微型計算機基礎知識第一頁，共九十七頁，2022年，8月28日本章主要內容§1.1概述§1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示

§1.3微機中常見的編碼§1.4二進制數(shù)的運算及其電路

第二頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.1概述§1.1.1微型計算機的發(fā)展1.基本概念（1）微處理器（MPU）

將中央處理單元（CPU）——控制器和運算器集成在一片半導體芯片上。（2）微型計算機

以微處理器MPU為核心，再配以相應的半導體存儲器（ROM、RAM等）、I/O接口和中斷系統(tǒng)等，并由系統(tǒng)總線連接起來組裝在一塊或數(shù)塊印刷電路版上構成的計算機。第三頁，共九十七頁，2022年，8月28日§1.1.1微型計算機的發(fā)展3.單板微型計算機（單板機）

把微處理器、半導體存儲器、I/O接口和中斷電路等芯片組裝在一塊印刷電路板上的微型計算機。4.單片微型計算機（單片機）把微處理器、半導體存儲器、I/O接口和中斷系統(tǒng)集成在一塊硅片上的具有完整功能的微型計算機。5.微型計算機系統(tǒng)以微型計算機為核心，再配以相應的外圍設備、電源、輔助電路和控制微型計算機工作的軟件就構成了完整的微型計算機系統(tǒng)。目的：完成一定的功能。第四頁，共九十七頁，2022年，8月28日§1.1.1微型計算機的發(fā)展2.微型計算機的發(fā)展

第一代—8位機

智能芯片Intel

4004（航天）微處理器(MPU)

對4位二進制數(shù)進行運算Intel8008（8位）

第五頁，共九十七頁，2022年，8月28日MPU鍵盤打印機存儲器CRT微機CPU§1.1.1微型計算機的發(fā)展第六頁，共九十七頁，2022年，8月28日§1.1.1微型計算機的發(fā)展第二代8086/8088—16位機內部結構一樣8086數(shù)據(jù)線16位8088數(shù)據(jù)線8位（準16位機）第四代80386/80486—32位機段頁式管理，提高內存使用率第三代80286—加強型16位機里程碑

虛擬存儲器

描述符第七頁，共九十七頁，2022年，8月28日§1.1.1微型計算機的發(fā)展第五代80586—32位機93年Pentium“奔騰”廢棄了傳統(tǒng)的三總線結構采用南北橋芯片組，PCI總線多媒體信息處理Pro-P6—32位機96年加強型的“奔騰機”750MHzPIIPIIICY雙核技術，2006年Intel公司推出32位全新Core架構的Core型微處理器。

第八頁，共九十七頁，2022年，8月28日§1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成1.1概述第九頁，共九十七頁，2022年，8月28日總線結構，系統(tǒng)中各部件“掛”在總線上主機結構突出特點是模塊化結構CPU地址譯碼電路I/O設備RAMROM地址信息片選信號I/O接口DBABCB1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.CPU(中央處理單元）MPU(微處理器)

嵌入系統(tǒng)中與其他電路及芯片組合稱為CPU微機的核心部件，主要由運算器和控制器構成

運算器（ALU）主要負責算術運算和邏輯運算控制器由指令寄存器、指令譯碼器和控制電路組成并按指令的要求對微機各部件發(fā)出相應的控制信息1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日2．內存儲器（主存）

例如:01001101用于“記憶”信息的存儲元件，均采用集成度高，容量大，體積小，功耗低的半導體存儲器芯片

字節(jié)（Byte)

基本單位，規(guī)定

8位二進制數(shù)稱為一個字節(jié)

1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日

CPU執(zhí)行訪問內存的指令時，按指定的單元地址對相應存儲單元進行“讀、寫”操作。一個字節(jié)數(shù)據(jù)空間稱為一個存儲單元，其中每一位稱為1Bit

微機的存儲器是由許多存儲單元集合而成，每一個存儲單元唯一的對應一個單元地址，也稱為存儲器的物理地址，微機中的地址一般都用十六進制數(shù)表示，如30H1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日存儲單元讀寫取數(shù)存數(shù)存儲器容量（s）=存儲單元數(shù)（p）×數(shù)據(jù)位數(shù)（i）

