第一章(单片微型计算机概述)

第一章单片微型计算机概述微机原理与接口技术、单片机原理与接口技术：讲解计算机的内部结构、内部工作原理、内部语言、工作过程。微机原理与接口技术：以PC机体系结构为基础，介绍微型机的结构、指令、程序设计和接口技术等内容。主讲芯片一般为8086/8088CPU。单片机原理与接口技术：以单片机体系结构为基础，介绍单片机的结构、指令、程序设计和接口技术等内容。两者特点：前者实用性不如后者。两者联系与区别：单片机是微机的一个分支，其特点是将CPU、存储器、I/O口、中断系统等集成到一块芯片上。两者的寻址方式、指令系统、接口与应用等知识点是相似的。11/20/20241一.计算机的发展及分类电子计算机按其性能分类：大型计算机/巨型计算机（MainframeComputer）中型计算机（MiddleComputer）小型计算机（Minicomputer）微型计算机（Microcomputer）电子管计算机（1946-1956）晶体管计算机（1957-1964）中小规模集成电路计算机（1965-1970）超大规模集成电路计算机（1971-今）11/20/20242电子管计算机（1946-1956）晶体管计算机（1957-1964）中小规模集成电路计算机（1965-1970）超大规模集成电路计算机（1971-今）微型计算机系统机(PC机)：数据运算，信息处理。单片微机：用于对控制功能要求并不复杂，但是对体积、功耗、成本等的要求比较苛刻的场合。一.计算机的发展及分类11/20/20243二.单片机的概念与类型

单片机20世纪70年代问世。已广泛应用在：工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等方面。11/20/20244在一块半导体芯片上，集成了：

中央处理单元CPU(CentralProcessingUnit)

只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)

随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)

I/O(InputandOutput)接口

定时器/计数器(Timer/Counter)

中断系统(Interrupt)

等功能部件，构成一台完整的数字电子计算机。1单片机概念11/20/20245单片机也称为：我国，习惯使用“单片机”这一名称。

嵌入式控制器EMCU（EmbeddedmicroControllerUnit）。微控制器MCU(MicroControllerUnit)1单片机概念11/20/20246（2）专用型专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强且数量巨大。对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考虑。

“专用”单片机具有十分明显的综合优势。

可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。按用途可分为通用型和专用型两大类：（1）通用型2单片机类型11/20/20247三单片机的历史及发展概况四个阶段：第一阶段(1971年～1976年)：单片机初级阶段。发展了各种4位单片机，多用于家用电器、计算器、高级玩具。第二阶段（1976年～1980年）：低性能8位单片机阶段。以

Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段(1980年～1983年)：高性能8位单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四阶段(1983年～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、

32位单片机推出阶段。11/20/20248四8位单片机的主要生产厂家和机型（1）美国Intel公司

MCS-51系列及其增强型、扩展型系列。（2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、

89S51等。（3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列，软、硬件设计资料丰富齐全。11/20/20249五单片机的发展趋势

1.CPU的改进

（1）采用双CPU结构，提高处理能力（2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。（3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter－Ictus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。2．存储器的发展

（1）加大存储容量。（2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器（3）程序保密化。11/20/2024103．片内I/O的改进（1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。（2）增加I/O口的逻辑控制功能。（3）设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式、网络化系统。4．外围电路内装化器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。

5．低功耗化

CMOS化、CHMOS工艺。总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化方向发展。11/20/202411六单片机的应用单片机因卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。使用温度：民品：

0°C—+70°C工业品：

-40°C—+85°C军品：

-65°C—+125°C。在下述的各个领域广泛的应用：1.工业自动化2.智能仪器仪表3.消费类电子产品4.通讯5．武器装备6．终端及外部设备控制7．多机分布式系统11/20/202412七MCS-51系列单片机20世纪80年代后期：Intel公司以专利的形式把8051内核技术转让给厂家。这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指令系统）相同，采用CMOS工艺。如：AT(Atmel)、Philips(飞利浦)、Winbond(华邦)、Siemens(西门子)、STC公司。不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号。8051系列：所有具有8051指令系统的单片机11/20/202413（1）基本型

典型产品：8031/8051/8751内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。（3）低功耗型

典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺，适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4）专用型

