第二章计算机中的信息表示.ppt

1,学习目的：学习数值型数据在计算机中的表示及处理 学习指令信息在计算机中的表示要求：掌握数的二进制计算和原码、补码、移码 掌握指令格式、寻址概念、常见指令类型重点：数制转换、补码表示、浮点数表示、指令信息的表示。,第2章 计算机中的信息表示,吮糙止研翅宛载遍嚏秩搁渠丙晾惹踌孤烤坑焦惑势扩虚皮举癣区迁啤邢赃第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,2,计算机内部有 数据信息 和 控制信息（指令）两大类,第2章 计算机中的信息表示,计算机只能处理二进制数字信息,非数字信息应转换成二进制数字信息才能处理。,绊勒插贰丢冲悟吭氦淮褪遥听杰沿冗庸甸脸扑吭狞吏乃征匆熔敝制咬吭蹲第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,3,其中 数据信息 分为：1）数值型数据有确定的值，如二进制数 1011、十进制数 156 等 2）非数值型数据无确定的值，如图形、动画、声音、温度、电流等等。,萌蜒疼触吗胁泽软卖锁篓焙怪啸较诧岿谩炳涂效查叙失膝任业辞局化笑厅第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,4,计算机中常用的进位制,基数：允许选用的基本数码的个数位权：不同数位所代表的值，简称权二进制B（0，1）八进制O（0，1，2，3，4，5，6，7）十六进制H（0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A,B,C,D,E,F）,数值型数据的表示,宵宵抠瓮堵雌焙履早杭幼直穴晌套蔫鲸钻侧顺画窖粹开戴恭先吵百稻只巫第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,5,八进制二进制,十六进制二进制,钧旗之地叭弊涩迎敲尘好瓶校挂继走丈焉撞能珠米润陶骨驯碉过扛佐淤辉第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,6,二进制八进制十六进制,每3位二进制用1位八进制数来表示 eg.(001,101,100,111,000.110,110)2=(15470.64)8每4位二进制用1位十六进制数来表示 eg.(0101,1011,1111.1100,1000)2=(5BF.C8)16,思考：八进制十六进制怎么转换？,崖柄很挤钵拌核钞擞筷剿柱阻刑琶哈剧淑噬烟三揍揽赵毗壬札古开滞叙题第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,7,十进制二进制之间的转换,十进制整数二进制整数（除基取余法）十进制小数二进制小数（乘基取整法）二进制十进制（按权相加）,要求掌握二进制数、八进制数、十六进制数、十进制数之间的相互转换。,癣啃侠霉眺仿路培液赵坞衬幕菊寐设患幽陨纬牧威畜寨苹仍辕榨眨淄左狭第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,8,2.1.2 数值型数在机器内的表示 数在机器中表示需满足相应的规则：1.真值与机器码真 值：按数的本来面目，以正负号加绝对值表示。如+1101、-1110机器码：数在计算机中的表示形式，无论数据还 是符号都表可为二进制代码，机器码有：原码、反码、补码、移码、BCD码 等。最高位为符号位，0表示正号，1表示负号。2.定点表示与浮点表示 定点：数的小数点在机器的一个固定位置不变 浮点：小数点可以根据需要浮动,喝帛景蜕逆逼勃擒匠俺为循金刘梁缸婆棠嘘信挪北丛纂撩甸宰前蛆行甜椎第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,9,原码,X原符号位|X|eg.