代代的的发发展展。表表1-1简简要要地地描述了这一发展过程。描述了这一发展过程。EDVAC(ElectronicDiscretevariableAutomaticComputer，离离散散变变量

5、量自自动动电电子子计计算算机机)方方案案明明确确奠奠定定了了新新机机器器由由五五个个部部分分组组成成，包包括括：运运算算器器、逻逻辑辑控控制制装装置置、存存储储器器、输输入入和和输输出出设设备备，并并描描述述了了这这五五部部分分的的职职能能和和相相互互关关系系。报报告告中中，冯冯诺诺伊伊曼曼对对EDVAC中中的的两两大大设设计计思思想想(二二进进制制和和程程序序存存储储)作作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。电子管电子管晶体管晶体管晶体管计算机晶体管计算机冯冯诺诺依依曼曼（JohnvonNeumann，19031957），20世世纪

6、纪最最重重要要的的数数学学家家之之一一，在在现现代代计计算算机机、博博弈弈论论、核核武武器器和和生生化化武武器器等等诸诸多多领领域域内内有有杰杰出出建建树树的的最最伟伟大大的的科科学学全全才才之之一一，被被后后人人称称为为“计计算算机机之之父父”和和“博博弈弈论论之之父父”。原原籍籍匈匈牙牙利利，布布达达佩佩斯斯大大学学数数学学博博士士。先先后后执执教教于于柏柏林林大大学学和和汉汉堡堡大大学学。1930年年前前往往美美国国，后后入入美美国国籍籍。历历任任普普林林斯斯顿顿大大学学、普普林林斯斯顿顿高高级级研研究究所所教教授授，美美国国原原子子能能委委员员会会会会员员。美美国国全全国国科科学学院院

7、院院士士。早早期期以以算算子子理理论论、共共振振论论、量量子子理理论论、集集合合论论等等方方面面的的研研究究闻闻名名，开开创创了了冯冯诺诺依依曼曼代代数数。第第二二次次世世界界大大战战期期间间为为第第一一颗颗原原子子弹弹的的研研制制作作出出了了贡贡献献。为为研研制制电电子子数数字字计计算算机提供了基础性的方案。机提供了基础性的方案。19441944年年与与摩摩根根斯斯特特恩恩（Oskar Oskar MorgensternMorgenstern）合合著著博博弈弈论论与与经经济济行行为为，是是博博弈弈论论学学科科的的奠奠基基性性著著作作。晚晚年年，研研究究自自动动机机理理论论，著著有有对对人人脑

8、脑和和计计算算机机系系统统进进行行精精确确分分析析的著作计算机与人脑。的著作计算机与人脑。艾艾伦伦麦麦席席森森图图灵灵（AlanMathisonTuring，1912年年6月月23日日1954年年6月月7日日），英英国国数数学学家家、逻逻辑辑学学家家，被被称称为为计计算算机机之之父父，人人工工智智能能之之父父。1931年年图图灵灵进进入入剑剑桥桥大大学学国国王王学学院院，毕毕业业后后到到美美国国普普林林斯斯顿顿大大学学攻攻读读博博士士学学位位，二二战战爆爆发发后后回回到到剑剑桥桥，后后曾曾协协助助军军方方破破解解德德国国的的著著名名密密码码系系统统Enigma，帮帮助助盟盟军军取取得得了了二二

9、战战的的胜胜利利。2013年年12月月24日日，在在英英国国司司法法部部长长克克里里斯斯格格雷雷灵灵（ChrisGrayling）的的要要求求下下，英英国国女女王王向向图图灵灵颁颁发发了了皇皇家家赦赦免免。图图灵灵对对于于人人工工智智能能的的发发展展有有诸诸多多贡贡献献，提提出出了了一一种种用用于于判判定定机机器器是是否否具具有有智智能能的的试试验验方方法法，即即图图灵灵试试验验，至至今今，每每年年都都有有试试验验的的比比赛赛。此此外外，图图灵灵提提出出的的著著名名的的图图灵灵机机模模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。图图灵灵测测试试：如如果果电电

