第第1章第章第1页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件课程学时：课程学时：64学时（学时（48理论理论+16实验）实验）上课时间地点：上课时间地点：周二周二 12节节 三教三教 104 （34节节 二教二教101）周五周五 12节节 三教三教104 （34节节 二教二教101）实验地点：第九实验楼实验地点：第九实验楼 201、213课程简介课程简介课程名称：微机原理与接口技术课程名称：微机原理与接口技术课程性质：必修课程性质：必修第第1章第章第2页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件学习目的学习目的：v微型计算机系统微型计算机系统(Micro-Computer System and Applications)应用与开发（而非使用）的基础应用与开发（而非使用）的基础学习方法：学习方法：勤奋、兴趣、练习（作业、实验）勤奋、兴趣、练习（作业、实验）与后续课程关系：与后续课程关系：单片机原理及应用、计算机控单片机原理及应用、计算机控制技术、嵌入式系统开发及应用制技术、嵌入式系统开发及应用v掌握微机系统的基本组成、工作原理、接口电路及掌握微机系统的基本组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立微机系统的概念，具备初步开发硬件的连接，建立微机系统的概念，具备初步开发微机系统软、硬件的能力。
微机系统软、硬件的能力第第1章第章第3页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件教材教材 杨素行，微型计算机系统原理及应用杨素行，微型计算机系统原理及应用(第第3版版)，清华大学出版社清华大学出版社,2009参考教材参考教材1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第二版第二版 作者：彭虎作者：彭虎 电子工业出版社电子工业出版社 2009年年2、80X86/Pentium微机原理与接口技术微机原理与接口技术 第二版第二版 作者：余春暄作者：余春暄 机械工业出版社机械工业出版社 2008年年3、微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第三版第三版 作者：龚尚福作者：龚尚福 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 2005年年第第1章第章第4页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件1.1 计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码日常生活中的进制种类：日常生活中的进制种类：十进制十进制 每年月份：每年月份：12进制进制 每天小时数：每天小时数：24进制进制 时时分分秒：秒：60进制进制 英尺（英寸）英尺（英寸）12进制进制在计算机中：采用二进制，为书写方便也采用在计算机中：采用二进制，为书写方便也采用16进制。
进制在计算机中数的表示方法：定点、浮点在计算机中数的表示方法：定点、浮点 第第1章第章第5页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件1.1 无符号数的表示及运算无符号数的表示及运算1.1.1无符号数的表示及运算无符号数的表示及运算1、无符号数的表示法无符号数的表示法(1)十进制数的表示法十进制数的表示法 十进制计数法的特点是：以十进制计数法的特点是：以10为底，逢为底，逢10进进1，借，借1当当10需要需要10个数字符号（基数）个数字符号（基数）0，1，2，9例如：例如：125.6,58,63；十进制的后缀是十进制的后缀是D,可以省略不写可以省略不写2)二进制数的表示法二进制数的表示法 二进制计数法的特点是：以二进制计数法的特点是：以2为底，逢为底，逢2进进1，借，借1当当2需要两个数字符号需要两个数字符号0，1二进制的后缀是二进制的后缀是B B、1100.11011B第第1章第章第6页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 八进制数的特点是八进制数的特点是“逢逢8进进1，借，借1当当8”，需要用到的，需要用到的数字符号为数字符号为8个，分别是个，分别是07。
大型、巨型机使用较多），大型、巨型机使用较多），后缀为后缀为O或或Q 例如：例如：13Q 、734Q (4）十六进制数的表示方法十六进制数的表示方法 十六进制数的特点是十六进制数的特点是“逢逢16进进1，借，借1当当16”，需要用，需要用到的数字符号为到的数字符号为16个，分别是个，分别是09、AF,后缀为后缀为H.