1、清 华 大 学 计 算 机 基 础 教 育 系 列 教 材计 算 机 硬 件 技 术 基 础张 菊 鹏 等 编 著清 华 大 学 出 版 社( 京 ) 新 登 字 158 号内 容 简 介本书 是 清 华 大 学 非 电 专 业 “计 算 机 硬 件 技 术 基 础 ”课 程 的 教 材 。 书 中 首 先 介 绍 了 微 型 计 算 机 的 基 础 知 识 ; 分 析 了 8086/ 8088 微 处 理 器 的 寻 址 方 式 、 指 令 系 统 、 汇 编 语 言 程 序 设 计 和 操 作 时 序 ; 然 后 以 IBM P C/ XT 为 核 心 阐 述 了 微 型 计 算 机 系
2、统 中 有 关 硬 件 的 基 础 知 识 , 逐 一 讲 述 了 RA M 与 RO M 存 储 器、 计 数 器/ 定时 器 8253、 中 断 控 制 器 8259A 、 并 行 接 口 8255A 和 串 行 接 口 8251 等 芯 片 的 原 理 与 应 用 ; 最 后 介 绍 了 D / A和 A / D、 微 型 计 算 机 应 用 开 发及 一 些 常 用 外 设 的 原 理 。通 过 对 上 述 基 本 知 识 的 学 习 和 总 结 , 可 使 读 者 对 微型 计 算 机 系 统 有 一 个 完 整 和 全 面 的 了 解 。本 书 是 清 华 大 学 计 算 机 基
3、础 教 育 的 系 列 教 材 之 一 , 适 于 作 为 大 专 院 校 非 计 算 机 类 各 专 业 学 生 的 教 材 ,也 可 作 为 成 人 高 等 教 育 的 培 训 教 材 及 广 大 科 技 工 作 者 的 自 学 参 考 书 。版 权 所 有 , 翻 印 必 究 。 本 书 封 面 贴 有 清 华 大 学 出 版 社 激 光 防 伪 标 签 , 无 标 签 者 不 得 销 售 。图 书 在 版 编 目 ( CI P) 数 据计 算 机 硬 件 技 术 基 础 / 张 菊 鹏 等 编 著 .北 京 : 清 华 大 学 出 版 社 , 1996 I SBN 7-302-0234
4、6-8 . 计 . 张 . 微 型 计 算 机 -硬 件 -高 等 学 校 -教 材 . T P 303中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 ( 96) 第 20765 号出 版 者 : 清 华 大 学 出 版 社 ( 北 京 清 华 大 学 校 内 , 邮 编 100084)印 刷 者 : 北 京 丰 华 印 刷 厂发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 科 技 发 行 所开 本 : 787 1092 1/ 16 印 张 : 26 5/ 8 字 数 : 660 千 字版 次 : 1997 年 1 月 第 1 版 1997 年 1 月 第 1 次 印 刷书 号 : ISB
5、N 7-302-02346-8/ T P1167印 数 : 00018000定 价 : 22. 80 元前 言计 算 机 基 础 教 育 是 面 向 非 计 算 机 类 各 专 业 学 生 的 计 算 机 教 育 。 与 其 它 传 统 的 基 础 课 ( 如数 学 、 物 理 、 化 学 、 外 语 等 ) 一 样 , 计 算 机 教 育 已 成 为 大 学 本 科 生 基 础 教 学 的 重 要 组 成 部 分 。计 算 机 基 础 教 育 大 致 可 分 为 三 个 层 次 : 即 “计 算 机 文 化 基 础 ”、 “计 算 机 技 术 基 础 ”和 “计 算 机 应 用 基 础 ”。
6、“计 算 机 文 化 基 础 ”课 程 是 为 了 培 养 人 们 的 “计 算 机 意 识 ”, 使 人 们 具 备 必 要 的 计 算 机 基 础 知 识 , 掌 握 计 算 机 的 基 本 操 作 技 能 , 以 便 于 在 未 来 信 息 化 社 会 中 更 好 地 工 作 、 学 习 和 生 活 。“计 算 机 技 术 基 础 ”课 程 则 是 为 同 学 们 毕 业 后 在 各 自 专 业 领 域 从 事 一 些 计 算 机 的 应 用 开 发 工 作 , 为 今 后 进 一 步 学 习 计 算 机 软 、 硬 件 知 识 与 技 术 打 下 一 个 较 为 全 面 的 基 础 。
