第一章微型计算机系统概述本章学习目标
了解微型计算机的发展、应用及其分类
掌握计算机数据的表示
掌握计算机的组成结构
理解微型计算机的工作过程
1,1 微型计算机的发展、应用及其分类
1,1,1 微机计算机的发展
1971年，美国 Intel公司研究并制造了 I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理 4位二进制数，集成了 2300个晶体管，每秒可进行 6万次运算，成本约为 200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的 MCS-
4计算机，标志了世界 第一台微型计算机 的诞生。
微机概念,以大规模、超大规模构成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路线所制造出的计算机。
划分阶段的标志,以字长和微处理器型号。
第一代
4位和低档 8位机
Intel 4004
第二代中高档 8位机
8080/8085,Z80,MC6800
第三代
16位机
Intel 8086,Z8000,MC6800
第四代
32位机
80386,80486
第五代
64位机
Intel Pentium
（ 1971-1973）
（ 1974-1978）
（ 1978-1981）
（ 1981-1992）
（ 1993后）
特点：
1、速度越来越快。
2、容量越来越大。
3、功能越来越强。
1,1,2 微型计算机的应用
1、科学计算和科学研究计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。
2、数据处理 （信息处理）
主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字信息进行加工。
3、工业控制用单板微型计算机实现 DDC级控制，用卫星计算机实现 SCC级监督管理控制，用高档微型计算机实现 SCC
或低层 MIS管理已屡见不鲜。
4、计算机辅助系统计算机辅助系统主要有计算机辅助教（ CAI）、计算机辅助设计（ CAD）、计算机辅助制造（ CAM）、计算机辅助测试（ CAT）、计算机集成制造（ CIMS）等系统。
5,人工智能人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。
1,1,3 微型计算机的分类按应用对象分为：
1、单片机,又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：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，一块芯片就成了一台计算机
2、单板机,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 /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。可以直接在实验板上操作，
适用于教学。
3,PC机（ Personal Computer ）,面向个人单独使用的一类微机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
1,2 计算机中数据的表示和编码计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的，
二进制数只有两个数字 0和 1，这与我们日常生活中所使用的十进制数是不同的。
1,2,1 计算机中常用的进制数人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二进制数，同时有的时候为了简化二进制数据的书写，
也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介绍这几种常用的进制。
1、十进制数十进制数是大家熟悉的，用 0,1,2,?,8,9十个不同的符号来表示数值，它采用的是“逢十进一，
借一当十”的原则。
2、二进制表示法基数为 10的记数制叫十进制；基数为 2的记数制叫做二进制。
二进制数的计算规则是“逢二进一，借一当二”。
二进制表示数值方法如下：
NB = ± Ki * 2i 其中,Ki = 0 或 1
n
i=-m
例：二进制数 1011.1表示如下：
(1011.1)B= 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 +1 * 2-1
运算规则：
加法运算：
0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 =10 （逢二进一）
减法运算：
0-0 = 0 10-1 =1 （借位） 1-0 = 1 1-1 =0
乘法运算：
0 * 0 =0 0 * 1 =0 1 * 0 =0 1 * 1 =1
除法运算
0 / 1 =0 1 / 1 =1
3、八进制表示法八进制数是基数为八的计数制。八进制数主要采用 0，
1,2,…,7这八个阿拉伯数字。
八进制数的运算规则为“逢八进一，借一当八”。
八进制表示数值方法如下：
NO = ± Ki * 8i 其中,Ki = 0,1,2,3,4,5,6,7
