23 第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
1.2.2 计算机中带符号数的表示方法： 计算机中常把一个数的最高位定义为符号位（0表示正，1表示负） 称为数符；其余位表示数值 机器数：机器内存放的正负号数码化的二进制数 真值数：机器数所表示的真实值 例如：设计算机字长为8，则 真值数 －0101100 B → 机器数 10101100
微机原理与接口技术
任课教师：乔奎贤 E-mail： cren616@
西安工业大学
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 计算机中的数据表示与编码
1.3 微型计算机的逻辑电路基础 1.4 微型计算机基本结构与工作原理
西安工业大学
1.1 概述
计算机系统：一个由硬件、软件组成的复杂的电子装置，能
二
1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
八
10 11 12 13 14 15 16 17
十六
8 9 A B C D E F
110
111
第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
数制转换： 非十进制数转换为十进制数 转换方法：乘权相加法 ⑴ ( 11101.011 )2 =1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2＋1×2-3
2
2 2
小数部分
0.375
× 2 0.750 取整数 0 取整数 1 取整数 1
2 9
1 4 7 余数为 1 0
2
2
3
1 0
1
1 1
×
×
2
1.500 2 1.000
故 ( 29.375 )10 = ( 11101.011 )2
21 第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
数制转换： 二进制与十六进制的转换：十六进制基数16是二进制基数2的4次 幂，即一位十六进制数可表示为4位二进制数。其对应关系为：
主存容量常以字节(Byte)为单位，并定义KB、MB、GB、TB 等派
生单位 80X86 微型机能配置的最大内存容量受CPU 所支持的物理地址空 间范围的限制
7 第1章 绪论
1.1 概述
2. 微型计算机系统的主要性能指标：
⑶ 指令执行时间：指计算机执行一条指令所需的平均时间 指令执行时间的长短反映了计算机执行一条指令运行速度的快慢 指令执行时间一方面取决于微处理器工作的时钟频率；另一方面又 取决于计算机指令系统的设计、CPU 的体系结构等。
以大规模集成电路为主要部件的第四代，产生了微型计算
机；
1971年，Intel公司推出第一个微处理器芯片Intel4004，
开创了一个全新的计算机时代。
4
第1章 绪论
1.1 概述
1. 微型计算机：
微处理器(Microprocessor)：由一片或几片大规模集成电路 组成的具有运算器和控制器的中央处理机部件，即CPU(MPU)。 微型计算机(Microcomputer)：指以微处理器为核心，配上由 大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线
够存储程序和原始数据、中间结果和最终运算结果，并自动
完成运算，是一种能对各种数字化信息进行处理的“信息处
理机”。
计算机能够进行算术运算；
计算机能够进行逻辑运算；
计算机具有推理判断的能力；
计算机具有“思维能力” 。
3 第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 微型计算机及其发展概况：
1946年，世界上第一台数字式电子计算机ENIAC；
22 第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
数制转换： 二进制与八进制的转换：八进制的基数8是二进制基数的3次幂， 即一位八进制数可表示为3位二进制数。其对应关系为：
八进制 0 1 2 二进制 000 001 010 八进制 4 5 6 二进制 100 101 110
3
011
7
111
例如：10 101 111 011 . 011 1 B = 2573.34 O 1357.46 O = 001 011 101 111.100 110 B
十六进制 二进制 十六进制 二进制源自十六进制 二进制01 2 3 4 5
0000
0001 0010 0011 0100 0101
6
7 8 9 A B
0110
0111 1000 1001 1010 1011
C
D E F
1100
1101 1110 1111
例如： 0010 1101 0111 1011 . 0111 0100B = 2D7B.74H 10 01 B 2C9D.A6H = 0010 1100 1001 1101 . 1010 0110B
如：二进制数11101
记为：11101B 或 ( 11101 )2
八进制(Octal notation)：逢八进一（数码：0~7） 基数为8，第n位权为8的n次幂
