ewCh1计算机中数据信息的表示及运算.ppt
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计算机硬件技术基础neu class 柳秀梅 第一章计算机中数据信息的表示及运算 1 1概述 1 2进位计数制 1 3计算机中数值数据的编码和表示 1 4数字化信息的编码和表示 1 5数值的运算 1 1概述 电子计算机的发展 电子管计算机 1946 1956 晶体管计算机 1957 1964 中小规模集成电路计算机 1965 1970 超大规模集成电路计算机 1971 今 电子计算机按其性能分类 大中型计算机 巨型计算机 MainframeComputer 小型计算机 Minicomputer 微型计算机 Microcomputer 微型计算机的核心 微处理器 中央处理器CPU IntelCPU的发展见下页表 微处理器的发展 第1代 4位和低档8位微处理器4004 4040 8008第2代 中 高档8位微处理器MC6800 Intel8080 Z80 Intel8085第3代 16位微机8086 8088 80286 图1Intel4004处理器 图2Intel8086处理器 图3Intel80286处理器 微处理器的发展 第4代 低档32位微机80386 80486 图4Intel80386处理器 图5Intel80486处理器 微处理器的发展 第5代 高档32位微处理器 Pentium 图6Pentium处理器 微处理器的发展 第6代 Pentium系列 PentiumII III 4 图7PentiumPro处理器 图8PentiumMMX处理器 微处理器的发展 图9PentiumII处理器 图10PentiumIII处理器 图11Pentium4处理器 微处理器的发展 第7代 64位微处理器IntelItanium 安腾 AMDAthlon微机服务器 工程工作站 图形工作站 图12AMDAthlon64处理器 图13Itanium264位处理器 1 2数制 1 2 1进位计数制1 2 2进位计数制之间的转换 1 2 1进位计数制 1 十进制数 基数是10 有10个不同的数学符号 即0 92 二进制数 基数是2 有2个不同的数学符号 即0和13 八进制 基数是8 有8个不同的数学符号4 十六进制 基数是16 有16个不同的数学符号 即 0 1 2 9 A B C D E F 某一进制数的大小由系数项和权的乘积决定 例 123 45 10 1 102 2 101 3 100 4 10 1 5 10 2 10101 21 2 1 24 1 22 1 20 1 2 1 1 2 2 375 4 8 3 82 7 81 5 80 4 8 1 1 2 1进位计数制 1 2 2不同进制数之间的转换 1 其它进制转换成十进制数按相应进位计数制的权表达式展开 再按十进制求和 例 10110010B 1013FAH 10 69 10 2 16140168C 12 08 结果为 8C 16 除法取余法 除基数取余数 由下而上排列 示例 2 十进制整数转为其它进制 140 10 16 2692341217028124022021001 结果为 1000101 2 3 八进制十六进制与二进制之间的转换 因为23 8 所以每一位八进制数可以用一个3位二进制数表示 因为24 16 所以每一位十六进制数可以用一个4位二进制数表示 二进制十六进制 二进制八进制 一位拆三位 一位拆四位 整数从右向左四位并一位小数从左向右四位并一位 整数从右向左三位并一位小数从左向右三位并一位 3 八进制十六进制与二进制之间的转换 100110110111 010100 4667 24 8 示例 001110110111 0101 3B7 5 16 十进制小数转换成二进制数采用乘法例 0 6650 330 66 2 2 21 4300 661 42整数部分为101 最高位最低位即得到 0 665 10 0 101 2 1 2 3不同进制数之间的转换 0 77 符号位正为0负为1 真值 在计算机中 连同符号位一起数码化的数 就称为机器数 如上例中的01001101 使用正负号加其绝对值的表示方法 称为该数的真值 如上例中的 77和 1001101B 原码 以数值的符号加上数值的二进制表示组成的编码 1 3计算机中数值数据的编码和表示 1 3 1带符号数的编码 带符号的机器数 77 正数的原码 反码和补码的表示是相同的负数反码 原码的符号位不变 数值位取反 0变1 1变0 负数补码 反码加1 1 3 1带符号数的编码 例1 有一只表指在9点 要拨到4点 有二种方法逆时针拨9 5 4顺时针拨9 7 12 4所以 9 5 9 5 9 12 5 9 7 12 