例如：例如：E5AD.BFH、1234H（3）八进制的表示方法八进制的表示方法第第1章第章第7页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件其中其中 为整数部分为整数部分，为小数部分为小数部分10niirdimiirdi1(1)任意进制数转换为十进制数任意进制数转换为十进制数任意进制数的通式表达：任意进制数的通式表达：miiiniiinmiiirdrdrdN11012 2、数制转换、数制转换n为整数位为整数位数，数，m为小为小数位数数位数di为位码为位码ri为位权为位权miiiniiiDDDN1101010十进制十进制miiiniiiBBBN11022二进制二进制第第1章第章第8页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 (234.13)10=2102+3101+4100+110-1+310-2 (101.11)2=122+021+120+12-1+12-2=5.75 (124.36)8=182+281+480+38-1+68-2=84.46875 (AC.B5)16=A161+C160+B16-1+516-2 =10161+12160+1116-1+516-2 =172.70703125 miiiniiinmiiirdrdrdN10即任意进制转十进制的方法即任意进制转十进制的方法第第1章第章第9页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件(2)十进制数与二进制数之间的转换十进制数与二进制数之间的转换 1)十进制整数转换成二进制整数：十进制整数转换成二进制整数：方法：除方法：除2取余法，取余法，结果倒排列结果倒排列。
具体做法：将十进制数除以具体做法：将十进制数除以2，得到一个商和一个余数；再，得到一个商和一个余数；再将商除以将商除以2，又得到一个商和一个余数；继续这一过程，又得到一个商和一个余数；继续这一过程，直到商直到商等于等于0为止为止每次得到的余数每次得到的余数(必定是必定是0或或1)就是对应的二进制数就是对应的二进制数的各位数字的各位数字注意：注意：第一次得到的余数为二进制数的最低位，最后得到第一次得到的余数为二进制数的最低位，最后得到的余数为二进制数的最高位的余数为二进制数的最高位第第1章第章第10页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件【例【例1-1】将十进制数将十进制数97转换成二进制数其过程如下：转换成二进制数其过程如下：最后结果为最后结果为:(97)10=(A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0)2=(110 0001)2余数为余数为0,结束结束2 97余数为余数为1,即即A0=1482余数为余数为0,即即A1=0 242余数为余数为0,即即A2=0 122余数为余数为0,即即A3=0 62余数为余数为0,即即A4=0 321余数为余数为1,即即A5=10余数为余数为1,即即A6=1 2第第1章第章第11页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件2)十进制小数转换成二进制小数十进制小数转换成二进制小数 方法：方法：乘乘2取整，结果顺排列。
取整，结果顺排列具体做法：用具体做法：用2乘以十进制小数，得到整数和小数部分；再乘以十进制小数，得到整数和小数部分；再用用2乘以小数部分，又得到一个整数和一个小数部分；继续这乘以小数部分，又得到一个整数和一个小数部分；继续这一过程，直到一过程，直到余下的小数部分为余下的小数部分为0或满足精度要求为止或满足精度要求为止；最后将每次得到的整数部分最后将每次得到的整数部分(必定是必定是0或或1)按先后顺序从左按先后顺序从左到右排列，即得到所对应的二进制小数到右排列，即得到所对应的二进制小数第第1章第章第12页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件【例【例1-2】将十进制小数】将十进制小数0.6875转换成二进制小数其过程如下：转换成二进制小数其过程如下：0.6875 2 1.3750整数部分为整数部分为1，即即A-1=1 0.3750余下的小数部分余下的小数部分 2 0.7500整数部分为整数部分为0，即即A-2=0 0.7500余下的小数部分余下的小数部分 2 1.5000整数部分为整数部分为1，即即A-3=1 0.5000余下的小数部分余下的小数部分 2 1.0000整数部分为整数部分为1，即即A-4=1 0.0000余下的小数部分为余下的小数部分为0，结束结束 最后结果为最后结果为:(0.6875)10=(0.A-1A-2A-3A-4)2=(0.1011)2第第1章第章第13页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 为了将一个既有整数又有小数部分的十进制数转换成二进为了将一个既有整数又有小数部分的十进制数转换成二进制数，可以将其整数部分和小数部分分别进行转换，然后再组制数，可以将其整数部分和小数部分分别进行转换，然后再组合起来。
例如：合起来例如：(97)10=(110 0001)2(0.6875)10=(0.1011)2由此可得由此可得:(97.6875)10=(110 0001.1011)2十进制与十进制与N进制之间的转换规则：进制之间的转换规则：整数部分：除整数部分：除N取余，结果倒排序取余，结果倒排序小数部分：乘小数部分：乘N取整，结果正排序取整，结果正排序第第1章第章第14页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件补充：用降幂法将十进制数转换为二进制数补充：用降幂法将十进制数转换为二进制数 首先写出要转换的十进制数，其次写出所有小于此数首先写出要转换的十进制数，其次写出所有小于此数的各位二进制权值，然后用要转换的十进制数减去与它最的各位二进制权值，然后用要转换的十进制数减去与它最相近的二进制权值，如够减则减去并在相应位记以相近的二进制权值，如够减则减去并在相应位记以1；如；如不够减则在相应位记以不够减则在相应位记以0并跳过此位；如此不断反复，直并跳过此位；如此不断反复，直到该数为到该数为0为止常用二进制权值为：为止。
