第1章-微型计算机基础.ppt

微机原理及应用微机原理及应用课程地位课程地位Ø微机原理及应用是电气类本科生非常重要的学科基础课之一，是以应用为主的工程技术基础类课程Ø先修课程：先修课程：计算机应用基础、模拟电子技术基础与数字电子技术基础 Ø后续课程：后续课程：单片机原理及应用、嵌入式系统、计算机网络与通信 、计算机控制技术、DSP原理及应用Ø在整个课程体系设计和学生的知识结构中，处于承承上启下上启下的重要地位Ø学时：72(56)/16课程特点课程特点Ø软软(件件)硬硬(件件)兼施：兼施：是指微型计算机的应用，要求统筹软件和硬件，构成完整的系统Ø强强(电电)弱弱(电电)结合：结合：是指不仅要对计算机本身，还必须对检测控制对象及其输入、输出信号的特点、转换、调理和传输方式有深入的理解，以求达到理想的效果教学目的和教学目标教学目的和教学目标Ø教学目的：教学目的：使学生掌握微型计算机工作的基本原理、程序设计方法及微型计算机应用扩展的基本原理和方法，初步掌握应用计算机技术解决一些典型实际问题，能够独立从事这方面系统的设计Ø教学目标：教学目标：n就知识体系而言：就知识体系而言：使学生建立针对微处理器的从原理到应用的系统化认识：了解微处理的发展历程、掌握微处理的基本架构和原理、掌握汇编语言特点及其编程原则、熟悉微处理典型接口技术和控制手段。

n就能力培养而言：就能力培养而言：要培养学生的创新意识和创新能力，引导学生勤思考、能动手、敢创新课程基本要求课程基本要求通过学习本课程，学生应达到：1. 了解微型计算机的组成及基本工作原理，初步建立微机系统的概念2. 掌握汇编语言程序设计的基本方法3. 掌握微机中存储器系统及存储芯片与CPU的连接方法4. 掌握中断概念及中断处理过程5. 掌握I/O接口的基本功能和基本结构，掌握可编程接口芯片的设定方法及应用6. 了解微处理器及微型计算机的发展及技术特色7. 掌握微型计算机应用扩展的基本原理和方法实验基本要求实验基本要求Ø掌握汇编语言程序设计的基本方法，熟悉上机调试程序的过程与方法Ø掌握常用接口芯片(8255、 8253、DAC0832、ADC0809)的工作原理与编程方法教材与参考书目教材与参考书目Ø李云.微型计算机原理及应用.清华大学出版社.2010Ø葛桂萍.微机原理学习与实践指导.清华大学出版社.2010ØBarry B. Brey.《Intel微处理器：从8086到Pentium系列体系结构、编程与接口技术》(第5版 影印版).高教出版社.2003江苏省计算机等级考试江苏省计算机等级考试(三级偏硬三级偏硬)Ø作 者： 江正战 主编Ø出版社：东南大学出版社Ø本书按照江苏省高等学校计算机等级考试三级偏硬考试大纲的要求编写，内容包括：计算机基础知识，微机系统分析和应用-微处理器、存储器、输入（I/O）及接口、微机系统组成及应用、汇编语言程序设计，软件应用基础-软件概念及数据结构、软件工程等。

Ø本书是以知识模块分章，各章列出所含知识点，叙述其主要内容并辅以例题（历年考题）分析，以便读者掌握内容要点与解题要领，是参加三级偏硬考试学生必备的参考书，也可作为相关专业的教程使用 三级试卷汇编三级试卷汇编Ø三级考试试卷汇编2002-2005Ø三级考试试卷汇编2004-2007Ø江苏省计算机等级考试中心编Ø苏州大学出版社 全国计算机等级考试三级教程全国计算机等级考试三级教程--PC技术（技术（2009年版）年版）Ø作 者：教育部考试中心 Ø出版社：高等教育出版社Ø本书是在教育部考试中心的组织下，依据新推出的《全国计算机等级考试三级PC技术考试大纲（2007年版）》编写的，内容做到了既不超纲，又不降低水平；讲解简明扼要，理论联系实际在每一章的后面均附有习题并在全书的最后附有各章习题参考答案以及“2008年4月全国计算机等级考试三级笔试试卷（PC技术）和答案及评分参考Ø全书共5章，主要内容包括计算机应用的基础知识、80x86微处理器与汇编语言程序设计、PC组成原理与接口技术、windows基本原理以及PC常用外围设备Ø本书是全国计算机等级考试三级（PC技术）指定培训教材，也可以作为高等学校计算机、自动控制、通信等电类专业“微机原理与接口技术”课程的教材。

