第01章微机基本配置及基础知识

《微机原理与汇编语言》长沙理工大学计算机与通信工程学院夏卓群371088010@Mobile:139758039852013.2.261课程介绍专业基础课、必修课计算机组成原理的一个部分软件开发的一个组成部分一种低级语言的程序设计高级语言程序设计的扩展2相关课程先修课高级语言程序设计后续课接口技术编译原理3汇编语言程序设计杨路明主编中南大学出版社2005参考教材4教学目的熟练掌握微机原理与汇编语言的相关知识掌握处理器工作原理能用汇编语言编写难度适中的应用程序5对计算机基础原理的理解和掌握重点介绍存储器系统和汇编基本指令强调对汇编基本指令的理解和应用强调上机实践，要求熟练进行编程和调试运用多媒体教学手段教学特点6课堂上注意听讲、重要的是理解课堂外一定要看书复习或预习、完成作业充分利用上机时间、多编程练习教学要求7教学教学内容补充微机原理部分的内容第1章计算机基础知识第2章寻址方式和指令系统第3章汇编语言第4章汇编语言程序设计的基本技术第5章子程序设计第6章高级汇编语言技术第7章输入输出与中断8考试成绩（课堂教学内容）60％

上机成绩（出勤及编程情况）20％

平时成绩（作业等学习情况）20％

考核要求9第1章微机基本配置及基础知识本章简述了计算机的分类、发展、主要性能指标与应用；

重点叙述微型计算机整机组成，包括基本的硬件配置和常用的软件安装；

详细讲解计算机中数的表示与运算，分析了有符号数的表示，尤其是补码的算术运算；

最后介绍信息（包括字符、汉字、语音、图像和图形等）的二进制编码与计算机表示。101.1计算机的分类、性能与应用1.1.1计算机的分类1.1.2计算机的发展1.1.3微型计算机主要性能指标1.1.4计算机应用111.1计算机的分类、性能与应用1.1.1计算机的分类按计算机指令系统性质分:

复杂指令集计算机CISC(Intel公司的X86微机系列)

精简指令集计算机RISC(Compaq、HP高档机)按系统处理机的多寡和工作方式分：

单处理器计算机

多处理器计算机

并行计算机按字长分：8位、16位、32位、64位计算机多核处理器多核处理器（CMP）就是将多个计算内核集成在一个处理器芯片中，从而提高计算能力。按计算内核的对等与否，CMP可分为同构多核和异构多核。计算内核相同，地位对等的称为同构多核。反之称为异构多核。多处理器多处理器指多个CPU，每个CPU可以是单核或多核的。虽然同时使用多个CPU，但是从管理的角度来看，它们的表现就像一台单机一样。对称多处理器（SMP）结构是近来最流行的多处理器结构，系统将任务队列对称地分布于多个CPU之上，从而极大地提高了整个系统的数据处理能力，而非对称结构已比较少见。12计算机分类（续）按指令流和数据流概念分：

单指令单数据流SISD

单指令多数据流SIMD

多指令单数据流MISD

多指令多数据流MIMD从应用角度按计算机性能和作用分（IEEE1989年11月）

巨型机(SuperComputer)

小巨型机(MiniSuperComputer)

主机(MainFrame)

小型机(MiniComputer)

工作站(Workstation)

个人计算机(PersonalComputer)国内通俗分法：巨、大、中、小、微型计算机131.1.2计算机的发展计算机发展的三个“世纪”：

机械式计算机：以齿轮和继电器为开关元件

现代传统计算机：艾兰·图灵（扩展）和冯·诺依曼（扩展）做了奠基性工作

计算机网络：计算机与通信紧密结合

微处理器和微型计算机的发展（五代）

4位/低档8位(1971～1973)

8位(1974～1978)

16位(1978～1984)

32位(1985～1992)32位的80386

32位(1993～1995)Pentium(奔腾，P5)

32位(1996～1999)PentiumPro(高能奔腾)64位(2000-)Pentium414Intel系列芯片和PC系列微机

第一代8086/8088微机第二代80286微机第三代80386微机第四代80486微机第五代Pentium微机第六代PentiumPro/Ⅱ/Ⅲ微机第七代Pentium4微机