4模是12 5 补 12 5 7例2 8位二进制运算 模为25690 20 90 20 90 256 20 90 236 326 256 70 计算机中数据的表示 补码的工作原理 几点结论 原码 反码 补码最高位都是符号位正数的原码 反码 补码相同原码 反码 补码的表示范围不同编程时不涉及码制 由硬件自动完成采用不同的码制 运算器和控制器的结构不同 1 3 1带符号数的编码 无符号数的表示范围 8位二进制无符号数 0 25516位二进制无符号数 0 65535 216 1 32位二进制无符号数 0 232 1 1 3 2无符号数的编码 1 4数字化信息的编码和表示 1 4 1信息的数字化数字计算机是指在计算机中各种信息用数字代码表示 在物理机制上 数字代码以数字型信号表示 数字信号是一种在时间上或空间上离散的信号 目前常用二位逻辑值0 1表示 多位信号的组合可表示广泛的信息 处理时可进行逐位处理 数字代码字符图像声音命令和状态 1 4数字化信息的编码和表示 1 4 2十进制数的编码多位二进制数表示一位十进制数 这种表示方法称为二进制编码的十进制数 也称BCD码 1 4数字化信息的编码和表示 1 4 3西文信息的表示字母 数字 标点符号及特殊符号组成的字符集 通常使用ASCII码表示 每一个ASCII码占用一个字节 其中最高位为0 余下7位用来表示128个不同的字符 控制码和状态码 3 信息编码 英文字符编码 ASCII码 用7位二进制表示一个字符 共有128个字符 如0数字的ASCII码是00110000B 30H 数字8的ASCII码是00111000B 38H 字符A的ASCII码是01000001B 41H 0 9对应30H 39HA Z对应41H 5AHa z对应61H 7AH 1 4 4中文信息的表示汉字编码以区位码为核心分为几种编码 输入码国标码机内码 区位码的特殊形式高位为1字形码 汉字点阵输出编码 1 4数字化信息的编码和表示 1 4数字化信息的编码和表示 1 4 4中文信息的表示1 GB2312国标码汉字在计算机中通常采用GB2312标准进行编码 简称国标码 GB2312国标字符集由三部分组成 分别是各种符号 数字 字母及汉语拼音 一级常用汉字 按拼音排序 二级常用汉字 按部首排序 三部分共七千多个字符 因此国标码需用两个字节来表示这些字符 1 4数字化信息的编码和表示 区位码是将这些字符按其排列位置构成一个二维平面图 共包含94行 94列 行号即区号 列号即位号 每一个汉字或字符都有一个唯一的位置编码 该编码即字符所在的区号及位号的二进制代码 7位区号在左 7位位号在右 国标码是指在每个汉字的区号和位号都分别加上32 或20H 内码是用来与西文字符编码进行区分的另一种编码形式 它随系统的不同而不同 也就是说 一个汉字的区位码和国际码是唯一的 而内码可以有多种 2 输入码汉字输入编码方法分为四类 1 数字编码 例如国标码 区位码 2 字音编码 例如微软拼音 3 字型编码 例如五笔输入法 4 形音编码 结合字音编码和字型编码的优点 3 字形码字形码是指字形的点阵信息的数字代码 存放在汉字库中 字型码有显示字形码和打印字形码两种 根据输出的去向将汉字输出在显示器上或打印机上 64 64点阵 共占512字节 000700E007000C00 其中的第32行用字节保存后如上所示 00行 63行 编码交换流程 0行15行 015列列 多少 多少点阵 占用几个字节 每个字节的16进制表示是多少 1 5数值的运算方法 编码位数的扩展补码 短整数补码可以扩展成长整数补码 扩展时按符号为进行扩展 例如 X 补 0101 扩展成8位后表示为00000101 X 补 1101 扩展成8位后表示为11111101原码 短整数原码可以扩展成长整数原码 扩展时符号位不变 其余位以0来扩充 例如 X 原 0101 扩展成8位后表示为00000101 X 原 1101 扩展成8位后表示为10000101 1 5 1二进制数的算术运算0 0 00 1 11 0 11 1 0 有进位 0 0 00 1 01 0 01 1 1 1 5数值的运算方法 加法运算法则 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 10 例 求 10011 01 2 100011 11 2 10011 01 100011 11 0 0 1 1 1 0 1 1 110111 2 练习 求 1011011 2 1010 11 2 1011011 1010 11 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1100101 11 2 计算机的运算基础 减法运算法则 0 0 0 1 0 