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微型计算机原理与接口技术中国水利水电出版社主 编：杨 立欢 迎 使 用
21世纪高等院校规划教材
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,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
1,课程性质及教学目的
,微型计算机原理与接口技术,是学习微型计算机基本知识和应用技能的重要课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学会运用指令系统和汇编语言进行程序设计；熟悉各种典型的接口芯片和接口技术及其具体应用，
为后继计算机课程的学习及工程实际应用打好基础。
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2,课程教学安排总学时,80～ 90；其中 实 验学时,20～ 30
考试形式：笔试 +实践操作
3,教材特点
注重学科体系的完整和前后内容的有机衔接，
突出应用特色，理论联系实际，并与工程实践相结合；
注入案例的介绍，加大实践教学内容的比重，
增加计算机发展的新技术和新知识；
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
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相关概念、理论及应用均以基本要求为主；
在表达上以实例引出概念、提出问题，通过阐述与分析，进行归纳总结，做到层次清晰，脉络分明；
在内容编排上，以典型微型计算机为对象，加大应用实例的分析，力求由浅入深，循序渐进，
举一反三，突出重点，内容精炼，通俗易懂，强调教材的实用性。
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
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3,教材的主要模块
对微型计算机基础知识和典型微处理器的介绍；
以典型指令讲解指令系统和汇编语言；
介绍汇编语言程序的基本结构和典型的顺序、
分支、循环、子程序设计；
介绍半导体存储器及其接口技术；
从 PC/ XT,PC/ AT,EISA,VESA到目前常用的
PCI,AGP和外设总线等微机总线接口；
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
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介绍基本输入 /输出接口技术；
以常用的 8259A中断控制器介绍中断控制接口技术；
介绍 8237A可编程 DMA控制器与定时 /计数器接口
8253芯片；
介绍 8255A并行接口和 8250,USB串行通信接口；
介绍常用的键盘、鼠标,CRT、打印机、扫描仪等人机交互接口技术；
以 A/D,D/A转换器来分析模拟量输入 /输出接口技术等有关知识。
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
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本章主要教学内容
微处理器的产生和发展、微处理器系统
微型计算机的特点、分类及性能指标
微型计算机系统的软、硬件组成情况
计算机中的数制及其转换
无符号数和带符号数的表示方法
ASCII码,BCD码的相关概念和应用第 1章微型计算机基础知识
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本章教学目的及要求
熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分类、性能指标；
掌握计算机的基本结构及工作原理；
掌握计算机中常用的数制及其转换、带符号数的表示、字符编码和汉字编码的基本知识 。
第 1章微型计算机基础知识
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1.1 微型计算机概述
1946年 2月 15日研制出世界上第一台电子数字计算机,ENIAC（ 电子数字积分计算机 ） 。
1946年 6月,美籍匈牙利科学家冯 ·诺依曼 （ Johe
Von Neumman） 提出了,存储程序,和,程序控制,的计算机设计方案,其特点是：
（ 1） 采用二进制数的形式来表示数据和指令；
（ 2） 把指令和数据存储在计算机内部的存储器中,按照在存储器中存放的顺序 自动依次执行指令；
第 1章微型计算机基础知识
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（ 3） 由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备 5大部件组成计算机的基本硬件系统；
（ 4） 由控制器来控制程序和数据的存取以及程序的执行；
（ 5）以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。
第 1章微型计算机基础知识
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从第一台电子计算机面世到现在,计算机按照其逻辑部件的组成来化分,经历了 4个时代的发展 。
第一代 （ 1946年 ~1958年 ）,电子管阶段
第二代 （ 1959年 ~1964年 ）,晶体管阶段
第三代 （ 1965年 ~1970年 ）,集成电路阶段
第四代 （ 1971年 ~现在 ）,大规模 /超大规模集成电路阶段第 1章微型计算机基础知识
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进入 20世纪 70年代以后，美国 Intel公司研制并推出了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面都有了较大的突破。在系统结构方面，
发展了并行处理技术、多处理机系统、分布式计算机系统和计算机网络；在软件方面，推出了各种系统软件、支撑软件、应用软件，发展了分布式操作系统和软件工程标准化，并逐渐形成了软件产业。
第 1章微型计算机基础知识
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目前，计算机的应用已经进入了以计算机网络为特点的信息社会时代，计算机已经成为人类社会活动中不可缺少的工具，从仪器仪表和家电的智能化，到科学计算、自动控制、办公自动化、生产自动化、数据和事务处理、计算机辅助设计、数据库应用、计算机网络应用、人工智能、
计算机模拟、计算机辅助教育等各个领域均得到了广泛的应用。它已渗透到国民经济的各个领域，极大地改变了人们的工作、学习、生活方式，成为信息时代的主要标志。
第 1章微型计算机基础知识
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1.1.1 微处理器的产生与发展
20世纪 70年代初美国硅谷诞生了第一片微处理器
（ Microprocessor） 。 微型计算机就是以微处理器为核心,配置相应的存储器,I/O接口电路和系统总线等构成 。
微型计算机一经问世，就以其体积小、重量轻、
价格低廉、可靠性高、结构灵活、适应性强和应用面广等一系列优点，占领了世界计算机市场并得到了广泛的运用，成为现代社会不可缺少的重要工具。
第 1章微型计算机基础知识
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微型计算机如果按照 CPU字长和功能进行划分，
经历了 6代的演变：
第一代（ 1971~1973年） 4位和 8位低档微处理器
第二代（ 1974~1977年） 8位中高档微处理器
第三代（ 1978~1984年） 16位微处理器
第四代（ 1985~1992年） 32位微处理器
第五代（ 1993~1999年）超级 32位 Pentium微处理器