10、脑脑能能在在5分分钟钟内内回回答答由由人人类类测测试试者者提提出出的的一一系系列列问问题题，且且其其超超过过30%的的回回答答让让测测试试者者误误认认为为是是人人类类所所答答，则则电电脑脑通通过过测测试试。2014年年6月月7日日是是计计算算机机科科学学之之父父图图灵灵（AlanTuring）逝逝世世60周周年年纪纪念念日日。这这一一天天，在在英英国国皇皇家家学学会会举举行行的的“2014图图灵灵测测试试”大大会会上上，聊聊天天程程序序“尤尤金金古古斯斯特特曼曼”（EugeneGoostman）首次）首次“通过通过”了图灵测试。了图灵测试。图图灵灵机机，又又称称图图灵灵计计算算、图图灵灵计计算

11、算机机，是是由由数数学学家家阿阿兰兰麦麦席席森森图图灵灵（19121954）提提出出的的一一种种抽抽象象计计算算模模型型，即即将将人人们们使使用用纸纸笔笔进进行行数数学学运运算算的的过过程程进进行行抽抽象象，由由一一个个虚虚拟拟的的机器替代人们进行数学运算。机器替代人们进行数学运算。所所谓谓的的图图灵灵机机就就是是指指一一个个抽抽象象的的机机器器，它它有有一一条条无无限限长长的的纸纸带带，纸纸带带分分成成了了一一个个一一个个的的小小方方格格，每每个个方方格格有有不不同同的的颜颜色色。有有一一个个机机器器头头在在纸纸带带上上移移来来移移去去。机机器器头头有有一一组组内内部部状状态态，还还有有一一

12、些些固固定定的的程程序序。在在每每个个时时刻刻，机机器器头头都都要要从从当当前前纸纸带带上上读读入入一一个个方方格格信信息息，然然后后结结合合自自己己的的内内部部状状态态查查找找程程序序表表，根根据据程程序序输输出出信信息息到到纸纸带带方方格格上上，并并转转换换自自己己的的内内部部状状态态，然然后后进行移动。进行移动。表表1-1计算机的发展历程计算机的发展历程计算机时代年份存储器重要特征第一代电子管时代1946年1957年磁鼓存储器机器语言第二代晶体管时代1958年1963年磁芯存储器发展到高级语言第三代集成电路时代1964年1970年半导体存储器发展到总线结构第四代（超）大规模集成电路197

13、1年半导体存储器发展到微处理器电子管电子管晶体管晶体管超大规模集成电路超大规模集成电路集成电路集成电路1.1.2微处理器的发展微处理器的发展微微处处理理器器出出现现于于20世世纪纪70年年代代，是是大大规规模模集集成成电电路路发发展展的的产产物物。将将计计算算机机中中的的运运算算器器和和控控制制器器集集成成在在一一片片硅硅片片上上制制成成的的集集成成电电路路作作为为微微型型计计算算机机的的中中央央处处理理部部件件（CPU，CentralProcessingUnit），称称为为微微处处理理器器。微微型型计计算算机机以以微微处处理理器器为为核核心心，再再配配上上适适量量内内存存、接接口口电电路路和

14、外部设备组成。和外部设备组成。1.1.2微处理器的发展微处理器的发展微微处处理理器器的的品品质质决决定定了了微微型型计计算算机机的的性性能能，因因此此微微处处理理器器的的发发展展历历程程也也是是微微型型计计算算机机的的发发展展历历史史。美美国国Intel公公司司于于1971年年成成功功开开发发出出全全球球第第一一块块微微处处理理器器4004芯芯片片，这这一一芯芯片片最最初初被被应应用用于于一一种种计计算算器器中中。这这一一创创举举也也开开始始了了人人类类将将智智能能内内嵌嵌于于无无生生命命设设备备的的历历程程。近近30多多年年来来微微处处理理器器本本身身不不断断更更新新换换代代，从从4位位发发

15、展展到到8位位、16位位、32位位乃乃至至64位。其应用范围几乎渗透到社会的各个领域。位。其应用范围几乎渗透到社会的各个领域。型号推出年份时钟频率处理器位宽地址总线外部数据总线晶体管数40041971108 kHz4 0.23 万万808019742 MHz81680.5 万万808519763 MHz81680.6 万万808619788 MHz1620162.9 万万808819798 MHz162082.9 万万8018619828 MHz1620165.6 万万80286198212.5 MHz16241613.4 万万803861985 20 MHz32323227.5 万万8048

