现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 1页第 1章 微型计算机基础现代微机原理及接口技术 清华大学出版社教学目标教学重点教学过程现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 2页教学目标
了解微型计算机的发展历程、分类及应用；
掌握微型计算机硬件系统和软件系统的组成；
熟练掌握各种数制及其相互转换，理解数值和非数值数据的编码。
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2009年 7月 31日 第 3页教学重点
微型计算机硬件系统的组成
微型计算机软件系统的组成
各种数制及其相互转换
数值编码中带符号数的原码、反码、补码表示
ASCII码和 BCD码现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 4页教学过程
1.1 微型计算机发展概况
1.2 微型计算机系统的组成
1.3 计算机中的数制及其编码现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 5页
1.1 微型计算机发展概况
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展
1.1.2 微型计算机的分类及其应用现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 6页
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展
微处理器 MPU（ microprocessor）也常称为微处理机，它是微型计算机的核心部件，微处理器的发展过程就是微型计算机的发展过程。微处理器的发展历程经历了以下六代。
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2009年 7月 31日 第 7页
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展年份 位数 典型产品第一代 1971~1973 4位或低档 8位 Intel 4004,Intel 8008
第二代 1974~1977 8位 Intel 8080,Intel 8085
第三代 1978~1984 16位 Intel 8086,Intel 8088
第四代 1985~1992 32位 Intel 80386，
Intel 80486
第五代 1993~1994 32位 Pentium
第六代 1995至今 64位 Pentium Pro,
Pentium Ⅱ,
Pentium III,
Pentium 4,
Pentium D,
Penium dual-core,
Pentium Extreme Edition
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2009年 7月 31日 第 8页
1.1.2 微型计算机的分类及其应用
微型计算机的分类
– 按微处理器的字长分类
可分为 4位,8位,16位,32位,64位微型计算机
– 按功能和结构分类
可以分为单片机和多片机
– 按组装方式分类
可以分为单板机和多板机现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 9页
1.1.2 微型计算机的分类及其应用
微型计算机的应用
– 数值计算
– 办公自动化
– 数据库应用
– 多媒体技术
– 过程控制
– 计算机辅助处理
– 网络与信息化
– 人工智能现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 10页
1.2 微型计算机系统的组成
微型计算机系统包括硬件和软件两大部分 。
硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机实体,其基本功能是接受计算机程序,并在程序控制下完成信息输入,处理和结果输出等任务 。 软件系统是指为计算机运行服务的全部技术资料和各种程序,
以保证计算机硬件的功能得以充分发挥 。
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2009年 7月 31日 第 11页
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.1 微型计算机的硬件系统
1.2.2 微型计算机的软件系统现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 12页
1.2.1 微型计算机的硬件系统存 储 器运 算 器控 制 器输入设备输出设备数 据 数 据数据指 令控 制 信 号控 制 信 号 控 制 信 号图 1-1 微型计算机的基本结构现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 13页
1.2.2 微型计算机的软件系统
系统软件
– 操作系统
– 程序设计语言
– 编译和解释程序
– 监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序
应用软件
– 数据库管理系统、办公自动化软件、图形图像处理软件等现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 14页
1.3 计算机中的数制及其编码
对计算机而言，无论是控制信息还是数据信息，都采用,0”和,1”两个基本符号
（即基 2码）来编码表示，这是因为：
– 基 2码在物理上最容易实现。
– 基 2码用来表示二进制数，其编码、加减运算规则简单。
