计算机基础知识:二进制数与单片机入门
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更新于2024-08-23
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"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。
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