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文档简介

《微机原理》课程内容

本课程讲述了32位微型机的硬件、软件的基本知识,其中: 硬件:微处理器结构,中断系统,I/O系统与常规I/O接口电路及其应用软件:32位微处理器的指令系统,汇编语言程序设计本课程涉及到的基础知识有:数字电路,DOS操作命令,数制和码制。《微机原理》课程内容本课程讲述了32位微型机的硬件1研究微型机领域中数的表示方法。一.常用计数制1.十进制数:编程时使用。2.二进制数:计算机内部信息存储,运算,输入/输出都是二进制数。第1章计算机基础计算机应用十分广泛,归根结底,计算机在运行时都是在处理一系列的数据。1.1计算机中的数制研究微型机领域中数的表示方法。第1章计算机基础计算机应用十2每位代码非0即1高位权是低位权的2倍加减运算法则:逢二进一,借一当二特点:(1101.11)2权:.

+101111110011011010-0011每位代码非0即1特点:(1101.11)2+133.十六进制数:当一串二进制数很长时,书写、阅读不方便,常改用十六进制数表示。一一3.十六进制数:当一串二进制数很长时,书写、阅读不方便,常44位二进制数等值的一位十六进制数4位二进制数等值的一位十六进制数00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F一一4位等值的一位4位等值的一位000001005所以,(10,1001,1010,1111)2=(29AF)16十六进制数特点:(29AF)16权:163162161160每位代码0~9,A~F高位权是低位权的16倍加减运算法则:逢十六进一,借一当十六(39)16(7A)16+(B3)16(45)16(26)16-(1F)16所以,十六进制数特点:每位代码0~9,A~F(3964.八进制数:在微型机中一般不采用八进制数5.二~十进制数:在计算机中表示十进制数的方法用四位二进制数代表一位十进制数,又称BCD码数四位二进制数等值的一位BCD码数等值的一位十进制数000000000000100011001000102001100113010001004一一4.八进制数:在微型机中一般不采用八进制数四位等值的70101010150110011060111011171000100081001100191010非法BCD码10111100110111101111一一0101010150110011060111011171008

1.二、八、十六进制数→十进制数算法:每位的代码和该位的权值相乘,再求累加和如:(1101.11)2=(?)10二.数制转换解:

1×23+1×22+0×21+

1×20+1×2-1+1×2-2=8+4+0+1+0.5+0.25=(13.75)101.二、八、十六进制数→十进制数二.数制转换解:9如:(29AF)16=(?)10解:2×163+9×162+10×161+15×160=8192+2304+160+15=(10671)102.二进制数→十六进制数四位二进制数为一组,每组用等值的十六进制代换如:(101011.11)2=10,1011.1100)2=(2B.C)16如:(29AF)16=(?)102.103.十六进制数→二进制数一位十六进制数用等值的四位二进制数代换如:(17E.58)16=(0001,0111,1110.0101,1000)24.十进制数→二进制数①十进制整数→二进制数算法:除2取整,直到商为零为止3.十六进制数→二进制数4.十进制数→二进制数11所以,(11)10=(1011)2211…余125…余122…余021…余10所以,(11)10=(1011)22112②十进制数纯小数→二进制数算法:乘2取整,直到乘积的小数部分为0时止∴(0.8125)10=(0.1101)20.81250.51.625X2X2X21.25X21.0②十进制数纯小数→二进制数∴(0.8125)10=(0.113③十进制带小数→二进制数整数、纯小数分别计算,再合并∴(11.8125)10=(1011.1101)2例:设X=(01010110)2Y=(01010110)BCDZZ=(5A)16问:X,Y,Z中谁最大?不同数制的数比较大小,要看它等值的十进制数谁大。③十进制带小数→二进制数例:设X=(010101114解:∵X=(01010110)2=26+24+22+21=(86)10Y=(01010110)BCD=(56)10Z=(5A)16=5×161+10×160=(90)10∴Z最大解:15

