單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,微型計算機系統(tǒng),與接口技術(shù),1,基礎(chǔ)知識,Ch.1 計算機基礎(chǔ),1.1計算機中的數(shù)制,1.2計算機中數(shù)據(jù)的編碼（一）,1.2計算機中數(shù)據(jù)的碼制（二）,1.4計算機系統(tǒng)的基本組成(一),1.4計算機系統(tǒng)的基本組成(二),Ch.7 存儲器系統(tǒng),7.1 概述,2,第1章 計算機基礎(chǔ),3,IBM PC系列微機中微處理器簡介,64G,233333M,36,64,64,750,32,1997,奔騰2,1.2-3G,64,64,2300,32,2000,奔騰4,233333M,64,64,750,32,奔騰3,512K,16K,8K,有,無,無,無,高速,緩存,150200M,60166M,25100M,1233M,620M,4.77M,4.77M,主頻,64,64,32,32,16,8,16,外部總線寬度,550,310,120,27.5,13.4,2.9,2.9,晶體管,(萬個),1995,1993,1989,1986,1982,1979,1978,發(fā)布,年分,1M,20,16,16,8086,4G,32,64,32,奔騰,4G,32,32,32,386,1M,20,16,16,8088,64G,36,64,32,P6,4G,32,32,32,486,16M,24,16,16,286,尋址空間,地址總線寬度,數(shù)據(jù)總線寬度,字長,(位),型號,4,Intel 微處理器,1971年，第一款4位微處理器4004,1974年，8位微處理器8080,1978年，16位微處理器8086,1979年，又開發(fā)出了8088,1981年，美國IBM公司將8088芯片用于其研制的PC機,1982年，研制出了80286微處理器,1985年 10月17日，32位微處理器80386 DX正式發(fā)布,1989年，80486芯片,1993年，Pentium CPU問世,1996年底，多能Pentium MMX,1998年，Pentium II、至強Xeon、賽揚Celeron,1999年春，Pentium III,2000年，Pentium 4,2002年，超線程技術(shù)（HT，Hyper-Threading）,2005年 4月18日，全球同步首發(fā)雙核處理器奔騰D,2006年 11月，推出4核處理器,5,80核處理器,6,80核處理器,2007-02-11,核心面積275平方毫米,主頻3.16GHz,電壓0.95V,數(shù)據(jù)帶寬1.62Tb/s,浮點運算能力1.01TFlops,相當(dāng)于1萬顆10年前的Pentium Pro,功耗不過62W,比core 2 duo還低,7,1.1 計算機中的數(shù)制,1.1.1 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示,（1）基r進位數(shù)制,S,=N=,其中，K,i,0，1，r-1；n，m是正整數(shù)。,特點：只用r個符號表示數(shù)值；逢r進一。,8,（2）十進制數(shù),S,10,=N=,（3）二進制數(shù),S,2,=N=,其中，D,i,0，1，2，3，4，5，6，7，8，9；n，m是正整數(shù)。,特點：只用10個符號表示數(shù)值；逢十進一。,其中，B,i,0，1；n，m是正整數(shù)。,特點：只用2個符號表示數(shù)值；逢二進一。,9,（5）十六進制數(shù),S,16,=N=,其中，H,i,0，1，15；n，m是正整數(shù)。,特點：只用16個符號表示數(shù)值；逢十六進一。,（4）八進制數(shù),S,8,=N=,其中，Q,i,0，1，7；n，m是正整數(shù)。,特點：只用8個符號表示數(shù)值；逢八進一。,10,F,15,7,7,E,14,6,6,D,13,5,5,C,12,4,4,B,11,3,3,A,10,2,2,9,9,1,1,8,8,0,0,等值的一位,十六進制數(shù),十進制數(shù),等值的一位,十六進制數(shù),十進制數(shù),11,（,）二進制數(shù)與八、十六進制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換,1.1.2 r進制數(shù)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換,因為,2,8=3，,所以1位八進制數(shù)可以由3位二進制數(shù)表示；,因為,2,16=4，,所以1位十六進制數(shù)可以由4位二進制數(shù)表示。