n
i=-m
例：（ 467.6)O=4 * 82 + 6 * 81 + 7 * 80 + 6 * 8-1
4、十六进制表示法基数为 16，用 0 - 9,A - F 十五个字符来数值，逢十六进一。
各位的权值为 16i 。
二进制表示数值方法如下：
NH= ± Ki * 16i 其中,Ki = 0 - 9,A - F
n
i=-m
例：（ 56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-1
1,2,2 进制间的转换
1、二进制数和十进制数之间的转换
（ 1）、二进制数转换为十进制数方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。
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方法：
A、将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转换结果进行相加。
B、整数转换采用除 2取余法,用 2不断地去除要转换的数，直到商为 0。再将每一步所得的余数，按逆序排列，
便可得转换结果。
C、小数转换采用乘 2取整法,每次用 2与小数部分相乘，
取乘积的整数部分，再取其小数部分乘 2直到小部分为 0。
将所取整数顺序放在小数点后即为转换结果。
例：将（ 136） D转换为二进制数。
2 136 余数（结果） 低位
2 68 ---------- 0
2 34 ---------- 0
2 17 ---------- 0
2 8 ---------- 1
2 4 ---------- 0
2 2 ---------- 0
2 1 ---------- 0
0 ---------- 1 高位转换结果：（ 136） D=（ 10001000） B
例：将（ 0.625)D转换为二进制数。
0.625 * 2 1.25 * 2 0.5 * 2 1.0
取整,高位 低位转换结果,(0.625)D = (0.101)B
2、二进制数和八进制数、十六进制数间的转换
（ 1）、二进制数到八进制数、十六进制数的转换
A、二进制数到八进制数转换采用“三位化一位”的方法。 从小数点开始向两边分别进行每三位分一组，向左不足三位的，从左边补 0；向右不足三位的，从右边补 0。
B、二进制数到十六进制数的转换采用“四位化一位”
的方法。 从小数点开始向两边分别进行每四位分一组，
向左不足四位的，从左边补 0；向右不足四位的，从右边补 0。
例：将 (1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。
1 000 110,01 001 000 110,010
( 1 0 6,2 )O
二进制数到十六进制数的转换：
（ 1000110.01） B = 100 0110,01 0100 0110,0100
(4 6,4)H
（ 2）、八进制、十六进制数到二进制数的转换方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。 按顺序写出每位八进制（十六进制）数对应的二进制数，所得结果即为相应的二进制数。
例：将 (352.6)o转换为二进制数。
3 5 2,6
011 101 010 110 =(11 101 010,11)B
1,2,3 数的定点与浮点表示对 R进制数 NR=± S * R± E，可以有很多表示方法。
如：十进制数,265.78 可以有,265.78,2657.8 *
10-1,0.26578 * 103,2.6578 *102等。
1,定点数表示法一般采用两种简单的约定：定点整数和定点小数。
（ 1）、定点整数
A、带符号整数,某个 N位二进制数，其最高位为符号位，其它 N-1位为数值部分：
Nf Nn-2 Nn-3 … … N2 N1 N0
符号位 数值部分 小数点
B、无符号整数：所有的数位都用来表示数值。
Nn-1 Nn-2 Nn-3 … … N3 N2 N1 N0
数值部分 小数点
（ 2）、定点小数用最高位表示符号，其它 N-1位表示数值部分，将小数点定在数值部分的最高位左边。
Nf Nn-2 Nn-1 … … N2 N1 N0
符号位 数值部分小数点
2、浮点数表示浮点数：小数点在数据中的位置可以左右移动。
N = ± S * R ± E
在计算机内，存储的格式：
Ef E(m位 ) Sf S(n位 )
阶码部分 尾数部分其中,Ef：阶码，表示阶码的符号
E：阶码，指出小数点的位置
Sf：数码，数值的符号位
S：尾数，决定数值的精度
1,2,4 机器数的表示机器数：数值数据在计算机中的编码。
机器数的真值：机器数所代表的实际数值。
常用的编码方案：原码、反码、补码。
1、原码表示码原码：用最高位表示符号，其中,0----正,1----负，
其它位表示数值的绝对值。
定义：
[X]原 = X 0〈 = X 〈 1 定点小数
1+ X -1 〈 X 〈 =0
[X]原 = X 0〈 = X 〈 =2n-1 定点整数
2 n+1 + X -(2 n-1) 〈 = X 〈 =0
例：求 X1=0.1011,X2=-0.1011的原码表示。（ 8位）
[X1]原 = X1 = 01011000
