第2章_计算机基础知识.ppt

第1章单片微型计算机基础第2章计算机基础知识第1章单片微型计算机基础一数制数制定义:用符号来计数的科学方法.1数制的基与权基:数制所使用的数码的个数权:数制每一位所对应的基数的幂第1章单片微型计算机基础2十进制当R=10时,称为十进位计数制,简称十进制。十进制数有两个主要特点:有10个不同的数字符号:0、1、2、…、9;低位向高位进位的规律是“逢十进一”。555.5=5×102+5×101+5×100+5×10-1任意一个十进制数N都可以表示成按权展开的多项式:例如:543.21=5×102+4×101+3×100+2×10-1+1×10-2i1nmiimm11002n2n1n1n10d10d...10d10d...10d10dN第1章单片微型计算机基础inmiimmnnnnaaaaaaN22...22...221110022113二进制当R=2时,称为二进位计数制,简称二进制。二进制数有两个主要特点:有2个不同的数字符号:0和1低位向高位进位的规律是“逢二进一”。任意一个二进制数N都可以表示成按权展开的多项式:例如,二进制数1011.01可表示为(1011.01)2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2第1章单片微型计算机基础4八进制当R=8时,称为八进位计数制,简称八进制。八进制数有两个主要特点:有8个不同的数字符号:0、1、2、…、7低位向高位进位的规律是“逢八进一”。如（503)8(503)8=5×82+0×81+3×80第1章单片微型计算机基础5十六进制当R=16时,称为十六进制。十六进制数有两个主要特点:有十六个不同的数字符号:0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F低位向高位进位的规律是“逢十六进一”。例如（3A8.0D）16可表示为：（3A8.0D)16=3×162+10×161+8×160+0×16-1+13×16-2一般而言,对于用R进制表示的数N,可以按权展开为inmiimmnnnnRaRaRaRaRaRaN111002211......式中,ai是0、1、…、（R-1）中的任一个,m、n是正整数,R是基数。在R进制中,每个数字所表示的值是该数字与它相应的权Ri的乘积,计数原则是“逢R进一”。第1章单片微型计算机基础二转换1二、八、十六进制转换成十进制：按权展开法例1将数(10.101)2,(46.12)8,(2D.A4)16转换为十进制。（10.101)2=1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=2.625(46.12)8=4×81+6×80+1×8-1+2×8-2=38.15625(2D.A4)16=2×161+13×160+10×16-1+4×16-2=45.64062第1章单片微型计算机基础2十进制数转换成二、八、十六进制数任意十进制数N转换成R进制数,需将整数部分和小数部分分开,采用不同方法分别进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。（1）整数部分:除基取余法。分别用基数R不断地去除N的整数,直到商为零为止,每次所得的余数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最低有效数字,最后得到的为最高有效数字。例2将（168)10转换成二、八、十六进制数。（2）小数部分:乘基取整法。分别用基数R(R=2、8或16）不断地去乘N的小数,直到积的小数部分为零（或直到所要求的位数）为止,每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数字,最后得到的为最低有效数字。故：(0.645)10=(0.10100)2=(0.51217)8=(0.A51EB)16例3将（0.645)10转换成二、八、十六进制数。例4将（168.645)10转换成二、八、十六进制数。根据例2、例3可得(168.645)10=(10101000.10100)2=(250.51217)8=(A8.A51EB)163由于23=8,故可采用“合三为一”的原则,即从小数点开始分别向左、右两边各以3位为一组进行二—八换算:若不足3位的以0补足,便可将二进制数转换为八进制数。反之,采用“一分为三”的原则,每位八进制数用三位二进制数表示,就可将八进制数转换为二进制数。例5将（101011.01101)2转换为八进制数。101011.01101053.32即（101011.01101)2=(53.32)8例6将(123.45)8转换成二进制数。123.45001010011.100101即（123.45)8=(1010011.100101)24由于24=8,故可采用“合四为一”的原则,即从小数点开始分别向左,右两边各以4位为一组进行二—十六换算:若不足4位的以0补足,便可将二进制数转换为十六制、进制数。反之,采用“一分为四”的原则,每位十六进制数用四位二进制数表示,就可将十六进制数转换为二进制数。例7将（110101.011)2转换为十六进制数。00110101.011035.6即（110101.011)2=(35.6)16例8将（4A5B.6C)16转换为二进制数。4A5B.6C0100101001011011.01101100即（4A5B.6C)16=(100101001011011.011011)2表1.1各种进位制的对应关系十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F7111771610000201081000108第1章单片微型计算机基础三二进制数的运算1二进制数的算术运算二进制数只有0和1两个数字,其算术运算较为简单,加、减法遵循“逢二进一”、“借一当二”的原则。