清华大学微机原理-计算机基础
微机原理课后习题参考答案
微机原理课后习题参考答案第1部分微型计算机基础知识1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?【解】微处理器:指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件,伴随着大规模集成电路技术的迅速发展,芯片集成密度越来越高,CPU可以集成在一个半导体芯片上,这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件,被统称为“微处理器”。
微型计算机:简称“微型机”、“微机”,也称“微电脑”。
由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。
由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。
特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
微型计算机系统:简称“微机系统”。
由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。
配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。
1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应该具备哪些主要功能?【解】CPU在内部结构上由运算器、控制器、寄存器阵列和内部总线等各部分构成,其主要功能是完成各种算数及逻辑运算,并实现对整个微型计算机控制,为此,其内部又必须具备传递和暂存数据的功能。
1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点?【解】①简化了系统结构,便于系统设计制造;②大大减少了连线数目,便于布线,减小体积,提高系统的可靠性;③便于接口设计,所有与总线连接的设备均采用类似的接口;④便于系统的扩充、更新与灵活配置,易于实现系统的模块化;⑤便于设备的软件设计,所有接口的软件就是对不同的口地址进行操作;⑥便于故障诊断和维修,同时也降低了成本。
总线的逻辑电路有些是三态的,即输出电平有三种状态:逻辑“0”,逻辑“1”和“高阻”态。
1.4计算机总线有哪些,分别是什么?【解】总线按其信号线上传输的信息性质可分为三组:①数据总线,一般情况下是双向总线;②地址总线,单向总线,是微处理器或其他主设备发出的地址信号线;③ 控制总线,微处理器与存储器或接口等之间1.5 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线,那么要靠什么来区分地址和数据?【解】数据总线(DB)为双向结构,数据在CPU与存储器或I/O 接口之间的传送是双向的,(数据既可以读也可以写),其宽度通常与微处理器的字长相同。
微机原理1-2微型计算机运算基础
1. 几个重要概念
重要概念1 重要概念1: 计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算的 重要概念2 重要概念2: 在计算机中存储数据时, 在计算机中存储数据时,每类数据占据固定长度的二 进制数位,而不管其实际长度。 进制数位,而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数 例如:在八位微机中, 例如:在八位微机中, 整数216 存储为11011000B 整数216 存储为11011000B 整数56 存储为00111000B 整数56 存储为00111000B 重要概念3 重要概念3: 计算机中不仅要处理无符号数, 计算机中不仅要处理无符号数,还要处理带符号和带 小数点的数。 小数点的数。 重要概念4 重要概念4: 机器数与真值
例如八位微机中: 例如八位微机中: [+11]原=00001011B 11] 00001011B [-11]原=10001011B 11] 10001011B [-38]原=10100110B 38] 10100110B [+127]原=01111111B 127] 01111111B [-127]原=11111111B 127] 11111111B [+0]原=00000000B 00000000B [-0]原=10000000B 10000000B
预 备 知 识
22=4 24=16 28=256 220=1048576=1M 1K= 210=1024 (Kilo) 1M=1024K= 220 (Mega) 1G=1024M= 230 (Giga) 210=1024 =1K
位bit :1个二进制位, 字节Byte :8个二进制位, 1Byte=8bit 字Word :n个字节,16位机 1Word=2Byte=16bit
例: 100=1100100B=64H = 144Q 100=1100100B=64H 144Q 25.78=11001. B=19. H=31.30Q 例:25.78=11001.11000 B=19.C0H=31.30Q 0.1=0.00011B =0.18H=0.06Q 00011B 18H=0 06Q
《微机原理》习题集
