教員信息姓名：李卓函單位：電信學部控制科學與工程學院辦公室：創新院大廈A714Email：ladaola@課程資源：課件：FTP://54論壇：碧海青天BBS電腦空間微機原理及應用教員信息姓名：李卓函期末成績計算期末總成績=期末考試卷面成績×70% +期中考試卷面成績×20% +平時成績（10%）期中考試時間：第10周期末考試時間：期末考試周三次無故缺席者將取消考試資格！期末成績計算參考教材課程名稱：計算機原理參考教材：《微型計算機技術及應用》（第4版），戴梅萼、史嘉權，清華大學出版社《IBM-PC匯編語言程序設計》沈美明、溫冬禪，清華大學出版社《16/32位微機原理、匯編語言及接口技術》錢曉杰，機械工業出版社本課主要圍繞PC機，分析微機的原理以及設計方法如何學習計算機原理這門課？參考教材課程名稱：計算機原理目錄第一章微型計算機概述第二章16位微處理器8086第三章指令系統第四章匯編語言程序設計第五章存儲器第六章輸入/輸出接口設計第七章中斷系統第八章可編程接口芯片第九章AD/DA轉換第十章串行通信目錄第一章微型計算機概述概述第一章微型計算機概述概述第一章微型計算機概述微機基本組成微型計算機（Micro-Computer)CPU(中央處理單元)ALU

(算術邏輯單元)控制器Memory(存儲器)RAM(讀寫存儲器)ROM

(只讀存儲器)I/O接口－主機與外設的匹配連接BUS

(總線)AB

(地址總線)DB

(數據總線)CB(控制總線)CPU-CentralProcessingUnitALU-ArithmeticLogicUnit微機基本組成微型計算機（Micro-Computer)CPU總線總線定義：計算機用來傳輸信息的一組通信線。按傳輸內容分類：地址總線

(AB-AddressBus)用于傳遞地址信息，單向，成組使用地址總線的寬度決定了CPU直接尋址內存的范圍如：8086有20根地址線，即地址總線寬度為20位，可尋址2^20B=1MB數據總線（DB-DataBus)用于傳遞數據信息，雙向，成組使用計算機的位一般是指數據總線的寬度如：8086有16根數據線，因此8086為16位機總線總線總線控制總線(CB-ControlBus)

用于傳輸控制信號，以便控制計算機各部件協調工作各自獨立使用，有發出，也有接收如：CPU向存儲器發出的讀信號、寫信號地址數據復用總線地址總線與數據總線共用一組通信線，分時傳送地址信息和數據信息（由同步信號區分），節省CPU引腳總線控制總線(CB-ControlBus)微型計算機系統微型計算機系統（MCS--Micro-ComputerSystem）

以微型計算機為主體，配上系統軟件就構成微型計算機系統。系統軟件包括操作系統和一系列系統應用程序如編輯程序、編譯程序、調試程序等有了系統軟件才能發揮微機的硬件功能外設輸入設備：鼠標、鍵盤、掃描儀輸出設備：顯示器、打印機、投影儀微型計算機系統微型計算機系統（MCS--Micro-Co計算機主機圖片計算機主機圖片計算機主板圖片計算機主板圖片IBMPC/XT系統板框圖CPU80888284A時鐘發生器擴展插槽62芯總線地址鎖存器數據收發器8288總線控制器8087協處理器8259中斷控制器8253計數器/定時器8255并行接口RAMROM鍵盤接口揚聲器接口8237DMA控制器地址總線數據總線控制總線鍵盤IBMPC/XT：基于8088CPU，準16位機，16位CPU內部DB，8位外部DB，10MB硬盤IBMPC/AT：基于80286CPU，配置16位ISA總線IBMPC/XT系統板框圖CPU8284A擴展插槽地址數據微處理器、單板機和單片機概念微處理器專指中央處理器(CPU)，是將計算機的運算器(ALU)和控制器集成在一個芯片上。如：8086，80386，Pentium，PII等單板機