[X2]原 = 1+ X2 = 11011000
小数点位置例：求 X1=1011,X2=-1011的原码。（ 8位）
[X1]原 =00001011
[X2]原 =10001011
小数点位置
0的表示形式（ 8位）
[+0]原 =00000000
[-0]原 =10000000
特点
A、原码与真值的对应关系简单。
B,0的编码不唯一，处理运算不方便。
2、反码表示法反码：最高一位表示符号，数值位是对负数取反。
[+0]反 =00000000 [-0]反 =1111111
[+1100111]反 =01100111 [-1100111]反 =10011000
3,补码表示法正数的补码和原码相同。
负数的补码 =反码 +1。
例：求 0.1011和 -0.1011的补码。（ 8位）
[0.1011]补 =[0.1011]原 =01011000
[-0.1011]补 =[-1011000]反 +1=10100111+1=10101000
[0]补 =[+0]补 =[-0]补 =00000000
1,2,5 计算机中常用的编码
1,ASCII码常用的编码方式为美国标准信息交换（ American
Standard Card for Information Interchange,ASCII
码）。
2,BCD码
BCD码是一种用 4位二进制数字来表示一位十进制数字的编码，也成为二进制编码表示的十进制数（ Binary
Code Decimal），简称 BCD码。表 1-2示出了十进制数 0-
15的 BCD码。
BCD码有两种格式,
（ 1）压缩 BCD码格式（ Packed BCD Format）
用 4个二进制位表示一个十进制位，就是用 0000B-
1001B来表示十进制数 0-8。例如：十进制数 4256的压缩
BCD码表示为,0100 0010 0101 0110 B
（ 2）非压缩 BCD码格式（ Unpacked BCD Format）
用 8个二进制位表示一个十进制位，其中，高四位无意义，我们一般用 xxxx表示，低四位和压缩 BCD码相同。
例如：十进制数 4256的非压缩 BCD码表示为：
xxxx0100 xxxx0010 xxxx0101 xxxx0110 B
1,3 微型计算机的一般概念
1,3,1 中央处理器的组成中央处理器（ CPU）由 运算器 和 控制器 组成。
1、运算器：计算机中加工和处理数据的功能部件。
功能,（ 1）、对数据进行加工处理，主要包括算术和逻辑运算，如加、减、乘、与、或、非运算等。
（ 2）、暂时存放参与运算的数据和中间结果。
ALU
数据寄存器 1#
数据寄存器 2#
存储器外设
2、控制器控制和指挥计算机内各功能部件协同动作，完成计算机程序功能。
由程序计数器（ IP）、指令寄存器（ IR）、指令译码器（ ID）和时序信号发生器组成。
（ 1）、程序计数器（ IP）：程序指令所在单元地址。
（ 2）、指令寄存器（ IR）：保存当前正在执行的一条指令。
（ 3）、指令译码器（ ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的命令信号。
（ 4）、时序信号发生器：根据指令译码器（ ID）产生的命令信号产生具体的控制信号。
3.寄存器陈列包括一组通用寄存器组和专用寄存器。通用寄存器用于暂存参加运算的一个操作数，例如数据寄存器可以用来存放 8位或 16位的二进制操作数。这些操作数可以是参加操作的数据，操作的中间结果，也可以是操作数的地址，大部分算术和逻辑运算指令都可以使用这些数据寄存器。专用寄存器通常有指令指针 IP或程序计数器 PC和堆栈指针 SP等
1,3,2 微型计算机的组成
AB
DB
CB
CPU 存储器 I/O接口 外设
（微型计算机组成框图）
1、微处理器微处理器（ CPU）是大规模集成电路技术做成的芯片，
芯片内集成有控制器、运算器和寄存器等相关部件，
完成对计算机系统内各部件进行统一协调和控制。
2、存储器功能：存放程序和数据。
存储器内存（主存）
外存（辅存）
RAM
ROM
SRAM
DRAM
ROM
EPROM
E2PROM
软盘、
硬盘、
光盘
3,I/O设备和 I/O接口
（ 1）,I/O设备：微机配备的输入 /输出设备（外设）。
标准输入 /输出设备（控制台）：键盘和显示器（ CRT）。
I/O设备输入设备输出设备键盘鼠标扫描仪、数码相机显示器打印机绘图仪
（ 2）,I/O接口：连接外设备和系统总线，完成信号转换、数据缓冲、与 CPU进行信号联络等工作。
显示器卡：完成显示器与总线的连接。
声卡：完成声音的输入 /输出。
网卡：完成网络数据的转换。
扫描卡：连接扫描仪到计算机。
调制解调器卡：模拟信号与数字信号相互转换。
键盘接口、打印机接口等。
232接口：串行数据接口。
USB接口：通用串行接口。
4、系统总线
（ 1）、总线,传递信息的一组公用导线。
（ 2）、系统总线,从处理器引出的若干信号线,CPU
通过它们与存储器或 I/O设备进行信息交换。系统总线分为：
（ A）、地址总线,传递地址信息的总线，即 AB。
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。
内存容量的计算,16条地址线可访问 216 = 64 KB。
20条地址线可访问 220 = 1 MB。
