王丰微机原理接口电子教案第一章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章基础知识,1.1,数制,1.1.1,二进制,1,十进制数的特点及基数、权的概念（,1,）,09,这十个独立的符号叫做数码，数码的个数叫基数，十进制数的基数是,10,。（,2,）逢十进一,2,二进制数的特点（,1,）有二个独立的符号：,0,、,1,。二进制数的基数为,2,。（,2,）逢二进一,说明：二进制数在其尾部加字母,B,或者加下标,2,表示。,3,十进制数转换为二进制数 十进制数转换为二进制数时，整数部分与小数部分转换方法不同，这二部分应分别转换，然后再将得到的二部分二进制数合并起来得到转换后的结果。,(1),整数部分的转换,规则,:,除,2,取余，逆序排列。最先的余数在最低位，最后的 余数在最高位。,(2),小数部分的转换 规则,:,乘,2,取整，顺序排列。最先的整数在最高位，最后的 整数在最低位。,4,二进制数转换为十进制数 转换方法为依据二进制数的三个特点：二进制数,anan,1,a1a0,b1b2,bm,的值是：,a,n,2,n,a,n-1,2,n-1,a,1,2,1,a,0,2,0,b,1,2,1,b,2,2,2,bm,2,m,5,二进制数运算二进制数的运算规则同十进制数一样，只是逢二进一。,6,相关概念及术语 位（,Bit,）：指二进制数字的,1,位。字节（,Byte,8,位二进制数为,1,个字节。字（,Word,）：,16,位二进制数为,1,个字，即,1,个字,2,个字节。,除了以上三个基本单位外，在描述存储器的存储容量时还常用如下几个单位：,1KB,210,字节,1024B1MB,220,字节,210KB1GB,230,字节,210MB1TB,240,字节,210GB,记住以下结论：,n,位二进制数可表,2n,个数，范围为,0,2,n,1,。,1.1.2,十六进制,1,十六进制数的特点（,1,）有十六个独立的符号：,0,9,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,。（,2,）逢十六进一 说明：十六进制数在尾部加字母,H,或下标,16,表示。2,十六进制数与十进制数的相互转换,(1),十进制数转换为十六进制数 转换方法类同于向二进制数的转换,但整数部分为除,16,取 余,小数部分为乘,16,取整,.,(2),十六进制数转换为十进制数 根据十六进制数的特点,3,进行转换。,3,二进制数与十六进制数的相互转换,(1),二进制数转换为十六进制数 将二进制数从小数点开始，向左每,4,位为一组，不足,4,位的左方补,0,然后每组二进制数用一位等值的十六进制数表示,这样就得到整数部分的十六进制数；再向右每,4,位为一组，不足,4,位的右方补,0,，并将每组二进制数用一位等值的十六进制数表示，这样就得到小数部分的十六进制数。,(2),十六进制数转换为二进制数 将每位十六进制数字转换为等值的,4,位二进制数即可。,1.1.3,八进制,(,略,),1.2,码制,1.2.1,带符号数的编码,1,机器数与真值,一个数在计算机内的表示形式称为机器数。机器数代表的实际数值，称为机器数的真值。,2,原码 原码是最简单的带符号数的编码方法。它将机器数的最高位作为符号位，,0,表示正数，,1,表示负数，后面的各位表示数的绝对值。这种方法也称为,“,符号,-,绝对值,”,法，如图,1,5,所示：,图,1-5,原码表示法解,3,反码 正数的反码与其原码相同，负数的反码是其对应的正数连同符号位按位取反求得。,4,补码 正数的补码与其原码相同，负数的补码是其反码加,1,。由补码求真值（即求出补码表示的原数）的方法如下：（,1,）先由符号位判断真值的符号，补码的最高位,0,，表示真 值符号为正，否则为负。（,2,）对于正数，符号位后面部分即为真值的绝对值；对于 负数，需要将符号位后面的部分按位取反，再末位加,1,，所得数值才是真值的绝对值。,5,原、反、补码的比较 三种码制既有共同点又各自有不同性质,主要区别如下：（,1,）对于正数它们都等于真值本身，而对于负数各有不同 的表示方法。（,2,）最高位都表示符号位。,（,3,）原码和反码中,0,有二种表示方法，而补码中,0,只有一种 表示方法。（,4,）原码和反码表示的正、负数范围相对于,0,来说是对称的，但补码负数表示范围较正数表示范围宽，能多表示一 个最小的负数（绝对值最大的负数）。,6,不同码制下数的表示范围（,1,）无符号整数的表示范围,8,位无符号数表示范围为,0N255,。,16,位无符号数表示范围为,0N65535,。,n,位无符号数表示范围为,0,N2,n,1,。（,2,）有符号数的表示范围,8,位补码表示范围为,-128N,127,。,16,位补码表示范围为,32768N,32767,。