单片机ppt课件第1章 计算机基础知识.ppt

0 计算机中数的表示方法及运算,引言: 十进制数是人们习惯使用的进制。 计算机只能“识别”二进制数。 为了书写和识读方便，计算机程序需要用十六进制数表示。 十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系、相互转换和 运算方法，是学习计算机必备的基础知识。,第1章 计算机基础知识,1.1 二进制数及其在计算机中的使用1.1.1 二进制数的进位计数特性 1. 进位计数制 2. 二进制数1.1.2 机器数与机器数表示形式 1. 机器数 2. 符号数和无符号数 3. 定点数与浮点数 4. 原码、反码和补码 （1）原码 （2）反码 （3）补码1.1.3 计算机中二进制数的单位,1. 位（Bit） 2. 字节（Byte） 3. 字（Word）1.1.4 计算机使用二进制数的原因 1. 易于实现 2. 运算简单 3. 具有逻辑属性 4. 可靠性高 5. 节省硬件设备1.2 二进制数的算术运算和逻辑运算1.2.1 二进制算术运算 1. 二进制加法运算 2. 二进制减法运算,3. 二进制乘法运算 4. 二进制除法运算1.2.2 二进制逻辑运算 1. 逻辑“或”运算 图1.1 具有逻辑“或”关系的并联开关,2. 逻辑“与”运算 图1.2 具有逻辑“与”关系的串联开关 3. 逻辑“非”运算 4. 逻辑“异或”运算1.3 供程序设计使用的其他进制数1.3.1 十进制数与十六进制数 1. 十进制数 2. 十六进制数,1.3.2 不同进制数之间的转换 1. 各种进制整数转换为十进制数 2. 十进制整数转换为二进制数 3. 十进制整数转换为十六进制数 4. 二进制整数与十六进制整数之间的相互 转换 （1）二进制整数转换为十六进制数 （2）十六进制整数转换为二进制数1.4 计算机中使用的编码 1. 二一十进制编码 2. ASC码,1.5 微型计算机概述,图1.3 微型计算机系统组成框图,1.5.1 微型计算机硬件系统,图1.4 以运算器为中心的计算机框图 图1.5 以存储器为中心的计算机框图,1.5.2 微型计算机软件系统 1.5.3 微型计算机的工作过程 1. 取指令阶段 2. 执行指令阶段,二进制、十进制和十六进制数, 十进制数 主要特点： 基数是10。有10个数码（数符）构成： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 进位规则是“逢十进一”。,【例】 1234.56= 1103+2102+3101+4100+510-1+610-2= 1000+200+30+4+0.5+0.06 上述，103、102、101、100、10-1、10-2 称为十进制数各数位的 “ 权 ” 。, 二进制数 主要特点： 基数是2。只有两个数码：0 和 1。 进位规则是“逢二进一”。 每左移一位,数值增大一倍；右移一位,数值减小一半。 二进制数用尾缀B作为标识符。【例】 111.11B= 122 +121 +120 +12-1+12-2= 7.75 其中，22、21、20、2-1、2-2 称为二进制数各数位的“ 权 ”, 十六进制数 主要特点： 基数是16。共有16个数符构成： 0、1、9、A、B、C、D、E、F。其中， A、B、C、D、E、F 代表的数值分别为 10、11、12、13、14、15。 进位规则是“逢十六进一”。 十六进制数用尾缀H表示。【例】A3.4H = 10161+3160+416-1 = 160+3+0.25 = 163.25 其中，163、162、161、160、16-1、16-2 称为十六进制数各数位的“权”。,十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表,数制转换 二进制数与十六进制数相互转换 二进制数转换成十六进制数 整数部分： 自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部分用相应的十六进制数替代； 小数部分： 自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；, 十六进制数转换成二进制数每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。, 十进制数整数转换成十六进制数的方法：除16取余法, 十进制数转换成二进制数、十六进制数, 十进制小数转换成二进制小数的方法：乘2取整法, 整数部分的转换, 十进制整数转换成二进制整数的方法： 除2取余法, 小数部分的转换, 十进制小数转换成十六进制小数的方法：乘16取整法,3.1 十进制二进制的转换,把一个十进制整数依次除以2，并记下每次所得的余数（1或0），最后所得的余数的组合即为转换的十进制数。第一位余数为最低位（LSB），最后一个余数为最高位（MSB）。例如： 126= 1111110B,例如：213=11010101B,十进制数转换成二进制,例如：0.318=0.010100010B,3.2 十进制十六进制的转换,十进制转换成十六进制与十进制转换成二进制方法一样，只是除数为16而不是2。而余数是0F中的任一个数。 例如： 9168=23D0H,返回,二进制数和十六进制数运算,【例】00110101B+10011100B,1 二进制数四则运算,规则：0 + 0 = 0，0 + 1 = 1 + 0 = 1， 1 + 1 = 0（向高位进1）。,11010001B,1.1 二进制数加法运算,【例】10110101B-10011100B,规则：0 0 = 0，1 0 = 0，1 1 = 0， 0 1 = 1（向高位借1）。,1.2 二进制数减法运算,00011001B,1101,1.3 二进制数乘法运算,规则：00=0，10=01=0，11=1。,【例】 1101B 1001B,1110101B,+ 1101,1.4 二进制数除法运算,规则：00=0，01=0，11=1。,2.基本逻辑运算常用有“与”、“或”、“非”、“异或”等逻辑运算。