1024B=1KB1024KB=1MB

1024MB=1GB1024GB=1TB1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日字長：一個基本信息單位所占用的最大二進制位數(shù)字：微機一條指令所能處理的一個基本信息單位例如：一個數(shù)據(jù)（25、35.67、-0.0038……；）一個字符（A、a、#、……）等均稱為一個字1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日字長越長的微機，其運算速度越快，數(shù)的表示范圍越寬，數(shù)據(jù)的運算精度越高，機器的整體功能越強字長是微機的主要性能指標之一！80386、80486、80586（pentium)為32位機，2001年推出的Itanium為64位機51單片機字長為8位，稱為8位機8086/8088CPU字長為16位，稱為16位機1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日3.總線

根據(jù)傳送信息的內容與作用不同，總線分為：

數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）地址總線AB（AddressBus）控制總線CB（ControlBus）傳送信息的公共導線

①數(shù)據(jù)總線DB：雙向傳輸數(shù)據(jù)信息

其寬度（根數(shù)）與MPU提供的數(shù)據(jù)線的引腳數(shù)有關，表示微機的字長1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日②控制總線CB：傳送各種控制信號和狀態(tài)信號對于每一根來說是單向傳送的③地址總線AB：CPU執(zhí)行指令時，用于單向傳送地址信息地址信息

操作數(shù)在存儲器中的地址信息指令代碼在存儲器中的地址信息1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日AB的寬度決定了微機系統(tǒng)的最大尋址能力最大尋址空間=2N，其中N為AB的寬度51單片機N=16最大尋址空間=216=65536B=64KB8086/8088CPUN=20最大尋址空間220=1MB例：1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日4.地址譯碼電路

凡是“掛”在總線上部件都被系統(tǒng)分配一個地址域，CPU訪問某部件時，由指令提供被訪問部件的地址信息，該地址信息經(jīng)地址譯碼電路譯碼后唯一的產生一個選通信號（也稱片選信號），將被選中的部件“門”打開，使得數(shù)據(jù)得以傳輸1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第二十頁，共九十七頁，2022年，8月28日5．接口

接口是主機與外設連接的必然通路，是必經(jīng)的“橋梁”。每個接口可包含若干個端口，每個端口對應一個端口地址，可由指令按地址訪問端口接口功能：

①隔離主機與外設之間的數(shù)據(jù)②向外設傳輸控制信號和接收外設的狀態(tài)信號③數(shù)據(jù)類型的轉換1.1.2微型計算機系統(tǒng)組成第二十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日位數(shù)：1位、4位、8位、32位和64位機等

§1.1.3微型計算機的分類功能和結構：可分為單片機和多片機

組裝方式：單板機和多板機等1.1概述第二十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.字長

例如，8086/8088CPU內部寄存器為16位，所以字長為16位，稱為16位機，80386、80486、80586（pentium）字長均為32位，故均稱為32位機

§1.1.4微型計算機的主要性能指標字長越長的微機，其運算速度越快，數(shù)的表示范圍越寬，數(shù)據(jù)的運算精度越高，機器的整體功能越強。

1.1概述第二十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日2.存儲器容量

存儲二進制信息的基本單位是位（b）。一般把8個二進制位組成的基本單元叫做字節(jié)（B）。微機中通常以字節(jié)為單位表示存儲容量，并且將1024B簡稱為1KB1024KB簡稱為1MB（兆字節(jié)）

1024MB簡稱為1GB（吉字節(jié)）

1024GB簡稱為1TB（太字節(jié)）存儲器容量包括內存容量和外存容量。1.1.4微型計算機的主要性能指標第二十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日3.運算速度

微機的運算速度一般用每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)來表示。

4.系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線的性能主要表現(xiàn)為它所支持的數(shù)據(jù)傳送位數(shù)和總線工作時鐘的頻率。數(shù)據(jù)傳送位數(shù)越多，總線工作時鐘頻率越高，則系統(tǒng)總線的信息吞吐率就越高，微機系統(tǒng)的性能就越強。

1.1.4微型計算機的主要性能指標第二十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日5.外設擴展能力

