微机原理及应用第1章预备知识.ppt

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1、第第1 1章章预备知识预备知识1.1数与数制数与数制1.1.十十进进制制记记数法数法十十进进制中有制中有0 0、1 1、2 2、9 9一共一共1010个符号，无个符号，无论论多多大的数，都用大的数，都用这这1010个符号来表示。个符号来表示。正是由于表示数量的符号有正是由于表示数量的符号有1010个，才被称个，才被称为为十十进进制制记记数法数法。任何十任何十进进制数均可表示成以制数均可表示成以 为为因子的代数式的和。因子的代数式的和。例如：例如：注意注意n的变化规律：的变化规律：对于整数部分来说，对于整数部分来说，n是自右向左是自右向左从从0开始依次增加；而对于小数部分来说，开始依次增加；而对

2、于小数部分来说，n是自左向是自左向右从右从-1开始依次递减开始依次递减。2.二进制记数法二进制记数法同理，二进制中只有同理，二进制中只有2个符号，分别是个符号，分别是0和和1。在二进制。在二进制中，中，0或或1均被称为比特均被称为比特(bit)或位。或位。任何二进制数均可表示成以任何二进制数均可表示成以 为因子的代数式的和为因子的代数式的和.例如：例如：3.二进制数与十进制数的相互转换二进制数与十进制数的相互转换1）二进制转换成十进制）二进制转换成十进制就是将二进制数中的每一位就是将二进制数中的每一位bn乘上相应的因子乘上相应的因子2n后，后，再相加。再相加。例如：例如：2）十进制转换成二进制

3、）十进制转换成二进制方法：对十进制的整数部分和小数部分分别进行转换方法：对十进制的整数部分和小数部分分别进行转换a.对于十进制的整数部分，除对于十进制的整数部分，除2取余（直到商数取余（直到商数=0）b.对于十进制的小数部分，乘对于十进制的小数部分，乘2取整（直到小数部分取整（直到小数部分 等于等于0为止）为止）例如，例如，首先将整数首先将整数(301)10 部分转换为二进制，再将将小数部分转换为二进制，再将将小数部分部分(0.625)10 转换为二进制转换为二进制。首先将整数部分首先将整数部分(301)10 转换为二进制：除转换为二进制：除2取余，取余，直到商数为直到商数为0 3012150

4、余数：余数：1 (第第0位位)20275余数：余数：0 (第第1位位)237余数：余数：1 (第第2位位)218余数：余数：1 (第第3位位)29余数：余数：0 (第第4位位)24余数：余数：1 (第第5位位)22余数：余数：0 (第第6位位)21余数：余数：0 (第第7位位)余数：余数：1 (第第8位位)高高低低其次将小数部分其次将小数部分(0.625)10 转换为二进制，乘转换为二进制，乘2取整，取整，直到小数部分为直到小数部分为0.0.6252=1.250取整：取整：1 (第第1位位)0.2502=0.5000.5002=1.000低低高高取整：取整：0 (第第2位位)取整：取整：1 (

5、第第3位位)4.八进制记数法八进制记数法用用0、1、2、7这这8个符号来表示。目前的计个符号来表示。目前的计算机很少采用八进制。算机很少采用八进制。5.十六进制记数法十六进制记数法u十六进制中的十六进制中的16个符号分别是：个符号分别是：0、1、9、A、B、C、D、E、F。uAF相当于相当于1015。u十六进制数一般在其后加字符十六进制数一般在其后加字符H来标记。来标记。u若以若以AF开头，则应在前面加开头，则应在前面加0，如，如0F3H。十六进制与十进制、二进制的相互转换十六进制与十进制、二进制的相互转换1）十六进制与十进制的相互转换与二进制与十进制）十六进制与十进制的相互转换与二进制与十进

6、制 的相互转换类似；的相互转换类似；u十六十六进进制制转转化化为为十十进进制：每一位乘上制：每一位乘上 相加。相加。例如：例如：u十进制转化为十六进制：十进制转化为十六进制：将十进制整数部分将十进制整数部分“除除16取余取余”，直到商数为，直到商数为0将十进制小数部分将十进制小数部分“乘乘16取整取整”，直到小数部分为，直到小数部分为0例如：例如：(96.625)10=(?)1616696余数：余数：0 (第第0位位)160余数：余数：6 (第第1位位)所以所以(96)10=60H0.62516=10.000取整：取整：A (第第1位位)所以所以(0.625)10=0.AH所以所以(96.62

