第1章微機基礎(chǔ)知識1.1二進制數(shù)和十六進制數(shù)1.2十進制數(shù)1.3字符1.4微型計算機系統(tǒng)的基本組成1.5存儲器的基本結(jié)構(gòu)1.6微機工作原理1.7小結(jié)1.1二進制數(shù)和十六進制數(shù)

微機中的數(shù)使用器件的兩個不同物理狀態(tài)表示。具有兩個狀態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、可分別為高電平或低電平的信號線、極板上有無存儲電荷的電容等等一些具有兩種不同穩(wěn)定狀態(tài)且能相互轉(zhuǎn)換的器件，都可以用于表示一位二進制數(shù)。微機只能識別二進制數(shù)。但是，由于書寫、鍵入、讀出二進制數(shù)極易出差錯，而微機的字長又都是4的整數(shù)倍數(shù)，分別為4位、8位、16位、32位和64位等等，考慮到24＝16，因此在書寫時使用十六進制數(shù)，既方便又不易出錯。例如一個8位二進制數(shù)可以表示成2位十六進制數(shù)，一個16位二進制數(shù)可以表示成4位十六進制數(shù)?？紤]到23＝8，在一些大型機、巨型機中還使用八進制數(shù)。此外，人們對十進制數(shù)最為熟悉，鍵入和輸出微機的數(shù)，就經(jīng)常使用十進制數(shù)表示。表1-1各種進制數(shù)間的關(guān)系

二進制數(shù)、八進制數(shù)、十進制數(shù)和十六進制數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系如表1-1所示。1.1.1二進制有符號數(shù)的機器碼表示微機中區(qū)別不同的數(shù)制有3種方法。第一種方法是在數(shù)的后面加上英文單詞的第一個字母。二進制數(shù)(Binary)用B，如101.1B；八進制數(shù)(Octal)用Q，如57.4Q(手寫時O和0易混淆，故用Q)；十進制數(shù)(Decimal)用D或省略D，如134.3D或134.3；十六進制數(shù)(Hexadecimal)用H，如3AB.AH。第二種方法是在數(shù)的右下角寫出基數(shù)。101.1B、57.4Q、134.3、3AB.AH可分別寫成(101.1)2、(57.4)8、(134.3)10、(3AB.A)16。第三種方法是在二進制數(shù)和十六進制數(shù)的前面加上前綴。二進制數(shù)前用％，如％101.1；十六進制數(shù)前用$，如$21。本書使用第一種和第二種表示方法。1．二進制數(shù)和十六進制數(shù)各位的權(quán)二進制數(shù)有兩個不同的數(shù)碼0和1，逢2進1。計數(shù)時每到2往左進一位，左邊一位的權(quán)是右邊一位權(quán)的兩倍。同一個數(shù)碼在不同數(shù)位上所代表的值是不同的，例如101.1B，小數(shù)點右邊第一位的“1”位于2-1位，代表的值為1×2-1；小數(shù)點左邊第一位的“1”位于20位，代表的值為1×20；左邊第2位的“0”位于21位，代表的值為0×21；左邊第三位的“1”位于22位，代表的值為1×22。各位的權(quán)從左到右依次為4、2、1、0.5。其它進制數(shù)有相類似的表示方法。

一個十六進制數(shù)有16個不同的數(shù)碼0～9和A～F，逢16進1。計數(shù)時每到16往左進一位，左邊一位的權(quán)是右邊一位權(quán)的16倍。例如3AB.AH各位的權(quán)從左至右依次為256、16、1、0.0625。為了區(qū)分數(shù)字和符號，以字母開頭的十六進制數(shù)，前面應(yīng)添加一個0，如A46.5H應(yīng)寫作0A46.5H。一個八進制數(shù)有8個不同的數(shù)碼0～7，逢8進1。例如八進制數(shù)57.4Q各位的權(quán)從左至右依次為64、8、0.125。一個十進制數(shù)的基本特征為有10個不同的數(shù)碼0～9，逢10進1。例如134.3D各位的權(quán)從左至右依次為100、10、1、0.1。

表1-2和表1-3分別列出了二進制數(shù)和十六進制數(shù)各位的權(quán)與對應(yīng)十進制數(shù)之間的關(guān)系。210常用1?K表示，1?K＝210＝1024；同樣有64?K＝216＝65?536，1M＝220＝1KK＝1048576；1G＝230＝1KM＝1073741824；1T＝240＝1MM＝1099511627776。這種表示方法更多地用于表示存儲器的存儲容量。表1-2二進制數(shù)各位的權(quán)表1-3十六進制數(shù)各位的權(quán)1)各種進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)將各種進制數(shù)按權(quán)展開后相加可得相應(yīng)的十進制數(shù)。例如：(10.1)2＝1×21＋0×20＋1×2–1＝(2.5)10(10.1)16＝1×161＋0×160＋1×16–1＝(16.0625)10(10.1)8＝1×81＋0×80＋1×8–1＝(8.125)10(10.1)5＝1×51＋0×50＋1×5–1＝(5.2)10