第六代（ 2000年以后） 64位微处理器 Merced
第 1章微型计算机基础知识
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未来计算机发展的总趋势是智能化计算机,它突出了人工智能方法和技术的应用,除了要具备现代计算机的功能之外,还要具有在某种程度上模仿人的推理,联想,学习等思维功能,并具有声音识别和图像识别能力 。
此外,一些非冯 ·诺依曼体系结构的新型计算机
,例如,神经网络计算机,,,生物计算机,,,
光子计算机,等也在研究之中 。
第 1章微型计算机基础知识
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1.1.2 微型计算机的特点微型计算机除具有运算速度快,计算精度高,有记忆能力和逻辑判断能力,可自动连续工作等特点以外,还具有以下几方面的明显特点：
功能强
可靠性高
价格低廉
结构灵活,适应性强
体积小,重量轻,功耗低
使用和维护方便第 1章微型计算机基础知识
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1.1.3 微型计算机的性能指标
位：指二进制位（ Bit），由,0”和,1”两种状态构成。
字节：由 8个二进制位组成。即 8位二进制数组成一个字节。
字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。
字长：是计算机在交换、加工和存放信息位的最基本的长度。
主频：是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的时钟信号的频率。
第 1章微型计算机基础知识
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内存容量：是微处理器构成的系统所能访问的最大存储单元数。
指令数：是微型计算机能够完成某种操作功能的命令数目。
基本指令执行时间：指计算机执行基本指令所花的时间。
可靠性：指在规定的时间和条件下，正常工作不发生故障的概率。
兼容性：指计算机的硬件设备和软件程序可用于其他系统的性能。
性能价格比：主要指计算机的硬件和软件性能与售价的关系。
第 1章微型计算机基础知识
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1.1.4 微型计算机的分类
按照微处理器器件的制造工艺来分类,MOS工艺和双极型 TTL工艺微处理器 。
按照微型计算机的组成结构来分类：单片机 （ 在一个芯片上包括有 CPU,RAM,ROM及 I/O接口电路等完整功能的微型计算机 ）,单板机,位片式微型计算机等 。
按照微处理器能够处理的数据字长来分类,4位、
8位,16位,32位和 64位微型计算机等。
第 1章微型计算机基础知识
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1.2 微型计算机系统组成一台完整的计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的 。 计算机硬件是指那些为组成计算机而有机连接在一起的电子,机械,光学等元部件或装置的总和,它是有形的物理实体；计算机软件是相对于硬件而言的,软件可包括计算机运行所需的各种程序,使用手册,说明书和文档等有关资料 。
第 1章微型计算机基础知识
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1.2.1 微型计算机的硬件结构及其功能通用的微型计算机硬件一般由微处理器,内存储器,外存储器,系统总线,接口电路,输入 /
输出设备等部件组成,图 1-1所示为通用微型计算机的硬件系统结构 。
第 1章微型计算机基础知识
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微处理器
CP U
RO M RA M
存储器
I / O
扬声器
I / O
键 盘接口芯片外围设备总线控制器内总线系统总线
I / O
硬盘接口卡 I / O
软驱接口卡 I / O 接口卡显示器
I / O 接口卡打印机 I / O
接口卡
I / O
RS 2 3 2
汉字卡扩充
RA M
协处理器外围设备外部总线图 1- 1 通用微型计算机系统结构
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1.微处理器处理器也称为中央处理器 CPU （ Control
Processing Unit）,是微型计算机的核心部件,由运算单元,控制单元,寄存器组以及总线接口部件等组成,其功能是负责统一协调,管理和控制系统中的各个部件有机地工作 。
第 1章微型计算机基础知识
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2,内存储器内存储器也称为主存储器,主要用来 存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序 。
内存储器中存放的信息通常有两类：一类是要处理的数据和运算结果；另一类是要处理的程序 。
内存储器中的工作主要是读 /写操作,,读,是指将指定内存单元的内容取入 CPU,原存储单元的内容不改变；,写,是指
CPU将信息放入指定的内存单元,内存单元中原来的内容被覆盖 。
第 1章微型计算机基础知识
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按照内存储器的功能和性能,可以分为随机存储器
RAM（ Random Access Memory） 和只读存储器 ROM
（ Read Only Memory） 。
无论是 RAM还是 ROM，一般都按字节（ Byte）组成存储体，每个字节有一个地址码与之对应，通过给定地址码可以随意访问该地址所对应的存储单元。
总体来看，计算机对内存储器的要求有三点：存取数据的速度要快；存储容量要大；成本要低。
第 1章微型计算机基础知识
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3,系统总线系统总线是 CPU与其它部件之间传送数据,地址和控制信息的公共通道 。 各个部件直接用系统总线相连,信号通过总线相互传送 。
根据总线传送内容的不同,可以分成以下 3种：
（ 1） 数据总线 DB（ Data Bus）,传送数据 。 主要实现 CPU
与内存储器或 I/O设备之间,内存储器与 I/O设备或外存储器之间的数据传送 。 数据总线一般为双向总线,总线的宽度等于计算机的字长 。
第 1章微型计算机基础知识
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（ 2） 地址总线 AB（ Address Bus）,传送地址 。 实现从 CPU送地址至内存储器和 I/O设备,或从外存储器传送地址至内存储器等 。
（ 3） 控制总线 CB（ Control Bus）,传送控制信号,时序信号和状态信息等 。 控制总线是控制器发送控制信号的通道,
控制信号通过控制总线通往各个设备,使这些设备完成指定的操作 。
第 1章微型计算机基础知识
29
4,输入 /输出接口电路输入 /输出接口电路即 I/O（ Input /Output）电路，它的功能是完成微型计算机与外部设备之间的信息交换。
接口电路一般由寄存器组、专用存储器和控制电路等组成，当前计算机的控制指令、通信数据以及外部设备的状态信息等分别存放在专用存储器或寄存器组中。
第 1章微型计算机基础知识
30
5,主机板通常，我们将 CPU,RAM,ROM,I/O接口电路以及系统总线组成的计算机装置称为,主机,,主机的主体是系统主板或简称主板。
主板主要由 CPU插座、芯片组、内存插槽、系统 BIOS、
CMOS、总线扩展槽、串行 /并行接口、各种跳线和一些辅助电路等硬件组成。
微型计算机基础知识第 1章
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6,外存储器外存储器的种类较多,目前使用最多的是磁盘存储器 （ 包括软盘和硬盘 ） 和光盘存储器 。
