微型计算机基础知识.ppt

尤晓萍 电话： 18960027654 邮箱： 办公室：理工楼 5F-04 答疑时间： 周一上午三、四节 周二下午五、六节 周四下午七、八节 课程要求 出勤： 平时 ： 作业完成情况 1 实验成绩： % 期末： 微 机 原 理 主讲：尤晓萍 第 1章 基础知识 本章主要内容 1.1 概述 1.2 微机中的数制和数的表示 1.3 微机中常见的编码 1.4 二进制数的运算及其电路 1.1 概述 1.1.1 微型计算机的发展 1. 基本概念 （ 1） 微处理器 （ MPU） 将中央处理单元（ CPU） 控制器和运算器 集成在一片半导体芯片上。 （ 2） 微型计算机 以微处理器 MPU为核心，再配以相应的半导体 存储器（ ROM、 RAM等）、 I/O接口和中断系统等， 并由系统总线连接起来组装在一块或数块印刷电路版 上构成的计算机。 1.1.1 微型计算机的发展 （ 3） 单板微型计算机 （ 单板机 ） 把微处理器、半导体存储器、 I/O接口和中断电 路等芯片组装在 一块印刷电路板 上的微型计算机。 （ 4） 单片微型计算机 （ 单片机 ） 把微处理器、半导体存储器、 I/O接口和中断系 统集成在 一块硅片 上的具有完整功能的微型计算机。 （ 5） 微型计算机系统 以微型计算机为核心，再配以相应的外围设备、 电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件就构成 了完整的微型计算机系统。 目的 ：完成一定的功能。 1.1.1 微型计算机的发展 2. 微型计算机的发展 第一代 8位机 智能芯片 Intel 4004 （航天）微处理器 (MPU) 对 4位二进制数进行运算 Intel 8008（ 8位） MPU 键盘 打印机 存储器 CRT 微机 CPU 1.1.1 微型计算机的发展 1.1.1 微型计算机的发展 第二代 8086/808816位机 内部结构一样 8086数据线 16位 8088数据线 8位（准 16位机） 第四代 80386/8048632位机 段页式管理，提高内存使用率 第三代 80286加强型 16位机 里程碑 虚拟存储器 描述符 1.1.1 微型计算机的发展 第五代 8058632位机 93年 Pentium奔腾” 废弃了传统的三总线结构 采用南北桥芯片组， PCI总线 多媒体信息处理 Pro-P632位机 96年 加强型的“奔腾机” 750MHz PII PIII CY 双核技术 ， 2006年 Intel公司推出 32位全新 Core架 构的 Core型微处理器。 1.1.2 微型计算机系统组成 1.1 概述 微 型 计 算 机 系 统 硬 件 软 件 主 机 外 部 设 备 应 用 软 件 系 统 软 件 存 储 器 C P U 输 入 / 输 出 接 口 运 算 器 控 制 器 寄 存 器 图 1 . 1 微 型 计 算 机 系 统 的 组 成 总线结构，系统中各部件 “ 挂 ” 在总线 上 主机结构突出特点是模块化结构 CPU 地址译码电路 I/O 设备 RAM ROM 地址信息 片选信号 I/O 接口 DB AB CB 1.1.2 微型计算机系统组成 1. CPU(中央处理单元） MPU(微处理器 ) 嵌入系统中与其他电路 及芯片组合称为 CPU 微机 的 核心 部件 ， 主要由运算器和控制器构成 运算器（ ALU）主要负责算术运算和逻辑运算 控制器由指令寄存器、指令译码器和控制电路组成 并按指令的要求对微机各部件发出相应的控制信息 1.1.2 微型计算机系统组成 2内存储器（主存） 例如 : 01001101 用于“记忆”信息的存储元件，均采用集成 度高，容量大，体积小，功耗低的半导体存储 器芯片 字节（ Byte) 基本单位，规定 8位 二进制数 称为一个 字节 1.1.2 微型计算机系统组成 CPU执行访问内存的指令时，按指定的单元 地址对相应存储单元进行“读、写”操作。 