第1章微型计算机基础

1、微机原理微机原理课程简介课程简介 总学时：总学时： 54+18 总学分：总学分： 3.5 必修必修 考试考试 微型计算机原理是介绍计算机系统结构（软、硬件）的课程，是各使用计算机课程的基础，也是各专业的计算机控制方向研究生招考中的考试课程。通过本课程的学习，使学生掌握计算机系统的原理、组成结构，了解典型接口芯片的使用，弄懂8086指令系统，掌握汇编语言编程的基本方法，为以后从事数字信息处理和计算机控制类工作或继续深造打下基础。 本课程的特点是不易借助于过去所学过的知识快速掌握，知识点多，过去未接触过的新内容多。第第1 1章章 微型计算机基础微型计算机基础教学内容教学内容 1.1计算机中的数制与

2、码制 1.1.1 计算机中的数制 1.1.2 计算机中的码制及补码运算 1.1.4 计算机中信息的编码教学目标教学目标 1 掌握二进制、十六进制数的使用。 2 掌握补码概念及运算规则。 3 掌握BCD码和ASCII码的使用。学时数 2学时1.1 1.1 计算机中的数制与码制计算机中的数制与码制 1.1.1 1.1.1 计算机中的数制计算机中的数制 1、数的位置表示法 设待表示的数为N。 则 式中X为基数 ai 为系数（0aiXl） m为小数位数 n为整数位数 为什么要采用二进制数简化运算规则。 在计算机中常用的数制有二进制（后缀为B）、八进制（后缀为Q）、十六进制（后缀为H）、十进制（后缀为D

3、或省略后缀）。11xaN1nmiii 例1-1 （1） 二进制数 （2） 八进制数 （3） 十六进制 2、数制之间的转换 （1）任意进制数转换为十进制数 对二进制、八进制和十六进制以及任意进制数转换为十进制数可采用表达式（1.1）展开求和实现。 75.192121212120202111.100112101234B75.58138685848387Q6 .7345101231914216616121610164H6AC40123 （2）二进制、八进制和十六进制数之间转换 一位八进制数相当于三位二进制教；一位十六进制数相当于四位二进制数。它们之间的转换十分方便。 例1-2 二进制转换成八进制和十

4、六进制数 1101100101100011B=154543Q= D963H （3）十进制数转换为二进制数 当十进制数转换为二进制数时，须将整数部分和小数部分分开。整数常采用“除2取余法”，而小数则采用“乘2取整法”。 1)十进制整数转换为二进制整数 转换方法是除2取余，直到商等于零为止，逆序排列余数即可。对数值比较大的十进制数进行转换时，可采用先将十进制整数转换为十六进制整数，然后再将十六进制整数转换为二进制整数。十进制整数转换为十六进制整数的方法是除16取余，直到商等于零为止，逆序排列余数。 2)十进制小数转换为二进制小数 转换方法是将小数部分乘以2取整，直到乘的小数部分等于零为止（若永不为

5、零则根据精度要求截取一定的位数），顺序排列每次乘积的整数部分即可。 例1-3 将十进制数19、3910分别转换为相对应的二进制数。 转换结束分别为19D=10011B；3910D=F46H=111101000110B 例1-4 将十进制数19.8125转换成相对应的二进制数。 解： 19D=10011B 0.8125D2=1.625 1 0.625D2=1.25 1 0.25D2=0.5 0 0.5D2=1.0 1 转换结果为：19.8125D=10011.1101B 1.1.2 1.1.2 计算机中的码制及补码运算计算机中的码制及补码运算 一个数除了有大小之分外还有正负的区别，为了处理数的符

6、号问题，在计算机中引进了码制的概念。通常用二进制数的最高位来表示数的符号。常用的码制有原码、补反码及偏移码。 1、原码 用二进制数的最高位表示数的符号，通常规定以0表示正数，1表示负数，其余各位表示数值本身，则称该二进制数为原码表示法。设机器字长为n，数X的原码为X原，则原码的定义如下： 310X12X212X0XX1n1n1n原 例1-5 设机器字长为n=8时，试求+0、+6、+127、-0、-6、-127的原码 解： +0原=00000000 -0原=10000000 +6原=00000110 -6原=10000110 +127原=01111111 -127原=11111111 正数：原码

7、与相应的二进制数完全相同； 负数：二进制数的最高位一定是“1”，其余各位是该数的绝对值。 零：有正零和负零之分。 当字长为8位时，原码可表示数的范围是-127+127。 原码表示法最大优点：简单直观，但不便于加减运算。 2、反码 设机器字长为n，数X的反码为X反 +0反=00000000 -0反=11111111 +6反=00000110 -6反=11111001 +127反=01111111 -127反=10000000 正数：反码与相应的二进制数完全相同； 负数：反码将原码除符号位外的其余各位按位求反； 零：有正零和负零之分。 当字长为8位时，反码可表示数的范围是-127+127 。 反码

8、很少使用。 310X12X1212X0XX1n1n1n反 3、补码 设机器字长为n，数X的补码为X补 +0补=00000000 -0补=00000000 +6补=00000110 -6补=11111010 +127补=01111111 -127补=10000001 -128补=10000000 正数：补码与相应的二进制数完全相同； 负数：各位取反加1； 零：仍然是零。 当字长为8位时，补码可表示数的范围是-128+127。 410X2X212X0XX1nn1n补 4、偏移码 偏移码主要用于模数转换过程中，若被转换数需参加运算，则仍要转换为补码。 偏移码比与相应的的补码相比增加了 ，从而弥补了补

