微机原理与接口技术(第三版可自学)

=(13.125)10=13.125
十进制数、二进制数、十六进制数之间的 关系如下表所示
十进制 十六进制 二进制 十进制 十六进制 二进制
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000
9 10 11 12 13 14 15
(175)8 =1×82＋7×81＋5×80 = (125)10 (B2C)16 =11×162＋2×161＋12×160＝(2860)10
2. 十进制数 二、八、十六进制数
1) 整数转换
N 125 D
2 125 2 62 2 31 2 15 2 7 2 3 2 1 0
方法：除2取余法。 余数 1=K0 0=K1 1=K2 1=K3 1=K4 1=K5 1=K6 0=K7
[ 25]补= 1110 0111B [ 32]补=1110 0000B [57]补=1100 0111B
0001 1001 + 1110 0000 1111 1001 1110 0111 + 1110 0000 1 1100 0111
《微 机 原 理》
任课教师：
概述
第1章
微机基础知识
微处理器的产生和发展 微机的特点和性能指标 微机系统组成 数制及其转换、数据的表示
ASCII码、BCD码的应用
微机的应用领域
1.1 概述
1.1.1 微处理器的产生和发展 1946年世界上第一台电子计算机由 美国宾夕法尼亚大学研制成功。尽管它重 达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦， 用了18800多个电子管，每秒钟仅能做 5000次加法. 这台计算机有五个基本部件：运算 器、控制器、存储器、输入设备和输出设 备组成，奠定了当代电子数字计算机体系 结构的基础。
一、机器数和真值
机器数：一个数连同其符号一起在机器 中的表示。 真 值：机器数的数值。
8位微机中的带符号数： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
符号位 数值位
D7 =
0 1
正数 负数 真值 +82 82
机器数 01010010B
=
11010010B
=
二、带符号数的三种表示方法 1. 原码 最高位为符号位 0 正数
1.2
微型计算机系统
一、微型计算机的系统层次结构 微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。
硬件系统：构成计算机的实体。它包括微处 理器、存储器、I/O接口、系统总 线、外部设备和电源。
软件系统：在计算机上运行的各种程序。它 包括系统软件和应用软件。
硬件系统：
微型计算机 (单片、单板)
算术逻辑单元 微处理器 控制器 寄存器 ROM ROM EPROM E2PROM 存储器 RAM SRAM DRAM 并行接口 I/O接口 串行接口 辅助接口
3. 补码 正数的补码与其原码相同。 负数的补码是其反码+1，即相应正数按位求
反后在末位加1。
[5]原 = 1000 0101B [5]反 = 1111 1010B [5]补 = 1111 1011B
补码的特点：
(1) [+0]补＝[–0]补＝00000000，无+0和–0之分。 (2) 正因为补码中没有+0和–0之分，所以8位二进制补码所 能表示的数值范围为+127～–128；同理可知，n位二进 制补码表示的范围为+2n-1–1～–2n-1。在原码、反码和补 码三者中，只有补码可以表示–2n-1。 (3) 一个用补码表示的二进制数，当为正数时，最高位(符 号位)为“0”，其余位即为此数的二进制值；当为负数 时，最高位(符号位)为“1”，其余位不是此数的二进 制 值，必须把它们按位取反，且在最低位加1，才是它的 二进制值。
4. 计算机的发展趋势 （1）当今计算机正朝着微型化和巨型化两级 方向发展； （2）未来计算机发展的总趋势是网络化和智 能化。
1.1.2 微机的特点与性能指标
1. 微机的主要特点 ◆ 形小、体轻、功耗低 ◆ 性能可靠 ◆ 价格便宜 ◆ 结构灵活，适应性强 ◆ 应用面广
2. 微机的性能指标 ◆字长：微处理器并行处理的最大位数，字长是微 机的重要性能指标，也是微机分类的主要依据之一。 ◆存储容量：微机系统能够直接访问的存储单元数 目，即主/内存储器能够存放的最大字节数。存储单 元/字节数目是由传送存储器地址的传输线条数决定 的 ，以KB，或MB，或GB为单位 。 ◆运算速度：以每秒执行基本指令的条数，百万条/ 秒（MIP/s）为单位，或以计算机的主频，MHz （106Hz）为单位 。 ◆系统配置：微机的外设配置越高档，软件配置越 丰富，则使用越便利，工作效率也就越高。 ◆性能/价格比：性能/价格高比值的微机系统。
[99]补