第一章 计算机基础一、问答题 1、下列数值或字符串表示成相应的ASCII 码是多少? (1)换行 (2)字母“Q ” (3))空格 (4)汉字“隘”(国标码) (5)汉字“保”(内部码) (6)51 (7)Hello 2、下列各机器数所表示数的范围是 (1)8位二进制无符号定点整数;(2)8位二进制无符号定点小数; (3)16位二进制无符号定点整数; (4)用补码表示的16位二进制有符号整数; 3、(111)X=273,基数X=? 4、有一个二进制小数X=0.X1X2X3X4X5X6 (1) 若使X ≥1/2,则X1……X6应满足什么条件? (2) 若使X >1/8,则X1……X6应满足什么条件? 5、 有两个二进制数X=01101010,Y=10001100,试比较它们的大小。
(1) X 和Y 两个数均为无符号数; (2) X 和Y 两个数均为有符号的补码数。
6、 一个用十六进制表示的两位整数,如果改用十进制数表示,顺序正好颠倒,该数是多少? 二、填空题1、对于R 进制数来说,其基数(能使用的数字符号个数)是 ,能使用的最小数字符号是 。
2、八进制数的基数为8,能用到的数字符号个数为 。
3、十进制数72转换成八进制数是 。
4、与十进制数49.875等值的八进制数是 。
5、与十进制数67等值的十六进制数是 。
6、十进制小数0.6875转换成十六进制数是 。
7、二进制数101.011转换成十进制数是 。
8、与二进制数101110等值的八进制数是 。
9、十六进制数0E12转换成二进制数是 。
10、汉字国标码字符集中共包含有 个汉字和图形符号。
11、把汉字区位码的区码和位码都加上十六进制数 ,即得到汉字国标码;把汉字区位码的区码和位码都加上十六进制数 ,即得到汉字机内码。
12、将下列十进制数8609、5254、2730、1998变为8421BCD码分别是 。
三、选择题1、在计算机机内部,一切信息的存取、处理和传送都是以形式进行的。
清华大学 微机原理课件 CPU设计ALU
ALU电路设计
(2)移位器
采用2:1多路选择器构造的8位右移位器
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 S2 S1 S0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0 R7
1
0 R6
1 R5
0
1 R4
0
1 R3
0
1 R2
0
1 R1
0
1 R0
0
MSB的输入如何? 32位移位器需要多少级?
CPU逻辑设计
—— ALU电路设计
1
MIPS对ALU的需求
Add, AddU, Sub, SubU, AddI, AddIU =>带溢出检测和反向器的补码加法器 SltI, SltIU(Set Less than) =>带反向器的补码加法器,检测结果的符号 And, Or, AndI, OrI =>逻辑或、逻辑与
B12 B11 B10 B9
B11 B10 B9 B8
B6 B5 B4 B3
B5 B4 B3 B2
B4
B3 B2
B1
B3
B2 B1
B0 S1 S0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
微机原理及应用 第一章 计算机基础知识
× 0.6225
×
1.250 2
1 (b-1)
×
0.5 0 2
0 (b-2)
1.0
1 (b-3)
• 0.625 = 0.101B
2. 0.625转换成十六进制数 0.625 × 16 = 10.0 0.625 = 0.AH
3. 208.625 转换成十六进制数 208.625 = D0.AH
(三)二进制与十六进制数之间的转换
第一章 计算机基础知识
1-1 计算机运算基础 1-2 计算机发展与组成 1-3 单片机与嵌入式系统
1-1 计算机运算基础
1-1-1 数制及其转换 1-1-2 计算机中数的表示法 1-1-3 计算机中数的运算方法 1-1-4 计算机中的编码系统
1-1-1 数制及其转换
数制(即计数制)是计数的规则、计数的方式。 进制(即进位计数制)是按不同的进位规则(方式) 计数的 数制。
+0 +0 +0
1
+1 +1 +1
… … ……
127 +127 +127 +127
128 - 0 - 127 -128
… … ……
254 -126 - 1 - 2
255 -127 - 0 - 1
0~255 -127 -127 -128
~+127 ~+127 ~+127
1-1-3 计算机中数的运算方法
• 24=16 ,四位二进制数对应一位十六进制数。 • 举例:
• 3AF.2H = 0011 1010 1111.0010 = 1110101111.001B 3 A F2
• 1111101.11B = 0111 1101.1100 = 7D.CH 7DC
微机原理课后习题答案
第1章计算机基础知识三、简答题1.微型计算机的基本组成?答:以微型计算机为主体,配上相应的系统软件、应用软件和外部设备之后,组成微型计算机系统。
(微型计算机+软件系统,也可)2.简述冯.诺依曼型计算机基本思想?答:冯.诺依曼型计算机是由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备组成的。
其中,运算器是对信息进行加工和运算的部件;控制器是整个计算机的控制中心,所以数值计算和信息的输入,输出都有是在控制器的统一指挥下进行的;存储器是用来存放数据和程序的部件,它由许多存储单元组成,每一个存储单元可以存放一个字节;输入设备是把人们编写好的程序和数据送入到计算机内部;输出设备是把运算结果告知用户。