– 基 2码的两个符号,1”和,0”正好与逻辑数据
“真”和“假”相对应，为计算机实现逻辑运算带来方便。
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2009年 7月 31日 第 15页
1.3 计算机中的数制及其编码
1.3.1 数与数制
1.3.2 不同数制之间的转换
1.3.3 数值数据的编码及其运算
1.3.4 非数值数据的二进制编码现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 16页
1.3.1 数与数制计数制 基数 数码 进位关系 表示方法十进制 10 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 逢 10进 1 (65)10
二进制 2 0,1 逢 2进 1 (01000001
)2
八进制 8 0,1,2,3,4,5,6,7 逢 8进 1 (101)8
十六进制 16 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B、
C,D,E,F
逢 16进 1 (41)16
二、十、六进制的基数、数码、进位关系和表示方法现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 17页
1.3.2 不同数制之间的转换
其它进制数与十进制数之间的相互转换
– 二、八、十六进制 → 十进制
用其各位所对应的数码，按照“位权展开求和”
的方法就可以得到。
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2009年 7月 31日 第 18页
【 课堂示例（一） 】
【 例 1-1】 试将 (1110.101)2,(637)8、
(5DF.48)16分别转换为十进制。
解：按照按位权展开求和的方法，得
(1110.101)2 = (1× 23 + 1× 22 + 1× 21 + 0× 20 +
1× 2-1 + 0× 2-2 + 1× 2-3)10 = (15.625)10
(637)8 = (6× 82 + 3× 81 + 7× 80)10 = (415)10
(5DF.48)16 = (5× 162 + 13× 161 + 15× 160 +
4× 16-1 + 8× 16-2)10 = (1503.28125)10
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2009年 7月 31日 第 19页
1.3.2 不同数制之间的转换
其它进制数与十进制数之间的相互转换
– 十进制 → 其它进制数
十进制整数 → 其它进制数，一般采用“基数除法”，又称为“除基取余法”，即将十进制整数连续除以 N进制的基数 N，直至商等于 0为止，然后逆序排列所得到的余数。
十进制小数 → 其它进制数，一般采用“基数乘法”，又称为“乘基取整法”，即将十进制小数连续乘以 N进制的基数 N，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。
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2009年 7月 31日 第 20页
【 课堂示例（二） 】
【 例 1-2】 试将十进制数 65分别转换成二进制、八进制和十六进制数。
解：按照除基取余法，得
6 5
3 2
1 6
8
4
2
1
0
2
2
2
2
2
2
2
余 数 低 位
1
0
0
0
0
0
1
高 位所以,(65)10 = (1000001)2，
同理可得,(65)10 = (101)8,(65)10 = (41)16
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2009年 7月 31日 第 21页
【 课堂示例（三） 】
【 例 1-3】 试将十进制小数 0.375分别转换成二进制、八进制和十六进制数。
解：按照乘基取整法，得所以,(0.375)10 = (0.011)2，
同理可得,(0.375)10 = (0.3)8,(0.375)10 = (0.6)16
0,3 7 5
× 2
0,7 5 0
× 2
1,5 0 0
0,5 0 0
× 2
1,0 0 0
整 数 高 位
0 = d
-1
1 = d
-2
1 = d
-3
低 位现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 22页
1.3.2 不同数制之间的转换
二进制数与八进制数之间的相互转换
– 由于 1位八进制数的 8个数码正好相应于 3位二进制数的 8种不同组合，所以八进制及与二进制之间有如下简单的对应关系：
– 由于这种对应关系，可以很方便地在八进制与二进制之间进行数的转换。
八进制 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制 000 001 010 011 100 101 110 111
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1.3.2 不同数制之间的转换
二进制数与八进制数之间的相互转换
– 二进制 → 八进制
以小数点为界，将二进制的整数部分从低位开始，
小数部分从高位开始，每 3位分为一组，头尾不足 3
位的补 0，然后将每组的 3位二进制数转换为 1位八进制数。
– 八进制 → 二进制
将每 1位八进制数用 3位二进制数表示即可现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 24页
【 课堂示例（四） 】
例如，将二进制数 11101110.0101转换为八进制数：
011 101 110.010 100
3 5 6,2 4