這主要指微機系統(tǒng)配接各種外部設備的可能性、靈活性和適應性。

6.軟件配置情況

軟件是微機系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，它配置是否齊全，功能的強弱，是否支持多任務、多用戶操作等都是微機硬件系統(tǒng)性能可否得到充分發(fā)揮的重要因素。

1.1.4微型計算機的主要性能指標第二十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日數(shù)值所使用的數(shù)碼的個數(shù)稱為基；數(shù)值每一位所具有的值稱為權。1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示§1.2.1數(shù)制的基與權十進制的基為“10”，即它使用的數(shù)碼為0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共有10個。十進制各位的權是以10為底的冪，用“D”表示，如十進制數(shù)523791D第二十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日二進制的基為“2”，即其使用的數(shù)碼為0、1，共兩個。二進制各位的權是以2為底的冪，用“B”表示，如二進制數(shù)110111B八進制的基為“8”，即其數(shù)碼共有8個：0，1，2，3，4，5，6，7。八進制的權為以8為底的冪

十六進制的基為“16”，即其數(shù)碼共有16個：0，1，2，3，4，5，6，7，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)。十六進制的權為以16為底的冪1.2.1數(shù)制的權與基第二十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)的方法§1.2.2數(shù)制的轉換方法思路：用2除該十進制數(shù)可得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)為二進制代碼的最小有效位（LSB）的值。再用2除該商數(shù)，又得商數(shù)及余數(shù)，則此余數(shù)為LSB左鄰的二進制數(shù)代碼。用同樣的方法繼續(xù)用2除下去，就可得到該十進制數(shù)的二進制代碼1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示第二十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日如果十進制小數(shù)要轉換成二進制小數(shù)，則要采取“乘2取整法”（乘以基數(shù)正序取整）。1.2.2數(shù)制的轉換方法第三十頁，共九十七頁，2022年，8月28日一個十進制的小數(shù)乘以2之后可能有進位使整數(shù)位為1（當該小數(shù)大于0.5時），也可能沒有進位，其整數(shù)位仍為0（當該小數(shù)小于0.5時）。這些整數(shù)位的結果即為二進制的小數(shù)位結果。1.2.2數(shù)制的轉換方法第三十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日2.二進制數(shù)轉換成十進制數(shù)的方法思路：由二進制數(shù)各位的權乘以各位的數(shù)（0或1）再加起來就得到十進制數(shù)

1.2.2數(shù)制的轉換方法第三十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日二進制數(shù)小數(shù)各位的權是2-1、2-2…注意：（1）一個二進制數(shù)可以準確地轉換為十進制數(shù)，而一個帶小數(shù)的十進制數(shù)不一定能夠準確地用二進制數(shù)來表示。（2）帶小數(shù)的十進制數(shù)在轉換為二進制數(shù)時，以小數(shù)點為界，整數(shù)和小數(shù)要分別轉換。1.2.2數(shù)制的轉換方法第三十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.無符號數(shù)的表示法1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示§1.2.3二進制數(shù)的表示一個二進制數(shù)N可以表示為如下形式：其中，n為二進制數(shù)N整數(shù)部分的位數(shù)；m為二進制數(shù)N小數(shù)部分的位數(shù)；Bi為二進制數(shù)字符號0或1。例如：1101.1B=1×23+1×22+0×20+1×2-1。第三十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日2.帶符號數(shù)的表示法1.2.3二進制數(shù)的表示（1）原碼數(shù)x的原碼記作[x]原，如機器字長為n，則原碼的定義如下：

例如，當n=8時，[+1]原=00000001B，[+127]原=01111111B[-1]原=10000001B，[-127]原=11111111B第三十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日當n=16時，[+1]原=0000000000000001B，[+127]原=0000000001111111B[-1]原=1000000000000001B，[-127]原=1000000001111111B1.2.3二進制數(shù)的表示注意：原碼表示法中，最高位為符號位，正數(shù)為0，負數(shù)為1。其余n-1位表示數(shù)的絕對值。原碼表示數(shù)的范圍是~。8位二進制原碼表示數(shù)的范圍是-127~+127，16位二進制原碼表示數(shù)的范圍是-32767~+32767。