三.字符的标准ASCⅡ码计算机常用的输入/输出设备有键盘、显示器、打印机。数字、字母、符号的输入/输出均采用标准ASCⅡ码

标准ASCII码字符表详见书P7。三.字符的标准ASCⅡ码标准ASCII码字符表详见书16如:键入“1”,实际写入键盘存储区的是(31)16即(0011,0001)2键入“A”,实际写入键盘存储区的是(41)16即(0100,0001)2又如:欲显示“0”,应把(30)16即(0011,0000)2→显示存储区欲显示“F”,应把(46)16即(0100,0110)2→显示存储区如:又如:欲显示“0”,应把(30)1617欲使光标返回下一行的始格,应键入:(0D)16即(0000,1101)2→显示存储区(0A)16即(0000,1010)2→显示存储区要求同学们要牢记以下18个字符的ASCⅡ码:0~9的ASCⅡ码为(30)16~(39)16A~F的ASCⅡ码为(41)16~(46)16回车符的ASCⅡ码为(0D)16换行符的ASCⅡ码为(0A)16欲使光标返回下一行的始格,应键入:要求同学们要牢记以下18个18

1.2计算机中数据的编码研究在微型机领域中如何表示有符号数。一.真值和机器数的概念一二1.真值:用“+”表示正数,用“-”表示负数如:+101—1011.2计算机中数据的编码研究在微型机领域中如何表19在数的最高位增加一个符号位,符号位为0表示正数,符号位1表示负数3.字长:包括符号位在内,一个二进制数占有的位数如:字长n=8的二进制数,除了符号位,数值部分为7位2.机器数:在计算机中如何表示正负?正数负数0xxxxxxx1xxxxxxx在数的最高位增加一个符号位,3.字长:包括符号位在内20二.机器数的三种表示方法1.原码

设x=+101字长为8位的原码机器数为[x]原=00000101x=-101字长为8位的原码机器数为[x]原=10000101x=+0字长为8位的原码机器数为[x]原=00000000x=-0字长为8位的原码机器数为[x]原=10000000二.机器数的三种表示方法21

2.反码设x=+101字长为8位的反码机器数为[x]反=00000101x=-101字长为8位的反码机器数为[x]反=11111010x=+0字长为8位的反码机器数为[x]反=00000000x=-0字长为8位的反码机器数为[x]反=111111112.反码223.补码x=+101,字长为8位的补码机器数为[x]补=00000101x=-101,字长为8位的补码机器数为[x]补=11111011x=+0,字长为8位的补码机器数为[x]补=00000000一二3.补码一二23小结:①机器数比真值数多一个符号位。②正数的原、反、补码与真值数相同。③负数原码的数值部分与真值相同;负数反码的数值部分为真值数按位取反;负数补码的数值部分为真值数按位取反末位加1。④没有负零的补码,或者说负零的补码与正零的补码相同。⑤由于补码表示的机器数更适合运算,为此,计算机系统中负数一律用补码表示。小结:③负数原码的数值部分与真值相同;④没有负零的补24

⑥补码机器数的数值范围设机器数字长=n位,用来表示整数,则n位补码数,其真值范围为

-2n-1~+2n-1-1设:8位补码数为1000,0000~0111,1111则:十进制真值数为

-128~+127设:16位补码数为1000,0000,0000,0000~0111,1111,1111,1111则:十进制真值数为

-32768~+32767⑥补码机器数的数值范围设:8位补码数为1000,0000~25(1)设[X]补=(96)16,则x=(?)10

解:[x]补=(96)16=10010110则x=-1101010=(-106)10(2)设x=(-120)10,则[x]补=(?)16

解:x=(-120)10=(-1111000)2则[x]补=(1000,1000)=(88)16(3)设x=(100)10,则[x]补=(?)16解:x=(100)10=(+110,1100)2则[x]补=(0110,1100)2=(6C)16⑦真值与机器数的转换(设字长n=8)(1)设[X]补=(96)16,则x=(?)1026三.整数补码的运算1.关于“模”的概念一个计量器的最大容量称为该计量器的“模”四位计数器能存0000~1111共十六个数,∴模=24八位计数器能存0000,0000~1111,1111共256个数,∴模=28十六位计数器能存0000,0000,0000,0000~1111,1111,1111,1111共65536个,∴模=216

三.整数补码的运算四位计数器能存0000~1111共十六个272.有模的运算运算器都是有模的,一个两档的算盘(上为一个珠子,下为四个珠子)能表示00~99共100个数,∴模(100)10在模=(100)10的运算器上运算16+2结果为182.有模的运算在模=(100)10的运算器上运算16+2结282.有模的运算在模=(100)10的运算器上运算23+81结果是多少?请看运算过程:个位加1一十位加80进位被运算器丢失,留在算盘上的结果为42.有模的运算个位加1一十位加80进位被运算器丢失,29

