第二章计算机基础知识

8第二章计算机基础知识教学内容：1、计算机数制及其转换2、微型计算机常用芯片本章重点：1、二进制数与十六进制数的相互转换2、二进制原码、反码、补码的求解方法本章要求：通过本章学习，应掌握不同数制间相互转化及原码、反码、补码的求解方法，对计算机常用芯片有初步了解，对存储器工作原理有初步认识。教案：第一节计算机数制及其转换1、数制1)、数制的基与权数制中所使用的数码的个数称为基；数制中每一位所具有的值称为权例1：一个十进制数435D=4*102+3*101+5*100上式中：4、3、5为10进制数的数码，十进制的基为10；4后面的102称为该位的权，也就是说，一个数处于不同的位其权是不一样的。例2：一个二进制数11011011B=1*27+1*26+0*25+1*24+1*23+0*22+1*21+1*20上式中的0和1是构成二进制数的数码，所以二进制数的基为2，2的不同幂次是对应不同位的权。任何数Y都可表示为：Y=an-1Xn-1+an-2Xn-2+------+a0X0+a-1X-1+-----+a-（m-1）X-（m-1）式中：XN-----位权；所有的aN的个数称为------基数；常用数制：二进制，用B表示，基为2，权是2N十进制，用D表示，基为10，权是10N十六进制，用H表示，基为16，权是16N92)、数制的转换（1）、二、十六进制数，转化成十进数：方法：展开相加，即可得十进制数.例3：二进制数转化成十进制数10101B=1×24+0×23+1×22+0×21+1×20例4：十六进制数转化成十进制数F6A1H=15×163＋6×162＋10×161＋1×160（2）、十进制数转化成二、十六进制数：方法：十进制数转化成二进制数的方法：整数部分采用除2取余法，逆序排列余数即可小数采用乘2取整法，顺序排列即可例5：试将13.4D转化成二进制数解：分成整数部分和小数部分进行转换整数部分用逆序排列，小数部分用顺序排列，最终的结果为：13.4D=1101.0110B方法：十进制数转化成十六进制数的方法十进制数转化成十六进制数的方法与十进制转化成二进制数的方法相同。例6：试将3901转化成十进制数解的方法与上相同，结果是：3901=F3DH（3）、二进制数转化成十六进制方法：以小数点为基准，向左、右以每四位为一组（不足四位用0补足）然后把每四位二进制数用相应的一位十六进制数位表示。整数部分低位高位小数部分0高位低位10例7：100，1001，1111.11B=49F.CH（4）、十六进制数转化成二进制方法：将十六进制数每位化成四位二进制数，再按原十六进制数的排列顺序排列。例8：F98CH=1111，1001，1000，1100B2、计算机中的编码1)、有符号数的编码①真值：数本身（带符号）例9：-23，34为真值表示法②原码：用最高位表示符号（正用0表示，负用1表示），其余位表示数，这种表示法称为数的原码表示。例10：数X=+1010101，则[X]原码=01010101；数X=-1010101，则[X]原码=11010101；③反码：正数的反码与原码一样；负数的反码为符号位不变，其余各位取反。例11：若[X]原=10110101，则[X]反=11001010。若[X]原=0111010，则[X]反=0111010。④补码：正数的补码与反码相同；负数的补码为反码加1正数的补码=反码=原码；负数的补码=反码加1。例12：若[X]原=10110110，则[X]补=11001010若[X]原=01101100，则[X]补=011011002)、有符号数的运算原码虽然比较简单、直观，但是由于计算机只认识0、1这两个数，因此在计算机中采用补码的方式进行运算。例13：计算24-11=24+[-11]补码=1300011000+11110101100001101最高位溢出，结果正确。11例14：BX1101011，BX11101112求?21XX求：[X1]补=00110101B[X2]补=01110111B[X1]补+[X2]补=10101100最高无溢出，结果错误。在进行补码加法时，是否溢出，可用：760CCV来判10V有溢出；结果错误，00v无溢出，结果正确。3)、计算机编码（1）、BCD码BCD码与十进制的相互转换方法：例15：010010010111BCD=497（这是用二进制编码表示的十进制数）BCD码与二进制转换，先要转成十进制，再转成二进制。例16：11011110BCD=DEH，这里存在修正问题。（2）、字母与字符的编码常用的有ASIC码。