2)二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)(或八進制數(shù))，只需從小數(shù)點開始分別向左及向右，每4(或3)位為一組，每組用1位十六進制數(shù)(或八進制數(shù))代替。整數(shù)部分最高位不足4(或3)位的一組在前面補0；小數(shù)部分最低位不足4(或3)位的一組在后面補0。例如：11101011010.10001B可分組轉(zhuǎn)換為011101011010.10001000B＝75A.88H；11101011010.10001B可分組轉(zhuǎn)換011101011010.100010B＝3532.42Q。十六進制數(shù)或八進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)時，只需將每位的十六進制數(shù)或八進制數(shù)用相應(yīng)二進制數(shù)代替即可。如3AB.AH＝001110101011.1010B；57.4Q=101111.100B。十六進制數(shù)和八進制數(shù)之間進行轉(zhuǎn)換，可通過先轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)進行。3)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，要把十進制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分開處理。整數(shù)部分使用“輾轉(zhuǎn)相除法”。不斷地用2去除，直至商等于0為止。每做一次除法，記下所得余數(shù)。以第一次用2除所得余數(shù)為最低位，最后一次所得余數(shù)為最高位，依次從最高位到最低位寫出，就是整數(shù)部分的二進制數(shù)。小數(shù)部分使用“乘2取整法”。不斷地用2相乘，每次相乘后取出整數(shù)，剩下的小數(shù)再去用2乘。第一次用2乘了以后取出的整數(shù)為最高位，最后一次所取得的整數(shù)為最低位。依次從最高位到最低位寫出，就是小數(shù)部分的二進制數(shù)。在絕大多數(shù)情況下，最后一次乘積的結(jié)果都不會為0。為此提出一定的精度要求，獲得小數(shù)部分的二進制數(shù)近似表達式?！纠?-1】將134.3D轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，要求其誤差不大于2?–5。整數(shù)部分小數(shù)部分算式余數(shù)算式整數(shù)134/2＝67 b0＝0(最低位)0.3×2＝0.6b–1＝0(權(quán)為2?–1，最高位)67/2＝33 b1＝1 0.6×2＝1.2b–2＝133/2＝16 b2＝1 0.2×2＝0.4b–3＝016/2＝8 b3＝0 0.4×2＝0.8b–4＝08/2＝4 b4＝0 0.8×2＝1.6b–5＝1(權(quán)為2?–5，最低位)4/2＝2 b5＝02/2＝1 b6＝01/2＝0 b7＝1(最高位)所以134.3D＝10000110.01001B?！纠?-2】將134.3D轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)，要求誤差不大于16?–2。 整數(shù)部分 小數(shù)部分算式余數(shù)算式整數(shù)134/16＝8H0＝6(最低位)0.3×16＝4.8H–1＝4(最高位)8/16＝0H1＝8(最高位)0.8×16＝12.8H–2＝12(權(quán)為16?–2，最低位)所以134.3D＝86.4CH。把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六(八)進制數(shù)有兩種方法：第一種，整數(shù)部分使用“輾轉(zhuǎn)相除法”，小數(shù)部分使用“乘16(8)取整法”；第二種，先將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，再將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六(八)進制數(shù)。2．二進制有符號數(shù)的機器碼二進制數(shù)表示無符號數(shù)時，所有位數(shù)全部為數(shù)值位；二進制數(shù)表示有符號數(shù)時，規(guī)定其最高位為符號位，余下位為數(shù)值位，且最高位為0表示正數(shù)，最高位為1表示負數(shù)。例如使用8位二進制數(shù)D7～D0表示有符號數(shù)，規(guī)定D7為符號位，D6～D0為數(shù)值位。同樣對于16位二進制數(shù)D15～D0，規(guī)定D15為符號位，D14～D0為數(shù)值位。已經(jīng)符號數(shù)碼化了的二進制數(shù)稱為機器數(shù)，相應(yīng)二進制數(shù)或十進制數(shù)的值稱為機器數(shù)的真值。機器數(shù)有3種表示法：原碼、反碼和補碼。表1-4和表1-5分別列出了原碼、反碼和補碼以及二進制數(shù)的表示范圍。表1-48位二進制數(shù)的原碼、反碼和補碼表1-58位和16位二進制數(shù)表示無符號數(shù)和有符號數(shù)的范圍1)原碼最高位表示符號位(0表示正數(shù)，1表示負數(shù))、其余數(shù)字表示數(shù)值位的二進制數(shù)碼，叫做機器數(shù)的原碼。[＋76]原＝01001100B＝4CH[－76]原＝11001100B＝CCH0的原碼有兩種表示：[＋0]原＝00000000B＝00H[－0]原＝10000000B＝80H

雖然原碼簡單易懂，且與真值間轉(zhuǎn)換方便，但因微機為簡化結(jié)構(gòu)只配備了加法器，使原碼減法運算無法進行，為此引進了反碼和補碼。2)反碼正數(shù)的反碼與原碼相同。負數(shù)的反碼為負數(shù)的原碼除符號位外各位按位取反。[＋76]反＝[＋76]原＝01001100B＝4CH[―76]反＝10110011B=B3H0的反碼有兩種表示：[＋0]反＝[＋0]原＝00000000B＝00H[－0]反＝11111111B＝FFH【例1-3】設(shè)[X]反＝EAH，求X的真值。因[X]反＝11101010B，[X]原＝10010101B，則X＝－0010101B＝－21?！纠?-4】設(shè)X為8位有符號二進制數(shù)的真值，則[X]反＋[－X]反＝FFH。3)補碼正數(shù)的補碼與原碼相同。負數(shù)的補碼為其反碼在最低位加1。[＋76]補＝[＋76]原＝01001100B＝4CH[－76]補＝[－76]反＋1＝10110011B＋1＝B4H0的補碼僅有一種表示：[＋0]補＝[＋0]原＝00000000B＝00H[－0]補＝[－0]反＋1＝11111111B＋1＝100000000B＝00000000B＝00H對于8位二進制數(shù)，最高位進位將“自然丟失”?！纠?-5】10000000B是哪個數(shù)的補碼？此數(shù)因符號位為1，所以為負數(shù)，考慮到

[－126]補＝[－126]反＋1＝10000001B＋1＝10000010B[－127]補＝[－127]反＋1＝10000000B＋1＝10000001B

由此定義10000000B是－128的補碼，不是－0的補碼。

【例1-6】[X]補＋[－X]補＝100H＝00H，式中1自然丟失，X為８位有符號二進制數(shù)。已知負數(shù)的補碼求原碼有兩種方法：

(1)原路退回，將補碼減1再除符號位外逐位求反；

(2)對補碼求補，除符號位外逐位求反再加1?！纠?-7】已知[X]補＝D2H，[Y]補＝2FH，求X、Y。

X的補碼為11010010，看符號位，X＜0，除符號位外逐位求反得10101101，末位加1得原碼10101110，X＝－46。Y的補碼為00101111，看符號位，Y＞0，得Y＝＋47。

【例1-8】已知[X]補＝D2H，[Y]補＝2FH，若X、Y改用32位二進制數(shù)表示，求[X]補，[Y]補?。只需進行符號位擴展，[X]補＝FFFFFFD2H，[Y]補＝0000002FH。1.1.2補碼運算和溢出判斷1．二進制數(shù)的數(shù)學(xué)運算1)加法運算二進制數(shù)的加法規(guī)則為：0＋0＝0；0＋1＝1；1＋0＝1；1＋1＝10。

【例1-9】10010111B＋11010011B＝101101010B(97H＋0D3H＝16AH)，兩個8位二進制數(shù)相加，結(jié)果是和為8位、進位位為1位。第9位表示“進位”位，既可以是0(無進位)，也可以是1(有進位)，存放在標志寄存器的進(借)位標志CF內(nèi)。2)減法運算二進制數(shù)的減法規(guī)則為：0－0＝0；1－0＝1；1－1＝0；0－1＝1，向高位有借位。向高位借1到本位的大小等于十進制數(shù)的2。

【例1-10】?10101011B－00110101B＝01110110B(0ABH－35H＝76H)?！纠?-11】00110101B－10101011B＝110001010B＝－01110110B(35H－0ABH＝－76H)。兩個8位無符號二進制數(shù)相減，差依舊是8位，借位位為1位。若被減數(shù)大于或等于減數(shù)，則結(jié)果為正，且CF＝0無借位，如果不足8位，則需前面補0(補足8位)；如果被減數(shù)小于減數(shù)，則需向第9位借位，CF＝1，結(jié)果為負，這時對8位數(shù)值位求補得到它的真值。兩個8位有符號二進制數(shù)相減，數(shù)值位只有7位，但是只要所有參加運算的數(shù)都以補碼形式出現(xiàn)，就能把減法轉(zhuǎn)化為加法，符號位也和數(shù)值位一樣相加和進位，結(jié)果也是補碼。3)乘法運算二進制數(shù)的乘法規(guī)則為：0×0＝0；0×1＝0；1×0＝0；1×1＝1。只有當兩個1相乘時，積才為1，否則為0。乘法操作過程從乘數(shù)的低位開始，用每一位分別去乘被乘數(shù)，每次相乘所得中間結(jié)果稱為部分積，把部分積的最低有效位與相應(yīng)乘數(shù)對齊后，同時相加得到乘積。兩個8位二進制數(shù)相乘，結(jié)果為16位，如果乘積不足16位，則在乘積的前面補0(補足16位)。【例1-12】1010B乘以1101B的過程為1010B×1101B＝1010＋00000＋101000＋1010000＝10000010B

