微型计算机的基本概念

单片机原理及应用第1章微型计算机的基本概念主讲教师：石海霞微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第1页!1.1

概述电子计算机发展概况1946-1958:

代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言汇编语言编程。世界上台数字计算机ENIAC。1958-1964:

第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器,磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。1964-1971:

第三代集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。1971-:

第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。1981-:

第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第2页!计算机发展趋势微型化─

便携式、低功耗巨型化─

尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度智能化─

模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力系列化、标准化─

便于各种计算机硬、软件兼容和升级网络化─

网络计算机和信息高速公路多机系统─大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、 故障分散、资源共享)微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第3页!微型计算机系统

微型计算机系统（MicroputerSystem）,简称μCS或MCS，是指以微型计算机为核心，配以相应的外围设备、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。

微型计算机简称μC或MC，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机（又称主机或微电脑）。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第4页!系统软件：DOS、Windows95/98/2000应用软件：Word、Photoshop微处理器CPU

存储器(RAM,ROM)

I/O接口总线硬件软件微型计算机系统微型计算机(主机)外设ALU寄存器控制部件键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪微型计算机系统的组成

(续)

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第5页!硬件系统——构成微机的实体和装置软件系统——微机系统所使用的各种程序的总称软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。

软件系统+微型计算机系统运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第6页!1.中央处理器CPUCPU（CentralProcessingUnit）是计算机的核心部件,它由运算器和控制器组成,完成计算机的运算和控制功能。运算器又称算术逻辑部件（ALU,AithmctiealLogicUnit）,主要完成对数据的算术运算和逻辑运算。控制器（Controller）是整个计算机的指挥中心,它负责从内部存储器中取出指令并对指令进行分析、判断,并根据指令发出控制信号,使计算机的有关部件及设备有条不紊地协调工作,保证计算机能自动、连续地运行。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第7页!

2.存储器M存储器（Memory）是具有记忆功能的部件,用来存储数据和程序。存储器根据其位置不同可分为两类:内存储器和外存储器。内存储器（简称内存）和CPU直接相连,存放当前要运行的程序和数据,故也称主存储器（简称主存）。它的特点是存取速度快,基本上可与CPU处理速度相匹配,但价格较贵,能存储的信息量较小。外存储器（简称外存）又称辅助存储器,主要用于保存暂时不用但又需长期保留的程序和数据。存放在外存的程序必须调入内存才能进行。外存的存取速度相对较慢,但价格较便宜,可保存的信息量大。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第8页!

接口是主机与外设连接的必然通路，是必经的“桥梁”。每个接口可包含若干个端口，每个端口对应一个端口地址，可由指令按地址访问端口接口功能：

①隔离主机与外设之间的数据②向外设传输控制信号和接收外设的状态信号③数据类型的转换微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第9页!

根据传送信息的内容与作用不同，总线分为：

数据总线DB（DataBus）地址总线AB（AddressBus）控制总线CB（ControlBus）

①数据总线DB：双向传输数据信息

其宽度（根数）与MPU提供的数据线的引脚数有关，表示微机的字长微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第10页!AB的宽度决定了微机系统的最大寻址能力最大寻址空间=2N，其中N为AB的宽度51单片机N=16最大寻址空间=216=65536B=64KB8086/8088CPUN=20最大寻址空间220=1MB例：微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第11页!各种语言的汇编或解释、编译程序机器的监控管理程序、操作系统、调试程序、故障诊断程序程序库系统软件1.系统软件微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第12页!算术逻辑部件累加器、寄存器控制器内部总线内部存储器输入/输出接口系统总线外围设备系统软件微处理器微型计算机微型计算机系统计算机系统的功能模型用户应用软件系统软件硬件系统微处理器、微型计算机和微型计算机系统计算机的软件系统微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第13页!任意一个十进制数N都可以表示成按权展开的多项式:其中,di是0～9共10个数字中的任意一个,m是小数点右边的位数,n是小数点左边的位数,i是数位的序数。例如,543.21可表示为 543.21=5×102+4×101+3×100+2×10-1+1×10-2微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第14页!

