第1章 微型计算机概述

称为机器数的码制。
1.3.2 计算机中数值数据的表示
2.带符号数的原码、反码、补码表示
（1）原码：规定最高位为符号位，正数的符号位用 “0”表示，负数的符号位用“1”表示，其他数值位 按照二进制来表示数的绝对值。 例如：当机器字长为8位二进制数时： X1＝＋1010111，则 [X1]原＝01010111； X2＝－1010111，则 [X2]原＝11010111。
十六进制数转换为二进 制数
1.3.1 计算机中的数制及其转换
各种计数制之间的对应关系
十进制 二进制 十六进制 十进制 二进制 十六进制
0 1 2 3 4 5 6 7
0000B 0001B 0010B 0011B 0100B 0101B 0110B 0111B
0பைடு நூலகம் 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H
机器人
1.2 微机的主要特点与性能指标
1.2.1 微机的主要特点
微型计算机采用了许多先进的加工工艺和制造技术，其硬件和软
件的有机结合，显示出许多突出优点，使得微型计算机从问世以
来就得到了极其迅速的发展和广泛的应用。其特点可以概括如下： （1）功能强
（2）可靠性高
（3）价格低 （4）适应性强 （5）体积小、重量轻 （6）维护方便
1.3.1 计算机中的数制及其转换
1.数制的基本概念
用于表示数值大小的基本符号称为“数码”，全部数码的个数称为 “基数”，用“逢基数进位”的原则进行计数称为进位计数制。一 个数值中的每位有不同的“位权”，位权与基数的关系是：位权等 于基数的若干次幂。 为了区分各种计数制的数据，可以采用以下两种方法进行书写表达。 （1）在数字后面加写相应英文字母作为标识。 （2）在数字的括号外面加计数制下标，此种方法比较直观。
② 对于负数的补码，求其真值时可以将补码除符号位
以外的数值位按位求反后在末位加1（即得到原码），
即可得到该负数补码对应的真值。
1.3.2 计算机中的数制及其转换
【例1.11】 已知[X1]补=01011001B，求真值X1； 已知[X2]补=11011010B，求真值X2。
1.3.2 计算机中的数制及其转换

1.3 计算机中的信息表示
计算机的基本功能是对数据进行加工，计算 机内的数字、字符、指令、控制状态、图形 和声音等信息都采用二进制数据形式来表示。 在使用上人们把计算机中的数据分为两类： 一类是用来表示量的大小的数，能够进行算 术等运算；另一类是编码，在计算机中用来 描述某种信息。
1.2.2 微机的性能指标
1.数据单位 （1）位（bit） （2）字节（Byte） （3）字（Word） 2.微机的主要性能指标 （1）字长 （2）运算速度（主频与多核） （3）内存容量 （4）内存速度（内存频率与多通道） （5）系统总线的传输速率（外频） （6）性能价格比
1.1 微机的发展与应用
随着大规模集成电路的发展，一块集成 电路芯片可以包含成千上万个晶体管电 路，从而将传统计算机的运算器和控制 器等部件集成在一块大规模集成电路芯 片上作为中央处理部件，简称为微处理 器。
微型计算机系统
微型计算机
微型计算机是以微 处理器芯片为核心 ，配上内存芯片、 系统总线与I/O接 口电路（主板）、 输入设备、输出设 备、外部存储设备 以及电源机箱等构 成的硬件装置，简 称微型机或微机。
【例1.11】 已知[X1]补=01011001B，求真值X1； 已知[X2]补=11011010B，求真值X2。
1.3.2 计算机中数值数据的表示
3.定点数和浮点数 （1）定点数：这是指小数点的位置固定不变的数，其 小数点隐含表示不占位数。 机器字长为n 时表示的带符号定点数的范围
码制 原码 反码 补码 定点整数 -(2n-1-1)～+(2n-1-1) -(2n-1-1)～+(2n-1-1) -2n-1～+(2n-1-1) 定点小数 -(1-2-(n-1)) ～+(1-2-(n-1)) -(1-2-(n-1)) ～+(1-2-(n-1)) -1～+(1-2-(n-1))
X2＝－1010111，则 [X2]原＝11010111，
[X2]补＝10101001。
1.3.2 计算机中数值数据的表示
（4）补码与真值之间的转换：已知某数的真值可以通
过补码的定义来完成真值到补码的转换；反之，若已知 某数的补码也可以通过以下方法来求出其真值。
① 对于正数的补码，其真值等于补码本身；
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.4】将十进制小数(0.8125)10转换为二进制小数。按照转换规 律，采用“乘2顺取整”的方法，过程如下 ：
若出现乘积的小数部分一直不为“0”，则可以根据计算精度的要求截取一定的位数即可。
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.5】将十进制整数(2347)10转换为十六进制整数。按照转换规 律，采用“除16倒取余”的方法，过程如下 ：