7、而 “计 算 机 应 用 基 础 ”课 程 则 是 针 对 当 前 计 算 机 的 主 要 应 用 领 域 , 将 那 些 通 用 的 、 具 有 普遍 意 义 的 内 容 传 授 给 学 生 , 使 他 们 初 步 掌 握 计 算 机 应 用 中 一 些 必 要 的 知 识 、 方 法 、 工 具 和 技 能 。本 书 是 上 述 第 二 层 次 “计 算 机 技 术 基 础 ”中 有 关 硬 件 方 面 的 适 用 教 材 。本 书 以 8086/ 8088 CP U 的 16 位 微 型 计 算 机 系 统 IBM PC/ XT 作 为 基 础 , 介 绍 CPU 的 结 构 、 指 令
8、 系 统 、 存 储 器 及 输 入 / 输 出 接 口 电 路 。 这 一 方 面 是 因 为 对 初 学 者 来 说 , 学 习 微 型 计 算 机 硬 件 原 理 以 此 为 起 点 较 易 入 门 ; 另 一 方 面 I BM PC/ XT 曾 经 是 最 具 有 代 表 性 的 主 流 机型 , 其 设 计 思 想 、 体 系 结 构 、 接 口 芯 片 的 安 排 及 信 号 关 系 等 仍 被 高 等 微 型 计 算 机 设 计 者 在 设计 时 作 为 参 考 因 素 。 由 于 Int el 80X86 系 列 机 具 有 兼 容 性 , 因 此 了 解 它 的 工 作 原
9、理 后 , 有 利 于 掌 握 微 型 计 算 机 及 其 系 统 的 概 念 , 并 为 进 一 步 学 习 和 应 用 32 位 微 型 计 算 机 打 下 良 好 的 基础 。本 书 是 编 者 以 清 华 大 学 非 电 专 业 “计 算 机 硬 件 技 术 基 础 ”课 的 讲 稿 为 基 础 而 编 著 的 教 材 。 讲 课 学 时 安 排 为 48 至 64 学 时 。 内 容 取 材 上 注 意 做 到 少 而 精 ; 叙 述 方 法 上 力 图 由 浅 入 深 、 循 序 渐 进 ; 章 节 安 排 上 尽 量 使 之 独 立 成 章 , 供 讲 授 时 选 择 , 以 适
10、 应 不 同 读 者 的 需 要 。 第 十 章 及 第 一 、 九 章 部 分 内 容 是 针 对 非 计 算 机 专 业 的 特 点 而 增 加 的 自 学 参 考 知 识 。本 书 第 一 、 二 、 四 、 九 章 由 张 菊 鹏 编 写 , 第 三 、 七 、 十 章 由 沈 永 林 编 写 , 第 五 、 六 、 八 章 由 李 芙 英 编 写 , 全 书 由 张 菊 鹏 修 改 定 稿 。 由 于 编 者 水 平 有 限 , 书 中 难 免 存 在 错 误 及 不 妥 之 处 , 敬 请 读 者 提 出 宝 贵 意 见 。编 者于 1996 年 2 月 第 二 节 微 型 计 算
11、 机 中 的 常 用 逻 辑 部 件 15 一 、 汇 编 语 言 程 序 例 94一 、 基 本 逻 辑 门 15 二 、 汇 编 语 言 源 程 序结 构 95二 、 常 用 逻 辑 部 件 17 三 、 数 据 项 及 表 达 式 95计 算 机 系 统 26 四 、 过 程 定 义 语 句 103第 四 节 8086/ 8088 微 处 理 器 29 五 、 程 序 模 块 定 义 104一 、 立 即 寻 址 41 第 六 节 分 支 程 序 设 计 113二 、 寄 存 器 寻 址 42 第 七 节 循 环 程 序 设 计 115三 、 直 接 寻 址 42 第 八 节 子 程 序
12、 设 计 120第 二 节 8086/ 8088 指 令 系 统 的 概 貌 45 第 九 节 常 见 程 序 的 设 计 127一 、 指 令 的 基 本 构 成 45 第 十 节 宏 汇 编 和 条 件 汇 编 134目 录第 一 章 微 型 计 算 机 基 础 知 识 1第 一 节 计 算 机 中 的 数 和 编 码 系 统 1一 、 常 用 进 位 计 数 制 1二 、 各 种 进 位 制 数 之间 的 转 换 2三 、 二 进 制 数 的 运 算( 算 术 、 逻 辑 ) 4四 、 计 算 机 中 带 符 号数 的 表 示 7五 、 8 位 与 16 位 二 进 制 数 的 表 示范