8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。（2）增强型

典型产品：8032/8052/8752MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：11/20/202414（5）超8位型

典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列单片机。将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制（PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新一代MCS-51产品。功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广泛的使用。（6）片内闪烁存储器型

美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计者的欢迎。11/20/20241589S51相对于89C51增加的新功能包括：

--新增加很多功能，性能有了较大提升，价格却基本不变，甚至比89C51更低！

--ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。

--工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率只有24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。

--具有双工UART串行通道。

--内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。

--全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。

--兼容性方面：向下完全兼容51全部子系列产品。比如8051、89C51等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。ATMEL公司当前主流的AT89S51单片机简介11/20/202416相关网站http:///wjyl

盐城工学院单片机原理与应用精品课程网站http://

天祥电子http:///other

Proteus仿真软件教程网址

http：//51单片机学习网http：///c51blog/inex.html单片机的C语言http：///广州周立功单片机http：///Philips公司http：//Intel公司http：//Motorola公司http：//

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北京单片机开发网http：//

中原单片机

11/20/202417八、单片机原理与接口课程的学习1学习本课程应硬件、软件兼顾并重，既要注意单片机的结构、原理，也要注意其汇编语言指令和程序，做到两者融会贯通，能够将两者相互渗透。2会组成单片机应用系统。学习时对单片机扩展用到的芯片、接口、以及各种应用实例(环节)须给予足够的重视。3学习本课程时，宜结合习题、实验、课程设计，以提高学习质量，巩固和扩大学习收获。4学习顺序：基本概念、硬件结构(CPU)、指令系统和程序设计、硬件结构(定时器/计数器、并口、串口、中断）、单片机扩展、接口应用。5总学时

64+S16周学时6（4-14周）11/20/2024181.2微型计算机基础计算机的基本结构微型计算机系统组成

微型计算机硬件

微型计算机软件11/20/2024191.2微型计算机基础1计算机的基本结构计算机结构图运算器：是计算机处理信息的主要部件。控制器：产生一系列控制命令，控制计算机各部件自动地、协调一致地工作。存储器：是存放程序与数据的部件。输入设备：用来输入程序与数据，常用的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机等。输出设备：将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。常用的输出设备有显示终端、数码管、打印机、绘图仪等。一.微型计算机的组成11/20/2024201计算机的基本结构计算机结构图中央处理单元CPU：运算器、控制器合称为中央处理单元CPU(CentralProcessingUnit)。主机：通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机主机。外设：输入、输出设备称为计算机的外围设备(简称“外没”)。一.微型计算机的组成1.2微型计算机基础11/20/2024212字长定义：一台计算机一次所能处理的二进制信息的位数称为该计算机的字长。说明：(1)微型计算机的字长有1位、4位、8位、16位、32

位等。

(2)用户通常要根据不同的任务选择不同字长的计算机。11/20/2024223.微型计算机系统组成(1)微型计算机系统的三个层次微处理器(Microprocessor)

微型计算机(Microcomputer)

微型计算机系统(MicrocomputerSystem)11/20/202423(1).微型计算机系统的三个层次硬件系统软件系统微型计算机系统微处理器存储器I/O接口总线微型计算机(主机)外设ALU工作寄存器组控制器键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪系统软件应用软件11/20/202424①核心级——微处理器微处理器简称CPU，是微型计算机的核心，主要包括：

算术逻辑单元ALU(ArithmaticLogicUnit)

控制部件CU(ControlUnit)

