第1章 计算机原理与嵌入式系统基础PPT课件

补码
•负数的补码等于 其反码再加1。如： -23(-17H)的补码 为FFH17H+1=E9H。 •补码运算可以方 便的将符号数的加 减法运算统一为补 码的加法运算
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
进位和溢出
例：分析105+160=265 105=69H=01101001B 160=A0H=10100000B 01101001 +10100000 100001001=109H=265
的机器称为浮点计算机。
Nf 符号位
Nn-2 Nn-3 … 数值部分
N2 N1 N0 (n-1)位
小数点 位置
定点整数的 表示格式
Nf
Nn-2 Nn-3
符号位 小数点位置
01 数符 阶符
阶码
21
… N2 N1 N0 (n-1)位数值位
89
定点小数表示
31
单精度float型 浮点数表示
❖ 嵌入式微处理器： 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)
❖ 单片机应用系统是最典型的嵌入式系统
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
能性和灵活性 ❖ 软件配置 ：软件是计算机的灵魂。
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
1.1计算机的发展及应用
1.1.2 嵌入式系统
❖ 当我们满怀憧憬与希望跨入二十一世纪大门的时候，计 算机技术也开始进入一个被称为后PC技术的时代。
计算机应用
通用计算机
PC机 小型计算机 ：
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嵌入式系统
工业自动化 仪器仪表 消费电子 通信 ：
第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
1.1计算机的发展及应用
1.1.2 嵌入式系统
❖ 嵌入式系统就是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可 裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求 的专用计算机系统。
❖ 嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术，以及各个行 业的具体应用相结合的产物，这决定了它必然是一个技术密集、资 金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
单片机原理及应用
《单片机及应用系统设计原理与实践》2009
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
单片机原理及应用
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
本章内容
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❖ 有符号数运算结果超出机器数的表示范围，称为溢出。
❖ 两个无符号数相加可能会产生进位；
❖ 两个同号有符号数相加，或者两个异号有符号数相相减可 能会产生溢出。
❖ 因此，任何计算机中都会设置判断逻辑，包括无符号数运 算溢出判断和有符号数运算溢出判断。如果产生进位或溢 出，要给出进位标志C或溢出标志OV，软件根据标志审视 计算结果。
C
b.7 b.6 b.5 b.4 b.3 b.2 b.1 b.0
和
OV
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
1.3算数、逻辑运算基础
1.3.2 数的定点表示与浮点表示
❖ 二进制数据可能既有整数部分，又有小数部分。按照小数点位置表示的 问题，数有定点数和浮点数之分。
❖ 用定点表示法表示数据的机器称为定点计算机，用浮点表示法表示数据
1.2 计算机中的常用数制及编码
在应用各种进制数的时候要铭记： ❖ 各种进制数只是表示方法不同，不同进制表示的
数的大小是一样大的。计算机内部采用的是二进 制数； ❖ 一般强调数值多少时，我们采用十进制更容易理 解； ❖ 采用二进制和书写方便的十六进制更容易确定各 个二进制位的高低电平状况。
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
若把结果视为无符号数，为155， 结果是正确的。若把此结果视为有 符号数，其符号位为1，结果为101，这显然是错误的。其原因是 和数155大于8位有符号数所能表示 的补码数的最大值127，使数值部 分占据了符号位的位置，产生了溢 出，从而导致结果错误。
第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
进位和溢出
❖ 无符号数运算结果超出机器数的表示范围，称为进位；
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
衡量计算机性能的主要技术指标如下：
❖ 字长 ：计算机的运算器一次可处理（运算、存取）二进制数 的位数，数据总线的宽度及内部寄存器和存储器的长度等。
❖ 存储容量：以字节（Byte）为单位。 ❖ 指令系统：计算机所有指令的集合，丰富的指令系统是构成计
算机软件的基础。 ❖ 指令执行时间 ：是反映计算机运算速度快慢的一项指标 。 ❖ 外设扩展能力及配置 ：指计算机系统配接多种外部设备的可
例：分析105+50=155 105=69H=01101001B
50 =32H=00110010B 01101001 +00110010 10011011=9BH=155
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运算105+160=265，显然265超出 了8位无符号数表示范围的最大值 255，所以产生了第九位的进位CY （简称C），若对于8位二进制运算， 无视进位CY将导致运算结果错误。
负数的原码、反码和补码
原码
•最高位表示符号， 其余各位表示该数 的绝对值大小。比 如，00000001为 +1，10000001为 -1。 •原码的表示方法 简单易懂，而且与 真值转换方便。 •做加法运算时就 遇到了麻烦
反码
•最高位表示符号， 其余各位为原码绝 对值的相反数。比 如，00000001为 +1，11111110为 -1。 •作为实现从原码 到补码的过渡码
计算机的发展及应用 计算机中的常用数制及编码 算数、逻辑运算基础 计算机组成及工作模型 MCS-51系列单片机 MCS-51的存储器结构
第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
1.1计算机的发展及应用
1.1.1 微型计算机发展及评价 ❖ 1946年世界上诞生了第一台电子计算机ENIAC ❖ 计算机经历了电子管计算机、晶体管计算机、 集成电路计算机、大规模集成电路和超大规模 集成电路计算机等几代发展历程 。 ❖ 摩尔定律：集成电路的集成度每18个月翻一番 ❖ 第四代计算机的重要代表，20实际70年代初诞 生了微型计算机。