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1、第一章 微型机概述,教学内容,微型计算机的发展计算机系统计算机的数据格式,重点和难点,计算机系统处理器存储器总线,第一章 微型机概述,1.微型计算机的发展2.计算机系统3.计算机的数据格式,1.微型机的发展,计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。1946年，世界上出现了第一台由电子管构成的-ENIAC电子计算机。,1946年2月14日，美国宾夕法尼亚大学莫奇来（Mauchly）博士和他的学生爱克特（Eckert）设计以真空管取代继电器的ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calcu
2、lator，电子数字积分器与计算器），用来计算炮弹弹道。用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺，占地1500平方英尺，重达30吨（大约是一间半的教室大）。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，运作了九年之久。,以采用的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。,主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类。微型机其工作原理，与其它几类计算机并没有本质上的差别。不同的是：采用了集成度较高的器
3、件；组成计算机硬件系统的两大核心部分运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，显然该芯片是整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。,微处理器是微机系统的核心部分，自70年代初出现第一片微处理器芯片以来，微处理器的性能和集成度几乎每两年翻一番，其发展速度大大超过了前几代计算机。微机系统及相关技术的发展，主要涉及到以下几个方面：CPU、主频、缓存、新技术。,1.1 微型机的几个阶段,1.1.1 第一代：4位及低档8位微处理器1971年，Intel公司推出第一片4位微处理器Intel4004，以其为核心组成了一台高级袖珍计算机。随后出现的Intel4040，是第一片通用的4位微
4、处理器。1972年，Intel8008，8位，集成度约2000管/片，时钟频率1MHz。,1.1.2 第二代：中、低档8位微处理器1973年1974年，Intel8008、M6800、Rockwell6502，8位，集成度5000管/片，时钟频率24MHz。这一时期，微处理器的设计和生产技术已经相当成熟，组成微机系统的其它部件也愈来愈齐全，系统朝着提高集成度、提高功能与速度，减少组成系统所需的芯片数量的方向发展。,1.1.3 第三代：高、中档8位微处理器1975年1976年，Z-80，Intel8085，8位，时钟频率24MHz，集成度约10000管/片，还出现了一系列单片机。,1.1.4 第
5、四代：16及低档32位微处理器1978年，Intel首次推出16位处理器8086（时钟频率48MHz），8086的内部和外部数据总线都是16位，地址总线为20位，可直接访问1MB内存单元。1979年，Intel又推出8086的姊妹芯片8088（4 8MHz），集成度达到2万6万管/片。它与8086不同的是外部数据总线为8位（地址线为20位）。1982年，Intel推出了80286（10MHz），该芯片仍然为16位结构，但地址总线扩展到24位，可访问16MB内存，其工作频率也较8086提高了许多。80286向后兼容8086的指令集和工作模式（实模式），并增加了部分新指令和一种新的工作模式保护模式
6、。,1985年，Intel推出了32位处理器80386（20MHZ），该芯片的内外部数据线及地址总线都是32位，可访问4GB内存，并支持分页机制。除了实模式和保护模式外，80386又增加了一种“虚拟8086”的工作模式，可以在操作系统控制下模拟多个8086同时工作。1989年推出了80486（时钟频率为3040MHz），集成度达到15万50万管/片（168个脚），甚至上百万管/片。早期的80486相当于把80386和完成浮点运算的数学协处理器80387以及8kB的高速缓存集成到一起，这种片内高速缓存称为一级（L1）缓存，80486还支持主板上的二级（L2）缓存。后期推出的80486 DX2首次
