微型计算机的基本结构和运算基础

1、第1章微型计算机的根本结构和运算根底1.1重点内容提要一微型计算机的根本结构微型计算机系统是由硬件系统、软件系统以及通信网络系统组成的一个整体系统.微型计算机硬件系统是指构成微机的所有实体部件的集合.这些部件包括集成电路芯片、机械等物理部件,通常称为“硬件.微型计算机的硬件主要由输入设备、输出设备、运算器、存储器和限制器5个局部组成.微型计算机的软件系统可分为系统软件和应用软件.二数制转换在计算机内部,一切信息的存取、处理和传送均采用二进制形式.但为了方便,常采用八进制、十六进制和十进制.这样它们之间就存在一种对应的转换关系.任意进制数转换为十进制数就是按权展开求多项式之和.十进制转换为二进制

2、数时,对于整数局部,采用除基数取余数法；对于小数局部,那么采用乘基数取整数法.八进制、十六进制和二进制之间的转换非常简单,分别按3位二进制数对应1位八进制数、4位二进制数对应1位十六进制数的关系转换即可.三计算机中带符号数的表示方法在计算机中表示的数叫机器数.数有带符号数和不带符号数之分,在计算机中,对于带符号数,其正和负必须符号化.带符号数的机器数最常用的有原码、反码和补码3种形式.正数的原码、反码和补码形式一样,其符号位都为“0,数值位同真值；对于负数,其符号位都为“1,而数值位有区别,原码的数值位同真值,反码的数值位是其真值按位取反,补码的数值位为其反码末位加1.补码表示的机器数其符号位

3、能和有效数值位一起参加数值计算,并能使减法运算变为加法运算,从而简化运算器的线路设计.补码加法规那么:X+Y补=X补+Y补X-丫补=X补+补溢出判别：计算机在进行补码运算时,由于位数的限制可能产生溢出.对于带符号数而言,溢出是由于数值位侵犯符号位造成的,可采用双高位法判别溢出.显然,在两个同号数相加或两个异号数相减时才可能溢出.溢出时,符号位的“1和“0已不能准确表示数的符号了.对于不带符号数,因所有位均是有效数值,可根据最高位是否产生进位或借位来判别溢出.四计算机中数的小数点表示方法计算机中数的小数点表示方法有定点表示法和浮点表示法.在定点表示法中,小数点在数中的位置是固定不变的.而在浮点表

4、示法中,小数点的位置是不固定的,用阶码和尾数来表示.通常尾数为纯小数,阶码为整数,尾数和阶码均为带符号数.尾数的符号代表数的正、负；阶码的符号说明小数点的位置.五常用的二进制编码计算机只能识别二进制数“0和“1,因此在计算机中任何信息都是通过一定的编码实现的.常用的二进制编码有BCD码、ASCII码、汉字国标码等.1.2常考题型范例精解例1.1将十进制数25.625转换为二进制数、八进制数及十六进制数.【解】十进制数转换为二进制数时,对于整数局部,采用除2取余数法,即逐次用2去除要转换的十进制数,直至商为0,每次所得的余数即为二进制数码,最先得到的为整数的最低有效位K.,最后得到的是整数的最高

5、有效位K.对于小数局部,采用乘2取整数法,即逐次用2去乘要转换的十进制小数,将每次所得的整数0或1,依次记作K1,K.注意,十进制小数并不是都能用有限位的二进制数精确地表示的,这时只要根据精度要求,转换到一定的位数即可.2|25余数整数2|12K0=10.6252=1.25K1=12|6K1=00.252=0.5K2=02|3K2=00.52=1K3=12|1K3=10K4=1故25.625对应的二进制数为11001.101B.八进制、十六进制和二进制之间的转换是非常简单的,分别按3位、4位二进制数对应转换即可.方法是以小数点为界,整数局部自右至左,小数局部自左至右分组,假设转换为八进制,3位

6、为一组,假设转换为十六进制,4位为一组,缺乏时补0.此题中：11001.101B=011,001.101B=31.5Q11001.101B=0001,1001.1010B=19.AH所以,25.625对应的二进制数、八进制数及十六进制数分别为11001.101B、31.5Q和19.AH.例1.2将二进制数10110B、八进制数125Q及十六进制数5AF.8H转换为十进制数.【解】将非十进制数转换为十进制数时,一般是按其定义展开为多项式,将系数与权用十进制表示,然后进行相应的四那么运算即可得到运算结果.10110B=12+02+12+12+02=16+0+4+2+0=22D125Q=182+28

7、1+580=64+16+5=85D5AF.8H=5x162+10x161+15父160+8x16T=1280+160+15+0.5=1455.5D例1.3X原=11101011B,Y原=01001010B,求X+Y补和X-Y补,并判断结果是否溢出.【分析】此题给出的条件是X和Y的原码形式,根据补码运算规那么X+Y补=X补+Y补,X-Y补=X补+一补,所以必须先求出X补、Y补和-Y补.【解】由于正数的补码形式和原码形式一致,负数的补码形式其符号位为1,数值局部是真值按位求反加1,所以：X补=10010101BY补=Y原=01001010B在求、补时,只要对其相反数的补码连同符号位一起求反加1即可