1K = 1024B 1M = 1024 KB 1G = 1024 MB
（ B）、数据总线,传递数据信息的总线，即 DB。
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,数据总线是 双向总线 。
（ C）、控制总线,传递控制信息的总线，即 CB。
控制总线的方向：
一部分 是从 CPU输出：通过对指令的译码，由 CPU内部产生，由 CPU送到存储器、输入 /输出接口电路和其它部件。如时钟信号、控制信号等。
另一部分 是由系统中的部件产生，送往 CPU，如：中断请求信号、总线请求信号、状态信号。
控制总线的部件（总线主控设备）：
CPU 和 DMA 控制器。
被总线控制的部件（总线控制设备）：
存储器 和 I/O设备。
总线的使用特点：
1、在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制总线，
其它总线主控设备此时必须放弃对总线的控制。
2、在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一发送者发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得信号。
3、通过总线插槽来接口板连接。
1,3,3 微型计算机系统的组成一个微型计算机系统包括 硬件系统 和 软件系统 。硬件和软件的结合，才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统 是一个为执行程序建立物质基础的物理装置，称为硬件或裸机。
计算机软件系统 指为运行、管理、应用、维护计算机所编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同，软件分为 系统软件 和 应用软件 两大类。
1,3,4 微型计算机的工作过程在进行计算前，应做如下工作：
（ 1）、用助记符号指令（汇编语言）编写程序（源程序）；
（ 2）、用汇编软件（汇编程序）将源程序汇编成计算机能识别的机器语言程序；
（ 3）、将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放。
完成 5+6=？的程序：
MOV A,05H /B0H 05H ；把 05送入累加器 A
ADD A,06H /04H 06H ； 06与 A中内容相加，
结果存入累加器 A
HLT /F4H ；停止所有操作。
1、取指令阶段的执行过程：（设程序从 00H开始存放）
（ 1）、将程序计数器（ PC或 IP）的内容送地址寄存器 AR。
（ 2）、程序计数器 PC的内容自动加 1变为 01H，为取下一条指令作好准备。
（ 3）、地址寄存器 AR将 00H通过地址总线送至存储器地址译码器译码，选中 00H单元。
（ 4）,CPU发出“读”命令。
（ 5）、所选中的 00单元的内容 B0H读至数据总线 DB上。
（ 6）、经数据总线 DB，读出的 B0H送至数据寄存器 DR。
（ 7）、数据寄存器 DR将其内容送至指令寄存器 IR中，经过译码 CPU“识别”出这个操作码为,MOV A,05H”指令，于是控制器发出执行这条指令的各种控制命令。
PC
AR
ALU
A B
DR
IR
ID
PLA00H
1
00H
2
00 B0H
01 05H
02 04H
03 06H
04 F4H
3
4
读命令
B0H
5 6
B0H
7
控制信号
（取第一条指令操作示意图）
2、执行指令阶段的执行过程：
（ 1）、将程序计数器（ PC或 IP）的内容送地址寄存器 AR。
（ 2）、程序计数器 PC的内容自动加 1变为 02H，为取下一条指令作好准备。
（ 3）、地址寄存器 AR将 01H通过地址总线送至存储器地址译码器译码，选中 01H单元。
（ 4）,CPU发出“读”命令。
（ 5）、所选中的 01H单元的内容 05H读至数据总线 DB上。
（ 6）、经数据总线 DB，读出的 05H送至数据寄存器 DR。
（ 7）、由控制码计算机已知到读出的是立即数，并要求将它送入累加器 A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将 05H送入累加器 A中。
PC
AR
ALU
A B
DR
IR
ID
PLA02H
1
01H
2
00 B0H
01 05H
02 04H
03 06H
04 F4H
3
4
读命令
05H
5 6
7
控制信号
05H
（执行第一条指令操作示意图）
习 题
1.微型计算机按照字长和微处理器芯片作为每个阶段的标志，将微型计算机分为哪几个阶段？
2.计算机的特点是什么？主要有哪些应用领域？
3.计算机是由哪几部分组成的？阐述每部分的作用。
4.画图说明计算机执行指令 ADD AL,06H 的工作过程。
5.将下列各十进制数转换成为二进制数（最多保留 6
位小数）
（ 1） 221 （ 2） 12.375 （ 3） 123.25 （ 4）
123
6.以十六进制形式，给出下列十进制数对应的 8位二进制补码表示。
（ 1） 46 （ 2） -46 （ 3） -128 （ 4） 127
7.给出下列十进制数对应的压缩和非压缩 BCD码形式。
（ 1） 58 （ 2） 1624
