课程内容课程内容 本本课程程讲述了位微型机的硬件、述了位微型机的硬件、软件的根本知件的根本知识，其中：，其中：硬件：微硬件：微处置器构造，中断系置器构造，中断系统，I/OI/O系系统与与常常规I/OI/O接口接口电路及其运用路及其运用软件：位微件：位微处置器的指令系置器的指令系统，汇编言言语程序程序设计 本本课程涉及到的根底知程涉及到的根底知识有：数字有：数字电路路, ,DOSDOS操作命令，数制和操作命令，数制和码制。制。研研讨微型机微型机领域中数的表示方法。域中数的表示方法。一常用一常用计数制数制 1. 1. 十十进制数：制数：编程程时运用。运用。 2. 2. 二二进制制数数：计算算机机内内部部信信息息存存储，运运算，算，输入入/ / 输出都是二出都是二进制数。制数。第第1 1章计算机根底章计算机根底计算算机机运运用用非非常常广广泛泛，归根根结底底，计算算机机在在运运转时都是在都是在处置一系列的数据。置一系列的数据。 1.1 1.1 计算机中的数制算机中的数制 H每位代每位代码非即非即H高位高位权是低位是低位权的倍的倍H加减运算法那么：逢二加减运算法那么：逢二进一，借一当二一，借一当二特点：特点：权：10111111001101101000113 3 十十六六进进制制数数：当当一一串串二二进进制制数数很很长长时时，书写、阅读不方便，常改用十六进制数表示。书写、阅读不方便，常改用十六进制数表示。一一 位位 二进制数二进制数 等值的一位等值的一位 十六进制数十六进制数 位位 二进制数二进制数 等值的一位等值的一位 十六进制数十六进制数000000000 0100010008 8000100011 1100110019 9001000102 210101010A A001100113 310111011B B010001004 411001100C C010101015 511011101D D011001106 611101110E E011101117 711111111F F一一所以，所以，1010，10011001， 1010 1010 ，1111111129AF29AF1616 十六十六进制数特点：制数特点： A F A F1616 权： 163 162 161 160 163 162 161 160每位代每位代码，A A F F高位高位权是低位是低位权的的1616倍倍加减运算法那么：逢十六加减运算法那么：逢十六进一，借一当十六一，借一当十六( 3 9 )16( 3 9 )16( 7 A )16( 7 A )16( B 3 )16( B 3 )16( 4 5 )16( 4 5 )16( 2 6 )16( 2 6 )16( 1 F )16( 1 F )164.4.八进制数：在微型机中普通不采用八进制数八进制数：在微型机中普通不采用八进制数5.5.二十进制数：在计算机中表示十进制数的二十进制数：在计算机中表示十进制数的方法用四位二进制数代表一位十进制数，又称方法用四位二进制数代表一位十进制数，又称BCDBCD码数码数 四位四位二进制数二进制数 等值的等值的一位一位BCDBCD码数码数 等值的等值的一位十进制数一位十进制数 00000000000000000 000010001000100011 100100010001000102 200110011001100113 301000100010001004 4一一 一一01010101010101015 501100110011001106 601110111011101117 710001000100010008 810011001100110019 910101010非法非法BCDBCD码码1011101111001100110111011110111011111111一一 一一二、八、十六二、八、十六进制数制数十十进制数制数算算法法:每每位位的的代代码和和该位位的的权值相相乘乘，再再求求累累加和加和如：？如：？二数制转换二数制转换解：解： 123123122122 021 021 120 12012121 112122 2 = 8 = 8 4 4 0 0 1 1 0.5 0.5 0.25 0.25 =(13.75 )10 =(13.75 )10如：如：AF16=(?)10解：解：216391621016115160=8192230416015=(10671)10. . 二二进制数制数十六十六进制数制数 四位二四位二进制数制数为一一组，每，每组用等用等值的十六的十六进制代制代换 如：如：(101011.11)(101011.11)10,1011.1100)2 =(2B.C)1610,1011.1100)2 =(2B.C)163 3十六十六进制数制数二二进制数制数 一位十六一位十六进制数用等制数用等值的四位二的四位二进制数代制数代换如如: : (17E.58)16(17E.58)160001,0111,1110.0101,1000)20001,0111,1110.0101,1000)24 . 