第1讲微机系统与接口技术概述

微机原理与接口技术徐正坤1/30Introduction

微机系统与接口技术是计算机及电子信息与通信类专业、机电专业的一门重要的必修课,要求掌握微型计算机组成原理、接口技术以及80x86汇编语言程序设计的基本方法2/30通过理论学习和实践，掌握8086微处理器和主要支援芯片的功能、结构、编程方法以及基本的外部设备的接口技术，具备基本的微机系统设计、维护、软件、硬件的开发能力。3/304/30一、微型计算机概述二、微型计算机的指标和分类三、微型计算机系统的基本组成四、计算机中数的表示和编码五、微机系统中的接口问题第1讲微机系统与接口技术概述5/30学习要点了解微机系统的特点和主要性能指标；了解微机接口技术需要解决的主要问题；1.1微型计算机的特点和发展人类很早就希望使用工具来帮助自己计数和计算。最早的结绳记事，主要就是用来计数。中国人在汉代发明的算盘，一直使用了几千年。1873年，美国人鲍德温（F.Baldwin）利用自己发明的齿数可变齿轮，制造出手摇式机械计算器，可以进行加、减、乘、除的运算。到了近代，欧洲发明了使用继电器的顺序式计算器。总之，人类一直在想方设法的使用机器来帮助自己计算.6/30直到1946年美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的约翰·莫克莱博士和他的研究生J·普雷斯泊·埃克特研制成功了世界上第一台电子计算机ENIAC（中文名：埃尼阿克）(即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，电子数字积分计数器)。人类开始了真正可以使用机器来进行数值计算的时代。但是，直到微型计算机出现以前，人们一直没有意识到计算机像人类使用火和开始使用工具那样，将给人类生活带来翻天覆地的巨变。7/30ENIAC：长30.48米，宽1米，占地面积约63平方米，30个操作台，约相当于10间普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它包含了17,468真空管7,200水晶二极管,1,500中转,70,000电阻器,10,000电容器，1500继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。8/30讲故事研制电子计算机的想法产生于第二次世界大战进行期间。当时激战正酣，各国的武器装备跟现在比差远了，占主要地位的战略武器就是飞机和大炮，哪有什么“飞毛腿”导弹、“爱国者”防空导弹、“战斧式”巡航导弹，因此研制和开发新型大炮和导弹就显得十分必要和迫切。为此美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”。

9/30美国军方要求该实验室每天为陆军炮弹部队提供6张火力表以便对导弹的研制进行技术鉴定。千万别小瞧了这区区6张火力表，它们所需的工作量大得惊人！事实上每张火力表都要计算几百条弹道，而每条弹道的数学模型是一组非常复杂的非线性方程组。这些方程组是没有办法求出准确解的，因此只能用数值方法近似地进行计算。10/30时间就是胜利不过即使用数值方法近似求解也不是一件容易的事！按当时的计算工具，实验室即使雇用200多名计算员加班加点工作也大约需要二个多月的时间才能算完一张火力表。在“时间就是胜利”的战争年代，这么慢的速度怎么能行呢？恐怕还没等先进的武器研制出来，败局已定。11/30为了改变这种不利的状况，当时任职宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利（JohnMauchly）于1942年提出了试制第一台电子计算机的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”，期望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度。美国军方得知这一设想，马上拨款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特（Eckert）为首的研制小组开始研制工作、预算经费为15万美元，这在当时是一笔巨款。要不是为了战争，谁能舍得出这么大的钱！虽说战争万恶，但偶尔促进科技的发展。12/30还好有个前辈——冯·诺依曼让研制工作十分幸运的是，当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼（v·nweumann，美籍匈牙利人）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，从而保证了计算机的顺利问世。