3.四位的加法器(由四个全加器组成)模=24=16

一位全加器有3个输入端(加数,被加数,低位向本位的进位)∑

2个输出端(本位向高位的进位,本位和)3.四位的加法器(由四个全加器组成)一位全加器有3个30在上述加法器上进行:7+6=13,进位为08+8=0,进位为1进位为“1”,其值为16,就是四位加法器的“模”,它被运算器“丢失”了。0110∑∑∑∑

110101100111在上述加法器上进行:7+6=13,进位为0031

4.整数补码的加减运算〔x+y〕补=〔x〕补+〔y〕补〔x-y〕补=〔x〕补+〔-y〕补条件:(1)符号位参加运算(2)以2n为模(n为字长)(3)当真值满足下列条件时,结果是正确的,否则结果错误

-2n-1≤x,y,x+y,x-y<+2n-1

4.整数补码的加减运算32

[x]补=01000010[y]补=00110011∴x+y=+117,进位=0,∴x-y=+15,进位=1被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中[x+y]补=001110101[x-y]补=100001111

[x]补=01000010[-y]补=11001101例1.设x=(66)10,y=(51)10,以28为模,补码运算x+y解:x=(66)10=+1000010,y=(51)10=+0110011[x]补=01000010∴x+y33

[66]补=01000010[99]补=01100011∴66+99=-1011011=-91-66-99=+01011011=+91被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中[66+99]补=010100101[-66-99]补=101011011[-66]补=10111110[-99]补=10011101例2.以28为模,补码运算,求66+99,-66-99解:结果都是错的[66]补=01000010∴66+934总之,∵运算器位数不够,不能表示165和-165,∴出错。错误原因:因为字长n=8,8位字长的补码数,其真值范围是:-128~+127

而66+99165,真值超过127,

-66-99-165,真值小于-128应等于应等于总之,∵运算器位数不够,不能表示165和-165,错误原因:35四.无符号数的概念计算机处理的数据,包括有符号数和无符号数两类。有符号数用补码表示,其最高位代表符号。

什么是无符号数?即数的最高位不代表符号,而是数值的一部分。某数是无符号数,还是有符号数,其物理意义是由程序员定义的。四.无符号数的概念什么是无符号数?某数是无符号数36如:编程统计某班级单科的及格人数。学生成绩没有负数,所以成绩应视为无符号数。如:编程统计某科室工资总额…工资是无符号数如:数N=(1111,1111)2若它是有符号补码数,则其值=-1若它是无符号数,则其值=255如:编程统计某班级单科的及格人数。37五.溢出和进位的概念1.进位:运算后,最高位向更高位的进位值。

溢出:运算结果超出了运算器所能表示的范围。例:8位加法器,运算无符号数,结果≥2568位加法器,运算有符号数,结果>+127,<-12816位加法器,运算无符号数,结果≥6553616位加法器,运算有符号数,结果>215-1,<-215五.溢出和进位的概念例:382.计算机怎样表示进位和溢出溢出判断电路∑

CFOF二一进位标志最高位的和运算器最高位加数被加数来自低位的进位值2.计算机怎样表示进位和溢出溢出判断电路∑CFOF二一进位39①运算器一律把操作数看成是有符号的数②最高位的进位值保存在“进位标志寄存器”中③加数,被加数的最高位相同,且和结果的最高位相异,并溢出标志为1如果参与运算的数是无符号数,则判进位标志,进位标志=1,表示溢出。如果参与运算的数是有符号数,则判溢出标志,溢出标志=1,表示溢出。3.程序员如何判断溢出①运算器一律把操作数看成是有符号的数如果参与运算40例:加数=01000010被加数=01100011若加数、被加数为无符号数,则结果=10100101=165若加数、被加数有符号数,则结果=-91CF=0,OF=1和=010100101(+例:加数=01000010若加数、被加数为无符号数,41再如:加数=10111110被加数=10011101若它们是无符号数,结果=+91(CF=1)它们是有符号数,结果=+91(OF=1)

和=101011011CF=1,OF=1结果都错(+再如:加数=10111110若它们是无符号数,结果=+9142一.

计算机系统组成:硬件:泛指设备而言软件:泛指程序而言1.4计算机系统的硬件组成硬件:中央处理器CPU(运算器、控制器)存储器系统I/O系统电源系统I/O设备主机箱一.