(写出主要内容,即可)3.什么是微型计算机?答:微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。
(只要答出五大组成部分即可)4.什么是溢出?答:溢出就是在运算中,使用已经确定的二进制位数,没有办法表示运算结果。
二、简答题1.在内部结构中,微处理器主要有哪些功能部件组成?答:1) 算术逻辑部件 2) 累加器和通用寄存器组3) 程序计数器 4) 时序和控制部件(意思相近即可)2. 微处理器一般应具有哪些功能?答:1)可以进行算术和逻辑运算 2)可保存少量数据3)能对指令进行译码并完成规定的操作 4)能和存储器、外部设备交换数据5)提供整个系统所需的定时和控制 6)可以响应其他部件发来的中断请求3. 什么是总线周期?答:CPU使用总线完成一次存储器或I/O接口的存取所用的时间,称为总线周期,一个基本的总线周期包含4个T状态,分别称为T1、T2、T3、T4。
(意思相近即可)?2.中断服务程序结束时,。
RET应该可以使中断服务程序返回主程序,但因为RETF是子程序返回指令,它只从堆栈中恢复CS和IP,而不能使状态字PSW得以恢复,所以不能使断点完全恢复,对源程序的继续执行造成不良影响。
(回答可以返回2分,出现的问题3分,意思相近即可)3.写出把首地址为 BLOCK1) MOV BX,OFFSET BLOCK+6 2) LEA BX,BLOCK 3) LEA BX,BLOCKMOV DX,[BX] MOV DX,[BX+12] MOV SI,12MOV DX,[BX+SI]4. 设BX=134AH,BP=1580H,DI=0528H,SI=0234H,DS=3200H,SS=5100H,求在各种寻址方式下源操作数的物理地址。
清华大学微机原理32位微处理器
7
1.2 80386的寄存器
80386微处理器中有通用寄存器、段寄存器、指令指针和标 志寄存器、系统地址寄存器、控制寄存器、调试寄存器以及测试 寄存器等,如下图所示。
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2 80386的寄存器
1. 通用寄存器 80386中设置8个32位通用寄存器,如下图所示。它们的用法
与8086相同,也可当作8位、16位寄存器用。若作32位寄存器使 用,前面必须加字符E。
9
1.2 80386的寄存器
2. 段寄存器 80386中设置6个16位段寄存器和6个64位描述符寄存器。其
17
2.3 总线传送机制
32位微处理器的所有数据传送都是由一个或多个总线周期来 完成。1字节、2字节或4字节的逻辑数据操作数可以在物理地址不 对界的情况下传送。在对界时的操作数只需要1个总线周期,而对 于不对界时的操作数就需要2个或3个总线周期。
80X86地址信号的设计可以简化外部系统的硬件。高位地址 由A2~A31提供。低位地址则以BE0~BE3形式提供了32位数据总 线4个字节的选择信号。
12
1.2 80386的寄存器
CR1保留给将来开发的Intel微处理器使用;CR2包含一个32 位的线性地址,指向发生最后一次页故障的地址;CR3包含页目 录表的物理基地址,因为80386中的页目录表总是在页的整数边 界上,每4KB为一页,所以CR3的低端12位保持为“0”。 5. 系统地址寄存器
80386中设置4个专用的系统地址寄存器,它们是GDTR、 IDTR、LDTR和TR。GDTR和IDTR长48位,LDTR和TR长16位。 GDTR用来存放全局描述符表的基地址(32位)和限值(16位); IDTR用来存放中断描述符表的基地址(32位)和限值(16位);LDTR 用来存放局部描述符表的段选择字;TR用来存放任务状态段表的 段选择字。
微机原理第一章计算机基础幻灯片PPT
– 字长: 8位 – 时钟频率: 2~4MHz – 平均执行指令时间: 1~2 μs – 集成度:5000 ~ 10000管/片
第1章 微型计算机基础
1.1 概
第三代微型机(1978-1984)16位微处理器
Intel公司的8086/8088、Motorola公 司的M68000和Zilog 公司的Z8000
冯· 诺依曼结构计算机的 3 点重要设计思想:
① 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设 备5 个基本部分组成。
② 采用二进制。
③ 指令和数据都放在存储器中,机器能自动执行程 序(存储程序思想)
第1章 微型计算机基础
1.1 概
计算机发展简史
1946第一台电子计算机ENIAC。 第一代计算机 — 1946 ~ 1955,电子管。 第二代计算机 — 1956 ~ 1963,晶体管。 第三代计算机 — 1964 ~ 1971,中小规模集成
主要内容:
– 汇编语言:80X86宏汇编语言的程序设计方法及应用 – 微机原理:微处理器结构,存储器原理,中断系统在
微机系统中的实现等等。 – 接口技术:基本的I/O接口芯片(8253,8255A,
8251A,8237A等),常用总线及接口(ISA,EISA, VESA,PCI,USB,AGP)。
微机原理第一章计算机基 础幻灯片PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!