7、5)10=60.AH2）十六进制与二进制的相互转换）十六进制与二进制的相互转换十六进制中的十六进制中的16个符号与二进制数有以下对应关系：个符号与二进制数有以下对应关系：十六十六进进制制二二进进制制十六十六进进制制二二进进制制0 0000000008 8100010001 1000100019 9100110012 200100010A A101010103 300110011B B101110114 401000100C C110011005 501010101D D110111016 601100110E E111011107 701110111F F11111111通过表可发现，每个十六

8、进制数可用通过表可发现，每个十六进制数可用4位二进制表示位二进制表示因此，十六进制到二进制转换就是将十六进制数因此，十六进制到二进制转换就是将十六进制数 的的 每每一位转化为对应的一位转化为对应的4位二进制；而二进制到十六进制的位二进制；而二进制到十六进制的转换就是以小数点为界，每转换就是以小数点为界，每4位二进制数为一组，每一位二进制数为一组，每一组用相应的十六进制数表示。组用相应的十六进制数表示。例如：例如：(0111100101.101111)2=(?)H3C6FH=(0011 1100 0110 1111)2(01 1110 0101.1011 11)2=1E5.B3H1.2算术逻辑运

9、算算术逻辑运算1.二进制加法二进制加法“逢二进一逢二进一”0+0=00+1=1 1+1=0 有进位有进位2.二进制减法二进制减法“借一当二借一当二”0-0=01-0=11-1=0 0-1=1 有借位有借位3.二进制乘法二进制乘法4.二进制除法二进制除法00=010=011=1 01=011=110 溢出溢出00 溢出溢出5.二进制与二进制与逻辑乘，符号逻辑乘，符号“”00=0 01=0 11=1相与的两位中只要有一位是相与的两位中只要有一位是0，结果就为，结果就为0；只有两；只有两位全为位全为1时，结果才为时，结果才为1.6.二进制或二进制或逻辑加，符号逻辑加，符号“”00=0 01=1 11

10、=1相或的两位中只要有一位是相或的两位中只要有一位是1，结果就为，结果就为1；只有两位；只有两位全为全为0时，结果才为时，结果才为0.7.7.二进制异或二进制异或符号符号“”“”相异或的两位中只要不相同，结果就为相异或的两位中只要不相同，结果就为1；否则结果；否则结果就为就为0.8.逻辑门电路逻辑门电路（1）非门A Y0110功能：二进制求反功能：二进制求反（2）与门功能：二进制与功能：二进制与（3）或门ABY011101111000功能：二进制或功能：二进制或（4）与非门功能：二进制先与后取反功能：二进制先与后取反（5）或非门ABY010100110001功能：二进制先或后取反功能：二进制先

11、或后取反（6）三态门(a)GAYGAY0111110001001高阻高阻0高阻高阻功能表功能表(a)(b)功能表功能表G为控制端，导通三态门为控制端，导通三态门G=0，Y=A(b)G=1，Y=A1.3符号数的表示方法符号数的表示方法v符号数的符号数的4种表示法：种表示法：原码法、反码法、补码法、移码法。原码法、反码法、补码法、移码法。v符号放在最高位，用符号放在最高位，用0表示正数，用表示正数，用1表示负数。表示负数。十进制数十进制数(45)10的二进制表示为的二进制表示为(101101)2，以下通过，以下通过十进制数十进制数(45)10来学习符号数的表示。来学习符号数的表示。1.原码法原码法

12、十进制数十进制数(+45)10和和(-45)10的的8位二进制原码表示：位二进制原码表示：(+45)10的原码的原码=(0 0101101)2(-45)10的原码的原码=(1 0101101)22.反码法反码法v正数的反码与其原码相同；正数的反码与其原码相同；v负数的反码等于正数原码的各位取反；负数的反码等于正数原码的各位取反；(+45)10的反码的反码=(0 0101101)2(-45)10 的反码的反码=(1 1010010)23.补码法补码法v计算机中的符号数常用二进制补码来表示。计算机中的符号数常用二进制补码来表示。v正数的补码与其原码相同；正数的补码与其原码相同；v负数的补码等于该负