（ 1） 软磁盘：常用的是 3.5英寸双面高密度软磁盘,容量为
1.44MB。
（ 2） 硬磁盘：用金属为基底,表面涂覆有磁性材料,刚性较强 。 目前在市场上使用较多的是 2.5或 3.5英寸的温切斯特硬盘机 。 一般硬盘存储器的存储容量为 10～ 80 GB。
（ 3）光盘：光盘存储器由光盘、光盘驱动器和接口电路组成。
微型计算机基础知识第 1章
32
第 1章微型计算机基础知识
7,输入 /输入设备输入 /输出设备是微型计算机系统与外部进行通信联系的主要装置 。
目前,微型计算机中最常用的输入 /输出设备有键盘,鼠标,显示器,打印机和 扫描仪等 。
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第 1章微型计算机基础知识
1.2.2 微型计算机的系统组成
1,硬件系统是由电子部件和机电装置等所组成的计算机实体,包括微型计算机主机和外围硬件设备 。 基本功能是接受计算机程序,
并在程序的控制下完成各类信息和数据的输入,处理及输出结果等任务 。
2,软件系统是指 为运行,管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料 。 包括计算机运行所需的各种程序,数据,文件,手册和有关资料 。
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第 1章微型计算机基础知识
1.3.1 数据的概念通常意义下的数字,文字,图画,声音和活动图像都可以认为是数据 。
计算机只能识别和处理以二进制编码形式出现的数据和信息,在使用时要将数字,文字,图画,声音和活动图像等数据采用二进制编码表示,再由计算机进行通信,传递以及加工处理 。
计算机内部把数据分为数值型数据和非数值型数据 。
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第 1章微型计算机基础知识
1,计算机中常用的数制二进制计数特点是,逢二进一,借一当二,,需要用到的数字符号为 2个,分别是 0和 1；八进制计数的特点是,逢八进一,借一当八,,需要用到的数字符号为 8个,分别是 0～
7；十进制计数需要用到的数字符号为 0～ 9共 10个,其特点是,逢十进一,借一当十,；十六进制计数需要用到的数字符号为 16个,分别是 0～ 9,A～ F,其特点是,逢十六进一,
借一当十六,。
36
计数制形式基数 计数制采用的数码计数制的进位及借位关系计数制表示方法举例二进制
2 0,1 逢二进一,借一当二
1110B 或
(1110)2
八进制
8 0,1,2,3,4,5、
6,7
逢八进一,借一当八
73Q或 (73)8
十进制
10 0,1,2,3,4,5、
6,7,8,9
逢十进一,借一当十
95D或 (95)10
十六进制 16
0,1,2,3,4,5、
6,7,8,9,A,B、
C,D,E,F
逢十六进一,
借一当十六
2A3BH 或
(2A3B)16
表 1-3 计算机中不同计数制的基数、数码、进位关系和表示方法
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第 1章微型计算机基础知识
2,数制之间的转换为了使用方便,在计算机中有时需要将不同的数制之间进行相互转换,我们将各种计数制之间的转换方法总结如表 1-5中所示 。
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计数制之间的转换要求 相应的转换方法十进制整数转换为二,八,十六进制整数分别采用基数 2,8,16连续去除该十进制整数,直至商等于,0”为止,然后逆序排列余数十进制小数转化为二,八,十六进制小数连续用基数 2,8,16去乘以该十进制小数,
直至乘积的小数部分等于,0”,然后顺序排列每次乘积的整数部分二,八,十六进制数转换为十进制数用其各位所对应的系数和基数,按照,位权展开求和,的方法就可以得到转换结果二进制数转换为八,十六进制数从小数点开始分别向左或向右,将每 3位或 4
位二进制数分成 1组,不足位数的补 0,每组用 1位八,十六进制数表示八,十六进制数转换为二进制数从小数点开始分别向左或向右,将每位八,
十六进制数用 3位或 4位二进制数表示即可表 1-5 各种计数制之间的转换方法
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.1】 将十进制整数 (213)10转换为二进制整数 。
解：按照,除 2倒取余,的转换方法,具体步骤为：将给定的十进制数除以 2,得到一个商和一个余数；取出余数,再将商除以 2,又得到一个商和一个余数；重复该过程,直到商等于 0
为止 。 最后将每次得到的余数 （ 必定是 0或 1） 按倒序排列,就可以得到该十进制数所对应的二进制数 。
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第 1章微型计算机基础知识转换过程如下：
2 ︳ 213 余数为 1
2 ︳ 106 余数为 0
2 ︳ 53 余数为 1
2 ︳ 26 余数为 0
2 ︳ 13 余数为 1
2 ︳ 6 余数为 0
2 ︳ 3 余数为 1
2 ︳ 1 余数为 1
0
所以,(213)10＝ (11010101)2
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.2】 将十进制小数 (0.8125)10转换为二进制小数 。
解：按照,乘 2顺取整,的转换方法,具体步骤为：用 2
乘以给定的十进制小数,得到其对应的整数和小数部分；
取出整数位,再用 2乘以余下的小数部分,又得到一个整数和一个小数部分；重复该过程,直到余下的小数部分为 0或满足精度要求为止 。 最后将每次得到的整数部分
（ 必定是 0或 1） 按先后顺序排列即可得到所对应的二进制小数 。。
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第 1章微型计算机基础知识转换过程如下：
0.8125× 2＝ 1.625 取整数位 1
0.625× 2＝ 1.25 取整数位 1
0.25× 2＝ 0.5 取整数位 0
0.5× 2＝ 1.0 取整数位 1
所以,(0.8125)10＝ (0.1101)2
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第 1章微型计算机基础知识
1.3.3 数的定点与浮点表示把一个数及其符号在机器中的表示加以数值化,这样的数称为机器数 。 机器数所代表的数称为该机器数的真值 。 机器数被存放在存储器件中,机器数的符号是经过数字化处理的,
用一位编码表示,通常用,0”表示正数,,1”表示负数 。
机器数的小数点位置是事先约定的,它在机器数表示格式中并不出现,其位置通常有两种约定：一种方法规定小数点的位置固定不变,这时的机器数称为,定点数,；另一种方法规定小数点的位置可以浮动,这时的机器数称为,浮点数,。
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第 1章微型计算机基础知识
1,数的定点表示由于采用进位计数制,任何一个二进制数 N都可以表示为：
N=± 2± P× S
式中的 N,P,S均为二进制数 。 S称为数 N的尾数,它表示该数的全部有效数字； 2为计数制的底数,2前面的 ± 号是尾数的符号； P称为数 N的阶码,它指明了小数点的实际位置,2
的右上方的 ± 号是阶码的符号 。
对任一个二进制数 N=± 2± P× S,若阶码 P固定不变,则小数点位置是固定的,这种表示方法就是数的定点表示,该数为定点数 。
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第 1章微型计算机基础知识
2,数的浮点表示一个二进制数Ｎ可以表示为,N＝ ± 2± P× S
当二进制数的阶码 P不固定时,数的小数点实际位置将根据阶码值 P相对浮动,这就是数的浮点表示,该数为浮点数 。
在这种表示方法中要把机器数分为两部分：一部分表示数的阶码,另一部分表示数的尾数,阶码和尾数均有各自的符号位 。
