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清华大学微机原理-计算机基础

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微机原理课后习题参考答案

微机原理课后习题参考答案

微机原理课后习题参考答案第1部分微型计算机基础知识1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？【解】微处理器：指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件，伴随着大规模集成电路技术的迅速发展，芯片集成密度越来越高，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，被统称为“微处理器”。

微型计算机：简称“微型机”、“微机”，也称“微电脑”。

由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。

由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。

特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。

微型计算机系统：简称“微机系统”。

由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。

配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。

1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应该具备哪些主要功能？【解】CPU在内部结构上由运算器、控制器、寄存器阵列和内部总线等各部分构成，其主要功能是完成各种算数及逻辑运算，并实现对整个微型计算机控制，为此，其内部又必须具备传递和暂存数据的功能。

1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点？【解】①简化了系统结构，便于系统设计制造；②大大减少了连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性；③便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似的接口；④便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化；⑤便于设备的软件设计，所有接口的软件就是对不同的口地址进行操作；⑥便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。

总线的逻辑电路有些是三态的，即输出电平有三种状态：逻辑“0”，逻辑“1”和“高阻”态。

1.4计算机总线有哪些，分别是什么？【解】总线按其信号线上传输的信息性质可分为三组：①数据总线，一般情况下是双向总线；②地址总线，单向总线，是微处理器或其他主设备发出的地址信号线；③ 控制总线，微处理器与存储器或接口等之间1．5 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线，那么要靠什么来区分地址和数据？【解】数据总线（DB）为双向结构，数据在CPU与存储器或I/O 接口之间的传送是双向的，（数据既可以读也可以写），其宽度通常与微处理器的字长相同。

微机原理1-2微型计算机运算基础

微机原理1-2微型计算机运算基础

1. 几个重要概念
重要概念1 重要概念1： 计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算的 重要概念2 重要概念2： 在计算机中存储数据时， 在计算机中存储数据时，每类数据占据固定长度的二 进制数位，而不管其实际长度。 进制数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数 例如：在八位微机中， 例如：在八位微机中， 整数216 存储为11011000B 整数216 存储为11011000B 整数56 存储为00111000B 整数56 存储为00111000B 重要概念3 重要概念3： 计算机中不仅要处理无符号数， 计算机中不仅要处理无符号数，还要处理带符号和带 小数点的数。 小数点的数。 重要概念4 重要概念4： 机器数与真值
例如八位微机中： 例如八位微机中： [＋11]原＝00001011B 11] 00001011B [－11]原＝10001011B 11] 10001011B [－38]原＝10100110B 38] 10100110B [＋127]原＝01111111B 127] 01111111B [－127]原＝11111111B 127] 11111111B [＋0]原＝00000000B 00000000B [－0]原＝10000000B 10000000B
预 备 知 识
22=4 24=16 28=256 220=1048576=1M 1K= 210=1024 （Kilo） 1M=1024K= 220 （Mega） 1G=1024M= 230 （Giga） 210=1024 =1K
位bit ：1个二进制位， 字节Byte ：8个二进制位， 1Byte=8bit 字Word ：n个字节，16位机 1Word=2Byte=16bit
例： 100=1100100B=64H = 144Q 100=1100100B=64H 144Q 25.78=11001. B=19. H=31.30Q 例：25.78=11001.11000 B=19.C0H=31.30Q 0.1=0.00011B =0.18H=0.06Q 00011B 18H=0 06Q

《微机原理》习题集

《微机原理》习题集

第一章 计算机基础一、问答题 1、下列数值或字符串表示成相应的ASCII 码是多少？ （1）换行 （2）字母“Q ” （3））空格 （4）汉字“隘”（国标码） （5）汉字“保”（内部码） （6）51 （7）Hello 2、下列各机器数所表示数的范围是 （1）8位二进制无符号定点整数；（2）8位二进制无符号定点小数； （3）16位二进制无符号定点整数； （4）用补码表示的16位二进制有符号整数； 3、(111)X=273，基数X=？ 4、有一个二进制小数X=0.X1X2X3X4X5X6 (1) 若使X ≥1/2，则X1……X6应满足什么条件? (2) 若使X ＞1/8，则X1……X6应满足什么条件？ 5、 有两个二进制数X=01101010，Y=10001100，试比较它们的大小。