一个字节数据空间称为一个存储单元，其中 每一位称为 1Bit 微机的存储器是由许多存储单元集合而成， 每一个存储单元唯一的对应一个单元地址，也称 为存储器的物理地址，微机中的地址一般都用 十 六进制 数表示，如 30H 1.1.2 微型计算机系统组成 存 储 单 元 读 写 取数 存数 存储器容量（ s） =存储单元数（ p） 数据位数（ i） 1024B=1KB 1024KB=1MB 1024MB=1GB 1024GB=1TB 1.1.2 微型计算机系统组成 字长： 一个基本信息单位所占用的最大二进 制位数 字： 微机一条指令所能处理的一个基本信息 单位 例如 ： 一个数据（ 25、 35.67、 -0.0038 ；）一 个字符（ A、 a、 #、 ）等均称为一个字 1.1.2 微型计算机系统组成 字长越长的微机，其运算速度越快，数的表示 范围越宽，数据的运算精度越高，机器的整体功 能越强 字长是微机的主要性能指标之一！ 80386 、 80486、 80586（ pentium)为 32位机， 2001年推出的 Itanium为 64位机 51单片机字长为 8位，称为 8位机 8086/8088CPU字长为 16位，称为 16位机 1.1.2 微型计算机系统组成 3. 总线 根据传送信息的内容与作用不同，总线分为： 数据总线 DB（ Data Bus） 地址总线 AB（ Address Bus） 控制总线 CB（ Control Bus） 传送信息的公共导线 数据总线 DB： 双向 传输数据信息 其宽度（根数）与 MPU提供的数据线的引脚数 有关，表示微机的 字长 1.1.2 微型计算机系统组成 控制总线 CB：传送各种控制信号和状态信 号 ,对于每一根来说是单向传送的 地址总线 AB： CPU执行指令时，用于单向传送地址信息 地 址 信 息 操作数在存储器中的地址信息 指令代码在存储器中的地址信息 1.1.2 微型计算机系统组成 AB的宽度决定了微机系统的最大寻址能力 最大寻址空间 =2N ， 其中 N为 AB的宽度 51单片机 N=16 最大寻址空间 = 216 = 65536 B = 64 KB 8086/8088CPU N=20 最大寻址空间 220=1MB 例 ： 1.1.2 微型计算机系统组成 4. 地址译码电路 凡是“挂”在总线上部件都被系统分配一 个地址域， CPU访问某部件时，由指令提供被 访问部件的地址信息，该地址信息经地址译码 电路译码后 唯一 的产生一个 选通信号 （也称 片 选信号 ），将被选中的部件“ 门 ”打开，使得 数据得以传输 1.1.2 微型计算机系统组成 5接口 接口是主机与外设连接的必然通路，是必 经的“桥梁”。每个 接口 可包含若干个 端口 ， 每个端口对应一个端口地址，可由指令按地址 访问端口 接口功能 ： 隔离主机与外设之间的数据 向外设传输控制信号和接收外设的状态信号 数据类型的转换 1.1.2 微型计算机系统组成 位数 ： 1位、 4位、 8位、 32位和 64位机等 1.1.3 微型计算机的分类 功能和结构 ：可分为单片机和多片机 组装方式 ：单板机和多板机等 1.1 概述 1.1.4 微型计算机的主要性能指标 1.1 概述 、字长 、存储器容量 、运算速度 、系统总线 、外设扩展能力 、软件配置情况 1. 字长 例如 ， 8086/8088CPU内部寄存器为 16位，所以字 长为 16位，称为 16位机， 80386、 80486、 80586 （ pentium）字长均为 32位，故均称为 32位机 字长越长的微机 ， 其运算速度越快 ， 数的表示范围 越宽 ， 数据的运算精度越高 ， 机器的整体功能越强 。 2. 存储器容量 存储二进制信息的基本单位是位（ b）。一般把 8 个二进制位组成的基本单元叫做字节（ B）。 微机中通常以字节为单位表示存储容量，并且将 1024B简称为 1KB 1024KB简称为 1MB（兆字节） 1024MB简称为 1GB（吉字节） 1024GB简称为 1TB（太字节） 存储器容量包括内存容量和外存容量。 1.1.4 微型计算机的主要性能指标 3. 运算速度 微机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条 数来表示。 4.系统 总线 系统总线的性能主要表现为它所支持的数据传 送位数和总线工作时钟的频率。