了解微型计算机的发展、应用及其分类
掌握计算机数据的表示
掌握计算机的组成结构
理解微型计算机的工作过程
1,1 微型计算机的发展、应用及其分类
1,1,1 微机计算机的发展
1971年，美国 Intel公司研究并制造了 I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理 4位二进制数，集成了 2300个晶体管，每秒可进行 6万次运算，成本约为 200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的 MCS-
4计算机，标志了世界 第一台微型计算机 的诞生。
微机概念,以大规模、超大规模构成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路线所制造出的计算机。
划分阶段的标志,以字长和微处理器型号。
第一代
4位和低档 8位机
Intel 4004
第二代中高档 8位机
8080/8085,Z80,MC6800
第三代
16位机
Intel 8086,Z8000,MC6800
第四代
32位机
80386,80486
第五代
64位机
Intel Pentium
（ 1971-1973）
（ 1974-1978）
（ 1978-1981）
（ 1981-1992）
（ 1993后）
特点：
1、速度越来越快。
2、容量越来越大。
3、功能越来越强。
1,1,2 微型计算机的应用
1、科学计算和科学研究计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。
2、数据处理 （信息处理）
主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字信息进行加工。
3、工业控制用单板微型计算机实现 DDC级控制，用卫星计算机实现 SCC级监督管理控制，用高档微型计算机实现 SCC
或低层 MIS管理已屡见不鲜。
4、计算机辅助系统计算机辅助系统主要有计算机辅助教（ CAI）、计算机辅助设计（ CAD）、计算机辅助制造（ CAM）、计算机辅助测试（ CAT）、计算机集成制造（ CIMS）等系统。
5,人工智能人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。
1,1,3 微型计算机的分类按应用对象分为：
1、单片机,又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：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，一块芯片就成了一台计算机
2、单板机,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 /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。可以直接在实验板上操作，
适用于教学。
3,PC机（ Personal Computer ）,面向个人单独使用的一类微机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
1,2 计算机中数据的表示和编码计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的，
二进制数只有两个数字 0和 1，这与我们日常生活中所使用的十进制数是不同的。
1,2,1 计算机中常用的进制数人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二进制数，同时有的时候为了简化二进制数据的书写，
也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介绍这几种常用的进制。
1、十进制数十进制数是大家熟悉的，用 0,1,2,?,8,9十个不同的符号来表示数值，它采用的是“逢十进一，
借一当十”的原则。
2、二进制表示法基数为 10的记数制叫十进制；基数为 2的记数制叫做二进制。
二进制数的计算规则是“逢二进一，借一当二”。
二进制表示数值方法如下：
NB = ± Ki * 2i 其中,Ki = 0 或 1
n
i=-m
例：二进制数 1011.1表示如下：
(1011.1)B= 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 +1 * 2-1
运算规则：
加法运算：
0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 =10 （逢二进一）
减法运算：
0-0 = 0 10-1 =1 （借位） 1-0 = 1 1-1 =0
乘法运算：
0 * 0 =0 0 * 1 =0 1 * 0 =0 1 * 1 =1
除法运算
0 / 1 =0 1 / 1 =1
3、八进制表示法八进制数是基数为八的计数制。八进制数主要采用 0，
1,2,…,7这八个阿拉伯数字。
八进制数的运算规则为“逢八进一，借一当八”。
八进制表示数值方法如下：
NO = ± Ki * 8i 其中,Ki = 0,1,2,3,4,5,6,7
n
i=-m