所以,(11101110.0101)2 = (356.24)8
例如，将八进制数 251.36转换为二进制数：
(251.36)8 = (010 101 001.011 110)2 =
(10101001.01111)2
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2009年 7月 31日 第 25页
1.3.2 不同数制之间的转换
二进制数与十六进制数之间的相互转换
– 由于 1位十六进制数的 16个数码正好相应于 4位二进制数的 16种不同组合,所以十六进制及与二进制之间有如下简单的对应关系：
– 利用这种对应关系,可以很方便地在十六进制与二进制之间进行数的转换 。
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六进制 8 9 A B C D E F
二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
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2009年 7月 31日 第 26页
【 课堂示例（五） 】
例如，将二进制数 11101110.0101转换为十六进制数：
1110 1110.0101
E E,5
所以,(11101110.0101)2 = (EE.5)16。
例如，将十六进制数 4FA.C6转换为二进制数：
(4FA.C6)16 = (0100 1111 1010.1100 0110)2 =
(10011111010.1100011)2
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2009年 7月 31日 第 27页
1.3.3 数值数据的编码及其运算
基本概念
– 在计算机内部表示二进制数的方法称为数值编码，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。要完整地表示一个机器数，应考虑 3个因素：
机器数的范围
– 由计算机的 CPU字长来决定。
机器数的符号
– 在算术运算中，数据是有正有负的，称之为带符号数。为了在计算机中正确地表示带符号数，通常规定每个字长的最高位为符号位，并用
,0”表示正数，用,1”表示负数。
机器数中小数点的位置
– 在机器数中，小数点的位置通常有两种约定，一种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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2009年 7月 31日 第 28页
1.3.3 数值数据的编码及其运算
带符号数的原码、反码、补码表示定义 取值范围 示例（机器字长为 8位）
原码 符号和数值表示法，规定正数的符号位为 0，
负数的符号位为 1
-(2n-1-1) ~
+( 2n-1-1)，其中 n为机器字长
X = +1011011 [X]原码 = 01011011
Y = -1011011 [Y]原码 = 11011011
反码 正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位外的各位按位取反同原码 X = +1011011 [X]反码 = 01011011
Y = -1011011 [Y]反码 = 10100100
补码 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 l
-2n-1 ~ +( 2n-1-
1)，其中 n为机器字长
X = +1011011 [X]补码 = 01011011
Y = -1011011 [Y]补码 = 10100101
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2009年 7月 31日 第 29页二进制数 无符号数 有符号数原码 反码 补码
00000000 0 +0 +0 +0
00000001 1 +1 +1 +1
… … … … …
01111111 127 +127 +127 +127
10000000 128 -0 -127 -128
… … … … …
11111110 254 -126 -1 -2
11111111 255 -127 -0 -1
8位二进制数原码、反码、补码的对应关系现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 30页
1.3.3 数值数据的编码及其运算
补码运算和溢出判断
– 引入补码概念，目的在于将加、减法运算简化为单纯的加法运算。补码的运算规则是：
[X + Y]补 = [X]补 + [Y]补
[X - Y]补 = [X]补 + [-Y]补
– 已知 [Y]补 求 [-Y]补 的方法是将 [Y]补各位按位取反（包括符号位在内）后末位加 1。下面举例说明以上两个公式的正确性。
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2009年 7月 31日 第 31页
【 课堂示例（六） 】
【 例 1-4】 设 X1 = +0001101,X2 = -0001101，
Y1 = +0000110,Y2=-0000110，计算 X1+Y1、
X1-Y1,X2+Y2,X2-Y2。
– 解,[X1]补 = 00001101,[X2]补 = 11110011,[Y1]补
= 00000110,[Y2]补 = 11111010
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2009年 7月 31日 第 32页现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 33页
1.3.3 数值数据的编码及其运算