15计算机发展趋势技术全面创新速度持续提高体积不断缩小性能价格比飞速上升信息处理功能多媒体化和通信相结合，计算机网络覆盖全世界

161.1.3微型计算机主要性能指标1.传统性能指标

字长：8位、16位、32位、64位

CPU速度：CPU主频从8086的4.77MHz到最新P4的1.0GHz……

运算速度：MIPS(每秒钟百万条单字长定点指令)；

MFLOPS(每秒钟百万条单字长浮点指令)。

内存容量和速度：内存容量从几十MB到几百MB不等

内存速度指存取周期：为几十纳秒到几个纳秒

硬盘容量和速度：硬盘容量为几十到几百GB，甚至更高

硬盘速度一般用三个参数衡量：

（1）平均寻道时间

（2）平均等待时间

（3）数据传输速率171.1.3微型计算机主要性能指标（续）2.综合测评指标

诊断程序(或工具程序)测评：QAPLUS、Pctools、Norton实用程序等，主要测试CPU、磁盘I/O、总体性能等项

硬件综合性能测试指标：主要计算机厂商推出的客观综合评估指标，如iCOMP和SPECmark等

基准程序测试法：编制一组通用的基准测试程序，模拟用户的实际运行状况，测试计算机系统的综合性能(包括CPU、内存、I/O操作等)。181.1.4计算机应用

数值计算：庞大而复杂的数值计算数据处理：搜索、归纳、分类、整理、存储、检索、统计、分析、列表、绘图等实时控制：实时控制、事务处理机辅工程：CAD、CAM、CAT、CIMS、CAI智能模拟：专家系统、模式识别、问题求解、定理证明、机器翻译、自然语言理解等191.2微型计算机系统配置1.2.1整机组成201.主板

主板布局212.机箱和电源223.显示器和显示卡

显示器

显示器是最重要的输出设备。计算机通过显示屏幕向用户输出信息，用户通过显示屏幕看到计算机反馈给自己的输入信息，了解程序运行的结果，跟踪或监视程序运行过程。显示器屏幕是人机交互的主要窗口。显示器主要种类：传统的CRT显示器和LCD液晶显示器。

◆CRT显示器按显示屏幕大小有15、17、19、21英寸或更大尺寸，目前17英寸是主流；按显示屏幕形状有球面、平面直角和纯平，目前纯平是主流。

◆显示器性能：分辨率——整屏显示的像素的多少

光栅扫描方式——逐行扫描和隔行扫描垂直扫描时间——完成一帧(整屏)扫描所需的时间

带宽——每秒钟电子枪扫描过的像素点个数，单位MHz

像素位宽——表示该点像素的二进位数

◆CRT显示器的辐射相对较重，污染环境。其辐射环保标准有能源之星、MPRII和CTO三种标准。能源之星要求最低，TCO比MPRII更严厉。234.鼠标和键盘鼠标

鼠标用来控制光标在显示屏上的位置，向主机输入用户所选中的操作命令或操作对象。鼠标价低低易用，是图形用户界面环境中必备的输入设备。鼠标分类

按内部结构分：主要有机械鼠标和光电鼠标。

按键数目分：单键、双键和三键鼠标。

苹果电脑通常使用单键鼠标

双键鼠标又叫做MS鼠标

三键鼠标又称PC鼠标。无线光电鼠标器244.鼠标和键盘（续）按维数分：3D鼠标和4D鼠标得到广泛应用，它们分别在鼠标前端中间部位多了一个或两个小滚轮，用于在浏览网页或文档时拖动垂直和水平滚动条（3D鼠标只能拖动垂直滚动条）。按接口类型分：串口、PS/2和USB鼠标。按连接线分：有线鼠标和无线鼠标

无线鼠标有两种：红外和电波无线型鼠标，前者一定要对准红外线收发器才能活动自如（否则就没有反应），后者则可以较随意地传送信息。254.鼠标和键盘（续）

键盘

键盘是计算机必备的输入设备。

人体工程学键盘遵照人体工程学原理，比普通键盘多了一个托盘，可减轻长时间键盘输入的疲惫。键盘分类

按键数分：83键→101/102键→104键、107键键盘。107键比104键多出唤醒、休眠、电源开关三个键（在键盘上端）。

随着网络应用的普及，又出现了一种网络键盘，它在右端小数字键盘的左侧安排了一组用于上网操作的附加键。按物理结构分：机械式、薄膜式、电容式键盘现在普遍使用无触点且操作灵活的电容式键盘按接口类型分：AT键盘、PS/2键盘、USB键盘等台式机常用的是PS/2接口键盘。按连线分：还有无线电键盘，用它可以远程操作微机。261.2.2硬件配置

