【文章內(nèi)容簡介】 2． 字母和符號的編碼 ? 微機普遍采用的是 ASCII碼 （ 如表 13所示 ） 。ASCII碼是一種八位代碼 ， 最高位一般用于奇偶校驗 ， 其余七位二進制碼對 128個字符進行編碼。 表13 ASCII(美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼)表 返回本節(jié) 第三節(jié) 微型計算機運算基礎(chǔ) 一、二進制數(shù)的運算 微型計算機中的運算分為兩類 。 一類是算術(shù)運算，包括加、減、乘、除． 另一類是邏輯運算，包括邏輯乘、邏輯加、邏輯非和邏輯異或等。 (一 )算術(shù)運算 1．二進制加法 二進制數(shù)的加法運算規(guī)則如下： 0＋ 0＝ 0 0+1＝ 1 1十 0＝ 1 1十 1＝ 0(進位 1) 2．二進制減法 二進制數(shù)的減法運算規(guī)則如下： 0－ 0＝ 0 1－ 0＝ 1 1－ 1＝ 0 0－ 1＝ 1(有借位 ) 3．二進制乘法 二進制數(shù)的乘法規(guī)則如下； 3．二進制乘法 二進制數(shù)的乘法規(guī)則如下； 000 ?? 010 ?? 001 ?? 111 ?? 例 1－ 10 設(shè)有兩個 4位二進制數(shù) x＝ 1101B， y=101lB， 試求 yxz ??解 二進制數(shù)的乘法與十進制數(shù)的類似 被乘數(shù)左移和部分積相加的算法（傳統(tǒng)）： 被乘數(shù) 1101 X) 乘數(shù) 1011 1101 第一次部分積 1101 第二次部分積 0000 第三次部分積 1101 第四次部分積 100011l 1 B 這種算法很簡單，但實現(xiàn)這種算法的重復(fù)性差，所需的硬件開銷大，不便于在機器中實現(xiàn)。在計算機中是采用硬件開銷不大的算法求積。 0123 xxxxx ?0123 yyyyy ?下面介紹一種常用的“部分積右移”的乘法算法： 設(shè)被乘數(shù) ，乘數(shù) ，“部分積右移”的算法如下： (1)開始部分積為 0。 (2)檢查乘數(shù)最低位的狀態(tài)。如為 1，則將部分積加被乘數(shù)得新部分積‘如為 0，則新部分積即為原部分積． (3)新部分積及乘數(shù)各右移 1位 (它們的最低位從右邊移出，不再參加運算 )。 (4)重復(fù) 2及 3的步驟，直到乘數(shù)最高位運算完畢。 “部分積右移”的乘法算法的流程如圖 12所示。 021 ... xxxx nn ???021 ... yyyy mm ???4. 二進制除法 除法是乘法的逆運算，二進制除法也可轉(zhuǎn)化為移位與減法來實現(xiàn)。 (二 )邏輯運算 1．邏輯乘運算 邏輯乘又稱邏輯與，常用“ ^ ”算符表示。邏輯乘運算法則為： 0^0=0 1^0= 0 0^1= 0 1^1=1 2．邏輯或運算 邏輯或運算又稱邏輯加，常用算符“ V”表示。邏輯或的運算規(guī)則為： 0V 0=0 lV0=l 0V1=1 1Vl=1 3． 邏輯非運算 邏輯非運算又稱邏輯取反，常采用“ —”運算符表示。運算規(guī)則為： 10 ? 01 ?4．邏輯異或 邏輯異或又稱為半加，是不考慮進位的加法，常采用 算符表示。邏輯異或的運算規(guī)則為： 01100 ???? 10110 ????? 二、帶符號數(shù)的表示法 (一 )機器數(shù)與真值 (二 )原碼 (三 )反碼 (四 )補碼 1．補碼的引進 模 (mod)， 即一個系統(tǒng)的量程或此系統(tǒng)所能表示的最大數(shù)。 2．補碼的定義 在字長為 n的計算機中，數(shù) 和 0的表示形式一樣。若機器中的數(shù)以補碼表示，則數(shù)的補碼以 為模。即 () 由式 (1． 4)可知，若 X為正數(shù)，則 [X]補 ＝ X； 若 X為負數(shù)，則 即負數(shù) X的補碼等于模 加上其真值或減其真值的絕對值。 )2( m o d2][ nn補 XX ??n2n2XXX nn補 ???? 22][n23．求補碼的方法 (1)根據(jù)定義求補碼 鐘表往回撥一格與往前撥十一格是否一樣？ (2)根據(jù)原碼求補碼 )2( m o d2][ nn補 XX ??1][][ ?? 反補 XX 值得指出，二進制數(shù)既然可用十六進制數(shù)表示，那么二進制數(shù)的補碼也可通過十六進制原碼計算得到。若[X]原為 8位，則 )0(][][ ??? XXX 原補)0(1 0 0][ ??? XXHX 補特別要指出 ，在計算機中凡是帶符號的數(shù)一律用補碼表示且符號參加運算，其運算結(jié)果也是用補碼表示。若結(jié)果的符號位為“ o”， 則表示結(jié)果為正數(shù)，此時可以認為它是以原碼形式表示的 (正數(shù)的補碼即為原碼 )；若結(jié)果的符號位為“ 1”，則表示結(jié)果為負數(shù)，它是以補碼形式表示的。若要用原碼來表示該結(jié)果，還需要對結(jié)果求補 (即除符號位以外各位“取反末位加 1” )．即 原補補 XX ][]][[ ?