4 . 十十进制数制数二二进制数制数 十十进制整数制整数二二进制数制数 算法：除取整，直到商算法：除取整，直到商为零零为止止 所以，所以，(11)10=(1011)2(11)10=(1011)2211余余125余余122余余021余余10十十进制数制数纯小数小数二二进制数制数 算法算法: :乘乘2 2取整取整, ,直到乘直到乘积的小数部分的小数部分为0 0时止止 (0.8125)10=(0.1101)2 (0.8125)10=(0.1101)20.81250.51.625X X 2 2X X 2 2X 2X 21 . 25X 2X 21.0 十十进制制带小数小数 二二进制数制数 整数、整数、纯小数分小数分别计算算, ,再合并再合并 (11.8125)10=(1011.1101)2 (11.8125)10=(1011.1101)2 例例: :设 X=(01010110)2 Y=(01010110)BCD X=(01010110)2 Y=(01010110)BCD Z Z=(5 A)16Z Z=(5 A)16 问: X,Y,Z: X,Y,Z中中谁最大最大? ?不同数制的数比不同数制的数比较大小大小, ,要看它等要看它等值的十的十进制数制数谁大。大。解解: : X=(01010110)2=26 X=(01010110)2=262424222221=(86)1021=(86)10 Y=(01010110)BCD =(56) 10 Y=(01010110)BCD =(56) 10 Z=(5A) 16= 5161 Z=(5A) 16= 516110160=(90) 1010160=(90) 10 Z Z最大最大 三字符的三字符的规范范ASCASC码 计算机常用的算机常用的输入入输出出设备有有键盘、显示示器、打印机。器、打印机。 数字、字母、符号的数字、字母、符号的输入入输出均采用出均采用规范范ASCASC码 规范范ASCIIASCII码字符表字符表详见书P7P7。如：如：键入入“，实践写入践写入键盘存存储区的是区的是(31)(31) 即即(0011,0001)(0011,0001)键入入“A“A， 实践写入践写入键盘存存储区的是区的是(41)(41) 即即(0100,0001)(0100,0001)又如：欲又如：欲显示示“，应把把(30)16(30)16 即即(0011,0000)2(0011,0000)2显示存示存储区区 欲欲显示示“F “F ，应把把(46)16 (46)16 即即(0100,0110)(0100,0110)显示存示存储区区 欲使光欲使光标前往下一行的始格，前往下一行的始格，应键入：入： (0 D) (0 D) 即即(0000(0000，1101)1101)显示存示存储区区 (0 A) (0 A)即即(0000(0000，1010)1010)显示存示存储区区要求同窗要求同窗们要牢要牢记以下以下1818个字符的个字符的ASCASC码：0 09 9的的ASCASC码为 (30) (30)(39)(39)A AF F的的ASCASC码为 (41) (41)(46)(46)回回车符的符的ASCASC码为(0D)(0D)换行符的行符的ASCASC码为(0A)(0A) 1.2 1.2 计算机中数据的编码计算机中数据的编码 研研讨在微型机在微型机领域中如何表示有符号数。域中如何表示有符号数。一一. . 真真值和机器数的概念和机器数的概念一二1 1真真值：用：用“表示正数，用表示正数，用“表示表示负数数 如：如：101 101101 101 在数的最高位添加一个符号位，在数的最高位添加一个符号位，符号位符号位为0 0表示正数表示正数, ,符号位符号位1 1表示表示负数数3 3字字长：包括符号位在内，一个二：包括符号位在内，一个二进制数占制数占有的位数有的位数 如：字如：字长n=8n=8的二的二进制数，除了符号位，数制数，除了符号位，数值部分部分为7 7位位2 2机器数：在计算机中如何表示正负机器数：在计算机中如何表示正负? ? 正数正数 负数负数 0 xxxxxxx1 xxxxxxx二二 机器数的三种表示方法机器数的三种表示方法 原码原码 设设 x=+101 x=+101 字长为字长为8 8位的原码机器数为位的原码机器数为 x x原原=0 0000101=0 0000101 x= x=101 101 字长为字长为8 8位的原码机器数为位的原码机器数为 x x原原=1 0000101=1 0000101 x=+0 x=+0 字长为字长为8 8位的原码机器数为位的原码机器数为 x x原原=0 0000000 =0 0000000 x= x=0 0 字长为字长为8 8位的原码机器数为位的原码机器数为 x x原原=1 0000000=1 