13/30虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。ENIAC宣告了一个新时代的开始。从此科学计算的大门也被打开了。14/30但即使在当时看来，ENIAC也是有不少缺点的：除了体积大，耗电多以外，由于机器运行产生的高热量使电子管很容易损坏。只要有一个电子管损坏，整台机器就不能正常运转，于是就得先从这1．8万多个电子管中找出那个损坏的，再换上新的，别提有多么麻烦了。15/30长路漫漫人们当然不会满足于此的！自第一台计算机问世以后，越来越多的高性能计算机被研制出来。计算机已从第一代发展到了第五代，目前正在向智能化计算机发展。像最初制造出来的ENIAC一样，许多高性能的计算机总是在为尖端和常规武器、特别是核武器的研制服务。16/30和人类发明的所有工具一样，计算机的产生也是由于实际需要方得以问世的。从18世纪以来，科学技术水平有了长足的进步。制造电子计算机所必需的逻辑电路知识和电子管技术已经在19世纪末和20世纪初出现并得以完善。因此可以说制造计算机的基础科学知识已经完备。17/30但为什么世界上第一台电子计算机要退至40年代中期才得以问世呢？这里面主要是实际需要是否迫切和资金是否到位的问题。实际需要当然一直都存在，谁不想拥有一种最先进的计算工具呢？但光是需求并不能决定一切。凡研制一种新工具，总是需要先期投入大量资金（研制ENIAC时，一开始就投资15万美元，但最后的总投资高达48万美元，这在40年代可是一笔巨款！）。能为一种未问世的工具大胆出钱的总是少数。18/30最后还是战争使计算机的诞生成为现实。事实上各种各样的社会需求中，战争期间的需求始终是最迫切的，因为事关生死存亡。政府和军方总是出手大方，将最新的科技成果应用到诸如战略和常规武器的研制工作上，以确保己方在军事上处于领先地位。19/30自第一台电子计算机发明以来，计算机的硬件组成有了飞速的发展，以构成计算机硬件的器件为标志，计算机的发展经历电子管、晶体管、中小规模集成电路以及大规模和超大规模集成电路四个阶段。20/30大规模和超大规模集成电路技术为微型计算机(简称微机)的出现奠定了基础，微型计算机属于第四代计算机，是二十世纪70年代初期研制成功的。一方面是由于军事、空间及自动化技术的发展需要体积小、功耗低、可靠性高的计算机，另一方面，大规模集成电路技术的不断发展也为微型计算机的产生打下了坚实的物质基础。所以微机的出现和广泛使用在计算机的发展历史上占有重要的地位21/30电子计算机通常按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类。从系统结构和基本工作原理来说，微型机和其他几类计算机并没有本质上的区别，微型计算机具有计算机的基本特点，即运算速度快、计算精度高、具有“记忆”能力、逻辑判断能力、可自动连续工作等。所不同的是微型机广泛采用了集成度相当高的器件和部件，因此具有以下一系列特点：22/30⑴使用环境要求不高，适应性强，维护方便。微型计算机对环境温度的要求不高,在通常的室温下均可工作。在相同的配置情况下，只要对硬件和软件稍作某些变动，就能适应不同用户的要求。微机都具有自检诊断及测试发现系统故障，发现故障以后，排除故障也比较容易。23/30⑵功能强，性能优越，可靠性高。微型计算机的运算速度快、计算精度高，具有记忆功能和逻辑判断能力，而且每种微处理器都配有一整套支持相应微型计算机工作的软件。硬件和软件的配合相辅相成，使微型计算机的功能大大增强，适合各行各业不同的应用。微型计算机采用大规模集成电路以后，使系统内使用的芯片数有了很大的减少、从而使印刷电路板上的连线减少，接插件数目大幅度减少，加之MOS电路芯片本身功耗低、发热量小，使微型计算机的可靠性大大提高，一般情况下，芯片集成度增加100倍，系统的可靠性也可增加100倍。24/30⑶开发周期短，见效快。微处理器制造厂家除生产微处器芯片外，还生产各种配套的支持芯片，同时也提供许多有关的支持软件，这就为构成一个微型计算机应用系统创造了十分有利的条件。从而可节省研制时间，缩短研制周期，使研制的系统很快地投入运行，取得明显的经济效益。25/30⑷体积小，重量轻，耗电省。微处理器及其配套支持芯片的尺寸均较小，最大也不过几百平方毫米。另外，近几年在微型计算机中还大量地采用了ASIC(大规模集成专用芯片)和GAL(通用阵列逻辑)器件，使得微型计算机的体积明显缩小。而微型机中的芯片大多采用MOS和CMOS工艺，因此耗电量就很少。26/30⑸价格低，普及性好，应用面广。微处理器及其配套系列芯片采用集成电路工艺，集成度高，适合工厂大批量生产，因此，产品造价十分低廉。27/3028/30微型计算机的发展微型计算机：把以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器作为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。29/30第一代（1971—1972）：4位和低档8位微机第二代（1973—1977）：中高档8位微机。例：Z80第三代（1978—1980）：16位微机。例：8086第四代（1981—1992）：32位微机。例：80386、80486第五代（1993年以后）：准64位微机。Pentium系列1.微处理器的发展

有图有真相Intel第一块CPU4004,4位主理器,主频108kHz,运算速度0.06MIPs(MillionInstructionsPerSecond,每秒百万条指令),集成晶体管2,300个,10微米制造工艺,最大寻址内存640bytes,生产曰期1971年11月.

30/30后来发展了，像个长腿的巧克力，不过道像点芯片了……

31/308008,8位主理器,主频200kHz,运算速度0.06MIPs,集成晶体管3,500个,10微米制造工艺,最大寻址内存16KB,生产曰期1972年4月.

再后来变薄啦

32/308085,8位主理器,主频5M,运算速度0.37MIPs,集成晶体管6,500个,3微米制造工艺,最大寻址内存64KB,生产曰期1976年.

变COOL啦

33/308086,16位主理器,主频4.77/8/10MHZ,运算速度0.75MIPs,集成晶体管29,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存1MB,生产曰期1978年6月.

286时代，像CPU了有点~

34/3080286,16位主理器,主频6/8/10/12~25MHZ,运算速度最高2.66MIPs,集成晶体管134,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存16MB,生产曰期1982年.

终于发展出带针脚的家伙，可惜那时候只有几十针而已~

35/3080386DX,32位主理器,主频16/20/25/33MHZ,运算速度最高达10MIPs,集成晶体管275,000个,1.5微米制造工艺,最大寻址内存4GB,生产曰期1985年10月.

486时代引领一场革命，而那是中国刚接受电脑时代！

36/30集成晶体管1.2M个,1微米制造工艺,168针PGA,最大寻址内存4GB,缓存8/16/32/64KB,生产曰期1989年4月.

80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主频25/33/50/66/75/100MHZ,总线频率33/50/66MHZ,运算速度20~60MIPs,最早的奔腾时代~！奔1

o(∩_∩)o...37/30Pentium,64位主理器,主频60/66/75/100/120MHZ(P54),133/150/166/200MHZ(P54C),总线频率60/66MHZ,运算速度90~240MIPs,集成晶体管3.1~3.5M个,1微米制造工艺,273或296针,最大寻址内存4GB,缓存16/256/512KB,生产曰期1993年3月.

38/30Celeron一代,（便宜）主频266/300MHZ(266/300MHzw/oL2cache,Covington芯心(Klamathbased),300A/333/366/400/433/466/500/533MHzw/128kBL2cache,Mendocino核心(Deschutes-based),总线频率66MHz,0.25微米制造工艺,生产曰期1998年4月)

39/30双核心的雏形40/30PentiumPro,64位主理器,主频133/150/166/180/200MHZ,总线频率66MHZ,运算速度达到300~440MIPs,集成晶体管5.5M个,1微米制造工艺,387针Socket8接口,最大寻址内存64GB,缓存16/256kB~1MB,生产曰期1995年11月.

41/30添加“MMX”技术42/30PentiumMMX(MMX:Multi-MediaExtensions,增加57条多媒体指令),64位主理器,主频150/150/166/200/233MHZ(P55C),总线频率66MHZ,运算速度达到435MIPs,集成晶体管4.1~4.5M个,1微米制造工艺,SOCKET7接口,最大寻址内存4GB,缓存16/256/512KB,生产曰期1993年3月.