7、引入了倍频的概念，有效缓解了外部设备的制造工艺跟不上CPU主频发展速度的矛盾。,1.1.5 第五代：高档32位微处理器1993年，Intel公司推出了新一代高性能处理器Pentium（奔腾），Pentium最大的改进是它拥有超标量结构（支持在一个时钟周期内执行一至多条指令），且一级缓存的容量增加到了16kB，这些改进大大提升了CPU的性能，使得Pentium的速度比80486快数倍。除此之外，Pentium还具有良好的超频性能，把一个低主频CPU当作高主频CPU来使用，使得花费较低的代价可获得较高的性能。1996年，Intel公司推出了Pentium Pro（高能奔腾），该芯片具有两大特色，一
8、是片内封装了与CPU同频运行的256kB或512kB二级缓存；二是支持动态预测执行，可以打乱程序原有指令顺序，按照优化顺序同时执行多条指令，这两项改进使得Pentium Pro的性能又有了质的飞跃。,1997年初，Intel发布了Pentium的改进型号Pentium MMX（多能奔腾），将一级缓存提高到32kB，同时增加了57条MMX（多媒体扩展）指令，有效地增强了CPU处理音频、图像和通信等多媒体应用的能力。1997年推出了P。P是对Pentium Pro的改进，因为其核心结构与Pentium Pro类似，但加快了16位指令的执行速度，且支持MMX指令集。,1998年推出了赛扬（Celer
9、on），其特点是去掉了P的二级缓存以及其它可以省略的东西，从而将价格降了下来。1999年又推出了开发代号为Coppermine的P，该芯片加入了引起争议的CPU序列号功能，支持SSE（Streaming SIMD Extensions，单一指令多数据流扩展）指令集，这是针对MMX的弱点和3DNow!设计的70条新指令，大大加强CPU在三维图像和浮点运算方面的能力。,2000年11月21日，Intel又推出Pentium 4。采用前端系统总线（FSB）；高速执行缓存；快速执行引擎；256KB的高速缓存（ATC）；高级动执行；改进的浮运算和多媒体单元；网络数据流单指令多数据扩展2（SSE2）P4处
10、理器两种型号：1）Willamette 全新的Socket423插座，0.18微米，集成了256KB二级缓存，支持SSE2指令集，多达20级的超标量流水线，搭配I850/I845芯片组，还新增了执行单元、解码器和增加缓存容量等。陆续推出的主频。2）Northwood 在一年后，Intel发布第二个P4，代号为Northwood，全新的Socket478插座，0.13微米制程，集成了512KB二级缓存，支持SSE2指令集。,2004年，推出核心为Prescott的Pentium 4E处理器，在此次推出的Pentium 4E处理器中，一个显著的特点：再次改进为90nm，集成了1亿个晶体管。型号为3
11、.40E GHz、3.20E GHz、3.00E GHz、2.80E GHz P4（“E”后缀商标）支持超线程技术，800MHz前端总线和1MB二级缓存；但工艺的提升，没有使得功耗降低，主频的提升，使得Prescott功耗开始走高。2005年，推出了Pentium Extreme Edition 955，标志着Intel进入65nm时代。Pentium D 900系列双核心产品中最高端的一款。但其TDP（Thermal Design Power）依然为130W。2005年:Intel Pentium D 处理器首颗内含2个处理核心的Intel Pentium D 处理器登场，正式揭开x86处理
12、器多核心时代。,2006年，推出45nm Penryn处理器。全新45nm Penryn家族共有7名成员，包括：双核心桌面处理器Wolfdate、四核心桌面处理器Yorkfield、双核心行动处理器 Penryn、双核心Xeon DP处理器 Wolfdate DP、四核心 Xeon DP处理器Harpertown、双核心 Xeon MP处理器Dunnington DC四核心Xeon MP处理器Dunnington QC。,CPU芯片的新的发展趋势：基因芯片、光电芯片。,网络参考资料：http:/zh.wikipedia.org/w/index.php?title=Pentium_D&varia
13、nt=zh-cn#Pentium_Extreme_Edition40年历史！125张大图诠释CPU发展简史:,1.2 微型机的特点,微型计算机广泛采用了集成度相当高的器件和部件，特别是把组成计算机系统的两大核心部件运算器和控制器集成在一起，形成了微型计算机系统的中央处理器CPU，微型计算机系统的下列特点：体积小，重量轻价格低可靠性高，结构灵活应用面广功能强，性能优越,第一章 微型机概述,1.微型计算机的发展2.计算机系统3.计算机的数据格式,微型计算机由微处理器CPU、一定容量的内部存储器（包括ROM、RAM）、输入/输出接口电路组成。各功能部件之间通过总线有机地连接在一起，其中微处理器是整个