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第 1章微型计算机基础知识
1.3.4 机器数的表示
1,机器数的范围
（ 1） 对于字长为 8位的机器,一个无符号整数的最大值是：
(11111111)2=(255)10,此时机器数的表示范围是 0~255。
（ 2） 对于字长为 16位的机器,一个无符号整数的最大值是：
(1111111111111111)2=(FFFF)16=(65535)10,此时机器数的表示范围是 0~65535。
如果用 n来表示机器的字长,则无符号数的表示范围是：
0 ≤ X ≤ 2n－ 1
若运算结果超出这个范围,会产生溢出 。
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第 1章微型计算机基础知识
2,机器数的符号计算机在处理带有正,负号的数据运算时要考虑数的符号问题,这些数据称为带符号数 。 为了在计算机中正确地表示带符号的数据,规定每个字长的最高位为符号位,通常用,0”
来表示正数,用,1”来表示负数 。
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第 1章微型计算机基础知识
3,带符号数的原码,反码,补码表示
（ 1） 原码：将一个正数的符号,＋,采用,0”表示,负数的符号,－,采 用,1”表示的二进制数称为原码 。
原码可以表示的整数范围是：
－ (2n-1－ 1)~＋ (2n-1－ 1),其中 n为机器字长 。 固定的,这种表示方法就是数的定点表示,该数为定点数 。
49
第 1章微型计算机基础知识
（ 2） 反码：对一个二进制数逐位求反而得到的数称之为该数的反码 。
对于带符号的数来说,正数的反码与其原码相同,负数的反码为其原码除符号位以外的各位按位取反 。
通常,8位二进制数所表示的反码数值范围为－ 127~+127。
对于正数,它的反码的符号位为 0,其余 7位为数值；而当符号位为 1时代表的是负数,其余 7位并非为真实数值,而是数值的反码,为求其真值,则必须对反码再求反 。
50
第 1章微型计算机基础知识
（ 3） 补码：为了使数字化后的符号位能作为数参加运算,
并解决将减法运算转换为加法运算的问题,从而简化计算机的控制线路,提高运算速度,就产生了补码表示 。
正数的补码与其原码相同,负数的补码为其反码在最低位加
1。
通常,补码表示的整数范围是：
－ 2n-1~＋ （ 2n-1－ 1）,其中 n为机器字长 。
对于 8位二进制补码,可表示的整数范围是－ 128~＋ 127，
对于 16位二进制补码,可表示的整数范围是－ 32768~＋
32767。
51
第 1章微型计算机基础知识
4,补码与真值之间的转换已知某机器数的真值可以通过补码的定义来完成真值到补码的转换；反之,若已知某数的补码也可以通过以下方法来求出其真值 。
（ 1） 对于正数的补码,其真值等于补码的本身；
（ 2） 对于负数的补码,求其真值时可以除符号位以外将补码的有效值按位求反后在末位加 1,即可得到该负数补码对应的真值 。
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.9】 已知 X= –52,求出 X的原码,反码和补码表示 。
解：给定的数据为负数,将其转换为二进制数为,X= –
(0110100)2
按照上述分析可得 X的原码,反码和补码表示：
[X]原码 =(10110100)2
[X]反码 =(11001011)2
[X]补码 = [X]反 +1=(11001100)2
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.10】 给定 [X]补码 ＝ (01011100)2,求真值 X。
解：由于给定 [X]补码 的符号位是,0”,代表该数是正数,则其真值为：
X＝＋ (1011100)2
＝＋ (1× 26＋ 1× 24＋ 1× 23＋ 1× 22)
＝＋ (64＋ 16＋ 8＋ 4)10
＝ (＋ 92)10
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.11】 给定 [X]补码 ＝ (10101101)2,求真值 X。
解：由于给定 [X]补码 的符号位是,1”,代表该数是负数,则其真值为：
X＝－ ([0101101]求反 ＋ 1)2
＝－ (1010010＋ 1)2
＝－ (1010011)2
＝－ (1× 26＋ 1× 24＋ 1× 21＋ 1× 20)
＝－ (64＋ 16＋ 2＋ 1)10
＝ (－ 83)10
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第 1章微型计算机基础知识
5,带符号数的加减运算与溢出判断
（ 1） 带 符号数的算术运算,大多数计算机采用定点整数补码形式来表示有符号数,补码运算比较简单,而且负数用相应的补码表示后,可以将减法运算转换为加法运算 。 一般计算机中只设置加法器,减法运算都是通过适当的求补处理,
然后通过相加来实现的 。
（ 2） 溢出的判断：计算机中参加运算的数若超过计算机所能表示的数值范围,则称之为溢出 。 例如,我们已经知道 8
位带符号数的取值范围是－ 128～ +127,当 X± Y＜－ 128 或
X± Y＞ 127时会发生溢出,溢出将导致错误的结果 。 这时,
计算机要对溢出进行相应的处理 。
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第 1章微型计算机基础知识
1.3.5 字符编码
1,美国信息交换标准代码 （ ASCII码 ）
ASCII码是美国信息交换标准代码的简称,包括英文字母的大小写,数字,专用字符,控制字符等 。
ASCII码是一种 8位代码,一般用一个字节中的 7位对字符进行编码,最高位是奇偶校验位,用以判别数码传送是否正确 。 这种编码由 7位二进制数组合而成,可以表示 128种字符 。
其中 34个起控制作用的称为,功能码,,其余 94个符号 （ 10
个十进制数码,52个英文大,小写字母和 34个专用符号等 ）
供书写程序和描述命令之用,称为,信息码,。
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第 1章微型计算机基础知识
2,二 —十进制编码 ——BCD码
BCD码又称为,二 —十进制编码,,最常用的是 8421-
BCD编码,其方法是采用 4位二进制数来表示 1位十进制数,
自左至右每一个二进制位对应的位权是 8,4,2,1。
由于 4位二进制数有 0000B~1111B共 16种状态,而十进制数
0~9只取 0000B~1001B的 10种状态,其余 6种状态闲置不用 。
一般情况下,BCD码有压缩 BCD码和非压缩 BCD码两种表示形式 。
压缩 BCD码采用 4位二进制数来表示一位 十进制 数；非压缩 BCD码采用 8位二进制数来表示一位 十进制 数 。
58
第 1章小结微型计算机基础知识本章小结本章对微型计算机的工作原理,系统结构,硬件和软件模块,计算机中各类数制的表示方法和相互转换,无符号数和带符号数的机器内部表示,字符编码等知识进行了介绍 。
硬件和软件的整体称为计算机系统 。 微型计算机的硬件主要由 CPU,存储器,系统总线,接口电路及 I/O设备等部件组成 。 软件由各种程序和数据组成 。 在硬件基础上的系统软件是对硬件功能的扩充与完善,而操作系统是配置在硬件上的第一层软件,所有系统实用程序以及更上层的应用程序都在操作系统上运行,他们受操作系统的统一管理和控制 。
59
微型计算机基础知识计算机内部的信息处理主要针对数值型数据和字符型数据,数值型数据通常采用二,八,十,十六进制来表示,
计算机能够直接识别的是二进制数据,而汇编语言编程时多采用十进制和十六进制来表示数据,各类数制之间相互转换有特定的规律 。
此外,无符号数和带符号数在计算机中也有规定的表示方法,要理解带符号数的原码,反码,补码表示和应用特点 。
字符型数据在计算机中常采用 ASCII码表示,用二进制数表示十进数时常采用 BCD码表示 。 熟悉这些知识可以为后续内容的学习打下良好基础 。
第 1章小结
60
第 1章内容到此结束谢谢各位 !