43/30奔2啦~！！！44/30当时很流行的芯片组

45/30PentiumII,64位主理器,主频200/233/266/300/333/350/400/450MHZ,总线频率66/100MHZ,运算速度达到560~770MIPs,集成晶体管7.5M个,1微米制造工艺,全新SLOT1接口,最大寻址内存64GB,L1缓存16kB,L2缓存512KB,生产曰期1997年3月.46/30Celeron二代Celeron二代,主频533MHZ~1GHZ(Coppermine核心:1.6V,总线频率66/100MHZ,L2缓存128K,Socket370),0.18微米制造工艺,生产曰期2000年.

47/30奔腾3，一颗强劲的“心”终于出现啦！~48/30PentiumIII,64位处理器,主频450/500MHZ(Katmai核心:2.0V,100MHz总线频率,512kBL2cache,slot1接口),533MHZ~1.13GHZ(Coppermine核心:1.6V,100/133MHz总线频率,256kBL2cache,Socket370),0.25~0.18微米制造工艺,生产曰期1999~2000年.

49/30Celeron三代Celeron三代(Tulatin,图拉丁核心),主频1GHZ~1.3GHZ,总线频率100MHZ,0.13微米制造工艺，Socket370接口,256k的二级缓存，绝对不怕压坏的核心，低功耗，发热量小等优势一改赛扬II的种种缺陷，超频性能绝佳,2002年生产.

50/300.3纳米封装技术的

51/30Pentium4(478针),至今分为三种核心:Willamette核心(主频1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工艺),Northwood核心(主频1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工艺,二级缓存512K),Prescott核心(主频2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工艺,1M二级缓存,13条全新指令集SSE3),生产曰期2001年7月.

52/30双核时代~革命的到来！

53/30酷睿2的力量54/30I3

I5

I7IntelCorei5750研发代号为Lynnfield，采用45nm制作工艺，频率为2.66G，外频133MHz，倍频为25x，通过TurboMode技术，使其频率最高可达3.2G。Corei5750采用三级缓存系统，每个核心拥有独立的一、二级缓存，分别为64KB和256KB，四个核心共享8MB三级缓存。由于Corei5750并不支持超线程技术，因此四核CPU也只有四个线程。此外，CPU支持MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1+4.2、EM64T等技术。目前i7980