微機中用兩種方法實現(xiàn)上例乘法：第一種用被乘數(shù)左移加部分積的方法作乘法，如果是兩個n位二進制數(shù)相乘，需要2n個加法器，因為2n位都有可能在進行加法操作；第二種用部分積右移加被乘數(shù)的方法作乘法，如果是兩個n位二進制數(shù)相乘，需要n個加法器，因為只有n位有可能在進行加法操作，另外n位只需要寄存器或存儲單元即可。4)除法運算二進制數(shù)除法分3步進行。除法做完以后需要分別存放除數(shù)、余數(shù)和商數(shù)。第一步，從被除數(shù)最高位開始，檢查并確定大于除數(shù)的位數(shù)。找到這一位時，商上1，并把選定的被除數(shù)減除數(shù)，得余數(shù)；第二步，把被除數(shù)下一位移到余數(shù)上，將余數(shù)減除數(shù)，不夠減時商上0，夠減時商上1；第三步，重復(fù)第二步，直至被除數(shù)的所有的位下移完為止。

【例1-13】111010除以110的結(jié)果為

111010÷110＝1001余1002．二進制數(shù)的邏輯運算邏輯變量的兩個取值“0”和“1”表示邏輯分析的兩種對立狀態(tài)，不表示數(shù)學(xué)中0和1的數(shù)值大小。邏輯運算特征是按位進行，無高低位之分，無進(借)位。

1)邏輯“與”運算“與”運算的運算符號用“∧”、“

”或“×”表示，又稱邏輯乘。其運算規(guī)則為：0∧0=0；0∧1=0；1∧0=0；1∧1=1。只有當兩個邏輯變量都為1時，“與”運算結(jié)果才為1。

【例1-14】10001110B∧01010011B＝00000010B2)邏輯“或”運算“或”運算的運算符號用“∨”或“＋”表示，又稱邏輯加。其運算規(guī)則為：0＋0＝0；0＋1＝1；1＋0＝1；1＋1＝1。只要有一位為1時，“或”運算結(jié)果就會為1。

【例1-15】10001110B∨01010011B＝11011111B3)邏輯“非”運算“非”運算的運算符號是在邏輯變量上方加一橫線表示。其運算規(guī)則為：＝1；＝0。

【例1-16】設(shè)A＝10001110B，則＝01110001B。4)“異或”運算“異或”運算的符號用“

”表示。其運算規(guī)則為：0

0＝0；0

1＝1；1

0＝1；1

1＝0。相同兩個邏輯變量“異或”，結(jié)果為0；不同的兩個邏輯變量“異或”，結(jié)果為1。

【例1-17】10001110B

01011101B＝11010011B3．十六進制數(shù)的運算十六進制數(shù)運算的種類同于二進制數(shù)，并且所有運算都可以轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)進行。加法運算時逢16進1。減法運算時從高位借1(相當于本位的十進制數(shù)16)。乘除法運算沒有十進制數(shù)那種“乘法九九口訣表”，通常先化為二進制數(shù)比較方便。

【例1-18】兩數(shù)0B5F0H和0A427H相加的過程為：

0B5F0H＋0A427H＝15A17H【例1-19】數(shù)0B5F0H減去0A427H的過程為

0B5F0H－0A427H＝11C9H4．補碼加減運算規(guī)則

(1)兩數(shù)相減，可以轉(zhuǎn)化為補碼相加，結(jié)果也是補碼：X－Y＝[X]補＋[－Y]補。

【例1-20】設(shè)X＝＋64，Y＝＋10。直接相減有X－Y＝54。補碼相加有［X］補＝01000000B，［－Y］補＝11110110B，［X］補＋［－Y］補＝100110110B，最高位1自然丟失，結(jié)果00110110B正是54的補碼。補碼的這種“1×28自然丟失”的運算稱為“模28運算”?！纠?-21】設(shè)X＝＋7，Y＝－19，用補碼求X＋Y。[X]補＝00000111B，[Y]補＝11101101B[X]補＋[Y]補＝11110100B＝[X＋Y]補[X＋Y]補符號位為1，所以，X＋Y＝－12。把減法轉(zhuǎn)化為加法的一般算式為X－Y

＝X＋(－Y)＝X＋(－Y)＋2n(mod2n)則[X－Y]補＝[X＋(－Y)]補＝[X]補＋[－Y]補

由于補碼減法運算能夠變?yōu)檠a碼加法運算，因此計算機內(nèi)的有符號數(shù)都表示成補碼的形式，并且把有符號數(shù)和無符號數(shù)統(tǒng)一對待。做加法時直接進行；做減法時將減數(shù)變成補碼再和被減數(shù)相加來完成。有符號數(shù)以補碼形式參加運算時，具有和無符號數(shù)相同的進位規(guī)律。二進制數(shù)乘法運算可分解成加法和移位；除法運算可分解成減法和移位。當使用補碼將減法轉(zhuǎn)換為加法時，二進制數(shù)的數(shù)學(xué)運算只用加法和移位兩種基本操作便能完成。(2)“模28運算”規(guī)則：一個8位二進制數(shù)X和它的補碼之間存在如下關(guān)系：

[X]補＝28＋X(mod28)

式中mod28讀作“模28”。日常生活中的時鐘就是“模12”補碼運算，例如從10點撥到2點，有兩種撥法：順時針撥4點，越過12點：10＋4＝12＋2＝2(mod12)，式中12自然丟失；逆時針撥8點，10－8＝2＝10＋(12－8)(mod12)。比較兩式得4【例1-22】設(shè)X為正數(shù)，X＝＋101D＝1100101B，[X]補＝01100101B，28＋X為式中自然丟失。1【例1-23】設(shè)X為負數(shù)，X＝－101D＝－1100101B，[X]補＝10011011B，28＋X為(3)兩數(shù)補碼之和等于兩數(shù)和的補碼：[X]補＋[Y]補＝2n＋X＋2n＋Y＝2n＋(X＋Y)＝[X＋Y]補

【例1-24】設(shè)X＝＋64，Y＝＋8，用補碼求X＋Y。因[X]補＝01000000B，[Y]補＝00001000B，則[X]補＋[Y]補為(4)兩數(shù)補碼之差等于兩數(shù)差的補碼：

[X]補－[Y]補＝2n＋X－(2n＋Y)＝X－Y＋2n

＝[X－Y]補＝[X]補＋[－Y]補

(5)雙精度數(shù)和符號擴展：計算機中為了擴大數(shù)的表示范圍，常用兩個機器字表示一個機器數(shù)，這種32位數(shù)稱為雙字長數(shù)或雙精度數(shù)，其表示范圍是－231≤N≤231－1，格式為

位數(shù)擴展指一個數(shù)從較少位擴展到較多位。用補碼表示的數(shù)在擴展時只需要進行符號位擴展，數(shù)值位不變。正數(shù)的在前面補0，負數(shù)在前面補1。例如機器數(shù)字長為8位時，