第1章 微型计算机基础
课程简介
本课程主要涉及Intel系列微处理器的程序设计 以及接口技术,是进一步学习和掌握基于Intel 系列微处理器的电子、通信和控制系统的程序设 计和接口技术以及芯片开发的入门课程。
第1章 微型计算机基础PPT课件
课程特点
➢ 软(件)硬(件)兼施:是指微型计算机的 应用,要求统筹软件和硬件,构成完 整的系统。
➢ 强(电)弱(电)结合:是指不仅要对计算 机本身,还必须对检测控制对象及其 输入、输出信号的特点、转换、调理 和传输方式有深入的理解,以求达到 理想的效果。
教材与参考书目
➢ 李云.微型计算机原理及应用.清华大学出 版社.2010
的小数点分界,分别进行分组处理,不足的 位用0补足,整数部分在高位补0,小数部分 在低位补0。
例1.2
例1. 2
将二进制数10000111.1101转换为十六进制数。 10000111.1101B=1000 0111.1101B=87.DH
1.2.2 数的表示与运算
0 基本概念 1 原码、反码和补码表示 2 补码的加减运算 3 定点数与浮点数表示
字长
➢ 指计算机内部一次可以处理的二进制数的位数。 ➢ 字长越长,计算机所能表示的数据精度越高,
在完成同样精度的运算时数据的处理速度越快。 ➢ 字长一般是字节的整数倍。
微处理器的构成
➢算术逻辑部件(ALU):主要实现算术运算(加、减、 乘、除等操作)和逻辑运算(与、或、非、异或等操 作),是运算器的核心; ➢通用寄存器:存放参加运算的数据、中间结果等; ➢程序计数器(PC):指向将要执行的下一条指令的位 置,具有自动增1功能,以决定程序的执行顺序; ➢时序与控制逻辑部件:主要负责对整机的控制,包 括对指令的取出、译码、分析,确定指令的操作, 使CPU内部和外部各部件协调工作。
➢ 需要对数的整数部分和小数部分分别进行处 理,再合并得到转换结果。
例1.1
例1.1
将十进制数135.8125转换为二进制数。
微机原理2_计算机基础07级
1.同步RS触发器的电路结构
Q Q
Q
Q
G1 & & G2
1R C1 1S
G3 &
&
G
CP
R CP S
10
2.逻辑功能
当CP=0时,控制门G3、G4关闭,触发器的状态保持不变。 当CP=1时,G3、G4打开,其输出状态由R、S端的输入信号决定。
Q
Q
G1 &
&
G2
G3 &
&
G4
R
CP
同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制,其中,R、S控制
总线 A1 B1 EN1 & EN & EN & EN G3 G2 G1
(b)组成双向总线,
实现信号的分时双向传送。Di到 数据线,数据线到Do
G1
△
总线
DI EN
1 EN
D I / DO
1 DO
△
EN G2
△
A3 B3 EN3
△
A2 B2 EN2
9
2.1.2
同步RS触发器
给RS触发器加一个时钟控制端CP,只有在CP端上出现时钟脉冲时, 触发器的状态才能变化。这种触发器称为同步触发器。
入寄存器。
Q0 FF 0 Q C1 1D ∧ R Q C1 1D ∧ R Q0 Q1 FF 1 Q C1 1D ∧ R Q1 Q2 FF2 Q C1 1D ∧ R Q2 Q3 FF3 Q3
1
1
临时存 放数据
20
D 0 CP
RD D 1
D2
D3
74LS175的功能:
RD是异步清零控制端。 D0~D3是并行数据输入端,CP为时钟脉冲端。 Q0~Q3是并行数据输出端。
微机原理-计算机的基础知识
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数
只需用4位二进制数代替1位十六进制数即可。 如:
3AB9H=0011 1010 1011 1001B
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数
十六进制数转换为十进制数 将十六进制数按权展开相加,如: 1F3DH=163×1+162×15+161×3+160×13 =4096×1+256×15+16×3+1×13 =4096+3840+48+13=7997
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数 十六进制数转换为十进制数 十进制整数转换为十六进制数 十进制数转换为二进制数