常用二进制权值为：整数部分：整数部分：212=4096、211=2048、210=1024、29=512、28=256、27=128、26=64、25=32、24=16、23=8、22=4、21=2、20=1 小数部分：小数部分：2-1=0.5、2-2=0.25、2-3=0.125、2-4=0.0625、2-5=0.03125第第1章第章第15页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件2112102928272625242322212020481024 5122561286432168421219218217216215214213 21252428826214 131072655363276816384819240962-12-22-32-42-50.50.250.125 0.0625 0.03125mnnddddddN.101212整数部分整数部分小数部分小数部分整数部分：整数部分：小数部分：小数部分：第第1章第章第16页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件117-26=117-64=53 (a6=1)56-25=53-32=21 (a5=1)21-24=21-16=5 (a4=1)5-23=5-8 不够减不够减 (a3=0)5-22=5-4=1 (a2=1)1-21=1-2 不够减不够减 (a1=0)1-20=1-1=0 (a0=1)N=117D=111 0101B详细计算过程如下：详细计算过程如下：例例1.1（补充）（补充）N117D转换为二进制数转换为二进制数 解：解：N=117，已知小于此数的二进制权值分别为：已知小于此数的二进制权值分别为：64，32，16，8，4，2，1第第1章第章第17页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件例例1.2(补充）补充）N=0.8125D，小于此数的二进制权为：小于此数的二进制权为：0.5 0.25 0.125 0.0625 0.03125计算过程如下：计算过程如下：0.8125-2-1=0.8125-0.5=0.3125 (b1=1)0.3125-2-2=0.3125-0.25=0.0625 (b2=1)0.0625-2-3=0.0625-0.125 不够减不够减 (b3=0)0.0625-2-4=0.0625-0.0625=0 (b4=1)N=0.8125D=0.1101B所以：所以：117.8125=111 0101.1101B第第1章第章第18页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件思考：思考：1028 69 4100 等转换等转换成二进制数，体验降幂法的优成二进制数，体验降幂法的优点点1028=100 0000 0100B1024469=100 0101B64414100=1 0000 0000 0100B409641028？69？4100？第第1章第章第19页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件表表 1-1十、二、八、十六进制数码的对应关系十、二、八、十六进制数码的对应关系 十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177（3）二进制与八进制、十六进制数之间的转换二进制与八进制、十六进制数之间的转换第第1章第章第20页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F表表 1-1十、二、八、十六进制数码的对应关系十、二、八、十六进制数码的对应关系 十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制第第1章第章第21页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 【例【例1-10】直接将二进制数直接将二进制数11110.11转换成八进制数。
转换成八进制数1)1)二进制数转换成八进制数二进制数转换成八进制数 方法：从小数点所在位置分别向左或向右每三位一组进行方法：从小数点所在位置分别向左或向右每三位一组进行划分若小数点左侧的位数不是若小数点左侧的位数不是3的整数倍，在数的最左侧补零；的整数倍，在数的最左侧补零；若小数点右侧的位数不是若小数点右侧的位数不是3的整数倍，在数的最右侧补零然后的整数倍，在数的最右侧补零然后参照表参照表1-11-1，将每三位二进制数转换成对应的一位八进制数，即，将每三位二进制数转换成对应的一位八进制数，即为二进制数对应的八进制数为二进制数对应的八进制数011 110.110 3 6 .6 所以：所以：(11110.110)2=(36.6)8第第1章第章第22页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 2)八进制数转换二进制数八进制数转换二进制数 方法方法：将每一位八进制数分解成对应的三位二进制数，即：将每一位八进制数分解成对应的三位二进制数，即为八进制数对应的二进制数为八进制数对应的二进制数例【例1-11】直接将八进制数】直接将八进制数35.6转换成二进制数。