第三十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日（2）反碼數(shù)x的反碼記作[x]反，如機器字長為n，反碼定義如下：1.2.3二進制數(shù)的表示例如，當n=8時，[+1]反=00000001B，[+127]反=01111111B[-1]反=11111110B，[-127]反=10000000B注意：最高位仍為符號位，正數(shù)為0，負數(shù)為1。反碼表示數(shù)的范圍是~。8位二進制數(shù)反碼表示數(shù)的范圍是-127~+127，16位二進制數(shù)反碼表示數(shù)的范圍是-32767~+32767。

第三十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日（3）補碼數(shù)x的補碼記作[x]補，當機器字長為n時，補碼定義如下：1.2.3二進制數(shù)的表示例如，當n=8時，[+1]補=00000001B，[+127]補=01111111B[-1]補=28-|-1|=11111111B，[-127]補=28-|-127|=10000001B注意：最高位仍為符號位，正數(shù)為0，負數(shù)為1。補碼表示數(shù)的范圍是~。8位二進制數(shù)補碼表示數(shù)的范圍是-127~+127，16位二進制數(shù)補碼表示數(shù)的范圍是-32767~+32767。

第三十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日3.真值與補碼之間的轉換1.2.3二進制數(shù)的表示（1）真值轉換為補碼根據(jù)補碼的定義可以完成真值到補碼的轉換。

（2）補碼轉換為真值正數(shù)補碼轉換為真值比較簡單，由于正數(shù)的補碼是其本身，因此，正數(shù)補碼的真值x=[x]補()負數(shù)補碼與其對應的正數(shù)之間存在如下關系：[x]補——————→[-x]補——————→[x]補求補運算求補運算第三十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日求補運算是將一個二進制數(shù)按位求反加1的運算

1.2.3二進制數(shù)的表示例1-5求下列數(shù)的補碼。①設x=+127D，求[x]補。應用十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)的原則，可以得出x=01111111B。故[x]補=[+127]補=01111111B。②設x=-127D，求[x]補。對[x]補進行求補運算便可得到[-x]補。因此，[x]補=[-127]補=+1=+1=10000001B。第四十頁，共九十七頁，2022年，8月28日例1-6求以下補碼的真值。①設[x]補=01111110B，求x。該補碼的最高位為“0”，即符號位為“0”，該補碼對應的真值是正數(shù)。則x=[x]補=01111110B=+126D。②設[x]補=10000010B，求x。因為該補碼的最高位為“1”，即符號位為“1”，該補碼對應的真值是負數(shù)，其絕對值為：|x|==+1=B+1=01111101B+1=01111110B=+126D則x=-126D。1.2.3二進制數(shù)的表示第四十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日§1.2.4微機中數(shù)的表示定點法浮點法定點機：用定點表示的微機（51單片機)定點法表示整數(shù)，浮點法表示實數(shù)浮點機：用浮點表示的微機（PC機)1.2微機中的數(shù)制和數(shù)的表示第四十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.定點表示（單片機）純整數(shù)形式

純小數(shù)形式

定點機中通常采用純整數(shù)形式，以8位機為例，用8位二進制數(shù)表示一個純整數(shù)，格式如下：

符號Pf為符號位：0—正數(shù)，1—負數(shù)1.2.4微機中數(shù)的表示第四十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日在微機中，對于帶正、負號的數(shù)，其符號被數(shù)碼化了，這種表示數(shù)據(jù)的形式稱為機器數(shù)

注：機器數(shù)并不是指微機中的數(shù)1.2.4微機中數(shù)的表示第四十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日2.浮點表示（必須帶小數(shù)點）

對于任意一個二進制數(shù)N總可以表示為：

N=S×2P其中S是數(shù)N的尾數(shù)，P是數(shù)N的階碼。格式如下：Pf階碼PSf尾數(shù)SPf為階碼的符號位，0-正，1-負Sf為尾數(shù)的符號位，0-正，1-負1.2.4微機中數(shù)的表示第四十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日111.0101B=1.110101×210B