9、码不直观的缺点。 设机器字长为n，数x的移码为x移，则移码的定义如下： 例1-8 设机器字长为n=8时，试求-128、0、+127的移码。 解： -128移=00000000 0移=10000000 +127移=11111111 51X2X1n移1n2 5、补码运算 在计算机中带符号二进制数通常采用补码形式表示。补码有两个主要特点：一是可以使符号位与数一起参加运算；二是将两数相减变为减数变补后再与被减数相加来实现。 加法规则： X+Y补=X补Y补 减法规则： X-Y补=X补-Y补其中，-Y补称作变补运算，可以用Y补再作一次求补运算即可得到。 例1-9 X=64-12=52 （字长为8位） X补

10、=64补十-12补 64补=01000000B -12补=11110100B 因字长为8位，最高有效位的进位自然丢失。其结果为（52）10的补码 补码可以使减法运算变成加法运算。 6、溢出判别 X=-34-98=-132 （字长为8位） X补=-34补+-98补 -34补=11011110B -98补=10011110B 微型机中常用的溢出判别法：双进位判别法 Cs：如最高位（符号位）有进位，Cs=1，否则，Cs=0。 Cp：如次高位有进位，Cp=1，否则，Cp=0。 判别法则： 当CsCp=0时，无溢出产生。 当CsCp=1时，有溢出产生。 正溢出： CS=0，CP=1。 34+98=132

11、 负溢出： CS=1， CP=0。 -34-98=-132 1.1.3 计算机中的小数点问题 1、定点表示法 小数点在数中的位置是固定不变的，通常有两种，即定点整数和定点小数。 2、浮点表示法 将二进制数N表示成如下形式： 该表达式在计算机中表示为： S： 称作尾数，表示全部的有效数字，一般以纯小数表示； Sf： 尾符，即浮点数的符号； J： 阶数，它与阶符一起来决定小数点的实际位置； Jf： 阶符，即阶数符号； 612SNJ 例1-12 若用一个16位二进制表示浮点数，其中阶符尾符各占一位，阶数占5位，尾数占9位，试写出10110.101B的具体格式。解：设尾数以纯小数表示，则 可得 S =

12、 101101010 Sf=0 J=00101 Jf=0 在计算机中的表示形式为 浮点数应用中必须注意两个问题： 浮点数的规格化 规格化的浮点数可以保留最多的有效数字。浮点数规格表示结果如下： 对浮点二进制正数，其尾数数字部分的最高位必须是1。 对浮点二进制负数，其尾数数字部分的最高位必须是0。5210110101. 0101.10110B 浮点数的对阶原则 在运用浮点数进行加减时，两数的阶码必须取得一致，否则不能进行加减运算，对阶原则如下： a.以大的阶码为准对阶。 b.对阶后数的大小不变（在精度允许范围内），对阶规则是：阶码每减少1，尾数向左移一位，阶码每增加1，尾数向右移一位。 1.1.

13、4 计算机中信息的编码 信息编码：十进制数的二进制编码、字符信息的编码和汉字编码。 1、十进制数的二进制编码 由四位二进制数来表示一位十进制数。称作BCD码 （1）8421码：四位二进制数的权分别为8、4、2、1。例如： 324.6 对应的8421BCD码是 0011 0010 0100. 0110 （2）2421码：四位二进制数的权分别为2、4、2、1。例如： 724.6 对应的2421BCD码是 1101 0010 0100. 1100 （3）余 3码：将 8421码加上 0011。余3码也是一种自补码，对各位取反就得到它的9补码。 825.7 对应的余 3码是 1011 0101 100

14、0. 1010 2、字符信息的编码字母、数字和符号等各种字符按特定的规则用二进制编码在计算机中的表示。在微型机中表示字符的常用码制是ASCII码，它是美国信息交换标准码（American Standard Code for Information Interchange）它能用6位、7位或8位二进制数对字符编码。7位ASCII码可表示128种字符，它包括52个大、小写字母、09十个数字和控制符号。8位ASCII码是在7位ASCII码基础上加一个奇偶校验位而构成。奇偶校验码，是对每一组二进制编码配置一个二进制位（称为奇偶校验位），通过将该位置“0”或置“1”而使每组二进制编码中“1”的个数为奇数

15、（即形成奇校验码）或偶数（即形成偶校验码）。奇偶校验码中，校验位只用来使每组二进制编码“1”的个数具有奇偶性。 要求熟练掌握0 9、AF、af的ASCII码。 3、汉字编码 汉字编码的类型有四种：外部码、内部码、交换码和输出码。 （1） 外部码每个汉字对应一个外部码。对同一个汉字不同的输入方法其外部码也不相同。目前外部码大致可分为四种类型：数字码、音码、形码和音形码。 （2）内部码每个汉字对应一个内部码。同一汉字的内部码是唯一的。内部码通常反映了汉字在字库中的位置。 （3）交换码 用于计算机之间或计算机与终端之间交换信息。该标准编码字符集共收录汉字和图形符号7445个。 （4）输出码 同一汉字的