微型计算机原理与接口技术中国水利水电出版社主 编：杨 立欢 迎 使 用
21世纪高等院校规划教材
2
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
1,课程性质及教学目的
,微型计算机原理与接口技术,是学习微型计算机基本知识和应用技能的重要课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学会运用指令系统和汇编语言进行程序设计；熟悉各种典型的接口芯片和接口技术及其具体应用，
为后继计算机课程的学习及工程实际应用打好基础。
3
2,课程教学安排总学时,80～ 90；其中 实 验学时,20～ 30
考试形式：笔试 +实践操作
3,教材特点
注重学科体系的完整和前后内容的有机衔接，
突出应用特色，理论联系实际，并与工程实践相结合；
注入案例的介绍，加大实践教学内容的比重，
增加计算机发展的新技术和新知识；
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
4
相关概念、理论及应用均以基本要求为主；
在表达上以实例引出概念、提出问题，通过阐述与分析，进行归纳总结，做到层次清晰，脉络分明；
在内容编排上，以典型微型计算机为对象，加大应用实例的分析，力求由浅入深，循序渐进，
举一反三，突出重点，内容精炼，通俗易懂，强调教材的实用性。
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
5
3,教材的主要模块
对微型计算机基础知识和典型微处理器的介绍；
以典型指令讲解指令系统和汇编语言；
介绍汇编语言程序的基本结构和典型的顺序、
分支、循环、子程序设计；
介绍半导体存储器及其接口技术；
从 PC/ XT,PC/ AT,EISA,VESA到目前常用的
PCI,AGP和外设总线等微机总线接口；
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
6
介绍基本输入 /输出接口技术；
以常用的 8259A中断控制器介绍中断控制接口技术；
介绍 8237A可编程 DMA控制器与定时 /计数器接口
8253芯片；
介绍 8255A并行接口和 8250,USB串行通信接口；
介绍常用的键盘、鼠标,CRT、打印机、扫描仪等人机交互接口技术；
以 A/D,D/A转换器来分析模拟量输入 /输出接口技术等有关知识。
,微型计算机原理与接口技术,
课程简介
7
本章主要教学内容
微处理器的产生和发展、微处理器系统
微型计算机的特点、分类及性能指标
微型计算机系统的软、硬件组成情况
计算机中的数制及其转换
无符号数和带符号数的表示方法
ASCII码,BCD码的相关概念和应用第 1章微型计算机基础知识
8
本章教学目的及要求
熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分类、性能指标；
掌握计算机的基本结构及工作原理；
掌握计算机中常用的数制及其转换、带符号数的表示、字符编码和汉字编码的基本知识 。
第 1章微型计算机基础知识
9
1.1 微型计算机概述
1946年 2月 15日研制出世界上第一台电子数字计算机,ENIAC（ 电子数字积分计算机 ） 。
1946年 6月,美籍匈牙利科学家冯 ·诺依曼 （ Johe
Von Neumman） 提出了,存储程序,和,程序控制,的计算机设计方案,其特点是：
（ 1） 采用二进制数的形式来表示数据和指令；
（ 2） 把指令和数据存储在计算机内部的存储器中,按照在存储器中存放的顺序 自动依次执行指令；
第 1章微型计算机基础知识
10
（ 3） 由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备 5大部件组成计算机的基本硬件系统；
（ 4） 由控制器来控制程序和数据的存取以及程序的执行；
（ 5）以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。
第 1章微型计算机基础知识
11
从第一台电子计算机面世到现在,计算机按照其逻辑部件的组成来化分,经历了 4个时代的发展 。
第一代 （ 1946年 ~1958年 ）,电子管阶段
第二代 （ 1959年 ~1964年 ）,晶体管阶段
第三代 （ 1965年 ~1970年 ）,集成电路阶段
第四代 （ 1971年 ~现在 ）,大规模 /超大规模集成电路阶段第 1章微型计算机基础知识
12
进入 20世纪 70年代以后，美国 Intel公司研制并推出了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面都有了较大的突破。在系统结构方面，
发展了并行处理技术、多处理机系统、分布式计算机系统和计算机网络；在软件方面，推出了各种系统软件、支撑软件、应用软件，发展了分布式操作系统和软件工程标准化，并逐渐形成了软件产业。
第 1章微型计算机基础知识
13
目前，计算机的应用已经进入了以计算机网络为特点的信息社会时代，计算机已经成为人类社会活动中不可缺少的工具，从仪器仪表和家电的智能化，到科学计算、自动控制、办公自动化、生产自动化、数据和事务处理、计算机辅助设计、数据库应用、计算机网络应用、人工智能、
计算机模拟、计算机辅助教育等各个领域均得到了广泛的应用。它已渗透到国民经济的各个领域，极大地改变了人们的工作、学习、生活方式，成为信息时代的主要标志。
第 1章微型计算机基础知识
14
1.1.1 微处理器的产生与发展
20世纪 70年代初美国硅谷诞生了第一片微处理器
（ Microprocessor） 。 微型计算机就是以微处理器为核心,配置相应的存储器,I/O接口电路和系统总线等构成 。
微型计算机一经问世，就以其体积小、重量轻、
价格低廉、可靠性高、结构灵活、适应性强和应用面广等一系列优点，占领了世界计算机市场并得到了广泛的运用，成为现代社会不可缺少的重要工具。
第 1章微型计算机基础知识
15
微型计算机如果按照 CPU字长和功能进行划分，
经历了 6代的演变：
第一代（ 1971~1973年） 4位和 8位低档微处理器
第二代（ 1974~1977年） 8位中高档微处理器
第三代（ 1978~1984年） 16位微处理器
第四代（ 1985~1992年） 32位微处理器
第五代（ 1993~1999年）超级 32位 Pentium微处理器
第六代（ 2000年以后） 64位微处理器 Merced
第 1章微型计算机基础知识
16
未来计算机发展的总趋势是智能化计算机,它突出了人工智能方法和技术的应用,除了要具备现代计算机的功能之外,还要具有在某种程度上模仿人的推理,联想,学习等思维功能,并具有声音识别和图像识别能力 。
此外,一些非冯 ·诺依曼体系结构的新型计算机
,例如,神经网络计算机,,,生物计算机,,,
光子计算机,等也在研究之中 。
第 1章微型计算机基础知识
17
1.1.2 微型计算机的特点微型计算机除具有运算速度快,计算精度高,有记忆能力和逻辑判断能力,可自动连续工作等特点以外,还具有以下几方面的明显特点：
功能强
可靠性高
价格低廉
结构灵活,适应性强
体积小,重量轻,功耗低
使用和维护方便第 1章微型计算机基础知识
18
1.1.3 微型计算机的性能指标
位：指二进制位（ Bit），由,0”和,1”两种状态构成。
字节：由 8个二进制位组成。即 8位二进制数组成一个字节。