（1） X 和Y 两个数均为无符号数； （2） X 和Y 两个数均为有符号的补码数。

6、 一个用十六进制表示的两位整数，如果改用十进制数表示，顺序正好颠倒，该数是多少？ 二、填空题1、对于R 进制数来说，其基数（能使用的数字符号个数）是 ，能使用的最小数字符号是 。

2、八进制数的基数为8，能用到的数字符号个数为 。

3、十进制数72转换成八进制数是 。

4、与十进制数49.875等值的八进制数是 。

5、与十进制数67等值的十六进制数是 。

6、十进制小数0.6875转换成十六进制数是 。

7、二进制数101.011转换成十进制数是 。

8、与二进制数101110等值的八进制数是 。

9、十六进制数0E12转换成二进制数是 。

10、汉字国标码字符集中共包含有 个汉字和图形符号。

11、把汉字区位码的区码和位码都加上十六进制数 ，即得到汉字国标码；把汉字区位码的区码和位码都加上十六进制数 ，即得到汉字机内码。

12、将下列十进制数8609、5254、2730、1998变为8421BCD码分别是 。

三、选择题1、在计算机机内部，一切信息的存取、处理和传送都是以形式进行的。

清华大学 微机原理课件 CPU设计ALU

清华大学 微机原理课件 CPU设计ALU
12
ALU电路设计
（2）移位器
采用2:1多路选择器构造的8位右移位器
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 S2 S1 S0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0 R7
1
0 R6
1 R5
0
1 R4
0
1 R3
0
1 R2
0
1 R1
0
1 R0
0
MSB的输入如何? 32位移位器需要多少级?
CPU逻辑设计
—— ALU电路设计
1
MIPS对ALU的需求
Add, AddU, Sub, SubU, AddI, AddIU =>带溢出检测和反向器的补码加法器 SltI, SltIU(Set Less than) =>带反向器的补码加法器，检测结果的符号 And, Or, AndI, OrI =>逻辑或、逻辑与
B12 B11 B10 B9
B11 B10 B9 B8
B6 B5 B4 B3
B5 B4 B3 B2
B4
B3 B2
B1
B3
B2 B1
B0 S1 S0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2
1 0
3
2

微机原理及应用 第一章 计算机基础知识

微机原理及应用 第一章 计算机基础知识

× 0.6225
×
1.250 2
1 (b-1)
×
0.5 0 2
0 (b-2)
1.0
1 (b-3)
• 0.625 = 0.101B
2. 0.625转换成十六进制数 0.625 × 16 = 10.0 0.625 = 0.AH
3. 208.625 转换成十六进制数 208.625 = D0.AH
（三）二进制与十六进制数之间的转换
第一章 计算机基础知识
1-1 计算机运算基础 1-2 计算机发展与组成 1-3 单片机与嵌入式系统
1-1 计算机运算基础
1-1-1 数制及其转换 1-1-2 计算机中数的表示法 1-1-3 计算机中数的运算方法 1-1-4 计算机中的编码系统
1-1-1 数制及其转换
数制（即计数制）是计数的规则、计数的方式。 进制（即进位计数制）是按不同的进位规则(方式) 计数的 数制。
+0 +0 +0
1
+1 +1 +1
… … ……
127 +127 +127 +127
128 - 0 - 127 -128
… … ……
254 -126 - 1 - 2
255 -127 - 0 - 1
0~255 -127 -127 -128
~+127 ~+127 ~+127
1-1-3 计算机中数的运算方法
• 24=16 ，四位二进制数对应一位十六进制数。 • 举例：
• 3AF.2H = 0011 1010 1111.0010 = 1110101111.001B 3 A F2
• 1111101.11B = 0111 1101.1100 = 7D.CH 7DC

微机原理课后习题答案

微机原理课后习题答案

第1章计算机基础知识三、简答题1．微型计算机的基本组成？答：以微型计算机为主体，配上相应的系统软件、应用软件和外部设备之后，组成微型计算机系统。

(微型计算机+软件系统，也可）2．简述冯.诺依曼型计算机基本思想？答：冯.诺依曼型计算机是由运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备组成的。