將CPU、存儲器、I/O口以及簡單的外設集成在一塊板上，是一個簡單的計算機系統。如：TP801A等。單片機

將CPU、存儲器、I/O口集成在一個芯片上。如：IntelMCS-48，MCS-51，MCS-96等微處理器、單板機和單片機概念微處理器微型計算機發展年代型號位數集成度（萬）特點1971404040.21974808080.519788086162.919828028616101985803863227.5198880486321001個定點處理器，1個浮點處理器198980860321001993Pentium323102個定點處理器，1個浮點處理器CPU片內32位DB，片外64位DB1995P.Pro645504個定點處理器，2個浮點處理器1997PentiumII64750片內集成2級Cache1999PentiumIII6428102000PentiumⅣ644200微型計算機發展年代型號位數集成度（萬）特點197140404微型計算機發展CPU位數不斷增加，集成度不斷提高，頻率不斷提高計算機的位CPU片內數據總線的寬度決定了計算機的位數如：8位，16位，32位，64位，128位準16位機：CPU片內數據線寬度為16位，片外數據線寬度為8位如：8088，8098由單處理器向多處理器發展指令系統由復雜指令集向精簡指令集發展復雜指令集計算機（CISC–ComplexInstructionSetComputer）精簡指令集計算機（RISC–ReducedInstructionSetComputer）

Intel在Pentium之前的CPU均屬于CISC體系，從Pentium開始將CISC和RISC相結合，Pentium大多數指令是精簡指令，但仍保留了一部分復雜指令微型計算機發展CPU位數不斷增加，集成度不斷提高，頻率不斷提計算機中的信息表示計算機中的信息表示計算機使用二進制存儲，但書寫時常用16進制計算機內所有代碼以二進制表示，機器碼又稱二進制碼1位16進制數對應半個字節（4位二進制碼）例1000

0101B二進制

85H16進制注：書寫16進制數時，若最高位是字母，則前面加0，表示是數據如0FEH一些進制的簡化符號:

2進制-B(Binary)、16進制－H(Hex)8進制-O(Octal)、10進制-D(Decimal)計算機中的信息表示計算機中的信息表示無符號數表示無符號數表示二進制無符號數

—

碼值與數值相等

一個n位二進制無符號數表示的范圍是0～(2^n-1)

例：8位二進制無符號數表示的范圍是0～25516位二進制無符號數表示的范圍是0～65535BCD碼(BinaryCodedDecimal)

用半個字節表示1位十進制數壓縮BCD碼:用1個字節表示2位BCD碼，又稱8421BCD碼非壓縮BCD碼：用1個字節的低四位表示1位BCD碼，高四位忽略例00111001b在壓縮格式下表示：39

在非壓縮格式下表示：9無符號數表示無符號數表示有符號數表示有符號數表示原碼將最高位作為符號位，正數的符號位為0，負數的符號位為1，余下的其他位為數值位反碼正數的反碼與原碼相同；負數的反碼由該負數的原碼按位取反(符號位除外)得到補碼正數的補碼與原碼相同。負數的補碼由該負數的原碼按位取反(符號位除外)加1得到計算機內有符號數默認用補碼表示有符號數表示有符號數表示有符號數范圍一個字節有符號數范圍原碼表示：-127～+127有+0，-0

11111111b–10000000b-00000000b–01111111-127-0+0+127反碼表示：-127～+127有+0，-0

10000000b–11111111b–00000000b–01111111b-127-0+0+127補碼表示：-128～+127只有一個0

10000000b–11111111b-00000000b–01111111b-128-10127一個字的補碼表示范圍:-32768~+32767(只有一個0) 1000000000000000~1111111111111111 -32768 -1 0000000000000000~0111111111111111 0 +32767有符號數范圍一個字節有符號數范圍舉例說明

計算機內一個字節為81H

10000001b二進制 129（二進制無符號數）BCD碼 81

（壓縮格式BCD碼）原碼 -1反碼 -126（11111110b—>10000001b）補碼 -127（11111111b—>10000000b—>10000001b）

一個代碼，賦予不同類型，其數值不一樣。而類型要由人編程指定數碼表示舉例取反取反加1原碼反碼補碼舉例說明數碼表示舉例取反取反加1原碼反碼補碼溢出判斷

數學運算時，結果超出運算數所表示范圍則會產生“溢出”無符號數：通過進位或借位標志C標記“溢出”，避免產生錯誤結果有符號數：用標志O標記“溢出”，表示運算結果錯誤字節運算，結果超出-128～127，則為溢出字運算，結果超出-32768～32767，則為溢出雙高位判別法