数据传送位数越多， 总线工作时钟频率越高，则系统总线的信息吞吐率 就越高，微机系统的性能就越强。 1.1.4 微型计算机的主要性能指标 5. 外设扩展能力 这主要指微机系统配接各种外部设备的可能性、 灵活性和适应性。 6.软件配置情况 软件是微机系统必不可少的重要组成部分，它配 置是否齐全，功能的强弱，是否支持多任务、多 用户操作等都是微机硬件系统性能可否得到充分 发挥的重要因素。 1.1.4 微型计算机的主要性能指标 数值所使用的数码的个数称为基；数值每一位所 具有的值称为权。 1.2 微机中的数制和数的表示 1.2.1 数制的基与权 十进制 的基为“ 10，即它使用的数码为 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9共有 10个。十进制各位的权是 以 10为底的幂，用“ D表示，如十进制数 523791 D 二进制 的基为“ 2，即其使用的数码为 0、 1，共两个。 二进制各位的权是以 2为底的幂，用“ B表示，如二 进制数 110111 B 八进制 的基为“ 8，即其数码共有 8个： 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7。八进制的权为以 8为底的幂 十六进制 的基为“ 16，即其数码共有 16个： 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 9， A， B， C， D， E， F。十 六进制的权为以 16为底的幂 1.2.1 数制的权与基 1. 十进制数转换成二进制数的方法 1.2.2 数制的转换方法 思路 ：用 2除该十进制数可得商数及余数，则此余数 为二进制代码的最小有效位（ LSB）的值。再用 2 除该商数，又得商数及余数，则此余数为 LSB左 邻的二进制数代码。用同样的方法继续用 2除下去， 就可得到该十进制数的二进制代码 1.2 微机中的数制和数的表示 如果十进制整数要转换成二进制整数，则要采取 “除 2取余法”（除以基数倒序取整）。 如果十进制小数要转换成二进制小数，则要采取 “乘 2取整法”（乘以基数正序取整）。 1.2.2 数制的转换方法 思路 ：一个十进制的小数乘以 2之后可能有进位使整 数位为 1（当该小数大于 0.5时），也可能没有进位， 其整数位仍为 0（当该小数小于 0.5时）。这些整数 位的结果即为二进制的小数位结果。 1.2.2 数制的转换方法 2. 二进制数转换成十进制数的方法 思路 ：由二进制数各位的权乘以各位的数（ 0或 1） 再加起来就得到十进制数 1.2.2 数制的转换方法 二进制数小数各位的权是 2-1、 2-2 注意 ：（ 1）一个二进制数可以准确地转换为十进制 数，而一个带小数的十进制数不一定能够准确地用 二进制数来表示。 （ 2）带小数的十进制数在转换为二进制数时，以小 数点为界，整数和小数要分别转换。 1.2.2 数制的转换方法 1. 无符号数 的表示法 1.2 微机中的数制和数的表示 1.2.3 二进制数的表示 其中， n为二进制数 N整数部分的位数； m为二进制 数 N小数部分的位数； Bi为二进制数字符号 0或 1。 例如： 1101.1 B=1 23+1 22+0 20+1 2-1。 1 2 n mi i iB BN 2. 带符号数 的表示法 （ 1）原码 （ 2）反码 （ 3）补码 （ 1）原码 数 x的原码记作 x原，如机器字长为 n，则原码的定 义如下： 0)12(,2 120, 11 1 xx xx x nn n 原 注意 ：原码表示法中，最高位为符号位，正数为 0， 负数为 1。其余 n-1位表示数的绝对值。原码表示数 的范围是 。 8位二进制原码表示数的 范围是 -127+127， 16位二进制原码表示数的范围是 -32767+32767。 )12( 1 n )12( 1 n 1.2.3 二进制数的表示 （ 2）反码 数 x的反码记作 x反，如机器字长为 n，反码定义如 下： 1.2.3 二进制数的表示 0)12(,)12( 120, 1 1 xx xxx nn n 反 例如，当 n=8时， +1反 =00000001 B， +127反 =01111111 B - 1反 =11111110 B， - 127反 =10000000 B 注意 ：最高位仍为符号位，正数为 0，负数为 1。