其中，运算器是对信息进行加工和运算的部件；控制器是整个计算机的控制中心，所以数值计算和信息的输入，输出都有是在控制器的统一指挥下进行的；存储器是用来存放数据和程序的部件，它由许多存储单元组成，每一个存储单元可以存放一个字节；输入设备是把人们编写好的程序和数据送入到计算机内部；输出设备是把运算结果告知用户。

（写出主要内容，即可）3．什么是微型计算机？答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。

（只要答出五大组成部分即可）4．什么是溢出？答：溢出就是在运算中，使用已经确定的二进制位数，没有办法表示运算结果。

二、简答题1.在内部结构中，微处理器主要有哪些功能部件组成？答：1) 算术逻辑部件 2) 累加器和通用寄存器组3) 程序计数器 4) 时序和控制部件（意思相近即可）2. 微处理器一般应具有哪些功能？答：1)可以进行算术和逻辑运算 2)可保存少量数据3)能对指令进行译码并完成规定的操作 4)能和存储器、外部设备交换数据5)提供整个系统所需的定时和控制 6)可以响应其他部件发来的中断请求3. 什么是总线周期？答：CPU使用总线完成一次存储器或I/O接口的存取所用的时间，称为总线周期，一个基本的总线周期包含4个T状态，分别称为T1、T2、T3、T4。

（意思相近即可）？2.中断服务程序结束时，。

RET应该可以使中断服务程序返回主程序，但因为RETF是子程序返回指令，它只从堆栈中恢复CS和IP，而不能使状态字PSW得以恢复，所以不能使断点完全恢复，对源程序的继续执行造成不良影响。

(回答可以返回2分，出现的问题3分，意思相近即可)3.写出把首地址为 BLOCK1) MOV BX,OFFSET BLOCK+6 2) LEA BX,BLOCK 3) LEA BX,BLOCKMOV DX,[BX] MOV DX,[BX+12] MOV SI,12MOV DX,[BX+SI]4. 设BX=134AH，BP=1580H，DI=0528H，SI=0234H，DS=3200H，SS=5100H，求在各种寻址方式下源操作数的物理地址。

清华大学微机原理32位微处理器

清华大学微机原理32位微处理器
总线接口部件通过数据总线、地址总线和控制总线负责与外 部取得联系，包括访问存储器预取指令，读／写数据和访问I／O 端口读／写数据等全部操作及其他控制功能。
7
1.2 80386的寄存器
80386微处理器中有通用寄存器、段寄存器、指令指针和标 志寄存器、系统地址寄存器、控制寄存器、调试寄存器以及测试 寄存器等，如下图所示。
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2 80386的寄存器
1. 通用寄存器 80386中设置8个32位通用寄存器，如下图所示。它们的用法
与8086相同，也可当作8位、16位寄存器用。若作32位寄存器使 用，前面必须加字符E。
9
1.2 80386的寄存器
2. 段寄存器 80386中设置6个16位段寄存器和6个64位描述符寄存器。其
17
2.3 总线传送机制
32位微处理器的所有数据传送都是由一个或多个总线周期来 完成。1字节、2字节或4字节的逻辑数据操作数可以在物理地址不 对界的情况下传送。在对界时的操作数只需要1个总线周期，而对 于不对界时的操作数就需要2个或3个总线周期。
80X86地址信号的设计可以简化外部系统的硬件。高位地址 由A2~A31提供。低位地址则以BE0~BE3形式提供了32位数据总 线4个字节的选择信号。
12
1.2 80386的寄存器
CR1保留给将来开发的Intel微处理器使用；CR2包含一个32 位的线性地址，指向发生最后一次页故障的地址；CR3包含页目 录表的物理基地址，因为80386中的页目录表总是在页的整数边 界上，每4KB为一页，所以CR3的低端12位保持为“0”。 5. 系统地址寄存器
80386中设置4个专用的系统地址寄存器，它们是GDTR、 IDTR、LDTR和TR。GDTR和IDTR长48位，LDTR和TR长16位。 GDTR用来存放全局描述符表的基地址(32位)和限值(16位)； IDTR用来存放中断描述符表的基地址(32位)和限值(16位)；LDTR 用来存放局部描述符表的段选择字；TR用来存放任务状态段表的 段选择字。