[＋76]補＝4CH，[－76]補＝B4H。改用機器數(shù)字長為16/32/64位時，

[＋76]補＝004CH/0000004CH/000000000000004CH[－76]補＝FFB4H/FFFFFFB4H/FFFFFFFFFFFFFFB4H5．溢出兩個n位有符號二進制數(shù)補碼相加，既存在進位問題也存在溢出問題。進位和溢出是兩個不同的概念。進位是逢2進1。所謂溢出是指補碼運算結(jié)果超出了二進制數(shù)的表示范圍(－2n–1～＋2n–1－1)，運算發(fā)生了錯誤。有溢出時，標志寄存器的溢出標志位OF＝1；無溢出時OF＝0。

兩個補碼相加時，設(shè)Ca是數(shù)值位向符號位的進位，Cy是符號位向進位位CF的進位。借助兩個進位Ca和Cy，能正確判斷溢出是否產(chǎn)生。兩個補碼相加可以歸納為三種情況：兩個正數(shù)相加；兩個負數(shù)相加；一個正數(shù)一個負數(shù)相加。只有在前兩種情況下才有可能產(chǎn)生溢出，下面舉了4個例子分別討論。對于“一個正數(shù)一個負數(shù)相加”這種加法類型，肯定不會發(fā)生溢出。【例1-25】兩個正數(shù)相加，結(jié)果為正數(shù)，無溢出。設(shè)[X]補＝04H，[Y]補＝06H，求X＋Y。此時X＝4，Y＝6，正確值為10。

運算結(jié)果正確，所以無溢出，溢出標志位OF＝0。進位特征是Ca＝0，Cy＝0?！纠?-26】兩個正數(shù)相加，結(jié)果為負數(shù)，這時發(fā)生的溢出叫“正”溢出。設(shè)[X]補＝40H，[Y]補＝41H,求X＋Y。此時X＝＋64，Y＝＋65，正確值為129。

運算結(jié)果錯誤，發(fā)生溢出，OF＝1，原因是129＞＋127。進位特征是Ca＝1，Cy＝0。【例1-27】兩個負數(shù)相加，結(jié)果為正數(shù)，這時發(fā)生的溢出叫“負”溢出。設(shè)[X]補＝86H，[Y]補＝0F0H，求X＋Y。此時X＝－122，Y＝－16，正確值為－138。運算結(jié)果錯誤，發(fā)生溢出，OF＝1，原因是－138＜－128。進位特征是Ca＝0，Cy＝1?！纠?-28】兩個負數(shù)相加，結(jié)果為負數(shù)，無溢出。設(shè)[X]補＝ABH，[Y]補＝FFH，求X＋Y。此時X＝－85，Y＝－1，正確值是－86。運算結(jié)果正確，無溢出，OF＝0。進位特征是Ca＝1，Cy＝1。

綜合上述4種情況，可以得到判斷補碼運算是否有溢出的方法有3種：

(1)溢出標志法：檢查溢出標志位OF。若OF＝0，則無溢出；若OF＝1，則有溢出。指令系統(tǒng)中有兩條條件轉(zhuǎn)移指令就是依據(jù)OF的值確定程序走向的。

(2)符號法：看運算前后的符號位。兩個正數(shù)相加得負數(shù)，或兩個負數(shù)相加得正數(shù)，必有溢出；兩個正數(shù)相加得正數(shù)，或兩個負數(shù)相加得負數(shù)，或一個正數(shù)一個負數(shù)相加，必?zé)o溢出。這種方法常用于編制程序時快速判斷。例如47H和60H相加，使用心算就可判斷必有正溢出。(3)雙進位法：看Ca、Cy的值。若Ca＝Cy，則無溢出；若Ca≠Cy，則有溢出。微機中常用“Ca異或Cy”線路，判斷有無溢出。溢出問題限制了數(shù)的運算和使用，尤其是在處理一個大數(shù)時，不能依靠增加二進制數(shù)的位數(shù)來擴大數(shù)的表示范圍，只能改用十進制數(shù)的BCD碼形式存放和運算。兩個n位無符號二進制數(shù)相加，如果和大于或者等于2n，超出了n位二進制無符號數(shù)的最大表示范圍，那么這時要向n＋1位進位。例如8位二進制無符號數(shù)10010010B(＝146D)和10000001B(＝129D)相加，結(jié)果為100010011B(＝275D)，此時向第9位有進位。在無符號數(shù)運算里面，只有進位問題而無溢出問題。1.1.3定點、浮點表示

1．定點表示任意一個二進制數(shù)N都可以表示成N＝2P×S，式中S為數(shù)N的尾數(shù)，P為數(shù)N的階碼。S集合了數(shù)N的全部有效數(shù)字，P確定了小數(shù)點的位置。例如32可寫成20×100000，這時P＝0，S為純整數(shù)。也可寫成26×0.10000，這時P＝6，S為純小數(shù)。用定點法表示二進制數(shù)時，必須事先約定階碼P的值固定不變，這樣剩下來的事就是如何表示尾數(shù)，同樣規(guī)定最高位為符號位，其余是數(shù)值位。字長為n的定點純整數(shù)表示范圍為－(2n–1－1)～＋(2n–1－1)；字長為n的定點純小數(shù)表示范圍為－(1－2–(n–1))～＋(1－2–(n–1))?！纠?-29】尾數(shù)－0.1010111和＋0.1010111在定點計算機中表示為－0.1010111→11010111 ＋0.1010111→0 1010111

符號位 數(shù)值位 符號位數(shù)值位2．浮點表示使用浮點表示時，除了表示尾數(shù)外，還要將階碼表示出來：【例1-30】二進制數(shù)1011.101B＝2100B×0.1011101B＝11.625的浮點表示：3．定點表示與浮點表示的比較

(1)浮點數(shù)的表示范圍比定點表示的大。以32位二進制數(shù)為例，使用定點表示時，最高位為符號位，其余31位為數(shù)值位，因此所表示數(shù)的范圍為－(231－1)～＋(231－1)。使用浮點表示時，設(shè)階碼P占8位(有1位符號位，7位數(shù)值位)、尾數(shù)S占24位(有1位符號位，23位數(shù)值位)，因此所表示數(shù)的范圍為－2127×(223－1)～＋2127×(223－1)。在計算機字長相同的時候，浮點表示比定點表示的范圍大得多。如果階碼P的位數(shù)多一些，則所能表示數(shù)的范圍更大一些，但要注意尾數(shù)S的位數(shù)少了，有效數(shù)字相應(yīng)少了，計算結(jié)果精度要下降。應(yīng)當按照實際情況分配階碼P和尾數(shù)S的位數(shù)。(2)浮點運算必須對齊階碼，即小數(shù)點對齊，才能加減。定點運算無對階問題。

【例1-31】設(shè)X＝2100B×1010100B，Y＝2011B×0100100B＝2100B×0010010B，則(3)比較運算精度，浮點運算比定點運算高。例如兩個4位二進制數(shù)小數(shù)相乘，結(jié)果為8位小數(shù)。但在定點運算中，小數(shù)點位置固定，僅保留小數(shù)點后4位，其余各位將忽略；而在浮點運算中，可以改變相應(yīng)的階碼，小數(shù)點后面8位均可作為有效位保留，運算精度自然高得多。