三、補碼運算 (一 )補碼的加法 設(shè) x和 Y是兩個帶符號的補碼數(shù)，則有： 即兩個數(shù)和的補碼等于兩個數(shù)補碼的和． 補補nnn補 YXYXYXYX ][][)2()2()(2][ ??????????(二 )補碼的減法 兩個帶符號數(shù)相減，有如下基本公式； X—Y＝ X十 (一 Y) 即兩數(shù)差的補碼等于被減數(shù)的補碼及減數(shù)相反數(shù)的補碼之和。也說明了在補碼運算中，減法運算可以用加法來代替。 這里關(guān)鍵在于求 。如果已知 ，那么對于 的每一位 (包括符號位 )都按位求反，然后再加 l， 結(jié)果即為 。 稱 為對 “變補”，即 它有別于 。 已知 ，求 的過程叫求補，已知 ，求 的過程叫變樸。這一概念要清楚。 補補補補 YXYXYX ][][)]([][ ???????補Y][? 021 . . .][ YYYy NN補 ??? 補Y][補Y][?補Y][?補Y][ ...][]][[ 補變補補 YY ??. . .][]][[ 原補補 YY ?原Y ][ 補Y][補Y][補Y ][?值得注意 的是： 在微型計算機中，帶符號數(shù)都是以補碼形式存放的．根據(jù)指令，這些數(shù)可以進行加法運算，也可以進行減法運算，但在實際機器中只有加法器，減法運算也是通過加法運算來完成的，且運算結(jié)果也是用補碼表示的。由于計算機的字長有一定范圍，所以一個帶符號數(shù)也是有一定范圍的。 由表可以看出， 8位二進制數(shù)的原碼和反碼形式所表示的數(shù)的范圍都是一 127一十 127，而補碼表示的數(shù)的范圍是一 128一 +127。 當(dāng)兩個帶符號位的一進制數(shù)進行補碼運算時，若運算結(jié)果的絕對值超過了這個范圍，數(shù)值部分便會占據(jù)符號位的位置，從而造成運算錯誤，這就是 溢出 。 返回本章首頁 第四節(jié) 數(shù)字電路基礎(chǔ) ? 計算機由大量的數(shù)字電路組成，它所處理的是二進制數(shù)字信號，即只有 0和 1兩種狀態(tài)信號。 ? 所有的數(shù)據(jù)、程序和各種邏輯控制部分都是由大量能記錄這兩種狀態(tài)的電子器件和能實現(xiàn) 0、 1基本邏輯控制的單元組成的。 ? 這種基本的邏輯控制電路包括 邏輯門電路 、 組合邏輯電路 （編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等）和 時序電路（觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器等）。 包括： ?一、基本的門電路 ?二、三態(tài)門與緩沖器 ?三、觸發(fā)器與鎖存器 一、基本的門電路 ?在數(shù)字電路中，所謂 “ 門 ” 就是實現(xiàn)一些基本邏輯關(guān)系的電路。 ?最基本的邏輯關(guān)系可歸納為 與、或、非 三種，所以最基本的邏輯門為 與門、或門和非門 。 ? 1． “ 與 ” 邏輯關(guān)系及與門電路 ? 2． “ 或 “ 邏輯關(guān)系及或門電路 ? 3． “ 非 ” 邏輯關(guān)系及非門（反相器） 二、三態(tài)門與緩沖器 ? 三態(tài)門有三種輸出狀態(tài)，即高電平（ 1），低電平（ 0）和高阻態(tài)，其中高阻態(tài)也稱為浮空狀態(tài)。 典型的 TTL三態(tài)門集成電路 ： ? 常用的三態(tài)門芯片有： ? 74LS2 24 24 24 24 36 367等。 ? 如： 74LS24 74LS245 三、觸發(fā)器與鎖存器 ? 觸發(fā)器是一種具有記憶功能的器件，有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示 1和 0。 ? 在數(shù)字電路中，常用來構(gòu)成寄存器、計數(shù)器等部件。 ? 觸發(fā)器有多種形式，常用的有 RS觸發(fā)器、 D觸發(fā)器、 JK觸發(fā)器及 T觸發(fā)器等。以計算機中常用的 D觸發(fā)器 為例說明觸發(fā)器的工作原理。 D觸發(fā)器工作波形： 回憶一下數(shù)字電路中的 半加器和全加器 的結(jié)構(gòu)和原理－－是不是以全加器為基礎(chǔ)就可以實現(xiàn)這些運算了？ －－復(fù)雜運算都可由四則運算實現(xiàn)（數(shù)值計算課程解決）由此有了運算器的基礎(chǔ) 更高級計算機－－算法由硬件實現(xiàn) 第五節(jié) 微型計算機的基本結(jié)構(gòu) 及其工作原理 自從 1945年由馮 諾依曼 (John Von Neumann)提出“存儲程序”工作原理以來，迄今為止，不論是巨型機、大型機、中型機、小型機還是微型機都遵循這個原理， 存儲程序計算機 的工作原理可以歸納為 三點 ： （ 1）計算機是通過執(zhí)行程序來完成指定的任務(wù)； （ 2）程序在執(zhí)行之前存放在計算機的存儲部件中； （ 3）程序不需要人工干預(yù)而自動執(zhí)行。 馮’諾依曼型計算機的基本組成如下圖所示． 一、微型計算機基本構(gòu)成