补码运算和溢出判断
– 计算机引入补码之后，带来了以下优点：
补码表示的机器数其符号位和数值位能一起参加数值运算，
符号位产生的进位丢掉不管，其结果是正确的，从而简化运算规则。
使减法运算转化为加法运算，简化了运算器硬件电路的设计，
加减法可由同一硬件电路进行处理。
– 运用以上两个公式时，应注意以下两点：
公式成立有一定的前提条件，就是运算结果不能超出机器数所能表示的范围，否则运算结果不正确，按“溢出”处理。
采用补码运算后，结果还是补码，欲得到运算结果的真值，
还需要进行转换。
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2009年 7月 31日 第 34页
1.3.3 数值数据的编码及其运算
定点数和浮点数的表示
– 定点数
定点数是指小数点位置固定不变的数，采用这种表示法的机器叫做定点计算机。
如果数据采用整数表示，那么将小数点约定在最低位的右边，称之为定点整数；如果数据采用纯小数表示，那么将小数点约定在符号位之后，称之为定点小数。
尾 数假 想 小 数 点 的 位 置
（ a ） 定 点 小 数 的 表 示
D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0
数 符尾 数假 想 小 数 点 的 位 置
（ b ） 定 点 整 数 的 表 示
D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0
数 符现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 35页
1.3.3 数值数据的编码及其运算
定点数和浮点数的表示
– 浮点数
如果要处理的数据既有整数部分又有小数部分，就可以采用浮点数表示。浮点数是小数点位置不固定的数，采用这种表示法的计算机叫做浮点计算机。浮点数表示的数值范围要比定点数大 。
阶 符 （ 1 位 ） 阶 码 P （ n 位 ） 尾 符 （ 1 位 ） 尾 数 S （ m 位 ）
浮点数表示法现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 36页
1.3.4 非数值数据的二进制编码
美国信息交换标准代码（ ASCII码）
– ASCII（ American Standard Code for
Information-Interchange）码是美国信息交换标准代码的简称，用于给西文字符编码，包括英文字母的大小写、数字、专用字符、控制字符等。
ASCII码对应 IOS646标准，采用 7位二进制数进行编码，可以表示 128种字符，在计算机内部，一个 ASCII码占用 1个字节，通常最高位为,0”。在数据传输中,ASCII码的最高位用作奇偶校验位。
扩展 ASCII码：由于标准 ASCII码字符数目有限，为此，国际标准化组织又制定了 ISO2022标准，它规定了在保持与
ISO646兼容的前提下将 ASCII字符集扩充为 8位代码的统一方法。 ISO陆续制定了一批适用于不同地区的扩充 ASCII字符集，每种扩充 ASCII字符集分别可以扩充 128个字符。
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2009年 7月 31日 第 37页
1.3.4 非数值数据的二进制编码
二 —— 十进制编码
（ BCD码）
– BCD（ Binary-Coded
Decimal）码就是专门解决用二进制数表示十进制数的问题。 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，自左向右每个二进制位对应的位权依次是 8,4、
2,1。
十进制数 8421-BCD
编码十进制数 8421-BCD
编码
0 0000 8 1000
1 0001 9 1001
2 0010 10 1010
3 0011 11 1011
4 0100 12 1100
5 0101 13 1101
6 0110 14 1110
7 0111 15 1111
8421-BCD编码表现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 38页
1.3.4 非数值数据的二进制编码
二 —— 十进制编码（ BCD码）
– 由于 4位二进制数有 0000~1111共 16种状态，
而十进制数 0~9只取 0000~1001的 10种状态，
其余 6种状态闲置不用。一般情况下,BCD码有两种表示形式。
压缩 BCD码。压缩 BCD码的每一位数采用 4位二进制数来表示，即一个字节表两位十进制数。
非压缩 BCD码。非压缩 BCD码的每一位数采用 8位二进制数来表示，即一个字节表示 1位十进制数，
而且只用每个字节的低 4位来表示 0~9，高 4位为 0。
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2009年 7月 31日 第 39页
1.3.4 非数值数据的二进制编码
汉字编码
– 汉字输入码
用于外部输入汉字，也称为外码。它位于人机界面上，面向用户，其编码原则是简单易记、操作方便、有利于提高输入速度。目前使用较多的有顺序码、音码、形码、音形码等。
– 汉字机内码
是汉字处理系统内部存储、处理汉字而使用的编码，简称内码。内码与国家标推 GB2312-80汉字字符集有简明的一一对应关系。
– 汉字交换码
是汉字信息处理系统之间或通信系统之间传输信息时，对每个汉字所规定的统一编码。我国已指定了汉字交换码的,国家标准信息交换用汉字编码基本字符集,,代号 GB2312-80，
又称“国标码”。
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2009年 7月 31日 第 40页小结