其过程如转换成二进制数其过程如下：下：3 5.6011 101.110 所以：所以：(35.6)8=(11101.110)2第第1章第章第23页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 3)二进制数转换成十六进制数二进制数转换成十六进制数 方法方法：从小数点所在位置分别向左向右每四位一组进行划：从小数点所在位置分别向左向右每四位一组进行划分若小数点左侧的位数不是分若小数点左侧的位数不是4的整数倍，在数的最左侧补零；的整数倍，在数的最左侧补零；若小数点右侧的位数不是若小数点右侧的位数不是4的整数倍，在数的最右侧补零然的整数倍，在数的最右侧补零然后参照表后参照表1-1，将每四位二进制数转换成对应的一位十六进制，将每四位二进制数转换成对应的一位十六进制数，即为二进制数对应的十六进制数数，即为二进制数对应的十六进制数例【例1-12】直接将二进制】直接将二进制1 1110.11转换成十六进制数转换成十六进制数1 1110.11001 E .C 所以：所以：(1 1110.11)2=(1E.C)1611 0101 1011 0110 1101.1100 1110 1B35B6DCE8=35B6D.CE8H第第1章第章第24页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 4)十六进制数转换二进制数十六进制数转换二进制数 方法方法：将每一位十六进制数转换成对应的四位二进制数，：将每一位十六进制数转换成对应的四位二进制数，即为十六进制数对应的二进制数。
即为十六进制数对应的二进制数例【例1-13】直接将十六进制数直接将十六进制数EF.C转换成二进制数转换成二进制数E F .C11101111.1100 所以：所以：(EF.C)16=(11101111.11)2将将9BD6A.4E8H转换成二进制数转换成二进制数1001 1011 1101 0110 1010.0100 1110 10009BD6A4E8所以：所以：9BD6A.4E8B=1001 1011 1101 0110 1010.0100 1110 1H第第1章第章第25页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件（1）二进制的算术运算：）二进制的算术运算：加法规则：加法规则：减法运算减法运算 乘法运算乘法运算 0+0=0 0-0=0 1*0=0 0+1=1 1-1=0 0*1=0 1+0=1 1-0=1 1*0=0 1+1=0（进位（进位1）0-1=1（有借位）（有借位）1*1=13 3、二进制的运算、二进制的运算第第1章第章第26页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件1)“与与”运算运算(AND)“与与”运算又称逻辑乘，用符号运算又称逻辑乘，用符号或或表示。
其运算表示其运算规则为规则为00=001=010=011=1当两个逻辑变量取值均为当两个逻辑变量取值均为1时，它们时，它们“与与”的结果才为的结果才为12)(2)二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算第第1章第章第27页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 2)“2)“或或”运算运算(OR)“或或”运算又称逻辑加，用符号运算又称逻辑加，用符号+或或表示其运算规则为：运算规则为：0+0=00+1=11+0=11+1=1 当两个逻辑变量的取值只要一个为当两个逻辑变量的取值只要一个为1，它们，它们“或或”的结果就会为的结果就会为1第第1章第章第28页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件3)“非非”运算运算(NOT)“非非”运算用符号运算用符号来表示其运算规则为来表示其运算规则为1=00=14)“异或异或”运算运算(XOR)“异或异或”运算用符号运算用符号 或或来表示其运算规则为：来表示其运算规则为：0 0=00 1=11 0=11 1=0当两个逻辑变量取值不相同时，它们当两个逻辑变量取值不相同时，它们“异或异或”的结果才的结果才为为1。
参与异或的两参与异或的两个数相同为个数相同为0，不同为不同为1第第1章第章第29页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 下面举例说明逻辑运算方法下面举例说明逻辑运算方法例如，例如，X=00F0H，Y=7777H，求XY，XY，XY其运其运算结果如下：算结果如下：0000 0000 1111 00000111 0111 0111 0111AND 0000 0000 0111 0000=0070H0000 0000 1111 00000111 0111 0111 0111OR 0111 0111 1111 0111=77F7H0000 0000 1111 00000111 0111 0111 0111XOR0111 0111 1000 0111=7787H第第1章第章第30页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 05C3H+3D25H=?05C3 3D2542E83D25H-05C3H=?3D2505C3_3762按逢按逢16进进1的的规则进行加法规则进行加法运算运算+3 3）十六进制数算术运算：）十六进制数算术运算：按借按借1当当16的规的规则进行减法运则进行减法运算算第第1章第章第31页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件1.1.2 1.1.2 带符号数的表示及运算带符号数的表示及运算 日常生活中遇到的数，除上述的无符号数外，日常生活中遇到的数，除上述的无符号数外，还有大量的带符号数。