机器字长8位 真值x x 原+1101 00001101 0 00000000-0 10000000-1101 10001101-0.1010 1.1010000,奶燕砍阎磊手侧办亿搂词数险序旨酸讽瘦探赂抛揪裕歹浴瑟亏揣叙宇葵全第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,10,原码,设机器字长n+1位定点小数：-(1-2-n),1-2-n当x为正数x0,1)，x原x 当x为负数x(-1,0，x原1+|x|1-x 120，为符号位（最高位）的权值,正扛澳持洞旁擦查迈助首缓特羊垒易止盔神佑鸳毡恐资溪鞠拜侣双湃哦笛第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,11,定点整数:-(2n-1),2n-1当x为正数x0,2n-1，x原 x当x为负数x-(2n-1),0，x原2n+|x|2nx 2n为符号位（最高位）的权值,原码,晾蚀凰灯宜较誉跳坚霍深篇佛辩分兔鸣痘剐宏菏坚苗称脓纱计在卧八琅附第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,12,原码性质 P35,（1）+0原0000 0原1000（2）表示的范围（3）数轴,优点：直观，乘除缺点：加减,厅苞焉天姥炔捏仁洼脯找博坝泥妙爵埂忠彤篇绢想襄臭兆碎锭静憎战裕钾第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,13,补码,5624325676132 溢出100，结果3224=76=100+(-24)溢出量100称为模 M mod补码定义为 Mx,垫昭渊藤倡潍秃技邻亡蒂贪申软腹防拇嗓献醉萤帅几萝溶医计略伴噎迈匡第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,14,补码,设机器字长n+1位定点小数：1，1-2-n 当x为正数x0,1)x补x 当x为负数x-1,0)，x补2+x 2-|x|模（溢出量）为2,陨茄珊尿沈保暂遗箭纷荔鲍为阿甜魁甜掉戍傲谍适旧饶晕型遂隶课我何峨第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,15,定点整数:-2n,2n-1当x为正数x0,2n），x补 x当x为负数x-2n,0)，x补2n1+x 2n1|x|2n1为模（溢出量）,补码,楼绩狞湍醉氯肛涂螺吹镑祸扩帽吠侈羊挚丛淫问灭舰鸯褪糙盔斡吻是迷沸第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,16,真值、补码转换为补码,eg1.机器字长5位，X110 x原00110 x补00110正数的原码与补码形式相同eg2.机器字长5位，X-110 x原10110 模为25 100000 x补 25 110 10000011011010,戊橇热给伟伦潦破横铃牢乎瓷柒犹麓哈吃料肪宫汛虏淳液奠刺郴培共已簿第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,17,负数原码补码,（1）符号位不变，其余各位取反，末位加1 eg x原10000110 11111001 1 x补11111010（2）符号位不变，自低向高位，第一个1以及前面的0保持不变，以后各高位按位变反 eg x原10000110 x补11111010,坦缴劲珠沫募骚瘤挤掩驾酬造拌哈裸惨么裔诊荒箭蛛商估役适哀墩耪壮男第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,18,反码：正数反码与原码相同 负数反码为有效数字依原码按位取反，符号位0表示正，1表示负x原xnxn-1xn-2x0 x反xnxn-1xn-2x0 x补xnxn-1xn-2x0 1移码：x移2n+x 补码符号位取反,穗脯贫曹弧鉴将蝎墩镊达避娜奔杜药异急菩印环洁胆庭吻可粟筐呜券疯脉第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,19,浮点数,以上都为定点数定点整数：小数点在末位定点小数：小数点在符号位之后浮点数类似于科学计数法(P41),抖吃熊培市审拿檬塔喷灼扛浪咙渔醒稳啮安宫忆尾中脚嘲鲁稿藻杨得钢哮第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,20,浮点数机器格式：,R：阶码底，隐含约定，与尾数基数相同。,E：阶码，为定点整数，补码或移码表示。其位数决定数值范围；,阶符表示数的大小。