【例1-32】設(shè)X＝0.0001B，Y=0.0011B，則定點運算：XY＝0.0001B×0.0011B＝0.00000011B＝0.0000B

自然丟失浮點運算：XY＝0.0001B×0.0011B＝0.00000011B＝2–110B×0.1100B

(4)浮點計算機成本高，維護工作量大。浮點計算機同時具有階碼運算和尾數(shù)運算電路，因此運算器和相應(yīng)控制器電路復(fù)雜一些，成本也比定點計算機高一些，日常維護工作量也大一些。當代微機多使用定點運算，也使用浮點運算，這樣既滿足常用要求，又能降低成本；大型機、巨型機以浮點運算為主，這樣可以增強功能，滿足不同層次大型計算的需要。1.2十進制數(shù)1.2.1十進制數(shù)的BCD碼表示表1-68421BCD碼表1-7幾種常見的1位十進制數(shù)BCD碼4位二進制數(shù)有16種不同的狀態(tài)，從0000B～1111B，可以編出16個碼，表示1位十進制數(shù)只需要10個碼，還有6個是多余的。去掉6個多余碼的方法很多，由此產(chǎn)生了多種不同的BCD編碼方法。常用的BCD碼有8421碼、2421碼、余3代碼等等，前兩種編碼是有權(quán)碼，后一種編碼是無權(quán)碼。

8421BCD碼的每一位都有固定的權(quán)，從左到右權(quán)重依次為8，4，2，1。實際使用的8421BCD碼分成兩類。

(1)組合(或壓縮)的BCD碼。簡稱為BCD碼，用8位二進制數(shù)表示2位BCD碼。例如(10010111)8421BCD表示97。

(2)未組合(或非壓縮)的BCD碼。用8位二進制數(shù)表示1位BCD碼，其中高4位為0000，低4位為8421BCD碼。例如(0000100100000111)未組合8421BCD表示97?！纠?-33】(00000101)未組合8421BCD＋(00000111)未組合8421BCD=(0000000100000010)未組合8421BCD8421BCD碼的編碼規(guī)律和二進制數(shù)相同，個位與十位之間是“逢十進一”。在書寫8421BCD碼的時候，4位二進制數(shù)的每一位都是必不可少的。例如十進制數(shù)的5，應(yīng)寫成(0101)8421BCD，不能寫成(101)8421BCD，最高位的“0”不能省略。如果表示多位十進制數(shù)，每4位二進制數(shù)之間應(yīng)有空格隔開，不要連寫在一起。8421BCD碼在運算時不能和二進制數(shù)混淆起來。例如(00010101)8421BCD＝1×10＋5×1＝15而00010101B＝1×24＋1×22＋1×20＝21

計算(00010101)8421BCD等值的二進制數(shù)，依舊可以用按權(quán)展開式：

(00010101)8421BCD＝0001B×101＋0101B×100＝1111B2421BCD碼從左至右各位的權(quán)依次為2，4，2，1。這種編碼的特征是碼值具有自補性，相加為10的兩個碼值自補。如2和8，2的編碼0010求補后得1110，恰是8的編碼。余3代碼也是一種自補碼，由8421碼加上0011而得，特點是十進制數(shù)運算簡單。兩位十進制數(shù)相加，先按二進制數(shù)加法相加，然后看相加結(jié)果有無進位，有進位時加上3，無進位時減去3，即可得到正確結(jié)果。1.2.2十進制數(shù)在微機中的運算微機的硬件電路采用二值邏輯元件制成，它的運算器只能進行二進制數(shù)的運算。要想讓微機完成十進制數(shù)運算，必須在技術(shù)上解決十進制數(shù)的輸入、存儲、輸出等問題。

1．十進制數(shù)的存放把十進制數(shù)存放在微機存儲器里有兩種存儲方式：一種方式是以BCD碼的形式出現(xiàn)；一種方式是以二進制數(shù)的形式出現(xiàn)。下面舉兩個例子分別說明以兩種不同形式出現(xiàn)時，十進制數(shù)的輸入輸出過程。為分析方便起見，設(shè)存儲器的每個存儲單元由8級觸發(fā)器組成?！纠?-34】從鍵盤上輸入十進制數(shù)56，做法是依次鍵入5、6。

(1)以BCD碼形式存放，微機進行存放的過程為：第一步，將擊鍵擊入的“5”以0101B的形式送入存儲單元；第二步，將存儲單元的內(nèi)容0101左移4位，每左移1位時最低位補0，得01010000B，即50H或80D；第三步，上步所得與第二次擊鍵擊入的“6”(以0110B的形式出現(xiàn))執(zhí)行“或”操作，結(jié)果為01010110B，即56H或86D，存放在存儲單元中，如圖1-1所示。圖1-1BCD碼形式存放56D(觸發(fā)器狀態(tài)為56H)(2)以二進制數(shù)形式存放，微機進行存放的過程為：第一步，將擊鍵擊入的“5”以0101B的形式送入存儲單元；第二步，將存儲單元的內(nèi)容5乘以10，得50D，即110010B存放在存儲單元中；第三步，將上步存儲內(nèi)容110010B與第二次擊鍵擊入的“6”(以0110B的形式出現(xiàn))相加，結(jié)果為00111000B，即38H或56D，存放在存儲單元中，如圖1-2所示。圖1-2二進制數(shù)形式存放56D(觸發(fā)器狀態(tài)為38H)

十進制數(shù)56在存儲器中，如果以BCD碼的形式存放，則存儲單元內(nèi)容為01010110，即(01010110)8421BCD；如果以二進制數(shù)的形式存放，則存儲單元內(nèi)容為00111000B。反之，如果已經(jīng)知道某個存儲單元觸發(fā)器的狀態(tài)為00111000B或38H，那么如何知道它代表十進制數(shù)38D(以BCD碼形式存放)還是代表56D(00111000B按權(quán)展開為56D)呢？解決這個問題的方法很簡單，就是依靠指令系統(tǒng)里的指令自動識別。微機的加、減、乘、除指令都是二進制數(shù)運算指令。如果00111000B是運算指令中的一個操作數(shù)，CPU將自動把它當作二進制數(shù)對待，認為它是十進制數(shù)56D。如果使用十進制調(diào)整指令，CPU將自動把它當作BCD碼對待，認為它是十進制數(shù)38D。指令的先后順序至關(guān)重要。編程時要做十進制數(shù)加、減、乘運算時，十進制數(shù)調(diào)整指令應(yīng)當緊跟在二進制數(shù)運算指令之后。【例1-35】輸出十進制數(shù)56并顯示，設(shè)顯示器帶有譯碼器。輸出過程與輸入過程正好相反。