通过本章的学习，要了解微型计算机的发展历史和应用场合，关注当前微型计算机的发展动向，
尤其是微处理器芯片的更新换代，以及相关软件的应用。要熟悉微型计算机系统组成，理解微型计算机硬件和软件各主要模块的功能和在系统中所处的地位；要掌握计算机内部的信息处理方法和特点，熟悉各类数制之间的相互转换，理解无符号数和带符号数的表示方法，掌握字符的
ASCII码,BCD码、汉字编码和应用。
2009年 7月 31日 第 1页第 1章 微型计算机基础现代微机原理及接口技术 清华大学出版社教学目标教学重点教学过程现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 2页教学目标
了解微型计算机的发展历程、分类及应用；
掌握微型计算机硬件系统和软件系统的组成；
熟练掌握各种数制及其相互转换，理解数值和非数值数据的编码。
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2009年 7月 31日 第 3页教学重点
微型计算机硬件系统的组成
微型计算机软件系统的组成
各种数制及其相互转换
数值编码中带符号数的原码、反码、补码表示
ASCII码和 BCD码现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 4页教学过程
1.1 微型计算机发展概况
1.2 微型计算机系统的组成
1.3 计算机中的数制及其编码现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 5页
1.1 微型计算机发展概况
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展
1.1.2 微型计算机的分类及其应用现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 6页
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展
微处理器 MPU（ microprocessor）也常称为微处理机，它是微型计算机的核心部件，微处理器的发展过程就是微型计算机的发展过程。微处理器的发展历程经历了以下六代。
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2009年 7月 31日 第 7页
1.1.1 微处理器和微型计算机的发展年份 位数 典型产品第一代 1971~1973 4位或低档 8位 Intel 4004,Intel 8008
第二代 1974~1977 8位 Intel 8080,Intel 8085
第三代 1978~1984 16位 Intel 8086,Intel 8088
第四代 1985~1992 32位 Intel 80386，
Intel 80486
第五代 1993~1994 32位 Pentium
第六代 1995至今 64位 Pentium Pro,
Pentium Ⅱ,
Pentium III,
Pentium 4,
Pentium D,
Penium dual-core,
Pentium Extreme Edition
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1.1.2 微型计算机的分类及其应用
微型计算机的分类
– 按微处理器的字长分类
可分为 4位,8位,16位,32位,64位微型计算机
– 按功能和结构分类
可以分为单片机和多片机
– 按组装方式分类
可以分为单板机和多板机现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.1.2 微型计算机的分类及其应用
微型计算机的应用
– 数值计算
– 办公自动化
– 数据库应用
– 多媒体技术
– 过程控制
– 计算机辅助处理
– 网络与信息化
– 人工智能现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 10页
1.2 微型计算机系统的组成
微型计算机系统包括硬件和软件两大部分 。
硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机实体,其基本功能是接受计算机程序,并在程序控制下完成信息输入,处理和结果输出等任务 。 软件系统是指为计算机运行服务的全部技术资料和各种程序,
以保证计算机硬件的功能得以充分发挥 。
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1.2 微型计算机系统的组成
1.2.1 微型计算机的硬件系统
1.2.2 微型计算机的软件系统现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 12页
1.2.1 微型计算机的硬件系统存 储 器运 算 器控 制 器输入设备输出设备数 据 数 据数据指 令控 制 信 号控 制 信 号 控 制 信 号图 1-1 微型计算机的基本结构现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 13页
1.2.2 微型计算机的软件系统
系统软件
– 操作系统
– 程序设计语言
– 编译和解释程序
– 监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序
应用软件
– 数据库管理系统、办公自动化软件、图形图像处理软件等现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.3 计算机中的数制及其编码
对计算机而言，无论是控制信息还是数据信息，都采用,0”和,1”两个基本符号
（即基 2码）来编码表示，这是因为：
– 基 2码在物理上最容易实现。
– 基 2码用来表示二进制数，其编码、加减运算规则简单。