7999元左右55/3056/3057/30第一个微处理器是1971年美国Intel公司生产通用的4位微处理器4004（内含2300个晶体管），它的改进型是Intel4040，以它为核心构成的微型机是MCS-4，它的体积小，价格低等特点引起了许多部门和机构的兴趣。1972年，Intel公司又生产了第一个8位通用微处理器8008，以Intel8008为核心构成的微型计算机是MCS-8。通常，人们将Intel4004、4040、8008称为第一代微处理器。这些微处理器的字长为4位或8位，集成度大约为2000管／片，时钟频率为1MHz。58/30第一代微处理器的特点是：微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整、运算功能单—；存储器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇编语言。但价格低廉，使用方便，主要应用是面向袖珍计算器、工业仪表、过程控制、家电、交通灯控制等简单控制场合。59/30第二代微处理器的特点是：在系统结构上已经具有典型计算机的体系结构，具有中断和DMA（DirectMemoryAccess，直接存储器存取）等控制功能，设计考虑了机器间的兼容性、接口的标准化和通用性，配套外围电路的功能和种类齐全。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。8位微处理器和以他为CPU构成的微型机广泛应用于信息处理、工业控制、汽车、智能仪器仪表和家用电器领域。这些微处理器的时钟频率为2～4MHz，集成度为5000管／片。60/30其中设计最成功、应用最广泛的是1973年由Intel公司推出的8080／6085，1975年由Zilog（美国齐格洛公司）推出的Z-80，它是国内曾经最流行的单板微型机TP801的CPU。1974年由美国Motorola公司推出MC6800。由Rockwell公司推出6502，它是IBM-PC机问世之前世界上最流行的微型计算机AppleⅡ（苹果机）的CPU。61/30第三代微处理器的特点是：具有丰富的指令系统和多种寻址方式，多种数据处理形式，采用多级中断，有完善的操作系统。由它们组成的微型计算机的性能指标已达到或超过当时的中档小型机的水平。62/30其中，有代表性的三种芯片是Intel公司1978年推出的16位微处理器Intel8086，Zilog的Z8000，以及Motorola的M68000。这些微处理器的时钟频率为4～8MHz，集成度为20000管／片。特别是1982年，Intel公司又推出80286微处理器，它是16位微处理器中的高档产品，其集成度达到10万个晶体管／片，时钟频率为10MHz，平均指令执行时间为0.2μs的，速度比8086快5～6倍。将这些微处理器称为第一代超大规模集成电路微处理器。63/30第四代微处理器的特点是：这些微处理器内部采用流水线控制（80386采用6级流水线，使取指令、译码、内存管理、执行指令和总线访问并行操作），时钟频率达到16～33MHz，平均指令执行时间约0.1μs，具有32位数据总线和32位地址总线，直接寻址能力高达4GB，同时具有存储保护和虚拟存储功能，虚拟空间可达64TB，运算速度为每秒300～400万条指令，即3～4MIPS（MillionInstructionPerSecond，每秒百万条指令）。64/30代表：Intel80386和Motorola68020相继推出，这两者都是32位的微处理。其后，Intel又陆续推出32位的80486，第四代是32位微处理器时代。1983年Zilog公司推出的Z-80000，1984年Motorola公司推出的MC68020、1985年Intel公司推出的Intel80386和NEC公司的V70等。65/30特别是1989年后，Intel公司又推出更高性能的32位微处理器Intel80486，其集成度达120万管／片，是80386的4倍，增加了片内协处理器和8KB的片内高速缓存（即一级cache），支持配置外部cache（即二级cache），其内部数据总线宽度有32位、64位和128位，分别用于不同单元间的数据交换。80486还首先采用了RISC（ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）技术，使CPU可以一个时钟周期执行一条指令。66/30它采用突发总线（BurstBUS）技术与外部RAM进行高速数据交换，大大加快了数据处理速度。由于采用了上述先进技术，大大缩短了每条指令的执行时间，有效地提高了80486的处理速度，在相同时钟频率下，80486的处理速度一般要比80386快3～4倍。80486的高档芯片80486-DX2的时钟频率为66MHz时，其速度可达54MIPS。同期推出的高性能32位微处理器还有Motorola公司的MC68040和NEC公司的V80等。由这些高性能32位微处理器组成的32位微型计算机的性能已达到或超过当时的高档小型机甚至大型机水平，被称为高档（超级）微型机。67/301993年以后，Intel又陆续推出了Pentium、PentiumPro、PentiumMMX、PentiumⅡ、PentiumⅢ和PentiumⅣ，这些CPU的内部都是32位数据宽度，所以都属于32位微处理器。在此过程中，CPU的集成度和主频不断提高。（准）64位CPU第五代微处理器的推出，使微处理器技术发展到了一个崭新阶段，Pentium处理器不仅继承了其前辈的所有优点，而且在许多方面又有新的突破，使微处理器技术达到当时的最高峰。68/30五代微处理器的特点是：采用了全新的体系结构，内部采用超标量流水线设计，在CPU内部有UV两条流水线并行工作，允许Pentium在单个时钟周期内执行两条整数指令，即实现指令并行；Pentium芯片内采用双cache结构，即指令cache和数据cache，每个cache为8KB，数据宽度为32位，避免了预取指令和数据可能发生的冲突。69/30数据cache还采用了回写技术，大大节省了CPU的处理时间；它采用分支指令预测技术，实现动态地预测分支程序的指令流向，大大节省了CPU用于判别分支程序的时间。为了强化浮点运算能力，Pentium微处理器中的浮点运算部件在486的基础上彻底重新设计，其执行过程分为8级流水线和部分指令固化的硬件执行浮点运算技术，保证每个时钟周期至少能完成一个浮点操作，大大地提高了浮点运算速度。70/30cache高速缓冲存储器一种特殊的存储器子系统，其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问。存储器的高速缓冲存储器存储了频繁访问的RAM位置的内容及这些数据项的存储地址。当处理器引用存储器中的某地址时，高速缓冲存储器便检查是否存有该地址。如果存有该地址，则将数据返回处理器；如果没有保存该地址，则进行常规的存储器访问。因为高速缓冲存储器总是比主RAM存储器速度快，所以当RAM的访问速度低于微处理器的速度时，常使用高速缓冲存储器。71/17072/30数值计算、数据处理及信息管理这一应用方向包括了工程计算、图形图像处理、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助教育（CAI）、文字图表处理、数据库管理及家庭娱乐等。过程控制及智能化仪表应用于这一方向的主要是一些专用微机，如工业PC机、STD总线工控机及8/16位微处理芯片或单片微控制芯片构成的各种目标系统。2.微型计算机的应用73/30二、微型计算机的指标和分类运算速度字长存储容量存取速度系统总线1.微型计算机的主要性能指标外部设备配置可靠性、可用性、兼容性和可维护性输入、输出数据传输速率系统软件配置74/30运算速度每秒钟计算机执行的指令条数。单位“百万指令/秒”。主要用来衡量计算机运算的快慢程度。同一台计算机，执行不同的运算所需时间可能不同，因而对运算速度的描述常采用不同的方法。微型机一般用主频描述运算速度。时钟频率是指CPU在单位时间（秒）内发出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运算速度。时钟频率越快，计算机的运算速度也越快。主频的单位是兆赫兹（MHz）。例如：PentiumⅢ/800的主频：800MHzPentiumⅣ2.4GHZ的主频：2.4GHz。75/30关于主频CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPUClockSpeed）。通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度，其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。76/30主频和实际的运算速度存在一定的关系，但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系，因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存、指令集，CPU的位数等等）。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的Pentium4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。77/30CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在100MHz主频时，将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半，自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其它各分系统的运行情况有关，只有在提高主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。78/30提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的，在硅片上的元件之间需要导线进行联接，由于在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。79/3080/30字长微处理器内部一次可以并行处理二进制代码的位数。字长越长，所表示的数据精度越高、运算速度越快。字长与CPU内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度是一致的。大多数CPU内部的数据总线与微处理器的外部数据引脚宽度相同。“准××位”芯片：微处理器内部数据总线为××位，而外部数据引脚不足××位，对这类芯片仍然以它们的内部数据总线宽度为字长，称作“准××位”芯片。如Intel8088微处理器内部数据总线为16位，而芯片外部数据引脚只有8位，则8088被称为“准16位”微处理器芯片，同理，80386SX被称作“准32位”微处理器芯片。81/30存储容量微机内部存储器存储二进制信息的多少，最小单位为字节。通常把8位二进制代码称为一个字节(Byte)，16位二进制代码称为一个字(Word)，把32位二进制代码称为一个双字(DWord)。存储器容量一般以字节为最基本的计量单位。一个字节记为1B，1024个字节记为1KB，1024KB记为1MB，1024MB记为1GB，而1024GB记为1TB。1Byte=8bit 1KB=210Byte=1024Byte1MB=210KB 1GB=210MB 1TB=210GB存储容量分为主存容量和外存容量。内存储器，也简称主存，是CPU可以直接访问的存储器，需要执行的程序与需要处理的数据就是存放在主存中的。主存容量指内存储器能够存储信息的总字节数。内存容量的大小反映了计算机存储程序和处理数据能力的大小，容量越大，运行速度越快。主存容量多以MB为单位，如64MB，256MB等。外存储器的容量指外存储器所能容纳的总字节数，外存储器容量通常是指硬盘容量（包括内置硬盘和移动硬盘）、磁盘、磁鼓、磁带的容量。外存储器容量越大，可存储的信息就越多，可安装的应用软件就越丰富。目前，硬盘容量一般为80GB至200GB，有的甚至已达到1000GB。82/3083/30存取速度存储器完成一次读/写操作所需的时间，一般几十～几百微米。存取周期：存储器连续进行读/写操作所允许的最短时间间隔。存取周期越短，存取速度越快。84/30系统总线连接微机系统各功能部件的公共数据通道。主要性能指标：数据传送位数、总线工作时钟频率。数据传送位数越宽，总线工作时钟频率越高，则系统总线的信息吞吐率就越高，微机系统的性能就越强。常用总线标准：ISA、EISA、VESA、PCI85/30外部设备配置在微机系统中，外部设备占据了重要的地位。计算机信息输入、输出、存储都必须由外设来完成，微机系统一般都配置了显示器、打印机、网卡等外设。微机系统所配置的外设，其速度快慢、容量大小、分辨率高低等技术指标都影响着微机系统的整体性能。一般所配外设越多，系统功能就越强。86/30可靠性、可用性、兼容性和可维护性可靠性是指计算机连续无故障运行时间的长短可用性是指计算机的使用效率。兼容性是指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能，任何一种计算机中，高档机总是低档机发展的结果。原来为低档机开发的软件不加修改便可以在它的高档机上运行和使用，则称此高档机为向下兼容。可维护性是指计算机的维修效率。

