2016-1-21 计算机中的版制及相互转换 计算机中的数制及相百转数 3“非”运算 4“异戒”运算 支南烫作家物运水为 “非”坛篁是实现“求反”这种量的 “异或”运算是实现“必须不问否则就没有”这种逆 辑的一种运算，运算抑为“抚”。其运算规则是 i=0.0=1 0⊕0=0.0©1=11®0=1.1®1=0 例7若A-10101B,求石。 例8若X-1010B,Y0110B,求xY. A=10101B=01010B 计算机中的制及相互转换 32最的 及相互转 13带符号数的表示 贵 1原网 131机塞戴及真值 计算机在数的运算中，不可避免地会遇到正数和负数 那么正负符号如何表示呢？由于计算机只能识别0和L,因此 =+X则[】X= :制数的最高位用作符号位未表示这个数的 款a尝 计算机中的制及相互转换 计算机中的数制及相互转参 可见，真值X与原码[X]的关系为 2反两 0≤X<2" 2-X,-2<xs0 则[ 值得注意的是，由于[+01g-000000B,面[-0] 1000000B,所以数0的草码不唯-· 8位二进制原码能表示的范围是：-27-+127。 0≤X<2 l(2-)+x,-2=<xs0 11
2016-1-21 11 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 3. “非”运算 “非”运算是实现“求反”这种逻辑的一种运算，如 变量A的“非”运算记作 A 。 其运算规则如下: 1 0,0 1 例 7 若A=10101B, 求 A 。 A 10101B 01010B 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 61 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 4. “异或”运算 “异或”运算是实现“必须不同, 否则就没有”这种逻 辑的一种运算, 运算符为 “”。其运算规则是: 0 0 0,01 1,1 0 1,11 0 例 8 若X=1010B, Y=0110B, 求XY。 1010 0110 1100 即 XY=1100B 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 62 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 1.3 带符号数的表示 1.3.1 机器数及真值 计算机在数的运算中, 不可避免地会遇到正数和负数, 那么正负符号如何表示呢？由于计算机只能识别0和1, 因此, 我们将一个二进制数的最高位用作符号位来表示这个数的 正负。 规定符号位用“0”表示正, 用“1”表示负。例如, X=- 1101010B, Y=+1101010B, 则X表示为: 11101010B, Y表示为 01101010B。 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 63 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 1.3.2 数的码制 1. 原码 当正数的符号位用0表示, 负数的符号位用1表示, 数值部分用真 值的绝对值来表示的二进制机器数称为原码, 用［X］原表示, 设X为 整数。 若X=+Xn-2Xn-3.X1X0 , 则［X］原=0Xn-2Xn-3.X1X0=X; 若X=-Xn-2Xn-3.X1X0 ,则［X］原=1Xn-2Xn-3.X1X0=2n-1-X。 其中, X为n-1位二进制数, Xn-2、Xn-3、 .、X1、X0为二进制数0 或1。例如+115和-115在计算机中（设机器数的位数是8）其原码可 分别表示为 ［+115］原= 01110011B; ［-115］原= 11110011B 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 64 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 可见, 真值X与原码［X］原的关系为 2 , , [ ] 1 X X X n 原 2 0 0 2 1 X X n n 值得注意的是, 由于［+0］原=00000000B, 而［-0］原 =10000000B, 所以数 0的原码不唯一。 8位二进制原码能表示的范围是: -127~+127。 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 65 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 2. 反码 一个正数的反码, 等于该数的原码; 一个负数的反码, 由 它的正数的原码按位取反形成。反码用［X］反表示。 若X=-Xn-2Xn-3.X1X0 , 则［X］反=1Xn-2Xn-3.X1X0。例 如: X=+103, 则［X］反=［X］原=01100111B; X=-103, ［X］ 原=11100111B, 则［X］反=10011000B。 (2 1) ; , [ ] 1 X X X n 反 2 0 0 2 1 1 X X n n 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 66