1.二进制数当R=2时,称为二进位计数制,简称二进制。在二进制数中,只有两个不同数码:0和1,进位规律为“逢二进一”。任何一个数N,可用二进制表示为例如,二进制数1011.01可表示为(1011.01)2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第15页!3.十六进制当R=16时,称为十六进制。在十六进制中,有0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F共16个不同的数码,进位方法是“逢十六进一”。例如,（3A8.0D）16可表示为（3A8.0D)16=3×162+10×161+8×160+0×16-1+13×16-2

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第16页!二、不同进制间的相互转换1.二、八、十六进制转换成十进制例1将数(10.101)2,(46.12)8,(2D.A4)16转换为十进制。（10.101)2=1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=2.625(46.12)8=4×81+6×80+1×8-1+2×8-2=38.15625(2D.A4)16=2×161+13×160+10×16-1+4×16-2=45.64062微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第17页!例2将（168)10转换成二、八、十六进制数。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第18页!故：(0.645)10=(0.10100)2=(0.51217)8=(0.A51EB)16

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第19页!

3.二进制与八进制之间的相互转换由于23=8,故可采用“合三为一”的原则,即从小数点开始分别向左、右两边各以3位为一组进行二—八换算:若不足3位的以0补足,便可将二进制数转换为八进制数。反之,采用“一分为三”的原则,每位八进制数用三位二进制数表示,就可将八进制数转换为二进制数。例5将（101011.01101)2转换为八进制数。101011.01101053.32即（101011.01101)2=(53.32)8

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第20页!例7将（110101.011)2转换为十六进制数。00110101.011035.6即（110101.011)2=(35.6)16

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第21页!1.1.3二进制数的运算

一、二进制数的算术运算二进制数只有0和1两个数字,其算术运算较为简单,加、减法遵循“逢二进一”、“借一当二”的原则。1.加法运算规则:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(有进位)微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第22页!2.减法运算规则:0-0=0;1-1=0;1-0=1;0-1=1(有借位)例2求1100B-111B。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第23页!4.除法运算规则:0/1=0;1/1=1例4求10100101B/1111B微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第24页!

2.“或”运算“或”运算是实现“只要其中之一有,就有”这种逻辑关系的一种运算,其运算符为“+”。“或”运算规则如下:0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=1例6若X=10101B,Y=01101B,求X+Y。101010110111101+即X+Y=11101B微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第25页!

4.“异或”运算“异或”运算是实现“必须不同,否则就没有”这种逻辑的一种运算,运算符为“”。其运算规则是:例8若X=1010B,Y=0110B,求XY。101001101100即XY=1100B微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第26页!二、数的码制

1.原码当正数的符号位用0表示,负数的符号位用1表示,数值部分用真值的绝对值来表示的二进制机器数称为原码,用［X］原表示,设X为整数。若X=+Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］原=0Xn-2Xn-3…X1X0=X;若X=-Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］原=1Xn-2Xn-3…X1X0=2n-1-X。其中,X为n-1位二进制数,Xn-2、Xn-3、…、X1、X0为二进制数0或1。例如+115和-115在计算机中（设机器数的位数是8）其原码可分别表示为［+115］原=01110011B;［-115］原=11110011B微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第27页!