– 基 2码的两个符号,1”和,0”正好与逻辑数据
“真”和“假”相对应，为计算机实现逻辑运算带来方便。
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1.3 计算机中的数制及其编码
1.3.1 数与数制
1.3.2 不同数制之间的转换
1.3.3 数值数据的编码及其运算
1.3.4 非数值数据的二进制编码现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.3.1 数与数制计数制 基数 数码 进位关系 表示方法十进制 10 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 逢 10进 1 (65)10
二进制 2 0,1 逢 2进 1 (01000001
)2
八进制 8 0,1,2,3,4,5,6,7 逢 8进 1 (101)8
十六进制 16 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B、
C,D,E,F
逢 16进 1 (41)16
二、十、六进制的基数、数码、进位关系和表示方法现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.3.2 不同数制之间的转换
其它进制数与十进制数之间的相互转换
– 二、八、十六进制 → 十进制
用其各位所对应的数码，按照“位权展开求和”
的方法就可以得到。
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【 课堂示例（一） 】
【 例 1-1】 试将 (1110.101)2,(637)8、
(5DF.48)16分别转换为十进制。
解：按照按位权展开求和的方法，得
(1110.101)2 = (1× 23 + 1× 22 + 1× 21 + 0× 20 +
1× 2-1 + 0× 2-2 + 1× 2-3)10 = (15.625)10
(637)8 = (6× 82 + 3× 81 + 7× 80)10 = (415)10
(5DF.48)16 = (5× 162 + 13× 161 + 15× 160 +
4× 16-1 + 8× 16-2)10 = (1503.28125)10
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1.3.2 不同数制之间的转换
其它进制数与十进制数之间的相互转换
– 十进制 → 其它进制数
十进制整数 → 其它进制数，一般采用“基数除法”，又称为“除基取余法”，即将十进制整数连续除以 N进制的基数 N，直至商等于 0为止，然后逆序排列所得到的余数。
十进制小数 → 其它进制数，一般采用“基数乘法”，又称为“乘基取整法”，即将十进制小数连续乘以 N进制的基数 N，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。
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【 课堂示例（二） 】
【 例 1-2】 试将十进制数 65分别转换成二进制、八进制和十六进制数。
解：按照除基取余法，得
6 5
3 2
1 6
8
4
2
1
0
2
2
2
2
2
2
2
余 数 低 位
1
0
0
0
0
0
1
高 位所以,(65)10 = (1000001)2，
同理可得,(65)10 = (101)8,(65)10 = (41)16
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【 课堂示例（三） 】
【 例 1-3】 试将十进制小数 0.375分别转换成二进制、八进制和十六进制数。
解：按照乘基取整法，得所以,(0.375)10 = (0.011)2，
同理可得,(0.375)10 = (0.3)8,(0.375)10 = (0.6)16
0,3 7 5
× 2
0,7 5 0
× 2
1,5 0 0
0,5 0 0
× 2
1,0 0 0
整 数 高 位
0 = d
-1
1 = d
-2
1 = d
-3
低 位现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.3.2 不同数制之间的转换
二进制数与八进制数之间的相互转换
– 由于 1位八进制数的 8个数码正好相应于 3位二进制数的 8种不同组合，所以八进制及与二进制之间有如下简单的对应关系：
– 由于这种对应关系，可以很方便地在八进制与二进制之间进行数的转换。
八进制 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制 000 001 010 011 100 101 110 111
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1.3.2 不同数制之间的转换
二进制数与八进制数之间的相互转换
– 二进制 → 八进制
以小数点为界，将二进制的整数部分从低位开始，
小数部分从高位开始，每 3位分为一组，头尾不足 3
位的补 0，然后将每组的 3位二进制数转换为 1位八进制数。
– 八进制 → 二进制
将每 1位八进制数用 3位二进制数表示即可现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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【 课堂示例（四） 】
例如，将二进制数 11101110.0101转换为八进制数：
011 101 110.010 100
3 5 6,2 4
所以,(11101110.0101)2 = (356.24)8
例如，将八进制数 251.36转换为二进制数：