微机原理第一章计算机基础幻灯片PPT

微机原理第一章计算机基础幻灯片PPT
特点
– 字长： 8位 – 时钟频率： 2～4MHz – 平均执行指令时间： 1～2 μs – 集成度：5000 ～ 10000管/片
第1章 微型计算机基础
1.1 概
第三代微型机（1978-1984）16位微处理器
Intel公司的8086/8088、Motorola公 司的M68000和Zilog 公司的Z8000
冯· 诺依曼结构计算机的 3 点重要设计思想：
① 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设 备5 个基本部分组成。
② 采用二进制。
③ 指令和数据都放在存储器中，机器能自动执行程 序（存储程序思想）
第1章 微型计算机基础
1.1 概
计算机发展简史
1946第一台电子计算机ENIAC。 第一代计算机 — 1946 ~ 1955，电子管。 第二代计算机 — 1956 ~ 1963，晶体管。 第三代计算机 — 1964 ~ 1971，中小规模集成
主要内容：
– 汇编语言：80X86宏汇编语言的程序设计方法及应用 – 微机原理：微处理器结构，存储器原理，中断系统在
微机系统中的实现等等。 – 接口技术：基本的I/O接口芯片（8253，8255A，
8251A，8237A等），常用总线及接口（ISA，EISA， VESA，PCI，USB，AGP)。
微机原理第一章计算机基 础幻灯片PPT
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第1章 微型计算机基础
课程简介
本课程主要涉及Intel系列微处理器的程序设计 以及接口技术，是进一步学习和掌握基于Intel 系列微处理器的电子、通信和控制系统的程序设 计和接口技术以及芯片开发的入门课程。

第1章 微型计算机基础PPT课件

第1章 微型计算机基础PPT课件
➢ 学时：64/16
课程特点
➢ 软(件)硬(件)兼施：是指微型计算机的 应用，要求统筹软件和硬件，构成完 整的系统。
➢ 强(电)弱(电)结合：是指不仅要对计算 机本身，还必须对检测控制对象及其 输入、输出信号的特点、转换、调理 和传输方式有深入的理解，以求达到 理想的效果。
教材与参考书目
➢ 李云.微型计算机原理及应用.清华大学出 版社.2010
的小数点分界，分别进行分组处理，不足的 位用0补足，整数部分在高位补0，小数部分 在低位补0。
例1.2
例1. 2
将二进制数10000111.1101转换为十六进制数。 10000111.1101B=1000 0111.1101B=87.DH
1.2.2 数的表示与运算
0 基本概念 1 原码、反码和补码表示 2 补码的加减运算 3 定点数与浮点数表示
字长
➢ 指计算机内部一次可以处理的二进制数的位数。 ➢ 字长越长，计算机所能表示的数据精度越高，
在完成同样精度的运算时数据的处理速度越快。 ➢ 字长一般是字节的整数倍。
微处理器的构成
➢算术逻辑部件(ALU)：主要实现算术运算(加、减、 乘、除等操作)和逻辑运算(与、或、非、异或等操 作)，是运算器的核心； ➢通用寄存器：存放参加运算的数据、中间结果等； ➢程序计数器(PC)：指向将要执行的下一条指令的位 置，具有自动增1功能，以决定程序的执行顺序； ➢时序与控制逻辑部件：主要负责对整机的控制，包 括对指令的取出、译码、分析，确定指令的操作， 使CPU内部和外部各部件协调工作。
➢ 需要对数的整数部分和小数部分分别进行处 理，再合并得到转换结果。
例1.1
例1.1
将十进制数135.8125转换为二进制数。

微机原理2_计算机基础07级

微机原理2_计算机基础07级

1．同步RS触发器的电路结构
Q Q
Q
Q
G1 & & G2
1R C1 1S
G3 &
&
G
CP
R CP S
10
2．逻辑功能
当CP＝0时，控制门G3、G4关闭，触发器的状态保持不变。 当CP＝1时，G3、G4打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。
Q
Q
G1 &
&
G2
G3 &
&
G4
R
CP