13、数的反码加负数的补码等于该负数的反码加1.(+45)10的补码的补码=(0 0101101)2(-45)10的补码的补码=(1 1010011)24.移码法移码法移码就是在补码的基础上偏移多少位。移码就是在补码的基础上偏移多少位。1.4补码的运算补码的运算 补码加减法的运算法则：补码加减法的运算法则：X+Y补补=X补补+Y补补-X补补=-X补补X-Y补补=X补补+-Y补补=X补补-Y补补说明和的补码可用补码求和实现；说明和的补码可用补码求和实现；说明差的补码说明差的补码可通过将减数求补再与被减数相加实现。可通过将减数求补再与被减数相加实现。计算机中的符号数常用二进制补码来表示。计算机中的符号数

14、常用二进制补码来表示。优点：不用设置专门的减法电路。优点：不用设置专门的减法电路。在遇到两个补码数相减时在遇到两个补码数相减时(X补补-Y补补)，处理器将自动地，处理器将自动地将减数取补将减数取补(-Y补补=-Y补补)，然后将被减数补码，然后将被减数补码X补补与减与减数补码数补码-Y补补相加来完成减法运算。相加来完成减法运算。例如，例如，(69)10-(26)10在计算机中的运算：在计算机中的运算：(69)10的补码为的补码为(0 1000101)2，-(26)补补=(-26)补补=(11100110)201000101010001011110011011100110+1 001010111

15、00101011(0 0101011)2=(43)101.5数的定点表示和浮点表示数的定点表示和浮点表示1.5.1数的定点表示数的定点表示v定点数：小数点位置固定不变的数。定点数：小数点位置固定不变的数。v计算机中的定点数有两种：计算机中的定点数有两种：定点整数定点整数：小数点在最低有效位之后，例：小数点在最低有效位之后，例(26.00)10 即纯整数，不含小数部分即纯整数，不含小数部分定点小数定点小数：小数点在最高有效位之前，例：小数点在最高有效位之前，例(0.625)10 即纯小数，不含整数部分即纯小数，不含整数部分v对于对于n位字长的定点整数补码范围是位字长的定点整数补码范围是-(2n-

16、1)+(2n-1-1)vn=8时，定点整数补码范围是时，定点整数补码范围是-128+127v对于对于n位字长的定点小数补码范围是位字长的定点小数补码范围是-1+(1-2-(n-1)1.5.1数的浮点表示数的浮点表示定点表示法所能表示的数值太过简单，且范围比较小，定点表示法所能表示的数值太过简单，且范围比较小，运算中很容易因超出表示范围而产生溢出。运算中很容易因超出表示范围而产生溢出。为了克服这些缺点，引入了浮点表示法。为了克服这些缺点，引入了浮点表示法。浮点表示可将一个数表示成多种形式，即小数点的位置浮点表示可将一个数表示成多种形式，即小数点的位置可以浮动。可以浮动。例如十进制数例如十进制数8

17、3.125可表示成可表示成1020.83215、1030.083215等等。等等。浮点表示法中，一个二进制数可用这样一种形式表示：浮点表示法中，一个二进制数可用这样一种形式表示：2EF其中其中E称为阶码称为阶码，F称作尾数称作尾数。1.6BCD码BCD码码是人们发明的用二进制表示十进制的一些编码是人们发明的用二进制表示十进制的一些编码方法。方法。8421码就是码就是BCD码中的一种，用码中的一种，用4位二进制来表示一位位二进制来表示一位十进制数十进制数 十十进进制数制数84218421码码0 0000000001 1000100012 2001000103 3001100114 4010001

18、005 5010101016 6011001107 7011101118 8100010009 910011001十进制数十进制数834就可用就可用8421码编码为：码编码为：(834)10=(1000 0011 0100)8421应该熟记十进制应该熟记十进制0-9与与8421码的对应关系码的对应关系 1.6ASCII码码ASCII码码是美国标准信息交换码的简称，由是美国标准信息交换码的简称，由7位二进制位二进制码来表示，主要用于处理器与外部设备的数据传送。码来表示，主要用于处理器与外部设备的数据传送。例如，键盘上的字符均是通过例如，键盘上的字符均是通过ASCII码送到处理器的。码送到处理器的。有专门的有专门的ASCII表可供查阅表可供查阅ASCII码，应熟记键盘上字码，应熟记键盘上字符符A到到Z对应的对应的ACSII码是十进制数码是十进制数65到到90，a到到z对应的对应的ACSII码是十进制数码是十进制数97到到122，回车的，回车的ASCII码是码是十进制数十进制数13。