2.反码一个正数的反码,等于该数的原码;一个负数的反码,由它的正数的原码按位取反形成。反码用［X］反表示。若X=-Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］反=1Xn-2Xn-3…X1X0。例如:X=+103,则［X］反=［X］原=01100111B;X=-103,［X］原=11100111B,则［X］反=10011000B。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第28页!补码●在钟表上，指针正拨12小时或倒拨12小时，其时间值是相等的,即在钟表上X+12=X-12(mod12)。模的概念补码的引入●对于n位二进制数，其计数范围为0～（2n-1），在该计数器上加2n或减2n结果是不变的，我们称2n为n位计数系统的模。对钟表来说，它的模为12。●在钟表上，如果现在时间是6点整，而钟表却指着8点整，快了2小时，校准的方法是正拨10小时或倒拨2小时，结果都正确，即：8+10=6（mod12）顺拨，8-2=6（mod12）倒拨。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第29页![+3]补=[+3]原=[+3]反=00000011[-3]补=[-3]反+1=11111100+1=11111101[+0]补=[+0]原=[+0]反=00000000[-0]补=[-0]反+1=11111111+1=00000000补码的求法●对n为二进制数，模为2n，则[X]补=（2in+X），MOD2n,i为正整数。补码的定义●若X≥+0则[X]补=X，若X≤-0则[X]补=2n+X，其中n为补码的位数。如果X≥0,则[X]补=（2in+X）MOD2n=X,即正数的补码为原正数不变。如果X≤0,则[X]补(2n+X)MOD2n=2n-1+X+1=[X]反+1，即负数的补码等于负数的反码加1，也就是等于负数原码除符号位外求反加1。求法与应用[+0]补=[-0]补==00000000，即0的补码为0，且只有一种表示方法。注意补码微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第30页!即正数的补码就是它本身,负数的补码是真值与模数相加而得。例如,n=8时,［+75］补=01001001B［-73］补=10000000B-01001001B=10110111B［0］补=［+0］补=［-0］补=00000000B可见,数0的补码表示是唯一的。在用补码定义求负数补码的过程中,由于做减法不方便,一般该法不用。负数补码的求法:用原码求反码,再在数值末位加1,即:［X］补=［X］反+1。例如:［-30］补=［-30］反+1=［+30］原+1=11100001+1=11100010B。8位二进制补码能表示的范围为:-128~+127,若超过此范围,则为溢出。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第31页!原码、反码、补码间的相互转换(总结)(1)对于正数X，[X]原=[X]反=[X]补；(2)对于负数X，三种编码则不同。(3)已知负数的原码转换为反码和补码转换为反码：符号位不变，数值位取反；转换为补码：符号位不变，数值位取反加1。(4)已知负数的反码转换为原码和补码转换为原码：符号位不变，数值位取反；转换为补码：反码加1。(5)已知负数的补码转换为原码和反码转换为原码：符号位不变，数值位取反加1；转换为反码：补码减1。注意：当补码表示的整数为-128（或-32768）时，不能用8（或16）位的原码和反码表示。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第32页!（b）正数加负数（负数绝对值小）4500101101（45的补码）+（-22）+11101010（-22的补码）2300010111（23的补码）22的绝对值：0010110，取反加1：1101010补码：11101010________________________________微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第33页!（d）两个负数相加：（-45）11010011（-45的补码）+（-22）+11101010（-22的补码）（-67）10111101（-67的补码）结论：用补码表示的数据进行加法运算时可以不考虑符号位，直接运算，即与不带符号的数据的运算完全相同。

________________________________微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第34页!补码的减法运算有如下的公式：[X]补－[Y]补=[X]补＋[－Y]补[Y]补[－Y]补

例：56－34→取补0010001011011110微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第35页!问题：微机中数的加减运算为什么采用补码？

原码：易于识别，但运算复杂，符号位往往需要单独处理

补码：运算方便，简化设计电路；在加减运算中，两个带符号数的补码，经加或减运算后即得到和或差的补码，符号位无需单独处理微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第36页!

二、浮点法浮点法中,数据的小数点位置不是固定不变的,而是可浮动的。因此,可将任意一个二进制数N表示成N=±M·2±E其中,M为尾数,为纯二进制小数,E称为阶码。可见,一个浮点数有阶码和尾数两部分,且都带有表示正负的阶码符与数符,其格式为阶符阶码E数符尾数M微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第37页!1.1.6BCD码和ASCII码

一、BCD码

十进制数8421BCD码十进制数8421BCD码00000501011000160110200107011130011810004010091001表1.38421BCD编码表微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第38页!BCD码与非BCD码00000B10001B20010B30011B40100B50101B60110B70111B81000B91001BA1010BB1011BC1100BD1101BE1110BF1111B非BCD码冗余码非法码BCD码注：在0～9之间十进制数的BCD码与十六进制是相同的，10以后的称为非BCD码微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第39页!结果仍为BCD码96[34]BCD=00110100B+[62]BCD=01100010B10010110B

34+62=例：微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第40页!低位向高位产生进位，高位出现非BCD码均应作加6调整相加结果为无符号数，最高位进位有效进位结果仍为BCD码117例：48+69=[48]BCD=01001000B+[69]BCD=01101001B10110001B100010111B01100110B+微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第41页!BCD码减法运算与加法运算同理减法运算的调整原则：在运算过程中某位出现借位或非BCD码，相应位作减6调整，减去多借的6。也是有专门的指令来完成的例：58-25=[58]BCD=01011000B[25]BCD=00100101B-00110011B结果仍为BCD码33②BCD码减法运算

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第42页!二、ASCII码

表1.4ASCII码表微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第43页!