十进制转换为二进制时,常采用 “倒除2取余 法”。
125 =01111101B
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数 十六进制数转换为十进制数 十进制整数转换为十六进制数
可用出16取余法,即用16不断地去除待转换的十 进制数,直至商等于0为止。将所得的各次余数, 依倒序排列,即可得到所转换的十六进制数。
即38947=9823H
[X1]反=00000100B=04H X2=-4 [X2]原=10000100B=84H
[X2]反=11111011B= FBH
取反
➢ 原码 ➢ 反码 ➢ 补码
✓ 常规求补码法
正数的补码与原码相同;负数补码为其反码加1。 例:X1=+4: [X1]原=[X1]反=[X1]补= 00000100B=04H
第1章微机原理课件
2024年7月29日星期一
第1章第3页共124页
第1章 微型计算机基础
在研制ENIAC计算机的同 时,冯·诺依曼(Von Neumann)与 莫尔小组合作研制了EDVAC计算机,该计算机采用了存储程序 方案,其后开发的计算机都采用这种方式,称为冯·诺依曼计算 机。冯·诺依曼计算机具有如下基本特点:
第1章 微型计算机基础
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述 1.2 微型计算机系统 1.3 计算机中的数制及其转换 1.4 计算机中数与字符的编码 习题1
2024年7月29日星期一
第1章第1页共124页
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述
1.1.1 计算机的发展史
20世纪40年代, 无线电技术和无线电工业的发展为电子计 算机的研制准备了物质基础, 1943年~1946年, 美国宾夕法尼 亚大学研制的ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer, 电子数字积分器和计算机)是世界上第一台电子计 算机。
2024年7月29日星期一
第1章第16页共124页
第1章 微型计算机基础
3.指令执行时间
指令执行时间是指计算机执行一条指令所需的平均时间, 其 长短反映了计算机执行一条指令运行速度的快慢。
它一方面决定于微处理器工作时钟频率, 另一方面又取决于 计算机指令系统的设计、CPU的体系结构等。
微处理器工作时钟频率指标可表示为多少兆赫兹, 即MHz; 微处理器指令执行速度指标则表示为每秒运行多少百万条指令 (MIPS, Millions of Instructions Per Second)。
ENIAC计算机共用18000多个电子管, 1500个继电器, 重达30吨, 占地170平方米, 耗电140 kW, 每秒钟能进行5000次加法计算, 领 导研制的是宾夕法尼亚大学的莫克利(J.W.Mauchly)和埃克特 (J.P.Eckert)。
微机原理课件:微型计算机基础知识
X86系列微型计算机的发展
第二代:80286(1982年-1984年) •采用1.5m工艺,集成了134,000个晶体管,工作频 率为6MHz。80286的数据总线仍然为16位,但是地 址总线增加到24位,使存储器寻址空间达到16MB。
•1985年IBM公司推出以80286为CPU的微型计算机 IBM PC/AT,并制定了一个新的开放系统总线结构, 这就是的工业标准结构(ISA)。该结构提供了一 个16位、高性能的I/O扩展总线。
X86系列微型计算机的发展
代 1 2 3 4 5 6 字长 16 16 32 32 32 32 型号 8086 80286 80386 80486 P5 P6 工艺 3 1.5 1.5 1 0.8-0.6 集成度 (万个) 3 13.4 27.5 120 320 主频 4.77-10 6-16 16-33 25-66 60-133 133-1G 速度 (MIPS) <1 1-2 6-12 20-40 100-200 >300
微型计算机的常用术语