1 1 1 0 10 1 1 0 1 例 求 10110 01 2 1100 10 2 10110 01 1100 10 1 1 1 0 0 1 1001 11 2 练习 求 1010110 2 1101 11 2 1010110 00 1101 11 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1001000 01 2 计算机的运算基础 乘法运算法则 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 例 求 1101 01 2 110 11 2 1101 01 110 11 1011001 0111 2 110101 110101 000000 110101 110101 1011001 0111 计算机的运算基础 除法运算法则 0 0 0 1 0 无意义 0 1 0 1 1 1 例 求 1101 1 2 110 2 10 01 2 计算机的运算基础 1 5数值的运算方法 运算规则 X 补 Y 补 X Y 补 X Y 补 X 补 Y 补在数值的加减运算中 运算结果中超出模值的位 将被自然丢失 不考虑在当前运算结果中 例 44 补 53 补 44 补 53 补11010100 00110101100001001 1 5数值的运算方法 如果运算结果超出了所能表示的数值范围 则产生溢出 运算结果不正确 判断溢出的方法 两个同号数相加 运算结果的符号如果与加数 被加数的符号不同 则产生溢出 两个异号数相减 运算结果的符号如果与被减数的符号不同 则产生溢出 例如 120 补 10 补01111000 0000101010000010 1 5数值的运算方法 双位符号法 使用两个相同的符号为表示一个数的符号 其中00表示正号 01和10表示溢出 11表示负号 如果运算结果的两个符号位不同 则产生溢出 进位判断法 在两个单符号位补码进行加减运算时 若最高数值位向符号位的进位值C1与符号位向前产生的进位值C2相同时 没有产生溢出 如果两个进位值不同 则有溢出发生 1 5 2二进制数的逻辑运算 按位运算 1 5数值的运算方法 与运算符 运算法则 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 只要当参与的逻辑变量都为1时 与 运算的结果才会为1 只要其中有一个为0 其结果就为0 例 逻辑运算10101111 10011101 10101111 10011101 1 0 1 1 0 0 0 1 10001101 练习 逻辑运算10111001 11110011 10111001 11110011 1 0 0 0 1 1 0 1 100110001 计算机的运算基础 或运算符 运算法则 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 只要当参与 或 运算的任意一个逻辑变量为1时 或 运算结果就为1 只有都为0 结果才为0 例 逻辑运算10101010 01100110 10101010 01100110 0 1 1 1 0 1 1 1 11101110 练习 逻辑运算10100001 10011011 10100001 10011011 1 1 0 1 1 1 0 1 10111011 计算机的运算基础 非运算符 运算法则 逻辑非运算是逻辑否定的意思 用二进制进行逻辑运算就是 求反 操作 例 逻辑运算 练习 逻辑运算 在变量上加 01010011 10110100 计算机的运算基础 异或运算符 运算法则 只有参与 异域 运算的两个逻辑变量值不同时 异域 运算结果为1 否则结果为0 例 逻辑运算 10101010 00001111 1 0 1 0 0 1 0 1 10100101 计算机的运算基础 1 5 3微机的基本组成电路 1 5数值的运算方法 触发器 D触发器 触发器 J K触发器 寄存器 寄存器是由触发器组成的 一个触发器就是一个一位寄存器 多个触发器就可以组成一个多位寄存器 移位寄存器 ShiftingRegister 移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动 以达到计算机运行过程中所需的功能 寄存器 计数器 Counter 计数器也是由若干个触发器组成的寄存器 它的特点是能够把储存在其中的数字加1 寄存器- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- ewCh1 计算机 数据 信息 表示 运算
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