=0.111010×211B

當階碼P取不同數(shù)值時，尾數(shù)小數(shù)點位置是可以變動的，因此稱為浮點法數(shù)。為了使微機在運行過程中不丟失有效數(shù)字，提高運算精度，一般都采用二進制浮點規(guī)格化數(shù)，所謂浮點規(guī)格化是指1/2<|S|<1；即小數(shù)點后面的一位必須為1，小數(shù)點前面一位為01.2.4微機中數(shù)的表示第四十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日例：若有二進制數(shù)0.0011010B，規(guī)格化后的形式為0.11010×2–10B用8位二進制數(shù)的格式將其表示為浮點數(shù)：注：規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動舍去，所以用浮點數(shù)表示有可能產生誤差1.2.4微機中數(shù)的表示第四十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日設若有m位階碼，n為尾數(shù)，則數(shù)N的表示范圍為：

注：1）規(guī)格化后尾數(shù)超出三位小數(shù)部分自動舍去，所以用浮點數(shù)表示有可能產生誤差。2）當微機字長確定以后，階碼與尾數(shù)所占的位數(shù)由操作系統(tǒng)決定。當階碼越長則尾數(shù)越短，數(shù)的表示范圍越寬，但精度低；當階碼越短則尾數(shù)越長，數(shù)的表示范圍越窄，但精度高1.2.4微機中數(shù)的表示第四十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日練習題將下列十進制數(shù)用浮點表示法表示：①-3.756②+0.573答案：①00101111②000001001.2.4微機中數(shù)的表示第四十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日微機編碼：用規(guī)定好的二進制組合表示數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息§1.3.1ASCII碼

ASCⅡ碼是美國標準信息交換碼，有兩種版本問題：對于一些數(shù)據(jù)、字符、漢字等信息在微機中如何表示？1.3微機的編碼第五十頁，共九十七頁，2022年，8月28日96個圖形字符10個十進制數(shù)字52個英文字符34個其他字符32個控制字符回車符、換行符、退格符設備控制符和信息分隔符等

7位二進制數(shù)表示一個字符，早期用于電信行業(yè)，后被移植入微機，可表示128個字符1.3.1ASCII碼第五十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日采用8位二進制數(shù)表示一個字符的ASCⅡ碼，最高位為擴展位，最高位若為0，則為基本ASCⅡ碼。最高位為1，則為擴展的ASCⅡ碼，一般用來表示鍵盤上不可顯示的功能鍵編碼ASCⅡ碼表中:

A～Z

的ASCⅡ編碼是41H～5AH

a～z

的ASCⅡ編碼是61H～7AH

0～9

的ASCⅡ編碼是30H～39H

1.3.1ASCII碼第五十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日在微機中用二進制數(shù)表示十進制數(shù)的方法很多，常用的有8421BCD碼，即用四位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)，因組成它的4位二進制數(shù)碼的權為8、4、2、1而得名。（參看8421BCD碼表）1.3微機的編碼§1.3.2BCD碼第五十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日8421BCD編碼表

注：4位二進制數(shù)稱為一位8421BCD碼字1.3.2BCD碼第五十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日BCD碼與非BCD碼00000B10001B20010B30011B40100B50101B60110B70111B81000B91001BA1010BB1011BC1100BD1101BE1110BF1111B非BCD碼冗余碼非法碼BCD碼注：在0～9之間十進制數(shù)的BCD碼與十六進制是相同的，10以后的稱為非BCD碼1.3.2BCD碼第五十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.壓縮BCD碼是一個字節(jié)中存放兩個十進制數(shù)字位如：將十進制數(shù)8962用壓縮BCD碼表示 1000100101100010 在主存中存放形式：2.非壓縮BCD碼是指每個字節(jié)中只存放一個十進制數(shù)字位如：將十進制數(shù)8962用非壓縮BCD碼表示00001000000010010000011000000010 在主存中存放形式：1.3.2BCD碼第五十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日3.BCD碼加法運算BCD加法就是按“逢十進位”的原則進行相加，其和也是一個BCD數(shù)。但微機只能進行二進制加法，在相鄰BCD碼字之間只能“逢十六進位”。導致出現(xiàn)非BCD碼。因此需要對結果進行調整，做到“逢十進位”1.3.2BCD碼第五十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日結果仍為BCD碼96[34]BCD=00110100B+[62]BCD=01100010B10010110B