工作寄存器组RegistersCPU实现运算功能和控制功能11/20/202425②硬件系统级——微型计算机以微处理器为核心，配上只读存储器(ROM)、读写存储器(RAM)、输入/输出(I/O)接口电路及系统总线等部件，就构成了微型计算机。将CPU、存储器、I/O接口、总线等集成在一片超大规模集成电路芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机。11/20/202426③系统级以微型计算机为中心，配以相应的外围设备以及控制微型计算机工作的软件，就构成了完整的微型计算机系统。微型计算机如果不配有软件，通常称为裸机软件分为系统软件和应用软件两大类。11/20/202427(2)微型计算机结构微处理器（CPU）存储器输入/输出接口总线11/20/202428微型计算机结构框图存储器I/O接口输入/输出设备地址总线ABCPU数据总线DB控制总线CBAB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBusI/O接口I/O接口输入/输出设备11/20/202429微型计算机结构框图存储器I/O接口I/O接口地址总线ABCPU数据总线DB控制总线CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus输入/输出设备输入/输出设备11/20/202430①CPU计算机的控制中心，提供运算、判断能力构成：运算器(ALU)、控制器(CU)、寄存器组（Registers）11/20/202431①CPU微处理器典型结构运算器(ALU)控制器寄存器组11/20/202432微型计算机结构框图存储器I/O接口I/O接口地址总线ABCPU数据总线DB控制总线CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus输入/输出设备输入/输出设备11/20/202433②存储器存放程序和数据的记忆装置用途：存放程序和要操作的各类信息（数据、文字、图像、…）内存：ROM、RAM特点：速度快，容量小外存：磁盘、光盘、半导体盘、…特点：顺序存取/块存取，速度慢，容量大11/20/202434有关内存储器的几个概念A.内存单元的地址和内容B.内存容量C.内存的操作D.内存的分类11/20/202435A.内存单元的地址和内容内存包含有很多存储单元(每个内存单元包含8bit)，为区分不同的内存单元，对计算机中的每个内存单元进行编号，内存单元的编号就称为内存单元的地址。内存单元中存放的二进制信息称为内存单元的内容。101101108F04H内存单元地址内存单元内容......Bit7654321001011000*内存单元有时又称为地址单元0000H11/20/202436B.内存容量即内存单元的个数，以字节为单位。注意：内存空间与内存容量的区别

内存容量：实际配置的内存大小。例：某微机配置2条128MB的RAM内存条，其内存容量为256MB

内存空间：又称为存储空间、寻址范围，是指微机的寻址能力，与CPU的地址总线宽度有关。11/20/202437C.内存操作读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；写：CPU将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖；内存的读写的步骤为：CPU把要读写的内存单元的地址放到AB上若是写操作，CPU紧接着把要写入的数据放到DB上CPU发出读写命令数据被写入指定的单元或从指定的单元读出到DB若是读操作，

CPU紧接着从DB上取回数据11/20/202438C.内存操作内存读操作过程：①②③11/20/202439C.内存操作内存写操作过程：①②③11/20/202440D.内存储器的分类读写存储器RAM(RandomAccessMemory)可读可写易失性，临时存放程序和数据只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）工作时只能读非易失性，永久或半永久性存放信息11/20/202441微型计算机结构框图存储器I/O接口I/O接口地址总线ABCPU数据总线DB控制总线CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus输入/输出设备输入/输出设备11/20/202442③输入/输出接口简写为I/O接口，是CPU与外部设备间的桥梁CPUI/O接口外设11/20/202443接口的功能提供驱动外设的电压或电流；匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信号类型、数据格式等；缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的运行状态信息；DMA控制和中断控制。11/20/202444微型计算机结构框图存储器I/O接口输入设备I/O接口地址总线AB输出设备CPU数据总线DB控制总线CBI/O接口AB：AddressBusDB：DataBusCB：ControlBus11/20/202445④总线BUS连接多个功能部件的一组公共信号线

地址总线AB：用来传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。地址线的根数决定了CPU的寻址范围。

CPU的寻址范围=2n，

n：地址线根数数据总线DB：在CPU与存储器、I/O接口之间数据传送的公共通路。数据总线的条数决定CPU一次最多可以传送的数据宽度。控制总线CB：用来传送各种控制信号11/20/202446二、微型计算机的软件1.软件定义