(1)十進制數(shù)以BCD碼形式存放，存儲內(nèi)容為56H。取出該數(shù)的過程為：第一步，將存儲單元的內(nèi)容01010110B取出并和00001111B進行邏輯“與”運算，結(jié)果為00000110B＝6D輸出；第二步，將存儲單元的內(nèi)容01010110B右移4位，得00000101B；第三步，用邏輯“與”取出0101B＝5D輸出。(2)十進制數(shù)以二進制數(shù)形式存放，存儲內(nèi)容為38H。取出該數(shù)的過程為：第一步，將存儲單元的內(nèi)容00111000B除以1010B(即十進制數(shù)10)，商為0101B＝5D，余數(shù)0110B＝6D；第二步，依次輸出0110B和0101B，輸出56D。2．兩種存儲方式的比較使用BCD碼表示十進制數(shù)，8位字長的字所能表示的最大無符號數(shù)為十進制數(shù)99；使用二進制數(shù)表示十進制數(shù)，8位字長的字所能表示的最大無符號數(shù)為十進制數(shù)255。當需要存放并運算一個很大的十進制數(shù)時，用二進制數(shù)表示就顯得極為麻煩。例如一個16位十進制數(shù)7590321764798625，由于每個存儲單元通常為8位，因此占用8個存儲單元用BCD碼形式存放和參加運算要簡單直觀得多。3．BCD碼運算以加法為例說明兩個BCD碼相加過程，使用二進制數(shù)加法規(guī)則，看結(jié)果是否正確。

【例1-36】十進制數(shù)21和32的相加過程。因21D＝(00100001)8421BCD，32D＝(00110010)8421BCD。使用二進制數(shù)加法規(guī)則：00100001B＋00110010B＝01010011B→(01010011)8421BCD

按照組合BCD碼，讀數(shù)為53D，結(jié)果正確。【例1-37】十進制數(shù)27和36的相加過程。因27D＝(00100111)8421BCD，36D＝(00110110)8421BCD。使用二進制數(shù)加法規(guī)則：00100111B＋00110110B＝01011101B

按照組合BCD碼讀數(shù)，低4位不能讀，其和1101B＞1001B，成了一個非法的BCD碼。而BCD碼只用了4位二進制數(shù)16種狀態(tài)中的10種，還有6種沒有用，因此應(yīng)當將低4位1101進行加6調(diào)整：1101B＋0110B＝10011B。進位到十位的1還要與高4位的0101相加：0101B＋1＝0110B，最終結(jié)果為(01100011)8421BCD＝63，加6調(diào)整后才正確?！纠?-38】用BCD碼完成28＋19＝47。本題要求實現(xiàn)(00101000)8421BCD＋(00011001)8421BCD

＝(01000111)8421BCD，按照同樣分析方法，求解步驟為：先按二進制數(shù)相加，結(jié)果(01000001)8421BCD＝41D不正確。此時低4位和雖然小于1001B，但低4位向高位有進位，含進位時為10001，顯然大于1001B。在這種情況下，低4位也應(yīng)該加6調(diào)整，結(jié)果才為(01000111)8421BCD。

使用二進制數(shù)加法器實現(xiàn)BCD碼加法的步驟為：第一步，按二進制數(shù)規(guī)則相加。第二步，分別按下面兩種情況確定是否需要進行加6調(diào)整：檢查低4位，如果低4位的和大于1001B，或低4位向高4位有進位，則低4位加6；檢查高4位，如果高4位的和大于1001B，或高4位向CF位有進位，則高4位加6。

大多數(shù)微機都設(shè)計有專門的十進制調(diào)整指令實現(xiàn)上述第二步。例如有兩條指令：ADDAL，BLDAA

第一條指令為二進制數(shù)加法指令，含義為兩個8位寄存器AL和BL內(nèi)容相加，結(jié)果放到AL寄存器中。設(shè)指令執(zhí)行前AL＝49H，BL＝25H，指令執(zhí)行后，將有AL＝6EH。

第二條指令為十進制調(diào)整指令，它把兩個寄存器的內(nèi)容49H和25H都視為十進制數(shù)49D和25D，指令執(zhí)行結(jié)果為49D＋25D＝74D。第二條指令執(zhí)行完，將有AL＝01110100B。使用十進制數(shù)調(diào)整指令時，一定要求參加調(diào)整的兩個寄存器的內(nèi)容為合法BCD碼，否則不能進行調(diào)整，算式發(fā)生了原則性的錯誤。1.3字符

為了能進行文字處理，微機還應(yīng)當能夠表示和識別各種不同的字符，這些字符至少應(yīng)當包括：阿拉伯數(shù)字0～9；大小英文字母A～Z，a～z；運算符號＋、－、*、/、>、<、(，)等；特殊符號CR(回車)、DEL(作廢)等。1.3.1字符的ASCII碼表示

ASCII碼是美國標準信息交換代碼(AmericanStandardCodeforInterchange)的簡稱，用于表示字符。ASCII碼可以由6位、7位或8位二進制數(shù)組成，其中使用最為普遍的是7位二進制數(shù)。6位ASCII碼是在7位ASCII碼字符表中去掉26個英文小寫字母構(gòu)成的；8位ASCII碼是在7位ASCII碼字符表基礎(chǔ)上加了1位奇偶校驗位構(gòu)成的。7位二進制數(shù)可以表示27＝128個字符。每個字符由高3位b6b5b4和低4位b3b2b1b0組成，編碼表見表1-8。編碼表中包括了各種最常用到的字符。微機中通常把一個連續(xù)的8位二進制數(shù)叫做一個字節(jié)，在用字節(jié)來表示7位ASCII碼時，最高位取0取1都可以，常把最高位b7取為0。例如字母a的ASCII碼為1100001B，記為‘a(chǎn)’＝61H。數(shù)字6的ASCII碼為0110110B，記為‘6’＝36H，單引號是ASCII碼字符的表示符號。8位ASCII碼比7位ASCII碼多了一個b7位，這一位主要用作奇偶校驗位。因此，8位ASCII碼又被稱為奇偶校驗碼。奇偶校驗碼分為兩種：奇校驗碼和偶校驗碼。所謂奇校驗碼，是指將奇偶校驗位b7置0或置1，使得每個ASCII碼“1”的個數(shù)為奇數(shù)。同理，偶校驗碼的特征是將奇偶校驗位b7置0或置1，使得每個ASCII碼“1”的個數(shù)為偶數(shù)。數(shù)字0～9的7位ASCII碼和8位ASCII偶校驗碼之間的一一對應(yīng)關(guān)系如表1-9所示。對于其它7位ASCII碼字符，也可以按照完全相同的方式一一列出。表1-87位ASCII碼編碼表注：表中的特殊符號含義如下：8位ASCII偶校驗碼的組成規(guī)則是保持“1”的個數(shù)繼續(xù)為偶數(shù)，例如數(shù)字3的7位ASCII碼為0110011，因“1”的個數(shù)已為偶數(shù)，因此將b7位置0。又如數(shù)字4的7位ASCII碼為0110100，因“1”的個數(shù)為奇數(shù)，因此將b7位置1。其它字符的組成方法完全類似。同樣可以列出7位ASCII碼和8位ASCII奇校驗位之間的一一對應(yīng)關(guān)系。對于8位ASCII奇偶校驗碼，其中的b7位僅僅只有組成奇偶性之用，和字符內(nèi)容無關(guān)，因此在信息傳送完畢需要對字符做出處理時，奇偶校驗位b7通常要屏蔽掉，屏蔽方法之一是將字符和01111111B進行邏輯“與”運算。表1-9數(shù)字0～9的7位ASCII碼和8位ASCII碼的偶校驗碼