,例1 （1100101.1001）,2,=（）,8,例2 (324.66),8,=(),2,(324.66),8,=(11010100.11011),2,（1100101.1001）,2,=（145.44）,8,12,例4 (17E.58),16,(),2,例3 (101011.11),2,=(),16,(101011.11),2,=(2B.C),16,(17E.58),16,（1,0111,1110.0101,1),2,13,（2,）十進制數(shù)與二進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換,十進制整數(shù)二進制數(shù),算法：除取余，直到商為零為止.,2,2,2,1,2,0,所以，(11),10,=(1011),2,1 1,5,2,H,14,十進制數(shù)純小數(shù)二進制數(shù),算法:乘2取整,直到乘積的小數(shù)部分為0或達到一定的精度時止。,(0.8125),10,=(0.1101),2,0.8125,2,1,.250,2,0,.5,2,1,.0,1,.625,2,H,15,十進制帶小數(shù) 二進制數(shù),整數(shù)、純小數(shù)分別計算,再合并,(11.8125),10,=(1011.1101),2,16,1.1.3 二十進制數(shù)(BCD碼數(shù)),用四位二進制數(shù)代表一位十進制數(shù)，又稱BCD碼數(shù).,4,0100,0100,3,0011,0011,2,0010,0010,1,0001,0001,0,0000,0000,等值的一位十進制數(shù),等值的一位BCD碼數(shù),四位二進制數(shù),17,1111,1110,1101,1100,1011,非法BCD碼,1010,9,1001,1001,8,1000,1000,7,0111,0111,6,0110,0110,5,0101,0101,4,0100,0100,3,0011,0011,2,0010,0010,1,0001,0001,0,0000,0000,等值的一位十進制數(shù),等值的一位BCD碼數(shù),四位二進制數(shù),18,例:設(shè) X=(01010110),2,Y=(01010110),BCD,Z=(5 A),16,問:X,Y,Z中哪個最大?,解:,X=(01010110),2,=2,6,2,4,2,2,2,1,=(86),10,不同數(shù)制的數(shù)比較大小,要把它們化為同一的數(shù)制，才好比較。,Y=(01010110),BCD,=(56),10,Z=(5A),16,=516,1,1016,0,=(90),10,Z最大.,19,1.2 計算機中數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼,1.2.1,數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中的表示,1.定點數(shù)的表示方法,所謂定點，即數(shù)據(jù)的小數(shù)點的位置不變。,若用n+1位二進制數(shù)表示一個定點數(shù)X，即,X=x,0,x,1,x,2,x,n,就可以在計算機中表示為：,x,0,x,1,x,2,x,n,0：正數(shù),x,0,=,1：負(fù)數(shù),符號,尾數(shù),20,若X為純小數(shù)，則小數(shù)點位于x,0,和x,1,之間：,x,0,x,1,x,2,x,n,若X為整數(shù)，則小數(shù)點位于x,n,的右邊：,x,0,x,1,x,2,x,n,其數(shù)值范圍：0,|,X,|,1,2,-n,；,其數(shù)值范圍：0,|,X,|,2,n,1,。,21,2.,浮點數(shù),的表示方法,小數(shù)點在數(shù)據(jù)中的位置可以左右移動的數(shù)稱作浮點數(shù)。,浮點數(shù)一般表示為,N=,M,R,E,M（Mantissa）：尾數(shù)；,R（Radix）：階的基數(shù)；在計算機中為2、8、16；,E（Exponent）：階的階碼。,例：,5678=,5.678,10,3,例：,(11.01),2,=,1.101,2,1,=,0.1101,2,2,=11.01 2,0,=110.1 2,-1,=,56.78,10,2,=,567.8,10,1,22,浮點數(shù)格式如下:,E,S,E,1,E,2,E,m,M,S,M,1,M,2,M,n,E,M,階符,尾符,浮點數(shù)的小數(shù)點的位置形式固定在MS與M1之間，小數(shù)點的左右“移動”,由E決定，因此尾數(shù)必為小數(shù)。