2016-1-21 计算机中的嫩制及相互转 计算机中的制及相互转换 补 如时 时间为点调整时间的方法有两 在 为身 o[+o][o 的效果是一种的.即 ++8(m0d12) 程中由于散减不方便 般该为 不用负数补阿的求法用原可 对于和位计算机来道数X的补两定义为 【3011-[+301 [X4= K,0s<2:m0d2"9 l2"+X,-2sxs0 Celfedpe-i558 计算机中的制及相互转 计算机中的制及相互转 对8位二进制数范围： 1.4定点数和浮点数 ◆原码：-127-+127 ◆反码：127~+127 L定点法 ®补码：-128-+127 小约舞手十责不行 定在最值第分的最后面.其格武为 纯小数表示：数特尼数带等阳☐桃小懂 数点 兼明他世小数点 计算机中的版制及相互转换 计算机中的制及相互转换 定不的，是可弹动 N-tM-2 其中，山为儿教为纯二选制小量E常为阶吗。可见一个浮点数 m-llb.n-10111b) 有阶网和愿嫩丙都分，且率槽有表示正负的阶阿符与尾符其格 为了提高雅度发见数有位的最大作用，延澜儿数字分 票丹的量高位为L,叫做拥培化表示达， 带希新 蜘和0101表示为：2X,101 12
2016-1-21 12 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 3. 补码 “模”是指一个计量系统的计数量程。如, 时钟的模为12。 任何有模的计量器, 均可化减法为加法运算。仍以时钟为例, 设当前时钟指向11点, 而准确时间为7点, 调整时间的方法有两 种, 一种是时钟倒拨4小时, 即11-4=7; 另一种是时钟正拨8小时, 即11+8=12+7=7。 由此可见, 在以12为模的系统中, 加8和减4 的效果是一样的, 即 -4=+8（mod 12） 对于n位计算机来说, 数X的补码定义为 2 , , [ ] X X X n 补 2 0 0 2 ;(mod 2 ) 1 1 X X n n n 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 67 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 即正数的补码就是它本身, 负数的补码是真值与模数相加而得。 例如, n=8时, ［+75］补=01001001B ［-73］补=10000000 B- 01001001B=10110111B ［0］补=［+0］补=［-0］补=00000000B 可见, 数0的补码表示是唯一的。在用补码定义求负数补码的过 程中, 由于做减法不方便, 一般该法不用。负数补码的求法: 用原码 求反码, 再在数值末位加1, 即: ［X］补=［X］反+1。 例如: ［-30］ 补=［-30］反+1 =［+30］原+1=11100001+1=11100010B。 8位二进制 补码能表示的范围为: -128 ~+127, 若超过此范围, 则为溢出。 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 68 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 对8位二进制数范围： 原码： -127 ~ +127 反码： -127 ~ +127 补码： -128 ~ +127 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 69 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 1.4 定点数和浮点数 1. 定点法 定点法中约定所有数据的小数点隐含在某个固定位置。 对于 纯小数, 小数点固定在数符与数值之间; 对于整数, 则把小数点固 定在数值部分的最后面, 其格式为 纯小数表示: 数符. 尾数 符号位 数值位 .小数点 符号位 数值位 .小数点 计算机中的数制及相互转换 整数 纯小数 SiChuan Engneering Colledge-1959 70 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 2. 浮点法 浮点法中, 数据的小数点位置不是固定不变的, 而是可浮动 的。 因此, 可将任意一个二进制数N表示成 N=±M·2 ±E 其中, M为尾数, 为纯二进制小数, E称为阶码。可见, 一个浮点数 有阶码和尾数两部分, 且都带有表示正负的阶码符与尾符, 其格 式为 阶 符 阶码E 尾符 尾数M 计算机中的数制及相互转换 （为了表示较大范围的数） SiChuan Engneering Colledge-1959 71 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 设阶码 E的位数为m位, 尾数M的位数为n位, 则浮点数N的取值范 围为 2 -n2 -2m+1≤|N|≤(1-2-n)22m-1 例如：101.11B=1000B*0.10111B=2+11B*0.10111B (m=11b,n=10111b) 为了提高精度, 发挥尾数有效位的最大作用, 还规定尾数数字部分 原码的最高位为1, 叫做规格化表示法。 如0.000101表示为: 2-3×0.101 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 72
2016-1-21 计算机中的版制及相互转换 计算机中的数制及相百转换 1.5BCD码和ASCI码 米十进徽17.75. 51BCD码 一1775=-1i0111m-一a·-10181国 表128421BCD编码表 阶再十的位表茶为养01B 0110 010 100 计算机中的制及相互转换 计算机中的制及相互转换 表13ASC码表 1写出6925的BCD码， 表12，可直接写出相应的BCD码 69,25=(0101001.0100101) 习 意茶方餐 为 国匙(4210010.01z2m4)e =(C0110100.00100101)ec [例们：试将十进制徽23415西C两形式 (234.15)(010 9(12.5) 13