计算机系统组成:1.4计算机系统的硬件组成硬件43软件:泛指程序而言系统软件(操作系统,程序设计语言及其编辑、编译软件……)应用软件:为解决某一实际问题而编制的软件二.微型机硬件结构:软件:泛指程序而言44①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储器45①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

★CPU:即微处理器,是超大规模集成电路,内部集成了运算器、控制器、存储器管理部件……CPU

①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储46①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

★存储器:存放程序、数据

存储器

存储器①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储47①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

★I/O接口:是CPU和外部设备交换信息的“中转站”

I/O接口①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储48①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

★I/O设备:如键盘、显示器、打印机……

I/O设备①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储49CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

总线:总线是CPU与存储器、I/O接口交换信息的公共通道。C存储器AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I50传输CPU访问存储器,访问I/O端口的地址信号。传输CPU读/写内存,读写I/O端口时的数据。CPU发出的控制命令,或外部向CPU提出的请求。

地址总线:

数据总线:控制总线:地址总线通常是单向总线,数据总线通常是双向总线,大部分控制线是单向,少数是双向。“3条”是习惯说法,其实每一条都有若干根。按总线上信息传输的物理意义,总线分为:传输CPU访问存储器,地址总线:地址总线51术语:“读”:即输入,信息从外部→CPU“写”:即输出,信息从CPU→外部“读内存”:从存储器某单元取信息→CPU“写内存”:信息写入存储器某单元③I/O接口:CPU与外设的接口电路术语:52

CPU机型数据线地址线内存容量推出年代8088PC/XT8位20位

(最大)1M79年80286PC/AT16位24位16M82年80386(高档)38632位32位4G86年8048648632位32位4G89年PentiumPentium64位32位4G93年PentiumPentiumProPro64位36位64G

三、微型计算机的分类和发展CPU机型数据线地址线内存容量推出年53

发展策略:向下兼容

8088802868038680486PentiumPentiumPro发展策略:向下兼容54熟练掌握二进制数,十进制数,十六进制数和BCD码数之间的转换方法。熟练掌握真值数和补码数之间的转换方法。牢记0~9,A~F,回车符,换行符的ASCⅡ码。熟练掌握整数补码的运算方法,并对结果进行分析,深入理解有关进位和溢出的概念。掌握计算机系统的组成以及微型机的硬件结构。掌握有关总线的若干基本知识。

二一第1章学习重点与习题

熟练掌握二进制数,十进制数,十六进制数和BCD码数之间的55今后,在用汇编语言进行程序设计的时候,二进制数用后缀“B”表示,十六进制数及BCD码数用后缀“H”表示。

如:(1010)2应写成1010B(5A)16应写成5AH(0111,1000)BCD应写成78H(123)10应写成123今后,在用汇编语言进行程序设计的时候,二进制数用后缀“B”表56习题:1

.数制和码制转换(1)(11101.1011)2=()10(2)(147)10=()2=()16(3)(3AC)16=()10(4)(1001,0110)BCD=()2(5)字长=8,[-1]补=()16[X]补=(A5)16,则X=()16(6)设字长=8位,X=(8E)16,当X分别为原码、补码、反码和无符号数的时候,其真值=()16习题:57(7)字长=8,用补码形式完成下列十进制数运算。要求有运算过程并讨论结果是否有溢出?(A)(+75)+(-6)(B)(-35)+(-75)(C)(-85)-(-15)(D)(+120)+(+18)(7)字长=8,用补码形式完成下列十进制数运算。要求有运算过58《微机原理》课程内容

本课程讲述了32位微型机的硬件、软件的基本知识,其中: 硬件:微处理器结构,中断系统,I/O系统与常规I/O接口电路及其应用软件:32位微处理器的指令系统,汇编语言程序设计本课程涉及到的基础知识有:数字电路,DOS操作命令,数制和码制。《微机原理》课程内容本课程讲述了32位微型机的硬件59研究微型机领域中数的表示方法。一.常用计数制1.十进制数:编程时使用。2.二进制数:计算机内部信息存储,运算,输入/输出都是二进制数。第1章计算机基础计算机应用十分广泛,归根结底,计算机在运行时都是在处理一系列的数据。1.1计算机中的数制研究微型机领域中数的表示方法。第1章计算机基础计算机应用十60每位代码非0即1高位权是低位权的2倍加减运算法则:逢二进一,借一当二特点:(1101.11)2权:.