1.CPU

CPU是整个微型计算机的核心，现代CPU芯片内部都集成了高速缓存Cache和其它一些控制电路。386之前CPU直接焊接在主板上，之后主板上只焊接CPU插座。CPU插座：插拔式→ZIF(ZeroInsertForce：零插拔力)插座。

CPU插座典型结构：Socketxxx、

PII/PⅢ/部分新PⅢ的Slot1，

AMD的Athlon等用的SlotA，

P4处理器插座Socket423和Socket478

Socket-T则支持LGA封装的Pentium4处理器。

27典型CPU芯片28典型CPU芯片（续）292.芯片组

芯片组（ChipSet）：主板的核心部分，是微处理器之外最重要的系统控制逻辑电路。如果把微处理器称作计算机的大脑，则控制芯片组就是计算机的神经中枢。芯片组组成：北桥（NorthBridge）和南桥（SouthBridge）两片。北桥芯片又称主桥（HostBridge），在芯片组中起主导作用。◆北桥芯片负责与CPU联系，提供对CPU的类型和主频、系统前端总线频率、内存类型和最大容量、ISA/PCI/AGP/PCIExpress插槽、ECC纠错等支持，控制内存、AGP、PCI、PCIExpress等在北桥内部传输。整合型芯片组还在北桥芯片中集成了显示核心。◆北桥芯片与微处理器之间通信最为密切，为提高通信性能须缩短传输距离，故其离CPU最近；北桥芯片的数据处理量非常大，因此块头也相对较大而且发热厉害，故其上都覆盖有散热片，多数还配置风扇，加强芯片散热。302.芯片组（续）南桥芯片

南桥芯片：芯片组的重要组成部分

◆负责I/O总线通道之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、实时时钟和高级电源管理等，将PCI总线标准转换成外设的其它接口标准，负责微机中诸如中断请求管理、DMA传输控制、系统计数/定时等功能。

◆南桥芯片因为所连接的I/O总线较多，因此一般位于PCI插槽附近，离CPU相对较远，以有利于主板布线。南桥芯片处理的数据流量没有北桥芯片那么大，所以个头相对小些，也没有覆盖散热片。

◆南桥芯片的发展趋势是集成更多的功能，如网卡、RAID、IEEE1394、WIFI无线网络等。313.存储器存储器层次结构：顶层CPU内寄存器－＞高速缓存L1Cache和L2Cache－＞主存储器（简称主存）－＞外存：硬盘、光驱以及U盘（即USB移动硬盘）、软驱、磁带机等可装卸的存储设备。内存插槽及内存条

◆内存条：焊接DRAM芯片的有存储控制的印刷电路板

◆内存槽：插入内存条的插槽

内存条插槽按结构分为：SIMM（单边接触式存储器模块）

DIMM（双边接触式存储器模块）

RIMM（Rambus专用存储器模块）

FBDIMM（全缓冲双边接触式存储器模块）32RAMBUS内存条DDR内存条内存33硬盘磁盘片磁头马达磁头驱动辅助电路34软盘

写保护35磁带36光盘驱动器37优盘383.存储器（续）◆内存条存储芯片：EDODRAM、SDRAM、DDRSDRAM

RDRAM

SDRAM—168针插条

DDRSDRAM和RDRAM—184针插条

DDR2—240针插条

FBDIMM：串行传输，69个针脚◆内存条数据传输率：1.2GB/s、2.1GB/s和3.2GB/s◆内存条容量：64MB、128MB、256MB、512MB等。◆内存插槽数：2～4个，不同内存条对应不同的内存插槽39

3.存储器（续）

硬盘◆硬盘是必不可少的大容量外存储器

功能：保存操作系统、系统软件和应用软件，存储数据

硬盘转速RPM(每分钟转数)：5400→7200(主)→……

硬盘尺寸：3.5英寸(台式机)、2.5和1.8英寸(笔记本电脑)◆硬盘接口：IDE接口、SCSI接口、SATA接口●IDE接口有40引脚，通过40芯电缆可连接两台IDE设备。IDE接口也叫ATA接口，技术不断更新……

ATA-1：支持最大硬盘容量为504MB，最高传输速率为3.3MB/s；

ATA-2：即EIDE接口，支持硬盘最大容量为8.1GB，最高数据传输速率为16.7MB/s；

ATA-3：引入S.M.A.R.T（自监测、分析和报告）技术，数据传输速率同ATA-2；403.存储器（续）

光盘及光盘驱动器

光盘驱动器集光学、机械及电子技术于一身，已成为微机的基本配置。

光盘驱动器有CD-ROM、DVD-ROM、CD-RW、DVD-RW等多种，它们都是5英寸驱动器，外形相仿413.存储器（续）光盘驱动器数据传输参数：传输速率和平均查找时间。