字长越长的微机，其运算速度越快，数的表示范围越宽，数据的运算精度越高，机器的整体功能越强字长是微机的主要性能指标之一！

80386、80486、80586（pentium)为32位机，2001年推出的Itanium为64位机51单片机字长为8位，称为8位机8086/8088CPU字长为16位，称为16位机微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第44页!

CPU执行访问内存的指令时，按指定的单元地址对相应存储单元进行“读、写”操作。

一个字节数据空间称为一个存储单元，其中每一位称为1Bit

微机的存储器是由许多存储单元集合而成，每一个存储单元唯一的对应一个单元地址，也称为存储器的物理地址，微机中的地址一般都用十六进制数表示，如30H微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第45页!1.1.8基本工作过程根据冯·诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为:存储程序和程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据,通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的一条条指令,加以分析并执行规定的操作。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第46页!假设X和Y均已存放在存储单元中。注意,X是个变量名,可以是某个存储单元的地址,该单元中存放的是X的值。(1)从地址为X的单元中取出X的值送到累加器中。(2)把累加器中的X与地址为Y的单元的内容相加,结果存放在累加器中。(3)把累加器中的内容送到地址为Z的单元中。相应的SAM指令是:LOADXADDYSTOREZ微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第47页!指令被取出后送入指令寄存器IR（InstrctionRegister）,由控制器中的译码器对指令进行分析,识别不同的指令类别及各种获得操作数的方法。以加法指令ADDY为例,译码器分析后得到如下结果:(1)这是一个加法指令;(2)一个操作数存放在Y（地址为A01H）中,另一操作数隐含在累加器A中。接着,操作进入指令执行阶段。仍以ADDY为例,将Y与A中内容送入ALU,进行加法运算,结果送入A。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第48页!一、微处理器、微型计算机和微型计算机系统

微处理器

简称μP或MP（Microprocessor），是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。MPU(微处理器)在嵌入系统中与其他电路及芯片组合称为CPU1.1.1微型计算机系统组成微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第49页!算术逻辑部件内部总线累加器、寄存器控制部件微处理器存储器（ROM/RAM）输入/输出接口系统总线微型计算机外围设备系统软件微型计算机系统二、微型计算机系统的组成

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第50页!微机系统硬件的组成及结构

输出设备输入设备输入接口输出接口存储器

微型计算机运算器控制器微处理器（a）微机系统的硬件组成

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第51页!(一)、微型计算机的硬件系统结构微型计算机──由微处理器（ＣＰＵ）、存储器、输入输出接口（Ⅰ/０接口）三部分主成，各部分用总线相连。地址总线I/O总线CPU存储器输入/出接口外围设备控制总线数据总线控制微型计算机系统总线结构，系统中各部件“挂”在总线上微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第52页!CPU中还包括若干寄存器（Register）,它们的作用是存放运算过程中的各种数据、地址或其它信息。寄存器种类很多,主要有:通用寄存器:向ALU提供运算数据,或保留运算中间或最终的结果。累加器A:这是一个使用相对频繁的特殊的通用寄存器,有重复累加数据的功能。程序计数器PC:存放将要执行的指令地址。指令存储器IR:存放根据PC的内容从存储器中取出的指令。在微型计算机中,CPU一般集成在一块被称为微处理器（MPU,MicroProcessingUnit）的芯片上。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第53页!3.输入/输出接口（I/O接口）输入/输出（I/O）接口由大规模集成电路组成的I/O器件构成,用来连接主机和相应的I/O设备（如:键盘、鼠标、显示器、打印机等）,使得这些设备和主机之间传送的数据、信息在形式上和速度上都能匹配。不同的I/O设备必须配置与其相适应的I/O接口。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第54页!4.总线总线（BUS）是计算机各部件之间传送信息的公共通道。微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是CPU内部之间的连线。外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。外部总线有三种:数据总线DB（DataBus）,地址总线AB（AddressBus）和控制总线CB（ControlBus）。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第55页!②控制总线CB：传送各种控制信号和状态信号对于每一根来说是单向传送的③地址总线AB：CPU执行指令时，用于单向传送地址信息地址信息