3.主频 •主频也叫做时钟频率,用来表示微处理器的运行速度, 主频越高表明微处理器运行越快,主频的单位是MHz。 •早期微处理器的主频与外部总线的频率相同,从 80486DX2开始,主频=外部总线频率倍频系数
•外部总线频率频率通常简称为外频,它的单位也是MHz, 外频越高说明微处理器与系统内存数据交换的速度越快, 因而微型计算机的运行速度也越快。
5.iCOMP指数
•iCOMP指数是Intel公司为评价其32位微处理器的性能而编制的一种 指标,它是根据微处理器的各种性能指标在微型计算机中的重要性 来确定的,iCOMP指数包含的指标有整数数学计算、浮点数学计算、 图形处理以及视频处理等,这些指标的重要性与它们在应用软件中 出现的频度有关,所以iCOMP指数说明了微处理器在微型计算机中 应用的综合性能。
微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
‚非‛运算
按位求反
‚异或‛运算
相同则为0,相异则为1
46
4.
译码器
各引脚功能
输入端与输出端关系(真值表)
掌握74LS138译码器
47
74LS138译码器
主要引脚及功能 G1 G2A G2B C B Y0
• • • •
A
Y7
48
三、机器数(有符号数)的运算
49
计算机中符号数的表示
写:
CPU将信息放入内存单元,单元中原来的内容被覆盖。
19
内存储器的分类
随机存取存储器(RAM)
按工作方 式可分为
只读存储器(ROM)
20
输入/输出接口
接口是CPU与外部设备间的桥梁
CPU
I/O
接口
外 设
21
接口的分类
串行接口 并行接口 数字接口 输入接口
输出接口
模拟接口
22
接口的功能
原码: -127 ~ +127
反码: -127 ~ +127 补码: -128 ~ +127
62
2. 符号二进制数与十进制的转换
对用补码表示的二进制数:
1)求出真值
2)进行转换
63
[例]:补码数转换为十进制数
[X]补=0 0101110B
正数
所以:真值=0101110B X=+46
[X]补=1 1010010B
73
2. 程序和指令
程序:
具有一定功能的指令的有序集合
指令:
第1章 计算机基础
二、计算机的特点、应用 计算机的特点、 自动性:自动执行存储在存储器中的程序, 自动性:自动执行存储在存储器中的程序,以完成一定的信 息处理任务 高速性:Pentium指令周期只有几个~ 高速性:Pentium指令周期只有几个~几十个毫微秒 指令周期只有几个 准确性: 准确性: 逻辑性:逻辑判断 逻辑性: 通用性: 通用性:
1. 根据使用的基本电子器件,计算机经历了四个阶段: 根据使用的基本电子器件,计算机经历了四个阶段: 电子管计算机 (1946—1956) 晶体管计算机 (1957—1964) 用机器语言、 用机器语言、汇编语言编写程 用于军事和国防尖端技术 开始使用高级语言 开始用于工程技术、 开始用于工程技术、数据处理和 其它科学领域 采用微程序、流水线等技术, 采用微程序、流水线等技术, 提高运行速度 出现操作系统、 出现操作系统、诊断程序等软件 采用半导体存储器 采用图形界面操作系统 器件速度更快, 软件、外设更加丰富 器件速度更快 软件、 主 要 特 点
有关术语: 有关术语:
1. 位 ( bit) 指计算机能表示的最基本最小的单位 在计算机中采用二进制表示数据和指令, 在计算机中采用二进制表示数据和指令,故: 位就是一个二进制位,有两种状态, 位就是一个二进制位,有两种状态,“0” 和 “1” 2. 字节 ( Byte ) 相邻的8位二进制数称为一个字节 相邻的 位二进制数称为一个字节 如: 1100 0011 0101 0111 1 Byte = 8 bit
2. 计算机发展的趋向
一微型化:生产性能更好的单片机及4 位微型计算机, 一微型化:生产性能更好的单片机及4位、8位微型计算机,主要是面向 要求低成本的家电、传统工业改造及普及教育等,其特点是专用化、 要求低成本的家电 、 传统工业改造及普及教育等 , 其特点是专用化 、 多功能、可靠性好; 多功能、可靠性好; 二巨型化:发展16 16位 32位 64位微型计算机 位微型计算机, 二巨型化:发展16位、32位、64位微型计算机,面向更加复杂的数据处 科学计算等,其特点是大量采用最新技术成果, IC技术 技术、 理、科学计算等,其特点是大量采用最新技术成果,在IC技术、体系 结构等方面,向高性能 、 多功能的方向发展 , 如天气预报 、 灾难预 结构等方面 , 向高性能、多功能的方向发展,如天气预报、 科学计算。 报、科学计算。 世界最快超级计算机为天津国家超级计算机中心的天河 世界最快超级计算机为 天津国家超级计算机中心的天河 天津 国家超级计算机中心的天河-1A,速度 , 为每秒2.5千万亿次 为每秒 千万亿次. 千万亿次 三网络化:知识大爆炸、 三网络化:知识大爆炸、信息高速公路