13、 围 12六 、 计 算 机 中 数 据 单元 表 示 法 12七 、 计 算 机 中 字 符 的表 示 13二 、 指 令 的 执 行 时 间 49第 三 节 8086/ 8088 指 令 系 统 52一 、 数 据 传 送 指 令 52二 、 算 术 运 算 指 令 61三 、 逻 辑 运 算 和 移 位指 令 73四 、 串 操 作 指 令 80五 、 控 制 转 移 指 令 83六 、 处 理 器 控 制 指 令 90第 三 章 汇 编 语 言 程 序 设 计 93第 一 节 宏 汇 编 基 本 语 法 93第 三 节 微 型 计 算 机 概 述 24一 、 微 型 计 算 机 的 基
14、本 结 构 24二 、 微 型 计 算 机 的 特点 26三 、 微 处 理 器 、 微 型 计 算 机 和 微型第 二 节 指 示 性 语 句 100一 、 变 量 定 义 语 句 100二 、 符 号 赋 值 语 句 101三 、 段 定 义 语 句 102一 、 8086/ 8088 的 寄 存 器 结 构 29二 、 8086/ 8088 的 编 程 结 构 30三 、 8086/ 8088 的 存 储 器 组 织 32四 、 8086/ 8088 的 I/ O 端 口 组 织 34五 、 8086/ 8088 的 状 态 标 志 寄 存 器 35第 五 节 IBM PC/ XT 的
15、基 本 配 置 37第 二 章 8086/ 8088 的 指 令 系 统 41第 一 节 8086/ 8088 的 寻 址 方 式 41第 三 节 汇 编 语 言 程 序 设 计 概 述 106一 、 程 序 的 质 量 标 准 106二 、 编 制 汇 编 语 言 程序 的 步 骤 106三 、 程 序 流 程 图 107第 四 节 数 据 输 入 和 输 出 107一 、 输 入 字 符 串 107二 、 输 出 字 符 串 109第 五 节 顺 序 程 序 设 计 109四 、 寄 存 器 间 接 寻 址 43五 、 寄 存 器 相 对 寻 址 43六 、 基 址 加 变 址 寻 址 4
16、4七 、 相 对 的 基 址 加 变址 寻 址 44一 、 寄 存 器 传 送 参 数 121二 、 利 用 变 量 传 送 参数 123三 、 利 用 地 址 表 传 送参 数 125四 、 利 用 堆 栈 传 送 参数 126 二 、 基 本 总 线 周 期 举例 141 一 、 I/ O 端 口 的 寻 址 方 式 202三 、 总 线 空 闲 周 期 142 二 、 输 入 输 出 指 令 203第 二 节 8088 的 工 作 模 式 和 引 脚 功 能 143 三 、 端 口 地 址 译 码 204一 、 8088 的 两 种 工 作 模 式 143 第 二 节 CP U 与 I/
17、 O 之 间 的 接 口 206二 、 8088 的 引 脚 和 功 能 144 一 、 CP U 与 I/ O 之 间 的 接 口 信 号 206第 三 节 最 小 模 式 下 的 8088 时 序 150 二 、 接 口 部 件 的 I/ O 端 口 207一 、 8088 的 读 周 期 时 序 150 第 三 节 CP U 与 外 设 之 间 的 数 据 传 送二 、 8088 的 写 周 期 时 序 151 方 式 208三 、 中 断 响 应 周 期 时序 152 一 、 无 条 件 传 送 方 式 208四 、 8088 的 复 位 时 序 153 二 、 查 询 方 式 209
18、五 、 总 线 保 持 请 求 与保 持 响 应 的 三 、 中 断 传 送 方 式 213时 序 154 四 、 直 接 存 取 存 储 传送 方 式六 、 最 小 模 式 下 的 交流 参 数 154 ( DM A ) 225第 四 节 最 大 模 式 下 的 8088 时 序 157 第 四 节 BIO S 和 DO S 中 断 228二 、 按 存 储 介 质 分 类 173 一 、 8255A 的 结 构 275第 二 节 半 导 体 存 储 器 174 二 、 8255A 控 制 字 277一 、 读 写 存 储 器 RAM 174 三 、 8255A 工 作 方 式 0 280二