34+62=例：1.3.2BCD碼第五十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日例：89+95=184

[89]BCD=10001001B+[95]BCD=10010101B

100011110B←運算結果的低4位出現(xiàn)非BCD碼高4位出現(xiàn)進位，均應做加6調整

←

結果仍為BCD碼進位→

01100110B

+110000100B1.3.2BCD碼第五十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日低位向高位產生進位，高位出現(xiàn)非BCD碼均應作加6調整相加結果為無符號數(shù)，最高位進位有效進位結果仍為BCD碼117例：48+69=[48]BCD=01001000B+[69]BCD=01101001B10110001B100010111B01100110B+1.3.2BCD碼第六十頁，共九十七頁，2022年，8月28日

在BCD加法過程中，進制不同導致出現(xiàn)非BCD碼或某位向高位產生進位，使運算結果不正確。在這種情況下均應作加6調整，以補上多拿走的6。十進制調整在微機中有專門的調整電路自動完成總結：1.3.2BCD碼第六十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日練習題①[65]BCD+[78]BCD=?②[35]BCD+[82]BCD=?1.3.2BCD碼第六十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日BCD碼減法運算與加法運算同理減法運算的調整原則：在運算過程中某位出現(xiàn)借位或非BCD碼，相應位作減6調整，減去多借的6。也是有專門的指令來完成的例：58-25=[58]BCD=01011000B[25]BCD=00100101B-00110011B結果仍為BCD碼334.BCD碼減法運算

1.3.2BCD碼第六十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日例：35-28=←低四位向高四位借位←運算結果的低4位出現(xiàn)非BCD碼700001101B[35]BCD=00110101B_

[28]BCD=00101000B

00000111B00000110B_←

個位做減6調整←結果仍為BCD碼1.3.2BCD碼第六十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日練習題①[95]BCD-[78]BCD=?②[85]BCD-[27]BCD=?1.3.2BCD碼第六十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.二進制數(shù)的算術運算

1.4二進制數(shù)的運算及其電路

二進制數(shù)的運算加法運算規(guī)則：0+0=00+1=11+0=11+1=0（進位1）第六十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.4.1二進制數(shù)的運算減法運算規(guī)則：0-0=01-1=01-0=10-1=1（有借位）乘法運算規(guī)則：0×0=1×0=0×1=01×1=1除法運算規(guī)則：二進制數(shù)的除法是乘法的逆運算第六十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日“與”運算（AND）1.4.1二進制數(shù)的運算2.二進制數(shù)的邏輯運算

“或”運算（OR）第六十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.4.1二進制數(shù)的運算“非”運算（NOT）“異或”運算（XOR）第六十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.4.1二進制數(shù)的運算第七十頁，共九十七頁，2022年，8月28日微機中的運算都是在運算器中運行的，運算器是由加法器構成的，只會做二進制加法運算，一位二進制全加器電路如圖所示：FASiAiBiCi+1Ci全加器真值表1.4二進制數(shù)的運算及其電路

加法器第七十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.4二進制數(shù)的運算及其電路§1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日a0a1a2a3a4a5a6a7為被加數(shù)/被減數(shù)b0b1b2b3b4b5b6b7為加數(shù)/減數(shù)S0S1S2S3S4S5S6S7為和或差C1C2C3C4C5C6C7C8為加法運算中低位向高位的進位

SUB為加減控制信號1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日

當執(zhí)行減法指令時，SUB=1，圖中各異或邏輯門均為反相邏輯門，則Si=ai-bi+ci=ai+bi+ci，并且FA連同SUB的狀態(tài)一起做加法運算