奇偶校驗碼常常用于數(shù)據(jù)通信，檢測被傳送的一串代碼是否有錯。以偶校驗為例，由于發(fā)送方已經(jīng)把每一個字符“1”的個數(shù)設(shè)置成了偶數(shù)，接收方在接收到一串字符后，逐個字符檢查“1”的個數(shù)是否為偶數(shù)，如果是，則認為發(fā)出正確；如果不是，則認為傳送信息出了錯誤。但是，這種檢查存在兩個問題：一個是已經(jīng)知道字符發(fā)生了錯誤，但卻不能斷定8位二進制數(shù)中哪些位上的“0”或“1”錯了；另一個是當出現(xiàn)了兩個“1”差錯時，就不能檢查出，反而當作正確的字符在接收。1.3.2字符運算

BCD碼十進制數(shù)運算結(jié)果依舊是BCD碼；

ASCII碼十進制數(shù)字符運算結(jié)果是未組合的8421BCD碼。將兩個ASCII碼十進制數(shù)字符相加，為了得到正確的結(jié)果，通常需要三個步驟：第一步，按照二進制數(shù)加法規(guī)則將兩個ASCII碼十進制數(shù)字符相加；第二步，對第一步相加的結(jié)果進行分析，確定該結(jié)果是否需要進行十進制調(diào)整；第三步，對第二步的結(jié)果進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成為未組合8421BCD碼形式?！纠?-39】分析十進制數(shù)3和8的相加過程，字符3和8的代碼分別為‘3’＝33H和‘8’＝38H。第一步，利用二進制加法規(guī)則相加，33H＋38H＝6BH；第二步，考察和的低4位1011B(>1001B＝9)不是BCD碼的表達形式，而是一個非法的BCD碼，這時需加6調(diào)整：6BH＋06H＝71H；第三步，將第二步相加的結(jié)果變成未組合BCD碼，步驟如下：

高4位的0111＞0110，因此必須將低4位進位到高4位的1單獨分離出來：01110001B00000001及01100001將3和8相加結(jié)果與00001111進行邏輯“與”運算，使其成為未組合BCD碼：61H∧0FH＝01H，最終結(jié)果為(0000000100000001)未組合BCD，表示十進制數(shù)11D?！?’和‘8’相加后得71H低4位的進位1‘3’和‘8’相加結(jié)果61H【例1-40】分析十進制數(shù)2和3的相加過程，字符2和3的代碼分別為‘2’＝32H和‘3’＝33H。第一步，利用二進制加法規(guī)則相加，32H＋33H＝65H；第二步，考察和的低4位0101B＜1001B＝9，符合2＋3＝5的十進制運算規(guī)則，因此不需要作十進制調(diào)整；第三步，對上一步相加的結(jié)果01100101B轉(zhuǎn)化成未組合BCD碼(00000101)未組合BCD，方法是將其和00001111B進行邏輯“與”運算：65H∧0FH＝05H＝(00000101)未組合BCD，表示十進制數(shù)5?！纠?-41】分析十進制數(shù)8和9的相加過程，字符8和9的代碼分別為‘8’＝38H和‘9’＝39H。第一步，38H＋39H＝71H；第二步，低4位0001B＜9，但低4位向高4位有進位1，需加6調(diào)整：71H＋06H＝77H；第三步，將第二步相加的結(jié)果轉(zhuǎn)化成為未組合BCD碼，首先將低4位進位到高4位的1單獨分離，再將8和9相加結(jié)果01100111B與00001111B進行“與”運算，使其成為未組合BCD碼，最終得(0000000100000111)未組合BCD，表示十進制數(shù)17。

通過以上3例可以看到，兩個ASCII碼十進制數(shù)字符按照二進制數(shù)加法規(guī)則相加后，如果低4位的和大于9或者向高4位有進位的時候，低4位要進行加6調(diào)整。此外由于ASCII碼十進制數(shù)字符的高4位都為0011，因此在轉(zhuǎn)換成為未組合BCD碼時，必須用邏輯“與”將它們?nèi)科帘蔚?，而從?位進位來的“1”，實際上是十進制數(shù)十位上的1，必須單獨用(00000001)未組合BCD來表示。完成上述三個步驟的指令及其執(zhí)行過程在指令系統(tǒng)中敘述。在ASCII碼字符中，除了十進制數(shù)字符可以參加加減運算外，其它所有字符都不能參加運算。但是所有ASCII碼字符都可以進行傳送、比較、查找等非數(shù)值處理。1.4微型計算機系統(tǒng)的基本組成圖1-3微型計算機系統(tǒng)的基本組成1.4.1常用術(shù)語位(Bit)：二進制位，只有0、1兩種狀態(tài)，是信息存儲的最小數(shù)據(jù)單位。若干個二進制位可以表示各種數(shù)據(jù)和字符。字節(jié)(Byte)：簡寫為B，相鄰8位二進制數(shù)。1B＝8位，或說1個字節(jié)的長度為8位。存儲器1個存儲單元通常為1B。字(Word)：簡寫為W，微機內(nèi)進行數(shù)據(jù)處理的基本單位。一般情況下，相鄰16位二進制數(shù)為1個字。1?W＝2?B＝16位。1個字可分成低字節(jié)和高字節(jié)。雙字(DoubleWord)：簡寫為DW，由相鄰32位二進制數(shù)組成。1DW＝2W＝4B＝32位。雙字可分成低位字和高位字。

四字(QuadWord)：簡寫為QW，由相鄰64位二進制數(shù)組成。1QW＝2DW＝4W＝8B＝64位。四字可分成低位雙字和高位雙字。雙四字(DoubleQuadWord)：簡寫為DQW，由相鄰128位二進制數(shù)組成。1DQW＝2QW＝4DW＝8W＝16B＝128位。四字可分成低位四字和高位四字。雙四字用于具有SSE擴展的PentiumⅢ及以上CPU結(jié)構(gòu)。字長：基本數(shù)據(jù)單元所包含的二進制位數(shù)，通常和微機內(nèi)部寄存器、運算器、數(shù)據(jù)總線寬度相一致。8位機、16位機和32位機就是指字長分別為8位、16位和32位的機器。

位串(BitString)：若干二進制數(shù)位的集合。一個位串最短是1位，最長包含232位。從“位”到“雙四字”都可以看作是位串的一種。位串存放在存儲器中，1個字節(jié)位串占1個存儲單元，在4GB存儲空間內(nèi)地址編號從X＋228－1到X－228，其中X是第0～7位所在字節(jié)的地址，如圖1-4所示。1個字位串占2個存儲單元。依此類推，1個雙四字位串占16個存儲單元。圖1-4位串和位偏移量

位串中每一位都有自己的位地址，位地址采用邏輯地址表示法：位基址加偏移量。位基址通常為0，位偏移量就成為位地址，用32位有符號二進制數(shù)表示，取值范圍為－231～＋(231－1)。如果知道一個位的位偏移量，就可以求得該位所在字節(jié)位串的地址。例如位偏移量為－122的位，它所處字節(jié)位串的地址為X＋(－122/8的商)＝X－16＝X－10H。位偏移量除以8的余數(shù)就是被測位在該字節(jié)中的位數(shù)。－122/8的余數(shù)是6，該位位于X－10H的第6位。又如位偏移量為122的位，所處字節(jié)位串地址為X＋(122/8的商)＝X＋15＝X＋0FH。122/8的余數(shù)是2，該位位于X＋0FH的第2位。圖1-5字符串

