微型计算机基础：带符号数的表示与机器数

"带符号数的表示-单片机原理嵌入式系统基础" 本文将探讨带符号数在单片机原理和嵌入式系统中的表示方法，以及相关的计算机基础知识。首先，我们理解机器数和真值的概念。机器数是指在计算机内部，数值以二进制形式表示，包括其符号位。真值则是指这个数值的实际大小，不考虑它的符号。 接着，我们将深入学习机器数的三种表示方式：原码、反码和补码。原码是最直观的表示方式，其中最高位用于表示符号，0通常代表正数，1代表负数。然而，原码表示负数时会遇到一个问题，即减法操作不便。反码是用来解决这个问题的一种方法，负数的除符号位外的所有位取反，正数的原码和反码相同。补码则是更常用的一种表示方法，它不仅解决了减法问题，还能方便地进行加法运算。对于正数，补码与原码相同；对于负数，补码是其反码加1。 在处理带符号数时，溢出是一个关键概念。当两个数值相加或相减导致结果超出数据类型所能表示的范围时，就会发生溢出。判断溢出的方法通常包括检查符号位是否翻转或者比较运算结果的补码与操作数的补码是否相同。在8位系统中，如果加法或减法运算后的结果最高位与操作数的最高位不一致，那么就可能存在溢出。此外，还可以通过检查两数相加是否等于它们的补码之和来判断是否溢出。 在冯·诺依曼体系结构中，计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。自1946年以来，计算机技术经历了多个发展阶段，从最初的电子管计算机到现在的超大规模集成电路计算机。微型计算机，如单片机，是这一发展历程中的一个重要部分，它们在位数、用途、档次和组装形式上有着不同的分类。 单片机是一种高度集成的计算机系统，其CPU、存储器和其他功能部件都集成在单一的硅片上，常用于特定的应用场景。根据字长，单片机可以分为4位、8位、16位、32位和64位等。它们可以是通用的，也可以是专门设计用于特定任务的专用机。在应用形态上，单片机可以是多板机、单板机或个人计算机的形式。 带符号数的表示和处理在单片机和嵌入式系统中至关重要，理解这些基本概念对于设计和编程这类系统是必不可少的。同时，了解计算机的发展历程和基本结构有助于我们更好地理解和应用这些知识。