19、 、 只 读 存 储 器 ROM 184 四 、 8255A 工 作 方 式 1 282第 三 节 存 储 器 与 CP U 的 连 接 190 五 、 8255A 工 作 方 式 2 285一 、 存 储 器 对 读 / 写 周 期 的 时 序 六 、 读 状 态 字 288要 求 190 七 、 8255A 应 用 举 例 288第 四 章 8088 的 总 线 周 期 和 时 序 140第 一 节 总 线 周 期 的 概 念 140一 、 总 线 周 期 的 定 义 140三 、 IBM P C/ XT 的 RO M 199第 六 章 输 入 / 输 出 和 中 断 控 制 器 202第
20、 一 节 I/ O 端 口 地 址 的 译 码 技 术 202一 、 总 线 控 制 器 8288 157二 、 最 大 模 式 下 的 读周 期 时 序 160三 、 最 大 模 式 下 的 写周 期 时 序 161四 、 最 大 模 式 下 的 交流 参 数 162第 五 节 IBM PC/ XT 中 的 CP U 子系 统 166一 、 时 钟 发 生 器 8284A 166二 、 8088 与 8284A , 8288 的 配 合工 作 167三 、 系 统 的 等 待 逻 辑电 路 169第 五 章 微 型 机 主 存 结 构 及 其 与 CP U 的连 接 172第 一 节 存 储
21、 器 的 类 型 173一 、 按 存 取 方 式 分 类 173第 五 节 8259A 可 编 程 中 断 控 制 器 246第 七 章 常 见 接 口 电 路 262第 一 节 接 口 电 路 功 能 及 与 系 统 的连 接 262一 、 接 口 电 路 的 功 能 262二 、 P C/ XT 系 统 总 线 262三 、 接 口 和 系 统 的 连接 265第 二 节 可 编 程 定 时 器 8253 266一 、 概 述 266二 、 8253 的 结 构 和 工 作 原 理 266三 、 编 程 命 令 267四 、 工 作 方 式 270五 、 8253 在 PC/ XT 中
22、的 使 用 274第 三 节 可 编 程 并 行 接 口 8255A 275二 、 CP U 总 线 的 负 载 能 力 191三 、 存 储 器 地 址 分 配和 片 选 问 题 192第 四 节 IBM PC/ XT 中 的 存 储 器 193一 、 存 储 器 空 间 分 配 193二 、 IBM P C/ XT 的 RA M 194第 四 节 串 行 通 信 291一 、 概 述 291二 、 串 行 通 信 的 几 个问 题 292三 、 串 行 通 信 的 接 口标 准 293第 五 节 可 编 程 串 行 通 信 接 口 8251A 296 三 、 典 型 的 数 / 模 转 换
23、 器 及 CP U 第 四 节 打 印 机 384与 D/ A 芯 片 的 连 接 312 一 、 点 阵 打 印 机 385四 、 数 / 模 转 换 器 的 应 用 316 二 、 激 光 打 印 机 389一 、 8251A 的 基 本 性 能 296 第 二 节 微 型 计 算 机 系 统 开 发 简 介 366二 、 8251A 的 工 作 原 理 296 一 、 开 发 步 骤 366三 、 8251A 的 对 外 连 接 信 号 298 二 、 开 发 工 具 368四 、 8251A 的 编 程 301 第 十 章 计 算 机 常 用 外 部 设 备 373五 、 8251A
24、应 用 举 例 303 第 一 节 概 述 373第 八 章 数 / 模 和 模 / 数 转 换 307第 一 节 概 述 307第 二 节 数 / 模 转 换 器 308一 、 数 / 模 转 换 器 的 原 理 308二 、 数 / 模 转 换 器 的 技 术 性 能 310第 二 节 键 盘 373第 三 节 显 示 器 376一 、 CRT 显 示 器 工 作 原 理 376二 、 IBM P C/ XT 的 显 示 器 接 口 板 378三 、 液 晶 显 示 383第 三 节 模 / 数 转 换 器 318一 、 模 / 数 转 换 器 分 类 及 工 作 原 理 318二 、 模
