微机原理与接口技术共72学时（4.5学分）教学内容第1章计算机基础1.1计算机的基本原理与组成1.计算机工作的基本原理1)冯.诺依曼机基本特点2)计算机工作过程的实质3)存储程序4）程序控制2.计算机的基本部件1）存储器2）运算器3）输入设备4）输出设备5）控制器3.计算机的硬件典型结构总线是一组能为多个部件分时共享的信息传送线，用来连接多个部件，并为之提供信息交换通路。总线的特点是具有共享性和分时性。所谓共享性是指连接在总线上的部件都可通过总线传递信息。所谓分时性是指在某一时刻总线只允许一个部件送数据到总线上，即因分时而实现共享。1.2计算机的工作流程控制逻辑阵列1）存储器2）CPU（2）指令寄存器IRIR用来存放当前从内存中取出的指令。当指令从内存中取出，为了分析它的操作性质及操作数所在的地址，必须将它存放于IR中，直到被下一条取出的指令所取代。（3）指令译码器IDID的功能是对存放IR中的操作码进行译码。经ID输出的一系列控制电位反映该指令的操作性质。（4）控制逻辑阵列PLA2.计算机工作的基本流程例：指令ADD3；（A)+(03H)A1.3计算机中的数制与码制1.数值型数据的表示采用位权表示法表示，有权的基R数制的数为：D=Di*Ri(i=n-1、、1、0、-1、-2、、-k）R：基Ri：位i的权Di：位i的基本符号n：整数部分的位数k：小数部分的位数2）不同数制间的数据转换3）二进制运算2.数的编码表示及补码运算1）无符号数和带符号数纯小数X的机器数为X0.X1X2…Xn，字长为n+1位，X0为符号位。整数为X的机器数为XnXn-1Xn-2…X1X0，字长为n+1位，Xn为符号位。①定义X0X<1[X]原=1-X=1+|X|-1<X0X0X<2n[X]原=2n-X=2n+|X|-2n<X0②说明：[X]原=符号位+|X|0有两种表示形式实现加减运算较复杂①模数学上把一个计量系统的测量范围称为“模”。设X和Y两个数，以M为模，若满足X=Y＋K×M（K为整数），则称Y是X对模M的补数。记作：X=Y（modM）例如：时钟系统，其模为12。10=-2+1210=-2（mod12）利用对模M的补数，减法运算可转换为加法运算。例如：针对时钟系统，有下式成立：8-2=8+10（mod12）在计算机中，机器数具有一定的范围，属于有模运算。例如：当机器数位数为8时，只能表示256个不同的定点数，其模为256。有下式成立：32-23=32+233（mod256）计算机中将X对模M的补数称为X的补码。②补码的定义X0X<1[X]补=2+X=2-|X|-1X<0(mod2)X0X<2n[X]补=2n+1+X=2n+1-|X|-2nX<0(mod2n+1)③说明[X]补=模*符号位+X负数补码的实质是把负数‘映射’到正数域0有唯一编码[+0]补=0.0000补码的移位规则是：左移：高位移出，低位补0，若移出的数值最高位与符号位不同，发生溢出。右移：低位移出，高位补符，移出时进行舍入操作。补码的填充规则是：定点小数：符号位不变，在数值位的末位后面补足0。定点整数：符号位不变，在符号位后用数符补足所需的位数。补码加减运算规则:[X+Y]补=[X]补+[Y]补[X-Y]补=[X]补+[-Y]补[-Y]补被称为[Y]补的机器负数。①反码的定义X0X<1[X]反=(2-2-n)+X-1<X0(mod2-2-n)X0X<2n[X]反=(2n+1-1)+X-2n<X0(mod2n+1-1)②说明:0有两种表示形式实现加法运算时，若最高位有进位，需要把该值加到最低位上，才能得到正确结果3）补码加减法运算及运算结果的溢出判断(1)补码加法运算例如：X=0.1010、Y=0.0011，求X+Y解：[X]补=0.1010，[Y]补=0.0011[X]补0.1010+[Y]补0.0011[X+Y]补0.1101X+Y=+0.1101例如：X=+0.1011、Y=-0.0101，求X+Y解：[X]补=0.1011，[Y]补=1.1011[X]补0.1011+[Y]补1.1011[X+Y]补0.0110X+Y=+0.0110(2)补码减法运算(3)补码运算结果的溢出判断在确定了运算字长和数据的表示方法后，机器所能表示数值的范围也就相应确定了，一旦运算结果超出了这个范围，就会产生溢出。两个正数相加，结果大于机器所能表示的最大正数，称为上溢或正溢。而两个负数相加，结果小于机器所能表示的最小负数，称为下溢或负溢。②溢出判别方法方法2：双进位判别法方法3：双符号位判别法例如：X=+0.1100，Y=+0.1000求：X+Y解：[X