第1章—微型计算机基础知识

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第1章 基础知识
•汉字国标码
汉字国标码即国标码，是不同汉字信息处理系统 间进行汉字交换时所使用的编码。国标码以国家标 准局颁布的GB2312-80规定的汉字交换码作为标准汉 字编码。共收录7445个。
➢在字符集中，汉字和字符分94个区，每区94位 。每个汉字及字符用两个字节表示，前一个字 节为区码，后一字节为位码，各用两位16进制 数字表示。这就是所谓的汉字区位码。
补码的用途：将减法运算转换为加法运算。 例如：123-125=0111 1011B+1000 0011B=1111 1110B=-2
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第1章 基础知识
4、 位-字节-字
位(bit)：二进制数中的一位，其值不是“1”，就是“0”。
字节(byte)：一个8位的二进制数为一个字节。字节是计算 机数据的基本单位。
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第1章 基础知识
3、译码器
• 计算机的数据总线是一组公共信号线，各 个芯片分时使用数据总线来传递各自不同 的信号。从硬件的角度来看，各个芯片的 数据线都是对应引脚并联在一起的，需要 以时分多路的形式来共享总线（即任一时 刻只有部分电路使用总线，其余为高阻态 ）。
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不同的 输入编码输 入到计算机 中，都统一 使用国标码。 各种代码间 的逻辑关系 如图所示。
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数字编码
字音编码
字形编码
交换码（国标码）
汉字内码 字形码
显示汉字
打印汉字
图示 各种代码间的逻辑关系
第1章 基础知识
【例2-5】汉字“春”的区位码为20-26，计算其国 标码和机内码。
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第1章 基础知识
• 布尔代数以命题为对象，包含三种基本逻 辑操作（与，或，非）的完整的代数学， 它可以对命题进行运算。
• 基本的运算符有+，·和′。
二元运算+ 称为布尔加法，布尔和，布尔并等； 二元运算·称为布尔乘法，布尔积，布尔交等； 一元运算′称为布尔补，有时使用“ - ”表示。
在各种数字电路中，有些电路引脚的输出 状态除了高、低电平即1、0之外，还有第三 种状态，即高阻状态，这种状态叫做浮空， 也叫做高阻、挂起等。具有高阻态输出的门 电路称为三态门，常用于构成总线接收器和 发送器。
•高阻态
使用当输出端呈高阻状态时，输出端不 输出任何逻辑电平，就像是开路一样。
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‘A’ →100 0001B →41H
‘0’- ‘9’ → 30H – 39H
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第1章 基础知识
7、汉字编码
•汉字输入编码 汉字信息处理系统一般包括编码、输入、
存储、编辑、输出和传输。编码是关键。不 解决这个问题，汉字就不能进入计算机。汉 字输入编码是用计算机标准键盘上按键的不 同排列组合来对汉字进行编码。
Y
（3）非逻辑关系
非逻辑真值表
A
Y
0
1
1
0
Y A
第1章 基础知识 非门电路
Y
A
A
Y
A
Y
1
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非门符号
（4）与非逻辑关系
与非逻辑真值表 YAB
A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
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A
A
Y
B
&
B
与非门符号
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第1章 基础知识 与非（复合）门电路
Y
Y
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•三态门
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74LS373引脚图
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第1章 基础知识
2、数据选择器
• 在数字电路中，常常需要把多个通道的信 号传送到公共数据线上，完成这一功能的 逻辑电路称为数据选择器。
• 数据选择器又称多路选择器或多路开关， 是以“与或”门或“与或非”门为主体的 电路。
• 常见的8选1数据选择器有74151、74251； 16选1数据选择器有74150，也可以用两片 74151连接起来构成。
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（1）与逻辑关系
与逻辑真值表
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
YAB
Y 0 0 0 1
A
A
Y
B
&
B
与门符号