25、 / 数 转 换 器 的 技 术 指 标 322三 、 常 用 模 / 数 转 换 器 与 系 统 的 连 接 要 注 意 的 几 个 问 题 323四 、 几 种 常 用 的 A / D 芯 片 324第 四 节 微 机 系 统 的 数 据 采 集 341一 、 多 路 开 关 及 其 芯片 341二 、 采 样 保 持 电 路 及其 芯 片 345三 、 微 机 系 统 的 数 据采 集 349第 九 章 微 机 系 统 应 用 与 开 发 352第 一 节 微 型 计 算 机 的 应 用 352一 、 微 机 在 数 据 处 理中 的 应 用 352第 五 节 绘 图 机 390第 六
26、节 软 磁 盘 存 储 器 391一 、 概 述 391二 、 软 磁 盘 驱 动 器 结构 393三 、 软 磁 盘 控 制 器 394四 、 软 磁 盘 信 息 组 织 397第 七 节 硬 磁 盘 存 储 器 398一 、 硬 盘 机 的 结 构 和工 作 原 理 398二 、 硬 盘 机 接 口 401三 、 硬 盘 控 制 器 404四 、 硬 盘 使 用 的 准 备 405第 八 节 光 盘 存 储 器 406附 录 8086/ 8088 指 令 系 统 表 407二 、 微 机 在 参 数 检 测中 的 应 用 355三 、 微 机 在 控 制 系 统中 的 应 用 359参 考
27、 书 目 419 1- 1 - mi4ii第 一 章 微 型 计 算 机 基 础 知 识第 一 节 计 算 机 中 的 数 和 编 码 系 统一 、 常 用 进 位 计 数 制在 计 算 机 中 , 数 是 用 二 进 制 表 示 的 , 由 一 串 “0”或 “1”的 二 进 制 数 构 成 的 代 码 是 计 算 机 唯 一 能 识 别 的 机 器 语 言 。 但 用 二 进 制 数 来 表 示 一 个 较 大 的 数 时 , 既 长 又 不 好 记 , 为 了 阅 读 和 书 写 方 便 , 故 计 算 机 中 也 广 泛 采 用 十 六 进 制 数 。 人 们 习 惯 于 十 进 制
28、数 , 故 通 过 输 入 设 备 送 入 计 算 机 的 数 , 以 及 计 算 机 通 过 输 出 设 备 送 出 的 计 算 结 果 , 一 般 都 是 用 十 进 制 表 示 的 。下 面 简 单 介 绍 一 下 这 几 种 计 数 制 。( 一 ) 十 进 制 数十 进 制 数 共 有 10 个 数 字 符 号 , 为 0 9, 逢 十 进 位 。 一 个 十 进 制 数 D 可 表 示 为 :D = Dn- 1 10n - 1 + Dn - 2 10n- 2 + + D0 100 +D- 1 10 + + D- m 10n - 1= D 10i = - m其 中 , Di 表 示
29、第 i 位 的 数 码 0 9 中 的 1 个 ; m 和 n 为 正 整 数 , n 为 小 数 点 左 边 的 位 数 , m 为 小 数 点 右 边 的 位 数 ; 10 为 十 进 制 数 的 基 数 , 10i 称 为 十 进 制 数 的 权 。例 十 进 制 数 6543.82 可 表 示 为 :6543.82= 103 + 5 102 + 101 + 100 + 8 10- 1 + 2 10- 2( 二 ) 二 进 制 数只 有 两 个 不 同 的 数 字 符 号 0 和 1, 逢 二 进 位 。 一 个 二 进 制 数 B 可 表 示 为 :( B) 2 = Bn- 1 2n-
30、 1 + Bn- 2 2n - 2 + + B0 20 + B- 1 2- 1 + + B- m 2- mn- 1= B 2i= - m其 中 , Bi 只 能 取 1 或 0; 2 为 基 数 , 2 称 为 二 进 制 数 的 权 ; m 和 n 的 含 意 同 十 进 制 表 达 式 。 于 是一 个 二 进 制 数 可 用 它 的 权 展 开 式 来 表 示 。例 ( 10110. 011) 2 = 1 2 + 1 22 + 1 21 + 1 2- 2 + 1 2- 3= ( 22. 375) 102n - 103 201( 三 ) 十 六 进 制 数共 有 16 个 数 字 符 号