字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。
字长：是计算机在交换、加工和存放信息位的最基本的长度。
主频：是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的时钟信号的频率。
第 1章微型计算机基础知识
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内存容量：是微处理器构成的系统所能访问的最大存储单元数。
指令数：是微型计算机能够完成某种操作功能的命令数目。
基本指令执行时间：指计算机执行基本指令所花的时间。
可靠性：指在规定的时间和条件下，正常工作不发生故障的概率。
兼容性：指计算机的硬件设备和软件程序可用于其他系统的性能。
性能价格比：主要指计算机的硬件和软件性能与售价的关系。
第 1章微型计算机基础知识
20
1.1.4 微型计算机的分类
按照微处理器器件的制造工艺来分类,MOS工艺和双极型 TTL工艺微处理器 。
按照微型计算机的组成结构来分类：单片机 （ 在一个芯片上包括有 CPU,RAM,ROM及 I/O接口电路等完整功能的微型计算机 ）,单板机,位片式微型计算机等 。
按照微处理器能够处理的数据字长来分类,4位、
8位,16位,32位和 64位微型计算机等。
第 1章微型计算机基础知识
21
1.2 微型计算机系统组成一台完整的计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的 。 计算机硬件是指那些为组成计算机而有机连接在一起的电子,机械,光学等元部件或装置的总和,它是有形的物理实体；计算机软件是相对于硬件而言的,软件可包括计算机运行所需的各种程序,使用手册,说明书和文档等有关资料 。
第 1章微型计算机基础知识
22
1.2.1 微型计算机的硬件结构及其功能通用的微型计算机硬件一般由微处理器,内存储器,外存储器,系统总线,接口电路,输入 /
输出设备等部件组成,图 1-1所示为通用微型计算机的硬件系统结构 。
第 1章微型计算机基础知识
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微处理器
CP U
RO M RA M
存储器
I / O
扬声器
I / O
键 盘接口芯片外围设备总线控制器内总线系统总线
I / O
硬盘接口卡 I / O
软驱接口卡 I / O 接口卡显示器
I / O 接口卡打印机 I / O
接口卡
I / O
RS 2 3 2
汉字卡扩充
RA M
协处理器外围设备外部总线图 1- 1 通用微型计算机系统结构
24
1.微处理器处理器也称为中央处理器 CPU （ Control
Processing Unit）,是微型计算机的核心部件,由运算单元,控制单元,寄存器组以及总线接口部件等组成,其功能是负责统一协调,管理和控制系统中的各个部件有机地工作 。
第 1章微型计算机基础知识
25
2,内存储器内存储器也称为主存储器,主要用来 存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序 。
内存储器中存放的信息通常有两类：一类是要处理的数据和运算结果；另一类是要处理的程序 。
内存储器中的工作主要是读 /写操作,,读,是指将指定内存单元的内容取入 CPU,原存储单元的内容不改变；,写,是指
CPU将信息放入指定的内存单元,内存单元中原来的内容被覆盖 。
第 1章微型计算机基础知识
26
按照内存储器的功能和性能,可以分为随机存储器
RAM（ Random Access Memory） 和只读存储器 ROM
（ Read Only Memory） 。
无论是 RAM还是 ROM，一般都按字节（ Byte）组成存储体，每个字节有一个地址码与之对应，通过给定地址码可以随意访问该地址所对应的存储单元。
总体来看，计算机对内存储器的要求有三点：存取数据的速度要快；存储容量要大；成本要低。
第 1章微型计算机基础知识
27
3,系统总线系统总线是 CPU与其它部件之间传送数据,地址和控制信息的公共通道 。 各个部件直接用系统总线相连,信号通过总线相互传送 。
根据总线传送内容的不同,可以分成以下 3种：
（ 1） 数据总线 DB（ Data Bus）,传送数据 。 主要实现 CPU
与内存储器或 I/O设备之间,内存储器与 I/O设备或外存储器之间的数据传送 。 数据总线一般为双向总线,总线的宽度等于计算机的字长 。
第 1章微型计算机基础知识
28
（ 2） 地址总线 AB（ Address Bus）,传送地址 。 实现从 CPU送地址至内存储器和 I/O设备,或从外存储器传送地址至内存储器等 。
（ 3） 控制总线 CB（ Control Bus）,传送控制信号,时序信号和状态信息等 。 控制总线是控制器发送控制信号的通道,
控制信号通过控制总线通往各个设备,使这些设备完成指定的操作 。
第 1章微型计算机基础知识
29
4,输入 /输出接口电路输入 /输出接口电路即 I/O（ Input /Output）电路，它的功能是完成微型计算机与外部设备之间的信息交换。
接口电路一般由寄存器组、专用存储器和控制电路等组成，当前计算机的控制指令、通信数据以及外部设备的状态信息等分别存放在专用存储器或寄存器组中。
第 1章微型计算机基础知识
30
5,主机板通常，我们将 CPU,RAM,ROM,I/O接口电路以及系统总线组成的计算机装置称为,主机,,主机的主体是系统主板或简称主板。
主板主要由 CPU插座、芯片组、内存插槽、系统 BIOS、
CMOS、总线扩展槽、串行 /并行接口、各种跳线和一些辅助电路等硬件组成。
微型计算机基础知识第 1章
31
6,外存储器外存储器的种类较多,目前使用最多的是磁盘存储器 （ 包括软盘和硬盘 ） 和光盘存储器 。
（ 1） 软磁盘：常用的是 3.5英寸双面高密度软磁盘,容量为
1.44MB。
（ 2） 硬磁盘：用金属为基底,表面涂覆有磁性材料,刚性较强 。 目前在市场上使用较多的是 2.5或 3.5英寸的温切斯特硬盘机 。 一般硬盘存储器的存储容量为 10～ 80 GB。
（ 3）光盘：光盘存储器由光盘、光盘驱动器和接口电路组成。
微型计算机基础知识第 1章
32
第 1章微型计算机基础知识
7,输入 /输入设备输入 /输出设备是微型计算机系统与外部进行通信联系的主要装置 。
目前,微型计算机中最常用的输入 /输出设备有键盘,鼠标,显示器,打印机和 扫描仪等 。
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第 1章微型计算机基础知识
1.2.2 微型计算机的系统组成
1,硬件系统是由电子部件和机电装置等所组成的计算机实体,包括微型计算机主机和外围硬件设备 。 基本功能是接受计算机程序,
并在程序的控制下完成各类信息和数据的输入,处理及输出结果等任务 。
2,软件系统是指 为运行,管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料 。 包括计算机运行所需的各种程序,数据,文件,手册和有关资料 。
34
第 1章微型计算机基础知识
1.3.1 数据的概念通常意义下的数字,文字,图画,声音和活动图像都可以认为是数据 。
计算机只能识别和处理以二进制编码形式出现的数据和信息,在使用时要将数字,文字,图画,声音和活动图像等数据采用二进制编码表示,再由计算机进行通信,传递以及加工处理 。