传输速率：150KB/s(每秒钟传送15万个字节)为初定标准，“X速”即传输速率为X×150KB/S。

平均查找时间：光束寻找轨道和扇区所需花费的平均时间。CD-ROM尺寸（直径）：12cm和8cmDVD（DigitalVideoDisc：数字视盘/DigitalVersatileDisc：数字多功能光碟）

DVD技术核心是MPEG2标准，这是无明显失真的压缩技术。DVD驱动器完全兼容现在流行的VCD、CD-ROM、CD-R、CD-AUDIO，但是普通光驱不能读DVD光盘。

DVD光盘大小与普通CD-ROM一样，但它采用波长为635mm～650mm的红激光刻盘，使轨道间距减少，极大地增加了光盘的存储量。DVD定义了4种格式光盘。423.存储器（续）软盘驱动器和闪存

◆3.5英寸的软盘驱动器现在仍是微机的基本配置。

◆软盘驱动器用于对软盘进行读写操作

由控制电路板、磁头定位器、磁头和马达组成。

磁头定位器有一个步进马达，负责把磁头移动到相应磁道；马达带动磁盘旋转，每分钟300转；磁头接触旋转的磁盘表面进行读写操作。

◆软盘驱动器的尾部有一个34针的数据接口和小4脚的电源插槽，34芯的数据电缆连接软驱和主板上的34针软驱接口。Zip驱动器的软盘容量100M，但不能读取1.44MB的3.5英寸软盘。LS-120驱动器能读写120MB的LS-120软盘和1.44MB普通软盘。433.存储器（续）闪存盘是FlashMemory芯片存储器，拇指大小

◆容量：128MB、256MB、512MB、1G……

◆接口：USB移动硬盘：容量达20GB、40GB或者更高，USB口与主机连接。存储卡：规格多，主机上配置有X合一的读卡器，

方便移动数据的存储和传输。444.其它配件

(1)声卡◆主板集成声卡：中高档主板多集成支持6声道输出的CMI8738芯片，软声卡效果不如硬声卡。

◆声卡基本功能： 单/双声道或多声道录制声音，并能控制采样速率； 可把数字化的声音信号(经DAC芯片)转换成模拟信号，也可把模拟声音信号(经ADC芯片)转换成数字信号； 通过MIDI(音乐数字接口)能使用MIDI乐器演奏音乐； 具有混声功能，能控制声源和音频信号的大小；●有一或几个CD音频输入接口，可接收光驱的音频信号。454.其它配件（续）（2）Modem（调制解调器）Modem是Modulator（调制器）和demodulator（解调器）的缩写。◆Modem是家用微机通过拨号上网的基本硬件配置。

◆Modem有内置式和外置式两种。

◆新型USBModem只有呼机大小，通过USB接口与主机相连。Modem性能：速度、稳定性、符合的协议标准。 ◆速度：56Kbps（下行速率）

◆稳定性：不掉线、抗雷击、防震防水等

◆46协议标准：是V.92等464.其它配件（续）（3）打印机

◆打印机是常用的输出设备，用来输出硬拷贝(hardcopy)。

◆微机配套使用最多的是针式打印机、喷墨印字机和激光印字机。

474.其它配件（续）打印机接口： ●Centronics标准并行接口：与打印机端相连的是36针的Amphenol57接头；而与微机相连的是25针的DB-25接头；

●SCSI接口：用于一些高速激光印字机

●USB接口：应用越来越多 ◆打印机电源：自带，单独供电。484.其它配件（续）（4）扫描仪

◆扫描仪是获取图像、照片信息并将之数字化、以图片文件的形式保存在计算机存储器中的输入设备。

◆扫描仪z种类：按扫描方式可分为三类：

手持式扫描仪

平板式扫描仪

滚筒式扫描仪◆扫描仪分辨率：用dpi（dotperinch：每英寸像素点）表示。光学分辨率取决于CCD元件数量和透镜质量。

300dpi简单应用，有300×600、600×1200dpi等。

机械分辨率（厂商常提供）总比光学分辨率高出许多。

◆借助OCR（OpticalCharacterRecognition：光学字符识别）软件，可将扫描仪输入的文字字符图形转换成对应的汉字代码和ASCII码，减轻录入工作。491.2.3软件安装