（1）加法运算规则:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(有进位)例1求1001B+1011B第1章单片微型计算机基础（2）减法运算规则:0-0=0;1-1=0;1-0=1;0-1=1(有借位)例2求1100B-111B。第1章单片微型计算机基础（3）乘法运算规则:0×0=0;0×1=1×0=0;1×1=1例3求1011B×1101B。第1章单片微型计算机基础（4）除法运算规则:0/1=0;1/1=1例4求10100101B/1111B第1章单片微型计算机基础2二进制数的逻辑运算（1）“与”运算“与”运算是实现“必须都有,否则就没有”这种逻辑关系的一种运算。运算符为“·”,其运算规则如下:0·0=0,0·1=1·0=0,1·1=1例5若X=1011B,Y=1001B,求X·Y。100110011011.即X·Y=1001B第1章单片微型计算机基础（2）“或”运算“或”运算是实现“只要其中之一有,就有”这种逻辑关系的一种运算,其运算符为“+”。“或”运算规则如下:0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=1例6若X=10101B,Y=01101B,求X+Y。101010110111101+即X+Y=11101B第1章单片微型计算机基础（3）“非”运算“非”运算是实现“求反”这种逻辑的一种运算，如变量A的“非”运算记作。其运算规则如下:BBA0101010101例7若A=10101B,求。AA10,01第1章单片微型计算机基础（4）“异或”运算“异或”运算是实现“必须不同,否则就没有”这种逻辑的一种运算,运算符为“”。其运算规则是:011,101,110,000例8若X=1010B,Y=0110B,求XY。101001101100即XY=1100B第1章单片微型计算机基础四带符号数的表示1机器数及真值计算机在数的运算中,不可避免地会遇到正数和负数,那么正负符号如何表示呢？由于计算机只能识别0和1,因此我们将一个二进制数的最高位用作符号位来表示这个数的正负。规定符号位用“0”表示正,用“1”表示负。例如,X=-1101010B,Y=+1101010B,则X表示为:11101010B,Y表示为01101010B。第1章单片微型计算机基础（1）原码当正数的符号位用0表示,负数的符号位用1表示,数值部分用真值的绝对值来表示的二进制机器数称为原码,用［X］原表示,设X为整数。例如+115和-115在计算机中（设机器数的位数是8）其原码可分别表示为：［+115］原=01110011B;［-115］原=11110011B2数的码制第1章单片微型计算机基础可见,真值X与原码［X］原的关系为,2,][1XXXn原02201XXnn值得注意的是,由于［+0］原=00000000B,而［-0］原=10000000B,所以数0的原码不唯一。8位二进制原码能表示的范围是:-127~+127。第1章单片微型计算机基础（2）反码一个正数的反码,等于该数的原码;一个负数的反码,由它的正数的原码按位取反形成。反码用［X］反表示。例如:X=+103,则［X］反=［X］原=01100111B;X=-103,［X］原=11100111B,则［X］反=10011000B。;)12(,][1XXXn反022011XXnn第1章单片微型计算机基础（3）补码如果一个数是正数,则其补码和反码相同;如果是负数,则其补码为反码加1.对于n位计算机来说,数X的补码定义为,2,][XXXn补02)2(mod;2011XXnnn第1章单片微型计算机基础五定点数和浮点数1.定点法定点法中约定所有数据的小数点隐含在某个固定位置。对于纯小数,小数点固定在数符与数值之间;对于整数,则把小数点固定在数值部分的最后面,其格式为纯小数表示:数符尾数.小数点数符尾数.小数点整数表示:第1章单片微型计算机基础2.浮点法浮点法中,数据的小数点位置不是固定不变的,而是可浮动的。因此,可将任意一个二进制数NN=±M·2±E其中,M为尾数,E称为阶码。可见,一个浮点数有阶码和尾数两部分,且都带有表示正负的阶码符与数符,其格式为阶符阶码E数符尾数M第1章单片微型计算机基础设阶码E的位数为m位,尾数M的位数为n位,则浮点数N的取值范围为2-n2-2m+1≤|N|≤(1-2-n)22m-1为了提高精度,发挥尾数有效位的最大作用,还规定尾数数字部分原码的最高位为1,叫做规格化表示法。如0.000101表示为:2-3×0.101第1章单片微型计算机基础六二进制编码在计算机中字母,数字,汉字等一律用二进制编码表示.1二-十进制(BCD)编码二-十进制数称为二-十进制编码的十进制数(BinaryCodedDecimal)简称BCD码。在BCD码中是用4位二进制数给0-9这10个数字编码。杂第1章单片微型计算机基础BCD码在单片机有两种存放形式：一种是一个字节放1位BCD码高半字节取0，常用于显示和输出。另一种是1字节存放2位BCD码，即压缩BCD码，有利于节省存储空间。例如，十进制数94用压缩BCD码表示即10010100２BCD码与十进制数的相互转换例如：010010010111BCD=497第1章单片微型计算机基础七计算机的基本组成电路（1）常用逻辑电路逻辑运算是计算机实现运算，控制功能所必须的电路是计算机的基本单元电路。逻辑电路中，其输入和输出只有两种状态，即高电平和低电平。通常以逻辑1和0表示电平高低。1与门与门是一个实现逻辑乘运算的，多端输入，单端输出的逻辑电路。例如：一个二输入的与门，其逻辑函数式是：.Y=AB或Y=A^BY第1章单片微型计算机基础2或门或门是一个实现逻辑加运算的,多端输入,单端输出的逻辑电路.例如:一个二输入的或门,其逻辑函数式是:Y=A+B或Y=AⅴBY+第1章单片微型计算机基础3非门非门是一个能够完成逻辑非运算的，单端输入,单端输出的逻辑电路.非门电路逻辑函数式是:Y=AY4异或门