微型计算机的运算基础件.ppt

微型计算机的运算基础件现在学习的是第1页，共52页教材教材清华大学出版社清华大学出版社 胡汉才主编胡汉才主编单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术 预先应学习：预先应学习：数字电路、计算机基础数字电路、计算机基础教学目标教学目标学习和掌握学习和掌握MCS-51单片机结构、工作原理、指令系单片机结构、工作原理、指令系统和程序设计方法、简单应用系统设计统和程序设计方法、简单应用系统设计现在学习的是第2页，共52页学时分配学时分配 共共56学时，其中实验学时，其中实验16学时学时平时成绩：平时成绩：1.上课、考勤上课、考勤2.作业作业3.实验实验现在学习的是第3页，共52页 重点：重点：重点：重点：难点：难点：难点：难点：机器数与真值机器数与真值机器数与真值机器数与真值 补码补码补码补码 减法运算的原理减法运算的原理减法运算的原理减法运算的原理BCD BCD 码、码、码、码、ASCII 码码 补码、定点补码运算及判溢出补码、定点补码运算及判溢出算术运算与逻辑运算算术运算与逻辑运算算术运算与逻辑运算算术运算与逻辑运算 BCD码运算及调整码运算及调整码运算及调整码运算及调整微型计算机的运算基础微型计算机的运算基础 现在学习的是第4页，共52页重点解决：重点解决：计算机的重要职能之一计算机的重要职能之一处理数处理数计算机中如何表示一个数？计算机中如何表示一个数？不同性质数的运算规则和算法不同性质数的运算规则和算法。一一 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法二二 计算机中的编码计算机中的编码三三 计算机中的运算计算机中的运算现在学习的是第5页，共52页1.几个重要概念几个重要概念2.不同进制数之间的互换不同进制数之间的互换3.机器数与真值机器数与真值4带符号数的原码、反码、补码带符号数的原码、反码、补码5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示一一计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法现在学习的是第6页，共52页几个重要概念几个重要概念 重点概念重点概念重点概念重点概念1 1：计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算 重点概念重点概念重点概念重点概念2 2 2 2：在在在在计计计计算算算算机机机机中中中中存存存存储储储储数数数数据据据据时时时时，每每每每类类类类数数数数据据据据占占占占据据据据固固固固定定定定长长长长度度度度的的的的二二二二进进进进制制制制数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数重点概念重点概念重点概念重点概念3 3：计算机中不仅要处理无符号数，还要处理带符号和带小计算机中不仅要处理无符号数，还要处理带符号和带小数点的数。数点的数。例如：在八位单片机中，例如：在八位单片机中，例如：在八位单片机中，例如：在八位单片机中，整数整数整数整数216216存储为存储为存储为存储为11011000B11011000B整数整数整数整数56存储为存储为存储为存储为0000111000111000BB重点概念重点概念重点概念重点概念4 4：机器数与真值机器数与真值机器数与真值机器数与真值现在学习的是第7页，共52页不同进制数之间的互换不同进制数之间的互换(P1)1 1 1 1、不同进制数转换成十进制数、不同进制数转换成十进制数按权展开法按权展开法按权展开法按权展开法 表示不同进制数的尾部字母：表示不同进制数的尾部字母：二二二二 B B，十六十六十六十六 H H ，八，八，八，八 Q Q ，十，十 D(D(D(D(可省略可省略可省略可省略)例：例：例：例：10101010B10101010B=12=127 7+02+02+02+026 6+12+12+12+125 5 5 5+02+02+02+024 4+12+12+12+123 3 3 