联络方式联络方式Ø办公室：N537Ø课 件：http://第第1章章 微型计算机基础微型计算机基础 微型计算机发展微型计算机发展1.1微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成1.2微型计算机中常用数制和编码微型计算机中常用数制和编码1.3微型计算机系统的性能指标微型计算机系统的性能指标1.4作业作业1.1 微型计算机发展微型计算机发展微处理器和微型计算机的发展微处理器和微型计算机的发展1.1.1微型计算机的分类及其应用微型计算机的分类及其应用1.1.2概述概述概述概述冯冯·诺依曼诺依曼★★ENIAC★★计算机的发展计算机的发展★★ENIAC1946午2月，在美国宾夕法尼业大学的莫尔学院，由物理学博士莫克利(J.W. Mauchly)和电气工程师埃克特()领导的小组研制成了世界上第一台数字式电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)莫克利博士莫克利博士ENIAC图片图片1ENIAC图片图片2冯冯·诺依曼诺依曼Ø1944年夏，著名数学家冯·诺依曼偶然获知ENIAC的研制在以后的十个月里，他研究了新型计算机的系统结构，提出了采用二进制计算、存储程序并在程序控制下自动执行的思想。

Ø按照这一思想，新机器将由五个部件构成，即运算、控制、存储、输入和输出101页报告） Ø1949年，这一新思想首先由英国剑桥大学的威尔克斯(M.V. Wilkes)等在EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Calculator）机上实现冯冯·诺依曼诺依曼计算机的发展计算机的发展电子管计算机电子管计算机晶体管计算机晶体管计算机集成电路计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机1.1.1 微处理器和微型计算机的发展微处理器和微型计算机的发展 Ø中央处理器中央处理器(CPU)：由运算器和控制器构成Ø微处理器微处理器(Microprocessor)：运算器和控制器集成于一个芯片中1971年首先由Intel公司研制出Intel 4004Ø微型计算机微型计算机(Microcomputer) ：是以微处理器为基础，配以内存储器以及输入/输出接口电路和相应的辅助电路构成的计算机 微处理器的发展微处理器的发展Ø第一代：第一代：1971年开始，典型产品：Intel 4004/8008，字长：4位或8位Ø第二代：第二代：1973年开始，典型产品：Intel 8080、Intel 8085、 Motorola MC6800、Zilog Z80，字长：8位。

Ø第三代：第三代：1978年开始，典型产品：Intel 8086、Intel 80286、 Motorola MC68000、Zilog Z8000，字长：16位Ø第四代：第四代：1983年开始，典型产品：Intel 80386、 Intel 80486、Motorola MC68020、Zilog Z80000 ，字长：32位Ø第五代第五代：1993年开始，典型产品：Intel的 Pentium 586、Pentium pro、Pentium MMX、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Pentium Ⅳ等，高档的32位微处理器 ØIntel公司2000年11月推出了第一代的64位微处理器位微处理器Itanium，标志着Intel微处理器进入64位时代1.1.2 微型计算机的分类及其应用微型计算机的分类及其应用 微型计算机的分类微型计算机的分类1微型计算机的应用微型计算机的应用21.微型计算机的分类微型计算机的分类Ø按微处理器的位数划分：按微处理器的位数划分： 4位机、8位机、16位机、32位机和64位机Ø按组装形式和系统规模划分：按组装形式和系统规模划分：单片机单片机★★单板机单板机★★个人计算机个人计算机★★单片机单片机Ø单片微型计算机(简称单片机)：将微处理器、RAM、ROM及I/O接口电路等集成在一块芯片一块芯片上的计算机上的计算机。