可靠性、可用性和可维护性越高，则计算机系统的性能越好。87/30输入输出数据传输速率输入输出数据传输速率决定了可用的外设和与外设交换数据的速度。提高计算机的输入输出传输速率可以提高计算机的整体速度。88/30系统软件配置系统软件是计算机系统不可缺少的组成部分。微机硬件系统仅是一个裸机，它本身并不能运行，若要运行，必须有基本的系统软件支持，如DOS、Windows等操作系统。系统软件配置是否齐全，软件功能的强弱，是否支持多任务、多用户操作等都是微机硬件系统性能能否得到充分发挥的重要因素。以上只是一些主要性能指标。除了上述这些主要性能指标外，微型计算机还有其他一些指标，另外，各项指标之间也不是彼此孤立的，在实际应用时，应该把它们综合起来考虑，而且还要遵循“性能价格比”的原则。还有一些评价计算机的综合指标，例如，系统的完整性和安全性以及性能价格比。89/3090/302.微型计算机的分类序号分类标准名称1结构台式机、便携机、平板电脑2字长4位、8位、16位、32位、64位3应用对象单片机、单板机、个人计算机4应用领域通用机、专用机5档次低档机、中档机、高档机6使用形式独立式、嵌入式台式机需要放置在桌面上，它的主机、键盘和显示器都是相互独立的，通过电缆和插头连接在一起；便携式个人微机又称笔记本电脑，它把主机、硬盘驱动器、键盘和显示器等部件组装在一起，体积只有手提包大小，并能用蓄电池供电，可以随身携带；“平板电脑”(TabletPC)被称代表PC产品未来发展趋势的产品。作为基于“智能墨水技术”的划时代产品，平板电脑可实现多功能的手写输入，给用户提供更自然和更方便的电脑沟通途径，比尔·盖茨声称，这种电脑将“开启移动计算新纪元”，并最终成为便携式个人电脑的主流。91/30按传统的划分方法，根据所使用的微处理器的字长，目前微型计算机可分为4位机、8位机、16位机、32位机以及64位机。即分别以4位、8位、16位、32位、64位处理器为核心组成的微型计算机。92/30单片机（又称单片微控制器）是把一个计算机系统集成到一个芯片上，而不是完成某一个逻辑功能的芯片。它主要是将微处理器、部分存储器、输入输出接口都集成在一块集成电路芯片上，一块芯片形成的微型计算机，它具有完整的微型计算机功能。单片机具有体积小、可靠性高、成本低等特点，广泛应用于智能仪器、仪表、家用电器、工业控制等领域93/30单板机是将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包括微处理器、存储器和输入输出接口，还有简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插座等。功能比单片机强，适于进行生产过程的控制。单板机具有结构紧凑、使用简单、成本低等特点，常常应用于工业控制和实验教学等领域。94/30PC机（PersonalComputer，个人计算机）也就是人们常说的PC机，它是将一块主机板(包括微处理器、内存储器、输入/输出接口等芯片)和若干接口卡、外部存储器、电源等部件组装在一个机箱内，并配置显示器、键盘、鼠标等外部设备和系统软件构成的微型计算机系统。PC机具有功能强、配置灵活、软件丰富、使用方便等特点。95/30通用计算机适用解决多种一般问题，该类计算机使用领域广泛、通用性较强，在科学计算、数据处理和过程控制等多种用途中都能适用；专用计算机用于解决某个特定方面的问题，配有为解决某问题的软件和硬件，如生产过程自动化控制、工业智能仪表等专门应用。工业应用微型机对于温度范围（一般为0～55℃）、湿度范围和抗干扰能力都要比民用机高，其重要的设计要求是实时性、中断处理能力很强，并要求有实时操作系统。军用微型机对于上述几项要求比工(业)用机更严格，在机械结构上还要求加固。96/30按微型计算机的档次可分为低档机、中档机和高档机。计算机的核心部件是它的微处理器，也可以根据所使用的微处理器档次将微型计算机分为8086机、286机、386机、486机、586(Pentium)机、PentiumⅡ机、PentiumⅢ机和PentiumⅣ机等。97/30嵌入式系统是以嵌入式计算机（EmbeddedComputer）为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。和通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用，它的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。98/30嵌入式系统应具有的特点是：要求高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，要求系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时处理能力，这就要求嵌入式操作系统(EOS)具有实时处理能力；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。嵌入式是指微计算机作为一个部件放入应用系统之中，通常单片微计算机和板级微计算机都属于嵌入式，具有机箱的微计算机也可以是嵌入式的。独立使用方式的最常见微型机是使用方便的个人计算机PC，办公室自动化、商业用途和科学计算机都可应用PC。99/30自从人类1947年发明晶体管以来，60多年间半导体技术经历了硅晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路、甚大规模集成电路等几代，发展速度之快是其他产业所没有的。半导体技术对整个社会产生了广泛的影响。中央处理器是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件，伴随着大规模集成电路技术的迅速发展，芯片集成密度越来越高，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，被统称为“微处理器”100/30今天，微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动电话等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智能设备的关键部件。超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理器建造。根据微处理器的应用领域，微处理器大致可以分为三类：通用高性能微处理器、嵌入式微处理器和数字信号处理器、微控制器。101/30一般而言，通用处理器追求高性能，它们用于运行通用软件，配备完备和复杂的操作系统；嵌入式微处理器强调处理特定应用问题的高性能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，主要用于蜂窝电话、CD播放机等消费类家电；微控制器价位相对较低，在微处理器市场上需求量最大，主要用于汽车、空调、自动机械等领域的自控设备。102/30103/301.微处理器是微型机控制和处理的核心。全部电路集成在一块大规模集成电路中。包括算术逻辑部件（ALU）、寄存器、控制部件，这3个基本部分由内部总线连接在一起。微处理器把一些信号通过寄存器或缓冲器送到集成电路的引线上，以便与外部的微型机总线相连接。