微机原理-第1章 计算机基础知识
二进制(binary system):
进位基数为为“2”,即其使用的数码为0,1,共
两个。 二进制各位的权是以2为底的幂,
代表字母:B
八进制(octave system): 进位基数为“8”,即其数码共有8个:0,1,2,3,
4,5,6,7。 代表字母:O 十六进制(hexadecimal system): 进位基数为“16”,即其数码共有16个:0,1,2,3,
作用:利用摩根定理,可以解决与门、或门互换的 问题。
二变量的摩根定理为:
A+B=A·B A·B=A+B 推广到多变量:
A+B+C+…=A·B·C…
A·B·C…=A+B+C+… 至于多变量的摩根定理,用相同的方法同样可以得
到证明。 这个定理可以用一句话来记忆:头上切一刀,下面
变个号。 【例1.10】
1.1.3 为什么要用十六进制?
用十六进制既可简化书写,又便于记忆。如下列 一些等值的数:1000(2)=8(16)(即8(10))
1111(2)=F(16)(即15(10)) 11 0000(2)=30(16)(即48(10))
1.1.4 数制的转换方法
1. 十进制数转换成二进制数的方法 整数部分:采用基数连除的方法; 小数部分:采用基数连乘的方法;
在计算机的设计与使用上常用的数制则为十进制、 二进制、八进制和十六进制。
1.1.1 数制的基与权 概念:
1、数制的基(进位基数):每一数位所能使用的数
码的个 数称为数制的基;
2、数制的权:数制每一数位取值为1时所具有的值 的大小,称为权。
十进制(decimal system):进位基数为“10”,即它所 使用的数码为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,共 有10个。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
十进制 8 9 10 11 12 13 14 15
二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
十六进制 8 9 A B C D E F
4
数制间转换
1.二←→十六 二进制整数→十六:从右(最低位)向左将二进制 数4位1组划分,最后一组若不足4位则在其左边补 0,每组用1位十六进制数表示 如: 1111111000111B
2000
8192
8K
214 100 0000 0000 0000
4000
16384
16K
215 1000 0000 0000 0000
8000
32768
32K
216 1 0000 0000 0000 0000
10000
65536
64K
8
2 符号数的表示方法
用数的符号和数值部分一起编码的方法表示符号 数
→ 1 1111 1100 0111B → 0001 1111 1100 0111B = 1FC7H
十六→二:用4位二进制数代替1位十六进制数 如: 3AB9H = 0011 1010 1011 1001B
5
数制间转换
2.十六←→十
十六→十:将十六进制数按权展开相加
如: 1F3DH=163×1+162×15+161×3+160×13
13
2.3 反码
正数的反码与原码一样,符号位为0,其余位为 其数值;负数的反码为它的绝对值连同符号位按位 取反
如: X1= 105=+1101001B X2=-105=-1101001B
[X1]反=01101001B [X2]反=10010110B
注: 一个负数的反码的数值部分并不是其真值的绝对
微型计算机原理及应用
2007. 6. 13
1
微型计算机基础