最高位（符號位）是否有進位Cs異或次高位（數值的最高位）是否有進位Cp。溢出=CsCp例1：31-17=？

00011111b(31補碼)+11101111b(-17補碼)100001110b=+14(無溢出）。。例2：127+127=？

01111111b(127補碼)+01111111b(127補碼)11111110b=-2(溢出)。小數的定點和浮點表示，請查看相關書籍溢出判斷數學運算時，結果超出運算數所表示范圍則會產生字符代碼－ASCII碼字符代碼ASCII碼—美國標準信息交換碼用7位二進制數表示128個字符包含26個英文大、小寫字母，數字0～9，符號和命令符等ASCII碼在計算機內用一個字節表示，最高位一般為0，計算機與外設交換信息一般都用ASCII碼

如：字符顯示器，字符打印機等注：需牢記字符‘0’～‘9’,‘A’～‘F’，‘a’～‘f’的ASCII碼分別為30H～39H,41H～46H，61H～66H漢字內碼

GB2312定義了6763個漢字，其中一級字庫3755字，二級字庫3008字字符代碼－ASCII碼字符代碼硬件基礎知識硬件基礎知識補充計算機硬件主要由邏輯門、觸發器（D觸發器）和三態門構成，使用器件為CMOS、TTL和NMOS。

TTL和CMOS電平范圍如下表所示：單位(V)GNDVoLViLVtViHVoHVCC5VTTL022.453.3VCMOS022.43.35VCMOS03.54.445硬件基礎知識硬件基礎知識補充單位(V)GNDVoLViLVt硬件基礎知識要了解邏輯電平的內容，首先要知道以下幾個概念的含義：1輸入高電平（ViH）：保證邏輯門輸入為高電平時所允許的最小輸入電壓，當輸入電平高于ViH時，則認為輸入電平為高電平。2輸入低電平（ViL）：保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入電壓，當輸入電平低于ViL時，則認為輸入電平為低電平。3輸出高電平（VoH）：保證邏輯門的輸出為高電平時的最小輸出電壓，邏輯門的輸出為高電平時的電平值都必須大于此VoH。4輸出低電平（VoL）：保證邏輯門的輸出為低電平時的最大輸出電壓，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都必須小于此VoL。5閥值電平(Vt)：數字電路芯片都存在一個閾值電平，就是電路剛剛勉強能翻轉動作時的電平。它是一個界于ViL、ViH之間的電壓值，對于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩定的輸出，則必須要求輸入高電平>ViH，輸入低電平<ViH，而如果輸入電平在閾值上下，也就是ViL～ViH這個區域，電路的輸出會處于不穩定狀態硬件基礎知識要了解邏輯電平的內容，首先要知道以下幾個概念的含邏輯門一.邏輯門與邏輯與門輸入同時有效時，輸出有效小圓圈為狀態符號，代表低電平有效，可加在輸出或輸入端或邏輯

或門輸入任一有效，輸出有效輸出門

或門可實現負邏輯的‘與’操作邏輯門一.邏輯門或門可實現負邏輯的‘與’操作二.三態緩沖器1.三態門OE為低電平，F=AOE為高電平，F浮空

可以由與F相連的其他輸出器件輸出三態緩沖器74LS125二.三態緩沖器三態緩沖器74LS12574LS12574LS125三態門內部電路74LS12574LS125三態門內部電路單向三態緩沖器2.單向三態緩沖器—74LS244

74LS244為TTL的單向三態緩沖器，有兩個三態控制使能引腳G1和G2分別控制4個三態門當G1為低電平，1A輸出到1Y當G2為低電平，2A輸出到2Y當G1、G2為高電平時，輸出為三態單向三態緩沖器2.單向三態緩沖器—74LS244雙向三態緩沖器3.雙向三態緩沖器—74LS245或INTEL828674LS245為TTL雙向三態緩沖器，有控制引腳DIR和EN當EN為低電平，三態門導通:DIR為高電平，由A傳輸到BDIR為低電平，由B傳輸到AEN為高電平時，A、B均為三態雙向三態緩沖器3.雙向三態緩沖器—74LS245或I鎖存器三.鎖存器1.D觸發器1)電平鎖存2)上升沿鎖存3)帶異步清0的上升沿鎖存74LS74內部電路鎖存器三.鎖存器1)電平鎖存2)上升沿鎖存3)帶異74LS2732.具有異步清零的TTL上升沿鎖存器－74LS273