00000002反反码设x=+101字字长为8位的反位的反码机器数机器数为x反反=00000101x=101字字长为8位的反位的反码机器数机器数为x反反=11111010x=+0字字长为8位的反位的反码机器数机器数为x反反=00000000x=0字字长为8位的反位的反码机器数机器数为x反反=111111113 3 补码补码 x=+101, x=+101, 字长为字长为8 8位的补码机器数为位的补码机器数为 x x补补=0 0000101=0 0000101 x= x=101, 101, 字长为字长为8 8位的补码机器数为位的补码机器数为 x x补补=1 1111011=1 1111011 x=+0 x=+0， 字长为字长为8 8位的补码机器数为位的补码机器数为 x x补补=0 0000000=0 0000000一二小小结： 机器数比真机器数比真值数多一个符号位。数多一个符号位。 正数的原、反、正数的原、反、补码与真与真值数一数一样。 负数原数原码的数的数值部分与真部分与真值一一样；负数反数反码的数的数值部分部分为真真值数按位取反数按位取反; ;负数数补码的数的数值部分部分为真真值数按位取反末位加数按位取反末位加1 1。 没有没有负零的零的补码，或者，或者说负零的零的补码 与正零的与正零的补码一一样。 由于由于补码表示的机器数更适宜运算，表示的机器数更适宜运算，为此，此，计算机系算机系统中中负数一概用数一概用补码表示。表示。补码机器数的数机器数的数值范范围设机器数字机器数字长=n位位,用来表示整数用来表示整数,那么那么n位位补码数数,其真其真值范范围为2n-1+2n-11设：8 8位位补码数数为1000,00001000,0000 0111,1111 0111,1111 那么：十那么：十进制真制真值数数为 128128+127+127设：1616位位补码数数为1000,0000,0000,00001000,0000,0000,00000111,1111,1111,11110111,1111,1111,1111那么：十那么：十进制真制真值数数为 3276832768+32767+32767 1 1设设XX补补=(96)16,=(96)16,那么那么x=( ? )10x=( ? )10 解解: x: x补补=(96)16=10010110=(96)16=10010110 那么那么 x= x=1101010=(-106)101101010=(-106)10 2 2设x=(x=(120)10,120)10,那么那么xx补=( ? )16=( ? )16 解：解：x=(x=(120)10=(120)10=(1111000)21111000)2 那么那么 x x补=(1000,1000) =(88)16=(1000,1000) =(88)16 3 3设x=(100)10,x=(100)10,那么那么xx补=( ? )16=( ? )16 解解: x=(100)10=(+110,1100)2: x=(100)10=(+110,1100)2 那么那么 x x补=(0110,1100)2 =(6C)16=(0110,1100)2 =(6C)16 真真值与机器数的与机器数的转换( (设字字长n=8) n=8) 三三. .整数整数补码的运算的运算 关于关于“模的概念模的概念 一个一个计量器的最大容量称量器的最大容量称为该计量器的量器的“模模四位四位计数器能存数器能存0000000011111111共十六个数共十六个数, , 模模2424八位八位计数器能存数器能存0000,00000000,00001111,11111111,1111共共256256个数，个数， 模模 28 28十六位十六位计数器能存数器能存0000,0000,0000,00000000,0000,0000,00001111,1111,1111,11111111,1111,1111,1111共共6553665536个，个， 模模 216 216 2.2.有模的运算有模的运算 运算器都是有模的，一个两档的算运算器都是有模的，一个两档的算盘上上为一一个珠子，下个珠子，下为四个珠子四个珠子 能表示能表示00009999共共100100个数，个数，模模1001001010在模在模=(100)10 =(100)10 的运算器上运算的运算器上运算16+216+2结果果为18182.2.有模的运算有模的运算 在模在模=(100)10 =(100)10 的运算器上运算的运算器上运算23+8123+81结果是多少结果是多少？ 请看运算过程：请看运算过程：个位加个位加1 1一十位加十位加8080进位被运算器丧失，进位被运算器丧失，留在算盘上的结果为留在算盘上的结果为4 3 3 四位的加法器由四个全加器组成四位的加法器由四个全加器组成 模模 24 241616一位全加器有一位全加器有3 3个输入端个输入端( (加数加数, ,被加数被加数, ,低位向本位的进位低位向本位的进位) ) 2 2个输出端个输出端 ( (本位向高位的进位，本位和本位向高位的进位，本位和) ) 在上述加法器上在上述加法器上进展展: 7+6=13,: 7+6=13,进位位为0 0 8+8=0, 8+8=0,进位位为1 1 进位位为“1“1，其，其值为1616，就是四位加法器的，就是四位加法器的“模模， 它被运算器它被运算器“丧失了。