同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制
总线 A1 B1 EN1 & EN & EN & EN G3 G2 G1
（b）组成双向总线，
实现信号的分时双向传送。Di到 数据线，数据线到Do
G1
△
总线
DI EN
1 EN
D I / DO
1 DO
△
EN G2
△
A3 B3 EN3
△
A2 B2 EN2
9
2.1.2
同步RS触发器
给RS触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时， 触发器的状态才能变化。这种触发器称为同步触发器。
入寄存器。
Q0 FF 0 Q C1 1D ∧ R Q C1 1D ∧ R Q0 Q1 FF 1 Q C1 1D ∧ R Q1 Q2 FF2 Q C1 1D ∧ R Q2 Q3 FF3 Q3
1
1
临时存 放数据
20
D 0 CP
RD D 1
D2
D3
74LS175的功能:
RD是异步清零控制端。 D0～D3是并行数据输入端，CP为时钟脉冲端。 Q0～Q3是并行数据输出端。

微机原理-计算机的基础知识

微机原理-计算机的基础知识

二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数
只需用4位二进制数代替1位十六进制数即可。 如：
3AB9H=0011 1010 1011 1001B
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数
十六进制数转换为十进制数 将十六进制数按权展开相加，如： 1F3DH=163×1＋162×15＋161×3＋160×13 =4096×1＋256×15＋16×3＋1×13 =4096＋3840＋48＋13=7997
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数 十六进制数转换为十进制数 十进制整数转换为十六进制数 十进制数转换为二进制数
十进制转换为二进制时，常采用 “倒除2取余 法”。
125 =01111101B
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数、十进制数和十六进制数间的相互转换
二进制数转换为十六进制数 十六进制数转换为二进制数 十六进制数转换为十进制数 十进制整数转换为十六进制数
可用出16取余法，即用16不断地去除待转换的十 进制数，直至商等于0为止。将所得的各次余数， 依倒序排列，即可得到所转换的十六进制数。
即38947=9823H
[X1]反=00000100B=04H X2=-4 [X2]原=10000100B=84H
[X2]反=11111011B= FBH
取反
➢ 原码 ➢ 反码 ➢ 补码
✓ 常规求补码法
正数的补码与原码相同；负数补码为其反码加1。 例：X1=+4： [X1]原=[X1]反=[X1]补= 00000100B=04H

第1章微机原理课件

第1章微机原理课件

2024年7月29日星期一
第1章第3页共124页
第1章 微型计算机基础
在研制ENIAC计算机的同 时，冯·诺依曼(Von Neumann)与 莫尔小组合作研制了EDVAC计算机，该计算机采用了存储程序 方案，其后开发的计算机都采用这种方式，称为冯·诺依曼计算 机。冯·诺依曼计算机具有如下基本特点:
第1章 微型计算机基础
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述 1.2 微型计算机系统 1.3 计算机中的数制及其转换 1.4 计算机中数与字符的编码 习题1
2024年7月29日星期一
第1章第1页共124页
第1章 微型计算机基础
1.1 微型计算机概述
1.1.1 计算机的发展史
20世纪40年代, 无线电技术和无线电工业的发展为电子计 算机的研制准备了物质基础, 1943年～1946年, 美国宾夕法尼 亚大学研制的ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer, 电子数字积分器和计算机)是世界上第一台电子计 算机。
2024年7月29日星期一
第1章第16页共124页
第1章 微型计算机基础
3.指令执行时间
指令执行时间是指计算机执行一条指令所需的平均时间, 其 长短反映了计算机执行一条指令运行速度的快慢。
它一方面决定于微处理器工作时钟频率, 另一方面又取决于 计算机指令系统的设计、CPU的体系结构等。
微处理器工作时钟频率指标可表示为多少兆赫兹, 即MHz； 微处理器指令执行速度指标则表示为每秒运行多少百万条指令 (MIPS, Millions of Instructions Per Second)。
ENIAC计算机共用18000多个电子管, 1500个继电器, 重达30吨, 占地170平方米, 耗电140 kW, 每秒钟能进行5000次加法计算, 领 导研制的是宾夕法尼亚大学的莫克利(J.W.Mauchly)和埃克特 (J.P.Eckert)。