硬件：是在执行任务过程中相对固定的一种物质体现。软件：则是在执行任务过程中比较灵活的信息的体现，即指使用和管理计算机的各种程序(Program)。2.指令

指令：控制计算机进行各种操作的命令称为指令。操作码：表示该指令执行何种操作。

操作数：表示参加运算的数据或数据所在的地址11/20/2024473.程序

程序：一系列指令的有序集合称为程序。程序设计：编制程序的过程称为程序设计。

11/20/2024484.机器语言、汇编语言和高级语言

(1)汇编语言：用助记符(通常是指令功能的英文缩写)表示操作码、用字符(字母、数字、符号)表示操作数的指令称为汇编指令。用汇编指令编制的程序称为汇编语言程序。特点：①这种程序占用存储器单元少，执行速度较快，能够准确掌握执行时间，可实现精细控制，因此特别适用于实时控制。②然而汇编语言是面向机器的语言，各种计算机的汇编语言是不同的，必须对所用机器的结构、原理和指令系统比较清楚，才能编写出它的各种汇编语言程序，而且不能通用于其他机器，这是汇编语言的不足之处。11/20/202449(2)高级语言：为使用户编程容易，程序中所用的语句与实际更接近，而且使用户不必了解具体的机器，就能编程，使编出的程序通用性更强，于是产生了高级语言。常用的高级语言有BASIC、FORTRAN、C等。

特点：高级语言是面向过程的语言，用高级语言编写程序时主要着眼于算法，而不必了解计算机的硬件结构和指令系统，因此易学易用。高级语言是独立于机器的，一般地说，同一个程序可在任何种类的机器中使用。应用：高级语言适用于科学计算、数据处理等方面。11/20/202450(3)机器语言：二进制代码形式的程序就是机器语言程序。二进制代码形式的指令又称机器指令或机器码。汇编指令与机器指令具有一一对应的关系，特点：计算机最终执行的都是机器语言程序。机器语言只有0和1两个符号，用它来直接编写程序十分困难。因此，往往先用汇编语言或高级语言编写程序，然后再转换成目标程序。11/20/202451(4)几个概念：源程序：汇编语言程序与高级语言程序统称为源程序目标程序：机器语言程序又称为目标程序。汇编：将汇编语言程序翻译成目标程序的过程称为汇编。手工汇编：由编程人员对照指令表，一条一条查找、翻译的方法称为手工汇编。机器汇编：由计算机自动完成汇编语言转换为机器语言的称为机器汇编。汇编程序：机器汇编时用到的软件称为汇编程序。编译程序：高级语言转换成机器语言的工作只能由计算机完成，转换时所用的软件为编译程序。11/20/2024525、程序分类计算机软件示意图11/20/202453三.计算机中的数1．进位计数制

十进制数、十二进制数（1年=12个月），十六进制，六十进制、二进制数。数制表示方法：

(1)

在数的后面放一个英文字母作为标识符。二进制数用B(Binary)，十六进制数用H(Hexdecimal)，十进制数用D(Decimal)。D可以省略不用，即不带标识符的数是十进制数。

(2)在数的右下方加一个小数字说明例：(1011011)2，(896)10，(896)1611/20/202454数制的基：计数制中所具有的数码的个数。数制的权：计数制中每一位所具有的值。11/20/202455（1）十进制数特点：①有十个不同的数字符号：0、1、2、3……9。

②逢十进位，即各位的权是以十为底的幂。一般表达式：11/20/202456（2）二进制数特点：①有两个不同的数字符号：0、1。

②逢二进位，即各位的权是以二为底的幂。一般表达式：11/20/202457（3）十六进制数特点：①有十六个不同的数字符号：0、1、2、3……9、A、B、C、D、E、F。②逢十六进位，即各位的权是以十六为底的幂。一般表达式：11/20/2024582.不同计数制间的转换(1)二进制数与十六进制数的相互转换11/20/202459

①十六进制数转换成二进制数

只要把每一位十六进制数用对应的4位二进制数代替就转换成了二进制数。例2.A4H＝0010.10100100B＝10.101001B

②二进制数转换成十六进制数

二进制数的整数部分由小数点向左，每4位一分，最后不足部分左面补零，小数部分由小数点向右，每4位一分，最后不足部分右面补零，然后每４位二进制数用1位十六进制数代替，就转换成了十六进制数。例：100l11l001010．01011B＝0001001111001010．01011000B＝13CA．58H11/20/202460(2)二进制数、十六进制数转换成十进制数

根据二进制数及十六进制数的定义，将一个二进制数或十六进制数按权展开，然后相加，就得到了十进制数。例：101111B＝2FH＝2×161十15＝4711/20/202461(3)十进制数转换成二进制数、十六进制数