操作数在存储器中的地址信息指令代码在存储器中的地址信息微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第56页!(二)、计算机的软件系统

硬件只是使计算机具备了计算的可能，但是计算机脱离人的干预自动进行计算，还需要有软件的配合。

软件系统是指计算机所使用的各种程序的集合。程序是指指令的有序集合，是人们为使计算机完成某一特定任务而编排的一系列指令指令是规定计算机完成某种操作的命令，它用二进制码表示，存于存储器中。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第57页!

●计算机系统硬件、软件与用户之间的关系如右图所示，软件可看做是用户与计算机硬件系统的接口。软件之间又是逐层依赖的。

●总之，硬件建立了计算机的物质基础，而各种软件则扩大了计算机的功能。硬件和软件只有结合起来，才能完成各种功能，才是一个完整的计算机系统。左图给出了微处理器、微型计算机和微型计算机系统的结构关系。用户用各种语言编制的解决各种问题的软件统称为应用软件财务管理软件银行管理软件等文字处理软件2.应用软件微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第58页!1.1.2计算机中的数制及相互转换一、进位计数制按进位原则进行计数的方法,称为进位计数制。十进制数有两个主要特点:（1）有10个不同的数字符号:0、1、2、…、9;（2）低位向高位进位的规律是“逢十进一”。因此,同一个数字符号在不同的数位所代表的数值是不同的。如555.5中4个5分别代表500、50、5和0.5,这个数可以写成555.5=5×102+5×101+5×100+5×10-1式中的10称为十进制的基数,10２、101、100、10-1称为各数位的权。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第59页!一般而言,对于用R进制表示的数N,可以按权展开为式中,ai是0、1、…、（R-1）中的任一个,m、n是正整数,R是基数。在R进制中,每个数字所表示的值是该数字与它相应的权Ri的乘积,计数原则是“逢R进一”。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第60页!

2.八进制数当R=8时,称为八进制。在八进制中,有0、1、2、…、7共8个不同的数码,采用“逢八进一”的原则进行计数。如（503)8可表示为(503)8=5×82+0×81+3×80

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第61页!表1.1各种进位制的对应关系十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F7111771610000201081000108微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第62页!

2.十进制数转换成二、八、十六进制数任意十进制数N转换成R进制数,需将整数部分和小数部分分开,采用不同方法分别进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。

(1)整数部分:除基取余法。分别用基数R不断地去除N的整数,直到商为零为止,每次所得的余数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最低有效数字,最后得到的为最高有效数字。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第63页!

(2)小数部分:乘基取整法。分别用基数R(R=2、8或16）不断地去乘N的小数,直到积的小数部分为零（或直到所要求的位数）为止,每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数字,最后得到的为最低有效数字。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第64页!例4将（168.645)10转换成二、八、十六进制数。根据例2、例3可得（168.645)10=(10101000.10100)2=(250.51217)8=(A8.A51EB)16微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第65页!例6将(123.45)8转换成二进制数。123.45001010011.100101即（123.45)8=(1010011.100101)微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第66页!例8将（4A5B.6C)16转换为二进制数。4A5B.6C0100101001011011.01101100即（4A5B.6C)16=(100101001011011.011011)2

微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第67页!例1求1001B+1011B。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第68页!3.乘法运算规则:0×0=0;0×1=1×0=0;1×1=1例3求1011B×1101B。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第69页!二、二进制数的逻辑运算

1.“与”运算“与”运算是实现“必须都有,否则就没有”这种逻辑关系的一种运算。运算符为“·”,其运算规则如下:0·0=0,0·1=1·0=0,1·1=1

例5若X=1011B,Y=1001B,求X·Y。.即X·Y=1001B微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第70页!