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与门电路
Y
Y
（2）或逻辑关系
或逻辑真值表 YAB
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
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A
B
≥1
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A
Y
B
或门符号
第1章 基础知识
或门电路
Y
第1章—微型计算机基础知识
第1章 基础知识
本章学习目标
• 掌握微型计算机中的数制及其编码 • 掌握布尔代数和常见逻辑电路 • 了解微型计算机的常用技术术语和技术
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§1微型机中的数制及其编码
一、数与数制
• 十进制（D)：通用计数法 • 二进制（B）：计算机计数制，与电路状态有关。
用一个字节表示两个十进制的数——压缩的BCD码： 如 1000 0111B 表示十进制的87
用一个字节仅表示一位十进制的数——非压缩的BCD码： 如 0000 0111B 表示十进制的7
BCD码的用途：可使计算机直接进行十进制数运算 例如，23+15=0010 0011B+0001 0101B=0011 1000B=38
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第1章 基础知识
运算的基本依据是下面的基本公式和规则：
–交换律：A＋B＝B＋A A·B＝B·A
–结合律：A＋(B＋C)＝(A＋B)＋C A·(B·C)＝(A·B)·C
–分配律：A＋（B·C）＝(A＋B)·(A＋C) A·(B＋C)＝A·B＋A·C
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–吸收律： –第二吸收律： –反演律（又称摩根定律）：
➢汉字区位码并不等于汉字国标码，两者间的关 系可用以下公式表示：
国标码＝区位码（化成16进制）＋2020H
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第1章 基础知识
• 汉字机内码 汉字机内码简称汉字内码，是在计算机外 设和信息系统内部存储、处理、传输汉字 用的代码。
在西文计算机中，无交换码和内码之分， 一般以ASCII码作为内码。英文字符的机内 码是7位ASCII码，最高位为0 （即D7＝0） 。
字(word)：两个字节就是一个字，又叫双字节。
另外，有时还会用到“半字节”，即4位二进制。 例如：1000 1110 1100 1011B = 8E CDH
位
半字节
字字
字节
节节
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字（双字节）
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第1章 基础知识
5、 BCD码
BCD码（Binary Coded Decimal）——用二进制代码表示的十 进制数，四位二进制代码（半字节）可表示1位十进制数。
区位码： 第1字节 第2字节
十进制 20 26
↓
↓
十六进制 14H 1AH
＋20H ＋20H
国标码： 34H 3AH
＋80H ＋80H
机内码： B4H BAH
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第1章 基础知识
§2布尔代数和常见逻辑电路
一、布尔代数
布尔代数是英国数学家乔治·布尔（George Boole）发明的，布尔也是数理逻辑的创始 人。近几十年来，布尔代数在自动化技术 、电子计算机的逻辑设计等工程技术领域 中有重要的应用。
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第1章 基础知识
6、ASCⅡ码
字母和字符的二进制数表示——ASCⅡ码(American Standard Code for Information Interchange——美国国家信息交换标准字符 码 )。
它采用7位二进制编码表示 128个字符，其中包括数码 0～9以及英文字母等可打印 的字符。 例如：
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第1章 基础知识
• 常用的输入编码有数字、字音、字形和 音形编码等。
➢数字编码：如电报码、区位码等。无重码，但难 记。
➢字音编码：以汉语拼音作为编码基础。简单易学 ，但重码很高，如搜狗拼音、全拼、双拼等。
➢字形编码法：如五笔字型码、郑码等。具有重码 少的优点。
➢音形编码法：音形编码吸取了音码和形码的优点 ，使编码规则简化，重码少。常用的有全息码等 。
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第1章 基础知识
3、补码：正数的补码与原码相同，负数的补码为其反码加1， 但原符号位不变。 例如，原码 1000 0100B→补码 1111 1100B
8位无符号补码数的范围是 0000 0000B~1111 1111B（0-FFH或0 ~255）
8位有符号补码数的范围是 1000 0000B~0111 1111B（80H-7FH或-128 ~127）