Ø由于单片机体积小、功耗低、可靠性高，在智能仪器仪表和控制领域得到广泛应用典型的有Intel 8051、Intel 8096等产品单板机单板机Ø单板微型计算机(简称单板机)：将微处理器、RAM、ROM、I/O接口电路及少量的输入/输出设备装配在一块印刷线路板上的计算机一块印刷线路板上的计算机Ø单板机结构简单、价格低廉、具有独立的微型机操作功能，但输入/输出设备简单，一般为小键盘、数码显示器等，通常用在简单的控制系统和教学实验典型的有以Z80为CPU的TP-801等个人计算机个人计算机Ø个人计算机(Personal Computer)(简称PC 机)：由微处理器组装而成，供单个用户使用通常说的微型计算机或家用电脑就属于个人计算机Ø典型的有IBM公司推出的IBM-PC系列计算机现在，个人计算机在商用、家用、科学研究、教育等领域都得到了广泛的应用 2.微型计算机的应用微型计算机的应用科学计算科学计算★★信息处理信息处理★★计算机控制计算机控制★★智能仪器智能仪器★★计算机通信计算机通信★★科学计算科学计算Ø现在微型计算机的性能已超过原来的小型机，具有很强的运算能力Ø由多个微处理器或多个微型计算机组成多处理器或多计算机系统，已成为搭建大型计算机系统的主流。

信息处理信息处理Ø微型计算机配上适当的管理软件，实现诸如办公自动化、银行管理、航空管理、企业资源管理等Ø采用多媒体技术已可以方便处理图、文、声、像等各种信息计算机控制计算机控制生产过程采用实时计算机控制及自动化生产线，可以大大提高产品的数量和质量，节约能源，降低劳动强度 智能仪器智能仪器Ø配备微处理器的仪器仪表，可以极大提高仪器的精度和水平Ø工业过程中的检测仪器、大型医疗器械等都广泛使用了微处理器计算机通信计算机通信Ø计算机技术和通信技术的结合使得通信事业得到了迅速的发展Ø微机控制的通讯设备广泛部署，通信工具越来越先进和智能化，特别是以计算机技术和通信技术为基础的网络技术的发展已彻底改变了人们的生活1.2 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 微型计算机硬件微型计算机硬件1.2.1微型计算机软件微型计算机软件1.2.2微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程1.2.3软硬兼施软硬兼施1.2.1 微型计算机硬件微型计算机硬件微型计算机硬件系统由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和一些必不可少的外部设备组成，并通过系统总线连接成有机整体 微处理器微处理器 Ø算术逻辑部件(ALU)：主要实现算术运算(加、减、乘、除等操作)和逻辑运算(与、或、非、异或等操作)，是运算器的核心；Ø通用寄存器：用来存放参加运算的数据、中间结果等；Ø程序计数器(PC)：指向将要执行的下一条指令的位置，具有自动增1功能，以决定程序的执行顺序；Ø时序与控制逻辑部件：主要负责对整机的控制，包括对指令的取出、译码、分析，确定指令的操作，使CPU内部和外部各部件协调工作。

存储器存储器Ø这里指的是内存储器或主存储器，主要用来存放程序和数据，分为：n随机存储器(RAM) n只读存储器(ROM)Ø存储器由许多存储单元组成，每个单元的位数可以是1位、4位、8位、16位等，其中8位为一个字节(Byte)Ø存储器的容量是指存储器所能存储的二进制位数，通常用能存储的字节数来衡量通常用能存储的字节数来衡量，单位有KB、MB、GB等存储器存储器(续续)Ø每个存储单元都有一个编号，称为地址Ø微处理器就是按照存储单元的地址来访问内存Ø对存储器的访问操作有：n读操作：从存储器中读出信息n写操作：把信息写入存储器存储器存储器(续续)每当需访问存储器时：(1)由微处理器给出地址；由微处理器给出地址；(2)通过地址译码器选择相应通过地址译码器选择相应的存储单元；的存储单元；(3)微处理器发出读或写控制微处理器发出读或写控制信号，从而从指定地址的信号，从而从指定地址的单元读出数据或把数据写单元读出数据或把数据写入指定地址的存储单元入指定地址的存储单元 内存储器的结构内存储器的结构输入输入/输出接口电路输出接口电路Ø输入/输出接口电路也称I/O接口接口，用来连接输入/输出设备(外部设备)。