,M：尾数，为定点小数，原码或补码表示。其位数决定数的精度；,数符表示数的正负。,最高有效位绝对值为1,（1）典型浮点数格式,Ms：尾数的符号位，也是整个浮点数的符号位。,数符为什么在最高位？,爽穿沿裂稳踊蚀祸触愉慧讥年潮豺约疹灭扛叛往岭衍槽诺函甩狮效铅墓卖第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,21,eg1：P42 例2-31 eg2：P42 例2-32,呢斤躺鸟穆拙费阁烫娠辱求肚翱释疤迷桓欢荧似衫簿泳毅饯绍烘咨示莱筏第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,22,2.表示范围与精度,表示范围：,-231 231(1-2-9),例.某规格化浮点数用补码表示，其中阶码6位，含1位阶符；尾数10位，含1位数符。,阶码m+1位(其中阶符1位)，补码表示，以2为底；数符1位，尾数n位，补码表示，规格化。,最小浮点数：,最大浮点数：,最小浮点正数：,阶码为最大数：,尾数为绝对值最大的负数：,-1,尾数为最大数：,阶码为最大数：,阶码为最小数：,尾数为最小正数：,2-1,表示精度：,2-33,为什么不是 2-n?,疽役跟俏蒲档垂旭匿蔓蝶疡辉癸谱绦纲仔潞出雕卢氓孺身镶偷耘恕洁嚏札第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,23,（3）实用浮点数格式,IEEE754标准的32位浮点数格式为：,阶码,S,尾数,数符,31 30 23 22 0,阶码：8位以2为底，阶码=阶码真值+127。,尾数：23位，采用隐含尾数最高位1的表示方法，实际尾数24位，尾数真值=1+尾数,S：数符，0正1负。,这种格式的非0浮点数真值为：,雄把换糠稍押免径孕风稀晓素烟涨改瘴简豹侣勒膊枯誉色纬票胳选厌柳级第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,24,（3）实用浮点数格式,例如：试将-（0.11）用IEEE短实数浮点格式表示出来。,阶码,S,尾数,数符,31 30 23 22 0,阶码：阶码=阶码真值+127=-1+127=126=（01111110）,尾数：为 0.100 0,2,数符：为1,2,该浮点代码为 1,01111110,100 0,阶码8位,尾数23位,教健肯奉憋降召趣孙许散需恍挨宏晕癸痒剪犬争典妖腋侩字聪强勺腆卯殴第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,25,字符ASCII,字符表示,计算机中除了数值信息外,还要处理大量非数值信息，如字符、图形图象、汉字等,这些信息也都是用二进 制代码形式表示的。目前使用最广泛的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)作为代码表示西文字母。ASCII 由 7 位二进制位编码,可加一位奇偶校验位。一字节表示一个字符,可表128个信息.（P433 附录A）例：A的 ASCII 是65（41H）a 的 ASCII 是97（61H）,震知吾挽灌鱼要越设赏薪剧阂绘跺赎眶晓拌娩脖渴闰掠嗜逛魔论碌讯俐尚第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,26,字符汉字,2.1.2 汉字表示概说（P47）,计算机汉字信息也都是用二进制代码形式表示的。目前国家规定用GB(GB1988 和 GB2312-80)作为 代码表示汉字和其它常用信息符号。GB2312 由 16 位二进制位编码,包含6763个汉字，682个非汉字(标点符号,日文假名及西文字母)。两字节表一个汉字,排成9494矩阵,故称“区位码”例：“中”代码是 0101,0110,0101,0000(5650H)“国”代码是 0011,1001,0111,1010(397AH),蔼键鉴霍瑚累狰蹬叉虫铭豢涟碾院姬朋裂磐瑰盗磷曙擞乘掇怎哎玄怒老座第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,27,第3节 指令信息的表示,指令：指示计算机执行某种操作的信息的集合。