计算机基础知识：二进制数与单片机入门

"单片机基础（第3版），李广弟等编著，北京航空航天大学出版社，2007年6月" 本资源主要涵盖了单片机学习的基础知识，特别是计算机基础知识，包括二进制数及其应用、二进制数的算术和逻辑运算、机器数的表示形式以及计算机使用二进制数的原因。以下是对这些知识点的详细解释： 1. **二进制数及其在计算机中的使用** - 二进制数是计算机的基础，由0和1两个数字构成，基数为2，其进位规则是逢2进1。 - 在计算机系统中，指令、数据、字符和地址均以二进制形式存在，因为二进制便于硬件实现和处理。 1. **二进制数的算术运算和逻辑运算** - **算术运算**：包括加法、减法和乘法。例如，二进制加法遵循逢2进1的规则，例如01 + 10 = 11；二进制减法通过借位实现，如10 - 01 = 01；二进制乘法是每个位上的数乘以对方的相应位，然后将结果相加。 - **逻辑运算**：包括AND（与）、OR（或）、NOT（非）和XOR（异或）操作，这些运算是计算机进行数据处理和控制的基础。 1. **机器数与机器数表示形式** - **符号数**：具有正负概念，如正数75的机器数表示为01001011，负数-75的机器数表示为11001011，其中最高位表示符号，0表示正，1表示负。 - **无符号数**：仅用于表示非负整数，如存储器地址。 - **定点数**：小数点位置固定的数，分为定点整数和定点小数。 - **浮点数**：小数点位置不固定，通常用于表示较大或较小的数值，具有更高的精度。 - **原码、反码和补码**：原码是最直接的表示方式；反码用于表示负数，正数不变，负数除符号位外每位取反；补码是负数的反码加1，正数不变，常用于实际计算机运算中。 1. **计算机中二进制数的单位** - **位（Bit）**：最基本的存储单位，表示一个二进制位。 - **字节（Byte）**：由8个位组成，是数据传输和存储的基本单位。 - **字（Word）**：计算机一次能并行处理的数据单元，其位数（字长）取决于特定的计算机系统，如MCS-51单片机的字长为8位。 1. **计算机使用二进制数的原因** - **易于实现**：二进制电路简单，易于用电子元件实现。 - **运算简单**：加减乘除运算规则相对简单，易于硬件实现。 - **逻辑属性**：二进制的0和1可以方便地表示逻辑真和假，便于逻辑运算。 - **可靠性高**：二态系统减少了错误发生的可能性。 - **节省硬件设备**：使用二进制可以减少硬件复杂度，降低系统成本。 本资源适合初学者理解计算机内部运作的基础原理，为学习单片机打下坚实的基础。后续章节可能会深入到单片机结构、指令系统、编程语言等方面，逐步构建对单片机的全面认知。