Ø输入/输出设备用来实现信息的输入/输出，包括外部存储器、键盘、显示器等 系统总线系统总线Ø总线是CPU向存储器和输入/输出接口传送地址、数据和控制信息的公共通路公共通路Ø包括：n地址总线(AB)n数据总线(DB)n控制总线(CB)1.2.2 微型计算机软件微型计算机软件软件(software)是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档，包括：Ø计算机本身运行所需的系统软件Ø用户完成特定任务所需的应用软件 1.2.3 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程就是执行存放在存储器中程序的过程，就是逐条执行指令序列的过程，就是不断地取指令取指令和执行指令执行指令的过程工作过程详解模型计算机CPU的组成结构举例工作过程详解工作过程详解假定程序已由输入设备存放到内存中那么，微型计算机的工作过程包括的基本步骤有：(1)将第一条指令由内存中取出(即取指令取指令)；(2)将取出的指令送指令译码器译码译码，以确定要进行的操作；(3)读取操作数读取操作数(或操作对象)；(4)对操作数进行指令规定的操作，并存放结果(即执执行指令行指令)；(5)一条指令执行完后，转入下一条指令的取指令阶段。

如此周而复始地循环，直到程序中的指令执行完图图1.2 典型的模型计算机典型的模型计算机CPU的组成结构的组成结构模型计算机模型计算机CPU的组成结构的组成结构Ø要执行指令的地址由程序计数器PC提供，地址寄存器AR将要寻址的单元的地址通过地址总线AB送至存储器；Ø从存储器中取出指令后，由数据寄存器DR送至指令寄存器IR，再通过指令译码器ID译码，并通过可编程逻辑阵列PLA控制电路发出执行一条指令所需要的各种控制信息Ø在控制信号的控制下，准备好参加运算的操作数，并由ALU完成对操作数的运算处理，同时把运算过程中的状态标志信息存放在标志寄存器F 图1.2以简单的加法运算为例以简单的加法运算为例假定要运算的数已存放在存储器中，加法运算程序至少包括两条指令：(1)把第一个数从它所在的存储单元取出送至运算器中的累加器，如：MOV AL，[addrx]2)把累加器的内容和存放在指定存储单元的第二个数相加，并将结果存放累加器，如：ADD AL，[addry]以简单的加法运算为例以简单的加法运算为例(续续)在模型计算机下，该加法运算程序的执行过程(假定程序计数器PC中已存放第一条指令在存储器中的地址)包括： (1)取第一条指令取第一条指令，即程序计数器PC送到地址寄存器AR，并送至内存储器，经地址译码器译码，选中相应的单元；读存储器，把第一条指令取出来，经数据寄存器DR，送指令寄存器IR。

同时PC自动加1，指向下一条指令的位置(地址)；(2)通过指令译码分析译码分析，确定该指令是完成从内存addrx单元中取数的功能，即把第一个数的地址addrx部分送地址寄存器AR，并送至内存储器，通过读存储器，取出第一个数取出第一个数，经数据寄存器DR送累加器AL3)取第二条指令取第二条指令，其读取过程与第一条指令是完全一样的；(4)通过指令译码分析译码分析，确定该指令是完成把AL和存放在addry单元的第二个数相加的功能，即把第二个数的地址addry部分送地址寄存器AR，并送至内存储器，通过读存储器，取第二个数取第二个数，经数据寄存器DR送ALU，同时暂存在AL中的第一个数也送ALU，然后ALU进行加运算加运算，并把结果输出到AL图1.21.3 微型计算机中常用数制和编码微型计算机中常用数制和编码 常用数制及转换常用数制及转换1.3.1数的表示与运算数的表示与运算1.3.2常用编码常用编码1.3.31.3.1 常用数制及转换常用数制及转换 数制是数的表示方法可以用各种进位计数制来表示数常用数制常用数制1数制转换数制转换21.常用数制常用数制Ø基数：基数：数制中所使用的数码的个数。

