计算机的基础知识

1、第0章 计算机的基础知识微机系统微机系统软件软件硬件硬件主主机机外围设备外围设备微处理器微处理器（CPU）运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器存储器存储器（内存）（内存）RAMROM输入输入/输出接口输出接口（I/O接口）接口）并行、串行接口并行、串行接口定时器、定时器、A/D、D/A总线（地址总线（地址总线总线、数据、数据总线总线、控制、控制总线）总线）系统软件系统软件应用软件应用软件程序设计语言程序设计语言外部设备外部设备辅助设备辅助设备输入设备输入设备输出设备输出设备辅助存储器辅助存储器电源电路电源电路时钟电路时钟电路CBCBCPU存储器存储器输入接口输入接口 输入设备输入设备总线总线D

2、BABCBDBABCB输出接口输出接口输出设备输出设备 1F3DH=163116215161316013 =4096125615163113 =4096 =409638403840484813=799713=7997 如将如将3894738947转换为十六转换为十六进制数，其方法及算式如下：进制数，其方法及算式如下： 即即38947=9823H38947=9823H有符号数有原码、反码和补码三种表示法。有符号数有原码、反码和补码三种表示法。有符号数和无符号数：有符号数和无符号数：有符号数有符号数：符号位，符号位为符号位，符号位为“0”表表 示正数，符号位为示正数，符号位为“1” 表示负数。表示

3、负数。 无符号数无符号数：符号意义，只有数值符号意义，只有数值 意义。意义。 8位无符号数的表示范围为位无符号数的表示范围为 0255（000000B11111111B) 16位无符号数的表示范围为位无符号数的表示范围为065535 (0000000000000000B 1111111111111111B)1.1.原码原码 数值部分用其绝对值，正数的符号位用数值部分用其绝对值，正数的符号位用“0”0”表示，表示，负数的符号位用负数的符号位用“1”1”表示。如：表示。如：X1=X1=5=+00000101B X15=+00000101B X1原原= =0 00000101B0000101B X2

4、=-5=-00000101B X2 X2=-5=-00000101B X2原原= =1 10000101B0000101Bn8 8位原码数的范围为位原码数的范围为FFHFFH7FH7FH（-127-127127127）。原码数）。原码数00H00H和和80H80H的数值部分相同、符号位相反，它们分别为的数值部分相同、符号位相反，它们分别为+0+0和和-0-0。1616位原码数的数值范围为位原码数的数值范围为FFFFHFFFFH7FFFH7FFFH（- -32767327673276732767）。原码数）。原码数0000H0000H和和8000H8000H的数值部分相同、的数值部分相同、符号位

5、相反，它们分别为符号位相反，它们分别为+0+0和和-0-0。n 原码表示简单易懂，而且与真值的转换方便。但若是原码表示简单易懂，而且与真值的转换方便。但若是两个异号数相加，或两个同号数相减，就要做减法。为两个异号数相加，或两个同号数相减，就要做减法。为了把减运算转换为加运算，从而简化计算机的结构，就了把减运算转换为加运算，从而简化计算机的结构，就引进了反码和补码。引进了反码和补码。符号位符号位（2 2）反码）反码 正数的反码与原码相同；正数的反码与原码相同； 负数反码：符号位不变，数值部分按位取反。负数反码：符号位不变，数值部分按位取反。 例例 求求8 8位反码机器数：位反码机器数：X1=+4

6、 X1X1=+4 X1原原=00000100B=00000100B=04H 04H X1 X1反反=00000100B=00000100B=04H04HX2=-4 X2X2=-4 X2原原=1=100001000000100B=84H B=84H X2 X2反反=1=111110111111011B= FBHB= FBH 取反取反(3)(3)补码补码 常规求补码法常规求补码法 正数的补码与原码相同；负数补码为其反码加正数的补码与原码相同；负数补码为其反码加1 1。例例：求：求 8 8位补码机器数：位补码机器数：X1=+4： X1原原=X1反反=X1补补= 00000100=04HX2= - 4

7、：X2原原 =10000100 X2反反 = 11111011 X2补补 = X2 反反+1= 1111100=FCH 8 8位补码数的数值范围为位补码数的数值范围为 -128-128127127（80H80H7FH7FH）。）。 1616位补码数的数值范围为位补码数的数值范围为 -32768-327683276732767 （ 8000H8000H7FFFH 7FFFH ）。）。 字节字节80H80H和字和字8000H8000H的真值分别是的真值分别是-128(-80H)-128(-80H)和和 -32768(-8000H)-32768(-8000H)。补码数。补码数80H80H和和8000

8、H8000H的最高位既代表了的最高位既代表了 符号为负符号为负, ,又代表了数值为又代表了数值为1 1。 快速求补码法：快速求补码法：将将负数负数原码的最前面的原码的最前面的1和最后一个和最后一个1之间的每一位取之间的每一位取反。例如反。例如x=4： x原原 = 10000100 x补补 = 11111100=FCH 模模- -X X求补码求补码 两数互补是针对一定的两数互补是针对一定的“模模”而言，而言，“模模”即计数系统的过量程回零值，例如时钟以即计数系统的过量程回零值，例如时钟以12为模为模（12点也称点也称0点），点），4和和8互补，一位十进制数互补，一位十进制数3和和7互互补（因为补

9、（因为3710，个位回零，模为，个位回零，模为10110），两），两位十进制数位十进制数35和和65互补（因为互补（因为3567100，十进制，十进制数两位回零，模为数两位回零，模为102100），而对于），而对于8位二进制数，位二进制数，模为模为28100000000B=100H,同理同理16位二进制数，模位二进制数，模为为21610000H 取反取反由此得出求补的通用方法：由此得出求补的通用方法：一个数的补数模该数，这里补数是对任意的数而言，一个数的补数模该数，这里补数是对任意的数而言，包括正、负数。而补码是针对符号机器数而言。包括正、负数。而补码是针对符号机器数而言。结论：当两个补码数相加结果超出补码表示范围，就会产结论：当两个补码数相加结果超出补码表示范围，就会产生溢出，导致结果错误。生