16、61989 25 MHz323232120 万万Pentium1993.03 60 MHz323264310 万万Pentium Pro1995.11 200 MHz323664550 万万Pentium MMX1997.01 166 MHz323664450 万万Pentium 21997.05 266 MHz323664750 万万Pentium 31999.01 500 MHz323664950 万万Pentium 42000.11 1.3 GHz3236643400 万万Pentium M二代二代2004.10 1 GHz3236641.4 亿亿Pentium D双核双核2005.04

17、3.2 GHz3236642.3 亿亿Core2 双核双核2006.071.662.93 GHz6436642.91 亿亿 四核2008.112.663.2 GHz6436647.31 亿亿表表1-2Intel历代微处理器的典型产品历代微处理器的典型产品1.1.2微处理器的发展微处理器的发展正正如如著著名名的的摩摩尔尔定定律律所所预预言言：每每过过18个个月月，微微处处理理器器的的集成度将翻一番，性能会提高一倍或价格降低一半。集成度将翻一番，性能会提高一倍或价格降低一半。随随着着互互联联网网和和媒媒体体技技术术的的迅迅猛猛发发展展，网网络络服服务务和和移移动动计计算算逐逐渐渐成成为为一一种种非

18、非常常重重要要的的计计算算模模式式，这这一一新新的的计计算算模模式式迫迫切切要要求求微微处处理理器器具具有有响响应应实实时时性性、处处理理流流式式数数据据类类型型的的能能力力，支支持持数数据据级级和和线线程程级级并并行行性性，更更高高的的存存储储和和I/O带带宽宽，低低功功耗耗，设计的可伸缩性及缩短芯片进入和退出市场的周期等。设计的可伸缩性及缩短芯片进入和退出市场的周期等。目目前前，片片内内多多处处理理器器及及多多线线程程技技术术正正在在成成为为处处理理器器体体系系结构设计的热点。结构设计的热点。1.1.3计算机的工作原理计算机的工作原理1946年年6月月，冯冯诺诺依依曼曼等等人人在在电电子子

19、计计算算机机装装置置逻逻辑辑初初探探的的报报告告中中，首首次次提提出出了了“程程序序存存储储”和和“二二进进制制运运算算”的概念，这个报告的内容可简要概括为以下几点：的概念，这个报告的内容可简要概括为以下几点：（1）计计算算机机由由运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输输入入和和输输出出设设备备五大部分组成。五大部分组成。（2）数数据据和和指指令令以以二二进进制制代代码码形形式式不不加加区区别别地地存存放放在在存存储储器器中中，地地址址码码也也是是二二进进制制形形式式，计计算算机机能能自自动动区区分分指指令令和和数据。数据。（3）编编写写好好的的程程序序事事先先存存入入存存储储器器。控控

20、制制器器根根据据存存放放在在存存储储器器中中的的指指令令序序列列（即即程程序序）来来工工作作，由由程程序序计计数数器器（PC，ProgramCounter）控控制制指指令令的的执执行行顺顺序序。控控制制器器具具有有判判断能力，能根据计算结果选择不同的动作流程。断能力，能根据计算结果选择不同的动作流程。1.1.3计算机的工作原理计算机的工作原理目目前前，计计算算机机硬硬件件体体系系结结构构基基本本上上还还是是经经典典的的冯冯诺诺依依曼曼结构，如图结构，如图1-1所示。所示。指令执行流程图指令执行流程图图图1-1 1-1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构1.1.3计算机的工作原理计算机的工作原

21、理u冯冯诺诺依依曼曼计计算算机机工工作作原原理理：把把程程序序输输入入到到计计算算机机存存储储器器中中，然然后后执执行行程程序序，由由控控制制器器向向内内存存储储器器发发出出取取指指令令命命令令；控控制制器器对对取取出出的的指指令令进进行行译译码码，并并根根据据指指令令的的操操作作要要求求，向向存存储储器器和和运运算算器器发发出出存存、取取命命令令和和运运算算命命令令；经经过过运运算算器器运运算算后后，运运算算结结果果保保存存到到存存储储器器中中；最最后后，在在控控制制器器发发出出取取指指令令及及输输出出指指令令的的作作用用下下，将存储器中的运算结果输出到输出设备。将存储器中的运算结果输出到输