31、。 用 0 9 和 A F 来 表 示 , 逢 十 六 进 位 。 一 个 十 六 进 制 数 H 可 表 示 为 :( H ) 16 = H n- 1 16 + Hn - 2 16n- 2 + + H0 16 +H - 1 16- 1 + + H - m 16- mn - 1= H 16ii = - m其 中 , H i 取 值 在 0 9 和 A F 的 范 围 内 ; 16 为 基 数 , 16i 称 为 十 六 进 制 数 的 权 ; m 和 n 的 含 意 同 十 进 制 数 表 达 式 。同 样 , 对 于 一 个 十 六 进 制 数 , 亦 可 用 它 的 权 展 开 式 来 表
32、 示 。例 ( 64) 16 = 6 16 + 4 16 = ( 100) 10( FFF F) 16 = 15 16= ( 65535) 10+ 15 16 + 15 161 + 15 160目 前 , 绝 大 部 分 微 型 计 算 机 的 字 长 是 4 的 整 数 倍 , 故 广 泛 采 用 十 六 进 制 数 来 表 示 一 个数 , 但 机 器 中 仍 是 采 用 二 进 制 数 。 不 过 二 进 制 数 和 十 六 进 制 数 之 间 有 一 种 特 殊 关 系 , 即 24 = 16, 这 就 带 来 一 个 很 大 的 方 便 : 一 位 十 六 进 制 数 可 以 用 四
33、 位 二 进 制 数 来 表 示 , 且 它 们 之 间 的 关 系 既 直 接 又 唯 一 。十 进 制 数 , 二 进 制 数 及 十 六 进 制 数 之 间 的 关 系 如 表 1-1 所 示 。表 1-1 各 种 数 制 的 对 照 表十 进 制 数 二 进 制 数 十 六 进 制 数 十 进 制 数 二 进 制 数 十 六 进 制 数0 0000 0 9 1001 91 0001 1 10 1010 A2 0010 2 11 1011 B3 0011 3 12 1100 C4 0100 4 13 1101 D5 0101 5 14 1110 E6 0110 6 15 1111 F7
34、0111 78 1000 816 10000 10为 了 区 别 这 三 种 常 用 数 制 , 可 在 数 的 右 下 角 用 数 字 来 注 明 数 制 , 或 在 数 字 后 面 加 一 字 母 来 表 示 。 一 般 用 字 母 B( binar y) 表 示 二 进 制 数 制 ; 用 字 母 D( decimal) 表 示 十 进 制 数 制 ; 用 H ( hexadecimal) 表 示 十 六 进 制 数 制 。二 、 各 种 进 位 制 数 之 间 的 转 换( 一 ) 二 进 制 数 、 十 六 进 制 数 转 换 为 十 进 制 数采 用 上 述 进 位 制 各 自 的
35、 权 展 开 式 即 可 得 到 对 应 的 十 进 制 数 。3例 11 01.101B = 1 23 + 1 22 + 1 20 + 1 2- 1 + 1 2- 3= 13. 6250BF 4H = 11 162 + 15 161 + 4 160 = 3060( 二 ) 十 进 制 数 转 换 为 二 进 制 数 、 十 六 进 制 数1. 将 十 进 制 数 转 换 为 二 进 制 数转 换 方 法 : 将 整 数 部 分 不 断 地 用 2 去 除 , 直 至 商 为 0 为 止 。 记 下 各 次 所 得 余 数 , 以 最 后 余 数 为 最 高 数 位 , 依 次 排 列 , 即
36、 得 到 所 转 换 的 二 进 制 数 的 整 数 部 分 ; 将 十 进 制 数 的 小 数 部 分不 断 地 用 2 乘 , 直 至 满 足 所 要 求 的 精 度 或 小 数 部 分 等 于 零 为 止 。 把 每 次 乘 积 的 整 数 部 分 记下 , 以 最 初 的 整 数 为 最 高 数 位 , 依 次 排 列 , 即 得 到 所 转 换 的 二 进 制 数 的 小 数 部 分 。例 将 十 进 制 数 117.625 转 换 为 二 进 制 数余 数 积 的 整 数 部 分117/ 2= 5858/ 2= 2929/ 2= 1414/ 2= 77/ 2= 33/ 2= 11/
37、 2= 0b 0 = 1( 最 低 位 )b 1 = 0b 2 = 1b 3 = 0b 4 = 1b 5 = 1b 6 = 1( 最 高 位 )0.625 21 .250 20 .500 21 .000b- 1 = 1( 最 高 位 )b- 2 = 0b- 3 = 1( 最 低 位 )所 以 ( 117.625) 10 = ( 1110101. 101) 22. 将 十 进 制 数 转 换 为 十 六 进 制 数转 换 方 法 1: 类 似 于 十 进 制 数 转 换 为 二 进 制 数 的 方 法 , 但 将 整 数 部 分 不 断 地 用 16 除 , 并 记 下 余 数 ; 将 小 数