还有大量的带符号数数的符号在计算机中也用数的符号在计算机中也用二进制数表示，通常用二进制数的最高位表示数二进制数表示，通常用二进制数的最高位表示数的符号，的符号，0代表正数，代表正数，1代表负数代表负数机器数：机器数：把一个数及其符号在机器中的表示把一个数及其符号在机器中的表示加以数值化，这样的数称为加以数值化，这样的数称为机器数机器数，真值：真值：机器数所代表的数称为该机器数的机器数所代表的数称为该机器数的真真值值机器数可以用不同方法表示，常用的有机器数可以用不同方法表示，常用的有原码、原码、反码反码和和补码补码表示法1、带符号数的表示方法带符号数的表示方法第第1章第章第32页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件（1）原码）原码 数数x的原码记作的原码记作x原原，如机器字长为，如机器字长为n，则原，则原码的定义码的定义:原码编码规则：最高位为符号位，正数为原码编码规则：最高位为符号位，正数为0 0，负数，负数为为1 1，其余，其余n-1n-1位表示数的绝对值位表示数的绝对值原码表示数的范围为：原码表示数的范围为：-(2n-1-1)+(2n-1-1)n=8:-127+127 n=16:-32767+32767 在原码的表示中，真值在原码的表示中，真值0的原码可表示为两种不的原码可表示为两种不同的形式，同的形式，+0和和-0。
0)12(,2120,111xxxxnnn?x原原=第第1章第章第33页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件例如，例如，n=8时，时，+0原原=0000 0000，-0 原原=1000 0000 +1原原=0000 0001，-1原原=1000 0001 +127原原=0111 1111，-127 原原=1111 1111 +56原原=0011 100056原原=1011 1000N=16时时 +1原原=0000 0000 0000 0001，-1原原=1000 0000 0000 0001 +32767原原=0111 1111 1111 1111，-32767 原原=1111 1111 1111 1111原码表示法简单直观，但不便于进行加减运算第第1章第章第34页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件（2）反码）反码 数数x的反码记作的反码记作 X 反，反，如机器字长为如机器字长为n,反码定义为：反码定义为：0)12(,1-2120,11xxxxnnn?x反反=反码编码规则：最高位为符号位，正数为反码编码规则：最高位为符号位，正数为0 0，负数，负数为为1 1，正数的反码与原码相同，负数的反码只需将其对，正数的反码与原码相同，负数的反码只需将其对应的正数的反码（包括符号位）按位求反即可。
应的正数的反码（包括符号位）按位求反即可反码表示数的范围为：反码表示数的范围为：-(2n-1-1)+(2n-1-1)n=8:-127+127 n=16:-32767+32767 第第1章第章第35页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 例如，例如，n=8时时，+0反反=0000 0000 -0 反反=1111 1111 +1反反=0000 0001 -1 反反=1111 1110 +127反反=0111 1111 -127反反=1000 0000 +56反反=0011 1000 -56反反=1100 0111在反码的表示中，真在反码的表示中，真值值0的反码也可表示的反码也可表示为两种不同的形式，为两种不同的形式，+0和和-0：第第1章第章第36页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件（3）补码）补码 数数x的补码记作的补码记作 X 补，补，如机器字长为如机器字长为n,补码定义为：补码定义为：02,2120,11xxxxnnn?x补补=补码表示数的范围为：补码表示数的范围为：-2n-1+（2n-1-1）n=8:-128+127 n=16:-32768+32767 补码编码规则：最高位为符号位，正数为补码编码规则：最高位为符号位，正数为0 0，负数，负数为为1 1，正数的补码与它的反码与原码均相同，负数的补，正数的补码与它的反码与原码均相同，负数的补码等于它的反码加码等于它的反码加1 1，即负数的补码等于其对应正数的，即负数的补码等于其对应正数的补码按位求反（包括符号位）再加补码按位求反（包括符号位）再加1 1即可。
即可第第1章第章第37页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件当当n=8时，时，+0补补=0000 0000 -0 补补=0000 0000 +1补补=0000 0001 -1补补=1111 1111 +127补补=0111 1111 -127 补补=1000 0001 +56补补=0011 1000 -56补补=1100 1000 在补码表示法中，在补码表示法中，0只有一种表只有一种表 示，即示，即000000对于对于1000 0000这个补码编码，其这个补码编码，其真值被定义为真值被定义为-128负数的补码等于其负数的补码等于其对应正数的补码按对应正数的补码按位求反（包括符号位求反（包括符号位）再加位）再加1 1第第1章第章第38页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 【例【例1】机器字长】机器字长n=8位位，X=+48D，求求X补补首先将首先将+48D转换为二进制数转换为二进制数：+110000B。