+101111110011011010-0011每位代码非0即1特点:(1101.11)2+1613.十六进制数:当一串二进制数很长时,书写、阅读不方便,常改用十六进制数表示。一一3.十六进制数:当一串二进制数很长时,书写、阅读不方便,常624位二进制数等值的一位十六进制数4位二进制数等值的一位十六进制数00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F一一4位等值的一位4位等值的一位0000010063所以,(10,1001,1010,1111)2=(29AF)16十六进制数特点:(29AF)16权:163162161160每位代码0~9,A~F高位权是低位权的16倍加减运算法则:逢十六进一,借一当十六(39)16(7A)16+(B3)16(45)16(26)16-(1F)16所以,十六进制数特点:每位代码0~9,A~F(39644.八进制数:在微型机中一般不采用八进制数5.二~十进制数:在计算机中表示十进制数的方法用四位二进制数代表一位十进制数,又称BCD码数四位二进制数等值的一位BCD码数等值的一位十进制数000000000000100011001000102001100113010001004一一4.八进制数:在微型机中一般不采用八进制数四位等值的650101010150110011060111011171000100081001100191010非法BCD码10111100110111101111一一01010101501100110601110111710066

1.二、八、十六进制数→十进制数算法:每位的代码和该位的权值相乘,再求累加和如:(1101.11)2=(?)10二.数制转换解:

1×23+1×22+0×21+

1×20+1×2-1+1×2-2=8+4+0+1+0.5+0.25=(13.75)101.二、八、十六进制数→十进制数二.数制转换解:67如:(29AF)16=(?)10解:2×163+9×162+10×161+15×160=8192+2304+160+15=(10671)102.二进制数→十六进制数四位二进制数为一组,每组用等值的十六进制代换如:(101011.11)2=10,1011.1100)2=(2B.C)16如:(29AF)16=(?)102.683.十六进制数→二进制数一位十六进制数用等值的四位二进制数代换如:(17E.58)16=(0001,0111,1110.0101,1000)24.十进制数→二进制数①十进制整数→二进制数算法:除2取整,直到商为零为止3.十六进制数→二进制数4.十进制数→二进制数69所以,(11)10=(1011)2211…余125…余122…余021…余10所以,(11)10=(1011)22170②十进制数纯小数→二进制数算法:乘2取整,直到乘积的小数部分为0时止∴(0.8125)10=(0.1101)20.81250.51.625X2X2X21.25X21.0②十进制数纯小数→二进制数∴(0.8125)10=(0.171③十进制带小数→二进制数整数、纯小数分别计算,再合并∴(11.8125)10=(1011.1101)2例:设X=(01010110)2Y=(01010110)BCDZZ=(5A)16问:X,Y,Z中谁最大?不同数制的数比较大小,要看它等值的十进制数谁大。③十进制带小数→二进制数例:设X=(010101172解:∵X=(01010110)2=26+24+22+21=(86)10Y=(01010110)BCD=(56)10Z=(5A)16=5×161+10×160=(90)10∴Z最大解:73

三.字符的标准ASCⅡ码计算机常用的输入/输出设备有键盘、显示器、打印机。数字、字母、符号的输入/输出均采用标准ASCⅡ码

标准ASCII码字符表详见书P7。三.字符的标准ASCⅡ码标准ASCII码字符表详见书74如:键入“1”,实际写入键盘存储区的是(31)16即(0011,0001)2键入“A”,实际写入键盘存储区的是(41)16即(0100,0001)2又如:欲显示“0”,应把(30)16即(0011,0000)2→显示存储区欲显示“F”,应把(46)16即(0100,0110)2→显示存储区如:又如:欲显示“0”,应把(30)1675欲使光标返回下一行的始格,应键入:(0D)16即(0000,1101)2→显示存储区(0A)16即(0000,1010)2→显示存储区要求同学们要牢记以下18个字符的ASCⅡ码:0~9的ASCⅡ码为(30)16~(39)16A~F的ASCⅡ码为(41)16~(46)16回车符的ASCⅡ码为(0D)16换行符的ASCⅡ码为(0A)16欲使光标返回下一行的始格,应键入:要求同学们要牢记以下18个76