當CLK上升沿到來時，將輸入端的數據D0～D7鎖存到輸出端Q0～Q7，當CLR為低電平時將鎖存器輸出清零74LS2732.具有異步清零的TTL上升沿鎖存器－74電平鎖存器3.具有緩沖輸出的TTL低電平鎖存器－74LS373或INTEL8282OE為低電平時，輸出三態門打開，此時LE為高電平，Q7～Q0跟隨D7～D0LE為低電平，數據鎖存OE為高電平時，輸出Q7～Q0為三態電平鎖存器3.具有緩沖輸出的TTL低電平鎖存器－74LS74LS373內部電路74LS373功能框圖74LS374內部電路74LS374為具有緩沖輸出的上升沿鎖存器74LS373內部電路74LS373功能框圖74LS374內計算機內的總線連接計算機內的總線連接為減少計算機內各部件之間的連線，采用總線結構，使各部件共用一組數據線。輸入數據到總線的部件，一定要使用三態電路作緩沖需輸出數據時，打開三態門，占用總線，傳輸信息不輸出時，關閉三態門，使輸出處于高阻狀態，讓出總線，不影響其它部件使用總線從總線輸出數據的部件，常采用D觸發器鎖存總線數據常用總線技術時分技術：計算機內各部件之間的信息傳送分時進行頻分技術：CATV有線電視，分頻復用計算機內的總線連接計算機內的總線連接分時傳送原理第1時刻—信息A傳送給鎖存器C：使TACLKC有效，即一個負脈沖，且TB和CLKD應保持無效；第2時刻—信息B傳送給鎖存器D：使TBCLKD有效，即一個負脈沖，且TA和CLKC應保持無效；分時傳送原理第1時刻—信息A傳送給鎖存器C：使TACLKC總線的分類（按位置分）

一個計算機系統包含多種類型總線，按所處位置可分為：1.內部總線位于CPU芯片內，用于連接片內各功能部件的總線內部總線的對外引線叫做CPU總線2.局部總線位于主機板上，用于連接主機板上各個主要部件，并通過擴展槽連接各種適配器（顯卡、網卡、聲卡）常見的有ISA、EISA、PCI總線ISA—IndustryStandardArchitectureEISA—ExtensionIndustryStandardArchitecturePCI—PeripheralComponentInterconnect3.系統總線位于機箱底板，多個CPU插件板以此互相連接在PC機中，一般不用，常見的有MULTIBUS、VME等總線的分類（按位置分）一個計算機系統包含多種類型總線總線的分類（按位置分）4.外部總線是微機與外部設備之間或幾個微機系統之間的通信總線，如：IDE(IntegratedDriveElectronic)總線，專用于連接硬盤SCSI(SmallComputerSystemInterface)，專用于連接硬盤Centronics總線，用于與并行打印機連接USB(UniversalSerialBus)總線，用于連接USB設備總線的分類（按位置分）4.外部總線總線性能指標總線性能主要從三方面來衡量1.總線寬度：指總線一次可以同時傳輸的數據位數如：ISA為16位總線，一次可傳輸16位二進制數

EISA、PCI為32位總線2.總線頻率：指總線每秒能傳輸數據的次數如：ISA、EISA的頻率為8MHzPCI的頻率為33MHz，PCI-2的頻率為66MHz3.傳輸率：指每秒鐘能夠傳輸的字節數，用MB/s表示傳輸率=寬度/8×頻率例：PCI總線寬度為32位，頻率為33MHz，則傳輸率=32b/8×33=132MB/s

即PCI總線每秒能夠傳輸132M字節總線性能指標總線性能主要從三方面來衡量微機的層次化總線CPU協處理器二級CachePCI總線控制器（PCI橋）主存儲器高速圖形卡顯示器PCI轉換橋PCI-ISA/EISAPCI總線控制器PCI卡PCI卡PCI卡PCI卡ISA卡ISA卡EISA卡CPU總線PCI總線AGPPCI總線ISA/EISA總線CPU總線：CPU芯片內部總線的對外引線，連接與CPU最密切、速度最快的部件，如二級Cache微機的層次化總線CPU協處理器二級CachePCI總線控制器微機的層次化總線說明1.CPU總線CPU芯片內部總線的對外引線連接與CPU最密切、速度最快的部件，如二級Cache2.PCI總線控制器像橋梁一樣，一邊連接CPU總線，一邊連接CPU訪問相對頻繁、速度相對較快的部件，又稱“PCI橋”如：通過PCI總線連接主存儲器，通過AGP總線連接高速圖形卡可級聯下一級PCI總線控制器，形成多級PCI總線，容納更多PCI卡3.PCI轉換橋完成PCI總線與ISA或EISA總線的連接轉換微機的層次化總線說明1.CPU總線微機的層次化總線說明4.ISA總線：總線寬度16位，總線頻率8MHz，傳輸率16MB/s24位地址線，16位數據線由主槽和擴展槽兩部分組成，主槽為62腳，對應早期IBMPC/XT系統的62芯總線槽，擴展槽為36腳為和大量ISA適配卡兼容，目前計算機仍然通過“橋”來擴展ISA總線5.EISA總線：是ISA的擴展，總線寬度32位，總線頻率8MHz，傳輸率32MB/s32位地址線，32位數據線，能自動進行8位、16位、32位數據訪問共198條信號線，98條為ISA原有的，擴展了100條信號線6.PCI總線：目前微機中應用最廣泛的局部總線總線寬度32位，可擴展到64位，總線頻率33MHz，可提高到66MHz32位、33MHz時，傳輸率為132MB/s，64位、66MHz時，傳輸率為528MB/s支持即插即用功能微機的層次化總線說明4.ISA總線：總線寬度16位，總線頻PCI-X總線