Ø位权：位权：数制每一位所具有的权值，每一位的值等于该位数字和该位位权的乘积Ø常用数制n十进制：人们最熟悉、最常用n二进制：计算机中数的表示n十六进制：为方便书写计算机中的二进制数常用进制数之间的关系1)十进制十进制Ø十进制由0~9这十个不同的数字组成，其基数为10，每位的位权是以10为底的幂，即第i位的权为10iØ十进制数可在数字后加后缀数字后加后缀D表示，但常省表示，但常省略不写略不写Ø例如：123.45=1×102+2×101+3×100 +4×10-1+5×10-22)二进制二进制Ø二进制由0、1这二个不同的数字组成，其基数为2，每位的位权是以2为底的幂，即第i位的权为2iØ二进制数可在数字后加后缀数字后加后缀B表示Ø例如：101.01B=1×22+0×21+1×20 +0×2-1+1×2-2 =5.253)十六进制十六进制Ø十六进制由0~9、A、B、C、D、E、F这十六个不同的数字组成，其基数为16，每位的位权是以16为底的幂，即第i位的权为16i。

Ø十六进制数可在数字后加后缀数字后加后缀H表示Ø例如：1F3.9AH=1×162+15×161+3×160 +9×16-1+10×16-2 =504.6015625常用进制数之间的关系常用进制数之间的关系十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制0 0000000000 08 8100010008 81 1000100011 19 9100110019 92 2001000102 2101010101010A A3 3001100113 3111110111011B B4 4010001004 4121211001100C C5 5010101015 5131311011101D D6 6011001106 6141411101110E E7 7011101117 7151511111111F F2.数制转换数制转换 二进制、十六进制转换为十进制二进制、十六进制转换为十进制★★十进制转换为二进制十进制转换为二进制★★二进制和十六进制间的互换二进制和十六进制间的互换★★1)二进制、十六进制转换为十进制二进制、十六进制转换为十进制多项式展开法多项式展开法：把每个数位上的数字和该位的位权相乘再累加即可得到等值的十进制数。

2)十进制转换为二进制十进制转换为二进制Ø需要对数的整数部分和小数部分分别进行处理，再合并得到转换结果Ø(1)十进制整数：采用除除2取余法取余法，即用基数2不断去除要转换的十进制数，直至商为0每次的余数即为二进制位数，先得到的是二进制低位，后得到先得到的是二进制低位，后得到的是二进制高位的是二进制高位Ø(2)十进制小数：采用乘乘2取整法取整法，即用基数2不断去乘要转换的十进制数每次得到积的整数部分即为二进制位数，先得到的是二进制小数的高位，后先得到的是二进制小数的高位，后得到的是二进制小数的低位得到的是二进制小数的低位例1.1例例1.1将十进制数135.8125转换为二进制数 所以，(135.8125)10=(10000111.1101)2 3)二进制和十六进制间的互换二进制和十六进制间的互换Ø4位二进制数对应1位十六进制数Ø二进制数转换为十六进制数时，以二进制数的小数点分界，分别进行分组处理，不足的位用0补足，整数部分在高位补整数部分在高位补0，小数部分，小数部分在低位补在低位补0例1.2例例1. 2将二进制数10000111.1101转换为六进制数10000111.1101)2=(1000 0111.1101)2=(87.D)16 1.3.2 数的表示与运算数的表示与运算 原码、反码和补码表示原码、反码和补码表示1补码的加减运算补码的加减运算2定点数与浮点数表示定点数与浮点数表示3基本概念基本概念0基本概念基本概念Ø真值：日常的表示方式，正负号加绝对值。

