微型计算机原理及接口技术 教学课件 ppt 作者 赵全利 吕建平 邹雪艳 第1章 微型计算机
29页1、第1章 微型计算机基础,1946年2月14日,在美国宾夕法尼亚(Pennsylvania)大学世界上第一台电子数字计算机启动了。,1.1 计算机产生的结构思想,1945年美籍匈牙利科学家冯诺依曼(Von Neumann)提出了一个“以二进制存储信息”、“以存储程序”为基础的计算机结构思想,世界上第一台电子数字计算机(ENIAC)就是按照这种思想进行设计、制造和工作的,所以人们又称其为冯诺依曼计算机。 冯诺依曼计算机的设计方案包含3个要点: (1)采用二进制数的形式表示指令和数据。 (2)将指令和数据存放在存储器中。 (3)计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。,计算机硬件经典结构,从ENIAC的诞生到现在,经历了半个多世纪的发展,计算机由原来仅应用于科学和工程数值计算的同时,已逐步用于非数值运算,现已广泛用于国民经济的各个领域及人们学习、工作和生活中,计算机已经成为各行各业必备的基本工具。 在应用需求的强力推动下,计算机发展趋势主要集中在以下几个方面: (1)计算机工作速度不断提高 (2)计算机体积不断缩小 (3)计算机价格持续下降 (4)计算机的信息处理
2、功能多媒体化 (5)网络化 (6)智能化,1.2 计算机中信息的表示,1.2.1 计算机使用的数制及转换 1. 数制 任一个r进制数都可以表示成: r 称为基数(二进制数为2),di表明第i位上可取的数字(如二进制数取0或1);i为0m时,从低到高依次表示整数位,i为-1-n时,则依次表示小数位;ri(即r的i次方)称为第i位的权值。,(1)二进制数 二进制数只有两个数字符号:0和1,计数时按“逢二进一”的原则进行计数,也称其基数为二。 对于8位二进制整数其最大值为: (11111111)2=127126125124123+122121120 =(255)10=28-1 对于16位二进制整数其最大值为: (1111111111111111)2=65535=216-1 对于n位二进制整数其最大数值范围为: 02n-1,(2)十六进制数:计算机在信息输入输出或书写相应程序或数据时,可采用简短的十六进制数表示相应的位数较长的二进制数。 十六进制数有16个数字符号,其中09与十进制相同,剩余6个为A、B、C、D、E、F(或a、b、c、d、e、f),分别表示十进制数的1015,为了便于区别不同进
3、制的数据,一般情况下可在数据后跟一后缀: 二进制数用“B”表示(如00111010B); 十六进制数用“H”表示(如3A5H, ); 十进制数用“D”表示(如39D或39); 八进制数用“Q”表示(如123Q)。 对于以AF或af开始的十六进制数,则在该数据前加0(零)。,2. 不同数制之间的转换 (1)二进制数与十进制数相互转换: 对任意二进制数均可按权值展开将其转化为十进制数。 例如:10111.011B=12402312212112002-112-2+12-3=23.375D 十进制数转换为二进制数: 可将整数部分和小数部分分别进行转换,然后合并。其中整数部分可采用“除2取余法”进行转换,小数部分可采用“乘2取整法”进行转换。 也可以采用权值比较法,所谓权值比较法,即将十进制数与二进制位权从高位到低位逐位比较,若该位十进制数权值大于或等于二进制某位权值,则该位取“1”,否则该位取“0”,采用按位分割法进行转换。,例如:将37.625转换为二进制数。 将整数部分37与二进制各位权值从高位低位比较,3732,则该位取1,剩余37-32=5,逐位比较,得00100101B。 将小数部分
4、0.625按同样方法,得0.101B。 结果为:37.625D=100101.101B。,(2)二进制数与十六进制数的相互转换 1位十六进制数可表示4位二进制数。在将二进制数转换为十六进制数时,其整数部分可由小数点开始向左每4位为一组进行分组,直至高位,若高位不足4位,则补0使其成为4位二进制数;其小数部分由小数点向右每4位为一组进行分组,不足4位则末位补0使其成为4位二进制数,然后按对应关系进行转换。,例如:7 A B FH 7ABFH=0111 1010 1011 1111 B 例如:0C5.A7H=1100 0101. 1010 0111 B 例如: 11000101.011B=1100,0101.0110B=0C5.6H,(3)十进制数与十六进制数的相互转换: 十进制数与十六进制数的相互转换可直接进行,也可先转换为二进制数,然后再把二进制数转换为十六进制数或十进制数。 例如:将十进制数37D转为十六进制数。 37D=100101B=00100101B=25H 例如:将十六进制数41H转换为十进制数。 41H=01000001B=65D,1.2.2 原码、反码和补码表示 任何数据
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