面對更大數據量傳送的需求，傳統PCI總線已無法滿足應用要求，因此現在的設計對其進行擴展，稱作PCI-X總線：PCI-X6664位 66MHz HotPlugging,3.3V533MB/sPCI-X13364位 133MHzHotPlugging,3.3V1.06GB/sPCI-X26664/16位133MHzDoubleDataRateHotPlugging,3.3&1.5V,ECCsupported2.13GB/s（主要應用到DDR內存）PCI-X53364/16位 133MHzQuadDataRateHotPlugging, 3.3&1.5V,ECCsupported4.26GB/s（主要應用在DDR2內存）說明：PCI-X266用上DoubleDataRate技術，讓每一個時鐘脈沖的上升與下降邊緣都可以傳輸數據，所以有多出了一倍的機會來傳輸數據PCI-X533規格更進一步采用每一個時鐘脈沖可以傳送四次（QuadDataRate）的技術PCI-X總線面對更大數據量傳送的需求教員信息姓名：李卓函單位：電信學部控制科學與工程學院辦公室：創新院大廈A714Email：ladaola@課程資源：課件：FTP://54論壇：碧海青天BBS電腦空間微機原理及應用教員信息姓名：李卓函期末成績計算期末總成績=期末考試卷面成績×70% +期中考試卷面成績×20% +平時成績（10%）期中考試時間：第10周期末考試時間：期末考試周三次無故缺席者將取消考試資格！期末成績計算參考教材課程名稱：計算機原理參考教材：《微型計算機技術及應用》（第4版），戴梅萼、史嘉權，清華大學出版社《IBM-PC匯編語言程序設計》沈美明、溫冬禪，清華大學出版社《16/32位微機原理、匯編語言及接口技術》錢曉杰，機械工業出版社本課主要圍繞PC機，分析微機的原理以及設計方法如何學習計算機原理這門課？參考教材課程名稱：計算機原理目錄第一章微型計算機概述第二章16位微處理器8086第三章指令系統第四章匯編語言程序設計第五章存儲器第六章輸入/輸出接口設計第七章中斷系統第八章可編程接口芯片第九章AD/DA轉換第十章串行通信目錄第一章微型計算機概述概述第一章微型計算機概述概述第一章微型計算機概述微機基本組成微型計算機（Micro-Computer)CPU(中央處理單元)ALU

(算術邏輯單元)控制器Memory(存儲器)RAM(讀寫存儲器)ROM

(只讀存儲器)I/O接口－主機與外設的匹配連接BUS

(總線)AB

(地址總線)DB

(數據總線)CB(控制總線)CPU-CentralProcessingUnitALU-ArithmeticLogicUnit微機基本組成微型計算機（Micro-Computer)CPU總線總線定義：計算機用來傳輸信息的一組通信線。按傳輸內容分類：地址總線

(AB-AddressBus)用于傳遞地址信息，單向，成組使用地址總線的寬度決定了CPU直接尋址內存的范圍如：8086有20根地址線，即地址總線寬度為20位，可尋址2^20B=1MB數據總線（DB-DataBus)用于傳遞數據信息，雙向，成組使用計算機的位一般是指數據總線的寬度如：8086有16根數據線，因此8086為16位機總線總線總線控制總線(CB-ControlBus)

