微机原理课件-0

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1、1Principle and Application of Microcomputer微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 2 教材教材q周明德：微型计算机系统原理及应用微型计算机系统原理及应用 清华大学出版社，2007q杨索行：微型计算机系统原理及应用微型计算机系统原理及应用 清华大学出版社q郑学坚：微型计算机原理及应用微型计算机原理及应用，清华大学出版社 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 3 听课 （启发式、讨论式）读书 （预习、复习）实践报告 （综合练习）微机原

2、理及应用Principle and Application of Microcomputer 4n平时成绩（书面作业、阶段测验等）n实验成绩n期中考试n期末考试微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 5q第1章：概述q第2章：80 x86系列结构微处理器q第3章：8086指令系统q第4章：汇编语言程序设计q第5章：处理器总线时序和系统总线q第6章：存储器q第7章：输入和输出q第8章：中断q第9章：计数器和定时器电路q第10章：并行接口芯片q第11章：串行通信及接口电路q第12章：数模转换与模数转换接口微机原理及应用Principle

3、and Application of Microcomputer 6 0.1 0.1 数制及转换数制及转换 0.2 0.2 计算机中的数及编码计算机中的数及编码 0.3 0.3 计算机中数的运算方法计算机中数的运算方法微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 71、数制2、各种数制的相互转换微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 8（1）十进制数（2）二进制数（3）十六进制数微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 9具

4、有10个数字符号0，1，2，9；由低位向高位进位是按“逢10进1”的规则进行的；基数为10，第i位的权为10i。其中 i=n，n-1，2，1，0，-1，-2，规定整数最低位的位序号i=0例：(6543.21)10 =6543.21D =6103+5102+4101+3100+210-1+110-2 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 10具有2个数字符号0，1；由低位向高位进位是按“逢2进1”的规则进行的；基数为2，第i位的权为2i。其中 i=n，n-1，2，1，0，-1，-2，规定整数最低位的位序号i=0例：(1010.101)

5、2 =1010.101B =123+0 22+121+020+12-1+02-2+12-3 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 111、具有16个数字符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F；2、由低位向高位进位是按“逢16进1”的规则进行的；3、基数为16，第i位的权为（16）i。其中 i=n，n-1，2，1，0，-1，-2，规定整数最低位的位序号i=0例：(19BF.ABE)16 =19BF.ABEH =1163+9 162+11161+15160+1016-1+1116-2+1416-3 微机原理及

6、应用Principle and Application of Microcomputer 12（1）二进制、十六进制转换为十进制（2）十进制转换为二进制（3）二进制与十六进制的互换 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 13按权展开求和。如：10101.101B =1 24+122+120+12-1+12-3 =16+4+1+0.5+0.125 =21.625D 19B.ABH =1162+9 161+11160+1016-1+1116-2 =256+144+176+0.625+0.04296875=576.66796875D 微机

7、原理及应用Principle and Application of Microcomputer 14整数部分小数部分微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 15例：21D=?B 高 低 余数 21D=所以我们可以得到：10101B212=10 1 102=5 0 52=2 1 22=1 0 12=0 1 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 16例：0.625D=?B0.6252=1.250 1 0.25 2=0.5 00.5 2=1.0 1 低 高 整数 0.625D=所

8、以我们可以得到：0.101B微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 17四位二进制数正好等于一位十六进制数 1 1111 B1(120=1)2(121=2)8(123=8)4(122=4)16(124=16)微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 18四位二进制数一位十六进制数0000B1001B1000B5H4H3H2B6H0H0010B0011B0100B0101B0110B7H0111B1111B1110B1101B1100B1011B1010BCHBHAH9H8H1H

9、DHEHFH0001B四位二进制数一位十六进制数微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 19四位化一位例：1110110101100.10101B=?H 1110110101100.10101 0001110110101100.10101000 1 D A C.A 8 1110110101100.10101B=1DAC.A8H微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 20一位化四位例：39F.E1AH =?B 3 9 F .E 1 A001110011111.111000011

10、010 =11 1001 1111.1110 0001 101B39F.E1AH=0011 1001 1111.1110 0001 1010B微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 211、机器数与真值2、带符号数、无符号数3、原码、补码及反码4、真值与补码之间的转换5、补码的运算6、二进制编码微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 22（1）在计算机中数是用二进制来表示的。（高电平代表“1”，低电平代表“0”)（2）数的符号在计算机中也是用数字表示的。“”用“0”表示，“”