Ø机器数：计算机内部的表示方式，正负号分别用0、1表示Ø计算机中的数据分为数值数据和非数值数据n无符号数值数据的表示形式：全部数位都表示数值大小n带符号数值数据的表示形式：常用的表示方法有：原码、反码和补码原码原码Ø若X=+99，则[X]原＝0 1100011B若X= -99，则[X]原＝1 1100011BØ[+0]原=0 0000000B[ -0]原=1 0000000BØ8位原码表示的整数的范围为：1 1111111~ 0 1111111，即 -127~+127；8位原码表示的小数的范围为：1.1111111~ 0.1111111，即 -(1-2-7)~+(1-2-7) Ø原码表示简单易懂，且与真值转换方便，但内部运算复杂，为简化计算机结构，引进了反码和补码反码反码Ø正数的反码表示与原码相同，负数的反码则正数的反码表示与原码相同，负数的反码则是原码的数值位按位取反是原码的数值位按位取反Ø若X=+99，则[X]反＝0 1100011B若X= -99，则[X]反＝1 0011100BØ[+0]反=0 0000000B[ -0]反=1 1111111BØ字长为n位的反码的表数范围和其原码相同 补码补码Ø正数的补码表示与原码相同，负数的补码则是原正数的补码表示与原码相同，负数的补码则是原码的数值位按位取反，再末位加码的数值位按位取反，再末位加1。

Ø若X=+99，则[X]补＝0 1100011若X= -99，则[X]补＝1 0011101Ø注意：若X=-128，则[X]补＝1 0000000Ø[+0]补＝[-0]补=0 0000000Ø8位补码表示的整数的范围为： -128 ~ +1278位补码表示的小数的范围为： -1 ~ +(1-2-7)Ø机器字长为16位的数-128，其补码是多少？ 思考题思考题在计算机中，若[X]反＝10000000B，则X的真值为 A.+0 B.-0 C.-127 D.-128 答案：C思考题思考题设10000010B分别以原码、补码及反码表示时，则对应的十进制数依次为 A.-82,-126,-2 B.-2,-125,126C.-2,-126,-125 D.-82,-125,125 答案：C思考题思考题用8位二进制数表示整数时，-128的 A.补码为80H，原码、反码不存在B.补码为FFH，原码、反码不存在C.反码为FFH，原码、补码不存在D.补码、原码及反码都不存在 答案：A思考题思考题已知[X]原＝10101100B，则[(-1/2)X]补为 。

A.11101010B B.00010110B C.01010110B D.10101010B答案：B思考题思考题已知[X]补=B5H，将其扩展为16位补码，其形式应该是 A.00B5H B.80B5HC.FF4BH D.FFB5H 答案：D2.补码的加减运算补码的加减运算 Ø在进行补码加减运算时，符号位和数值位一起参加运算，并且可以把减法运算转化为负数补码的加法运算 Ø补码的加减运算规则加减运算规则： [X+Y]补=[X]补+[Y]补； [X-Y]补=[X]补+[-Y]补； 其中：[-Y]补=[Y]补各位取反+末位1 例1.3溢出及其判定例例1.3设字长为8位，X=+65，Y=+48，计算[X+Y]补、[X-Y]补ØX=+65=+1000001B，[X]补=0 1000001B， Y=+48=+110000B， [Y]补=0 0110000B， [-Y] 补= 1 1001111B+1=1 1010000BØ [X]补 0 1000001B [X]补 0 1000001B + [Y]补 0 0110000B + [-Y]补 1 1010000B [X+Y]补 0 1110001B [X-Y]补 1 0 0010001B 丢失丢失Ø所以，[X+Y]补=0 1110001B，X+Y=+113 [X-Y]补 = 0 0010001B，X-Y=+17 溢出及其判定溢出及其判定Ø溢出溢出：补码运算时，若运算结果超出了其表数范围就发生了溢出，造成运算结果错误。

Ø例如，字长n=8时，X=+99，Y=+98，X+Y=+197>+127，肯定发生溢出Ø溢出的判定方法：由于溢出只可能出现在同号相加或异号相减运算时，且采用补码减法可转变为加法，最直观、最易于理解的溢出判定方法是：若正数加正数，结果为负数或负数加负数，结果为正数，则发生溢出 溢出的判断举例溢出的判断举例Ø例：（+120）+（+105）=？ 0111 1000 +120+ 0110 1001 +105 1110 0001 -31Ø两个正数相加的结果为负数，表明发生溢出，但没有进位OF=1，CF=0Ø结论：有溢出时不一定有进位，而有进位时不一定有溢出溢出和进位是两个不同的概念 思考题思考题二进制数10110011B和10011011B相加后，其结果和溢出标志分别为 A.4AH，0 B.4EH，0C.4AH，1 D.4EH，1 答案：D思考题思考题在计算机中，若用补码表示，现有符号数10111010B与C5AAH相加，其结果是 A.C664H，不溢出 B.BA9CH，不溢出C.C564H，溢出 D.C564H，不溢出 答案：D3.定点数与浮点数表示定点数与浮点数表示 Ø对于数值数据除了需要表示符号外，通常还包含小数点，而计算机是无法识别的。