失了。 01101101011001114.整数整数补码的加减运算的加减运算补补补补补补条件：条件：(1)符号位参与运算符号位参与运算(2)以以2n为模模为字字长(3)当真当真值满足以下条件足以下条件时，结果是正确的，果是正确的，否那么否那么结果果错误2n-1x,y,x+y,xy +127 +127， 215 2151,1,2152152 2计算机怎样表示进位和溢出计算机怎样表示进位和溢出溢出判溢出判别电路路CFOF二一进位标志进位标志最高位的和最高位的和运算器最高位运算器最高位加数加数被加数被加数来自低位的进位值来自低位的进位值 运算器一概把操作数看成是有符号的数运算器一概把操作数看成是有符号的数 最高位的最高位的进位位值保管在保管在“进位位标志存放器中志存放器中 加数，被加数的最高位一加数，被加数的最高位一样，且和，且和结果的最果的最高位相异，并溢出高位相异，并溢出标志志为1 1 假假设参与运算的数是无符号数，那么判参与运算的数是无符号数，那么判进位位标志，志， 进位位标志志=1=1，表示溢出。，表示溢出。 假假设参与运算的数是有符号数，那么判溢出参与运算的数是有符号数，那么判溢出标志，志，溢出溢出标志志=1=1，表示溢出。，表示溢出。 3 3程序程序员如何判如何判别溢出溢出例：例： 加数加数= 01000010= 01000010 被加数被加数= 01100011= 01100011假假设加数、被加数加数、被加数为无符号数，无符号数，那么那么结果果=10100101=165 =10100101=165 假假设加数、被加数有符号数，加数、被加数有符号数，那么那么结果果= =91 91 CF=0CF=0，OF=1OF=1和和 = 010100101 = 010100101+ +再如：加数再如：加数= 10111110= 10111110 被加数被加数= 10011101= 10011101假假设它它们是无符号数，是无符号数，结果果=+91 (CF=1)=+91 (CF=1) 它它们是有符号数，是有符号数，结果果=+91 (OF=1)=+91 (OF=1) 和和= 101011011 = 101011011 CF=1CF=1，OF=1OF=1结果都果都错+ +一一. . 计算机系算机系统组成：成：硬件：泛指硬件：泛指设备而言而言 软件：泛指程序而言件：泛指程序而言 1.4 1.4 计算机系算机系统的硬件的硬件组成成硬件：硬件： 中央中央处置器置器CPUCPU 运算器、控制器运算器、控制器 存存储器系器系统 I/O I/O系系统 电源系源系统 I/O I/O设备 主主机机箱箱软件：泛指程序而言件：泛指程序而言 系系统软件件操操作作系系统，程程序序设计言言语及及其其编辑、编译软件件运运用用软件件：为处理理某某一一实践践问题而而编制制的的软件件二二. .微型机硬件构造微型机硬件构造: : 以以CPUCPU为中心中心经过3 3条条总线衔接存接存储器、器、I/OI/O接口接口CPU 存储器存储器 ABAB地址总线地址总线 DBDB数据总线数据总线 CBCB控制总线控制总线 存储器存储器I/O接口接口I/OI/O设备设备微微型型机机的的硬硬件件构构造造 以以CPUCPU为中心中心经过3 3条条总线衔接存接存储器、器、I/OI/O接口接口CPU 存储器存储器 ABAB地址总线地址总线 DBDB数据总线数据总线 CBCB控制总线控制总线 存储器存储器I/O接口接口I/OI/O设备设备微微型型机机的的硬硬件件构构造造 CPU: CPU:即微即微处置器，是超大置器，是超大规模集成模集成电路，内部路，内部集成了运算器、控制器、存集成了运算器、控制器、存储器管理部件器管理部件 C P U 以以CPUCPU为中心中心经过3 3条条总线衔接存接存储器、器、I/OI/O接口接口CPU 存储器存储器 ABAB地址总线地址总线 DBDB数据总线数据总线 CBCB控制总线控制总线 存储器存储器I/O接口接口I/OI/O设备设备微微型型机机的的硬硬件件构构造造 存存储器器: :存放程序、数据存放程序、数据 存储器存储器 存储器存储器 以以CPUCPU为中心中心经过3 3条条总线衔接存接存储器、器、I/OI/O接口接口CPU 存储器存储器 ABAB地址总线地址总线 DBDB数据总线数据总线 CBCB控制总线控制总线 存储器存储器I/O接口接口I/OI/O设备设备微微型型机机的的硬硬件件构构造造 I/OI/O接口接口: :是是CPUCPU和外部和外部设备交交换信息的信息的“中中转站站 I/O接口接口 以以CPUCPU为中心中心经过3 3条条总线衔接存接存储器、器、I/OI/O接口接口CPU 存储器存储器 ABAB地址总线地址总线 DBDB数据总线数据总线 CBCB控制总线控制总线 存储器存储器I/O接口接口I/OI/O设备设备微微型型机机的的硬硬件件构构造造 I/O I/O设备: :如如键盘、显示器、打印机示器、打印机 I/OI/O设备设备CPU 存储器存储器 ABAB地址总线地址总线 DBDB数据总线数据总线 CBCB控制总线控制总线 存储器存储器I/O接口接口I/OI/O设备设备微微型型机机的的硬硬件件构构造造 总线: :总线是是CPUCPU与存与存储器、器、I/OI/O接口交接口交换信息信息的公共通道。