11、用“1”表示。例：有两个数：N1=1101001 N2=1101001 在计算机中的表示形式：N1：01101001 N2：11101001 真值机器数微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 23（1）带符号数 用0表示正数，用1表示负数，这种表示数的方法，称为带符号数的表示方法，所表示的数称为带符号数。在计算机中的表示形式：22 221 0 0 1 0 1 1 00 0 0 1 0 1 1 0符号位数值部分符号位数值部分微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 24（2）无符

12、号数如果把全部有效位都用来表示数的大小，即没有符号位，这种方法表示的数，叫无符号数。在计算机中的表示形式：22 1501 0 0 1 0 1 1 00 0 0 1 0 1 1 08位全部用来表示数值大小8位全部用来表示数值大小微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 25思考：在计算机中一个数的大小和符号都用二进制来表示，那么在计算机中是如何进行运算的？（1）原码（2）反码（3）补码微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 26在计算机中一个数的大小和符号都用二进制来表示，那么在

13、计算机中是如何进行运算的？例：有一个钟显示时间是6点钟，而正确时间是1点钟，请问如何校正这个钟？方法1：顺时针拨7个钟；671方法2：逆时针拨5个钟；651概念模微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 27模 一个计量器的容量，记为M，或mod M。模的特性当一个计量器的模为M时，它在计量器里的表示形式与0一样，也就是说，M=0。所以，对时钟来说，M=12：（1）67=13=12+1=0+1=1 （2）67=65=1微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 28同样，对一个n位

14、二进制度计数器，它的容量为2n，它的模为M=2n。假设，n=8，则 M=28=256。也就是说对8位二进制计数器来说，256=0 1 2560 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 008位计数器微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 29定义：正数的反码就等于它的原码；负数的反码就是它的原码除符号位外，各位取反。对正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或 1）反码 X反码=0X6X5X4X3X2X1X0对负数 X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或 1）反码 X反=1 X6X5X4X3X2X

15、1X0微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 30例：X1=100 1001 X2=100 1001则：X1原=0100 1001 X2原=1100 1001 X1反=0100 1001 X2反=1011 0110 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 31定义：正数的补码就等于它的原码；负数的补码就是它的反码加1。对正数 X=+X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0 或 1）补码 X补=0X6X5X4X3X2X1X0对负数 X=X6X5X4X3X2X1X0 （Xi=0

16、或 1）补码 X补=X反+1 =1 X6X5X4X3X2X1X0+1 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 32例：X1=100 1001 X2=100 1001则：X1原=0100 1001 X2原=1100 1001 X1反=0100 1001 X2反=1011 0110 X1补=0100 1001 X2补=X反+1 =1011 0111 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 33 各位求反 原码 反码 各位求反，末尾加1 末尾加1 补码微机原理及应用Principl

17、e and Application of Microcomputer 34例1 已知X=+010 1010，Y=010 1010 求它们的原码、反码和补码。解：X原=X反=X补=0010 1010 Y原=1010 1010 Y反=1101 0101 Y补=Y反+1 =1101 0101+1 =1101 0110微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 35例2 X补=1010 1101，求真值X。解 首位是1，真值X即为负数 X反=X补1 =1010 1101 1 =1010 1100 X原=1101 0011（除了符号位，按位取反）所

18、以，X=101 0011微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 36计算机中数的运算就是补码的运算。（1）补码的加法规则（2）补码的减法规则微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 37规则规则 X Y补补=X补补Y补补例 X=+011 0110，Y=111 1001，求X+Y=？解 X原=X反=X补=0011 0110 Y原=1111 1001 Y反=1000 0110 Y补=Y反1=1000 01101=1000 0111 X补=0011 0110 （54D）+）Y补=10

19、00 0111（-121D）X补+Y补=1 011 1101（-67D）微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 38例（续）根据规则：X Y补补=X补补Y补补所以，X+Y 补=1011 1101 X+Y 反=1011 1101 1=1011 1100 X+Y 原=1100 0011 则：X+Y=100 0011 （-67D）微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 39规则规则 X Y补补=X+（Y）补补=X补补Y补补例 X=+101 0101，Y=+110 0001，求X Y

20、=？解 X原=X反=X补=0101 0101 Y=110 0001 Y原=1110 0001 Y反=1001 1110 Y补=1001 1111 X补=0101 0101（85D）+）Y补=1001 1111（97D）X补+Y补=1 111 0100（12D）微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 40例（续）根据规则：X Y补=X补Y补得 XY 补=1111 0100 XY 反=1111 0100 1=1111 0011 XY 原=1000 1100所以 XY=000 1100B（-12D）微机原理及应用Principle and