3+02+022 2+12+12+12+121 1 1 1+02+02+02+020 0 0 0=128+32+8+2=170=128+32+8+2=1702 2 2 2、十、十、十、十 二二二二 （1 1 1 1）整数部分）整数部分）整数部分）整数部分除以除以除以除以2 2 2 2取余法取余法取余法取余法直到商直到商直到商直到商2222止止止止 （2 2 2 2）小数部分）小数部分）小数部分）小数部分乘以乘以乘以乘以2 2 2 2取整法取整法取整法取整法直到积为直到积为直到积为直到积为0 0 0 0止止止止 或达到精度要求止或达到精度要求止或达到精度要求止或达到精度要求止 十十十十 十六十六十六十六 （1 1 1 1）整数部分）整数部分）整数部分）整数部分除以除以除以除以16161616取余法取余法取余法取余法直到商直到商直到商直到商161616 XY 2 2n n1 11,1,为正溢出；为正溢出；若若XY XY127现在学习的是第44页，共52页 3 3BCDBCD码加法及十进制调整码加法及十进制调整（1）BCD码的加法运算码的加法运算在在两两个个数数的的BCD码码进进行行加加法法运运算算时时，当当低低四四位位和和高高四四位都无进位并且不超过位都无进位并且不超过9时，可得到正确的运算结果。时，可得到正确的运算结果。例例1已知已知X63，Y24，求，求XY解：解：XBCD码码01100011BYBCD码码00100100B进位进位0110000010000111B10000111B87BCD码码6324BCD码码XYBCD码码现在学习的是第45页，共52页 例例例例22 已知已知已知已知X X6868，Y Y4949，求，求，求，求X XY Y解：解：解：解：XXBCDBCD码码码码 01101000B01101000BYYBCDBCD码码码码 01001001B01001001B进位进位进位进位 0 01001001 1000CY=0,AC=1000CY=0,AC=1和和和和101110110001B0001B01100110B01100110B调整调整调整调整1 100010111BCY=100010111BCY=1X+Y=100+17=117,CY=1,X+Y=100+17=117,CY=1,进位值为进位值为进位值为进位值为100100低四位有进位，高四位的值超过低四位有进位，高四位的值超过低四位有进位，高四位的值超过低四位有进位，高四位的值超过9 9，是非法码，结果错误，需进，是非法码，结果错误，需进，是非法码，结果错误，需进，是非法码，结果错误，需进行调整。大家看到，在运算中，当低四位向四高位进位时，是逢行调整。大家看到，在运算中，当低四位向四高位进位时，是逢行调整。大家看到，在运算中，当低四位向四高位进位时，是逢行调整。大家看到，在运算中，当低四位向四高位进位时，是逢1616进位为进位为进位为进位为1 1，即按照十六进制的原则进行的运算，而，即按照十六进制的原则进行的运算，而，即按照十六进制的原则进行的运算，而，即按照十六进制的原则进行的运算，而BCDBCD码是十进制码是十进制码是十进制码是十进制数，应按照逢十进一的原则进行运算，所以应将和的低四位加数，应按照逢十进一的原则进行运算，所以应将和的低四位加数，应按照逢十进一的原则进行运算，所以应将和的低四位加数，应按照逢十进一的原则进行运算，所以应将和的低四位加6 6以以以以补上多拿走的补上多拿走的补上多拿走的补上多拿走的6 6，调整为，调整为，调整为，调整为0111B0111B。和的高四位。和的高四位。和的高四位。和的高四位1011B1011B大于大于大于大于9 9，应向高位，应向高位，应向高位，应向高位进位，同样加上进位，同样加上进位，同样加上进位，同样加上6 6进行调整，变为进行调整，变为进行调整，变为进行调整，变为10001B10001B。现在学习的是第46页，共52页（2）BCD码的减法运算码的减法运算两个数的两个数的BCD码进行减法运算时，码进行减法运算时，当当低低四四位位或或高高四四位位都都不不需需借借位位时时，可可得得到到正正确确的的运运算结果算结果。