14、微型计算机的核心部件。,2.1 微机系统的组成与结构微机的组成,2.1.1 微机的组成,微处理器(Microprocessing Unit)：是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。它本身并不等于微型计算机，只是其中央处理器CPU(Central Processing Unit)。微型计算机：是指以微处理器为核心，配上存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机（又称主机或微电脑）。当把微处理器、存储器、输入/输出接口电路统一组装在一块或几块电路板上或集成在单个芯片上，则分别称之为单板、多板或单片微型计算机。,内部存贮器：按照读写方式的
15、不同，分为ROM和RAM两种类型；输入/输出接口电路：外围设备与微型计算机之间的连接电路，在两者之间进行信息交换的过程中，起暂存、缓冲、类型变换及时序匹配的作用；总线：CPU与其它各功能部件之间进行信息传输的通道，按所传送信息的不同类型，总线可以分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB三种类型。,区别：微型机、单片机、单板机,2.1.2 微机系统的组成,(硬件)微型计算机，外围设备、电源和辅助电路(软件)系统软件 和应用软件,区别：微处理器、微型机、微机系统,2.1.3 微处理器,2.1.3.1 概述微处理器外部一般采用三总线结构；内部则采用单总线即内部所有单元电路都挂在内部总线上，分时享
16、用。典型的8位微处理器的结构主要包括以下几个重要部分：累加器，算术逻辑运算单元(ALU)，状态标志寄存器，寄存器阵列，指令寄存器，指令译码器和定时及各种控制信号的产生电路。,2.1.3.2 累加器和算术逻辑运算部件,累加器和算术逻辑运算部件主要用来完成数据的算术和逻辑运算。ALU有2个输入端和2个输出端，一端接收由累加器送来的一个操作数；另一端接收数据总线上的第二个操作数。参加运算的操作数在ALU中进行规定的操作运算；运算结束后，一方面将结果送至累加器操作结果的特征状态送标志寄存器。,累加器是一个特殊的寄存器，它的字长和微处理器的字长相同；累加器具有输入输出和移位功能，微处理器采用累加器结构可
17、以简化某些逻辑运算。所有运算的数据都要通过累加器，累加器在微处理器中占有很重要的位置。,2.1.3.3 寄存器阵列,通用寄存器组：可由用户灵活支配，用来寄存参与运算的数据或地址信息。地址寄存器：专门用来存放地址信息的寄存器。指令指针IP：它的作用是指明下一条指令在存储器中的地址。每取一个指令字节，IP自动加1，如果程序需要转移或分支，只要把转移地址放入IP即可。变址寄存器SI，DI：变址寄存器的作用是用来存放要修改的地址，也可以用来暂存数据。堆栈指示器SP：用来指示RAM中堆栈栈顶的地址。SP寄存器的内容随着堆栈操作的进行，自动发生变化。,2.1.3.4 指令寄存器，指令译码器和定时及各种控制
18、信号的产生电路,指令寄存器(Instruction Register，IR)用来存放当前正在执行的指令代码；指令译码器ID(Instruction Delocler)用来对指令代码进行分析、译码，根据指令译码的结果，输出相应的控制信号；时序逻辑产生出各种操作电位、不同节拍的信号、时序脉冲等执行此条命令所需的全部控制信号。,2.1.3.5 内部总线和总线缓冲器,内部总线把CPU内各寄存器和ALU连接起来，以实现各单元之间的信息传送。分为：内部数据总线和地址总线通过数据缓冲器和地址缓冲器与芯片外的系统总线相连。缓冲器用来暂时存放信息(数据或地址)，它具有驱动放大能力。,2.1.4 存储器,1.存储
19、容量8086有20根地址总线，因此，它可以直接寻址的存储器单元数为220=1Mbyte2.物理地址8086可直接寻址1Mbyte的存储空间，其地址区域为00000HFFFFFH，与存储单元一一对应的20位地址，我们称之为存储单元的物理地址。连续排列，非常灵活。,3.存储器的分段及段地址CPU内部寄存器都是16位的，为了能够提供20位的物理地址，系统中采用了存储器分段的方法。规定：存储器的一个段为64KB，段寄存器确定存储单元的段地址，指令提供该单元相对于相应段起始地址的16位偏移量。整个存储空间可分为16个互不重叠的逻辑段。存储器的每个段的容量为64KB，并允许在整个存储空间内浮动，即段与段之