反 码表示数的范围是 。 8位二进制数反 码表示数的范围是 -127+127， 16位二进制数反码表 示数的范围是 -32767+32767。 )12( 1 n )12( 1 n （ 3）补码 数 x的补码记作 x补，当机器字长为 n时，补码定义 如下： 1.2.3 二进制数的表示 02,2 120, 1 1 xx xxx nn n 补 注意 ：最高位仍为符号位，正数为 0，负数为 1。补 码表示数的范围是 。 8位二进制数补码 表示数的范围是 -127+127， 16位二进制数补码表示 数的范围是 -32767+32767。 12 n )12( 1 n 求补运算 是将一个二进制数按位求反加 1的运算 3. 真值与补码之间的转换 1.2.3 二进制数的表示 （ 1）真值转换为补码 根据补码的定义可以完成真值到补码的转换。 （ 2）补码转换为真值 正数补码 转换为真值比较简单，由于正数的补码是 其本身，因此， 正数补码的真值 x=x补 ( ) 120 1 nx 负数补码 与其对应的正数之间存在如下关系： x补 -x补 x补 求补运算 求补运算 负数的补码的真值 |x| = +1，符号位不变 补x 例 1-6 求以下补码的真值。 设 x补 =01111110 B，求 x。 该补码的最高位为“ 0，即符号位为“ 0，该补码 对应的真值是正数。则 x=x补 =01111110 B =+126D。 设 x补 =10000010 B，求 x。 因为该补码的最高位为“ 1，即符号位为“ 1，该 补码对应的真值是负数，其绝对值为： |x|= = +1 = B+1=01111101 B +1=01111110 B=+126 D 则 x= -126D。 1.2.3 二进制数的表示 补x 10000010 1.2.4 微机中数的表示 定点法 浮点法 定点机：用定点表示的微机（ 51单片机 ) 定点法表示整数，浮点法表示实数 浮点机：用浮点表示的微机（ PC机 ) 1.2 微机中的数制和数的表示 1. 定点表示（单片机） 纯整数形式 纯小数形式 定点机中通常采用纯整数形式，以 8位机为例， 用 8位二进制数表示一个纯整数，格式如下： 符号 Pf为符号位： 0正数， 1负数 1.2.4 微机中数的表示 在微机中，对于带正、负号的数，其符号被数码 化了，这种表示数据的形式称为机器数 注： 机器数并 不是 指微机中的数 1.2.4 微机中数的表示 2. 浮点表示 （必须带小数点） Pf 阶码 P Sf 尾数 S 对于任意一个二进制数 N总可以表示为： N=S 2P 其中 S是数 N的尾数， P是数 N的阶码 。格式如下： Pf为阶码的符号位， 0-正， 1-负 Sf为尾数的符号位， 0-正， 1-负 1.2.4 微机中数的表示 111.0101B=1.110101 210B =0.111010 211B 当阶码 P取不同数值时，尾数小数点位置是可以变动的， 因此称为浮点法数。 为了使微机在运行过程中不丢失有效数字，提高运算 精度，一般都采用二进制浮点规格化数，所谓浮点 规格 化 是指 1/2|S|1；即小数点后面的一位必须为 1，小数点 前面一位为 0 1.2.4 微机中数的表示 例 ：若有二进制数 0.0011010B，规格化后的形式为 0.11010 210B 用 8位二进制数的格式将其表示为浮点数： 注： 规格化后尾数超出三位小数部分自动舍去，所以 用浮点数表示有可能产生误差 1.2.4 微机中数的表示 设若有 m位阶码， n为尾数，则数 N的表示范围为： ( 2 1 ) ( 2 1 )2 2 | | 2 ( 1 2 )mm nnN 注： 1）规格化后尾数超出三位小数部分自动舍去，所以用 浮点数表示有可能产生误差。 2）当微机字长确定以后，阶码与尾数所占的位数由操作系 统决定。 