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绪论

微型计算机的基础知识1.1计算机中的数和编码1.1.1计算机中的数制1.1.2符号数的表示法1.1.3二进制数的加减运算1.1.4二进制编码1.1.5BCD数的加减运算一、十进制数两个基本特点:1.有十个不同的数字符号:0,1,2,…9。2.逢十进位。1.1.1计算机中的数制进位计数制的两个重要概念:1.基数:使用数字符号的个数。2.权:固定位置上表示的值。一般地,任意一个十进制数A可表示为:(Ai=0~9)十进制数的基数为10,

第i

位的权为10i。二、二进制数两个基本特点:1.有两个不同的数码:0,1。2.逢二进位。同样地,一个二进制B可表示为:(Bi=0,1)二进制数的基数为2,

第i

位的权为2i。三、八进制数两个基本特点:1.有8个不同的数字符号0,1,2,…7。2.逢八进位。基数为8,第i位的权为8i。四、十六进制数两个基本特点:1.有十六个不同的数字符号:0,1,2,…9,A,B,C,D,E,F。2.逢十六进位。任意一个十六进制数D可表示为基数为16,第i位权为16i。

十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系如表所示十进制二进制十六进制012345678012345678000000010010001101000101011001111000十进制二进制十六进制9101112131415169ABCDEF10100110101011110011011110111110000五、计算机采用二进制数的原因1.物理上容易实现。2.运算规则简单。3.可以用逻辑代数作为设计工具。数制之间的转换一、二进制数十进制数方法:按权展开相加法。53221510722613631222222011101011K0K1K2

Kn-1(215)10=(11010111)2方法:除2取余法。二、十进制数二进制数1.整数转换3727518942122222201101001(75)10=(1001011)20.687521.37500.37520.75021.500.5021.0整数部分1=K

1整数部分0=K

2整数部分1=K

3整数部分1=K

4(0.6875)10=(0.1011)2方法:乘2取整法。2.小数转换三、二进制十六进制数1.十六进制数二进制数

一位十六进制数可以用四位二进制数表示。(3AB)16=3ABH=(001110101011)2

=(1110101011)2(0.7A53)16=0.7A53H

=(0.0111101001010011)22.二进制数十六进制数

每四位二进制数用一位十六进制数表示。(1101111100011.100101111)2

=(1BE3.978)16四、二进制八进制数(67.521)8=(110111.101010001)2(11111101.01001)2=(375.22)8用一个8位二进制数表示一个有符号数:D7D6D5D4D3D2D1D0符号位数字位D7=0 正数1 负数机器数真值01011011B=+9111011011B=911.1.2符号数的表示法

一、机器数和真值连同符号位一起数值化了的数,称为机器数。机器数所表示的真实的数值,称为真值。1.原码D7D6D5D4D3D2D1D0符号位数的大小0 正数1 负数[+105]原

=01101001B[105]原

=11101001B二、带符号数的三种表示方法(原码、反码和补码)原码的特点:(1)数值部分即为带符号数的二进制数(2)“0”有+0和0之分(+0)原

=00000000B(0)原

=10000000B(3)8位二进制原码表示数的范围1111,1111B~01111111B即

127~+127即:数0的原码不唯一。2.反码[+4]原

=[+4]反

=00000100B[4]原

=10000100B正数的反码与其原码相同。负数的反码:符号位不变,数字位按位取反。[4]反=11111011B[+127]原

=[+127]反

=01111111B[127]原

=11111111B[127]反=10000000B反码的特点:(1)八位二进制反码D7D6D5D4D3D2D1D0

的真值:D7=0,真值为+(D6D5D4D3D2D1D0)[]反

=0111,1111B

=+127[]反

=1000,0000B =127例:D7=1,真值为

(D6D5D4D3D2D1D0)(2)“0”有

0和0之分[+0]反

=00000000B,[0]反

=11111111B(3)8位二进制反码表示数的范围10000000B~01111111B即

127~+127即:数0的反码也不是唯一的。3.补码[+4]原

=[+4]补

=00000100B[4]原

=10000100B正数的补码与其原码相同。负数的补码:符号位不变,数字位取反最低位加1,也即反码+1。[4]反=11111011B[127]原

=11111111B[127]反=10000000B[4]补=11111100B[127]补=10000001B补码的特点:(1)八位二进制补码D7D6D5D4D3D2D1D0

的真值:D7=0,真值为+(D6D5D4D3D2D1D0)D7=1,真值为[]补

=01111111B

=+127[]补

=10000001B=

(1111110+1)=127例:(3)8位二进制补码表示数的范围:10000000B~01111111B即

128~+127[+0]补=[+0]原=00000000[-0]补=[-0]反+1=11111111+1=100000000

对8位字长,进位被舍掉∴(2)[+0]补=[-0]补=00000000B特殊数10000000该数在原码中定义为:-0在反码中定义为:-127在补码中定义为:-128对无符号数:(10000000)2=128注意:对正数,三种表示法均相同。它们的差别在于对负数的表示。8位有符号数的表示范围对8位二进制数:原码:-127~+127反码:-127~+127补码:-128~+127想一想:16位有符号数的表示范围是多少?三、补码加减法的运算规则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。通过引进补码,可将减法运算转换为加法运算。规则如下:

[X+Y]补=[X]补+[Y]补

[X-Y]补=[X]补+[-Y]补其中X,Y为正负数均可,符号位参与运算。1.1.3二进制数的加减运算一、无符号数的运算二、符号数运算中的溢出问题符号数运算中的溢出问题

8位二进制补码表示数的范围:

128~+127n位符号数表示的范围:(-2n-1~2n-1-1)。进(借)位——在加法过程中,符号位向更高位产生进位;在减法过程中,符号位向更高位产生借位。溢出——运算结果超出运算器所能表示的范围。溢出的判断方法方法1:同号相减或异号相加——不会溢出。同号相加或异号相减——可能溢出:两种情况: 同号相加时,结果符号与加数符号相反——溢出;异号相减时,结果符号与减数符号相同——溢出。方法2:两个带符号二进制数相加或相减时,若

C7

C6=1,则结果产生溢出。

C7为最高位的进(借)位;C6为次高位的进(借)位。11001110+11111011111001001C6=1,C7=1OF=1

1=0,无溢出01101001+0011001010011011C6=1,C7=0OF=0

1=1,有溢出一、数字编码BCD码是一种常用的数字编码。BCD码:Binary-CodedDecimal,即二进制编码的十进制数。1.1.4二进制编码用4位二进制数表示一位十进制数。有两种表示法:压缩BCD码和非压缩BCD码。压缩BCD码的每一位用4位二进制表示,0000~1001表示0~9,一个字节表示两位十进制数。非压缩BCD码用一个字节表示一位十进制数,高4位总是0000,低4位的0000~1001表示0~9。0.764=(0.011101100100)BCD非数值数据的表示计算机中除了能够处理数值数据以外,还可以处理文字、语音、图像等各种信息,这些信息统称为非数值数据。非数值数据在计算机中也必须以二进制形式表示,非数值数据的表示本质上是编码的过程。二、字符编码ASCII码是常用的字符编码。ASCII:AmericanStandardCodeforInformationInterchange,即美国信息交换标准代码。采用7位二进制代码对字符进行编码数字0~9的编码是0110000(30H)~0111001,它们的高3位均是011,后4位正好与其对应的二进制代码(BCD码)相符。英文字母A~Z的ASCII码从1000001(41H)开始顺序递增,字母a~z的ASCII码从1100001(61H)开始顺序递增,这样的排列对信息检索十分有利。最高位通常总为0。表2-3ASCII字符表LSDMSD012345670000010100111001011101110123456789ABCDEF0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIBLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSSP!"#$%&'()*+'

/0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]

、abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~DEL三、汉字代码1.汉字输入码如电报码,五笔字型码等。2.汉字交换码为不同汉字系统之间交换汉字信息而设计的,又称“国标码”。3.汉字机内码机器内部表示汉字的代码,又称“内码”。目前还没有统一的国家标准。4.汉字字形码又称字模,是描述汉字形状的一组编码。常用的是点阵字模。5.汉字字形输出码即点阵码,根据不同的输出设备,可用1616,2424,3232等点阵表示。1.1.5BCD数的加减运算BCD码本质上是十进制数,即应遵循逢十进一的规则。而计算机是按二进制(十六进制)进行运算,并未按十进制规则进行运算。为何要对BCD码的运算结果进行调整?调整原理:先看一个例子计算18+1900011000

见右式=31

结果应为37,而计算机相加为31,原因在于运算过程中,如遇到低4位往高4位产生进位时(此时AF=1)是按逢十六进一的规则,但BCD码要求逢十进一,因此只要产生进位,个位就会少6,这就要进行加6调正。这个1代表了16,而实际上BCD码运算进位仅加了10。

1.BCD数相加实际上当低4位的结果>9(即A~F之间)时,也应进行加6调正。(原因是逢十没有进位,故用加6的方法强行产生进位。)

如对上例的结果进行加6:

0011000131

+00000110

60011011137结果正确。例:0100100048H

+01110100

74H10111100BCH

+01100110

66H100100010122H(进位)(进位)(调整方法):若低4位>9∨AF=1

则低四位+6,AF←1

若高4位>9∨CF=1

则高四位+6,CF←12.BCD数减法调整操作为:

本位向高位有借位,本位的结果应进行减6处理。例:0010100028

-00011001

1900001111F

-00000110

6

000010019

微型计算机常用的术语BitByte1Byte=8bit,1KB=1024Byte1MB=1024

1024Byte=220Byte1GB=230Byte=1024MB1TB=240Byte=1024GBWord:表示字长,有1bit,4bit,8bit,16bit等一般情况下为2Byte(16bit)指令:规定计算机进行某种操作的命令程序:指令的有序集合指令系统:全部指令

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