1.基本设置（1）BIOS和CMOS(互补金属氧化物半导体)设置

◆BIOS：开机上电自举程序、系统最重要的基本输入输出程序、系统启动自举程序、系统信息设置程序,ROM。 ◆BIOS升级：提供对新硬件的支持，以及对操作系统的新功能和新驱动程序的支持，系统最重要的升级。

◆CMOS：保存电脑的基本系统参数设置和开机关机操作，开机时按CMOS的设置检测并初始化系统，RAM芯片

。

◆进入CMOS设置：开机后当屏幕显示“PressDELtoenterSETUP”提示时按下DEL键，显示设置主菜单。501.基本设置

CMOS设置：分级菜单列出上百个项目，用方向键将亮条移到要

更改的项目上，按PgUp/PgDn或＋/－可修改(选

择)该项设置。（2）硬盘分区和格式化

◆分区和格式化：为安装软件打基础，给在硬盘上存储数据

起到标记定位作用。

◆分区：从软盘启动，执行“Fdisk”命令，按提示进行分区。

硬盘可分为基本DOS分区和扩展DOS分区，扩展

DOS分区中再进行逻辑分区，每个逻辑分区顺序

标注D:、E:、F:等盘符。

◆活动分区：系统赖以启动的分区，分区后指定。

◆格式化：执行“Format”命令即可。◆DOS启动盘：带/s参数的“Format/s”命令在格式化后将拷贝系统

文件IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM，

生成DOS启动盘。512.安装系统

Windows正在往“全智能化”安装发展，日益进步的软件技术让我们更加方便的安装操作系统。最重要的步骤：Next523.安装驱动程序

驱动程序：运行硬件之必须。

操作系统本身带有流行的基本设备之驱动程序。

◆驱动程序安装方法：通过“设备管理器”安装，

直接执行硬件的自动安装程序。

◆Windows下安装相应设备驱动程序的步骤：

→鼠标右击“我的电脑”→选择“属性”快捷菜单

→选择“设备管理器”选项卡

→在出现的窗口列表中有的项目带有“？”且显示为黄色（与众不同），

说明该设备没有安装合适的驱动程序；选中带“？”的设备项

→单击“属性”按钮→选择“驱动程序”选项卡

→单击“升级驱动程序”按钮→在出现的对话框中输入驱动程序路径（具体

操作可单击“浏览”按钮，在出现的“浏览文件夹”对话框的目录树结构中

一层层选择目标路径，当该对话框中的“确定”按钮变为可点击状态时，

说明所选择的文件夹下有可用的驱动程序，单击之）

→向导提醒：更新驱动程序→点击“完成”。534.安装应用程序应用软件配置——必须安装：杀毒软件、办公软件；

应该安装：压缩软件等；

按需安装：工具软件、娱乐软件。应用程序安装：运行安装程序Setup.exe或Install.exe

◆安装开始：接受协议

◆安装过程：输入“密钥”、选择安装类型和安装路径，选择软件所要求的设置和参数,其它保持默认值，一路单击“Next”或“Yes”应用程序种类：

◆杀毒软件—瑞星、超级巡警KV3000、熊猫卫士、NORTON（诺顿）

◆办公软件—Office套件：Word——编辑、处理各种文档，

Excel——记帐、统计数据，

PowerPoint——制作漂亮讲义、演示稿，

OutLook——收发E-mail……544.安装应用程序（续）

OfficeXP激活：最新OfficeXP安装后，要通过Internet或电话激活，以获得一个确认标识号，否则只能使用50次。◆工具软件——

压缩软件：压缩利器WinZip、文件压缩大师WinRar等

网络下载软件：优秀国产免费软件NetAnts(网络蚂蚁)等

查英语单词软件：金山词霸等

图片软件：看图片软件ACDSee，处理图片Photoshop等

上网聊天软件：QQ最流行

◆娱乐软件——播放VCD：超级解霸

播放DVD：WinDVD（同时支持播放VCD）

播放MP3：Winamp、Winplay3

播放*.rm：Realplayer，

*.rm比一般电影文件小得多551.2.4计算机系统构成

计算机系统：软件+硬件

硬件——物质基础，相当计算机的“躯体”；

软件——程序和数据，相当计算机的“灵魂”。

微型计算机系统的构成如下图所示：5657计算机系统的组成（补）计算机系统硬件主机中央处理器(CPU)运算器控制器内存储器只读存储器(ROM)随机存储器(RAM)外存储器——硬盘、软盘、光盘外部设备输入设备——键盘、鼠标、光笔、扫描仪输出设备——显示器、打印机、绘图仪软件系统软件操作系统语言处理系统数据库管理系统系统服务程序应用软件文字处理软件信息管理软件图形软件辅助设计软件各种程序包581.3数的表示与运算