例例例例33 已知已知已知已知X X5858，Y Y2525，求，求，求，求X XY Y解：解：解：解：XXBCDBCD码码码码 01011000B01011000BYYBCDBCD码码码码 00100101B00100101B00110011B00110011B00110011B00110011B3333BCDBCD码码码码58582525BCDBCD码码码码XXYYBCDBCD码码码码当当低低四四位位或或高高四四位位有有借借位位时时，按按十十进进制制运运算算规规则则，向向高高位位借借1当当10，而而计计算算机机中中按按二二进进制制运运算算规规则则进进行行，借借1当作当作16，因此运算后必须减，因此运算后必须减6进行调整。进行调整。现在学习的是第47页，共52页 例例例例44 已知已知已知已知X X6868，Y Y4949，求，求，求，求X XY Y解：解：解：解：XXBCDBCD码码码码01101000B01101000BYYBCDBCD码码码码01001001B01001001B差差差差 00011111BAC=1,CY=000011111BAC=1,CY=0 0110B0110B00011001B00011001B00011001B00011001B1919BCDBCD码码码码68684949BCDBCD码码码码XXYYBCDBCD码码码码现在学习的是第48页，共52页算术运算小结算术运算小结算术运算小结算术运算小结1 1 1 1、求补码与求补、求补码与求补、求补码与求补、求补码与求补 求补码：已知真值求补码求补码：已知真值求补码求补码：已知真值求补码求补码：已知真值求补码 求补：两个含义：减法变加法；减数变成模内互补的数。求补：两个含义：减法变加法；减数变成模内互补的数。求补：两个含义：减法变加法；减数变成模内互补的数。求补：两个含义：减法变加法；减数变成模内互补的数。对于无符号数来说，减去一个数，在模内运算则等于加上一个与之互对于无符号数来说，减去一个数，在模内运算则等于加上一个与之互对于无符号数来说，减去一个数，在模内运算则等于加上一个与之互对于无符号数来说，减去一个数，在模内运算则等于加上一个与之互补的数。两个互补的数的和等于模。补的数。两个互补的数的和等于模。补的数。两个互补的数的和等于模。补的数。两个互补的数的和等于模。对于带符号数，由于符号位与数值位一起参与运算，当不溢出时，运算规对于带符号数，由于符号位与数值位一起参与运算，当不溢出时，运算规对于带符号数，由于符号位与数值位一起参与运算，当不溢出时，运算规对于带符号数，由于符号位与数值位一起参与运算，当不溢出时，运算规律与无符号数相同。即把带符号数当作无符号数一样处理。求补的含义转换为：律与无符号数相同。即把带符号数当作无符号数一样处理。求补的含义转换为：律与无符号数相同。即把带符号数当作无符号数一样处理。求补的含义转换为：律与无符号数相同。即把带符号数当作无符号数一样处理。求补的含义转换为：已知已知已知已知XXXX补，求补，求补，求补，求-X-X-X-X补，减变加补，减变加补，减变加补，减变加 即减正变加负，减负变加正。即减正变加负，减负变加正。即减正变加负，减负变加正。即减正变加负，减负变加正。例如：例如：例如：例如：10-1=10-1=10-1=10-1=？按无符号做，按无符号做，按无符号做，按无符号做，10+255=910+255=910+255=910+255=9 按带符号数做，按带符号数做，按带符号数做，按带符号数做，10+-110+-110+-110+-1补补补补=10+0FFH=9 =10+0FFH=9 =10+0FFH=9 =10+0FFH=9 （模（模（模（模256256256256丢失）丢失）丢失）丢失）现在学习的是第49页，共52页2 2 2 2、算术运算与标志位、算术运算与标志位、算术运算与标志位、算术运算与标志位 对于运算器来说：只根据加对于运算器来说：只根据加对于运算器来说：只根据加对于运算器来说：只根据加/减命令对送给它的两个操减命令对送给它的两个操减命令对送给它的两个操减命令对送给它的两个操作数进行相应的运算，并不区分是什么性质的数，并且根作数进行相应的运算，并不区分是什么性质的数，并且根作数进行相应的运算，并不区分是什么性质的数，并且根作数进行相应的运算，并不区分是什么性质的数，并且根据运算结果，填写标志位。