Ø根据数中小数点的位置是固定还是浮动，分为：定点数定点数★★浮点数浮点数★★1)定点数定点数Ø分为定点整数(纯整数，简称整数)和定点小数(纯小数，简称小数) Ø定点整数：小数点固定在数据数值部分的最右边定点小数：小数点固定在数据数值部分的最左边Ø由于这两种形式下小数点的位置是固定的，所以在计算机数据表示中实际上并不需要表示小数点，小数点采取隐含表示而在书写时，为了直观起见，在符号位之后加小数点表示定点小数 1)定点数定点数(续续)Ø字长为n位的定点整数形式为： X XXXXX···XX . 1位符号 n-1位数值部分 小数点(隐含)Ø字长为n位的定点小数形式为： X . XXXXX···XX1位符号 小数点(隐含) n-1位数值部分 Ø例如：字长n=8时，X=+99=+1100011B→0 1100011B； Y= -0. 8125=-0. 1101B→1. 1101000B。

Ø定点数的表数范围较小，设字长为n位的定点数(符号位1位，数值位n-1位)以补码形式表示时，其范围为： 定点整数：- 2n-1 ~ 2n-1-1 定点小数：-1 ~ 1-2-(n-1)2)浮点数浮点数Ø浮点数是指小数点位置可浮动的数据Ø把一个二进制数通过移动小数点位置可表示成整数的阶码和小数的尾数两部分，这样，就可采用定点数的表示形式来表示浮点数Ø浮点数在计算机中的表示形式为： X XXX···XX X XXX···XX 阶码符号(阶符) 阶码数值部分 尾数符号 尾数数值部分Ø浮点数由整数的阶码和小数的尾数两部分组成，其表示形式浮点数由整数的阶码和小数的尾数两部分组成，其表示形式就由阶码的整数表示和尾数的小数表示组合而成就由阶码的整数表示和尾数的小数表示组合而成 例子例子例子Ø数据N=-13×23=-1101B×23=-0.1101B×27=-0.1101B×2+111B，所以表示成浮点数形式，其尾数M=-0.1101B，阶码E=+111B。

Ø若浮点数为10位，阶码4位，尾数6位，如果以原码表示，则[N]原= 0 111 1 11010 阶符 阶码 尾符 尾数Ø浮点数由于有阶码的存在，扩大了浮点数的表数范围，同时由于有尾数的存在，又保证了浮点数具有一定的表数精度思考题思考题将－25.25转换成二进制规格化浮点数（用补码表示），其中阶符、阶码共4位，数符（尾符）、尾数共8位，其结果为 答案：B思考题思考题以2为底的浮点数格式如下：D15 D14～ D8 D7 D6～D0阶符 阶码（补码）数符 尾数（补码）设有一个规格化浮点数04BAH，其真值是 C.-8.75×2120 D.-7.25×2120 答案：A思考题思考题已知某浮点数的阶码为5位（含阶符1位，补码表示），尾数为11位（含数符1位，补码表示），则规格化后所能表示的最大正数是 A.(1-2-11)215 B. (1-2-10)215 C. (1-2-10)216 D. (1-2-11)216 答案：B1.3.3 常用编码常用编码 字符的编码字符的编码1汉字的编码汉字的编码2二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数31.字符的编码字符的编码(ASCII码码)Ø在微型计算机系统中，字母、数字符以及各种符号需要采取特定的规则用二进制编码来表示。