20、间可以部分重叠、完全重叠、连续排列，非常灵活。,4.偏移地址偏移地址是某存储单元相对其所在段起始位置的偏移字节数，或简称偏移量。偏移地址是16位的地址，根据指令不同，它可以来自于CPU中不同的16位寄存器（IP、SP、BP、SI、DI、BX等）。,5.物理地址的形成物理地址是由段地址与偏移地址共同决定的，段地址来自于段寄存器（CS、DS、ES、SS），是十六位地址，由段地址及偏移地址计算物理地址的表达式如下：物理地址=段地址16+偏移地址【例如】：系统启动后，指令的物理地址由CS的内容与IP的内容共同决定系统启动的CS=0FFFFH，IP=0000H，初始指令的物理地址为0FFFF0H，我们可
21、在0FFFF0H单元开始的几个单元中，固化一条无条件转移指令的代码，即转移到系统初始化程序部分。,6.存储器分段组织带来存储器管理的新特点首先，在程序代码量、数据量不是太大的情况下，可使它们处于同一段内，即使它们在64Kbyte的范围内，这样可以减少指令的长度，提高指令运行的速度；其次，内存分段为程序的浮动分配创造了条件；第三，物理地址与形式地址并不是一一对应的，举例：6832H：1280H，物理地址为695A0H。第四，各个分段之间可以重叠,7.特殊的内存区域 8088/8086系统中，有些内存区域的作用是固定的，用户不能随便使用，中断矢量区：00000H003FFH共1K字节，用以存放25
22、6种中断类型的中断矢量，每个中断矢量占用4个字节，共2564=1024=1K显示缓冲区：B0000HB0F9FH约4000（25802）字节，是单色显示器 的显示缓冲区，存放文本方式下，所显示字符的ASCII码及属性码；B8000HBBF3FH约16K字节，是彩色显示器的显示缓冲区，存放图形方式下，屏幕显示象素的代码。启动区：FFFF0HFFFFFH共16个单元，用以存放一条无条件转移指令的代码，转移到系统的初始化部分。,2.1.5 I/O接口,I/O接口电路拥有CPU（或存储器）与外设之间的信息交换。由于外设的种类繁多，设备与CPU之间的速度不匹配，信号电平不同，数据格式不同，因此要配备不同
23、的I/O接口电路来辅助CPU工作。主要的接口芯片有：锁存芯片74LS373，缓存芯片74LS245，可编程中断控制器8259A，可编程计数/定时器8254，可编程并行/串行接口8255/8251A，可编程DMA控制器8237A，数/模,模/数转换芯片。,2.1.6 总线,1.总线的标准特性物理特性物理连接方式功能特性总线的功能电器特性信号的传递方向和有效电平范围时间特性信号在什么时间有效,2.总线的分类根据不同使用层次划分（1）内部总线是微处理器内部各个部件之间传送信息的通路（2）元件级总线连接计算机系统中两个主要部件的总线。（3）系统总线系统总线（或板级总线）：连接各模块、板之间的总线。（4
24、）外部总线用于微机系统与系统之间，系统与外部设备之间的信息通路。,3.总线的结构（1）单总线结构内部存储器和I/O接口均挂在单总线上,（2）面向CPU的双总线结构CPU与主存储器之间，CPU与I/O设备之间分别设置一组总线；,（3）面向主存储器的双总线结构CPU与所有I/O设备均挂在总线上，同时又在CPU与主存储器之间增加了一组高速存储总线。,2.2 微机系统的工作过程,讨论微型计算机系统的工作过程，是本课程的核心内容。1.程序存储及程序控制的基本概念(1)计算机工作过程的实质计算机之所以能在没有人直接干预的情况下，自动地完成各种信息处理任务，是因为人们事先为它编制了各种工作程序，计算机的工作
25、过程，就是执行程序的过程。(2)程序存储程序是由一条条指令组合而成的，而指令是以二进制代码的形式出现的，把执行一项信息处理任务的程序代码，以字节为单位，按顺序存放在存储器的一段连续的存储区域内，这就是程序存储的概念。,(3)程序控制计算机工作时，CPU中的控制器部分，按照程序指定的顺序（由码段寄存器CS及指令指针寄存器IP指引），到存放程序代码的内存区域中去取指令代码，在CPU中完成对代码的分析，然后，由CPU的控制器部分依据对指令代码的分析结果，适时地向各个部件发出完成该指令功能的所有控制信号，这就是程序控制的概念。(4)冯诺依曼概念程序存储及程序控制的概念，是由美籍匈牙利人冯诺依曼提出的，