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第1章 基础知识
三、常用组合逻辑电路 1、 锁存器
• 锁存: 把信号暂存以维持某种电平状态。 • 74LS373:具有三态缓冲输出的8D锁存器，
当地址线和数据线复用的时候，在单片机 应用系统中常被用作地址锁存器。
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• 74LS373引脚图如图示
– D0~D7 为数据输入端
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第1章 基础知识
2、反码：正数的反码与原码相同，负数的反码为：符 号位不变，数值部分按位取反。 例如，原码 1000 0100B→反码 1111 1011B
8位无符号反码数的范围是 0000 0000B~1111 1111B（0~FFH或0~255）
8位有符号反码数的范围是 1111 1111B~0111 1111B（FFH~7FH或-127~127）
– OC为输出允许控制 端(三态，低电平有效 ）；
– G为锁存允许端(也称 为LE端)；
– Q0~Q7为输出端。
第1章 基础知识
OC 1
1Q 2 1D 3
2D 4 2Q 5 3Q 6 3D 7 4D 8 4Q 9 G N D 10
20 V cc
19 8Q 18 8D 17 7D 16 7Q 15 6Q 14 6D 13 5D 12 5Q
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第1章 基础知识
• 汉字字形码 汉字用点阵方式表示其外形，这个点阵
称为汉字字模，也称为汉字字形码。
不管汉字的笔划多少，都可在同样的方 块中书写，从而把方块分割为许多小方块 ，组成一个点阵，每个小方块就是点阵中 的一个点，即二进制的一个位。每个点由 0和1表示“白”和“黑”两种颜色。用这 样的点阵就可输出汉字。
–包含律： –重叠律：
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第1章 基础知识
第1章 基础知识
–互补律：A＋A＝1 A·A＝0
–0-1律： 0＋A＝A 1·A＝A 0·A＝0 1＋A＝1
反演律即摩根定律，常用于复杂逻辑函数 的化简。
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第1章 基础知识
二、基本逻辑运算和逻辑门电路
计算机是由若干逻辑门电路组成的，所以，计算机对于人 们给出的二进制数识别、运算要靠基本逻辑门电路来实现。 在逻辑门电路中我们用1和0分别表示高、低电平 。 以下介绍几种常用逻辑电路的逻辑符号和逻辑功能。
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第1章 基础知识
三、数值数据的编码及其运算
二进制数的正、负号需用“0”和“1”来表达。一般最 高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。
例如：真值 +123→ 0111 1011B 真值 -123 → 1111 1011B 真值 1111 1011B → ？ = 251 = -123
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第1章 基础知识
汉字内码用两个字节表示。为了区分汉字 字符与英文字符，将汉字国标码的每个字 节的最高位置1，作为汉字机内码。 如，“啊”的国标码为0011 0000 0010 0001（3021H），机内码为1011 0000 1010 0001（B0A1H） 汉字机内码＝汉字国标码＋8080H
• 八进制（Q）：历史上出现过。 • 十六进制（H）：用十六进制简明表示二进制。
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第1章 基础知识
二.常用数制转换
(1) 二进制转换成十进制 转换规则：按进制的表达式展开，然后按照十进制运算求和。 （2）十六进制转换成十进制 转换规则：按进制的表达式展开，然后按照十进制运算求和。 (3) 二进制与十六进制数之间的转换
百度文库
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第1章 基础知识
➢非压缩BCD 用一个字节的8位二进制数表示十进制数时，若 每个字节的高四位为0，只用其低四位表示一位十 进制数，则称为非压缩的BCD码，表示格式如图所 示。它所表示的数的范围是0-9。
➢压缩BCD 若将8位用于表示两位十进制数，则称为压缩的 BCD码，表示格式如图所示。它所表示的数的范 围是0-99。
有符号数：最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。 无符号数：最高位不作为符号位，而当成数值位。
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第1章 基础知识
二进制数有三种编码形式：原码、反码和补码 1、原码：
二进制数的原形，可以是无符号数，也可以是有符号数。 例如，8位无符号原码数的范围是：
0000 0000B~1111 1111B（0~FFH或0~255） 8位有符号数的范围是： 1111 1111B~0111 1111B（FFH~7FH或-127 ~127）