22、出设备。输出结果信息输出结果信息运算器运算器控制器控制器 存储器存储器 输入设备输入设备输出设备输出设备原始数据或程序原始数据或程序表示数据流表示数据流表示控制流表示控制流输出结果信息输出结果信息表示数据流表示数据流表示控制流表示控制流原始数据或程序原始数据或程序1.2微型计算机系统微型计算机系统返回返回1.2.1系统组成与结构系统组成与结构1.2.2微型计算机分类微型计算机分类1.2.3微型计算机的性能指标微型计算机的性能指标1.2.1系统组成与结构系统组成与结构微微型型计计算算机机系系统统（MicroComputerSystem）是是以以微微型型计计算算机机为为主主体体，再再配配以以相相应

23、应的的外外围围设设备备、电电源源、辅辅助助电电路路和和控控制制微微型型计计算算机机工工作作的的软软件件而而构构成成的的完完整整计计算算机机系系统统。微微型型计计算算机机系系统统可可分分为为硬硬件件和和软软件件两两大大部部分分，硬硬件件是是基基础础，软软件件是是灵灵魂魂，二二者者缺缺一一不不可可。硬硬件件和和软软件件分分别别由由多多个个部部分分组组成成，自自成成系系统统，也也常常称称为为硬硬件件系系统统和和软软件件系系统统。微微型型计计算机系统组成如图算机系统组成如图1-2所示。所示。图图1-2 2微型计算机系统微型计算机系统组组成成1.2.1系统组成与结构系统组成与结构1硬件系统组成硬件系统组

24、成微微型型计计算算机机硬硬件件系系统统是是机机器器的的实实体体部部分分，由由运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输输入入设设备备和和输输出出设设备备五五大大部部分分组组成成。其其中中运运算器和控制器常常集成在一起，称为微处理器，即算器和控制器常常集成在一起，称为微处理器，即CPU。1）微处理器）微处理器微微处处理理器器是是微微型型计计算算机机的的核核心心芯芯片片，它它主主要要包包括括运运算算器器、控控制器及相关寄存器等。制器及相关寄存器等。2）存储器）存储器存存储储器器用用来来存存放放数数据据和和程程序序。按按照照在在系系统统中中的的位位置置，存存储储器器一一般般分分为为内内存存储储器器

25、和和外外存存储储器器两两类类。内内存存储储器器又又称称为为内内存或主存，存或主存，CPU可以直接访问。外存储器属于外设的范畴。可以直接访问。外存储器属于外设的范畴。1.2.1系统组成与结构系统组成与结构3）输输 入入/输输 出出（I/O）设设 备备 和和 输输 入入/输输 出出 接接 口口（I/OInterface）I/O设设备备是是微微型型机机系系统统的的重重要要组组成成部部分分。程程序序、数数据据及及现现场场信信息息要要通通过过输输入入设设备备输输入入给给微微型型机机。CPU的的计计算算结结果果通通过过输输出出设设备备输输出出到到外外部部。常常用用的的输输入入设设备备有有键键盘盘、鼠鼠标标

26、、扫扫描描仪等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。仪等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。由由于于各各种种外外设设的的工工作作速速度度、驱驱动动方方法法差差别别很很大大，无无法法与与CPU直直接接匹匹配配，所所以以不不可可能能将将它它们们简简单单地地连连接接到到系系统统总总线线上上，而而需需要要通通过过I/O接接口口电电路路来来充充当当外外设设与与CPU之之间间的的桥桥梁梁，来来辅辅助助CPU工工作作，实实现现CPU与与外外设设之之间间的的速速度度匹匹配配、信信号号电电平平匹匹配、信号格式匹配、时序控制、中断控制等。配、信号格式匹配、时序控制、中断控制等。1.2.1系统组成与结

27、构系统组成与结构2体系结构体系结构硬硬件件系系统统的的五五大大部部分分加加上上电电源源，通通过过系系统统总总线线有有机机地地连连在在一一起起。系系统统总总线线是是各各个个部部件件之之间间传传输输信信息息的的公公共共通通道道。一一般般有有三三组组总总线线：地地址址总总线线、数数据据总总线线和和控控制制总总线线。典典型型的的微微机系统总线结构如图机系统总线结构如图1-3所示。所示。图图1-3典型的微机系统总线结构典型的微机系统总线结构1.2.1系统组成与结构系统组成与结构3软件系统组成软件系统组成软软件件系系统统主主要要分分为为系系统统软软件件和和应应用用软软件件。系系统统软软件件是是由由设设计者