微机原理课件：微型计算机基础知识

微机原理课件：微型计算机基础知识

X86系列微型计算机的发展
第二代：80286（1982年-1984年） •采用1.5m工艺，集成了134,000个晶体管，工作频 率为6MHz。80286的数据总线仍然为16位，但是地 址总线增加到24位，使存储器寻址空间达到16MB。
•1985年IBM公司推出以80286为CPU的微型计算机 IBM PC/AT，并制定了一个新的开放系统总线结构， 这就是的工业标准结构（ISA）。该结构提供了一 个16位、高性能的I/O扩展总线。
X86系列微型计算机的发展
代 1 2 3 4 5 6 字长 16 16 32 32 32 32 型号 8086 80286 80386 80486 P5 P6 工艺 3 1.5 1.5 1 0.8-0.6 集成度 (万个) 3 13.4 27.5 120 320 主频 4.77-10 6-16 16-33 25-66 60-133 133-1G 速度 (MIPS) <1 1-2 6-12 20-40 100-200 >300
微型计算机的常用术语
3．主频 •主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度， 主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是MHz。 •早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从 80486DX2开始，主频=外部总线频率倍频系数
•外部总线频率频率通常简称为外频，它的单位也是MHz， 外频越高说明微处理器与系统内存数据交换的速度越快， 因而微型计算机的运行速度也越快。
5．iCOMP指数
•iCOMP指数是Intel公司为评价其32位微处理器的性能而编制的一种 指标，它是根据微处理器的各种性能指标在微型计算机中的重要性 来确定的，iCOMP指数包含的指标有整数数学计算、浮点数学计算、 图形处理以及视频处理等，这些指标的重要性与它们在应用软件中 出现的频度有关，所以iCOMP指数说明了微处理器在微型计算机中 应用的综合性能。

微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)

微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)

‚非‛运算

按位求反

‚异或‛运算

相同则为0，相异则为1
46
4.

译码器
各引脚功能
输入端与输出端关系（真值表）
掌握74LS138译码器

47
74LS138译码器

主要引脚及功能 G1 G2A G2B C B Y0
• • • •
A
Y7
48
三、机器数（有符号数）的运算
49
计算机中符号数的表示

写：

CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。
19
内存储器的分类
随机存取存储器（RAM）
按工作方 式可分为
只读存储器（ROM）
20
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
21
接口的分类
串行接口 并行接口 数字接口 输入接口
输出接口
模拟接口
22
接口的功能
原码： -127 ~ +127
反码： -127 ~ +127 补码： -128 ~ +127
62
2. 符号二进制数与十进制的转换
对用补码表示的二进制数：
1）求出真值
2）进行转换
63
[例]：补码数转换为十进制数