用于傳輸控制信號，以便控制計算機各部件協調工作各自獨立使用，有發出，也有接收如：CPU向存儲器發出的讀信號、寫信號地址數據復用總線地址總線與數據總線共用一組通信線，分時傳送地址信息和數據信息（由同步信號區分），節省CPU引腳總線控制總線(CB-ControlBus)微型計算機系統微型計算機系統（MCS--Micro-ComputerSystem）

以微型計算機為主體，配上系統軟件就構成微型計算機系統。系統軟件包括操作系統和一系列系統應用程序如編輯程序、編譯程序、調試程序等有了系統軟件才能發揮微機的硬件功能外設輸入設備：鼠標、鍵盤、掃描儀輸出設備：顯示器、打印機、投影儀微型計算機系統微型計算機系統（MCS--Micro-Co計算機主機圖片計算機主機圖片計算機主板圖片計算機主板圖片IBMPC/XT系統板框圖CPU80888284A時鐘發生器擴展插槽62芯總線地址鎖存器數據收發器8288總線控制器8087協處理器8259中斷控制器8253計數器/定時器8255并行接口RAMROM鍵盤接口揚聲器接口8237DMA控制器地址總線數據總線控制總線鍵盤IBMPC/XT：基于8088CPU，準16位機，16位CPU內部DB，8位外部DB，10MB硬盤IBMPC/AT：基于80286CPU，配置16位ISA總線IBMPC/XT系統板框圖CPU8284A擴展插槽地址數據微處理器、單板機和單片機概念微處理器專指中央處理器(CPU)，是將計算機的運算器(ALU)和控制器集成在一個芯片上。如：8086，80386，Pentium，PII等單板機

將CPU、存儲器、I/O口以及簡單的外設集成在一塊板上，是一個簡單的計算機系統。如：TP801A等。單片機

將CPU、存儲器、I/O口集成在一個芯片上。如：IntelMCS-48，MCS-51，MCS-96等微處理器、單板機和單片機概念微處理器微型計算機發展年代型號位數集成度（萬）特點1971404040.21974808080.519788086162.919828028616101985803863227.5198880486321001個定點處理器，1個浮點處理器198980860321001993Pentium323102個定點處理器，1個浮點處理器CPU片內32位DB，片外64位DB1995P.Pro645504個定點處理器，2個浮點處理器1997PentiumII64750片內集成2級Cache1999PentiumIII6428102000PentiumⅣ644200微型計算機發展年代型號位數集成度（萬）特點197140404微型計算機發展CPU位數不斷增加，集成度不斷提高，頻率不斷提高計算機的位CPU片內數據總線的寬度決定了計算機的位數如：8位，16位，32位，64位，128位準16位機：CPU片內數據線寬度為16位，片外數據線寬度為8位如：8088，8098由單處理器向多處理器發展指令系統由復雜指令集向精簡指令集發展復雜指令集計算機（CISC–ComplexInstructionSetComputer）精簡指令集計算機（RISC–ReducedInstructionSetComputer）

Intel在Pentium之前的CPU均屬于CISC體系，從Pentium開始將CISC和RISC相結合，Pentium大多數指令是精簡指令，但仍保留了一部分復雜指令微型計算機發展CPU位數不斷增加，集成度不斷提高，頻率不斷提計算機中的信息表示計算機中的信息表示計算機使用二進制存儲，但書寫時常用16進制計算機內所有代碼以二進制表示，機器碼又稱二進制碼1位16進制數對應半個字節（4位二進制碼）例1000

0101B二進制

85H16進制注：書寫16進制數時，若最高位是字母，則前面加0，表示是數據如0FEH一些進制的簡化符號:

2進制-B(Binary)、16進制－H(Hex)8進制-O(Octal)、10進制-D(Decimal)計算機中的信息表示計算機中的信息表示無符號數表示無符號數表示二進制無符號數

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碼值與數值相等

一個n位二進制無符號數表示的范圍是0～(2^n-1)

例：8位二進制無符號數表示的范圍是0～25516位二進制無符號數表示的范圍是0～65535BCD碼(BinaryCodedDecimal)

用半個字節表示1位十進制數壓縮BCD碼:用1個字節表示2位BCD碼，又稱8421BCD碼非壓縮BCD碼：用1個字節的低四位表示1位BCD碼，高四位忽略例00111001b在壓縮格式下表示：39