28、提供给用户的、充分发挥计算机效能的一系列软件。计者提供给用户的、充分发挥计算机效能的一系列软件。系统软件包括操作系统、语言处理程序和各种支持软件。系统软件包括操作系统、语言处理程序和各种支持软件。操操作作系系统统是是系系统统软软件件的的核核心心，它它的的主主要要功功能能是是对对系系统统的的软软硬件资源进行合理的管理。硬件资源进行合理的管理。程程序序设设计计语语言言是是用用来来编编写写程程序序的的语语言言，是是人人和和计计算算机机交交换换信信息息所所用用的的工工具具，通通常常分分为为机机器器语语言言、汇汇编编语语言言和和高高级级语语言言三三类。类。1.2.2微型计算机分类微型计算机分类1按字长分

29、类按字长分类微微型型计计算算机机按按字字长长可可分分为为4位位机机、8位位机机、16位位机机、32位机和位机和64位机。位机。2按组装结构分类按组装结构分类微微型型计计算算机机按按组组装装结结构构可可分分为为单单片片机机、单单板板机机和和多多板机。板机。3按用途分类按用途分类微微型型计计算算机机按按用用途途可可分分为为通通用用计计算算机机和和嵌嵌入入式式计计算算机。机。1.2.3微型计算机的性能指标微型计算机的性能指标一一台台微微型型计计算算机机的的性性能能如如何何，是是由由它它的的系系统统结结构构、指指令令系系统统、硬硬件件设设备备组组成成和和软软件件配配置置情情况况等等因因素素决决定定的。

30、以下是评价微型计算机性能的主要指标。的。以下是评价微型计算机性能的主要指标。1字长字长2运算速度运算速度3存储容量存储容量4指令系统指令系统5内核数目内核数目6高速缓存高速缓存7总线性能总线性能8系统配置系统配置1.3微型计算机的运算基础微型计算机的运算基础返回返回1.3.1无符号数的表示方法无符号数的表示方法1.3.2数制的转换与运算数制的转换与运算1.3.3符号数的表示及运算符号数的表示及运算1.3.4计算机中的定点数和浮点数计算机中的定点数和浮点数1.3.1无符号数的表示方法无符号数的表示方法用用一一组组符符号号表表示示数数据据时时，其其代代表表的的数数值值大大小小与与符符号号所所在在的

31、的位位置置有有关关，这这种种表表示示数数的的方方法法称称为为位位置置计计数数表表示示法法。按按进进位位的的原原则则进进行行计计数数，称称为为进进位位计计数数制制。每每一一种种进进位位计计数数制制都都有有自自身身的的数数码码个个数数，如如十十进进制制有有10个个数数码码，二二进进制制有有2个数码，而十六进制就有个数码，而十六进制就有16个数码。个数码。1.3.1无符号数的表示方法无符号数的表示方法1十进制数的表示法十进制数的表示法十十进进制制数数有有0，1，2，9共共10个个数数码码。后后缀缀为为D或或不不加加后后缀缀。计计数数时时，数数码码在在不不同同的的位位置置，代代表表不不同同的的数数值值

32、大大小小。低位对高位的进位是低位对高位的进位是“逢十进一逢十进一”。2二进制数的表示法二进制数的表示法二二进进制制数数只只有有2个个数数码码0和和1。后后缀缀为为B。计计数数时时，是是按按“逢二进一逢二进一”的原则计算的。的原则计算的。3.十六进制数的表示法十六进制数的表示法十十六六进进制制数数需需要要用用16个个数数码码符符号号表表示示，采采用用09和和AF。后缀为后缀为H。计数时，是按。计数时，是按“逢十六进一逢十六进一”的原则计算的。的原则计算的。1.3.2数制的转换与运算数制的转换与运算【例【例1.1】十进制数十进制数3890.568可以表示为可以表示为【例【例1.2】二进制数二进制数

33、1101.101B可以表示为：可以表示为：【例【例1.3】十六进制数十六进制数12AB.2C5H可以表示为：可以表示为：【例【例1.4】13D=1101B1.3.2数制的转换与运算数制的转换与运算【例【例1.5】0.6875D=0.1011B0.6875D2=1.375B-1=10.375D2=0.75B-2=00.75D2=1.5B-3=10.5D2=1.0 B-4=11.3.3符号数的表示及运算符号数的表示及运算机机器器数数可可以以用用不不同同的的码码制制来来表表示示，常常用用的的有有原原码码、反反码、补码表示法。码、补码表示法。1）原码）原码在在用用二二进进制制原原码码表表示示的的数数中