1.3.1数制与码制

1.数制及其相互转换

2.有符号数的表示——数的码制1.3.2计算机中数的表示

1.整数表示

2.浮点表示

1.3.3数的运算

1.整数运算

2.实数运算

591.3.1数制与码制1.数制及其相互转换(1)进位计数制

◆r进制r进制数数码有r个：0、1、2…r-1；

计数或运算时逢r进1，借1当r；

各位的权为r的相应次幂；

左移i位相当于乘以ri，右移i位相当于除以ri。

n位整数、m位小数的r进制数X的数值按权(ri)展开：

601.数制及其相互转换（续）(1)进位计数制（续）◆十进制

十进制数数码有10个：0、1、2、…9；

计数或运算逢10进1，借1当10；

各位的权为10的相应次幂；

左移i位相当乘以10i，右移i位相当除以10i(即×10-i)。

n位整数、m位小数的十进制数X的按权展开式为：◆二进制

二进制数数码有两个：0、1；

计数或运算时逢2进1，借1当2；

各位的权为2的相应次幂；

左移i位相当乘以2i，右移i位相当除以2i(即×2-i)。

n位整数、m位小数的二进制数X的按权展开式为：611.数制及其相互转换（续）(1)进位计数制（续）◆十六进制十六进制数码有十六个：0…9、A、B…F；

计数或运算时逢16进1，借1当16；

各位的权为16的相应次幂；

左移i位相当乘以16i，右移i位相当除以16i(即×16-i)；

n位整数、m位小数十六进制数X的按权展开式为：◆八进制八进制数码有八个：0、1、2、3、4、5、6、7；

计数或运算时逢8进1，借1当8；

各位的权为8的相应次幂；

左移i位相当乘以8i，右移i位相当除以8i(即×8-i)；

n位整数、m位小数八进制数X的按权展开式为：

62(2)常用进位计数制间的转换◆任意进制到十进制的转换

●基本方法：按权展开。

●常用方法：整数部分N用基值重复相乘：

N=rn-1rn-1+rn-2rn-2+…+r1r1+r0r0=((…(rn-1r+rn-2)r+…+r2)r+r1)r+r0；小数部分M用基值重复相除：

M=r-1r-1+r-2r-2+…+r-(m-1)r-(m-1)+r-mr-m=((…(r-m/r+r-(m-1))/r+…+r-2)/r+r-1)/r。◆十进制到其它进制的转换

●整数部分：重复除以基数取余；小数部分：重复乘以基数取整。

十→r转换：整数部分除r取余，小数部分乘r取整。

十→二：整数部分除2取余，小数部分乘2取整。63十进制到其它进制的转换（续）（37.8125）10=（100101.1101）2

64二进制与八进制、十六进制间的转换◆二→八或二→十六的转换方法：三合一或四合一

以小数点为基准，整数部分向左3位或4位二进制数化

为1位八进制或十六进制数，不足3或4位的添前0；

小数部分向右3位或4位二进制数化为1位八进制或十六

进制数，不足3或4位的补后0。◆八→二或十六→二的转换方法：一分三或一分四

以小数点为基准，整数部分向左、小数部分向右将1位

八进制或十六进制数化成3或4位二进制数，再去掉无意

义的前0和后0。

常用进位计数制之间

的转换方法如图所示。652.有符号数的表示——数的码制

原码：最高位表示符号：0为正，1为负，数值的尾数部分不变。

机器字长为n位，真值为X的整数原码表示

若Xs表示数的符号(0为正，1为负)，则：

真值为X的小数原码表示为：

0的原码有两种表达形式（以n=8为例）：

[+0]原=00000000，[-0]原=10000000。

整数原码的表示范围：字长为8(即n=8)时，为-127≤X≤127；

字长为16时，为-32767≤X≤32767。原码作两数的加减运算时很麻烦：

以加法为例，要先判两数符号的异同，相同时两数直接相加；

若不相同再判两数的绝对值大小，然后以绝对值大的数减去绝对值

小的数，得到结果的绝对值，最后将绝对值大的数符赋给结果。66反码：正数的反码符号位为0，尾数不变；

负数的反码符号位为1，数值的尾数逐位变反。

真值为X的n位反码为：

整数[X]反=(2n-1)×Xs+X-2n-1＜X＜2n-1(Mod2n-1)