的公共通道。 传输CPUCPU访问存存储器，器， 访问I/OI/O端口的地址信号。端口的地址信号。 传输CPUCPU读/ /写内存，写内存， 读写写I/OI/O端口端口时的数据。的数据。 CPU CPU发出的控制命令，出的控制命令， 或外部向或外部向CPUCPU提出的提出的恳求。求。 H地址总线：地址总线： H H数据总线：数据总线：H控制总线：控制总线：地址地址总线通常是通常是单向向总线，数据数据总线通常是双向通常是双向总线， 大部分控制大部分控制线是是单向，少数是双向。向，少数是双向。“3“3条是条是习惯说法法, ,其其实每一条都有假每一条都有假设干干根。根。按总线上信息传输的物理意义，总线分为按总线上信息传输的物理意义，总线分为: :H术语：H“读：即：即输入入, ,信息从外部信息从外部CPUCPUH“写：即写：即输出出, ,信息从信息从CPUCPU外部外部H“读内存：从存内存：从存储器某器某单元取信息元取信息CPUCPUH“写内存：信息写入存写内存：信息写入存储器某器某单元元H I/O I/O接口：接口：H CPU CPU与外与外设的接口的接口电路路CPU机机型型数数据据线线地地址址线线内内存存容容量量推推出出年年代代8088PC/XT8位位20位位(最最大大)1M79年年80286PC/AT16位位24位位16M82年年80386(高高档档)38632位位32位位4G86年年8048648632位位32位位4G89年年PentiumPentium64位位32位位4G93年年PentiumPentiumProPro64位位36位位64G三、微型计算机的分类和开展三、微型计算机的分类和开展 开展开展战略略: :向下兼容向下兼容 8088802868038680486PentiumPentiumProH熟熟练掌握二掌握二进制数，十制数，十进制数，十六制数，十六进制数和制数和BCDBCD码数之数之 间的的转换方法。方法。H熟熟练掌握真掌握真值数和数和补码数之数之间的的转换方法。方法。H牢牢记0 0，回，回车符，符，换行符的行符的ASCASC码。H熟熟练掌握整数掌握整数补码的运算方法，并的运算方法，并对结果果进展展分析，深化了解有关分析，深化了解有关进位和溢出的概念。位和溢出的概念。H掌握掌握计算机系算机系统的的组成以及微型机的硬件构造。成以及微型机的硬件构造。H掌握有关掌握有关总线的假的假设干根本知干根本知识。H 二一第第1 1章学习重点与习题章学习重点与习题 H今今后后，在在用用汇编言言语进展展程程序序设计的的时候候，二二进制制数数用用后后缀“B“B表表示示，十十六六进制制数数及及BCDBCD码数数用用后后缀“H“H表示。表示。H 如如:(1010)2 :(1010)2 应写成写成1010B 1010B H (5A )16 (5A )16 应写成写成5AH5AHH (0111 ,1000)BCD (0111 ,1000)BCD 应写成写成78H 78H H (123)10 (123)10 应写成写成123 123 习题： 1. 1. 数制和数制和码制制转换 (1) (1)11101.101111101.10112=( )102=( )10 (2) (147)10=( )2=( )16 (2) (147)10=( )2=( )16 (3) (3AC)16=( )10 (3) (3AC)16=( )10 (4) (1001,0110)BCD=( )2 (4) (1001,0110)BCD=( )2 (5) (5) 字字长=8,=8,11补=( )16=( )16 X X补=(A5)16,=(A5)16,那么那么X=( X=( )16)16 (6) (6) 设字字长=8=8位位,X=(8E)16,X=(8E)16,当当X X分分别为原原码、补码、 反反码和无符号数的和无符号数的时候，候， 其真其真值= = 16167 7字长字长=8=8，用补码方式完成以下十进制数，用补码方式完成以下十进制数运算。要求有运算过程并讨论结果能否有溢运算。要求有运算过程并讨论结果能否有溢出？出？ (A) (A)+75+75+ +6 6 (B) (B)3535+ +7575 (C) (C)85851515 (D) (D)+120+120+ +18+18