26、因此又称为冯诺依曼概念。,2.微型计算机系统的工作过程是:取指令(代码)分析指令(译码)执行指令的不断循环的过程。,第一章 微型机概述,1.微型计算机的发展2.计算机系统3.计算机的数据格式(略讲),3.1 数制数制的基本概念1.数制是人们利用符号来记数的科学方法，计算机中常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。（1）十进制(decimal system):有十个数码09、逢十进一。十进制是人们最熟悉的计数体制。（2）二进制(binary system):两个数码:0、1,逢二进一。二进制为计算机中的数据表示形式。,（3）八进制(octave system)有八个数码07、逢八进一。（4
27、）十六进制(hexadecimal system)十六个数码:09,AF,逢十六进一。2.不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不带下标。如:101、101D、101B、101O、101H,对于用 R 进制表示的数 N,可以按权展开为：,（1011.01）2=123+022+121+120+02-1+12-2,（503）8=582+081+380,（3A8.0D）16=3162+10161+8160+016-1+1316-2,（543.21）10=5102+4101+3100+210-1+110-2,表1 各种进位制的对应关系,3.1.2 不同进制间的相互转换,1.二、八、十六进制转换成十进
28、制,例 1：将数(10.101)2,(46.12)8,(2D.A4)16转换为十进制。(10.101)2=121+020+12-1+02-2+12-3=2.625(46.12)8=481+680+18-1+28-2=38.156 25(2D.A4)16=2161+13160+1016-1+416-2=45.640 62,2.十进制数转换成二、八、十六进制数 任意十进制数 N 转换成 R 进制数,需将整数部分和小数部分分开,采用不同方法分别进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。(1)整数部分:除基取余法。分别用基数 R 不断地去除 N 的整数,直到商为零为止,每次所得的余数依次排列即为相应进
29、制的数码。最初得到的为最低有效数字,最后得到的为最高有效数字。,例 2：将（168)10转换成二、八、十六进制数。,(2)小数部分:乘基取整法。分别用基数 R(R=2、8或16）不断地去乘N 的小数,直到积的小数部分为零（或直到所要求的位数）为止,每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数字,最后得到的为最低有效数字。,故：(0.645)10=(0.10100)2=(0.51217)8=(0.A51EB)16,例 4：将（168.645)10转换成二、八、十六进制数。根据例2、例 3 可得（168.645)10=(10101000.10100)2=(250.51217)8
30、=(A8.A51EB)16,3.二进制与八进制之间的相互转换 由于23=8,故可采用“合三为一”的原则,即从小数点开始分别向左、右两边各以3位为一组进行二八换算:若不足 3 位的以 0 补足,便可将二进制数转换为八进制数。反之,采用“一分为三”的原则,每位八进制数用三位二进制数表示,就可将八进制数转换为二进制数。例 5 将（101011.01101)2转换为八进制数。,即（101011.01101)2=(53.32)8,例 6 将(123.45)8转换成二进制数。,即（123.45)8=(1010011.100101),4.二进制与十六进制之间的相互转换 采用“合四为一”的原则,即从小数点开始
31、分别向左、右两边各以4位为一组进行二十六换算:若不足 4 位的以 0 补足,便可将二进制数转换为十六进制数。反之,采用“一分为四”的原则,每位十六进制数用三位二进制数表示,就可将十六进制数转换为二进制数。,例 7 将（110101.011)2转换为十六进制数。,0011 0101.0110,3 5.6,即（110101.011)2=(35.6)16,例 8 将（4A5B.6C)16转换为二进制数。,即（4A5B.6C)162,3.2 二进制数的运算,3.2.1 二进制数的算术运算 二进制数只有 0和1两个数字,其算术运算较为简单,加、减法遵循“逢二进一”、“借一当二”的原则。,1.加法运算规则