如：八进制数 35
记为：35O 或 ( 35 )8
十六进制(Hexdecimal notation)：逢十六进一(数码：0~9,A~F) 基数为16，第n位权为16的n次幂
微处理器工作时钟频率指标可表示为多少兆赫MHz /吉赫GHz
微处理器指令执行速度指标则表示为每秒运行多少百万条指令 (Millons of Instructions Per Second，MIPS)。
8
第1章 绪论
1.1 概述
2. 微型计算机系统的主要性能指标：
⑷ 系统总线：是连接微机系统各功能部件的公共数据通道 系统总线所支持的数据传送位数和时钟频率直接关系到整机的性能 数据传送位数越宽，总线工作时钟频率越高，则系统总线的信息吞 吐率就越高，整机的性能就越强
16
第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
1.2.1 数和数制 数制：又称进位计数制 指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法 基数和位权： 基数：进位计数制的每位数可能有的数码的个数 如：十进制每位数码0,1,2,…,9共10个数码，故基数为10 位权：指一个数值的每一位数字的权值大小 如：十进制数2345的各位位权为103、102、101、100 数的位权表示：任何一个进制的数都可表示为按位权展开的多项 式之和。如十进制数2345.67：
术指标都影响着微机系统的整体性能。
10
第1章 绪论
1.1 概述
2. 微型计算机系统的主要性能指标：
⑹ 系统软件的配置 系统软件也是计算机系统不可或缺的组成部分。 微机硬件系统若要运行，必须有基本的系统软件支持，如DOS、 Windows 等操作系统。
系统软件配置是否齐全，软件功能的强弱，是否支持多任务、多用
如：十六进制数6D
18 第1章 绪论
记为：6DH 或 ( 6D )16
1.2 计算机中的数据表示与编码
常用进制数对比：
十
0 1 2 3 4 5 6 7
19
二 0 1 10 11
100 101
八
0 1 2 3 4 5 6 7
十六
0 1 2 3 4 5 6 7
十
8 9 10 11 12 13 14 15
= ( 29.375 )10
⑵ ( 62.5 )8 = 6×81＋2×80＋5×8-1 = ( 50.625 )10 ⑶ ( 4C.6 )16 = 4×161＋12×160＋6×16-1 = ( 76. 375 )10
20
第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
数制转换： 十进制数转换为非十进制数 转换方法：整数部分：除r取余法，小数部分：乘r取整法 整数部分
户操作等都是微机硬件系统性能能否得到充分发挥的重要因素。
11
第1章 绪论
1.1 概述
3. 微型计算机的发展简史：
第一代(1971~1973)：4/8位微型计算机 由4004和8008微处理器组成的MCS-4和MCS-8
第二代(1974~1977)：8位微型计算机
8080、Z－80、MC6800、Apple-II微机、MCS-48、MCS-51系列 第三代(1978~1984)：16位微型计算机 8086、Z8000、MC68000、IBM PC 第四代(1985年~1999年)：32位微型计算机 80386、80486、Pentium、Pentium II、Pentium III以及P4系列 第五代（2000年以后）：64位微型计算机 Merced、Titanium 、64位RISC微处理器芯片
1 0 1 0 1 1 0 0
数符 注意：机器数表示的范围受到字长和数据类型的限制
24 第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
机器数的特点： 表示的数的范围受计算机字长的限制 例：计算机字长为8位时, 无符号数的范围是 0000 0000——1111 1111 （0~255） 符号位被数字化 （正号：0 负号：1）
2345.67 = 2×103+3×102+4×101+5×100+6×10-1+7×10-2
17 第1章 绪论
1.2 计算机中的数据表示与编码
常用的数值： 十进制(Decimal notation)：逢十进一（数码：0~9） 二进制(Binary notation)：逢二进一（数码：0、1） 基数为2，第n位权为2的n次幂
14 第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 计算机中的数据表示与编码
1.3 微型计算机的逻辑电路基础 1.4 微型计算机基本结构与工作原理
西安工业大学
1.2 计算机中的数据表示与编码
编码：用少量、简单的基本符号，选用一定的组合规则，来表示
大量复杂多样的信息。 基本符号的种类和符号的组合规则构成编码的两大要素。 在计算机中，广泛采用的是仅用―0‖和―1‖两个基本符号组成 的基2码，亦称为二进制码。 计算机中的数据： 数：用来直接表示量的多少，有大小之分，可进行加减等运算。 码：通常指代码或编码，在计算机中用来描述某种信息。