在非壓縮格式下表示：9無符號數表示無符號數表示有符號數表示有符號數表示原碼將最高位作為符號位，正數的符號位為0，負數的符號位為1，余下的其他位為數值位反碼正數的反碼與原碼相同；負數的反碼由該負數的原碼按位取反(符號位除外)得到補碼正數的補碼與原碼相同。負數的補碼由該負數的原碼按位取反(符號位除外)加1得到計算機內有符號數默認用補碼表示有符號數表示有符號數表示有符號數范圍一個字節有符號數范圍原碼表示：-127～+127有+0，-0

11111111b–10000000b-00000000b–01111111-127-0+0+127反碼表示：-127～+127有+0，-0

10000000b–11111111b–00000000b–01111111b-127-0+0+127補碼表示：-128～+127只有一個0

10000000b–11111111b-00000000b–01111111b-128-10127一個字的補碼表示范圍:-32768~+32767(只有一個0) 1000000000000000~1111111111111111 -32768 -1 0000000000000000~0111111111111111 0 +32767有符號數范圍一個字節有符號數范圍舉例說明

計算機內一個字節為81H

10000001b二進制 129（二進制無符號數）BCD碼 81

（壓縮格式BCD碼）原碼 -1反碼 -126（11111110b—>10000001b）補碼 -127（11111111b—>10000000b—>10000001b）

一個代碼，賦予不同類型，其數值不一樣。而類型要由人編程指定數碼表示舉例取反取反加1原碼反碼補碼舉例說明數碼表示舉例取反取反加1原碼反碼補碼溢出判斷

數學運算時，結果超出運算數所表示范圍則會產生“溢出”無符號數：通過進位或借位標志C標記“溢出”，避免產生錯誤結果有符號數：用標志O標記“溢出”，表示運算結果錯誤字節運算，結果超出-128～127，則為溢出字運算，結果超出-32768～32767，則為溢出雙高位判別法

最高位（符號位）是否有進位Cs異或次高位（數值的最高位）是否有進位Cp。溢出=CsCp例1：31-17=？

00011111b(31補碼)+11101111b(-17補碼)100001110b=+14(無溢出）。。例2：127+127=？

01111111b(127補碼)+01111111b(127補碼)11111110b=-2(溢出)。小數的定點和浮點表示，請查看相關書籍溢出判斷數學運算時，結果超出運算數所表示范圍則會產生字符代碼－ASCII碼字符代碼ASCII碼—美國標準信息交換碼用7位二進制數表示128個字符包含26個英文大、小寫字母，數字0～9，符號和命令符等ASCII碼在計算機內用一個字節表示，最高位一般為0，計算機與外設交換信息一般都用ASCII碼

如：字符顯示器，字符打印機等注：需牢記字符‘0’～‘9’,‘A’～‘F’，‘a’～‘f’的ASCII碼分別為30H～39H,41H～46H，61H～66H漢字內碼

GB2312定義了6763個漢字，其中一級字庫3755字，二級字庫3008字字符代碼－ASCII碼字符代碼硬件基礎知識硬件基礎知識補充計算機硬件主要由邏輯門、觸發器（D觸發器）和三態門構成，使用器件為CMOS、TTL和NMOS。

TTL和CMOS電平范圍如下表所示：單位(V)GNDVoLViLVtViHVoHVCC5VTTL022.453.3VCMOS022.43.35VCMOS03.54.445硬件基礎知識硬件基礎知識補充單位(V)GNDVoLViLVt硬件基礎知識要了解邏輯電平的內容，首先要知道以下幾個概念的含義：1輸入高電平（ViH）：保證邏輯門輸入為高電平時所允許的最小輸入電壓，當輸入電平高于ViH時，則認為輸入電平為高電平。2輸入低電平（ViL）：保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入電壓，當輸入電平低于ViL時，則認為輸入電平為低電平。3輸出高電平（VoH）：保證邏輯門的輸出為高電平時的最小輸出電壓，邏輯門的輸出為高電平時的電平值都必須大于此VoH。4輸出低電平（VoL）：保證邏輯門的輸出為低電平時的最大輸出電壓，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都必須小于此VoL。5閥值電平(Vt)：數字電路芯片都存在一個閾值電平，就是電路剛剛勉強能翻轉動作時的電平。它是一個界于ViL、ViH之間的電壓值，對于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩定的輸出，則必須要求輸入高電平>ViH，輸入低電平<ViH，而如果輸入電平在閾值上下，也就是ViL～ViH這個區域，電路的輸出會處于不穩定狀態硬件基礎知識要了解邏輯電平的內容，首先要知道以下幾個概念的含邏輯門一.邏輯門與邏輯與門輸入同時有效時，輸出有效小圓圈為狀態符號，代表低電平有效，可加在輸出或輸入端或邏輯