3.“非”运算“非”运算是实现“求反”这种逻辑的一种运算，如变量A的“非”运算记作。其运算规则如下:A例7若A=10101B,求。A微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第71页!1.1.4

带符号数的表示

一、机器数及真值计算机在数的运算中,不可避免地会遇到正数和负数,那么正负符号如何表示呢？由于计算机只能识别0和1,因此,我们将一个二进制数的最高位用作符号位来表示这个数的正负。规定符号位用“0”表示正,用“1”表示负。例如,X=-1101010B,Y=+1101010B,则X表示为:11101010B,Y表示为01101010B。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第72页!可见,真值X与原码［X］原的关系为值得注意的是,由于［+0］原=00000000B,而［-0］原=10000000B,所以数0的原码不唯一。8位二进制原码能表示的范围是:-127~+127。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第73页!

3.补码“模”是指一个计量系统的计数量程。如,时钟的模为12。任何有模的计量器,均可化减法为加法运算。仍以时钟为例,设当前时钟指向11点,而准确时间为7点,调整时间的方法有两种,一种是时钟倒拨4小时,即11-4=7;另一种是时钟正拨8小时,即11+8=12+7=7。由此可见,在以12为模的系统中,加8和减4的效果是一样的,即-4=+8（mod12）对于n位计算机来说,数X的补码定义为微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第74页!补码表示范围：8位二进制补码所表示数据范围：-128～+127；16位二进制补码所表示数据范围：-32768～+32767。注意：规定［-128］补=10000000B；［-32768］补=1000000000000000B。微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第75页!⑴[+0]补=[-0]补=00000000。⑵8位二进制补码真值范围为-128～+127，16位补码真值范围为-32768～+32767。⑶一个用补码表示的二进制数，最高位为符号位，当符号位为“0”即正数时，其余位即为此数的二进制值；但当符号位为“1”即负数时，其余位不是此数的二进制值，其值为后面各位按位取反，在最低位加1。当采用补码表示时，可以把减法运算转换为加法运算，即[X±Y]补=[X]补+[±Y]补。8位带符号的补码特点补码微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第76页!数的表示方法十进制数二进制数原码反码补码-128-127-126…-2-1-0+0+1+2…+126+127-10000000-1111111-1111110……-0000010-0000001-0000000+0000000+0000001+0000010……+1111110+1111111----1111111111111110……100000101000000110000000000000000000000100000010……0111111001111111----1000000010000001……111111011111111011111111000000000000000100000010……0111111001111111100000001000000110000010……111111101111111100000000000000000000000100000010……0111111001111111表1.2微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第77页!4.补码的运算（1）加法运算补码的加法运算有如下的公式： [X]补＋[Y]补=[X＋Y]补（a）两个正数相加：4500101101（45的补码）+22+00010110（22的补码）6701000011（67的补码）____________________________________微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第78页!（c）负数加正数（负数绝对值大）：（-45）11010011（-45的补码）+22+00010110（22的补码）-2311101001（-23的补码）________________________________微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第79页!(2).补码的减法运算补码的减法运算有如下的公式：[X]补－[Y]补=[X－Y]补例：56-34=? 00111000（56的补码）－00100010（34的补码）00010110（22的补码）

_______________微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第80页!例：56－34 00111000（56的补码）＋11011110（－34的补码）00010110（22的补码）

56－34=56+（－34）=22_____________微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第81页!1.1.5

定点数和浮点数

一、定点法定点法中约定所有数据的小数点隐含在某个固定位置。对于纯小数,小数点固定在数符与数值之间;对于整数,则把小数点固定在数值部分的最后面,其格式为纯小数表示:数符.尾数数符尾数.小数点数符尾数.小数点微型计算机的基本概念共94页，您现在浏览的是第82页!

为了提高精度,发挥尾数有效位的最大作用,还规定尾数数字部分原码的最高位为1,叫做规格化表示法。如0.000101表示为:2-3×0.101