2016-1-21 13 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 计算机中的数制及相互转换 例如：某计算机字长16位，其中阶码用5位二进制数表示，尾数 用9位二进制数表示，阶符和尾符各占一位。试用浮点数形式表 示十进制数-117.75。 －117.75＝－1110101.11B==2+111B * — 0.111010111B 阶码＋111B的6位表示为补码：0 00111B 尾数—0.111010111B的10位补码 ：1 000101001 SiChuan Engneering Colledge-1959 73 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 1.5 BCD码和ASCII 码 1.5.1 BCD码 十进制数 8421BCD码 十进制数 8421BCD码 0 0000 5 0101 1 0001 6 0110 2 0010 7 0111 3 0011 8 1000 4 0100 9 1001 表1.2 8421BCD编码表 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 74 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 例 1 写出69.25的BCD码。 根据表 1.2, 可直接写出相应的BCD码: 69.25 =（01101001.00100101）BCD 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 75 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 表 1.3 ASCII 码 表 计算机中的数制及相互转换 SiChuan Engneering Colledge-1959 76 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 练习题 将一个用补码表示的二进制数转换为十进制数 [X]补=0 0101110B 真值为：+0101110B 正数 [X]补=1 1010010B 真值为：-0101110B 负数 [例]：试将十进制数234.15写成BCD码形式 （234.15）10= [例]：试将BCD码（0001 0010 . 0101）BCD写成十进制数形式 （0001 0010 . 0101）BCD= （12.5）10 （0010 0011 0100 . 0001 0101）BCD 所以：X=+46 从而有：X=[[X]补]补=[11010010]补=-0101110 =-46 SiChuan Engneering Colledge-1959 77 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 1.将十进制数（34.25）10转换为等值的二进制数和十六进制数，BCD码。 因此: (34.25)10=(100010.01)2=（22.4）16 =（0011 0100 . 00100101）BCD SiChuan Engneering Colledge-1959 78
2016-1-21 徽型计算机的结构 型计算机的颜念结 称CPU,是计算机的恢心，主装包括 dogk,N10.主要先境E 广支粉品 型计算机的念站树 型计算机的念结 内存单元的地址和内容 每个单元都对一个地址。以关我对单元内容的寻封 内格 单元内容 I0FOH 10110110 内存地址 几的内存容单 数型计算机的颜念结构 型计算机的念结构 内存容量： 内的操作 CU地址号线的数 内存地作
2016-1-21 14 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 微型计算机的结构 CPU RAM ROM I/O接口 外设 AB DB CB 微型计算机的硬件主要是由CPU、存储器、I/O接口和I/O设备 组成，各组成部分之间通过地址总线(AB)、数据总线(DB)、控制 总线(CB)联系在一起。AB、DB和CB统称为系统总线。系统总线是 各部之间传送信息的公共通道。 SiChuan Engneering Colledge-1959 79 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 1）微处理器 微处理器简称CPU，是计算机的核心，主要包括： 运算器 控制器 寄存器组 运算器：又称算术逻辑单元(arithmetic and logic unit,ALU),主要完成加、 减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。 控制器：一般由指令寄存器、指令译码器和操作控制电路组成。它从存 储器中依次取出程序的各条指令，并根据指令的要求，向微机的各个部 件发出相应的控制信号，使各部件协调工作，从而实现对整个系统的控 制。 寄存器组：实质上是CPU内部的若干存储单元，它们分为专用寄存器和 通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，通用寄存器则可由程序员规 定其用途。不同型号的CPU通用寄存器的数目不同。 