是指挥计算机工作的一个二进制序列,本节主要讨论：一般指令格式 常用寻址方式 面向用户指令类型,2.3.1 指令格式,指令基本格式,1、指令中的基本信息：操作码，操作数地址，操作结果地址，下一条指令地址,操作数地址和操作结果地址,攘肠蜜沿穆券拟寿慢烫崔遁遗嗽摘驾舅捉洼碧戎墩获努晋噬涎愈匪帆约是第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,28,2、地址结构,使用隐地址可以减少指令中的地址数，简化地址结构。,（1）三地址指令(很少)格式：,操作数地址,结果地址,下条指令地址,功能：,转移时，用转移地址修改PC内容。,eg：IMUL REG,SRC,IMM SHLD DST,REG,CNT SHRD DST,REG,CNT,秉膝塘绎崭矣馁尽炎更留荫疲导柳啪枣木蚕例筹糜事磷床毫翅桩带免钢竣第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,29,目的地址,（2）二地址指令格式：,源地址,功能：,双操作数：,（3）一地址指令格式：,隐含约定,单操作数：,功能：,eg:MOV AX，BX,eg:INC AL,逃设长樟抖淤靠反窃泛什沟蚊腑般我镣鞋提莽锅娥心坞突催楷疽蝗奏鸯教第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,30,（4）零地址指令格式：,OP,这种指令不含操作数，有两种可能：不需要操作数的指令；所需操作数都是隐含指定。,（1）固定长度操作码各指令操作码的位置、位数固定相同。（2）可变长度操作码各指令操作码的位置、位数不固定，根据需要变化。,3.操作码结构,关键在设置扩展标志。,侣恩魔悯搏颁捌琅惹夸仟道椿薪岁故倾舅葛贿械群耻孽百瓷儡用割系翰负第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,31,例：指令字长16位，可含有3、2、1或0个地址，每个地址占4位。,操作码 地址码,15 12 11 8 7 4 3 0,0000 X Y Z 1110 X Y Z,1111 0000 Y Z 1111 1110 Y Z,三地址指令 15条,二地址指令 15条,1111 1111 0000 Z 1111 1111 1110 Z,一地址指令 15条,1111 1111 1111 0000 1111 1111 1111 1111,零地址指令 16条,又稻苞惰村悦皿刮西花熟柄选蛊抱累傲恳么应亮监萄永蔷吕蝇颧挪芒剃胎第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,32,（3）复合型操作码操作码分为几部分，每部分表示一种操作。例：某机算逻指令,4、指令长度,（1）变长指令格式,可简化控制，常用于精简指令系统计算机RISC中。,合理利用存储空间。,（2）固定长度指令格式,技井勉子倍士媚咕钓绣权汪途捉恬巨晒旧舵洋紧贿没钳毡屿筑练铺辣踢驯第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,33,2.3.2 常用寻址方式,指令中以什么方式提供操作数地址或操作数，称为寻址方式。,寻址方式的含义有二个：一是要表示指令所需的操作数在何处（如在指令中、寄存器中或主存单元中）；二是要给出获取操作数地址的方法。,指令约定寻址方式的方法通常有二种：一种是在指令中设置专门的寻址字段；另一种是由操作码隐含约定。,隐朔绊杜谗垮夕浪惋驹钟溯勋意竭哆鲍贤抢淡靶庭倾滦产馏唤咐讥丽账才第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,34,操作码OP 立即数,1、立即寻址,指令直接给出操作数。,定长格式：,变长格式：,数在指令中，其长度固定、有限。,数在基本指令之后，其长度可变。,用来提供常数、设置初值等。,五诉葫移谭奶宪爆擅擅富垮蕴对盏分谅或办公触顶乡裴凹褐锈锻菌戊暇挛第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,35,OP A,2、直接寻址,指令直接给出操作数地址，根据该地址可从主存单元中读取操作数。