因为机器字长是因为机器字长是8位，其中符号占了位，其中符号占了1位，所以数值只占位，所以数值只占7位将将+11 0000B写成写成+011 0000B，+48补补=0011 0000B，写成十六写成十六进制数为进制数为30H，即即+48补补=30H例【例2】机器字长机器字长n=8位，位，X=-48D，求，求X补48补补=0011 0000B 1100 1111 +1 1101 0000-48补补=1101 0000B =D0H第第1章第章第39页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 【例【例3】机器字长机器字长n=16位，位，X=+48D，求求X补补 +48D转换为二进制数：转换为二进制数：+110000B因为机器字长是因为机器字长是16位，其中符号占了位，其中符号占了1位，所以数值占位，所以数值占15位将将+110000B写成写成+000 0000 0011 0000B48补补=0000 0000 0011 0000B，用十六进制数为：，用十六进制数为：+48补补=0030H48补补=0 011 0000B=30H用用8位数表示时位数表示时符号位扩展符号位扩展第第1章第章第40页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 【例例4】机器字长机器字长n=16位，位，X=-48D，求求X补补。
48D转换为二进制数：转换为二进制数：110000B因为机器字长是因为机器字长是16位，其中符号占了位，其中符号占了1位，所以数值占位，所以数值占15位将将110000B写成写成000 0000 0011 0000B48原码原码 0000 0000 0110 0000B 连同符号位按位求反：连同符号位按位求反：1111 1111 1100 1111B 末位加末位加1 +1 所以所以-48补补=1111 1111 1101 0000B 写成十六进制数为写成十六进制数为0FFD0H，即即-48补补=0FFD0H48补补=1101 0000B=0D0H用用8位数表示时位数表示时符号位扩展符号位扩展补码数要扩展时，补码数要扩展时，正数是在符号的正数是在符号的前面补前面补0 0，负数是，负数是在符号的前面补在符号的前面补1 1补码数扩展实际补码数扩展实际上是符号扩展上是符号扩展第第1章第章第41页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件表表1.1 原码、反码和补码表原码、反码和补码表无符无符号数号数二进制数二进制数带符号数带符号数原码原码补码补码反码反码00000 0000+0+0+010000 0001+1+1+120000 0010+2+2+2.1260111 1110+126+126+1261270111 1111+127+127+1271281000 0000-0-128-1271291000 0001-1-127-126.2531111 1101-125-3-22541111 1110-126-2-12551111 1111-127-1-0第第1章第章第42页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件2.真值与补码之间的转换真值与补码之间的转换（1）真值）真值补码补码（2）补码）补码真值真值已知补码求真值的方法已知补码求真值的方法：当机器数的最高位：当机器数的最高位(符符号位号位)为为0 0时，表示真值是正数，其值等于其余时，表示真值是正数，其值等于其余n-1n-1位的值；当机器数的最高位位的值；当机器数的最高位(符号位符号位)为为1 1时，表示时，表示真值是负数，其值等于其余真值是负数，其值等于其余n-1n-1位按位取反后末位位按位取反后末位加加1 1的值。
的值第第1章第章第43页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件【例例1】求以下补码的真值求以下补码的真值xx补补=0111 1110=0111 1110 求求x xxx补补=1000 0010=1000 0010 求求x x解：解：xx补补=0 0111 1110 111 1110 符号位为符号位为0 0，是正数，真，是正数，真值值=126=126 x补补=1000 0010 符号位是符号位是1，是负数是负数000 0010按位取反按位取反 111 1101末位加末位加1 1 +1 111 1110真值为真值为-126第第1章第章第44页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件3.补码的运算补码的运算（1 1）补码的加法：）补码的加法：X+YX+Y补补=X=X补补+Y+Y补补已知已知：+51补补=0011 0011 +66 补补=0100 0010 -51补补=1100 1101 -66 补补=1011 1110 +66 +66 +）+51+51 +117 +117 +66 +66 +）-51-51 +15 +15 0100 0010=+66 0100 0010=+66补补 +）0011 00110011 0011=+51=+51补补 0111 0101=+1170111 0101=+117补补 0100 0010=+66 0100 0010=+66补补 +）1100 11011100 1101=-51=-51补补 1 1 0000 1111=+150000 1111=+15补补第第1章第章第45页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 -66 -66 +）+51+51 -15 -15已知已知：+51补补=0011 0011 +66 补补=0100 0010 -51补补=1100 1101 -66 补补=1011 1110 1011 1110=-66 1011 1110=-66补补 +）0011 00110011 0011=+51=+51补补 1111 0001=-151111 0001=-15补补 -66 -66 +）-51-51 -117 -117 不论被加数、加数是正数还是负数，只要直接用它们的补不论被加数、加数是正数还是负数，只要直接用它们的补码码(包括符号位包括符号位)相加，当结果不超出补码表示范围时，运算相加，当结果不超出补码表示范围时，运算结果是正确的补码。