1 计算机中的数制 2 符号数的表示方法 3 二进制数的加减运算 4 二进制数的逻辑运算 5 二进制编码 6 BCD数的加减运算
2
1 计算机中的数制
常用数制----二,十,十六进制 目前在计算机中,数几乎全部用二进制表示 为书写方便,微机中的二进制数用十六进制数缩写 人们最熟悉、最常用的是十进制数
使用2n的二进制数(等于1后跟n个0)和十六进制数、十进 制数的对应关系(如下表所示)以及个别十进制整数和十六 进制数的对应关系(如50=32H,80=50H,100=64H 等) 转换,如:
38947=32768+4096+2048+32+3 =8000H+1000H+800H+20H+3H=9823H
=4096×1+256×15+16×3+1×13
=4096+3840+48+13=7997
十进制整数→十六:除16取余法
如: 38947=9823H 16 38947 3
16 2434 2 16 152 8
16 9 9 0
余数倒序排列
6
数制间转换
3.二←→十
十进制数→二进制数:十进制数→十六进制数→二进制数 二进制数→十进制数:二进制数→十六进制数→十进制数
二进制数的最高位是符号位。正数的最高位为0, 负数的最高位为 1
区分:机器数、真值、无符号数 符号数常用的表示法:补码,原码,反码
9
2. 1 补码
正数的补码,符号位为0,数值部分为其绝对值;
负数的补码为与其绝对值相等的正数的补数
补数有两种求法: ①从最低位向最高位扫描,保留直至第一个“1”的所有“0”, 第一个“1”左边各位按位取反 如:X1= 105=+1101001B [X1]补=01B
80
128
28 1 0000 0000
100
256
29 10 0000 0000
200
512
210 100 0000 0000
400
1024
1K
211 1000 0000 0000
800
2048
2K
212 1 0000 0000 0000
1000
4096
4K
213 10 0000 0000 0000
如:[68]补=44H→字节, [68]补=0044H→字 [-68]补= BCH →字节, [-68]补= FFBCH→字
微机中,符号数用补码表示!
11
2.2 原码
→数值为其绝对值,正数的符号位为0,负数的符 号位为1。
如: X1= 105=+1101001B X2=-105=-1101001B
值;若最高位为1,则其补数为该数的绝对值
8位补码数的范围:80H~7FH(-128~127).16 位补码数的范围:8000H~7FFFH(-32768~ 32767)
补码数80H和8000H的最高位既代表了符号为负又 代表了数值为1
1个二进制补码数的符号位向左扩展若干位后,所得 到的补码数的真值不变
X2=-105=-1101001B [X2]补=10010111B ②按位取反后再加1 对补码表示的负数求补可以得到其绝对值 如 [-105]补=10010111B=97H
求补,得:01101001=69H=105,即补码表示的机器数 97H的真值是-69H(-105)。
10
注: 一个补码数,若最高位为0,则该数即为此数的绝对
1F3DH=2000H-(80H+40H+3H) =8192-(128+64+3)=7997
7
3种数制的对应关系
2n
二进制
十六进制 十进制 常用缩写
24 25
方实1法现00:数00利制用转换2n。和十六进制10数、十进制16数的对应关系,
10 0000
20
32
26 100 0000
40
64
27 1000 0000
为了区别3种不同数制,约定 数后加B表示二进制数 数后加D或不加表示十进制数 数后加H表示十六进制数
3
十进制、二进制、十六进制数之间的关系表
十进制 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7
[X1]原=01101001B [X2]原=11101001B
12
注: 原码表示的数,8位数中,D7位为符号位,其余7位
为数值位(为真值的绝对值) 8位原码数的数值范围为FFH~7FH(-127~
127);16位原码数的数值范围为FFFFH~ 7FFFH(-32767~32767) 原码表示简单易懂,且与真值转换方便,但内部运 算复杂,为简化计算机结构,引进了反码和补码