当阶码越长则尾数越短，数的表示范围越宽，但精度低； 当阶码越短则尾数越长，数的表示范围越窄，但精度高 1.2.4 微机中数的表示 微机编码：用规定好的二进制组合表示数据、字符、 汉字等信息 1.3.1 ASCII码 ASC 码是美国标准信息交换码，有两种版本 问题： 对于一些数据、字符、汉字等信息在微机 中如何表示？ 1.3 微机的编码 96个 图形 字符 10个十进制数字 52 个英文字符 34 个其他字符 32个 控制 字符 回车符、换行符、退格符 设备控制符和信息分隔符等 7位二进制数表示一个字符，早期用于电信 行业，后被移植入微机，可表示 128个字符 1.3.1 ASCII码 采用 8位二进制数表示一个字符的 ASC 码，最高位为扩展位，最高位若为 0，则为基 本 ASC 码。最高位为 1，则为扩展的 ASC 码，一般用来表示键盘上不可显示的功能键 编码 ASC 码表中 : A Z 的 ASC 编码是 41H 5AH a z 的 ASC 编码是 61H 7AH 0 9 的 ASC 编码是 30H 39H 1.3.1 ASCII码 在微机中用二进制数表示十进制数的方法 很多，常用的有 8421BCD码，即用四位二进制 数表示一位十进制数，因组成它的 4位二进制 数码的权为 8、 4、 2、 1而得名。 （参看 8421BCD码表 ） 1.3 微机的编码 1.3.2 BCD码 8421BCD编码表 注： 4位二进制数称为一位 8421BCD码字 1.3.2 BCD码 BCD码与非 BCD码 0 0000B 1 0001B 2 0010B 3 0011B 4 0100B 5 0101B 6 0110B 7 0111B 8 1000B 9 1001B A 1010B B 1011B C 1100B D 1101B E 1110B F 1111B 非 BCD码 冗余码 非法码 BCD码 注： 在 0 9之间十进制数的 BCD码与十六进制是相同的， 10以后的称为非 BCD码 1.3.2 BCD码 1. 压缩 BCD码 是一个字节中存放两个十进制数字位 如 ：将十进制数 8962用压缩 BCD码表示 1000 1001 0110 0010 在主存中存放形式： 2. 非压缩 BCD码 是指每个字节中只存放一个十进制数字位 如 ：将十进制数 8962用非压缩 BCD码表示 0000 1000 0000 1001 0000 0110 0000 0010 在主存中存放形式： 1.3.2 BCD码 3. BCD码加法运算 BCD加法就是按“逢十进位”的原则进行相加， 其和也是一个 BCD数。但微机只能进行二进制 加法，在相邻 BCD码字之间只能“逢十六进 位”。导致出现非 BCD码。因此需要对结果进 行调整，做到“逢十进位” 1.3.2 BCD码 结果仍为 BCD码 96 34BCD =00110100B + 62BCD =01100010B 10010110B 34+62= 例 ： 1.3.2 BCD码 例 ： 89+95= 184 89BCD=10001001B + 95BCD=10010101B 100011110B 运算结果的低 4位出现非 BCD码 高 4位出现进位，均应做加 6调整 结果仍为 BCD码 进位 01100110B + 110000100B 1.3.2 BCD码 低位向高位产生进位， 高位出现非 BCD码 均应作加 6调整 相加结果为无符号数，最高位进位有效 进位 结果仍为 BCD码 117 例 ： 48+69= 48BCD =01001000B + 69BCD =01101001B 10110001B 100010111B 01100110B + 1.3.2 BCD码 在 BCD加法过程中，进制不同导致出现 非 BCD码 或 某位 向高位产生进位，使运算结 果不正确。在这种情况下均应作加 6调整， 以 补 上多拿走的 6。 十进制调整在微机中有 专门的调整电路自动完成 总结： 1.3.2 BCD码 BCD码减法运算与加法运算同理 减法运算的 调整原则 ：在运算过程中某位出现 借 位 或 非 BCD码 ，相应位作减 6调整，减去多借的 6。 