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1、1,Principle and Application of Microcomputer,微机原理及应用,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 2,教材及参考书, 教材 周明德：微型计算机系统原理及应用 清华大学出版社，2007 杨索行：微型计算机系统原理及应用 清华大学出版社 郑学坚：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,学习方式, 听课 （启发式、讨论式） 读书 （预习、复习） 实践 报告 （综合练习）,微机原理及应用Pri
2、nciple and Application of Microcomputer 4,考试成绩,平时成绩 （书面作业、阶段测验等） 实验成绩 期中考试 期末考试,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 5,内容安排,第1章：概述 第2章：80 x86系列结构微处理器 第3章：8086指令系统 第4章：汇编语言程序设计 第5章：处理器总线时序和系统总线 第6章：存储器 第7章：输入和输出 第8章：中断 第9章：计数器和定时器电路 第10章：并行接口芯片 第11章：串行通信及接口电路 第12章：数模转换与模数转换接口,微机原理及应用Prin
3、ciple and Application of Microcomputer 6,【主要内容】, 0.1 数制及转换 0.2 计算机中的数及编码 0.3 计算机中数的运算方法,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 7,0.1 数制及转换,1、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、数制,（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
4、,（1）十进制数,具有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,（2）二进制数,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
5、 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)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 11,（3）十六进制数,1、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
6、-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,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 12,2、各种数制的相互转换,（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,（1）二进制、十六进制转换为十进制,按权展开求和。
7、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,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 14,（2）十进制转换为二进制,整数部分 小数部分,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 15,整数部分除
8、2取余法,例：21D = ?B,高,低,余数,21D =,所以我们可以得到：,10101B,212 =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,小数部分乘2取整法,例：0 .625D = ?B,0.6252 = 1.250 1 0.25 2 = 0.5 0 0.5 2 = 1.0 1,低,高,整数,0.625D =,所以我们可以得到：,0.101B,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer
9、17,（3）二进制与十六进制之间的转换,四位二进制数正好等于一位十六进制数,1 1111 B,1 ( 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 18,四位二进制与一位十六进制数的对应关系,四位二进制数,一位十六进制数,0000B,1001B,1000B,5H,4H,3H,2B,6H,0H,0010B,0011B,0100B,0101B,0110B,7H,0111B,1111B,1110B,1101B,1100B,1011B,1010
10、B,CH,BH,AH,9H,8H,1H,DH,EH,FH,0001B,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 19,二进制转换为十六进制数,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 20,十六进制
11、转换为二进制数,一位化四位 例：39F.E1AH = ?B,3 9 F . E 1 A,001110011111 . 111000011010, ,= 11 1001 1111.1110 0001 101B,39F.E1AH = 0011 1001 1111.1110 0001 1010B,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 21,0.2 计算机中的数及编码,1、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 Appli
12、cation of Microcomputer 22,1、机器数与真值,（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， “”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 23,2、带符号数、无符号数,（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
13、示的数称为带符号数。 在计算机中的表示形式： 22 22,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、带符号数、无符号数,（2）无符号数 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： 22 150,8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 25,3、原码、反码及补码,思考：在计算机中一个数的大小和符号都用二进制来表示，
14、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,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？ 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,概念模,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
15、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,概念模,同样，对一个n位二进制度计数器，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 1 256,0,8位计数器,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 29,（2）反码
16、,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 X6X5X4X3X2X1X0,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 30,（2）反码,例：X1=100 1001 X2=100 1001 则 ： X1原 = 0100 1001 X2原 = 1100 1001 X1反 = 0100 1001 X2反 =
17、 1011 0110,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 31,（3）补码,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 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,（3）补码,例：X1=100 1001
18、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Principle and Application of Microcomputer 34,4、真值与补码之间的转换,例1 已知X=+010 1010，Y=010 1010 求它们的原
19、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 35,4、真值与补码之间的转换,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） 所以， X= 101 0011,微机原理及应用Principle and Applica
20、tion of Microcomputer 36,5、补码的运算,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,（1）补码的加法规则,规则 X Y补= X补Y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= 1000 011
21、1 （-121D） X补+ Y补 = 1 011 1101 （-67D）,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 38,（1）补码的加法规则,例（续）根据规则：X Y补= X补Y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,（2）补码的减法规则,规则 X Y补= X +（Y）补 =X补Y补 例
22、 X=+101 0101 ，Y= + 110 0001，求X Y=？ 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,（2）补码的减法规则,例（续）根据规则： X Y补 =X补Y补 得 XY 补= 1111 0100 XY 反= 1111 0100 1=111
23、1 0011 XY 原 = 1000 1100 所以 XY = 000 1100B（-12D）,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 41,6、机器数的定点与浮点表示,（1）定点表示法（Fixed Point) 定点整数 定点小数,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 42,6、机器数的定点与浮点表示,（1）浮点表示法（Floating Point),微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 43,7、二进制编码,
24、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）汉字编码,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 44,（1）二进制编码的十进制数,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
25、BCD码的编码对照表,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 45,两种BCD码的编码对照表,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 46,BCD码的加法运算,1、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 and Application of Microcomputer 47,（2）字母和字符的编码,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
26、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,American Standard Code for Information Interchange 美国信息交换标准码,微机原理及应用Princi
27、ple and Application of Microcomputer 49,（3）汉字编码,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） 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 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 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 50,0.3 计算机中数的运算方法,1、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 Appli
28、cation of Microcomputer 51,1、补码的加减法运算,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 52,2、溢出判断,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 1100 （172D
29、） 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 53,2、溢出判断,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 Applicat
30、ion of Microcomputer 54,2、溢出判断,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。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。,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 55,3、逻辑运算,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
31、Microcomputer 56,（1）逻辑“或”（OR）,符号“”（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,（2）逻辑“与”（AND）,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
32、 0100 0000,微机原理及应用Principle and Application of Microcomputer 58,（3）逻辑“非”（NOT）,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,（4）逻辑“异或”（XOR）,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 1111,60,本章结束,你有问题吗,