,n,位补码能表示范围为,2,n-1,N,2,n-1,1,。,7,补码的运算规则及溢出,(1),补码的运算规则,补码的加法规则是：,X,Y,补,X,补,Y,补 补码的减法规则是：,X,Y补,X,补,Y,补 其中的,Y,补只要对,Y,补求补就可得到。,(2),补码的溢出、符号扩展 补码只能表示一定范围内的数，当参加运算的二个数都在此范围之内时，运算结果却可能超出此范围，这时运算结果就不正确了，称为溢出。防止溢出的办法是使用更多位数的补码进行运算。当将较少位数的补码变为较多位数的补码时，只须在较少位数的补码前面填充符号位即可变为较多位数补码，这种方法称为符号扩展。,1.2.2,数的定点表示与浮点表示,1,定点表示法 在定点表示法中，所有数据的小数点固定在某一位置上。通常把小数点的固定在有效数位的最前面或末尾，因而形成了定点整数和定点小数二种定点数。,(1),定点整数 定点整数约定小数点在数值位的最低位之后，此时计算机中所表示的数一律为整数，如图,1,6,所示。图,1-6,定点整数格式,(2),定点小数 定点小数用最高位表示符号,其它,n,1,位二进制数表示数值部分,小数点定在数值部分最高位左边,如图,1-7(,见下页,),。,图,1-7,定点小数格式,2,浮点表示法,(1),浮点数的格式 浮点数中首先要将二进制实数写成类似于十进制科学标识法的格式：,N,M,R,E,式中,E,为阶码，,M,为尾数，,E,和,M,都是带符号的定点数。,R,是常数不需要在机器数中表示出来。浮点数的格式如图所示,.,图,1-8,浮点数格式,(2),规格化浮点数 在公式,N,M,R,E,中，同一个,N,的值可以表示成不同的形式，即表示为不同的,M,E,值,(,假设,R,是固定的,),。通常将浮点数表示成规格化的形式。对,r,进制的规格化浮点数是指尾数部分,M,满足,:1/2|M|,1,的数。对于,r,2,，则有,:1/2|,M|,1,。,1.2.3,ASCII,码与,BCD,码,1,ASCII,码,ASCII,码有二种形式：,7,位,ASCII,码和,8,位,ASCII,码。,ASCII,码表中数字和英文字母都是按顺序排列的,.,数字的,ASCII,码,:,任一数字字符的,ASCII,码该数字值,30H,。字母的,ASCII,码,:,同一字母的大小写,ASCII,码不同,小写字母 的,ASCII,码比大写字母的,ASCII,码大,20H,。,2,BCD,码,BCD,码有多种编码方法，最常用的是,8421BCD,码,.,编码方案为：将十进制数的每一位数字直接用等值,4,位二进制数表示。由于,4,位二进制数有,16,种组合,而,1,位十进制数字只有,09,十种状态,故,8421BCD,码中二进制数不允许出现,101011116,种组合。,1.2.4,如何理解计算机中数的多种表示形式,(,略,),1.3,常用数字逻辑器件,1.3.1,基本门电路,1,基本门电路基本门电路的符号与真值表如下图,1,9,所示。,图,1-9(,续,),基本门电路,2,三态门 三态门的符号如下图,110,所示。图,1-10,三态非门,1.3.2,触发器,1,基本,RS,触发器 基本,RS,触发器的符号及用法如图,1,11,所示,(,见下页,),。,2,钟控,RS,触发器 钟控型,RS,触发器的符号及用法如图,1,12(,见下页,),所示。边沿触发,RS,触发器,(,主从型,RS,触发器,),的符号及用法如图,1,13(,见下页,),所示。,图,1-11,基本,RS,触发器,图,1-12,时钟控制,RS,触发器 图,1-13,主从型,RS,触发器,3,D,触发器,D,触发器的符号及用法如图,1,14,所示。图,1-14,时钟控制,D,触发器,74LS273,是常用的,D,触发器之一，它内部由,8,个,D,触发器构成，其引脚及真值表如图,1,15(,见下页,),所示。,74LS273,用,S,低电来复位，用,CP,脉冲上升沿将,8,个输入端,D7,D0,的状态锁存在,7,个输出端,Q7,Q0,。,74LS273,不能呈高阻态，而,74LS374,则具有三态输出功能。,74LS374,引脚及真值表如图,1,16(,见下页,),所示。,图,1-15 74LS273,引脚与真值表图,1-16 74LS374,引脚与真值表,4,JK,触发器,JK,触发器的符号及用法如图,1,17,所示。图,1-17,主从型,JK,触发器,1.3.3,译码器 二进制译码器常用的有,2-4,译码器和,3-8,译码器。以,2-4,译码器为例，其符号及真值表如图,1,18(,见下页,),所示。译码器中最常用的产品是,3-8,译码器,74LS138,，它有三个片选控制端，这三个片选控制端内部是,与,的关系，只有同时,有效时，译码器才能工作。,74LS138,引脚及真值表如图,1,18,所示,(,见课本,),。图,1-18 2-4,译码器及其真值表,