當執(zhí)行加法運算指令時，SUB=0，圖中各異或邏輯門均為同相邏輯門，對加數(shù)沒有任何影響，則Si=ai+bi+ci

結論：微機作減法運算時，其運算過程是：一個數(shù)減去另一個數(shù)，等于加上另一個數(shù)的反碼并加1，這個運算過程稱為補碼運算

1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日圖中OV是溢出標志位，運算結果有溢出時，OV=1，否則OV=0，溢出的原因是運算結果超出了微機中數(shù)的表示范圍圖中Cy是進位（或借位）的狀態(tài)標志位，做加法運算時若最高位（FA7）有進位，則Cy=1，否則Cy=0；做減法運算時若FA7位無進位，說明不夠減，有借位現(xiàn)象，則Cy=1，否則，Cy=0

Cy=C8⊕SUBOV=C7⊕C81.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日補碼運算

研究表明，微機中的數(shù)一律用補碼的形式表示的，兩個數(shù)加法運算時，應將參加運算的數(shù)化成補碼形式，相加后的結果仍為補碼，對于有符號數(shù)來說，符號位無須單獨處理，符號位可直接參加運算，不影響最終結果[X]補+[Y]補=[X+Y]補1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日

正數(shù)的補碼表示與原碼相同；負數(shù)的補碼表示等于該數(shù)的原碼取反（反碼）加1。理論依據(jù)：[X]補=模+X（如何理解？）

舉例：假設現(xiàn)在的標準時間是4點整，而一只時鐘卻指示7點整。如何校準時鐘？

①7-3=4②7+9=7+5+4=12（自動丟失）+4=47+9=4（mod12）[-3]補=12+9=9=12-3

[5]補=12+5=58位單片機mod128（28）11111111（127）（100000000）[X]補=2n+X（mod2n）數(shù)的補碼1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日例：35+42=[35]補=00100011

+[42]補=00101010

001001101

Cy=0，OV=0，結果為4DH，仍為補碼形式。若要顯示運算結果，應對運算結果求真值

+77真值就是將補碼形式的運算結果用“+”“–”號的形式來表示運算結果的實際數(shù)值。一般用十六進制或十進制表示加法運算（SUB=0）1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第七十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日例：35+(-42)=[35]補=00100011

+[-42]補=11010110

011111001

C8=0，Cy=0，OV=0，說明沒有溢出。運算結果為負，若求真值，須對運算結果求補碼-71.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第八十頁，共九十七頁，2022年，8月28日練習題①已知X=-76，Y=+23，求X+Y=？OV=？Cy=?②已知X=-76，Y=-69，求X+Y=？OV=？Cy=?答案：①X+Y=-53OV=0Cy=0②X+Y=-145（+111）OV=1Cy=11.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第八十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日例：85+78=[85]補=01010101

+[78]補=01001110

010100011

Cy=0，OV=1，說明運算結果出現(xiàn)溢出現(xiàn)象，運算結果超出了微機中對數(shù)的表示范圍1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第八十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日若將上述運算“看成”是有符號數(shù)的運算，運算結果的最高位可“看作”符號位，結果為負數(shù)，由于8位有符號數(shù)補碼的表示范圍為–128~+127，該運算結果顯然超出了數(shù)的表示范圍，OV=1產生了溢出現(xiàn)象，運算結果無意義，應做溢出提示

85+78=溢出1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第八十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日若將上述運算“看成”是無符號數(shù)的運算，運算結果的最高位不再做符號位了，而是數(shù)值位（權為128），8位無符號數(shù)補碼的表示范圍為0~255，盡管產生了溢出標志，但運算結果仍有意義，真值為16385+78=1631.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第八十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日微機的補碼運算可分為帶符號數(shù)的補碼運算和無符號數(shù)的補碼運算，但微機并不認識數(shù)的屬性，運算器在進行加減運算時并不區(qū)分操作數(shù)是否帶有符號，運算過程都是一樣的當SUB=0時，直接將兩個數(shù)相加，當SUB=1時，將減數(shù)求補（取反加1），再進行運算。在運算的同時自動設置CY和OV，運算后若是無符號數(shù)，通過判斷CY確定是否有進位，如果是帶符號數(shù)，則通過判斷OV確定是否溢出1.4.3二進制數(shù)的加法/減法電路第八十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日例：求下列有符號數(shù)的補碼運算，并求真值76+23=[76]補=01001100+[23]補=00010111

01100011

Cy=