21、Application of Microcomputer 41（1）定点表示法（Fixed Point)n 定点整数n 定点小数符号位数值部分。符号位。数值部分微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 42（1）浮点表示法（Floating Point)阶符阶 码。尾符。尾 数微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 43 是指用二进制代码来表示计算机中所要处理的数值、数字、字母和符号等，一般表示为若干位二进制数的组合。（1）二进制编码的十进制数（2）字母和字符的编码（3）汉字编

22、码微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 44二进制编码的十进制数就是BCD码（Binary Coded Decimal）。压缩BCD码是用4位二进制数表示一位十进制数。一个字节表示两位十进制数。如：1001 0110B 表示 96D非压缩BCD码是用一个字节表示一位十进制数。高4位总是0。如：0000 1001B 表示 9D 两种BCD码的编码对照表微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 45十进制数 压缩 BCD 码 非压缩 BCD 码 0 0000 0000 0000

23、1 0001 0000 0001 2 0010 0000 0010 3 0011 0000 0011 9 1001 0000 1001 10 0001 0000 0000 0001 0000 0000 11 0001 0001 0000 0001 0000 0001 12 0001 0010 0000 0001 0000 0010 微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 461、将两个数的BCD码按照二进制相加2、判别第一步相加的结果，若 （1）出现非法的BCD码 （2）低4位向高4位有进位3、加6调整微机原理及应用Principle

24、 and Application of Microcomputer 47计算机不仅要处理数值问题，还要处理大量的非数值问题，这就必须引入文字、字母，某些专用的符号，这就是目前应用最广泛的字符编码系统ASCII码。（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准码）例 大写字母“A”的ASCII码就是41H;小写字母“n”的ASCII码就是6EH;数字“8”的ASCII码就是38H;微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 48 高3位低4位0000010100111

25、001011101110000nuLL0P、p00011Aaq00102B00113C0100$4010151110n1111?o微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 49n汉字转换成计算机能接受的0，1代码，称为汉字输入码（外部码）n汉字输入码进入计算机后，必须转换成汉字内码（内部码）才能进行信息处理n为了最终显示、打印汉字，还必须由内码换取汉字字型码(输出码），否则不能输出汉字n为了不同汉字处理系统之间的信息交换，还设有汉字交换码微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer

26、501、补码的加减法运算2、溢出判断3、逻辑运算微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 51规则X Y补=X补Y补X Y补=X+（Y）补=X补Y补即无论加法或减法都可以用补码的加法来进行运算。微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 52例 X=+100 0101，Y=+110 0111，求X+Y=？解 X原=X反=X补=0100 0101 Y原=Y反=Y补=0110 0111 X补=0100 0101（69D）+）Y补=0110 0111（103D）X补+Y补=1010 11

27、00（172D）得 X+Y 补=1010 1100符号位是1，表明X+Y的真值是负数，这显然与实际情况不符合，出错？微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 53分析：8位字长的计算机可以表示的数据范围？（1）不带符号数，8位全部是数据，M=28=256D（2）带符号数，1位是符号，7位是数据，M=27位=128D 因此8位字长的计算机表示带符号数，128D=0，而 X+Y=69D+103D=172D 128D 超出了8位字长的计算机可表示的范围,计算出错！微机原理及应用Principle and Application of Micr

28、ocomputer 54例（续上页）X=0100 0101，Y=0110 0111，而 X补+Y补=1010 1100结论当两个正数相加时，其和变成负数，我们称这情况为溢出溢出。同样当两个负数相加，其和变成正数。当计算机发生溢出时，其计算结果肯定是错误的。当计算机发生溢出时，其计算结果肯定是错误的。微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 55计算机中的逻辑运算包括（1）逻辑“或”（2）逻辑“与”（3）逻辑“非”（4）逻辑“异或”微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 56符号

29、“”（或“+”），按位运算运算规则（1）00=0 （2）01=1 （3）10=1 （4）11=1例 0101 01011100 1010=？0101 0101 1100 1010 1101 1111微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 57符号“”（或“”），按位运算运算规则（1）0 0=0 （2）0 1=0 （3）1 0=0 （4）1 1=1例 0101 01011100 1010=？0101 0101 1100 1010 0100 0000微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 58符号“”，按位运算运算规则（1）0=1 （2）1=0例 0101 0101=1010 1010微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 59符号“”，按位运算运算规则（1）00=0 （2）01=1 （3）10=1 （4）11=0例 0101 0101 1100 1010=1001 1111？0101 0101 1100 1010 1001 111160你有问题吗