计算机内部把数据分为数值型数据和非数值型数据 。
35
第 1章微型计算机基础知识
1,计算机中常用的数制二进制计数特点是,逢二进一,借一当二,,需要用到的数字符号为 2个,分别是 0和 1；八进制计数的特点是,逢八进一,借一当八,,需要用到的数字符号为 8个,分别是 0～
7；十进制计数需要用到的数字符号为 0～ 9共 10个,其特点是,逢十进一,借一当十,；十六进制计数需要用到的数字符号为 16个,分别是 0～ 9,A～ F,其特点是,逢十六进一,
借一当十六,。
36
计数制形式基数 计数制采用的数码计数制的进位及借位关系计数制表示方法举例二进制
2 0,1 逢二进一,借一当二
1110B 或
(1110)2
八进制
8 0,1,2,3,4,5、
6,7
逢八进一,借一当八
73Q或 (73)8
十进制
10 0,1,2,3,4,5、
6,7,8,9
逢十进一,借一当十
95D或 (95)10
十六进制 16
0,1,2,3,4,5、
6,7,8,9,A,B、
C,D,E,F
逢十六进一,
借一当十六
2A3BH 或
(2A3B)16
表 1-3 计算机中不同计数制的基数、数码、进位关系和表示方法
37
第 1章微型计算机基础知识
2,数制之间的转换为了使用方便,在计算机中有时需要将不同的数制之间进行相互转换,我们将各种计数制之间的转换方法总结如表 1-5中所示 。
38
计数制之间的转换要求 相应的转换方法十进制整数转换为二,八,十六进制整数分别采用基数 2,8,16连续去除该十进制整数,直至商等于,0”为止,然后逆序排列余数十进制小数转化为二,八,十六进制小数连续用基数 2,8,16去乘以该十进制小数,
直至乘积的小数部分等于,0”,然后顺序排列每次乘积的整数部分二,八,十六进制数转换为十进制数用其各位所对应的系数和基数,按照,位权展开求和,的方法就可以得到转换结果二进制数转换为八,十六进制数从小数点开始分别向左或向右,将每 3位或 4
位二进制数分成 1组,不足位数的补 0,每组用 1位八,十六进制数表示八,十六进制数转换为二进制数从小数点开始分别向左或向右,将每位八,
十六进制数用 3位或 4位二进制数表示即可表 1-5 各种计数制之间的转换方法
39
第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.1】 将十进制整数 (213)10转换为二进制整数 。
解：按照,除 2倒取余,的转换方法,具体步骤为：将给定的十进制数除以 2,得到一个商和一个余数；取出余数,再将商除以 2,又得到一个商和一个余数；重复该过程,直到商等于 0
为止 。 最后将每次得到的余数 （ 必定是 0或 1） 按倒序排列,就可以得到该十进制数所对应的二进制数 。
40
第 1章微型计算机基础知识转换过程如下：
2 ︳ 213 余数为 1
2 ︳ 106 余数为 0
2 ︳ 53 余数为 1
2 ︳ 26 余数为 0
2 ︳ 13 余数为 1
2 ︳ 6 余数为 0
2 ︳ 3 余数为 1
2 ︳ 1 余数为 1
0
所以,(213)10＝ (11010101)2
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.2】 将十进制小数 (0.8125)10转换为二进制小数 。
解：按照,乘 2顺取整,的转换方法,具体步骤为：用 2
乘以给定的十进制小数,得到其对应的整数和小数部分；
取出整数位,再用 2乘以余下的小数部分,又得到一个整数和一个小数部分；重复该过程,直到余下的小数部分为 0或满足精度要求为止 。 最后将每次得到的整数部分
（ 必定是 0或 1） 按先后顺序排列即可得到所对应的二进制小数 。。
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第 1章微型计算机基础知识转换过程如下：
0.8125× 2＝ 1.625 取整数位 1
0.625× 2＝ 1.25 取整数位 1
0.25× 2＝ 0.5 取整数位 0
0.5× 2＝ 1.0 取整数位 1
所以,(0.8125)10＝ (0.1101)2
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第 1章微型计算机基础知识
1.3.3 数的定点与浮点表示把一个数及其符号在机器中的表示加以数值化,这样的数称为机器数 。 机器数所代表的数称为该机器数的真值 。 机器数被存放在存储器件中,机器数的符号是经过数字化处理的,
用一位编码表示,通常用,0”表示正数,,1”表示负数 。
机器数的小数点位置是事先约定的,它在机器数表示格式中并不出现,其位置通常有两种约定：一种方法规定小数点的位置固定不变,这时的机器数称为,定点数,；另一种方法规定小数点的位置可以浮动,这时的机器数称为,浮点数,。
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第 1章微型计算机基础知识
1,数的定点表示由于采用进位计数制,任何一个二进制数 N都可以表示为：
N=± 2± P× S
式中的 N,P,S均为二进制数 。 S称为数 N的尾数,它表示该数的全部有效数字； 2为计数制的底数,2前面的 ± 号是尾数的符号； P称为数 N的阶码,它指明了小数点的实际位置,2
的右上方的 ± 号是阶码的符号 。
对任一个二进制数 N=± 2± P× S,若阶码 P固定不变,则小数点位置是固定的,这种表示方法就是数的定点表示,该数为定点数 。
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第 1章微型计算机基础知识
2,数的浮点表示一个二进制数Ｎ可以表示为,N＝ ± 2± P× S
当二进制数的阶码 P不固定时,数的小数点实际位置将根据阶码值 P相对浮动,这就是数的浮点表示,该数为浮点数 。
在这种表示方法中要把机器数分为两部分：一部分表示数的阶码,另一部分表示数的尾数,阶码和尾数均有各自的符号位 。
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第 1章微型计算机基础知识
1.3.4 机器数的表示
1,机器数的范围
（ 1） 对于字长为 8位的机器,一个无符号整数的最大值是：
(11111111)2=(255)10,此时机器数的表示范围是 0~255。
（ 2） 对于字长为 16位的机器,一个无符号整数的最大值是：
(1111111111111111)2=(FFFF)16=(65535)10,此时机器数的表示范围是 0~65535。
如果用 n来表示机器的字长,则无符号数的表示范围是：
0 ≤ X ≤ 2n－ 1
若运算结果超出这个范围,会产生溢出 。
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第 1章微型计算机基础知识
2,机器数的符号计算机在处理带有正,负号的数据运算时要考虑数的符号问题,这些数据称为带符号数 。 为了在计算机中正确地表示带符号的数据,规定每个字长的最高位为符号位,通常用,0”
来表示正数,用,1”来表示负数 。
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第 1章微型计算机基础知识
3,带符号数的原码,反码,补码表示