寻址过程可描述为：,指令,操作数S,也可表示为：,主存,产笆讲答涤翰纯寨胀泡折午缝摩笔诫漆纂酮巾飞梁例荆摆揖晤派泛褂衰镶第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,36,3、寄存器寻址,指令中给出寄存器号（也称寄存器地址），从寄存器中获取操作数。寻址过程可描述为：,OP Ri,指令,操作数S,也可表示为：,Ri,该寻址方式的优点：,寻址速度快可减少一个操作数地址的位数,肺热将令靛卵肺酱镣采疲辨抵伤异淡社躇岿挑伐筏荆衡榨闯琢当买昏曼挚第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,37,4、间接寻址,指令给出存放操作数地址的主存单元地址，即操作数的间接地址。寻址过程可描述为：,指令,也可表示为：,A1,A2,.,A2,操作数S,.,间址单元,OP A1,主存,.,强由滥邢席貉瑶粳贱撵贴倒弱醚戍来绸隶殿恢纲里蹿教茂裂掳容粉行咏扬第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,38,5、寄存器间址,操作数在主存单元中，由指令给出寄存器号，该寄存器存放操作数地址。寻址过程可描述为：,指令,也可表示为：,A,.,操作数S,Ri,OP Ri,主存,.,A,地址指针,该寻址方式的优点：,寻址速度比间址寻址快可减少一个操作数地址的位数,亭笼趴滋戍仟慕怠疲毙孽亡闺已瓣述呜揣仿员耳乙且凋马镇豢斤灰顽廖皿第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,39,6、变址寻址,指令给出一个形式地址，并指定一个寄存器作为变址寄存器，将变址寄存器内容与形式地址相加得到操作数地址。寻址过程可描述为：,指令,也可表示为：,A,.,操作数S,Ri,OP Ri D,主存,.,N,变址寄存器,加法器,亨进辅械瘩皆钡戒省贝鸯墒汉限缺歪漫忽烦势揍紊祖熄罚呈梁八濒束及萨第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,40,变址方式的典型用法：将形式地址作为基准地址，将变址寄存器内容作变化量。,7、基址寻址,指令给出一个形式地址，并给出基址寄存器号，基址寄存器内容（作为基准量）与形式地址相加得到操作数地址。,基址寻址与变址寻址在形成操作数地址的方法上很相似，但主要应用目的不同：变址寻址面向用户，用于访问字符串、线形表、一维数组等；基址寻址面向系统，用来解决程序在主存中重定位的问题，以及在有限字长指令中扩大寻址空间等。,颠偿丈奶捷腑背挛免伦郴钩猪医佩愁搭季绥佃内挫蝉鲤啦纶耍佯吏钞频召第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,41,8、相对寻址,用程序计数器PC的内容作为基准地址，指令中给出的形式地址作为位移量（可正可负），二者相加后形成操作数的地址。寻址过程可描述为：,指令,A+d,PC,OP d,A,程序计数器,加法器,A,OP d,.,操作数S,.,主存,.,d,特点：操作数地址随PC内容变化而改变，但二者之间的距离不变，可使操作数与指令在主存中一起移动；位移量可正可负，表示操作数地址可以在指令地址之后或之前。,排暗盈襄沏参肥掸愧恿合旦咨禹漱芳市哼硬蘸垮饼至庶汀驮截溅瑚甘狐仓第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,42,9、堆栈寻址,操作数存放在主存堆栈中，指令隐含约定由堆栈指针SP寄存器提供堆栈栈顶单元地址，进行读出或写入。寻址过程可描述为：,指令,栈底,SP,OP,A,堆栈指针寄存器,.,操作数S,.,主存,.,堆栈是一种按“后进先出”存取顺序进行存取的存储结构。在主存中设置的堆栈区有二端，作为起点的一端固定称为栈底；另一端称为栈顶。对堆栈的读出（弹出）或写入（压入）都是对栈顶单元进行，因此CPU中设具有加减计数功能的SP指示栈顶的位置。,栈顶,堆栈,拈朽吠返槽赵怜缔削厕狠吱洞利中叭释卤毗虾幸勉申泉现衫郧俭绣谬捕怪第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,43,堆栈自底向上（按地址码减少的方向）生成,压栈：,SP内容减1，再压（存）入数。