也是有专门的指令来完成的 例 ： 58-25= 58BCD =01011000B 25BCD =00100101B - 00110011B 结果仍为 BCD码 33 4. BCD码减法运算 1.3.2 BCD码 例 ： 35-28= 低四位向高四位借位 运算结果的低 4位出现非 BCD码 7 00001101B 35BCD=00110101B _ 28BCD=00101000B 00000111B 00000110B _ 个位做减 6调整 结果仍为 BCD码 1.3.2 BCD码 1. 二进制数的 算术运算 1.4 二进制数的运算及其电路 1.4.1 二进制数的运算 加法 运算规则： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（进位 1） 1.4.1 二进制数的运算 减法 运算规则： 0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1（有借位） 乘法 运算规则： 0 0=1 0=0 1=0 1 1=1 除法 运算规则： 二进制数的除法是乘法的逆运算 “与”运算（ AND） 1.4.1 二进制数的运算 2. 二进制数的 逻辑运算 “或”运算（ OR） 1.4.1 二进制数的运算 “非”运算（ NOT） “异或”运算（ XOR） 1.4.1 二进制数的运算 微机中的运算都是在运算器中运行的， 运算器是由加法器构成的，只会做二进制加 法运算，一位二进制全加器电路如图所示： FA Si Ai Bi Ci+1 Ci 全加器真值表 1.4 二进制数的运算及其电路 1.4.2 加法器 FA 6 FA 7 FA 5 FA 0 OV C Y S 7 S 6 S 5 C 6 C 7 C 8 C 1 C 0 SUB S 0 a 7 b 7 a 6 b 6 a 5 b 5 a 0 b 0 1.4 二进制数的运算及其电路 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 a0a1a2a3a4a5a6a7 为被加数 /被减数 b0b1b2b3b4b5b6b7 为加数 /减数 S0S1S2S3S4S5S6S7 为和或差 C1C2C3C4C5C6C7C8 为加法运算中 低位向高位的进位 SUB为加减控制信号 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 当执行 减法 指令时， SUB=1，图中各异 或逻辑门均为反相逻辑门，则 Si= ai-bi+ci = ai+ bi +ci， 并且 FA连同 SUB的状态一起做加 法运算 当执行 加法 运算指令时， SUB=0，图中 各异或逻辑门均为同相逻辑门，对加数没有 任何影响，则 Si=ai+bi+ci 结论： 微机作减法运算时，其运算过程是： 一个数减去另一个数，等于加上另一个数的 反码并加 1，这个运算过程称为补码运算 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 图中 OV是溢出标志位，运算结果有溢出时， OV=1， 否则 OV=0， 溢出的原因是运算结果超出 了微机中数的表示范围 图中 Cy是进位（或借位）的状态标志位，做 加法运算时若最高位（ FA7） 有进位，则 Cy=1， 否则 Cy=0； 做减法运算时若 FA7位无进位，说明 不够减，有借位现象，则 Cy=1， 否则， Cy=0 Cy=C8 SUB OV=C7 C8 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 补码运算 研究表明，微机中的数一律用 补码 的形式表 示的，两个数加法运算时，应将参加运算的数 化成补码形式，相加后的结果仍为补码 ，对于 有符号数来说，符号位无须单独处理，符号位 可直接参加运算，不影响最终结果 补码加法： X补 +Y补 =X+Y补 补码减法： X补 +-Y补 =X-Y补 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 例 ： 35+42= 35补 = 0 0 1 0 0 0 1 1 + 42补 = 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 Cy=0， OV=0， 结果为 4DH， 仍为补码形式。 