微机原理几个重要的基础知识

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原创最新推荐文章于 2026-05-18 10:15:17 发布 1w 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

微机原理——从基础到实践的全面解析 微机原理是计算机硬件领域的一门基础学科，但其应用却无处不在。从现代计算机到嵌入式系统、从消费电子到工业控制，微机原理无时无刻不在支撑着我们的数字化世界。掌握微机原理不仅能加深对硬件的理解，更能为开发和设计高效的计算机系统打下坚实的基础。希望本文能帮助你更好地理解微型计算机的工作原理，如果你对微机原理有更多问题或见解，欢迎在评论区分享和讨论！阅读详情

1.机器数和真值

计算机中只能表示0和1两种数码，为了表示正数和负数，需要专门选择一位符号位来表示数的符号，一般选择最高位，符号位为0的时候表示正数，符号位为1的时候表示负数,也就是说数的符号在计算机中数码化了。

我们把一个数在计算机中的表示形式称为机器数，原来实际数的本身的值叫做真值.

机器数的特点：

(1).机器数的正负号数值化;

(2).机器数表示的范围的大小受到机器字长的限制。

位(Bit)的概念: 计算机所能表示的最小数据单位，只有0和1两种状态，表示更大的数就要把更多的位组合起来作为一个整体，每增加一位，所能表示的数就增大一倍.

字节(Byte)的概念:一个字节为8位二进制数，是计算机处理数据的基本单位，微机的存储器是由一个一个存储单元构成的，每个存储单元就是一个字节，因此存储器是以字节为单位编址的，存储容量的大小也是也字节数来度量的。

字(Word)的概念: 计算机处理数据时，CPU通过数据总线一次存取，加工或传送的数据。通常由一个字节或者多个字节构成.

字长(Word Length)的概念: 字的二进制的位数.字长是计算机一次所能处理的实际位数的长度，所以字长是衡量计算机性能的一个重要标志。通常说的计算机是多少多少位的位就是指的字长.

(3).小数点不能直接标出，需要按一定方式约定小数点的位置.

2.符号数的表示方法:

为了解决带符号的机器数在机器中运算时的问题，引出了机器数x的三种不同的编码形式。

设x=x(1) x(2) x(3) ... x(n-1) ,其中x(i)为一位二进制数,i=1,2,...,(n-1),

(1).原码

若x>=0 时， [ x ]原=0 x(1) x(2) ....x(n-1);

若x<=0时， [ x ]原=1 x(1) x(2) ....x(n-1);

根据定义,有

[+0]原=0 0 0 0 0..

[-0 ]原=1 0 0 0 0...

优点:表示简单，与真值转换方便;

缺点:运算时需要判断符号，增加机器的运算时间;

(2)反码

若x>=0 时， [ x ]反=0 x(1) x(2) ....x(n-1);

若x<=0时， [ x ]反=1 x(1) x(2) ....x(n-1);

根据定义,有

[+0]反=0 0 0 0 0..

[-0 ]反=1 111111..

(3).补码

若x>=0 时， [ x ]补=0 x(1) x(2) ....x(n-1);

若x<=0时， [ x ]补=[ x ]反+1；

根据定义,有

[+0]补=0 0 0 0 0..

[-0 ]补=00 0 0 0...

优点:补码便于计算机运算;

3.补码的运算

(1).若x为负数，则[ [x]补 ]补=[ x ]原

(2).=+
该式的语言表达是两个N位二进制数之和的补码等于两数补码之和。
当带符号两数采用补码形式表示时,进行加法运算可以把符号位和数值位一起进行运算(若符号位有进位,则丢掉),结果为两数之和的补码形式。

(3).=+
该式表明，求可以用与相加来实现。
这里的，即对减数进行求负操作，也就是对补码表示的数（无论是正数还是负数）求得其相应的用补码表示的负数（如果原来是正数，求负后得负数，原来是负数，求负后得正数）。一般称已知求得的过程叫变补或求负。两个带符号数采用补码表示时，减法运算可以通过“变补相加法”来实现，即 - = +