目前，广泛采用的是美国信息交换标准码，即ASCII码(American Standard Code for Information Interchange)Ø标准ASCII码采用7位二进制数作为字符的编码，可以表示128个字符由于计算机中一个字节为8位二进制数，标准的ASCII码为一个字节8位二进制数，最高位(D7)为0标准的ASCII码表见附录字符字符ASCII码码(H)字符字符ASCII码码(H)0~930~39$24A~Z41~5A换行换行LF0Aa~z61~7A回车回车CR0DBlank20ASCII编码表编码表2.汉字的编码汉字的编码 ØGB-2312码，中华人民共和国国家标准信息交换代码，3755(一级汉字)+3008(二级汉字)+682(图形符号)，双字节表示Ø为了使汉字的编码与ASCII码相区别，在机器中，汉字是以内码形式存储和传输的通常就是用汉字的国标码的两个字节的最高位都置“1”形成的 3.二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数(BCD码码)Ø1位十进制数可采用4位二进制编码来表示，常采用的是按权值8421编码，通常称为BCD码Ø BCD码分为两类：n压缩压缩BCD码码：一个字节表示两位十进制数，这是常用的BCD码表示形式。

如16的压缩BCD码为0001 0110n非压缩非压缩BCD码码：一个字节表示一位十进制数，字节的高4位总是0000如16的非压缩BCD码为00000001 00000110表1.2思考题思考题给定一字节01000100B，若其分别为BCD码和ASCII码时，则对应为 A.68，D B.44，D C.68，C D.44，4 答案：B表表1.2 BCD码和十进制数的关系码和十进制数的关系1.4 微型计算机系统的性能指标微型计算机系统的性能指标 字长字长1存储器容量存储器容量2运算速度运算速度3时钟频率时钟频率41.字长字长Ø指计算机内部一次可以处理的二进制数的位数Ø字长越长，计算机所能表示的数据精度越高，在完成同样精度的运算时数据的处理速度越快Ø字长一般是字节的整数倍2.存储器容量存储器容量Ø是衡量计算机主存储器能存储二进制信息量大小的一个重要指标Ø主存储容量反映了主存储器的数据处理能力，存储容量越大，其处理数据的范围就越大，并且运算速度一般也越快Ø微型计算机中通常以字节为单位表示存储容量：字节1B (Byte)=8位， 1KB (Kilobyte)=210B， 1MB (Megabyte)= 210KB， 1GB (Gigabyte)= 210 MB， 1TB(Terabyte)= 210 GB ， 1PB (Petabyte) = 210 TB。

3.运算速度运算速度计算机的运算速度以每秒钟能执行的指令条数来表示由于不同类型的指令执行时所需的时间长度不同，因而有几种不同的衡量运算速度的方法 ØMIPS(百万条指令百万条指令/秒秒)法法：根据不同类型指令出现的频度，乘上不同的系数，求得统计平均值，得到平均运算速度，用MIPS作单位衡量Ø最短指令法最短指令法：以执行时间最短的指令(如传送指令、加法指令)为标准来计算速度Ø实际执行时间法实际执行时间法：给出CPU的主频和每条指令执行所需要的时钟周期，可以直接计算出每条指令执行所需的时间4.时钟频率时钟频率Ø又称为系统主频，指微处理器在单位时间(秒)内发出的脉冲数Ø计算机的操作都是分步进行的，一个时钟周期完成一个操作，因此时钟频率是衡量微型计算机速度的重要指标一般来说，时钟频率越高，其运算速度越快时钟频率现多使用MHz、GHz为单位作业作业补充补充1.一个8位二进制整数，若采用补码表示且由2个1和6个0组成，则能表示的数的最大绝对值是多少？补充补充2.用补码表示的两个符号数AB00H和FFH，在进行16位相加后，进位标志和溢出标志分别是什么？补充补充3.将-18.75转换成二进制浮点规格化数（用补码表示），其中阶符、阶码共4位，数符（尾符）、尾数共8位，其结果是什么？补充补充4.设某计算机用12位表示一个浮点数，该浮点数从高位到低位依次为阶符1位、阶码3位（用原码表示）、数符1位、尾数7位（用补码表示），则的真值是什么？自行完成《微机原理学习与实践指导》第自行完成《微机原理学习与实践指导》第1章习题章习题。