,先取数，SP内容加1,出栈：,主存,.,（SP）=FF,初始化,栈顶=栈底,主存,.,（SP）=FE,压入a,a,栈顶,主存,.,（SP）=FE,压入b,a,b,栈底,栈顶=栈底,主存,.,（SP）=FE,弹出b,a,纫欲塌措惦彦豆疗蔷镀裔姆蹲侩庙肛祸船虞里埋斧曝逃华跨柴眺稗蝎强痪第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,44,指令中怎样表达寻址方式：,（1）操作码隐含说明不同寻址方式,例：某机指令操作码最高两位,00：RR型指令，寄存器-寄存器寻址01：RX型指令，寄存器-变址寻址10：SI型指令，基址-立即寻址11：SS型指令，基址-基址寻址,歉粮犊您岳铡缕首绎钠撂湃覆炊鸭含契趴低奎鞘彦糟邻椎烘絮荧蹋秉富篡第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,45,（2）指令中设置专门字段说明寻址方式,例：某机指令的每个地址字段中各设置一个3位的寻址方式字段。,源地址字段,目的地址字段,3位,3位,岔磷伊僚掠旋呻南拖冠毖歼叭全疗谓嫉施候屋向换初螟脑逛毙钦年剖涂芝第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,46,2.3.3 指令类型 按指令功能或操作性质对指令分类。,1.数据传送类指令,源地址 目的地址；且源地址中的数据保持不变。,数据,设置时需考虑：,（1）规定传送范围,例：,80X86：,IBM370：,R M，,R M，,R R，,闲是瞪跪挖邪梗偏锗润钉活瑟俏痪酝苑呢龚熄寄秩巳轿柑魔泰渔葛危焰粕第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,47,（2）指明传送单位,例：用操作码说明(VAX-11)：,用地址量说明(80X86)：,MOVB 8,MOV AX，BX(16),MOVW 16,MOVL 32,MOV AL，BL(8),MOV EAX，EBX(32),（3）采用的寻址方式,在寻址方式的设置上几乎不受限制，能比较集中地反映指令系统各种寻址方式的实现。,塘湖凝玉右脐柴档溪伙酗雾借九奸棺杏塘独值禽烦奴嗣陶虹洛审撬设任奴第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,48,2.输入/输出指令,各种信息,数据；控制命令；状态。,（1）外设的编址方式,I/O接口中寄存器或相当部件称为I/O端口。,如何为I/O端口分配地址？,稽忠惦彩郸喊烧欢楚绥南旦燥毋顺仟敞哉弹各捻绕峦梗肚僳徐请洋染绷往第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,49,I/O端口独立编址,I/O地址空间不占主存地址空间，可与主存地址空间重叠。,=1 访问存储器=0 访问I/O端口,需设置专门的控制线区分访问对象，如,为每个I/O端口分配端口地址；在I/O指令中给出端口地址。,炉舱输厨午光渝仁儒呕狞患毛毯碰盈策站类舅芥姚启袁罕探刑料议苍组莉第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,50,I/O端口与主存单元统一编址,I/O端口与主存单元使用一个地址空间，用不同的地址码来区分它们。如将存储地址空间的低端分配给主存单元，高端分配给I/O端口。,设置专用I/O指令针对独立编址，用I/O指令访问I/O端口。指令中说明输入/输出操作，并给出端口地址。,（2）I/O指令设置方式,显式I/O指令,药啥辖兵京珠炊唾焚奥坟举故凛阮卵烬吠横贱店珍霓据蓖酒膝屎停桌移接第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,51,例：80X86的I/O指令,输入：IN AL，n；,端口地址,(直接端口寻址),IN AL，DX；,间接端口地址,(间接端口寻址),输出：OUT n，AL；,(直接端口寻址),OUT DX，AL；,(间接端口寻址),缮镰焙窖户盖绍匙察拳娄徒槛投它崇虑敞阜辱碉翠压瑟涨互铣沧汰歇奴薪第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,52,用传送指令实现I/O操作针对统一编址，用传送指令访问I/O端口。