小数[X]反=(2-2-n)×Xs+X-1＜X＜1[Mod(2-2-n)]

负数(Xs为1)反码：由(2n-1)×Xs得到n位1，+X（即减去X的绝对值）就

得到“符号位为1，数值的尾数逐位变反”的结果。

0的反码有两种表达形式(以8位为例)：[+0]反=00000000，[-0]反=11111111。整数反码的表示范围：字长为8(即n=8)时，为：-127≤X≤127；

字长为16时，为-32767≤X≤32767。反码作加减运算比原码简单得多：

(1)[X+Y]反=[X]反+[Y]反（符号位与尾数一样参加运算，循环进位）

(2)[X-Y]反=[X+(-Y)]反=[X]反+[-Y]反（反码把减法化成加法）

(3)[-Y]反=[[Y]反]反（将[Y]反连同符号一起对所有各位求反，得[-Y]反）2.有符号数的表示——数的码制（续）

67反码（续）例：x=45，y=78，用八位字长反码求x+y，x-y，-x+y，-x-y解：x=45=101101B，y=78=1001110B[x]反=00101101[-x]反=11010010[y]反=01001110[-y]反=10110001[x+y]反=01111011[x-y]反=11011110[-x+y]反=00100001[-x-y]反=100001000010110100101101

1101001011010010+01001110

+10110001+01001110+101100010111101111011110

100100000110000011

+1+10010000110000100x+y=1111011Bx-y=-0100001B-x+y=0100001B-x-y=-1111011B=123=-33=33=-12368补码

模的概念

◆模：一个物理系统的最大量程

◆补数：一个数与模的差就是该数的补数

◆加法代替减法：减一个数总可用加上该数的补数来代替补码：一个绝对值小于模的数，若为正，其补码就是该数本身；

若为负，其补码就是该数与模的和。

补码表示：整数[X]补=2n×Xs＋X-2n-1≤X＜2n-1(Mod2n)

小数[X]补=2×Xs＋X-1≤X＜1(Mod2)

整数补码表示的范围：n=8时为-128≤X≤127，n=16时为-32768≤X≤32767。

[-128]补=28×1+10000000=100000000+10000000=110000000=10000000(M0d28)

0的补码：只有一种形式（按模的运算规则，以8位为例）

[+0]补=00000000[-0]补=100000000=00000000(Mod28)69补码（续）补码求法：正数求补码，符号位为0，尾数不变。

负数求补码，符号位为1，尾数各位变反加1；

即尾数中最后一个1及其后面的0不变，之前的各位变反。补码运算：

①[X+Y]补=[X]补+[Y]补（符号位和尾数一样参加运算)，进位丢弃不管

②[X-Y]补=[X+(-Y)]补=[X]补+[-Y]补（补码把减法化成加法）③[-Y]补=[[Y]补]补例：X=45，Y=78，用八位字长的补码求X+Y，X-Y，-X+Y，-X-Y解：X=45=101101B，Y=78=1001110B[x]补=00101101[-x]补=11010011[y]补=01001110[-y]补=1011001070补码（续）[x+y]补=01111011[x-y]补=11011111[-x+y]补=00100001[-x-y]补=10000101

00101101001011011101001111010011+01001110+10110010

+01001110

+101100100111101111011111100100001110000101

x+y=1111011Bx-y=-0100001B-x+y=0100001B-x-y=-1111011=123=-33=33=-123双符号位补码：正数的符号用00表示，负数的符号用11表示。

运算过程中两个符号位不一致即发生溢出：01表示上溢

10表示下溢增码：表示浮点数的阶码，又叫移码，对每个阶码都加上一个正的常数(称偏移常数)，变成“偏移”了的阶码。阶符总为0，可以省略，浮点数小数点的实际位置由移码减去偏移常数后的值来决定。711.3.2计算机中数的表示

1.整数表示

整数又称定点数，Pentium处理器能表示整数类型较多，除无符号整数外，还有四种不同类型的整数，如表所示：722.浮点表示浮点数即实数，其小数点位置不固定，随阶码大小而浮动。

IEEE754标准定义：单精度（32位）和双精度（64位）浮点数格式，以及它们的扩展格式

732.浮点表示（续）

742.浮点数表示法小数点的位置可按需浮动,这就是浮点数。例如：N＝rE·M式中,r为浮点数阶码的底,与尾数的基数相同,通常r＝2。E和M都是带符号的定点数,E叫数N的阶码(Exponent)，M为数N的有效数字,称为尾数(Mantissa)。在大多数计算机中,尾数为纯小数,常用原码或补码表示；阶码为纯整数,常用移码或补码表示。计算机中,通常用约定的4部分来表示一个浮点数：其中，Ef