38、部 分 不 断 地 用 16 乘 , 记 下 乘 积 的 整 数 部 分 。例 将 十 进 制 数 222.6875 转 换 为 十 六 进 制 数余 数 积 的 整 数 部 分 222/ 16= 1313/ 16= 0H 0 = 14( 最 低 位 )H 1 = 13( 最 高 位 )0.6875 16 11.0000H - 1 = 11所 以 ( 222.6875) 10 = ( DE .B) 16转 换 方 法 2: 先 将 十 进 制 数 转 换 为 二 进 制 数 , 再 将 二 进 制 数 转 换 为 十 六 进 制 数 , 因 后 者的 转 换 非 常 容 易 。( 三 ) 二
39、进 制 数 与 十 六 进 制 数 之 间 的 相 互 转 换1. 二 进 制 数 转 换 为 十 六 进 制 数前 面 已 述 , 一 位 十 六 进 制 数 可 用 四 位 二 进 制 数 来 表 示 , 故 将 二 进 制 数 转 换 为 十 六 进 制 数 的 方 法 很 简 单 , 只 要 将 整 数 部 分 从 小 数 点 往 左 , 每 4 位 一 组 , 最 左 面 一 组 不 足 4 位 时 在 前 面补 0; 小 数 部 分 从 小 数 点 往 右 , 每 4 位 一 组 , 最 右 面 不 足 4 位 时 从 后 面 补 0。 这 样 分 组 后 , 将 每4组 的 四
40、位 二 进 制 数 用 相 应 的 十 六 进 制 数 表 示 即 可 。例 二 进 制 数 1111011110.10111 可 如 下 分 组 :0011 1101 1110. 1011 10003 D E B 8所 以 1111011110.10111B= 3DE . B8H2. 十 六 进 制 数 转 换 为 二 进 制 数只 要 将 每 位 十 六 进 制 数 用 对 应 的 二 进 制 数 表 示 即 得 。例 DE .BH 可 表 示 为D E . B1101 1110. 1011所 以 DE . BH = 11011110. 1011B三 、 二 进 制 数 的 运 算二 进
41、制 数 的 运 算 规 则 与 十 进 制 数 类 似 , 但 因 二 进 制 数 只 有 0 和 1 两 个 数 , 故 运 算 规 则 比 十 进 制 数 要 简 单 得 多 。( 一 ) 加 法 运 算二 进 制 数 的 加 法 规 则 : 0+ 0= 0 0+ 1= 1+ 0= 1 1+ 1= 10 有 进 位 1+ 1+ 1= 11 有 进 位例 有 两 数 1010 和 1111 相 加 , 其 加 法 过 程 为 :进 位 11 被 加 数 1010 加 数 + 1 11 1 11001 ( 二 ) 减 法 运 算二 进 制 数 的 减 法 规 则 : 0- 0= 0 1- 0=
42、 1 1- 1= 0 0- 1= 1 有 借 位例 10101010 减 去 00110100。 减 的 过 程 如 下 :借 位 11101被 减 数 10101010减 数 - 0 01 10 10 0 0111011051100 10011100( 三 ) 乘 法 运 算二 进 制 的 乘 法 规 则 为 : 0= 0 1= 0 0= 0 1= 1从 乘 法 规 则 可 知 , 只 有 当 两 个 1 相 乘 时 , 其 积 才 为 1, 其 它 情 况 下 乘 积 均 为 0, 比 起 十 进制 乘 法 运 算 规 则 要 简 单 多 了 。例 1100 与 1001 相 乘 。我 们
43、 仿 照 十 进 制 乘 法 的 过 程 , 从 低 位 开 始 乘 起 , 但 遵 循 二 进 制 的 乘 法 规 则 , 过 程 如 下 :00000000 1 10 0 被 乘 数 乘 数部 分 积1101100 乘 积从 这 个 实 例 可 以 看 出 其 操 作 过 程 : 从 乘 数 低 位 开 始 , 用 乘 数 每 一 位 去 乘 被 乘 数 , 若 乘 数 位 为 1, 相 乘 所 得 的 中 间 结 果 ( 称 为 部 分 积 ) 即 为 被 乘 数 , 故 只 需 将 被 乘 数 照 抄 ; 若 乘 数 为 0, 则 所 得 中 间 结 果 为 0。 要 注 意 将 每