①整数部分的换算：除2（或16）取余法十进制数的整数部分连续被2（或16）所除，依次记下余数．直到商为0为止。第一个余数是转换后的最低位，最后一个余数是最高位。

②小数部分的转换。乘2（或16）取整法：十进制小数连续乘以2(或16)，依次记下积的整数部分．直到积为0或达到一定的精度为止。第一个整数是二(或十六)进制小数的最高位，最后一个整数是最低位。例：23.625=(?)2=(?)1611/20/2024623无符号二进制数的算术运算与逻辑运算(1)算术运算包括：加法运算减法运算乘法运算除法运算11/20/202463①

加法运算0+0=00+1=1+0=11+1=0(进位1)

11111100B+10100110B

110100010B11/20/202464②

减法运算0-0=01-0=10-1=1(有借位1)1-1=0

11111000B-10110110B

01000010B11/20/202465③.

乘法运算0×0=01×0=10×1=01×1=1

1100×

10011100110011011000000000011/20/202466④

除法运算110110B110B=？00001011B÷0100B=？11/20/202467(2)无符号数的表示范围一个n位的无符号二进制数X，其表示范围为

0≤

X≤2n-1

若运算结果超出这个范围，则产生溢出。溢出判别方法：运算时，当最高位向更高位有进位（或借位）则产生溢出。11/20/202468例：

11111111

+00000001100000000

结果超出８位（最高位有进位），发生溢出。（结果为256，超出８位二进制数所能表示的范围255）11/20/202469(3)逻辑运算与(∧)、或(∨)、非(▔)、异或(⊕)特点：按位运算，无进、借位

11/20/202470①与运算

l∧1＝11∧0＝O0∧l＝00∧0＝0

例：计算10110111B∧01001101B＝(?)B

11/20/202471②或运算

l∨1＝11∨0＝10∨l＝10∨0＝0

例：计算10110111B∨01001101B＝(?)B

11/20/202472③非运算

l＝00＝1

例：计算10110111B的非

11/20/202473④异或运算

l⊕1＝01⊕0＝10⊕l＝10⊕0＝0

例：计算10110111B⊕

01001101B＝(?)B

11/20/2024744带符号二进制数的表示及运算计算机中带符号数的表示把二进制数的最高位定义为符号位符号位为

0

表示正数，符号位为

1

表示负数连同符号位一起数值化了的数，称为机器数。机器数所表示的真实的数值，称为真值。（在以下讲述中，均以８位二进制数为例）11/20/202475带符号数的表示

8位微机中的带符号数符号位数值位11/20/202476例：

+52=+0110100B=0

0110100B

符号位

数值位

-52=-0110100B=1

0110100B真值机器数11/20/202477(1)带符号数的机器数表示对于符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。数X的原码记作[X]原，反码记作[X]反，补码记作[X]补。

注意：对正数，三种表示法均相同。它们的差别在于对负数的表示。11/20/202478①原码凡是正数符号位用0表示，负数符号位用1表示，而数值位保持原样的机器数称为原码。

正数：原码符号位用0表示，数值位保持原样。

负数：原码符号位要置1，数值位保持原样。

0：[+0]原＝00000000B[-0]原＝10000000B特点：(1)8位二进制原码表示的数的范围为：

-127～127。

(2)0的原码表示不唯一。11/20/202479②反码

正数：反码表示与原码相同，即

[x]反＝[x]原(x＞0)

负数：反码符号位置1，其余各位按位取反。

0：[+0]反＝00000000B[-0]反＝11111111B特点：(1)8位二进制反码表示的数的范围为：-127～127。

(2)0的反码表示不唯一。11/20/202480③补码

正数：补码表示与原码相同，即

[x]补＝[x]原(x＞0)

负数：符号位置1，其余各位按位取反，然后在最低位加1，即反码加1。

负数补码的简便求法：对负数的原码，从最低位向左数，在遇到第一个1以前，包括第一个1，重写每一位，其余各位取反，符号位置1。

0：[+0]补＝00000000B[-0]补＝11111111B+1B=100000000B=00000000B

对于8位字长的计算机，第九位进位自然丢失。所以0的补码表示唯一。

特点：(1)8位二进制补码表示的数的范围为：

-128～127。

(2)0的补码表示是唯一的。

11/20/202481(2)真值与补码之间的转换已知一个数的补码，求其原码时，应将其补码再求补。即

[[x]补]补=[x]原

11/20/202482例：将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数。

1)[X]补=00101110B真值为：+0101110B

正数

所以：X=+462)[X]补=

1

1010010B

负数

X=[[X]补]补=[11010010]补

=-

0101110B

所以：X=

-

4611/20/202483(3)补码运算

运算法则：x、y无论是正数还是负数，可以证明：

[x±y]