104/301.微处理器图1微处理器内部结构图ALU：算术逻辑部件寄存器：存放操作数、中间结果、状态标志、地址信息等；控制部件：根据当前所执行的指令的要求，产生一定时序的控制信号，控制该指令所规定操作的执行。这三个基本部分在微处理器内由内部总线连接在一起，在微处理器内部，这三部分之间的信息交换是采用总线结构来进行的，总线是各组件之间信息传输的公共通路，这里的总线称为“内部总线”（或“片内总线”），对用户而言无法直接控制内部总线的工作，因此内部总线是“透明”的。105/30微处理器强调的是由集成电路构成的CPU，CPU是一个大范围，微处理器是CPU中的一部分。由于大型的计算机的CPU不是一片两片集成电路，而是几十片甚至是上百片集成电路所构成的，所以不能称为微处理器。CPU与微处理器是不能完全等同的，微处理器是CPU的一部分。作为微型计算机来讲，它的CPU即为微处理器106/30107/302.微型计算机以微处理器为核心，配以内存储器以及输入输出（I/O）接口和相应的辅助电路而构成的裸机。采用总线结构来实现相互之间的信息传递。108/302.微型计算机图2微型计算机内部结构图微机三总线地址总线（AB）数据总线（DB）控制总线（CB）总线：传递信息的一组公用导线。CPU如同微型计算机的心脏，它的性能决定了整个微型机的各项关键指标；存储器包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)；输入输出接口电路是用来使外部设备和微型机相连的；总线为CPU和其他部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。微机各功能部件相互传输数据时，需要有连接它们的通道，这些公共通道就称为总线（BUS）。CPU本身由若干个部件组成，这些部件之间是通过总线连接。通常把CPU芯片内部的总线称为内部总线，而连接系统各部件间的总线称为外部总线或称为系统总线。—次传输信息的位数则称为总线宽度。109/30微型机是一个独特的结构。有了总线结构以后，系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件面向总线的单一关系。一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中，使系统功能得到扩展。和CPU直接相连的总线称为CPU总线。CPU总线实际上包含三种不同功能的总线，数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。110/30111/30

地址总线AB（AddressBus）传送地址信息。即CPU在地址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址，该总线为单向总线。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存单元的范围。序号字长地址总线寻址范围典型产品1816216=64KBMCS-51单片机21620220=1MBIntel808633232232=4GBIntel80486112/30传送数据信息的总线。在CPU进行读操作时，内存或外设的数据通过数据总线送往CPU；在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据总线送往内存或外设，所以该总线为双向总线。

数据总线DB（DataBus）113/30传送控制信息的总线。分为两类：

输出控制线：一类是通过对指令的译码，由CPU内部产生，这些信号由CPU送到存储器、输入／输出接口电路和其他部件。如：、输入控制线：微型计算机系统的其他部件产生并送到CPU的信号，如中断请求信号INTR、准备就绪信号READY等。注意：在一个系统中，除了CPU有控制总线的能力外，DMA控制器等设备也有控制总线的能力，他们被称为总线主控设备或总线请求设备；而连在总线上的存储器和I/O设备，则是被访问和被控制的对象，他们被称为总线控制设备。

控制总线CB（controlbus）114/30

在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线，其他总线主控设备必须放弃对总线的控制。在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一个发送者向总线发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得信号。

总线的功能特点115/30微型计算机系统

（MicrocomputerSystem）图3微处理器、微机、微机系统三者的关系由微机、外围设备（打印机、显示器、磁盘机和磁带机等）及其它专用电路、电源、面板、机架及足够的软件构成，简称μCS或MCS。微型计算机的硬件系统称为裸机，裸机不能做任何事情。裸机配上系统软件，加上电源和合适的外部设备，就构成了一个可以使用的微型计算机系统。这里的系统软件是指用来实现对计算机资源进行管理，便于人们使用计算机而配置的软件。116/30由此可见，微型计算机系统由作为裸机的硬件系统和用来管理计算机资源的软件系统两大部分组成。其中，硬件是构成计算机系统的物理实体或物理装置。例如，微处理器、存储器、主板、机箱、键盘、显示器和打印机等。软件是指为运行、维护、管理和应用计算机所编制的所有程序的集合。软件一般分为系统软件和应用软件两大类。117/30系统软件是指管理、控制和维护计算机的各种资源，以及扩大计算机功能和方便用户使用计算机的各种程序集合。它是构成计算机系统必备的软件，通常又分为操作系统、语言处理程序、工具软件和数据库管理系统四类。应用软件是为了解决各种实际问题而设计的计算机程序，通常由计算机用户或专门的软件公司开发。118/30现代计算机硬件和软件之间的分界线并不十分明显，软件与硬件在逻辑上有着某种等价的意义。在一个计算机系统中，硬件与软件之间的功能分配及相互配合是设计的关键性问题之一，通常需要综合考虑价格、速度、存储容量、灵活性、适应性以及可靠性等诸多因素。微处理器、微型计算机和微型计算机系统这三者的概念和含义是不同的。119/30120/30微机概述部分小结微型计算机是以微处理器作为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。本书主要讲解以8086/8088微处理器构成的PC/XT微机系统的组成和各部分的工作原理。所有微机系统都是以总线为基础工作的。总线包括地址总线（单向）、数据总线（双向）和控制总线（每一根控制总线都是单向的，有输入、输出之分）。在同一时刻只能有一个总线主控设备，但可以有多个总线接收设备。121/30四、计算机中数的表示和编码本节内容数制及其转换机器数的表示方法BCD码的概念教学重点二、十、十六进制的转换原码、反码、补码的概念及转换122/301.数制及其转换