负数的反码与负数的原码有很大区别，反码通常用作求 补码过程中的中间形式。
1.3.2 计算机中数值数据的表示
（3）补码：正数的补码与其原码相同，负数的补码为
其反码在最低位加1。 例如：当机器字长为8位二进制数时： X1＝＋1010111，则 [X1]原＝01010111， [X1]补＝01010111；
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.8】将十六制数(AF8.8)16 转换为十进制数。采用按位权展
开求和的方法， 过程如下 ：
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.9】将二制数(1110110010110.010101101)2 转换为十六进
制数。从小数点开始分别向左或向右，将每4位二进制数分成1组，
1.1 微机的发展与应用
1.1.1 微型计算机的产生与发展
微型计算机诞生于20世纪70年代初。 微型计算机的发展主要表现在其核心部件--微处理器的发展上，每当一款新型的微 处理器出现时，就会带动微机系统的其他
部件相应发展，根据微处理器的字长和功
能，微型计算机的发展大体上可分为以下 几个阶段：
第一代 4位和8位低档微处理 器时代
7C2FH或 (7C2F)16
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.1】
【例1.2】
11010.101 ＋ 1001.110
100100.011
05C3 ＋ 3D25
42E8
1.3.1 计算机中的数制及其转换
2.数制之间的转换 在计算机内部处理数据时使用的是二进制数， 其运算规则简单，机器实现容易；但由于它不 便于书写和阅读，所以通常用十六进制数表示； 而人们日常习惯用十进制数；因此有时需要将 不同的数制进行转换。
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.6】将十进制小数(0.8129)10转换为十六进制小数。按照转换 规律，采用“乘16顺取整”的方法，过程如下 ：
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.7】将二进制数(1011001.101)2 转换为十进制数。采用按位 权展开求和的方法，过程如下 ：
微型计算机系统是 以微型计算机为主 体，配上系统软件 与应用软件而组成 的系统，简称微机 系统。但在很多情 况下，人们也将其
微处理器 微处理器是一块由 算术逻辑运算单元 、控制器单元、寄
存器组以及内部总
线接口等构成的大 规模集成电路芯片 ，通常又简称为 CPU。
简称为“微机”或
“系统”。
1.1 微机的发展与应用
不足4位的补0。过程如下 ：
1.3.1 计算机中的数制及其转换
【例1.10】将十六制数(72A3.C69)16 转换为二进制数。将每位十六 进制数用4位二进制数表示。过程如下 ：
1.3.2 计算机中数值数据的表示
1.机器数与码制
各种数值数据在计算机中的表示形式称为机器数，其特 点是采用二进制表示法。机器数所代表的实际数值称为 该机器数的真值。 机器数有无符号数和带符号数之分。无符号数在机器数 中没有符号位，所有位数都用来表示数值；带符号的机 器数可采用原码、反码和补码等不同的表示方法，这些
1.3.1 计算机中的数制及其转换
计数制转换要求 十进制整数转换为二进 制(或十六进制)整数 十进制小数转化为二进 制(或十六进制)小数 二、十六进制数转换为 十进制数 二进制数转换为十六进 制数 相应转换遵循的规律 该十进制整数连续去除以基数2(或基数16)，直至商等于 “0”为止，然后逆序排列每次除后所得到的余数 该十进制小数连续去乘以基数2(或基数16)，直至乘积的小 数部分等于“0”，然后顺序排列每次乘积的整数部分 用其各位所对应的系数，按照“位权展开求和”的方法即 可 从小数点开始分别向左或向右，将每4位二进制数分成1组 ，不足4位的补0，然后将每组用一位十六进制数表示即可 将每位十六进制数用4位二进制数表示即可
8位 微型 计算机
16位 微型 计算机
32位 微型 计算机
64位 微型 计算机
单片机
单板机
位片机
PC机
1.1.3 微型计算机的应用
应用 人工智能 网络与 通讯 专家系统 计算机 辅助处理 计算机 仿真 过程控制 决策支持 系统 办公 自动化 科学计算 计算机 辅助教学 计算机 辅助测试 计算机 辅助制造 计算机 辅助设计 信息管理 管理信息 系统 事务处理 系统 多媒体 应用
第六代 64位及多核微处理器时 代
第二代 8位中高档微处理器 时代
微型计 算机的 发展
第五代 超级32位微处理器时代
第三代 16位微处理器时代 第四代 32位微处理器时 代
1.1.2 微型计算机的分类
微型 计算机 的分类
按照CPU 的字长 来分类