32、:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(有进位),例 1 求1001B+1011B。,2.减法运算规则:0-0=0;1-1=0;1-0=1;0-1=1(有借位),例 2 求1100B-111B。,3.乘法运算规则:00=0;01=10=0;11=1例 3 求1011B1101B。,即 10100101B/1111B=1011B,4.除法运算规则:0/1=0;1/1=1例 4 求10100101B/1111B,3.2.2 二进制数的逻辑运算,1.“与”运算“与”运算是实现“必须都有,否则就没有”这种逻辑关系的一种运算。运算符为“”,其运算规则如下:00=0,01=10=0,11=1
33、例 5 若X=1011B,Y=1001B,求XY。,.,即 XY=1001B,2.“或”运算“或”运算是实现“只要其中之一有,就有”这种逻辑关系的一种运算,其运算符为“+”。“或”运算规则如下:0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=1 例 6 若X=10101B,Y=01101B,求X+Y。,101010110111101,+,即 X+Y=11101B,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。其运算规则如下:,例 7 若A=10101B,求。,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:
34、,例 8 若X=1010B,Y=0110B,求XY。,101001101100,即 XY=1100B,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。,3.3.1 机器数及真值,1.原码、补码、反码补码机器数（符号数）：正数：符号0绝对值负数：符号12n|X|2.BCD数压缩BCD：1字节存储1位BCD数非压缩BCD：1字节存储2
35、位BCD数3.ASCII码4.数据类型5.浮点数,3.3.2 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-3X1X0,则X原=0Xn-2Xn-3X1X0=X;若X=-Xn-2Xn-3X1X0,则X原=1Xn-2Xn-3X1X0=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,可见,真值X与原码X原的关
36、系为,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。,+115原=01110011B;-115原=11110011B,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-3X1X0,则X反=1Xn-2Xn-3X1X0。例如:X=+103,则X反=X原=01100111B;X=-103,X原=11100111B,则X反=10011000B。,3.补码 正数的补码就是它本身,负数补码的求法:用原码求反码,再在数值末位加1,即
37、:X补=X反+1。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。对于n位计算机来说,数X的补码定义为,即正数的补码就是它本身。例如,+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
38、超过此范围,则为溢出。,3.4 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,.小数点,.小数点,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=M2E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数符,其格式为,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 为
39、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:0.101 2-3,逻辑电路是实现输入信号与输出信号之间逻辑关系的电路，计算机对于信息数据的处理都是由逻辑电路实现的，因此逻辑电路是计算机的硬件基础。常用的基本逻辑门电路有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门、缓冲器等，这些基本门电路是构成逻辑电路的基本成分，利用它们可以搭建多种多样的复杂的逻辑电路。基本逻辑门电路符号及表达式如下,3.5 逻辑电路,另外一套常用的基本门电路的图形符号：,小结,1.微机发展史、特点2.明确几个概念微处理器微处理器微型计算机微型计算机系统单片机、单板机总线、存储器计算机数据格式,