44、次 中 间 结 果 的 最 后 一 位 与 相 应 的 乘 数 位 对 齐 。 最 后 将 这 些 部 分 积 加 起 来 , 其 结 果 即 为 所 得 乘 积 。在 机 器 中 , 二 进 制 乘 法 是 利 用 加 法 器 的 加 操 作 和 移 位 操 作 来 实 现 的 。 设 先 将 部 分 积 置 为 零 , 过 程 步 骤 为 :乘 数 被 乘 数 部 分 积1001 1100 0000乘 数 为 1, 加 被 乘 数 至 部 分 积 上 + 11 00 被 乘 数 左 移 1位 11000 1100乘 数 为 0, 不 加 被 乘 数被 乘 数 左 移 1位 110000乘
45、数 为 0, 不 加 被 乘 数被 乘 数 左 移 1位 1100000乘 数 为 1, 加 被 乘 数 ( 已 左 1100移 后 的 ) 至 部 分 积 上 + 1 10 00 00 得 乘 积 1101100也 可 以 从 乘 数 高 位 乘 起 , 所 得 结 果 亦 同 , 只 是 要 注 意 将 每 次 中 间 结 果 的 最 高 位 与 相 应 的 乘 数 位 对 齐 , 仍 以 上 面 乘 法 为 例 :61100 1001 1100 0000 0000 11 00 1101100 在 机 器 中 , 这 种 从 乘 数 高 位 乘 起 的 方 法 , 可 采 用 部 分 积
46、右 移 的 办 法 来 实 现 , 先 将 部 分 积置 为 零 , 过 程 步 骤 为 :乘 数 被 乘 数 部 分 积1001 1100 0000乘 数 为 1, 加 被 乘 数 + 1100部 分 积 右 移 1位 1100乘 数 为 0, 不 加 被 乘 数 01100部 分 积 右 移 1位 001100乘 数 为 0, 不 加 被 乘 数部 分 积 右 移 1位 0001100乘 数 为 1, 加 被 乘 数 + 1100得 乘 积 1101100这 种 运 算 方 法 的 优 点 是 , 虽 是 两 个 n 位 相 乘 , 乘 积 为 2n 位 , 但 只 要 n 个 加 法 器
47、 , 而 前 一种 运 算 方 法 , 由 于 2n 位 都 可 能 要 有 相 加 的 操 作 , 因 此 需 要 2n 个 加 法 器 。( 四 ) 除 法 运 算与 十 进 制 除 法 类 似 , 步 骤 如 下 : 从 被 除 数 最 高 位 开 始 检 查 , 找 到 大 于 除 数 的 位 数 , 找 到 这 一 位 时 , 商 记 为 1, 并 将 选 定 的 被 除 数 减 除 数 , 得 余 数 ; 然 后 把 被 除 数 的 下 一 位 移 到 余 数 上 , 将 余 数 减 除 数 , 若 够 减 , 商 为 1; 若 不 够 减 , 商 为 0。 重 复 步 骤 , 直
48、 至 把 被 除 数 的 所 有 位 都 下 移 完 为 止 。例10 01 110 11101111 0 10111 10 101结 果 : 商 为 1001, 余 数 为 101。 继 续 往 下 除 , 商 为 小 数 , 若 除 不 尽 , 根 据 精 度 要 求 , 取 足 位 数 即 可 。( 五 )“与 ”运 算规 则 为 按 位 进 行 “与 ”运 算 ; 进 行 “与 ”操 作 的 两 位 均 为 1, 则 “与 ”的 结 果 为 1; 两 位 中 有 一7位 为 0, 则 “与 ”的 结 果 为 0。“与 ”运 算 又 称 逻 辑 乘 , 一 般 用 符 号 “ ”或 “”来 表 示 。例11011001 0011010000010000( 六 )“或 ”运 算规 则 为 按 位 进 行 “或 ”运 算 ; 进 行 “或 ”操 作 的 两 位 中 有 一 位 为 1, 则 “或 ”的 结 果 为 1; 两 位 均 为 0, 则 “或 ”的 结 果 为 0。“或 ”运 算 又 称 逻 辑 加 , 一 般 用 符 号 “ ”或 “+ ”来 表 示 。例11011001 0011010111111101( 七 )“异 或 ”运 算规 则 为 按 位