,例,：(11.01,),2,的浮點數(shù)表示為:,0 1 0 0 1 1 0 1,23,真值：實際的數(shù)值數(shù)據(jù)。,如：101 101,字長：包括符號位在內(nèi)，一個機器數(shù)具有的位數(shù)。,如：字長n=8的機器數(shù)，除了符號位，數(shù)值部分 為7位,機器數(shù)（機器碼）：機器內(nèi)表示的數(shù)值數(shù)據(jù)。,1.2.2,二進制數(shù)的編碼,下面介紹機器數(shù)的表示方法（原碼，補碼，反碼）。,正數(shù) 負(fù)數(shù),0,xxxxxxx,1,xxxxxxx,24,1.原碼表示法,定義:若定點整數(shù) X 的原碼形式為 x,0,x,1,x,2,x,n,則有,設(shè) x=+101,字長為4位的原碼為x,原,=,0,101,設(shè) x=101 字長為8位的原碼為x,原,=,1,0000101,x=+0 字長為8位的原碼為x,原,=,0,0000000,x=0 字長為8位的原碼為x,原,=,1,0000000,字長為8位的原碼為x,原,=,0,0000101,25,2.,補碼表示法,定義:若定點整數(shù) X 的補碼形式為 x,0,x,1,x,2,x,n,則有,例,x=+101,字長為8位的補碼為x,補,=,0,0000101,x=101,字長為8位的補碼為x,補,=,1,1111011,x=+0，字長為8位的補碼為x,補,=,0,0000000,26,3.反碼表示法,定義:若定點整數(shù) X 的反碼形式為 x,0,x,1,x,2,x,n,則有,例,x=+101 字長為8位的反碼為x,反,=,0,0000101,x=101 字長為8位的反碼為x,反,=,1,1111010,x=+0 字長為8位的反碼為x,反,=,0,0000000,x=0 字長為8位的反碼為x,反,=,1,1111111,27,4.小結(jié)：,正數(shù)的原、反、補碼與真值數(shù)相同；,求負(fù)數(shù)補碼可先求反碼再在末位加1。,零補碼唯一；,計算機系統(tǒng)中一律用補碼進行運算。,28,1.2.3,補碼到真值的轉(zhuǎn)換,設(shè) X,補,=,x,0,x,1,x,2,x,n,。,當(dāng) x,0,=0，X=X,補,；,當(dāng) x,0,=1，X=,-,(,2,n,-x,1,x,2,x,n,),。,整數(shù)的補碼轉(zhuǎn)換為真值可按如下方式進行.,29,例1 設(shè)X,補,=(96),16,則x=(?),10,解:x,補,=(96),16,=10010110,則 x=1101010=(106),10,例2 設(shè)x=(120),10,則x,補,=(?),16,解：x=(120),10,=(1111000),2,則 x,補,=(10001000),=(88),16,例3 設(shè)x=(100),10,則x,補,=(?),16,解:x=(100),10,=(+1100100),2,則 x,補,=(01101100)=(64),16,例(設(shè)字長n=8),30,1.2.4 n位二進制整數(shù)補碼的加減運算,補碼的加減運算,補,補,補,補,補,補,條件：(1)符號位參加運算,(2)以,2,n,為模,(3)當(dāng)真值滿足下列條件時，結(jié)果是正確的，,否則結(jié)果錯誤,2,n-1,x,y,x+y,xy +127，2,15,1,2,15,(1)雙符號位判斷法,35,(2),計算機怎樣表示進位和溢出,溢出判斷電路,CF,OF,36,a 運算器一律把操作數(shù)看成是有符號的數(shù),b 最高位的進位值保存在“進位標(biāo)志寄存器”中,c 加數(shù)，被加數(shù)的最高位相同，且和結(jié)果的最高,位相異，并溢出標(biāo)志為1,如果參與運算的數(shù)是無符號數(shù)，則判進位標(biāo)志，,進位標(biāo)志=1，表示溢出。,如果參與運算的數(shù)是有符號數(shù)，則判溢出標(biāo)志，,溢出標(biāo)志=1，表示溢出。,(3),程序員如何判斷溢出,37,例：加數(shù)=,0,1000010,被加數(shù)=,0,1100011,再如：加數(shù)=,1,0111110,被加數(shù)=,1,0011101,若加數(shù)、被加數(shù)為無符號數(shù)，則結(jié)果=10100101=165,若加數(shù)、被加數(shù)有符號數(shù)，則結(jié)果=91,若它們是無符號數(shù)，結(jié)果=+91 (CF=1),它們是有符號數(shù)，結(jié)果=+91 (OF=1),CF=0，OF=1,和=,0,1,0100101,和=,1,0,1011011,CF=1，OF=1,結(jié)果都錯,（