【正文】 224 = 11100000 = 27= 2134127 S = 0 E=134 = 10000110 M=1100000 00000000 00000000 0 10000110 1100000 00000000 00000000 單精度浮點格式： S占 1位， E占 8位， M占 23位 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 80 雙精度浮點格式 ： S占 1位， E占 11位， M占 52位 例：將 224轉(zhuǎn)換成雙精度浮點數(shù) 解 224 = 11100000 = 27= 210301023 S = 0 E=1030 = 10000000110 M=110...0(共 50個“ 0”) 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 81 浮點數(shù)的表示范圍 ? 浮點數(shù)的溢出表現(xiàn)為階碼的溢出 ? 浮點數(shù)的上溢 (overflow) ? 數(shù)據(jù)太大，以至于大于階碼所能表示的數(shù)據(jù) ? 浮點數(shù)的下溢 (underflow) ? 數(shù)據(jù)太小，以至于小于階碼所能表示的數(shù)值 負上溢 負下溢 正下溢 正上溢圖 2 2 浮點數(shù)的表示范圍 ? + ?負數(shù) 正數(shù)0嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 82 浮點數(shù)的表示范圍與表示精度 ? 浮點數(shù)表示法可以擴大數(shù)值表示的范圍 ? 浮點數(shù)表示法未增加表示數(shù)值的個數(shù) ? 絕對值越大，浮點數(shù)分布越稀疏 ? 階碼位數(shù)越多，數(shù)據(jù)表示的范圍就越大 ? 尾數(shù)位數(shù)越多，數(shù)據(jù)表示的精度越高 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 83 (3) 邏輯運算 ? 按位運算 ? 分別考慮每一位信息 ? 基本的邏輯運算 ? 邏輯與、邏輯或、邏輯非 ? 移位操作 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 84 移位運算 算術左移： 算術右移： 邏輯左移： 邏輯右移： 0 小循環(huán)左移： 小循環(huán)右移： 大循環(huán)左移： 大循環(huán)右移： C C C 0 0 C C C C C ?算術移位 ?邏輯移位 ?左移 ?右移 ?循環(huán)移位 ?小循環(huán) ?大循環(huán) 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 85 例： 已知一個 8位寄存器中的數(shù)據(jù)為 11001011，求以下移位運算后寄存器的結(jié)果及標志位 C的值。 (1) 算術左移， (2) 算術右移， (3) 循環(huán)右移。 解： ? (1) 10010110， C=1。 ? (2) 11100101， C=1。 ? (3) 11100101， C=1。 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 86 5 嵌入式系統(tǒng)簡介 ? ENIAC（ 1946） (Electronic Numerical Integrator And Computer) ? 美國第一臺由程序控制的電子數(shù)字計算機 ? 全電子，不存儲程序，十進制 ? EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer) ? 二進制，存儲程序，馮 ?諾依曼結(jié)構(gòu) ? IBM、 DEC、 Cray、 Intel ? 電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路 計算機的發(fā)展歷史 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 87 摩爾定律 ? 