例：（ 467.6)O=4 * 82 + 6 * 81 + 7 * 80 + 6 * 8-1
4、十六进制表示法基数为 16，用 0 - 9,A - F 十五个字符来数值，逢十六进一。
各位的权值为 16i 。
二进制表示数值方法如下：
NH= ± Ki * 16i 其中,Ki = 0 - 9,A - F
n
i=-m
例：（ 56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16-1
1,2,2 进制间的转换
1、二进制数和十进制数之间的转换
（ 1）、二进制数转换为十进制数方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。
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方法：
A、将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转换结果进行相加。
B、整数转换采用除 2取余法,用 2不断地去除要转换的数，直到商为 0。再将每一步所得的余数，按逆序排列，
便可得转换结果。
C、小数转换采用乘 2取整法,每次用 2与小数部分相乘，
取乘积的整数部分，再取其小数部分乘 2直到小部分为 0。
将所取整数顺序放在小数点后即为转换结果。
例：将（ 136） D转换为二进制数。
2 136 余数（结果） 低位
2 68 ---------- 0
2 34 ---------- 0
2 17 ---------- 0
2 8 ---------- 1
2 4 ---------- 0
2 2 ---------- 0
2 1 ---------- 0
0 ---------- 1 高位转换结果：（ 136） D=（ 10001000） B
例：将（ 0.625)D转换为二进制数。
0.625 * 2 1.25 * 2 0.5 * 2 1.0
取整,高位 低位转换结果,(0.625)D = (0.101)B
2、二进制数和八进制数、十六进制数间的转换
（ 1）、二进制数到八进制数、十六进制数的转换
A、二进制数到八进制数转换采用“三位化一位”的方法。 从小数点开始向两边分别进行每三位分一组，向左不足三位的，从左边补 0；向右不足三位的，从右边补 0。
B、二进制数到十六进制数的转换采用“四位化一位”
的方法。 从小数点开始向两边分别进行每四位分一组，
向左不足四位的，从左边补 0；向右不足四位的，从右边补 0。
例：将 (1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。
1 000 110,01 001 000 110,010
( 1 0 6,2 )O
二进制数到十六进制数的转换：
（ 1000110.01） B = 100 0110,01 0100 0110,0100
(4 6,4)H
（ 2）、八进制、十六进制数到二进制数的转换方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。 按顺序写出每位八进制（十六进制）数对应的二进制数，所得结果即为相应的二进制数。
例：将 (352.6)o转换为二进制数。
3 5 2,6
011 101 010 110 =(11 101 010,11)B
1,2,3 数的定点与浮点表示对 R进制数 NR=± S * R± E，可以有很多表示方法。
如：十进制数,265.78 可以有,265.78,2657.8 *
10-1,0.26578 * 103,2.6578 *102等。
1,定点数表示法一般采用两种简单的约定：定点整数和定点小数。
（ 1）、定点整数
A、带符号整数,某个 N位二进制数，其最高位为符号位，其它 N-1位为数值部分：
Nf Nn-2 Nn-3 … … N2 N1 N0
符号位 数值部分 小数点
B、无符号整数：所有的数位都用来表示数值。
Nn-1 Nn-2 Nn-3 … … N3 N2 N1 N0
数值部分 小数点
（ 2）、定点小数用最高位表示符号，其它 N-1位表示数值部分，将小数点定在数值部分的最高位左边。
Nf Nn-2 Nn-1 … … N2 N1 N0
符号位 数值部分小数点
2、浮点数表示浮点数：小数点在数据中的位置可以左右移动。
N = ± S * R ± E
在计算机内，存储的格式：
Ef E(m位 ) Sf S(n位 )
阶码部分 尾数部分其中,Ef：阶码，表示阶码的符号
E：阶码，指出小数点的位置
Sf：数码，数值的符号位
S：尾数，决定数值的精度
1,2,4 机器数的表示机器数：数值数据在计算机中的编码。
机器数的真值：机器数所代表的实际数值。
常用的编码方案：原码、反码、补码。
1、原码表示码原码：用最高位表示符号，其中,0----正,1----负，
其它位表示数值的绝对值。
定义：
[X]原 = X 0〈 = X 〈 1 定点小数
1+ X -1 〈 X 〈 =0
[X]原 = X 0〈 = X 〈 =2n-1 定点整数
2 n+1 + X -(2 n-1) 〈 = X 〈 =0
例：求 X1=0.1011,X2=-0.1011的原码表示。（ 8位）
[X1]原 = X1 = 01011000
[X2]原 = 1+ X2 = 11011000