若要显示运算结果，应对运算结果求真值 +77 真值 就是将补码形式的运算结果用“ +”“ ”号 的形式来表示运算结果的实际数值。一般用十六 进制或十进制表示 加法运算 （ SUB=0） 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 例 ： 35+(- 42)= 35补 = 0 0 1 0 0 0 1 1 + - 42补 = 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 C8=0 ， Cy=0， OV=0， 说明没有溢出。运 算结果为负， 若求真值，须对运算结果求补码 -7 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 例 ： 85+78= 85补 = 0 1 0 1 0 1 0 1 + 78补 = 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 Cy=0， OV=1， 说明运算结果出现 溢出现象，运算结果超出了微机中对 数的表示范围 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 -69-76=？ OV=？ 答案： - 69- 76=溢出 OV=1 1CCOV 78 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 补码加法运算 总结 ： 加数与被加数都采用补码形式，运算结果也 是补码 X+Y补 =X补 +Y补 加数与被加数都看成带符号数，最高位为 0， 表示正数，最高位为 1，表示负数 当两个正数相加时， C8肯定为 0 ，若 C7=1， 符号位变为 1（负），得到一个负数，则发生 溢出， OV=1（ 错误）；若 C7=0， 符号位不变， 则没有溢出， OV=0 （ 正确） 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 减法运算 （ SUB=1） 例： 已知 X= + 76， Y= - 23， 求 X-Y= + 99 0CCOV 78 1SU BCC 8y 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 FA 6 FA 7 FA 5 FA 0 OV C Y S 7 S 6 S 5 C 6 C 7 C 8 C 1 C 0 SUB S 0 a 7 b 7 a 6 b 6 a 5 b 5 a 0 b 0 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 例： 已知 X= + 76， Y= - 69， 求 X - Y= 溢出 1CCOV 78 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 结论 进行 补码的加减运算，符号位和数值位一起参加运算，符号 位进位略而不计。（注意， CPU表示数的范围，可能产生溢 出） 运算器在进行加减运算时（ X+Y或 X-Y）， 并不区分操作数 是否是带符号数 当 SUB=0时， Y不变，直接将两个操作数相加；当 SUB=1时， 将 Y求补（取反加 1），再进行相加运算 在相加的同时， ALU自动设置程序状态字（ FR或 PSW） 的 进借位标志位 Cy和溢出标志位 OV的值及其他有关的标志位 运算后，如果操作数是无符号数，通过判断 Cy位的值，确 定是否有进借位；如果操作数是带符号数，通过判断 OV位 的值，确定是否发生溢出，进而判断结果是否正确。（ 程序 员做 ） 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路 问题： 微机中数的加减运算为什么采用补 码？ 原码 ：易于识别，但运算复杂，符号位往往需 要单独处理 补码 ：运算方便，简化设计电路；在加减运算 中，两个带符号数的补码，经加或减运算后即 得到和或差的补码，符号位无需单独处理 1.4.3 二进制数的加法 /减法电路