补＝[x]

补+[±y]

补即引入补码的概念后，可将减法变为加法运算。例1：用补码运算下列式子①99-58=？②

a.采用减法运算99-58=41b.采用补码运算将99与-58用补码表示，在执行了[99]补十[-58]补的加法运算后会得到99-58的补码。

[99]补＝01100011B+[-58]补＝11000110B[99-58]补＝100101001B在8位字长的计算机中，进位自然丢失。所以[99-58]补＝[99]补+[-58]补＝00101001B所以[99-58]原＝00101001B99-58=4111/20/202484(3)补码运算

例2：用补码运算下列式子

-99-58=？采用补码运算将-99与-58用补码表示，在执行了[-99]补十[-58]补的加法运算后会得到-99-58的补码。

[-99]补＝10011101B+[-58]补＝11000110B[-99-58]补＝101100011B在8位字长的计算机中，进位自然丢失。所以[-99-58]补＝[-99]补+[-58]补＝01100011B所以[-99-58]原＝01100011B-99-58=99结果错误!11/20/202485(3)补码运算

溢出：指运算时数值超过了机器内存部件所能表示的最大值时，发生数据丢失的现象。（主要为两个同符号相加或两个异号数相减时，结果超出了8位二进制补码所能表示的范围）溢出的判别方法：两个8位（D7～D0）带符号数（补码表示）相加（或相减），设第7位向上的进位（或借位）为C，D6向D7位的进位（或借位）为C’，则当C⊕C’=1时，产生溢出，否则无溢出。注意：同号相减或异号相加——不会溢出。同号相加或异号相减——可能溢出。11/20/202486(3)补码运算

例判别下列两个8位带符号数相加是否溢出。①01011011B+01000001B②00111111B+10011110B11/20/2024875定点数与浮点数(1)定点表示法在计算机中，如将小数点的位置固定不变，称为定点表示法。

这个固定的位置是事先约定好的，不必用符号表示。

用定点法表示的实数叫做定点数。通常，定点表示采用以下两种方法。11/20/202488

小数点固定在最低数值位之后，机器中能表示的所有数都是整数，这种方法称之为定点整数表示法。其格式如下：符号位数值位

当用n位表示数N时，1位为符号位，n-1位为数值位，则N的范围是：

-2n-1≤N≤2n-1-1小数点隐含在此

①定点整数表示法11/20/202489

若n＝8，则-128≤N≤127；若n＝16，则－32768≤N≤32767。例如：若N＝＋1011011B，n＝8，则在计算机内用定点整数法可将N表示为：

0101101111/20/202490

②

定点小数表示法

小数点固定在最高数值位之前，机器中能表示的所有数都为纯小数，这种方法称之为定点小数表示法。其格式如下：符号位数值位当用n位表示数N时，1位为符号位，n-1位为数值位，则N的范围是：

-1≤N≤1-21-n小数点隐含在此11/20/202491例如：若N＝0.1011011B，n＝8，则在计算机内用定点小数法可将N表示为：

01011011例如：若N＝-0.1011011B，n＝8，则在计算机内用定点小数法可将N表示为：1010010111/20/202492在计算机中，小数点位置并不是固定不变的，而是可以改变的，这种表示法称为浮点表示法。用浮点法表示的实数，叫做浮点数。任意一个十进制数N可以表示成如下形式：

N＝10PSP称作N的阶码，10称作阶码的底，S称作N的尾数。2浮点表示法任意一个二进制数N可以表示成如下形式：

N＝2PS例：101.11B=1000B0.10111B=2+11B0.10111B例：2345.67=10+40.23456711/20/202493实际应用中，尾数S有如下特征：阶码P有如下特征：1)P可以为正数，也可为负数，用补码表示。2)P的位数决定了N可表示的数的范围。

，则称该浮点数为规格化浮点数，否则为非规格化浮点数。1)尾数S