微处理器中还有一些不能直接为程序员所用的寄存器，如：累加器、暂 存器和指令寄存器等，它们仅受内部定时与控制逻辑的控制。 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 80 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 2）存储器 存储器又称内存或主存，是微型计算机的存储和记忆部件，用 以存放数据（包括原始数据、中间结果和最终结果）和当前执行 的程序。微型机的内存都属于半导体存储器。 有关内存储器的几个概念： 内存单元的地址和内容 内存容量 内存的操作 内存的分类 每个内存单元可存放8位二进制数，即一 个字节的二进制信息。 内存单元的总数称为微机的内存容量，单 位为字节。 内存单元存放的信息称为内存单元的内容。 11000111 00001100 00111110 0001 H 0002 H FFFFH F000 H 地址 内容 01110010 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 81 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 内存单元的地址和内容 每个单元都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址 10F0H 内存地址 单元内容 10110110 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 82 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 内存容量： 内存所含存储单元的个数，以字节为单位 内存容量的大小依CPU的寻址范围而定（即CPU地址信号线的位数） 内存操作: 读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变 写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 83 Copyright © Http:// mcu.scetc.net AB 存储器读写操作过程 DB 控制 CB 内存的操作 00单元 01单元 02单元 03单元 FF单元 地 址 译 码 器 地址 内容 00 01 02 03 04 FF 11010011 10100010 00100110 10011101 . 11100001 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 84
2016-1-21 徽型计算机的版念结抱 微型计算机的颜念结构 内存储的分类 校工作方式不同， 内有可分为同大： 中 微型计算机的颜念结构 作业 o88,. 2.(215)g■D B 撞口的分港， 3.(38+10111001B)◆(0.，01013D+1-( 4.徽型计算机的限件系统由那就都分构成？说明各都件的主要功能 5,单片机的定文及其点 15
2016-1-21 15 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 读 控制 写 控制 10010111 FF 04 地址 00 地 址 译 码 器 . 10010111 00100110 FF 08 地址 00 地 址 译 码 器 . 04 00100110 08 00000100 AB 10010111 DB AB 00001000 00100110 DB 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 85 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 内存储器的分类: 按工作方式不同，内存可分为两大类： 随机存取存储器（random access memory,RAM）,又称读写 存储器。用于存放用户装入的程序、数据及部分系统信息。当机 器断电后，所存信息消失。 只读存储器（read only memory,ROM）,ROM中的信息只能被 CPU随机读取，而不能由CPU任意写入。当机器断电后，所存信息 不丢失。主要用来存放监控程序和基本输入输出程序，还可用来存 放各种常用数据和表格等。 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 86 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 3）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 接口的分类： 串行接口 并行接口 输入接口 输出接口 接口的功能： 数据缓冲寄存 信号电平或类型的转换 实现主机与外设间的运行匹配 微型计算机的概念结构 SiChuan Engneering Colledge-1959 87 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 1. [X]补=11010010B，X= B， [Y]反=00100101B，Y= B。 2.（2A.5）H = D= B = BCD。 3.（3EH+10111001B）*(0.0101)BCD+1AH=( )D 4.微型计算机的硬件系统由那就部分构成？说明各部件的主要功能？ 5.单片机的定义及其特点？ 作业： SiChuan Engneering Colledge-1959 88