小数点位置例：求 X1=1011,X2=-1011的原码。（ 8位）
[X1]原 =00001011
[X2]原 =10001011
小数点位置
0的表示形式（ 8位）
[+0]原 =00000000
[-0]原 =10000000
特点
A、原码与真值的对应关系简单。
B,0的编码不唯一，处理运算不方便。
2、反码表示法反码：最高一位表示符号，数值位是对负数取反。
[+0]反 =00000000 [-0]反 =1111111
[+1100111]反 =01100111 [-1100111]反 =10011000
3,补码表示法正数的补码和原码相同。
负数的补码 =反码 +1。
例：求 0.1011和 -0.1011的补码。（ 8位）
[0.1011]补 =[0.1011]原 =01011000
[-0.1011]补 =[-1011000]反 +1=10100111+1=10101000
[0]补 =[+0]补 =[-0]补 =00000000
1,2,5 计算机中常用的编码
1,ASCII码常用的编码方式为美国标准信息交换（ American
Standard Card for Information Interchange,ASCII
码）。
2,BCD码
BCD码是一种用 4位二进制数字来表示一位十进制数字的编码，也成为二进制编码表示的十进制数（ Binary
Code Decimal），简称 BCD码。表 1-2示出了十进制数 0-
15的 BCD码。
BCD码有两种格式,
（ 1）压缩 BCD码格式（ Packed BCD Format）
用 4个二进制位表示一个十进制位，就是用 0000B-
1001B来表示十进制数 0-8。例如：十进制数 4256的压缩
BCD码表示为,0100 0010 0101 0110 B
（ 2）非压缩 BCD码格式（ Unpacked BCD Format）
用 8个二进制位表示一个十进制位，其中，高四位无意义，我们一般用 xxxx表示，低四位和压缩 BCD码相同。
例如：十进制数 4256的非压缩 BCD码表示为：
xxxx0100 xxxx0010 xxxx0101 xxxx0110 B
1,3 微型计算机的一般概念
1,3,1 中央处理器的组成中央处理器（ CPU）由 运算器 和 控制器 组成。
1、运算器：计算机中加工和处理数据的功能部件。
功能,（ 1）、对数据进行加工处理，主要包括算术和逻辑运算，如加、减、乘、与、或、非运算等。
（ 2）、暂时存放参与运算的数据和中间结果。
ALU
数据寄存器 1#
数据寄存器 2#
存储器外设
2、控制器控制和指挥计算机内各功能部件协同动作，完成计算机程序功能。
由程序计数器（ IP）、指令寄存器（ IR）、指令译码器（ ID）和时序信号发生器组成。
（ 1）、程序计数器（ IP）：程序指令所在单元地址。
（ 2）、指令寄存器（ IR）：保存当前正在执行的一条指令。
（ 3）、指令译码器（ ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的命令信号。
（ 4）、时序信号发生器：根据指令译码器（ ID）产生的命令信号产生具体的控制信号。
3.寄存器陈列包括一组通用寄存器组和专用寄存器。通用寄存器用于暂存参加运算的一个操作数，例如数据寄存器可以用来存放 8位或 16位的二进制操作数。这些操作数可以是参加操作的数据，操作的中间结果，也可以是操作数的地址，大部分算术和逻辑运算指令都可以使用这些数据寄存器。专用寄存器通常有指令指针 IP或程序计数器 PC和堆栈指针 SP等
1,3,2 微型计算机的组成
AB
DB
CB
CPU 存储器 I/O接口 外设
（微型计算机组成框图）
1、微处理器微处理器（ CPU）是大规模集成电路技术做成的芯片，
芯片内集成有控制器、运算器和寄存器等相关部件，
完成对计算机系统内各部件进行统一协调和控制。
2、存储器功能：存放程序和数据。
存储器内存（主存）
外存（辅存）
RAM
ROM
SRAM
DRAM
ROM
EPROM
E2PROM
软盘、
硬盘、
光盘
3,I/O设备和 I/O接口
（ 1）,I/O设备：微机配备的输入 /输出设备（外设）。
标准输入 /输出设备（控制台）：键盘和显示器（ CRT）。
I/O设备输入设备输出设备键盘鼠标扫描仪、数码相机显示器打印机绘图仪
（ 2）,I/O接口：连接外设备和系统总线，完成信号转换、数据缓冲、与 CPU进行信号联络等工作。
显示器卡：完成显示器与总线的连接。
声卡：完成声音的输入 /输出。
网卡：完成网络数据的转换。
扫描卡：连接扫描仪到计算机。
调制解调器卡：模拟信号与数字信号相互转换。
键盘接口、打印机接口等。
232接口：串行数据接口。
USB接口：通用串行接口。
4、系统总线
（ 1）、总线,传递信息的一组公用导线。
（ 2）、系统总线,从处理器引出的若干信号线,CPU
通过它们与存储器或 I/O设备进行信息交换。系统总线分为：
（ A）、地址总线,传递地址信息的总线，即 AB。
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。
内存容量的计算,16条地址线可访问 216 = 64 KB。
20条地址线可访问 220 = 1 MB。