1.2计算机中数据的编码研究在微型机领域中如何表示有符号数。一.真值和机器数的概念一二1.真值:用“+”表示正数,用“-”表示负数如:+101—1011.2计算机中数据的编码研究在微型机领域中如何表77在数的最高位增加一个符号位,符号位为0表示正数,符号位1表示负数3.字长:包括符号位在内,一个二进制数占有的位数如:字长n=8的二进制数,除了符号位,数值部分为7位2.机器数:在计算机中如何表示正负?正数负数0xxxxxxx1xxxxxxx在数的最高位增加一个符号位,3.字长:包括符号位在内78二.机器数的三种表示方法1.原码

设x=+101字长为8位的原码机器数为[x]原=00000101x=-101字长为8位的原码机器数为[x]原=10000101x=+0字长为8位的原码机器数为[x]原=00000000x=-0字长为8位的原码机器数为[x]原=10000000二.机器数的三种表示方法79

2.反码设x=+101字长为8位的反码机器数为[x]反=00000101x=-101字长为8位的反码机器数为[x]反=11111010x=+0字长为8位的反码机器数为[x]反=00000000x=-0字长为8位的反码机器数为[x]反=111111112.反码803.补码x=+101,字长为8位的补码机器数为[x]补=00000101x=-101,字长为8位的补码机器数为[x]补=11111011x=+0,字长为8位的补码机器数为[x]补=00000000一二3.补码一二81小结:①机器数比真值数多一个符号位。②正数的原、反、补码与真值数相同。③负数原码的数值部分与真值相同;负数反码的数值部分为真值数按位取反;负数补码的数值部分为真值数按位取反末位加1。④没有负零的补码,或者说负零的补码与正零的补码相同。⑤由于补码表示的机器数更适合运算,为此,计算机系统中负数一律用补码表示。小结:③负数原码的数值部分与真值相同;④没有负零的补82

⑥补码机器数的数值范围设机器数字长=n位,用来表示整数,则n位补码数,其真值范围为

-2n-1~+2n-1-1设:8位补码数为1000,0000~0111,1111则:十进制真值数为

-128~+127设:16位补码数为1000,0000,0000,0000~0111,1111,1111,1111则:十进制真值数为

-32768~+32767⑥补码机器数的数值范围设:8位补码数为1000,0000~83(1)设[X]补=(96)16,则x=(?)10

解:[x]补=(96)16=10010110则x=-1101010=(-106)10(2)设x=(-120)10,则[x]补=(?)16

解:x=(-120)10=(-1111000)2则[x]补=(1000,1000)=(88)16(3)设x=(100)10,则[x]补=(?)16解:x=(100)10=(+110,1100)2则[x]补=(0110,1100)2=(6C)16⑦真值与机器数的转换(设字长n=8)(1)设[X]补=(96)16,则x=(?)1084三.整数补码的运算1.关于“模”的概念一个计量器的最大容量称为该计量器的“模”四位计数器能存0000~1111共十六个数,∴模=24八位计数器能存0000,0000~1111,1111共256个数,∴模=28十六位计数器能存0000,0000,0000,0000~1111,1111,1111,1111共65536个,∴模=216

三.整数补码的运算四位计数器能存0000~1111共十六个852.有模的运算运算器都是有模的,一个两档的算盘(上为一个珠子,下为四个珠子)能表示00~99共100个数,∴模(100)10在模=(100)10的运算器上运算16+2结果为182.有模的运算在模=(100)10的运算器上运算16+2结862.有模的运算在模=(100)10的运算器上运算23+81结果是多少?请看运算过程:个位加1一十位加80进位被运算器丢失,留在算盘上的结果为42.有模的运算个位加1一十位加80进位被运算器丢失,87

3.四位的加法器(由四个全加器组成)模=24=16

一位全加器有3个输入端(加数,被加数,低位向本位的进位)∑

2个输出端(本位向高位的进位,本位和)3.四位的加法器(由四个全加器组成)一位全加器有3个88在上述加法器上进行:7+6=13,进位为08+8=0,进位为1进位为“1”,其值为16,就是四位加法器的“模”,它被运算器“丢失”了。0110∑∑∑∑

110101100111在上述加法器上进行:7+6=13,进位为0089

4.整数补码的加减运算〔x+y〕补=〔x〕补+〔y〕补〔x-y〕补=〔x〕补+〔-y〕补条件:(1)符号位参加运算(2)以2n为模(n为字长)(3)当真值满足下列条件时,结果是正确的,否则结果错误