8、,即+补=10110110B.那么：X+Y补=X补+Y补=10010101B+01001010B=11011111BXY补=X补+丫补=10010101B+10110110B=01001011B可采用双高位法判断结果是否溢出.具体方法为用Cs表示符号位的进位情况；Cp表示最高数值位的进位情况.当有进位时,Cs或Cp为1,否那么为0;溢出判别式P对两者进行异或运算,即P=CsCp,当其为1时,表示溢出,当其为0时,表示不溢出.此题中：10010101B凶补+01001010BY补11011111BCs=0,Cp=0,P=CsCp=0,无溢出.因此X+Y补=X补+Y补=11011111B无溢出,结

9、果正确.10010101BX补+10110110B-Y补01001011B3Cs=1,Cp=0,P=CsCp=1,有溢出.第所以X-Y补=凶补+补=01001011B有溢出,结果出错.1章1.3习题及全解4一、填空题1 .与十进制数45等值的二进制数是.2 .与二进制数101110等值的十六进制数是.3 .假设X=1,Y=T27,字长n=16,那么：X补=H,Y补=HX+Y补=H,XY补=H4 .X=-65,用8位机器数表示,那么X原=,凶反=,凶补=5 .X=68,Y=12,假设用8位机器数表示,那么X+Y补=,X-Y补=,此时,OF=.6 .X原=01001001B,Y原=10101010

10、B,求X+Y补=,XY补=,并判断是否溢出.7 .X=T2,Y=66,用8位机器数表示,那么X补=,Y补=,X_Y补=.8 .X=H32,Y=13,贝UX+Y补=,X-Y补=.【解】1. .101101B2. 2EH3. 0FFFF;0FF81;0FF80;007E4. 11000001B;10111110B;10111111B5. 01010000B;00111000B;06. 00011111B未溢出;01110011B未溢出7. 11100000B;01000010B;10011110B8. 11101101B;11010011B二、选择题1 .在计算机内部,一切信息的存取、处理和传送都

11、是以形式进行的.A,十进制B.八进制C.十六进制D.二进制2 .在下面几个不同进制的数中,最大的数是.A.1100010BB.225QC.500D.1FEH3 .在下面几个不同进制的不带符号数中,最小的数是.A.1001001BB.75C.37QD.0A7H4 .十进制数38的8位机器数补码是.A.0011001B,10100110C.10011001D,001001105 .十进制数W8的8位机器数补码是.A.01011011B,11011010C.11011011D,010110106 .有一个8位机器数的补码是11111101,其相应的十进制真值是.A.WB.t2C.509D.2537

12、.十进制数5用二进制数10110101表示,其表示方式是.A.原码B,补码C.反码D.ASCII码8 .X原=10011010B,Y原=11101011B,贝UX-Y补=.A,溢出B,01111011BC.10000101BD.01010001B9 .构成微机的主要部件除CPU、系统总线、I/O接口外,还有.A.CRTC.磁盘10 .以下数中为最小值的是.A.(28)10B.(01100011)211 .以下数中为最大值的是.A.5AHB.01100011B12 .目前,在计算机中采用二进制数,是由于A.容易实现C.书写方便13 .计算机中常用的BCD码是A.二进制数C.二进制编码的十进制数1

13、4.10001010是.A.带符号数C.不带符号数E.无法确定【解】14 .D2.D3.C4.D5.B6.AB、D13.C14.E三、计算题B.键盘D.内存(ROM和RAM)C.(10011000)bcdD.(5A)16C.28D.(10011000)bcdB.算术四那么运算规那么简单D.可进行二值逻辑运算B.十六进制数D.不带符号数的二进制形式B.原码、反码、补码表示的带符号数D.BCD码7.B8,D9.D10.A11.B12.A1 .将以下十进制数转换成十六进制数、八进制数和二进制数：128、241、511、372、1024和3000.2 .将以下无符号二进制数分别转换成十进制数、八进制数

14、和十六进制数：1011001010B、11110100B、01101001B和100100100B.3 .求11010010B和01001110B两数分别做“与、“或、“异或操作的运算结果.4 .将以下十六进制数转换成十进制数和二进制数：2ECH、325H、FFH、1ABH和FFFFH.5 .将以下十进制数转换成二-十进制数：46、121、731和2345.6 .将以下补码转换成十进制数：10010110B、01101100B、00101010B、11101110B、10000001B和11000000B.7,完成以下BCD码的运算：01100001B-01010110B、10011000B-

15、01111001B、00100110B+01101000B、01000010B+01010010B.8.求卜列各数以100H为模的补码：-04H、T9H、-0FH、WAH和-4BH.9.X补=11000000B,Y补=01001000B,Z补=00110010B.求次补、+补、N补；笄计算X-Y补和X-Z补,假设有溢出请给以说明.【解】1.十进制数十六进制数八进制数二进制数12880H200Q10000000B241F1H361Q11110001B511lFFH777Q111111111B372174H564Q101110100B1024400H2000Q10000000000B3000BB8H5670Q101110111000B2,二进制数十进制数八进制数十六进制数1011001010B7141312Q2CAH11110100B244364QF4H01101001B105151Q69H100100100B292444Q124H3.“与、或“异或后的结果分别为：01000010B、11011110B和10011100B.4.十八,进制数十进制数二进制数2ECH7481011101100B325H8051100100101BFFH25511111111B1ABH427110101011BFFFFH655351111111111111111B5.十进制数842