34、中，符符号号位位为为“0”表表示示正正数数，符号位为符号位为“1”表示负数，其他各数值取原值不变。表示负数，其他各数值取原值不变。2）反码）反码对于正数，反码的表示与原码相同，即对于正数，反码的表示与原码相同，即X原原=X反。反。对对于于负负数数，负负数数的的反反码码表表示示，除除符符号号位位仍仍为为“1”外外，其其余各位数值位按位取反余各位数值位按位取反。3）补码）补码正数的补码与它的原码和反码均相同。正数的补码与它的原码和反码均相同。1.3.3符号数的表示及运算符号数的表示及运算表表1-5原码、反码、补码表原码、反码、补码表二进制数无符号数有符号数原码补码反码0000 00000+00+0

35、0000 00011+1+1+10000 00102+2+2+20111 1110126+126+126+1260111 1111127+127+127+1271000 0000128-0-128-1271000 0001129-1-127-1261111 1101253-125-3-21111 1110254-126-2-11111 1111255-127-1-01.3.4计算机中的定点数和浮点数计算机中的定点数和浮点数对于任意一个二进制数，都可以表示为对于任意一个二进制数，都可以表示为式式中中，J称称为为数数N的的阶阶；S称称为为数数N的的尾尾数数。尾尾数数S表表示示数数N的全部有效数字，

36、阶的全部有效数字，阶J表示出小数点的位置。表示出小数点的位置。1数的定点表示法数的定点表示法常用的定点数有两种：定点纯整数和定点纯小数。常用的定点数有两种：定点纯整数和定点纯小数。1）定点纯整数）定点纯整数J=0，且小数点固定在尾数之后，表示定点纯整数。，且小数点固定在尾数之后，表示定点纯整数。2）定点纯小数）定点纯小数J=0，且小数点固定在尾数之前，表示定点纯小数。，且小数点固定在尾数之前，表示定点纯小数。1.3.4计算机中的定点数和浮点数计算机中的定点数和浮点数2数的浮点表示法数的浮点表示法浮点数在计算机中表示为：浮点数在计算机中表示为：【例例1.6】将将N=5.5表表示示成成字字长长为为

37、8的的浮浮点点数数，要要求求阶阶码码为为2位位，尾尾数数为为4位位，阶阶符符及及数数符符各各为为一一位位，阶阶码码与与尾尾数数均均用用原原码表示。码表示。二进制浮点数表示形式为：二进制浮点数表示形式为：它在计算机中的表示形式为：它在计算机中的表示形式为：1.3.5计算机中的编码计算机中的编码1BCD码码一一个个十十进进制制数数用用4位位二二进进制制编编码码表表示示，这这种种二二进进制制编编码码的的十十进进制制数数称称为为BCD（BinarycodedDecimal）码码。4位位二二进进制制编编码码有有16种种组组合合，舍舍去去6种种组组合合，保保留留10种种组组合合作作为为代代码码，分分别表示

38、十进制数中的别表示十进制数中的09这这10个数字。个数字。2ASCII码码在在计计算算机机中中，除除了了数数字字外外，还还需需要要处处理理各各种种字字符符，如如字字母母、运运算算符符号号、标标点点符符号号等等，这这些些字字符符在在计计算算机机中中也也采采用用二二进进制制数数来来编编码码，最最常常用用的的编编码码是是ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）码码，即即美美国国标标准准信信息息交交换换代码。代码。思考与练习思考与练习返回返回1-1冯冯诺依曼计算机的结构特点是什么？诺依曼计算机的结构特点是什么？1-2典型微机有哪三大总线？它们传送的是什么信息？典型微机有哪三大总线？它们传送的是什么信息？1-3什么叫微处理器？什么叫微型计算机？什么叫微型什么叫微处理器？什么叫微型计算机？什么叫微型计算机系统？三种有什么区别和联系？计算机系统？三种有什么区别和联系？1-4评价微型计算机性能的主要指标有哪些？试举例说评价微型计算机性能的主要指标有哪些？试举例说明目前主流微型计算机机型的性能参数。明目前主流微型计算机机型的性能参数。1-6已知已知X补补=01010101B，求，求X的真值。的真值。1-7已知已知X补补=11010101B，求，求X的真值。的真值。