字符串(CharacterString)：字節(jié)、字和雙字的相鄰序列，分別有字節(jié)串、字串和雙字串，如圖1-5所示。使用專用的字符串操作指令(可加重復(fù)前綴)完成傳送、比較和查詢。位于最低位的串地址就是該字符串的起始地址。1.4.2微機的三總線結(jié)構(gòu)

1．微機基本結(jié)構(gòu)圖1-6微機基本結(jié)構(gòu)

存儲器的功能是存放各種程序代碼、數(shù)據(jù)代碼和運算結(jié)果。為求解各類問題編制的程序、參加運算的各種數(shù)據(jù)，以及由此引出的地址信號、數(shù)據(jù)信號、控制和狀態(tài)信號，都是以二進制數(shù)的形式存放在存儲器中的。

I/O接口電路又叫適配器，是I/O設(shè)備連接微機的惟一通道，其功能是轉(zhuǎn)換信息格式、傳送CPU的控制命令和反映I/O設(shè)備自身的狀態(tài)。I/O設(shè)備分為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。輸入設(shè)備的功能是將外界的各種信息，如圖形、圖像、聲音、文字、數(shù)字等，轉(zhuǎn)換成微機所能接收和識別的二進制信息形式。輸出設(shè)備的功能是將微機對二進制信息的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們所能接收和識別的形式。由于I/O設(shè)備的信息格式明顯不同于微機，并且大多數(shù)都有機械動作，數(shù)據(jù)傳送速度遠低于微機，輸入/輸出時都需要對數(shù)據(jù)進行緩沖存儲處理，因此，I/O設(shè)備不能直接和微機相連，必須通過I/O接口電路與CPU交換信息。I/O設(shè)備種類繁多，工作原理、信息格式各不相同，需要不同的接口電路。目前已生產(chǎn)了一些典型的I/O接口集成芯片，每種接口芯片只適配一種或信息格式相近的兩三種I/O設(shè)備。這些接口芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和價格不亞于CPU芯片。I/O接口電路和CPU之間的數(shù)據(jù)傳送，是依靠I/O端口實現(xiàn)的。對CPU而言，每一個I/O端口和每一個存儲單元完全一樣，有自己的端口地址和端口內(nèi)容。一個接口芯片可以有一個或幾個端口，或者幾個接口芯片的某些功能共用一個端口。為了滿足傳送數(shù)據(jù)信息和控制/狀態(tài)信息的不同需要，I/O端口被劃分成數(shù)據(jù)口和控制/狀態(tài)口兩種不同類型的端口，統(tǒng)一進行編址。要想正確使用不同用途的接口芯片，必須首先知道芯片有幾個端口，是數(shù)據(jù)口還是控制口，端口地址各是多少，才能正確編制初始化程序和工作程序。

2．系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線是連接各邏輯部件且能傳送信息的公共通道。每一種類型的總線，都有自己的寬度?？偩€上能夠并行傳送的二進制位數(shù)，稱為總線的寬度。系統(tǒng)總線按功能劃分為：地址總線AB(AddressBus)、數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)和控制總線CB(ControlBus)。圖1-7為系統(tǒng)總線的示意圖。圖1-7系統(tǒng)總線

地址總線是傳送地址信息用于選中某一存儲單元和某一I/O端口的一組系統(tǒng)總線。地址信息流向單方向，由CPU指向存儲器或I/O接口。CPU通過地址總線尋找存儲單元或I/O端口地址的操作，稱為尋址。地址總線的寬度決定了微機所能尋址的最大存儲空間和最大I/O端口地址空間。8086/8088的地址總線寬度為20位，用A19～A0表示，可尋址的存儲單元數(shù)為220＝1?M；對I/O端口地址的尋址使用地址總線的低8位A7～A0或低16位A15～A0進行，可尋址的I/O端口數(shù)為256個或64K個。

數(shù)據(jù)總線是傳送數(shù)據(jù)信息的一組系統(tǒng)總線。數(shù)據(jù)信息流向雙方向，既可以從CPU流向存儲器或I/O端口，也可以從存儲器或I/O端口流向CPU。此外，在微機處于DMA(直接存儲器存取)工作方式下，存儲器和I/O接口還能相互傳送數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)總線為雙向總線。數(shù)據(jù)總線的寬度成為按字長劃分的計算機名稱來源之一。當代PentiumCPU的數(shù)據(jù)總線寬度為64位二進制數(shù)，以Pentium為核心構(gòu)成的計算機就被稱為64位機。

控制總線是傳送控制命令和狀態(tài)信息的一組系統(tǒng)總線?？刂泼钍荂PU發(fā)布的控制存儲器或I/O端口完成某一特定操作的命令信息，如讀信號、寫信號、地址鎖存允許信號ALE等。狀態(tài)信息是存儲器或I/O端口向CPU發(fā)出的反映自身狀態(tài)或請求的信號，如忙信號、中斷申請信號等?？刂瓶偩€，就單根線來講，信息流向是單方向的，有的從CPU指向存儲器或I/O端口，有的從存儲器或I/O端口指向CPU，因此，從成組來講，可以看成是雙向的。表1-10微處理器的地址與數(shù)據(jù)總線寬度3．微機的分類1)按數(shù)據(jù)總線寬度劃分1位機：用于專門設(shè)備中；4位機：用于專門設(shè)備中；8位機：Z80機、8080、6800、Apple6502、MCS51系列單片機；準16位機：PC/XT8086/8088機、8098單片機；16位機：80286機、MC68000機；32位機：80386/80486機；

64位機：Pentium系列機。2)按所配存儲器容量劃分單片機：單片機是一種將微處理器、4～8KBROM(有的單片機芯片沒有)、定時器/計數(shù)器、I/O接口、256?B?RAM集成在一個芯片上的計算機。由于單片機的地址/數(shù)據(jù)總線引腳合用、分時操作，因此在擴展片外程序存儲器時必須外接地址鎖存器。一個典型的單片機最小系統(tǒng)由8031單片機、74LS373地址鎖存器、EPROM2716片外擴展RAM構(gòu)成。單板機：單板機的基本組成：微處理器使用Z80，內(nèi)部存儲器10KB左右，另外還擴充有2716組成的6KBROM、2114組成的4～8KBRAM，并行接口芯片PIO，定時器/計數(shù)器芯片CTC。因單板機內(nèi)部存儲器容量小，所以不能使用匯編語言，只能使用機器語言進行操作。典型機型為TP801機。單片機和單板機的結(jié)合稱為單片單板機。

通用機：通用機是通用微機的簡稱，又稱為個人計算機或PC(PersonalComputer)機。內(nèi)存至少在64?KB以上,有編譯程序,能使用高級語言。如果要求使用漢字，內(nèi)存至少在512?KB以上。當代Pentium機允許的最大物理存儲空間已達到64?GB。一個典型的當代微機配置如下：IntelPentium42.4GBCPU，128?MBDDR內(nèi)存條，40?GB高速硬盤，DVD-ROM，2＋4