不设专用I/O指令。,例.某机I/O接口中的寄存器地址为80H，用传送指令实现输入/输出：MOV 80H，A；将累加器A内容输出到80H端口 MOV A，80H；将80H端口内容输入到累加器A,隐式I/O指令,滞侄泞撅否棕铡娄慧换摔指叫咯佬福绊吐记器彩吟甘赦疏婿杏萨你鹰晒棱第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,53,通过I/O处理机进行I/O操作,CPU执行简单I/O指令(启动、停止、查询、清除),设置时需考虑操作数类型、符号、进制等；运算结束后设置相应状态标志。,两级I/O指令,包括：加、减、求补、加1、减1、比较等运算,I/O处理机执行I/O操作指令(输入、输出),3.算术运算类指令,4.逻辑运算类指令：与、或、非、异或等运算,可实现对操作数位的设置、测试、清除、修改等。有的机器设置专门的位操作指令。,牲痊韩误材父伐蝉亦赁私肝疙屹叛浑隘欢岩猎谤焉悸吞牲氟验袄维运函秸第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,54,5.移位操作指令 算术移位、逻辑移位和循环移位如下图所示。,橙梗晤部刽涉玛娥财照伎指碟裸三获然锦翠填则贴岛尹枝框戈归慢屿久坦第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,55,控制程序执行的顺序和选择执行的方向。,（1）转移指令,6.程序控制类指令,（2）子程序调用指令与返回指令,子程序调用指令：将返回地址压入堆栈，再转到子程序入口地址,无条件转移条件转移循环,返回指令：将堆栈中的返回地址弹出，以返回调用程序,汝当凉土谁商龋大澄驼热薯仓镰仰略端搅碘配剑定店度摇腆莎刹悼大匈碾第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,56,（3）软中断指令,主要用于程序的调试和系统功能调用。,如80X86的中断指令 INT n。,7.串操作指令：串传送、串比较、串查找等操作主要用于字符信息的处理,8.数据转换指令：数值转换和数据类型转换,湿集涕团郑棺棺撕溃侯纷浴挟疙妻藻哪坤漫泰嚎再乍照绅玛解签方菊气薪第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,57,9.堆栈操作指令对堆栈的主要操作是压入堆栈和弹出堆栈。,10.特权指令提供给系统软件使用，一般不直接给普通用户使用。主要用于系统资源的分配和管理。如检测用户的访问权限、修改虚拟存储器管理的段表等。,聪豺遁锨急乞示虫高朵翻李峡驯莎爬内蒙哀俊拨炉靛莉观觉为谍掣仇羡委第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,58,2.3.4 Pentium II指令格式Pentium II指令格式中，操作码字段（OPCODE）是必须的，其他字段则是可选的。其指令格式如下：,傻茎演铜函尸矢甩育眨宪魄眯借籽溉痪啮久弊佣融痢金疲枕随劲竖瓶键靛第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,59,1、指令前缀部分,指令前缀有4种：第1种包括4条前缀指令：LOCK、REP、REPE、REPNE。第2种段指定，显式地指定该指令使用哪个寄存器。,第3种操作数长度指定，用于寄存器数据宽度切换。第4种地址长度指定，用于存储器地址宽度切换。,辗蚜烷艘彰抵谤姿肺符瞧驮治呵袖忽臭什洱畴饺泳顷般专殿喜翟募抗幕痰第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,60,2、指令部分,指令本身包括以下字段：（1）OPCODE：定义指令类型，寄存器数据宽度，及操作结果存入寄存器还是存储器。（2）MOD/RM：分3个字段MOD、REG、RM。REG（3位）：定义一个寄存器寻址的操作数。MOD（2位）与RM（3位）：定义另一个操作数的寻址方式。包括8个寄存器寻址和24种存储器寻址。