或門輸入任一有效，輸出有效輸出門

或門可實現負邏輯的‘與’操作邏輯門一.邏輯門或門可實現負邏輯的‘與’操作二.三態緩沖器1.三態門OE為低電平，F=AOE為高電平，F浮空

可以由與F相連的其他輸出器件輸出三態緩沖器74LS125二.三態緩沖器三態緩沖器74LS12574LS12574LS125三態門內部電路74LS12574LS125三態門內部電路單向三態緩沖器2.單向三態緩沖器—74LS244

74LS244為TTL的單向三態緩沖器，有兩個三態控制使能引腳G1和G2分別控制4個三態門當G1為低電平，1A輸出到1Y當G2為低電平，2A輸出到2Y當G1、G2為高電平時，輸出為三態單向三態緩沖器2.單向三態緩沖器—74LS244雙向三態緩沖器3.雙向三態緩沖器—74LS245或INTEL828674LS245為TTL雙向三態緩沖器，有控制引腳DIR和EN當EN為低電平，三態門導通:DIR為高電平，由A傳輸到BDIR為低電平，由B傳輸到AEN為高電平時，A、B均為三態雙向三態緩沖器3.雙向三態緩沖器—74LS245或I鎖存器三.鎖存器1.D觸發器1)電平鎖存2)上升沿鎖存3)帶異步清0的上升沿鎖存74LS74內部電路鎖存器三.鎖存器1)電平鎖存2)上升沿鎖存3)帶異74LS2732.具有異步清零的TTL上升沿鎖存器－74LS273

當CLK上升沿到來時，將輸入端的數據D0～D7鎖存到輸出端Q0～Q7，當CLR為低電平時將鎖存器輸出清零74LS2732.具有異步清零的TTL上升沿鎖存器－74電平鎖存器3.具有緩沖輸出的TTL低電平鎖存器－74LS373或INTEL8282OE為低電平時，輸出三態門打開，此時LE為高電平，Q7～Q0跟隨D7～D0LE為低電平，數據鎖存OE為高電平時，輸出Q7～Q0為三態電平鎖存器3.具有緩沖輸出的TTL低電平鎖存器－74LS74LS373內部電路74LS373功能框圖74LS374內部電路74LS374為具有緩沖輸出的上升沿鎖存器74LS373內部電路74LS373功能框圖74LS374內計算機內的總線連接計算機內的總線連接為減少計算機內各部件之間的連線，采用總線結構，使各部件共用一組數據線。輸入數據到總線的部件，一定要使用三態電路作緩沖需輸出數據時，打開三態門，占用總線，傳輸信息不輸出時，關閉三態門，使輸出處于高阻狀態，讓出總線，不影響其它部件使用總線從總線輸出數據的部件，常采用D觸發器鎖存總線數據常用總線技術時分技術：計算機內各部件之間的信息傳送分時進行頻分技術：CATV有線電視，分頻復用計算機內的總線連接計算機內的總線連接分時傳送原理第1時刻—信息A傳送給鎖存器C：使TACLKC有效，即一個負脈沖，且TB和CLKD應保持無效；第2時刻—信息B傳送給鎖存器D：使TBCLKD有效，即一個負脈沖，且TA和CLKC應保持無效；分時傳送原理第1時刻—信息A傳送給鎖存器C：使TACLKC總線的分類（按位置分）

一個計算機系統包含多種類型總線，按所處位置可分為：1.內部總線位于CPU芯片內，用于連接片內各功能部件的總線內部總線的對外引線叫做CPU總線2.局部總線位于主機板上，用于連接主機板上各個主要部件，并通過擴展槽連接各種適配器（顯卡、網卡、聲卡）常見的有ISA、EISA、PCI總線ISA—IndustryStandardArchitectureEISA—ExtensionIndustryStandardArchitecturePCI—PeripheralComponentInterconnect3.系統總線位于機箱底板，多個CPU插件板以此互相連接在PC機中，一般不用，常見的有MULTIBUS、VME等總線的分類（按位置分）一個計算機系統包含多種類型總線總線的分類（按位置分）4.外部總線是微機與外部設備之間或幾個微機系統之間的通信總線，如：IDE(IntegratedDriveE