(251.36)8 = (010 101 001.011 110)2 =
(10101001.01111)2
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1.3.2 不同数制之间的转换
二进制数与十六进制数之间的相互转换
– 由于 1位十六进制数的 16个数码正好相应于 4位二进制数的 16种不同组合,所以十六进制及与二进制之间有如下简单的对应关系：
– 利用这种对应关系,可以很方便地在十六进制与二进制之间进行数的转换 。
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六进制 8 9 A B C D E F
二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
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【 课堂示例（五） 】
例如，将二进制数 11101110.0101转换为十六进制数：
1110 1110.0101
E E,5
所以,(11101110.0101)2 = (EE.5)16。
例如，将十六进制数 4FA.C6转换为二进制数：
(4FA.C6)16 = (0100 1111 1010.1100 0110)2 =
(10011111010.1100011)2
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1.3.3 数值数据的编码及其运算
基本概念
– 在计算机内部表示二进制数的方法称为数值编码，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。要完整地表示一个机器数，应考虑 3个因素：
机器数的范围
– 由计算机的 CPU字长来决定。
机器数的符号
– 在算术运算中，数据是有正有负的，称之为带符号数。为了在计算机中正确地表示带符号数，通常规定每个字长的最高位为符号位，并用
,0”表示正数，用,1”表示负数。
机器数中小数点的位置
– 在机器数中，小数点的位置通常有两种约定，一种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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1.3.3 数值数据的编码及其运算
带符号数的原码、反码、补码表示定义 取值范围 示例（机器字长为 8位）
原码 符号和数值表示法，规定正数的符号位为 0，
负数的符号位为 1
-(2n-1-1) ~
+( 2n-1-1)，其中 n为机器字长
X = +1011011 [X]原码 = 01011011
Y = -1011011 [Y]原码 = 11011011
反码 正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位外的各位按位取反同原码 X = +1011011 [X]反码 = 01011011
Y = -1011011 [Y]反码 = 10100100
补码 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 l
-2n-1 ~ +( 2n-1-
1)，其中 n为机器字长
X = +1011011 [X]补码 = 01011011
Y = -1011011 [Y]补码 = 10100101
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2009年 7月 31日 第 29页二进制数 无符号数 有符号数原码 反码 补码
00000000 0 +0 +0 +0
00000001 1 +1 +1 +1
… … … … …
01111111 127 +127 +127 +127
10000000 128 -0 -127 -128
… … … … …
11111110 254 -126 -1 -2
11111111 255 -127 -0 -1
8位二进制数原码、反码、补码的对应关系现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.3.3 数值数据的编码及其运算
补码运算和溢出判断
– 引入补码概念，目的在于将加、减法运算简化为单纯的加法运算。补码的运算规则是：
[X + Y]补 = [X]补 + [Y]补
[X - Y]补 = [X]补 + [-Y]补
– 已知 [Y]补 求 [-Y]补 的方法是将 [Y]补各位按位取反（包括符号位在内）后末位加 1。下面举例说明以上两个公式的正确性。
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2009年 7月 31日 第 31页
【 课堂示例（六） 】
【 例 1-4】 设 X1 = +0001101,X2 = -0001101，
Y1 = +0000110,Y2=-0000110，计算 X1+Y1、
X1-Y1,X2+Y2,X2-Y2。
– 解,[X1]补 = 00001101,[X2]补 = 11110011,[Y1]补
= 00000110,[Y2]补 = 11111010
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2009年 7月 31日 第 32页现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 33页
1.3.3 数值数据的编码及其运算
补码运算和溢出判断
– 计算机引入补码之后，带来了以下优点：
补码表示的机器数其符号位和数值位能一起参加数值运算，
符号位产生的进位丢掉不管，其结果是正确的，从而简化运算规则。
使减法运算转化为加法运算，简化了运算器硬件电路的设计，
加减法可由同一硬件电路进行处理。