-2n-1≤x,y,x+y,x-y<+2n-1

4.整数补码的加减运算90

[x]补=01000010[y]补=00110011∴x+y=+117,进位=0,∴x-y=+15,进位=1被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中[x+y]补=001110101[x-y]补=100001111

[x]补=01000010[-y]补=11001101例1.设x=(66)10,y=(51)10,以28为模,补码运算x+y解:x=(66)10=+1000010,y=(51)10=+0110011[x]补=01000010∴x+y91

[66]补=01000010[99]补=01100011∴66+99=-1011011=-91-66-99=+01011011=+91被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中被运算器丢失,保存在进位标志寄存器中[66+99]补=010100101[-66-99]补=101011011[-66]补=10111110[-99]补=10011101例2.以28为模,补码运算,求66+99,-66-99解:结果都是错的[66]补=01000010∴66+992总之,∵运算器位数不够,不能表示165和-165,∴出错。错误原因:因为字长n=8,8位字长的补码数,其真值范围是:-128~+127

而66+99165,真值超过127,

-66-99-165,真值小于-128应等于应等于总之,∵运算器位数不够,不能表示165和-165,错误原因:93四.无符号数的概念计算机处理的数据,包括有符号数和无符号数两类。有符号数用补码表示,其最高位代表符号。

什么是无符号数?即数的最高位不代表符号,而是数值的一部分。某数是无符号数,还是有符号数,其物理意义是由程序员定义的。四.无符号数的概念什么是无符号数?某数是无符号数94如:编程统计某班级单科的及格人数。学生成绩没有负数,所以成绩应视为无符号数。如:编程统计某科室工资总额…工资是无符号数如:数N=(1111,1111)2若它是有符号补码数,则其值=-1若它是无符号数,则其值=255如:编程统计某班级单科的及格人数。95五.溢出和进位的概念1.进位:运算后,最高位向更高位的进位值。

溢出:运算结果超出了运算器所能表示的范围。例:8位加法器,运算无符号数,结果≥2568位加法器,运算有符号数,结果>+127,<-12816位加法器,运算无符号数,结果≥6553616位加法器,运算有符号数,结果>215-1,<-215五.溢出和进位的概念例:962.计算机怎样表示进位和溢出溢出判断电路∑

CFOF二一进位标志最高位的和运算器最高位加数被加数来自低位的进位值2.计算机怎样表示进位和溢出溢出判断电路∑CFOF二一进位97①运算器一律把操作数看成是有符号的数②最高位的进位值保存在“进位标志寄存器”中③加数,被加数的最高位相同,且和结果的最高位相异,并溢出标志为1如果参与运算的数是无符号数,则判进位标志,进位标志=1,表示溢出。如果参与运算的数是有符号数,则判溢出标志,溢出标志=1,表示溢出。3.程序员如何判断溢出①运算器一律把操作数看成是有符号的数如果参与运算98例:加数=01000010被加数=01100011若加数、被加数为无符号数,则结果=10100101=165若加数、被加数有符号数,则结果=-91CF=0,OF=1和=010100101(+例:加数=01000010若加数、被加数为无符号数,99再如:加数=10111110被加数=10011101若它们是无符号数,结果=+91(CF=1)它们是有符号数,结果=+91(OF=1)

和=101011011CF=1,OF=1结果都错(+再如:加数=10111110若它们是无符号数,结果=+91100一.

计算机系统组成:硬件:泛指设备而言软件:泛指程序而言1.4计算机系统的硬件组成硬件:中央处理器CPU(运算器、控制器)存储器系统I/O系统电源系统I/O设备主机箱一.

计算机系统组成:1.4计算机系统的硬件组成硬件101软件:泛指程序而言系统软件(操作系统,程序设计语言及其编辑、编译软件……)应用软件:为解决某一实际问题而编制的软件二.微型机硬件结构:软件:泛指程序而言102①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储器103①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

★CPU:即微处理器,是超大规模集成电路,内部集成了运算器、控制器、存储器管理部件……CPU

①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储104①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

★存储器:存放程序、数据

存储器

存储器①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储105①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

存储器

AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微型机的硬件结构

★I/O接口:是CPU和外部设备交换信息的“中转站”

I/O接口①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口C存储106①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPU

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