1K = 1024B 1M = 1024 KB 1G = 1024 MB
（ B）、数据总线,传递数据信息的总线，即 DB。
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,数据总线是 双向总线 。
（ C）、控制总线,传递控制信息的总线，即 CB。
控制总线的方向：
一部分 是从 CPU输出：通过对指令的译码，由 CPU内部产生，由 CPU送到存储器、输入 /输出接口电路和其它部件。如时钟信号、控制信号等。
另一部分 是由系统中的部件产生，送往 CPU，如：中断请求信号、总线请求信号、状态信号。
控制总线的部件（总线主控设备）：
CPU 和 DMA 控制器。
被总线控制的部件（总线控制设备）：
存储器 和 I/O设备。
总线的使用特点：
1、在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制总线，
其它总线主控设备此时必须放弃对总线的控制。
2、在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一发送者发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得信号。
3、通过总线插槽来接口板连接。
1,3,3 微型计算机系统的组成一个微型计算机系统包括 硬件系统 和 软件系统 。硬件和软件的结合，才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统 是一个为执行程序建立物质基础的物理装置，称为硬件或裸机。
计算机软件系统 指为运行、管理、应用、维护计算机所编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同，软件分为 系统软件 和 应用软件 两大类。
1,3,4 微型计算机的工作过程在进行计算前，应做如下工作：
（ 1）、用助记符号指令（汇编语言）编写程序（源程序）；
（ 2）、用汇编软件（汇编程序）将源程序汇编成计算机能识别的机器语言程序；
（ 3）、将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放。
完成 5+6=？的程序：
MOV A,05H /B0H 05H ；把 05送入累加器 A
ADD A,06H /04H 06H ； 06与 A中内容相加，
结果存入累加器 A
HLT /F4H ；停止所有操作。
1、取指令阶段的执行过程：（设程序从 00H开始存放）
（ 1）、将程序计数器（ PC或 IP）的内容送地址寄存器 AR。
（ 2）、程序计数器 PC的内容自动加 1变为 01H，为取下一条指令作好准备。
（ 3）、地址寄存器 AR将 00H通过地址总线送至存储器地址译码器译码，选中 00H单元。
（ 4）,CPU发出“读”命令。
（ 5）、所选中的 00单元的内容 B0H读至数据总线 DB上。
（ 6）、经数据总线 DB，读出的 B0H送至数据寄存器 DR。
（ 7）、数据寄存器 DR将其内容送至指令寄存器 IR中，经过译码 CPU“识别”出这个操作码为,MOV A,05H”指令，于是控制器发出执行这条指令的各种控制命令。
PC
AR
ALU
A B
DR
IR
ID
PLA00H
1
00H
2
00 B0H
01 05H
02 04H
03 06H
04 F4H
3
4
读命令
B0H
5 6
B0H
7
控制信号
（取第一条指令操作示意图）
2、执行指令阶段的执行过程：
（ 1）、将程序计数器（ PC或 IP）的内容送地址寄存器 AR。
（ 2）、程序计数器 PC的内容自动加 1变为 02H，为取下一条指令作好准备。
（ 3）、地址寄存器 AR将 01H通过地址总线送至存储器地址译码器译码，选中 01H单元。
（ 4）,CPU发出“读”命令。
（ 5）、所选中的 01H单元的内容 05H读至数据总线 DB上。
（ 6）、经数据总线 DB，读出的 05H送至数据寄存器 DR。
（ 7）、由控制码计算机已知到读出的是立即数，并要求将它送入累加器 A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将 05H送入累加器 A中。
PC
AR
ALU
A B
DR
IR
ID
PLA02H
1
01H
2
00 B0H
01 05H
02 04H
03 06H
04 F4H
3
4
读命令
05H
5 6
7
控制信号
05H
（执行第一条指令操作示意图）
习 题
1.微型计算机按照字长和微处理器芯片作为每个阶段的标志，将微型计算机分为哪几个阶段？
2.计算机的特点是什么？主要有哪些应用领域？
3.计算机是由哪几部分组成的？阐述每部分的作用。
4.画图说明计算机执行指令 ADD AL,06H 的工作过程。
5.将下列各十进制数转换成为二进制数（最多保留 6
位小数）
（ 1） 221 （ 2） 12.375 （ 3） 123.25 （ 4）
123
6.以十六进制形式，给出下列十进制数对应的 8位二进制补码表示。
（ 1） 46 （ 2） -46 （ 3） -128 （ 4） 127
7.给出下列十进制数对应的压缩和非压缩 BCD码形式。
（ 1） 58 （ 2） 1624