[X]补=0 0101110B
正数
所以：真值=0101110B X=+46

[X]补=1 1010010B
73
2. 程序和指令

程序：

具有一定功能的指令的有序集合

指令：

第1章 计算机基础

第1章 计算机基础

二、计算机的特点、应用 计算机的特点、 自动性：自动执行存储在存储器中的程序， 自动性：自动执行存储在存储器中的程序，以完成一定的信 息处理任务 高速性：Pentium指令周期只有几个~ 高速性：Pentium指令周期只有几个~几十个毫微秒 指令周期只有几个 准确性： 准确性： 逻辑性：逻辑判断 逻辑性： 通用性： 通用性：
1. 根据使用的基本电子器件，计算机经历了四个阶段： 根据使用的基本电子器件，计算机经历了四个阶段： 电子管计算机 (1946—1956) 晶体管计算机 (1957—1964) 用机器语言、 用机器语言、汇编语言编写程 用于军事和国防尖端技术 开始使用高级语言 开始用于工程技术、 开始用于工程技术、数据处理和 其它科学领域 采用微程序、流水线等技术， 采用微程序、流水线等技术， 提高运行速度 出现操作系统、 出现操作系统、诊断程序等软件 采用半导体存储器 采用图形界面操作系统 器件速度更快, 软件、外设更加丰富 器件速度更快 软件、 主 要 特 点
有关术语： 有关术语：
1. 位 ( bit) 指计算机能表示的最基本最小的单位 在计算机中采用二进制表示数据和指令， 在计算机中采用二进制表示数据和指令，故： 位就是一个二进制位，有两种状态， 位就是一个二进制位，有两种状态，“0” 和 “1” 2. 字节 ( Byte ) 相邻的8位二进制数称为一个字节 相邻的 位二进制数称为一个字节 如： 1100 0011 0101 0111 1 Byte = 8 bit
2. 计算机发展的趋向
一微型化：生产性能更好的单片机及4 位微型计算机, 一微型化：生产性能更好的单片机及4位、8位微型计算机,主要是面向 要求低成本的家电、传统工业改造及普及教育等,其特点是专用化、 要求低成本的家电 、 传统工业改造及普及教育等 , 其特点是专用化 、 多功能、可靠性好; 多功能、可靠性好; 二巨型化：发展16 16位 32位 64位微型计算机 位微型计算机, 二巨型化：发展16位、32位、64位微型计算机,面向更加复杂的数据处 科学计算等,其特点是大量采用最新技术成果, IC技术 技术、 理、科学计算等,其特点是大量采用最新技术成果,在IC技术、体系 结构等方面,向高性能 、 多功能的方向发展 ， 如天气预报 、 灾难预 结构等方面 , 向高性能、多功能的方向发展，如天气预报、 科学计算。 报、科学计算。 世界最快超级计算机为天津国家超级计算机中心的天河 世界最快超级计算机为 天津国家超级计算机中心的天河 天津 国家超级计算机中心的天河-1A，速度 ， 为每秒2.5千万亿次 为每秒 千万亿次. 千万亿次 三网络化：知识大爆炸、 三网络化：知识大爆炸、信息高速公路