迄今为止，所有的电子计算机以二进制进行算术和逻辑运算。微型计算机和其他数字电路设备也是如此。操作计算机时，大多是通过键盘输入十进制数字和符号命令，计算机把他们转换成二进制形式进行识别、运算和处理。运算结果，计算机又还原成十进制数字和符号在输出设备上反映出来。123/30数制：即进位计数制。用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。如：十进制数、二进制数、八进制数等。进位计数制的三要素：数码、基数、位权。数码：用不同的数字符号来表示一种数制的数值，数字符号称为“数码”。基数：数制中所允许使用的数码个数称为基数。位权：数制每一位所具有的值称为权。位权的大小以基数为底,数码所在位子的序号为指数的整数次幂。

进位记数制的概念124/30表1计算机中常用的进制数进制数标记数码记数原则备注十进制D0,1,2,…,8,9逢十进一，借一当十人们最常用二进制B0,1逢二进一，借一当二计算机采用八进制Q0,1,2,3,4,5,6,7逢八进一，借一当八为简化二进制数据的书写十六进制H0,1,…,9,A,B,C,D,E,F逢十六进一，借一当十六为简化二进制数据的书写二进制是计算机中采用的数制，计算机中之所以采用二进制而不采用十进制是因为二进制具有如下的几个特点

其一：简单易行，容易实现

因为二进制数只有“0”和“1”两个基本符号，易于用两种对立的物理状态表示。例如，可用电灯开关的“闭合”状态表示“1”，用“断开”状态表示“0”；晶体管的导通表示“1”，截止表示“0”；电容器的充电和放电、电脉冲的有和无、脉冲极性的正与负、电位的高与低等一切有两种对立稳定状态的器件都可以表示二进制的“0”和“1”。而十进制数有10个基本符号，要用10种状态才能表示，所用电子器件实现起来是很困难的。

125/30其二：运算规则简单二进制的计算规则非常简单，二进制求积规则仅有4条：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1，而十进制求积规则有81条。

其三：适合逻辑运算二进制中的0和1正好分别表示逻辑代数中的假值（False）和真值（True）。二进制代表逻辑值容易实现逻辑运算。126/30十进制数的特点

⑴由十个数码0～9组成；⑵基数是10，逢十进一；⑶小数点左边从右至左其各位的位权依次是：100、101、102、103等，小数点右边从左至右其各位的位权依次是：10-1、10-2、10-3等等。例如：十进制数945.68可以表示为：945.67=9×102＋4×101＋5×100＋6×10-1＋8×10-2127/30二进制数的特点

由两个数码0、1组成；基数是2，逢二进一；小数点左边从右至左其各位的位权依次是：20、21、22、23等，小数点右边从左至右其各位的位权依次是：2-1、2-2、2-3等。例如：二进制数101.01可以表示为：101.01=1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2。128/30八进制数的特点⑴由八个数码0～7组成；⑵基数是8，逢八进一；⑶小数点左边从右至左其各位的位权依次是：80、81、82、83等，

小数点右边从左至右其各位的位权依次是：8-1、8-2、8-3等。例如：八进制数235.74可以表示为：235.74=2×82＋3×81＋5×80＋7×8-1＋4×8-2129/30十六进制数的特点⑴由十六个数码0～9和A～F组成；⑵基数是16，逢十六进一；⑶小数点左边从右至左其各位的位权依次是：160、161、162等，

小数点右边从左至右其各位的位权依次是：16-1、16-2等。例如：十六进制数3A.C1可以表示为：3A.D1=3×161＋10×160＋12×16-1＋1×16-2130/30对于任意的R进制数an-1an-2…a1a0.a-1…a-m(其中n为整数位数，m为小数位数)

可以表示为以下和式：an-1×Rn-1+an-2×Rn-2+…+a1×R1+a0×R0+a-1×R-1+…+a-m×R-m

(其中R为基数)

在计算机里，通常用数字后面跟一个英文字母来表示该数的数制的书写方法131/30

⑴二进制数尾部加B（binary）。⑵十六进制数尾部加H（hexadecimal）；如记数符号A,B,C,D,E,F打头，头部应加0，为了和符号名相区分，如0A8F5H；记数符号a,b,c,d,e,f不区分大小写，与ABCDEF等效。⑶十进制数尾部加D（decimal），但通常可以省略。⑷八进制数尾部加O（octal）或者Q。132/30133/301.二和十进制数转换（1）二进制数转换为十进制数：按权展开相加例:11101.101 =1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125=29.875（2）十进制数转换为二进制数：整数和小数分别进行转换

l

整数转换：除2取余逆序排列

l

小数转换：乘2取整顺序放在小数点后

进制间的转换134/30例5：将（137）D转换为二进制数。

2137余数（结果）低位

268----------1234----------0217----------028----------124----------022----------021----------00----------1高位 转换结果：（136）D=（10001001）B例6：将（0.625）D转换为二进制数。

