北京航空航天大学 微机原理 第一章节-2014.ppt

128个字符中： 有95个对应着计算机终端（键盘）能够输入、并且能够显示和打印的字符， 还有33个字符，编码是0～31和127，对应的是控制码，用于控制计算机外设的工作特性或者计算机软件的运行。 数字0~9的编码0110000B~0111001B，它们的高3位均是011，后4位正好与其对应的二进制代码相符（即30H～39H）。 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。 1.1.3 带符号数的表示方法 日常所用到的数大多数为带符号的数，也就是所说的正数和负数。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的符号。 一个数及其符号在机器中的表示形式称为机器数，数及其符号本身称为真值。 常用的机器数有三种：原码、补码、反码。 在8086系统中，有符号数默认为补码 。 （1）二进制有符号数 原码 通常用最高位表示符号：对于正数，该位取0，对于负数，该位取1。而数值部分保持数的原有形式 反码 对于正数，其反码与原码相同，也与补码相同； 对于负数，其反码等于对应的正数按位（包括符号位）求反。 补码 正数的补码与其原码、反码相同； 负数的补码等于它的反码加1，即：负数的补码等于对应的正数按位求反（包括符号位）再加1 （2）补码运算 十进制数与补码的转换 补码运算规则 位宽、表示范围和溢出 ①十进制有符号数 与补码的相互转换 正数 直接使用二进制 十进制转换公式 负数 需要先求出对应的正数，然后再转换，最后再求负 ②补码的算术运算规则 （1）补码的加法规则 [X ＋ Y]补 ＝ [X]补 ＋ [Y]补 （2）补码的减法规则 [X － Y]补 ＝ [X]补 ＋ [－Y]补 ③位宽、表示范围和溢出 补码表示范围： 字节（8位）：-128~127 字（16位）： -32768~32767 当运算的结果超出某种数据类型所表示的数的范围时，机器就不能正确表示，这时会产生溢出。 在溢出的情况下，机器计算的结果是错误的。 [X]补＝[－65D]补＝1011 1111 [Y]补＝[－96D]补＝1010 0000 则 [X]补 + [Y]补＝ 0101 1111 符号位为0，结果为一个正数，显然是错的。其原因是这两个数的和是-161，已经超出了8位数据补码的表示范围，出现了溢出。 补充：定点数与浮点数 人们常用的数据一般有三种： 纯整数，如二进制的1011 纯小数，如二进制的0.1101 既有小数又有整数，如二进制的10.0011 在计算机中，表示这三种数据的方法有两种：定点表示法和浮点表示法。 计算机中数的小数点位置固定的表示法称为定点表示法，用定点表示法表示的数据称为定点数； 计算机中数的小数点位置不固定的表示法称为浮点表示法，用浮点表示法表示的数据称为浮点数。 ①定点纯整数 ②定点纯小数 其中： S是浮点数的符号（1位） E是浮点数的移码阶（8位）,E?(0,255) “127”是阶码的偏移量 M是规格化后的尾数（23位） ③浮点数 根据IEEE754[1985]标准，规格化的单精度浮点数（32位，4字节）的数学公式定义如下： N ＝ (-1)S2E-127(1.M) N ＝ (-1)S2E-127(1.M) N ＝ (-1)S2E-1023(1.M) 所谓规格化，是指通过对阶码的调整，使得尾数处于[1,2]之间。 例如：1100B ＝ 1.1 ×23 0.01101B = 1.101 ×2-2 注意： 规格化的浮点数中尾数前面的1，在存储器中存储时是隐含的，没有实际存储。实际存储的只是小数点后面的数值。 不同计算机系统、不同的数值处理，“规格化”的含义是不同的。前面公式中的规格化仅仅是IEEE754中的规定。 当总位数不变时，阶码的位数越多，表示的数值范围就越大，同时由于尾数的位数减少，精度降低。 1.2 计算机基本结构 计算机硬件 结构与组成：冯·诺依曼结构和哈佛结构 工作过程 计算机软件 指令和程序 机器码 汇编语言 高级编程语言 操作系统 1.2.1 计算机硬件1）结构与组成：冯诺伊曼结构 运算器：用来执行加法运算、逻辑运算和移位等操作 存储器：以二进制方式存放程序、数据、中间结果 控制器：根据程序中的指令控制各个部件协调工作 输入设备：输入原始数据和程序 输出设备：将运算结果输出到其它设备 1）结构与组成：哈佛结构 CPU 程序 存储器 数据 存储器 CPU内部包括：运算器，控制器，寄存器 2）工作过程 计算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序由指令序列组成，因此，执行程序的过程