（1）“与”：AND，“有0出0，全1出1”，C=AB，运算规则：00=0， 01=0，10=0，11=1（2）“或”：OR，“有1出1，全0出0”，C=A + B，运算规则：0+0=0， 0+1=1， 1+0=1， 1+1=1（3）“非”：NOT，“求反”，C=运算规则：（4）“异或”：XOR，“异则1，同则0”，C= AB，运算规则：00=0， 10=1，01=1， 11=0 例如：DAH、99H两个数的四种运算方法如下：,与：DAH 99H=98H； 或：DAH + 99H=DBH； 异或：DAH + 99H=43H； 如图：,2.1 二进制数“与”运算,规则：0 0 = 0，1 0 = 0， 1 0 = 0，1 1 = 1。,规则： 0 0 = 0，1 0 = 1， 1 1 = 1，0 1 = 1。,2.2 二进制数“或”运算,2.4 二进制数“异或”运算,规则：00 = 0，01 = 1， 10 = 1，11 = 0。,3 十六进制数运算,先将十六进制数转换成二进制数，然后根据二进制运算法则进行运算，再转换成十六进制数。,计算机只能识别0、1两种信息，那么“符号数”在计算机中如何表示呢？(8位二进制数)比如RAM中某单元的内容是 EFH 11101111B，代表十进制数多少呢？ 又如，+17，-17计算机是如何识别的呢？,符号数的表示法,试问：+17又是如何表示呢？（ 00010001B） 1、机器数与真值 符号的数码化：将符号用“0正1负”表示，并以二进制数的最高位（D7位）作为符号位。例如：（原码） +91=0 1011011 = 5BH； -91=1 1011011= -5BH；,机器数：数据在计算机中连同数码化的符号位一起 表示的编码数。真 值：把机器数实际代表的数称为机器数的真值。 2、原码表示法 D7位作为符号位（0正1负），D6D0为原来的二进制数值位。例如：（+55）原 =0 0110111 （- 55）原 =1 0110111,特点： 1）8位二进制数表示的范围：-127 +127； 2）（+0）原=00000000B，（0）原=10000000B不相； 3）加、减运算困难。3、反码表示法 正数的反码 = 正数的原码 负数的反码 = 相应正数的原码按位取反例如：（+0）反 = 0 0000000；（+127）反 = 0 1111111 （- 0）反 = 1 1111111；（-127）反 = 1 0000000特点： 1）范围 -127 +127； 2）+0、-0不相等； 3）求真值时，若D7=1，则按位取反。,4、计算机内符号数的补码表示法（1）引例一：钟表调时 如图：10点6点，可以逆时针拨，也可顺时针拨： 逆拨： 10 4 = 6 （减） 顺拨： 10 + 8 = 18 = 12 + 6 = 6 （加） 在顺拨中，12可自然丢失，称为模；而8被称为是 4的补码。,显然钟表采用十二进制，系统所能表示的最大量程为12，称之为模（基）。 8 = 12 4 =12 + （4） （ 4）补 = 12 4 =12 +（ 4） = 8 即： （X）补 = 模 + X（2）二进制补码的计算方法 正数的补码 = 正数的原码 负数的补码 = 反码加1(相应正数的原码按位取反，再加1） 例如： （-127）补 = 10000001 （-1）补 = 11111111 特点：1）补码的符号位作为数值的一部分，可以参加运算； 2）0只有一种表示，即 + 0 = - 0 = 00000000；,3）表示范围：-128+127（80H7FH）； 4）比原码多一种组合，即1000 0000（-128）其最高位“1” 既表示符号，又表示数值； 5）求真值时，若D7 = 1，则通过对补码再求补，添“-”而得； 作用： 将减法运算转换为加法运算。 练习： 1）十进制数8，18，113的补码（负数F8；EEH；8FH），2）补码数1BH，C9H的真值 （+27；-55）3）5 8=0000 0101 00001000=00000101+1111 1000=FDH4） 8位二进制数的模？ （ 256=1 0000，0000=1111 1111+1）补码的进一步解释：引例二：十进制数（以二位十进制数举例）70 - 40 =30引例三：二进制数（以8位二进制数举例） 40H +（-32H）补 =40H+CEH= 10EH = 256 + 0EH=0EH,原码、反码和补码对应关系表,常用编码,8421 BCD码称为二-十进制数或简称BCD码 (Binary Coded Decimal Code)，用标识符BCD表示。,特点：保留了十进制的权，每一位十进制数字则用二进制码表示。,一、8421 BCD码, 编码方法 二-十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符09用4位二进制码 0000 1001 表示而已； 每4位以内按二进制进位； 4位与4位之间按十进制进位。 转换关系 BCD码与十进制数相互转换关系 BCD码与二进制数相互转换关系 BCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通常要先转换成十进制数。,【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。,解：01000011B= 67= 0110 0111BCD,需要指出的是: 决不能把01100111BCD误认为二进制码01100111B，二进制码01100111B的值为103，而01100111BCD 的值为67，显然两者是不一样的。, BCD码运算,BCD码用4位二进制数表示，但4位二进制数最多可表示16种状态，余下6种状态，10101111在BCD编码中称为非法码或冗余码。在BCD码的运算中将会出现冗余码，需要作某些修正，才能得到正确的结果。,若相加后的低4位（或高4位）二进制数大于9，或大于15（即低4位或高4位的最高位有进位），则应对低4位（或高4位）加6修正。,修正方法：,二、ASCII码,用二进制编码表示各种字母和符号ASCII码（American Standed Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）。,作用：,ASCII编码表,ASCII码用7位二进制数表示： 高3位组 低4位组 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1,小 结,1、计算机中的数制和常用编码、进位计数制及其转换、二进制常用编码（BCD码、ASCII码、2、带符号数的表示方法（真值、原码、反码、补码）、二进制数的算术、逻缉运算重点：进位计数制及其转换、带符号数的表示方法（真值、原、反码、补码）极其转换难点：补码的概念,