微机原理-第1章 计算机基础知识

微机原理-第1章 计算机基础知识
代表字母：D
二进制(binary system):
进位基数为为“2”，即其使用的数码为0，1，共
两个。 二进制各位的权是以2为底的幂，
代表字母：B
八进制(octave system): 进位基数为“8”，即其数码共有8个：0，1，2，3，
4，5，6，7。 代表字母：O 十六进制(hexadecimal system): 进位基数为“16”，即其数码共有16个：0，1，2，3，
作用：利用摩根定理，可以解决与门、或门互换的 问题。
二变量的摩根定理为：
A+B=A·B A·B=A+B 推广到多变量：
A+B+C+…=A·B·C…
A·B·C…=A+B+C+… 至于多变量的摩根定理，用相同的方法同样可以得
到证明。 这个定理可以用一句话来记忆：头上切一刀，下面
变个号。 【例1.10】
1.1.3 为什么要用十六进制？
用十六进制既可简化书写，又便于记忆。如下列 一些等值的数：1000(2)=8(16)(即8(10))
1111(2)=F(16)(即15(10)) 11 0000(2)=30(16)(即48(10))
1.1.4 数制的转换方法
1. 十进制数转换成二进制数的方法 整数部分：采用基数连除的方法； 小数部分：采用基数连乘的方法；
在计算机的设计与使用上常用的数制则为十进制、 二进制、八进制和十六进制。
1.1.1 数制的基与权 概念：
1、数制的基（进位基数）：每一数位所能使用的数
码的个 数称为数制的基；
2、数制的权：数制每一数位取值为1时所具有的值 的大小，称为权。
十进制(decimal system)：进位基数为“10”，即它所 使用的数码为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，共 有10个。
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十进制 8 9 10 11 12 13 14 15
二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
十六进制 8 9 A B C D E F
4
数制间转换
1.二←→十六 二进制整数→十六：从右（最低位）向左将二进制 数4位1组划分，最后一组若不足4位则在其左边补 0，每组用1位十六进制数表示 如： 1111111000111B
2000
8192
8K
214 100 0000 0000 0000
4000
16384
16K
215 1000 0000 0000 0000
8000
32768
32K
216 1 0000 0000 0000 0000
10000
65536
64K
8
2 符号数的表示方法
用数的符号和数值部分一起编码的方法表示符号 数
→ 1 1111 1100 0111B → 0001 1111 1100 0111B = 1FC7H
十六→二：用4位二进制数代替1位十六进制数 如： 3AB9H = 0011 1010 1011 1001B
5
数制间转换
2.十六←→十
十六→十：将十六进制数按权展开相加
如： 1F3DH=163×1＋162×15＋161×3＋160×13
13
2.3 反码
正数的反码与原码一样，符号位为0，其余位为 其数值；负数的反码为它的绝对值连同符号位按位 取反
如： X1= 105=+1101001B X2=-105=-1101001B
[X1]反=01101001B [X2]反=10010110B
注： 一个负数的反码的数值部分并不是其真值的绝对
微型计算机原理及应用
2007. 6. 13
1
微型计算机基础
1 计算机中的数制 2 符号数的表示方法 3 二进制数的加减运算 4 二进制数的逻辑运算 5 二进制编码 6 BCD数的加减运算
2
1 计算机中的数制
常用数制----二,十,十六进制 目前在计算机中，数几乎全部用二进制表示 为书写方便,微机中的二进制数用十六进制数缩写 人们最熟悉、最常用的是十进制数
使用2n的二进制数(等于1后跟n个0)和十六进制数、十进 制数的对应关系(如下表所示)以及个别十进制整数和十六 进制数的对应关系(如50=32H，80=50H，100=64H 等) 转换，如:
38947=32768+4096+2048+32+3 =8000H+1000H+800H+20H+3H=9823H
=4096×1＋256×15＋16×3＋1×13
=4096＋3840＋48＋13=7997
十进制整数→十六：除16取余法
如： 38947=9823H 16 38947 3
16 2434 2 16 152 8
16 9 9 0
余数倒序排列
6
数制间转换
3.二←→十
十进制数→二进制数：十进制数→十六进制数→二进制数 二进制数→十进制数：二进制数→十六进制数→十进制数
二进制数的最高位是符号位。正数的最高位为0， 负数的最高位为 1
区分：机器数、真值、无符号数 符号数常用的表示法：补码，原码，反码
9
2. 1 补码
正数的补码，符号位为0，数值部分为其绝对值；
负数的补码为与其绝对值相等的正数的补数
补数有两种求法： ①从最低位向最高位扫描，保留直至第一个“1”的所有“0”， 第一个“1”左边各位按位取反 如：X1= 105=+1101001B [X1]补=01B
80
128
28 1 0000 0000
100
256
29 10 0000 0000
200
512
210 100 0000 0000
400
1024
1K
211 1000 0000 0000
800
2048
2K
212 1 0000 0000 0000
1000
4096
4K
213 10 0000 0000 0000
如：[68]补=44H→字节， [68]补=0044H→字 [-68]补= BCH →字节， [-68]补= FFBCH→字
微机中，符号数用补码表示！
11
2.2 原码
→数值为其绝对值，正数的符号位为0，负数的符 号位为1。
如： X1= 105=+1101001B X2=-105=-1101001B
值；若最高位为1，则其补数为该数的绝对值
8位补码数的范围：80H～7FH（-128～127）.16 位补码数的范围：8000H～7FFFH（-32768～ 32767）
补码数80H和8000H的最高位既代表了符号为负又 代表了数值为1
1个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
X2=-105=-1101001B [X2]补=10010111B ②按位取反后再加1 对补码表示的负数求补可以得到其绝对值 如 [-105]补=10010111B=97H
求补，得：01101001=69H=105，即补码表示的机器数 97H的真值是-69H（-105）。
10
注： 一个补码数，若最高位为0，则该数即为此数的绝对
1F3DH=2000H-(80H+40H+3H) =8192-(128＋64+3)=7997
7
3种数制的对应关系
2n
二进制
十六进制 十进制 常用缩写
24 25
方实1法现00：数00利制用转换2n。和十六进制10数、十进制16数的对应关系，
10 0000
20
32
26 100 0000
40
64
27 1000 0000
为了区别3种不同数制，约定 数后加B表示二进制数 数后加D或不加表示十进制数 数后加H表示十六进制数
3
十进制、二进制、十六进制数之间的关系表
十进制 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7
[X1]原=01101001B [X2]原=11101001B
12
注： 原码表示的数,8位数中,D7位为符号位,其余7位
为数值位(为真值的绝对值) 8位原码数的数值范围为FFH～7FH（-127～
127）；16位原码数的数值范围为FFFFH～ 7FFFH（-32767～32767） 原码表示简单易懂,且与真值转换方便,但内部运 算复杂,为简化计算机结构,引进了反码和补码