其运算结果代表什么完全由用据运算结果，填写标志位。其运算结果代表什么完全由用据运算结果，填写标志位。其运算结果代表什么完全由用据运算结果，填写标志位。其运算结果代表什么完全由用户决定。户决定。户决定。户决定。一般情况下：无符号数运算判一般情况下：无符号数运算判一般情况下：无符号数运算判一般情况下：无符号数运算判CYCYCYCY 定点带符号补码运算判溢出定点带符号补码运算判溢出定点带符号补码运算判溢出定点带符号补码运算判溢出OVOVOVOV BCD BCD BCD BCD码运算判码运算判码运算判码运算判CY,CY,CY,CY,机器调整判机器调整判机器调整判机器调整判ACACACAC、CYCYCYCY现在学习的是第50页，共52页例：求例：求例：求例：求62+98=62+98=？1 1、作无符号数运算，结果、作无符号数运算，结果、作无符号数运算，结果、作无符号数运算，结果0A0H=1600A0H=160，CY=0CY=0。一般，一般，一般，一般，CY=0CY=0，结果在，结果在，结果在，结果在02550255之间，之间，之间，之间，CY=1CY=1，代表，代表，代表，代表256256，结果在，结果在，结果在，结果在0256+2550256+255之间之间之间之间 2 2、做带符号补码运算、做带符号补码运算、做带符号补码运算、做带符号补码运算 ，OV=1OV=1，正溢出，结果无意义。，正溢出，结果无意义。，正溢出，结果无意义。，正溢出，结果无意义。一般，结果应在一般，结果应在一般，结果应在一般，结果应在-128127-128127之间，超出则溢出。可扩之间，超出则溢出。可扩之间，超出则溢出。可扩之间，超出则溢出。可扩大位数到大位数到大位数到大位数到1616位再重新做。位再重新做。位再重新做。位再重新做。3 3、做、做、做、做BCDBCD码运算，必须送码运算，必须送码运算，必须送码运算，必须送BCD BCD 码，调整后，码，调整后，码，调整后，码，调整后，CY=1CY=1，代表，代表，代表，代表100100，(A)=60H(A)=60H，代表，代表，代表，代表 60 60，合成后代表，合成后代表，合成后代表，合成后代表160160。一般，一般，一般，一般，CY=0CY=0，结果在，结果在，结果在，结果在00990099之间之间之间之间 CY=1CY=1，代表，代表，代表，代表100100，结果在，结果在，结果在，结果在0019900199之间之间之间之间 4 4、位数相同，性质不同的数，表示数的范围不同。、位数相同，性质不同的数，表示数的范围不同。、位数相同，性质不同的数，表示数的范围不同。、位数相同，性质不同的数，表示数的范围不同。现在学习的是第51页，共52页逻辑运算逻辑运算计算机由专门的逻辑电路完成一些逻辑运算。计算机由专门的逻辑电路完成一些逻辑运算。计算机由专门的逻辑电路完成一些逻辑运算。计算机由专门的逻辑电路完成一些逻辑运算。逻逻逻逻辑辑辑辑运运运运算算算算都都都都是是是是位位位位对对对对位位位位运运运运算算算算，即即即即运运运运算算算算中中中中位位位位与与与与位位位位之之之之间间间间互互互互不不不不相相相相关关关关，不存在进位或借位，比算术运算简单。不存在进位或借位，比算术运算简单。不存在进位或借位，比算术运算简单。不存在进位或借位，比算术运算简单。（1 1）逻辑与运算）逻辑与运算）逻辑与运算）逻辑与运算逻辑与的运算符为逻辑与的运算符为逻辑与的运算符为逻辑与的运算符为“”，其运算规则为：，其运算规则为：，其运算规则为：，其运算规则为：0 00 00 0001 1l l0 00111 11 1逻辑与运算的真值表逻辑与运算的真值表逻辑与运算的真值表逻辑与运算的真值表A AB BA AB B0 00 00 00 01 10 01 10 00 01 11 11 1例如：在八位微机中，逻辑与运算例如：在八位微机中，逻辑与运算：011001100101B0101B 1111111100000000B B0110011000000000B B析取析取清零清零现在学习的是第52页，共52页