芯片的容量每 1824個月增加一倍 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 88 年份 大事 年份 大事 1938 Konrad Zuse建成了第一臺二進制的機電式通用計算機Z1 1965 DEC推出 PDP8，采用晶體管線路 1943 Alan Turing等建成了一臺真空管計算機 1968 Seymour Cray設計成功 CDC 7600超級計算機， 40MFLOPS 1945 ENIAC 1971 Intel推出第一個微處理器芯片 4004 1947 由 IBM公司和哈佛大學共同制成自動機電式哈佛 Mark I計算機 1972 DEC推出 PDP11 1948 曼徹斯特 Mark I成為第一臺存儲程序的數(shù)字計算機 1975 第一臺微型機 Altair8800研制成功 1952 EDVAC研制成功 1976 Cray1研制成功，第一臺向量結(jié)構(gòu)超級計算機 1952 IBM制成第一臺軍用的存儲程序電子計算機 IBM 701 1977 Tony和 Commodore推出商品微型機 1954 Univac1103A成為第一臺商業(yè)計算機，采用磁芯存儲器 1980 Apollo公司研制成第一臺工程工作站 1956 采用晶體管的 Univac商用計算機開發(fā)成功 1981 IBM推出 PC機 1960 DEC公司 11月研制成 PDP1，第一臺具有顯示器和鍵盤的商用計算機 1982 Cray XMP推出，將兩臺 Cray1鏈接在一起 1961 IBM公司研制成 7030，號稱超級計算機 1982 日本啟動”第五代”計算機項目 1962 英國研制成 Atlas計算機，首次采用虛擬存儲器和流水操作 1985 Cray2和 Connection Machine研制成功，性能均達每秒十億次運算 1964 IBM宣布 System/360 1989 Cray3研制成功，采用砷化鎵芯片 1964 CDC 6600研制成功，第一臺商用超級計算機 1991 Cray YMP C90研制成功，采用 16個處理機 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 89 ENIAC 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 90 計算機的分類 ? 超級計算機 ? 用于科學計算領域 ? 大型計算機 ? 多用戶的通用計算機 ? 小型計算機 ? 體積小 、 成本低 ， 通用性強 ? 桌上型計算機 微機 PC機 ? 強大的圖形功能 ,成本低、應用廣 ? 嵌入式計算機 ? 成為其它設備的一部分 服務器 2022：日本“京”最大性能為( ) 2022：中國天河一號 A只有 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 91 嵌入式系統(tǒng) ? 定義： 以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 ? 與 嵌入式計算機系統(tǒng) 相對立的是 通用計算機系統(tǒng) , 例如PC機 . 這類計算機的軟件和硬件系統(tǒng)功能通常較豐富 ,可以滿足用戶的不同的需求。 ? 嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活中的每個角落 ，工業(yè)、服務業(yè)、消費電子，例子：手持的 MP3/MP智能手機、家用電器、變頻器、檢測儀器等。 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 92 ? 面向特定應用 ? 以通用微處理器 /微控制器作為內(nèi)核 ? 集成其他接口電路和存儲器接口 ? 成本低 ? SoC技術 ? 低功耗 ? 實時性 ? 強實時性 vs弱實時性 ? 高可靠 ? Watchdog技術 ? 免維護 嵌入式系統(tǒng)的特點 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 93 計算機的應用領域 ? 科學計算 ? 氣象學、天文學、量子化學、空氣動力學、核物理學、圖像學、模式識別、基因工程學、分子生物學、醫(yī)藥學 ? 工程計算 ? 工程設計、自動控制和自動測量 ? 信息處理 ? 事務處理、信息管理、通信 ? 信息電器（嵌入式系統(tǒng)為主） ? 可視電話、電子書籍、網(wǎng)絡游戲、個人數(shù)字助理、家用電器控制 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 94 嵌入式計算機的應用領域 ? 無線通信領域： 手機、 PDA ? 消費類電子產(chǎn)品： 數(shù)字媒體播放器、游戲機 ? 網(wǎng)絡應用： 語音及視頻處理、數(shù)字機頂盒、 VoIP ? 成像和安全產(chǎn)品： 數(shù)碼相機、打印機、 SIM智能卡 ? 工業(yè)控制與儀器儀表： ? 其他領域 嵌入式系統(tǒng)原理與實驗 95 Lexmark Z52 Color Jetprinter Samsung ML5100A JVC Pixstar GCX1 HP Jornado 820 Psion Revo Plus HP CapShare Sony MZR90 MiniDisc Nokia 8810 Nokia Mediamaster Nintendo Gameboy Advance Ericsson R380 Alba Bush Inter TV 3Com 10/100 PCI NIC Iomega HipZip Diamond Multimedia Rio 600