（ 1） 原码：将一个正数的符号,＋,采用,0”表示,负数的符号,－,采 用,1”表示的二进制数称为原码 。
原码可以表示的整数范围是：
－ (2n-1－ 1)~＋ (2n-1－ 1),其中 n为机器字长 。 固定的,这种表示方法就是数的定点表示,该数为定点数 。
49
第 1章微型计算机基础知识
（ 2） 反码：对一个二进制数逐位求反而得到的数称之为该数的反码 。
对于带符号的数来说,正数的反码与其原码相同,负数的反码为其原码除符号位以外的各位按位取反 。
通常,8位二进制数所表示的反码数值范围为－ 127~+127。
对于正数,它的反码的符号位为 0,其余 7位为数值；而当符号位为 1时代表的是负数,其余 7位并非为真实数值,而是数值的反码,为求其真值,则必须对反码再求反 。
50
第 1章微型计算机基础知识
（ 3） 补码：为了使数字化后的符号位能作为数参加运算,
并解决将减法运算转换为加法运算的问题,从而简化计算机的控制线路,提高运算速度,就产生了补码表示 。
正数的补码与其原码相同,负数的补码为其反码在最低位加
1。
通常,补码表示的整数范围是：
－ 2n-1~＋ （ 2n-1－ 1）,其中 n为机器字长 。
对于 8位二进制补码,可表示的整数范围是－ 128~＋ 127，
对于 16位二进制补码,可表示的整数范围是－ 32768~＋
32767。
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第 1章微型计算机基础知识
4,补码与真值之间的转换已知某机器数的真值可以通过补码的定义来完成真值到补码的转换；反之,若已知某数的补码也可以通过以下方法来求出其真值 。
（ 1） 对于正数的补码,其真值等于补码的本身；
（ 2） 对于负数的补码,求其真值时可以除符号位以外将补码的有效值按位求反后在末位加 1,即可得到该负数补码对应的真值 。
52
第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.9】 已知 X= –52,求出 X的原码,反码和补码表示 。
解：给定的数据为负数,将其转换为二进制数为,X= –
(0110100)2
按照上述分析可得 X的原码,反码和补码表示：
[X]原码 =(10110100)2
[X]反码 =(11001011)2
[X]补码 = [X]反 +1=(11001100)2
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.10】 给定 [X]补码 ＝ (01011100)2,求真值 X。
解：由于给定 [X]补码 的符号位是,0”,代表该数是正数,则其真值为：
X＝＋ (1011100)2
＝＋ (1× 26＋ 1× 24＋ 1× 23＋ 1× 22)
＝＋ (64＋ 16＋ 8＋ 4)10
＝ (＋ 92)10
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第 1章微型计算机基础知识
【 例 1.11】 给定 [X]补码 ＝ (10101101)2,求真值 X。
解：由于给定 [X]补码 的符号位是,1”,代表该数是负数,则其真值为：
X＝－ ([0101101]求反 ＋ 1)2
＝－ (1010010＋ 1)2
＝－ (1010011)2
＝－ (1× 26＋ 1× 24＋ 1× 21＋ 1× 20)
＝－ (64＋ 16＋ 2＋ 1)10
＝ (－ 83)10
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第 1章微型计算机基础知识
5,带符号数的加减运算与溢出判断
（ 1） 带 符号数的算术运算,大多数计算机采用定点整数补码形式来表示有符号数,补码运算比较简单,而且负数用相应的补码表示后,可以将减法运算转换为加法运算 。 一般计算机中只设置加法器,减法运算都是通过适当的求补处理,
然后通过相加来实现的 。
（ 2） 溢出的判断：计算机中参加运算的数若超过计算机所能表示的数值范围,则称之为溢出 。 例如,我们已经知道 8
位带符号数的取值范围是－ 128～ +127,当 X± Y＜－ 128 或
X± Y＞ 127时会发生溢出,溢出将导致错误的结果 。 这时,
计算机要对溢出进行相应的处理 。
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第 1章微型计算机基础知识
1.3.5 字符编码
1,美国信息交换标准代码 （ ASCII码 ）
ASCII码是美国信息交换标准代码的简称,包括英文字母的大小写,数字,专用字符,控制字符等 。
ASCII码是一种 8位代码,一般用一个字节中的 7位对字符进行编码,最高位是奇偶校验位,用以判别数码传送是否正确 。 这种编码由 7位二进制数组合而成,可以表示 128种字符 。
其中 34个起控制作用的称为,功能码,,其余 94个符号 （ 10
个十进制数码,52个英文大,小写字母和 34个专用符号等 ）
供书写程序和描述命令之用,称为,信息码,。
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第 1章微型计算机基础知识
2,二 —十进制编码 ——BCD码
BCD码又称为,二 —十进制编码,,最常用的是 8421-
BCD编码,其方法是采用 4位二进制数来表示 1位十进制数,
自左至右每一个二进制位对应的位权是 8,4,2,1。
由于 4位二进制数有 0000B~1111B共 16种状态,而十进制数
0~9只取 0000B~1001B的 10种状态,其余 6种状态闲置不用 。
一般情况下,BCD码有压缩 BCD码和非压缩 BCD码两种表示形式 。
压缩 BCD码采用 4位二进制数来表示一位 十进制 数；非压缩 BCD码采用 8位二进制数来表示一位 十进制 数 。
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第 1章小结微型计算机基础知识本章小结本章对微型计算机的工作原理,系统结构,硬件和软件模块,计算机中各类数制的表示方法和相互转换,无符号数和带符号数的机器内部表示,字符编码等知识进行了介绍 。
硬件和软件的整体称为计算机系统 。 微型计算机的硬件主要由 CPU,存储器,系统总线,接口电路及 I/O设备等部件组成 。 软件由各种程序和数据组成 。 在硬件基础上的系统软件是对硬件功能的扩充与完善,而操作系统是配置在硬件上的第一层软件,所有系统实用程序以及更上层的应用程序都在操作系统上运行,他们受操作系统的统一管理和控制 。
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微型计算机基础知识计算机内部的信息处理主要针对数值型数据和字符型数据,数值型数据通常采用二,八,十,十六进制来表示,
计算机能够直接识别的是二进制数据,而汇编语言编程时多采用十进制和十六进制来表示数据,各类数制之间相互转换有特定的规律 。
此外,无符号数和带符号数在计算机中也有规定的表示方法,要理解带符号数的原码,反码,补码表示和应用特点 。
字符型数据在计算机中常采用 ASCII码表示,用二进制数表示十进数时常采用 BCD码表示 。 熟悉这些知识可以为后续内容的学习打下良好基础 。
第 1章小结
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第 1章内容到此结束谢谢各位 !