– 运用以上两个公式时，应注意以下两点：
公式成立有一定的前提条件，就是运算结果不能超出机器数所能表示的范围，否则运算结果不正确，按“溢出”处理。
采用补码运算后，结果还是补码，欲得到运算结果的真值，
还需要进行转换。
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1.3.3 数值数据的编码及其运算
定点数和浮点数的表示
– 定点数
定点数是指小数点位置固定不变的数，采用这种表示法的机器叫做定点计算机。
如果数据采用整数表示，那么将小数点约定在最低位的右边，称之为定点整数；如果数据采用纯小数表示，那么将小数点约定在符号位之后，称之为定点小数。
尾 数假 想 小 数 点 的 位 置
（ a ） 定 点 小 数 的 表 示
D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0
数 符尾 数假 想 小 数 点 的 位 置
（ b ） 定 点 整 数 的 表 示
D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0
数 符现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.3.3 数值数据的编码及其运算
定点数和浮点数的表示
– 浮点数
如果要处理的数据既有整数部分又有小数部分，就可以采用浮点数表示。浮点数是小数点位置不固定的数，采用这种表示法的计算机叫做浮点计算机。浮点数表示的数值范围要比定点数大 。
阶 符 （ 1 位 ） 阶 码 P （ n 位 ） 尾 符 （ 1 位 ） 尾 数 S （ m 位 ）
浮点数表示法现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
2009年 7月 31日 第 36页
1.3.4 非数值数据的二进制编码
美国信息交换标准代码（ ASCII码）
– ASCII（ American Standard Code for
Information-Interchange）码是美国信息交换标准代码的简称，用于给西文字符编码，包括英文字母的大小写、数字、专用字符、控制字符等。
ASCII码对应 IOS646标准，采用 7位二进制数进行编码，可以表示 128种字符，在计算机内部，一个 ASCII码占用 1个字节，通常最高位为,0”。在数据传输中,ASCII码的最高位用作奇偶校验位。
扩展 ASCII码：由于标准 ASCII码字符数目有限，为此，国际标准化组织又制定了 ISO2022标准，它规定了在保持与
ISO646兼容的前提下将 ASCII字符集扩充为 8位代码的统一方法。 ISO陆续制定了一批适用于不同地区的扩充 ASCII字符集，每种扩充 ASCII字符集分别可以扩充 128个字符。
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1.3.4 非数值数据的二进制编码
二 —— 十进制编码
（ BCD码）
– BCD（ Binary-Coded
Decimal）码就是专门解决用二进制数表示十进制数的问题。 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，自左向右每个二进制位对应的位权依次是 8,4、
2,1。
十进制数 8421-BCD
编码十进制数 8421-BCD
编码
0 0000 8 1000
1 0001 9 1001
2 0010 10 1010
3 0011 11 1011
4 0100 12 1100
5 0101 13 1101
6 0110 14 1110
7 0111 15 1111
8421-BCD编码表现代微机原理及接口技术 清华大学出版社
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1.3.4 非数值数据的二进制编码
二 —— 十进制编码（ BCD码）
– 由于 4位二进制数有 0000~1111共 16种状态，
而十进制数 0~9只取 0000~1001的 10种状态，
其余 6种状态闲置不用。一般情况下,BCD码有两种表示形式。
压缩 BCD码。压缩 BCD码的每一位数采用 4位二进制数来表示，即一个字节表两位十进制数。
非压缩 BCD码。非压缩 BCD码的每一位数采用 8位二进制数来表示，即一个字节表示 1位十进制数，
而且只用每个字节的低 4位来表示 0~9，高 4位为 0。
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1.3.4 非数值数据的二进制编码
汉字编码
– 汉字输入码
用于外部输入汉字，也称为外码。它位于人机界面上，面向用户，其编码原则是简单易记、操作方便、有利于提高输入速度。目前使用较多的有顺序码、音码、形码、音形码等。
– 汉字机内码
是汉字处理系统内部存储、处理汉字而使用的编码，简称内码。内码与国家标推 GB2312-80汉字字符集有简明的一一对应关系。
– 汉字交换码
是汉字信息处理系统之间或通信系统之间传输信息时，对每个汉字所规定的统一编码。我国已指定了汉字交换码的,国家标准信息交换用汉字编码基本字符集,,代号 GB2312-80，
又称“国标码”。
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2009年 7月 31日 第 40页小结
通过本章的学习，要了解微型计算机的发展历史和应用场合，关注当前微型计算机的发展动向，
尤其是微处理器芯片的更新换代，以及相关软件的应用。要熟悉微型计算机系统组成，理解微型计算机硬件和软件各主要模块的功能和在系统中所处的地位；要掌握计算机内部的信息处理方法和特点，熟悉各类数制之间的相互转换，理解无符号数和带符号数的表示方法，掌握字符的
ASCII码,BCD码、汉字编码和应用。