结果是正确的补码中由最高位向更高位的进位由于中由最高位向更高位的进位由于机器字长的限制而自动丢失，不会影响运算结果的正确性机器字长的限制而自动丢失，不会影响运算结果的正确性1011 1110=-66 1011 1110=-66补补 +）1100 11011100 1101=-51=-51补补 1 1 1000 1011=-117 1000 1011=-117补补第第1章第章第46页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件(2)(2)补码减法补码减法X-YX-Y补补 =X=X补补 +-Y+-Y补补已知：已知：+51补补=0011 0011 +66 补补=0100 0010 -51补补=1100 1101 -66 补补=1011 1110 +66 +66 -）+51+51 +15 +15 0100 0010=+66 0100 0010=+66补补 +）1100 11011100 1101=-51=-51补补 1 1 0000 1111=+15 0000 1111=+15补补 +66 +66 -）-51-51 +117 +117 0100 0010=+66 0100 0010=+66补补 +）0011 00110011 0011=+51=+51补补 0111 0101=+1170111 0101=+117补补第第1章第章第47页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件X-YX-Y补补 =X=X补补 +-Y+-Y补补已知：已知：+51补补=0011 0011 +66 补补=0100 0010 -51补补=1100 1101 -66 补补=1011 1110 +51 +51 -）+66+66 -15 -15 0011 0011=+51 0011 0011=+51补补 +）1011 11101011 1110=-66=-66补补 1111 0001=-151111 0001=-15补补 -51 -51 -）-66-66 +15 +15 1100 1101=-51 1100 1101=-51补补 +）0100 00100100 0010=+66=+66补补 1 1 0000 1111=+150000 1111=+15补补无论被减数、减数是正数还是负数，上述补码减法的规则是正无论被减数、减数是正数还是负数，上述补码减法的规则是正确的。
在计算机中，利用这个规则，通过对减数进行求补运算确的在计算机中，利用这个规则，通过对减数进行求补运算而将减法变成加法例而将减法变成加法例和和中由最高位向更高位的进位同样中由最高位向更高位的进位同样会自动消失而不影响运算结果的正确性会自动消失而不影响运算结果的正确性第第1章第章第48页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 公式成立前提条件：公式成立前提条件：运算结果不能超出机器数所能表示的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范围，否则运算结果不正确设机器字长为设机器字长为8位，则位，则128N+127计算计算(+64)+(+65)结果是错误的究其原因是：结果是错误的究其原因是：(+64)+(+65)=+129+127，超出了字长为超出了字长为8位所能表示的最大值，产生了位所能表示的最大值，产生了“溢出溢出”，所，所以结果值出错以结果值出错X+Y补补=X补补+Y补补X-Y补补=X补补+-Y补补(+64)+(+65)+(129)0100 0000+)0100 0001 1000 0001 -127、第第1章第章第49页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 计算计算(-125)+(-10)。
1251000 0011+)-10+)1111 0110 -135 1 0111 1001+121 计算结果错误，其原因是：计算结果错误，其原因是：(-125)+(-10)=-135-128，超出，超出了字长为了字长为8位所能表示的最小值，产生了位所能表示的最小值，产生了“溢出溢出”，所以结果出，所以结果出错在补码运算时，要注意溢出问题，它与进位不同溢出就在补码运算时，要注意溢出问题，它与进位不同溢出就是运算的结果超出了所能表示的范围，使得数据侵占了符号位，是运算的结果超出了所能表示的范围，使得数据侵占了符号位，判断溢出的方法有如下两种：判断溢出的方法有如下两种：第第1章第章第50页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件双进位法：双进位法：2个进位位分别为次高位向最高位的进位和最高个进位位分别为次高位向最高位的进位和最高位向进位位的进位位向进位位的进位如果两个进位均有或均无则无溢出，如果两个进位中如果两个进位均有或均无则无溢出，如果两个进位中1个有进位而另一个无进位则一定有溢出个有进位而另一个无进位则一定有溢出。