[ 58]补 +
01100011
11000110
[41]补
自动丢失
1 00101001 y = [y]补 = 0010 1001B = 41
例. 机器字长为8位。 十进制 25 – 32 –7 二进制
[25]补= 0001 1001B [ 32]补=1110 0000B [ 7]补=1111 1001B
4、补码的加法和减法： (1) 求补运算：对一个二进制数按位求反后在 末位加1的运算。 []补 [4]补 [–4]补
求补
[–]补
求补
[]补
= 0000 0100B = 1111 1100B
[[–4]补]补= 0000 0100B
[4]补
求补
[–4]补
求补
[4]补
例：机器字长为8位，求N= –1的补码表示。 [+1]补 = 0000 0001B 按位求反 1111 1110B 末位+1 1111 1111B
[–1]补 = 1111 1111B= FFH
(2) 补码的加法规则：
[x + y]补 = [x]补 + [y]补 补码的减法规则： [x－y]补= [x]补+ [－y]补
例. 计算 y = 99 58 (用8位二进制表示) 99 58 = 99 + ( 58)=41 [y]补 = [99 58]补 = [99]补 + [ 58]补 [99]补 = 0110 0011B [ 58]补 = 1100 0110B
系统软件 软件分类
文字处理软件 Wps、Word 表格处理软件 Excel 应用软件 辅助设计软件 Auto CAD 用户编制的实际程序
1.3 计算机中的数据表示 一个数值，可以用不同进制的数表示。 通常用数字后面跟一个英文字母来表示该 数的数制。 十进制数： D Decimal D可以省略不用. 二进制数： B Binary 八进制数： O Octal 十六进制数：H Hexadecimal. 例：1001B=09H=9D
9 A B C D E F
1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
1.3.2 数制间的转换
转换原则：两个有理数等，则两数的整 数部分与小数部分分别相等。
１．二、八、十六进制数 十进制数
这种转换只需将二、八、十六进制数按权展开。
例
(110.01)2 = 1×22＋1×21＋0×20＋0×2-1＋1×2-2 =(6.25)10
2. 反码 正数的反码与其原码相同。 负数的反码除符号位外将原码求反。
[+5]原 = [+5]反 = 0 000 0101B [5]原 = 1 000 0101B [5]反 = 1 111 1010B
反码的特点：
(1) “0”有+0和-0之分。 (2) 8位二进制反码所能表示的数值范围为+127～–127， 一般地，对于n位字长的计算机来说，其反码表示 的数值范围为+2n-1–1～–2n-1+1。 (3) 8位带符号数用反码表示时，若最高位为“0”（正数） 则后面的7位即为数值；若最高位为“1”（负数）， 则后面7位表示的不是此负数的数值，必须把它们按 位取反，才是该负数的二进制值。
一、二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为： N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+··+K1×101+K0×100 ·· ·· + m i K-1×10-1+K-2×10-2+··+K-m×10-m = Ki 10 ·· ··
① 每种进位制都有一个确定的基数R，每一位的系数Ki有R种 可能的取值。 ② 按“逢R进一”方式计数，在混合小数中，小数点右移一位相 当于乘以R，左移一位相当于除以R。
例
A2.3 H 10 161 2 160 3 161 162.1875
1101.001B=(1101.001)2 =1×23+1×22 + 0×21 + 1×20+0×2-1+0×2-2 + 1×2-3
硬件
系统总线
数据总线 地址总线 控制总线
外围设备
电源
键盘、显示器、打印机 外部设备 软、硬磁盘 外存储器 光盘 A/D 模拟量I/O接口 D/A I/O接口 开关量接口
软件系统：
操作系统 Dos, Windows, UNIX, LINUX 语言处理程序 Turbo C 数据库系统 FoxPro、Oracle
1 后面n-1位是数值。 [+4]原 = 0 000 0100B [4]原 = 1 000 0100B
负数
原码的特点： (1) 数值部分即为该带符号数的二进制值。 (2) “0”有+0和 - 0之分，若字长为八位， 则：(+0)原＝0 0000000，(–0)原＝1 0000000 (3) 8位二进制原码能表示的数值范围为： 01111111～11111111，即+127～–127。