0.625×21.25×20.5×21.0

取整：高位低位 转换结果：(0.625)D=(0.101)B十转二进制数转换举例135/30注意：十进制整数都可以用二进制或十六进制数准确地表示。但十进制小数有可能不能准确地表示，如：0.8＝0.110011001100……B＝0.CCC……H遇到这种情况，一般可根据精度要求截取足够的位数二和十进制数转换注意事项⑵十进制数转换为八进制数十进制数转换成八进制数，方法同十进制数转换成二进制数，只不过“除2取余”变为“除八取余”，“乘2取整”变为“乘八取整”。例1.2将123.32D转换成八进制数（转换结果取3位小数）整数部分的转换：123/8=15（a0=3）15/8=1(a1=7)1/8=0(a2=1)123D=173Q136/30小数部分的转换：0.32×8=2.56（b1=2）0.56×8=4.48(b2=4)0.48×8=3.84(b3=3)0.32D≈0.243Q最后结果123.32D=173.243Q⑶十进制数转换为十六进制数十进制数转换成十六进制数，整数部分：“除16取余”，小数部分：“乘16取整”例1.3将58412.45D转换成十六进制数（转换结果取3位小数）整数部分的转换：58412/16=3650（a0=12D=0CH）3650/16=228(a1=2)228/16=14(a2=4)14/16=0(a3=14D=0EH)58421D=E42CH137/30小数部分的转换：0.45×16=7.2（b1=7）0.2×16=3.2(b2=3)0.2×16=3.2(b3=3)0.45D=0.733H最后结果为：58412.45D=E42C.733H138/30非十进制数转换为十进制数把各非十进制数(二进制数、八进制数、十六进制数)按权展开求和得到的结果即为十进制数。例1.4将二进制数11.01B转换成等值的十进制数11.01B=1×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2=2+1+0.25=3.25D例1.5将八进制数（2576.4）8转换成等值的十进制数（2576.4）8＝2×83+5×82＋7×81＋6×80+4×8-1＝（1406.5）10例1.6将十六进制数（A3D.B）16转换成等值的十进制数（A3D.B）16＝10×162+3×161＋13×160＋11×16－1＝（2621.6875）10139/30二进制数转换成八进制数

8是2的整数次幂，即8＝23，因此3位二进制数相当于l位八进制数，它们之间的转换关系也相当简单。由于二进制数表示数值的位数较长,进制越大，数的表达长度也就越短，因此常需用八进制数来表示二进制数。

二进制数转换成八进制数的方法是：将二进制数从小数点开始分别向左（整数部分）和向右（小数部分）每3位二进制数码分成一组，整数部分向左分组，不足位数左补0。小数部分向右分组，不足部分右边加0补足，然后将每组二进制数转化成八进制数即可。140/30例1.7将二进制数（10101110.00101011）2转换成八进制数(010

101

110

.001

010

110)2=（256.126）8

2

5

6

.

1

2

6⑵二进制数转换成十六进制数16是2的整数次幂，即16＝24，因此4位二进制数相当于l位十六进制数，它们之间的转换关系也相当简单。由于二进制数表示数值的位数较长,因此常需用十六进制数来表示二进制数。二进制数转换成十六进制数的方法是：将二进制数从小数点开始分别向左（整数部分）和向右（小数部分）每4位二进制数码分成一组，整数部分向左分组，不足位数左补0。小数部分向右分组，不足部分右边加0补足，然后将每组二进制数转化成十六进制数即可。141/30例1.8将二进制数（11101110.0010101111）2十六进制数

(1110

1110

.0010

1011

1100)2=（EE.2BC）16

E

E

.

2

B

C⑶八进制数转换成二进制数八进制数转换成二进制数的方法是：将每一位八进制数写成相应的3位二进制数，再按顺序排列好。例1.9把八进制数（2376.16）8转换为二进制数。最后结果为：（2376.14）8＝（10011111110.00111）2注意：整数前的高位零和小数后的低位零可取消。⑷十六进制数转换成二进制数十六进制数转换成二进制数的方法是：是将1位十六进制数用4位二进制数码来表示，再按顺序排列好。142/30143/301、二进制数到八、十六进制数转换：四（三）位化一位，不足补0。例：将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。

1000110.01=01000110.0100B=(46.4)H2、八、十六进制数到二进制数的转换：一位化三位（四位）例：将(35B.6)H转换为二进制数。

35B.6

0011010110110110=(001101011011.0110)B

注意：

从以上例题我们看到二进制和八进制、十六进制之间的转换非常直观，要把一个十进数转换成二进制数可以先转换为八进制数或十六进制数，然后再快速地转换成二进制数。同样，在转换中若要将十进制数转换为八进制数和十六进制数时。也可以先把十进制数转换成二进制数，然后再转换为八进制数或十六进制数，如表1.1所示为常用计数制对照表。

例如将十进制数678转换为二进制数，可以先转换成八进制数（除以8求余法）得1246，再按每位八进数转为3位二进数，求得1010100110B，如还要转换成十六进制数用4位一组很快就能得到2A6H。144/30145/30按位权展开求和整数除以16取余小数乘以16取整八进制数十六进制数二进制数十进制数4位化1位1位化4位按位权展开求和3位化1位1位化3位整数除以8取余，小数乘以8取整整数除以2取余小数乘以2取整按位权展开求和图2.1数制间的转换关系146/30二进制十六进制十进制八进制

二进制十六进制十进制八进制00000001001000110100010101100111012345670123456701234567

1000100110101011110011011110111189ABCDEF891011121314151011121314151617表2各种数制对照表147/30练习：1.00000H~003FFH共多少个单元？2.B0000H~BFFFFH共多少个单元？3.B8000H~BBF3FH共多少个单元？解1：共003FFH-00000H+1=400H =4*162=22*28=1KB=1024个单元解2：共BFFFFH-B0000H+1=10000H =1*164=1*216=64KB个单元解3：共BBF3FH-B8000H+1 =3F40H=3*163+15*162+4*161=16192（约16KB个单元）148/30二进制运算：逢二进一，借一当二

二进制算术运算【例】1001B+101B=？

1001

+）101 =1110结果：1001B+101B=111