、S分别称为阶码E和尾数M的符号位。按照IEEE754标准，常用的浮点格式如图3-4所示。

EfESMmsEm尾符阶码部分用移码表示尾数数值位尾数部分，用原码表示图3-4IEEE754标准的浮点格式752.浮点数表示法IEEE754标准中有三种形式的浮点数,格式见表3-1。短浮点数即单精度浮点数，长浮点数即双精度浮点数,都采用隐含尾数最高数位的方法,故增加了一位尾数。临时浮点数又称扩展精度浮点数，无隐含位。短浮点数:最高位为数符位;其后是8位阶码,以2为底,用移码表示,阶码的偏移值为127(叫移127码);其余23位是尾数的数值位。对规格化的二进制浮点数，约定最高位总是“1”,为使尾数能多表示一位有效值，可将这个“1”隐含,故尾数数值实际上是24位,即1位隐含位加23位小数位。类型数符阶码尾数位总位数偏置值短浮点数1823327FH(127)长浮点数11152643FFH临时浮点数11564803FFFH短浮点数的移码的偏置值是127(3FH)；长浮点数的偏置值是1023（3FFH）。根据移码的定义，存储浮点数阶码部分之前，偏置值要先加到阶码真值上。注意:隐含的“1”是一位整数(即位权为20),在浮点格式中表示出来的23位尾数是纯小数,用原码表示.如(12)10=(1100)2,将它规格化为1.1×23,其中整数部分的1将不存储在23位尾数内.表3-1IEEE754标准中的三种浮点数762.浮点表示（续）

182.375在Pentium中表示成单精度浮点数为：01000011001101100110000000000000∵182.375=10110110.011B→1.0110110011×2111→

1△0110110011×2111

指数111B=7，加上偏移量127，变为增码134=10000110B，

∴182.375的单精度浮点数为01000011001101100110000000000000，

其中：0是符号位S，10000110是指数E（增码

01101100110000000000000是尾数(即分数，又叫有效数)。

77浮点数举例例3.20:将(100.25)10转换成短浮点数格式。解:(1)把十进制数转换成二进制数

(100.25)10＝(1100100.01)2(2)规格化二进制数

1100100.01＝1.10010001×26(3)计算出阶码的移码（偏置值＋阶码真值）

1111111(127H)＋110＝10000101

注意：短浮点数的阶码偏置值是1111111(127H)。(4)以短浮点数格式存储该数该数的符号位＝0,阶码＝10000101

尾数＝1001000100000000000000023位所以(100.25)10的短浮点数代码为0；10000101；10010001000000000000000十六进制值是42C88000H。11078浮点数举例例3．21：将短浮点数C1C90000H转换成十进制数。解:（1）把十六进制数转换成二进制形式，并分离出符号位、阶码和尾数因为，C1C90000H＝11000001110010010000000000000000B

所以，符号位＝1

阶码＝10000011（用黑体字表示）8位尾数＝1001001000000000000000023位（2）计算出阶码的真值（即移码－偏置值）

10000011-1111111＝100

（3）以规格化二进制数形式写出此数

1.1001001×24

（4）写成非规格化二进制数形式

11000．001

（5）转换成十进制数，并加上符号位（11000.001）2＝（-25.125）10

总结:IEEE754短浮点数规格化的数值v表示为v＝(－1)S×(1．f)×2E－127,式中，S代表符号位，S＝0表示正数，S＝1表示负数；E是用移码表示的阶码；f是尾数的小数部分。79设X=27×（29/32），Y=25×（5/8），阶码为3位，尾数为5位(均不包含符号位)，用变形补码计算X+Y，要求按照计算机中浮点数的运算方法写出详细运算步骤。答案：设阶码和尾数均采用双符号位表示,则[X]补=0011100.11101[Y]补=0010100.101(1分)求出阶差:

=[X]阶码+[-Y]阶码=00111+11011=00010,阶差为2,移动Y的尾数与X对齐[Y]补=0011100.00101(1分)求出尾数和00.11101+00.00101=01.00010(2分)规格化并判断结果溢出因为尾数运算的双符号位不同,因此,需要对结果进行左移规格化,并将阶码加1,则[X+Y]补=01000,00.10010