微型计算机的命令就是由这些字符和数据按一定的规则编制的，ASC1Ⅱ编码是七位代码，共128个字符，其中96个是图形字符，32个控制字符，我国在1980年制订了国家标准-----《信息处理交换用的7位编码字符集》。这个编码除人民币符号Y代替了$外，其余与ASC1Ⅱ编码一样。注意：0—9的数字符号的ASC1Ⅱ编码为30H—39H，大写英语字母A—F对应的ASC1Ⅱ编码为41H—46H。第二节微型计算机常用芯片1、常用的逻辑门电路如图1为常用逻辑门电路①与门：Y=A·B②或门：Y=A+B③非门：Y=A④异或门：Y=A⊕B与门或门异或门非门与非门或非门⊕⊕图1常用逻辑门电路12⑤与非门：Y=A·B⑥或非门：Y=A⊕B2、微型计算机常用芯片1)、触发器①R-S触发器如图2所示，S为置位信号输入端，R为复位信号输入端，规定Q为高、Q为低时，该触发器为1状态，反之为0状态，②D触发器如图3所示，R、S分别为置0端、置1端，触发器的状态是由时钟脉冲CLK上升沿到来时D端的状态决定。③J-K触发器J-K触发器原理及真值表如图4所示。2)、寄存器①缓冲寄存器如图5所示，由D触发器组成的寄存器。输入输出SRQQ00不确定0110100111保持不变时钟脉冲输入输出DQ由低到高时0011时钟脉冲输入输出JKQ脉冲下降00不变脉冲下降010脉冲下降101脉冲下降11翻转触发器触发器触发器图3D触发器图2R—S触发器图4J—K触发器13工作原理：当清零有效时，输出全为0；当清零信号为1时，在CLK脉冲作用下，输出反与然后在输入端放入数据，CLK信号由低到高时，数据寄存器输出端Q与输入端D相同，当CLK为低电平时，输出保持上一个状态。②、移位寄存器：如图6所示，为移位寄存器工作原理图，其工作过程是：先清零，在输入端输入串行数据，在CLK你用下，D端的信号一位一位向右移动。3)、计数器计数器的工作原理与移位寄存器一样，不过一般由J-K触发器构成。4)、三态门三态门电路在微机三态门是应用较多的一种电路，它的结构如图7所示，其工作原理是：当E为高电平时，A直通B，当E为你电平时，A与B之间隔离。清零CLK位缓冲寄存器的电路原理图清零CLK位串行输入移位寄存器的电路原理图串行输入图5缓冲寄存器图6移位寄存器14图7总线结构示意图5)、据锁存器/缓冲器/驱动器①、74244——8同相三态缓冲器/驱动器74244是三态数据缓冲/驱动电路，内部功能如图8所示：它是由两组三态缓冲/驱动电路组成。G为使能控制端。通过控制G从而实现三态门的开关。例如：实现八位数据读/写电路为：实现程序：MOVDPTR，#5675HMOVA，#56HMOVX@DPTR，A；输出数据。MOVXA，@DPTR；输入数据。②、74HC373（8D锁存器）图874LS244集成电路系统总线三态门电路BAE1574HC373是最常用的8D锁存器，其内部结构结图如图9所示：③、74245（8总线接收器/发送器）74LS245是双向传输的8位收发器，其工作状态由使能控制信号E和读写方向控制信号DIR共同决定。从外围读信号：E为低电平；DIR为低电平；从内部送信号：E为低电平，DIR为高电平；6)、存储器（1）、存储器在微机的作用和地位在计算机中，存储器是用来存放信息的载体，是计算机的一个重要组成部分。在计算机中，存在各种存储器，如外部使用的光盘、3.5软盘；内部使用的半导体存储器（内存条）等，它们都是用来存放各种信息。存储器与ＣＰＵ之间信息的交换是在微外理器统一协调下进行的，它是严格按固有的工作时序工作的。（2）、存储器技术指标存储器速度：存储器容量：（3）、存储器常用名词位——信息的基本单元。用来表示一个二进制信息“1”，“0”，英文为：bit。图98D锁存器内部结构16字节——在计算机中把８个二进制代码称为字节。用B----Ｂyte表示。容量——存储器芯片的容量是指在一块芯片中所能存储信息位数，用：容量=单元数×数据线位数，表示。常用单位：b、B、KB、MB、GB。例如：2764存储器容量8K×8：表示，有8K个字节，每个字节有8位。地址——字节所处的物理空间位置。（4）、半导体存储器的分类①半导体存储器的分类如图10所示。它分成ROM和RAM②半导体存储器的结构图11存储器的读写操作原理图半导体存储器在对外结构上分成地址总线，数据总线和控制总线，共结构如图11所示。半导体存储器掩膜可编程可擦除ROM双极型紫外线擦除电擦除静态动态RAM集成地址总线存储器地址寄存器地址译码器数据寄存器存储矩阵单元读命令写命令地址总线存储器存储器图10半导体存储器分类