符号判断法：符号判断法：同号相减无溢出，同号相加时结果符号与加数同号相减无溢出，同号相加时结果符号与加数符号相反有溢出，相同则无溢出异号相加无溢出，异号符号相反有溢出，相同则无溢出异号相加无溢出，异号相减时结果符号与减数符号相同时有溢出，相反则无溢出相减时结果符号与减数符号相同时有溢出，相反则无溢出第第1章第章第51页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 -1251000 0011+)-10+)1111 0110 -135 10111 1001+121把数的把数的8位表示扩大为位表示扩大为16位表示：位表示：1111 1111 1000 0011+）1111 1111 1111 0110 1000 0000 1000 0110+）1 1000 0000 1000 0111=-135结果正确结果正确溢出的解决办法溢出的解决办法：扩大数据位数：扩大数据位数：结果错误结果错误 采用补码运算后，运算结果也是补码，欲得运算结果的采用补码运算后，运算结果也是补码，欲得运算结果的真值，还需进行转换真值，还需进行转换。
1 1111 1111 0111 1001验证验证第第1章第章第52页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件计算机中的带符号数用补码表示的优点：计算机中的带符号数用补码表示的优点：(1)(1)负数的补码与对应正数的补码之间的转换可以负数的补码与对应正数的补码之间的转换可以用同一方法用同一方法求补运算实现，因而可简化硬件求补运算实现，因而可简化硬件2)(2)可以将减法变为加法运算，从而省去了减法器可以将减法变为加法运算，从而省去了减法器3)(3)无符号数及带符号数的加法运算可用同一电路无符号数及带符号数的加法运算可用同一电路完成，结果都是正确的完成，结果都是正确的例如，计算机中有两个数分别为例如，计算机中有两个数分别为1111 0001及及0000 1100，无论，无论它们代表无符号数还是带符号数，运算结果都是正确的它们代表无符号数还是带符号数，运算结果都是正确的1111 0011+）0000 1100 1111 1101看作无符号数看作无符号数看作有符号数看作有符号数 241+12 253 -15补补+12补补 -3补补第第1章第章第53页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件1.1.3 二进制编码二进制编码 BCD编码的特点是：编码的特点是：这这4个个二进制码二进制码之间满足二进制规则，之间满足二进制规则，而十进制数位之间是十进制计数规则。
而十进制数位之间是十进制计数规则因此这种编码实质上是因此这种编码实质上是二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数(Binary Coded Decimal)，因此简称因此简称BCD码或二码或二十进制码十进制码表表1-3 BCD码表码表十进制十进制数码数码01234567898421码码00000001001000110100010101100111100010011.二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数（BCD码码)第第1章第章第54页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件（1）压缩）压缩BCD码码 压缩压缩BCD码的每码的每1位十进制数用位十进制数用4位二进制编位二进制编码，码，1个字节表示个字节表示2位十进制数位十进制数 例如例如：96D=1001 0110BCD（2）非压缩）非压缩BCD码码 非压缩非压缩BCD码用码用1个字节表示个字节表示1位十进制数位十进制数，高高4位总是位总是0，低，低4位表示数值（位表示数值（09）例如例如：8D=0000 1000BCD第第1章第章第55页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件表表1.2 BCD码表码表十进制数十进制数压缩压缩BCD非压缩非压缩BCD00000 0000 0000 000010000 0001 0000 000120000 0010 0000 0010.90000 10010000 1001100001 00000000 0001 0000 0000110001 00010000 0001 0000 0001.第第1章第章第56页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件 【例【例1】将十进制数将十进制数67.9转换成压缩转换成压缩BCD码。
其过程如下：码其过程如下：6 7.9 0110 0111.1001所以：所以：(67.9)10=(0110 0111.1001)BCD 【例【例2】将将BCD码码1001 0110.0110转换成十进制数转换成十进制数 1001 0110.0110 9 6 .6所以：所以：(1001 0110.0110)BCD=(96.6)10第第1章第章第57页共页共65页页2022-10-6微机原理及接口技术微机原理及接口技术 第一章第一章 微型计算机基础微型计算机基础微机原理PPT课件2、字母和字符的编码、字母和字符的编码 计算机处理的信息除了数字之外还需要处理计算机处理的信息除了数字之外还需要处理字母、符号等，例如键盘输入及打印机、字母、符号等，例如键盘输入及打印机、CRT输输出的信息大部分是字符计算机中的字符也必须出的信息大部分是字符计算机中的字符也必须采用二进制编码的形式编码有多种，微型计算采用二进制编码的形式编码有多种，微型计算机中普遍采用的是机中普遍采用的是ASCII(American Standard Cod。