,撤矛弘疾科缺娜毡糜龄剖歹铜唆瑞害踢该惑帘消聊汽报匠锡选蛇醋井慈窃第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,61,（3）SIB当MOD/RM=00/100时，使用SIB以说明比例变址寻址方式。（4）DISP如果MOD/RM定义的寻址方式需要位移量（即形式地址），由DISP字段给出，可以是8位、16位或32位。（5）IMME如果指令有立即数，由IMME给出，可以是8位、16位或32位。可见，Pentium II的指令格式很复杂，这一是因为要与80X86兼容；二是它的地址和数据扩展到32位。,嫡埋缸于锤遮足疥促徘布糕罢轰募猜旷埂帽隅及迂玻拭关毖影灭介演桨挫第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,62,2.4 校验技术,校验的方法是让写入的信息符合某种规律，在读出时检验信息是否符合这一规律，如符合可判定读出信息正确，否则有误。,目前使用的校验方法常采用冗余校验思想，即：,坟躬美圾碗出累绳郁脉乖碌狼输蕉喇钵客险姻棘烯仓龄叼退滩戚储拴酥窍第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,63,1、奇偶校验码,例如：待编有效信息 10110001,编码规则：,奇校验码 101100011,约定校验码中1的个数为奇数/偶数。,偶校验码 101100010,为了快速进行编码写入与读后校验，常采用并行奇偶校验逻辑电路。,菌牙拱防罢拳闻叼著窍命硫蔫娟谊告偶太泰名是廉巧渝绎寸专芭狞烟星露第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,64,以偶校验为例，说明其编码与校验过程：,（1）编码 将8位代码D7D0写入时，同时送往校验电路，并将“偶形成”与D7D0一起写入。,（2）校验 读出时，将8位代码与一位校验位同时送入校验电路。如“偶校错”为0，表明代码无奇数个错。,津峭胜刁鳞学沤花榆预侍问豢擎氦斗盏秀哑差谭悸郭业绥前萌乞疮防僚绕第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,65,2、循环冗余校验码（CRC）,设待编信息为M（X）；约定代码（除数）为G（X），它用来产生余数，称为生成多项式；所产生的余数R（X），就是所配的校验位。,校验码能被某一约定代码除尽；如果除得尽，余数为0，表明读出代码正确；如果除不尽，余数将指明出错位的位置。,（1）校验规律,（2）编码方法,（模2除）,沦悼弥刮譬缴灯噶屡惭漫脱戍轻稿烤洒攒杏态莫乔超啼震姚姜痔亿收子吼第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,66,、将左移r位的待编有效信息，与余数R（X）作模2加法，拼接为循环冗余校验码。,（模2加）,例：将4位有效信息（1100）编成循环冗余校验码。,，即1100。,，即1100000。,（模2除）,刷卸弥霹束傲懒劣阁兔依紫质洗野爹宴抬枷鼓槛壳迟惭翻姜仰置奔亥峡蚕第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,67,（3）校验与纠错,表2-6（7，4）循环码的出错模式G(X)=1011,惜霓陕逛陕柄兆撩抗辨啸带狭薄共渠氧娶城宇盂撂遥撂音室祭淑重壹级锰第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,68,利用余数循环的特点，将出错位移至校验码最高位，变反纠错。以节省硬件。,（4）生成多项式的选取,满足三个条件,出错时，余数不为0。,不同出错位对应不同余数。,余数循环。,可通过查表获得生成多项式。,夕搐秩积看汛寝茶宰盗钮搜跪参咆倪谍遂云盟揉氮锰督墨挎钞斟矩烯眷岭第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,69,作业,P69：2-14，2-15，2-16，2-19 不抄题目，要有解题过程,区仍蜂静楞悼幢曲掂现毕执翁炭掷陵筑型潞骑什翻液讶密耶汤嫂智襄哎辅第二章 计算机中的信息表示第二章 计算机中的信息表示,