計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 - [課件]第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ) Basis of Computer Science l典型機(jī)器 IBM 的7090、7094、7040、7044 l應(yīng)用：數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、科學(xué)計(jì)算 2. 第二代電子計(jì)算機(jī)第二代電子計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l 特點(diǎn) 使用中、小規(guī)模集成電路作為邏輯開關(guān)元件； 開始使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。輔存仍以磁盤,磁帶為主； 外部設(shè)備種類和品種增加； 開始走向系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化； 操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，高級(jí)語言數(shù)量增多。 計(jì)算機(jī)的體積、重量進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度和可靠 性進(jìn)一步提高 l 典型機(jī)器 lIBM 370I

2、BM 370系列、系列、 IBM 360IBM 360系列、富士通系列、富士通F230F230系列等。系列等。 l 應(yīng)用：系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大型科學(xué)計(jì)算、科技工程各領(lǐng)域。系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大型科學(xué)計(jì)算、科技工程各領(lǐng)域。 3. 第三代電子計(jì)算機(jī)第三代電子計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l特點(diǎn) 使用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路作為邏輯開關(guān)元件； 主存采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，輔存采用大容量的軟、硬磁盤， 并開始引入光盤； 外部設(shè)備有了很大發(fā)展，開始采用光字符閱讀器 （OCR）,掃描儀、激光打印機(jī)和各種繪圖儀； 操作系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，

3、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。 計(jì)算機(jī)的體積、重量、功耗進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、存 儲(chǔ)容量、可靠性等大幅度提高。 l 典型機(jī)器： IBM的4300系列、3080系列、3090系列，以及IBM 9000系列 l 應(yīng)用：事務(wù)處理、智能模擬、普及到社會(huì)生活各個(gè)方面 4. 第四代電子計(jì)算機(jī)第四代電子計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l按應(yīng)用 l通用計(jì)算機(jī) (General Purpose Computer) l專用計(jì)算機(jī) (Special Purpose Computer) l綜合性能指標(biāo) l巨型機(jī) （Super Computer） l大

4、型機(jī) （Main Frame Computer） l小型機(jī) （MiniComputer） l微型機(jī) （MicroComputer） 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l巨型機(jī)(Super computer)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的價(jià)格 昂貴、功能強(qiáng)大，多用于戰(zhàn)略武器、空間技術(shù)、石油 勘探、天氣預(yù)報(bào)、社會(huì)模擬等。 l它從技術(shù)上朝兩個(gè)方向發(fā)展： l 開發(fā)高性能器件，縮短時(shí)鐘周期，提高單機(jī)性能 l 采用多處理器結(jié)構(gòu)，提高機(jī)器性能，用于尖端領(lǐng)域， 代表國(guó)家的計(jì)算機(jī)科學(xué)水平。 l典型巨型計(jì)算機(jī)： l 如美國(guó)的ILLIAC-IV型計(jì)算機(jī)（每秒1.5

5、億次）、CRAY-1型計(jì)算機(jī)（每秒1億次）。 l“銀河”系列計(jì)算機(jī)和“曙光一號(hào)”并行計(jì)算機(jī)等，標(biāo)志著我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)能 獨(dú)立研制出巨型機(jī)的國(guó)家之一。 巨巨 型型 機(jī)機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 運(yùn)算速度可達(dá)運(yùn)算速度可達(dá)5000億次的億次的“神威神威”計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 微型計(jì)算機(jī)的分代是以微型計(jì)算機(jī)的分代是以微處理器微處理器CPU的位數(shù)的位數(shù)(機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng))為為 依據(jù)的，共分四代。依據(jù)的，共分四代。 第一代微型計(jì)算機(jī)：4位CPU

6、 第二代微型計(jì)算機(jī)：8位CPU 第三代微型計(jì)算機(jī)：16位CPU 第四代微型計(jì)算機(jī)： 32/64位CPU 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) CPU特點(diǎn) 字 長(zhǎng)(運(yùn)算速度、表數(shù)精度)：4位/8位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：12002000 時(shí)鐘頻率（即主頻：運(yùn)算速度）：0.50.8MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：1015S 地址總線（尋址能力）：4/8條 CPU舉例4004 1. 第一代微型計(jì)算機(jī)第一代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 重點(diǎn)重點(diǎn) 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l特點(diǎn) 字 長(zhǎng)：8位

7、 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：50009000 時(shí)鐘頻率：12.5MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：12S 地址總線：16條 l微處理器（CPU）舉例 Intel 8080、Intel 8085、M6800、Z-80 8080 2. 第二代微型計(jì)算機(jī)第二代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l特點(diǎn) 字 長(zhǎng)：16位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：2萬7萬 時(shí)鐘頻率：510MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.40.75S 地址總線：20/24條 l微處理器（CPU）舉例： Intel 8086、Intel 8088 、Intel 8028

8、6、M68000 3. 第三代微型計(jì)算機(jī)第三代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l特點(diǎn) 字 長(zhǎng)：32/64位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：10萬以上 時(shí)鐘頻率：25 150MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.125S 地址總線：24/32條 l微處理器（CPU）舉例 Intel 80386、Intel 80486、奔騰系列等 4. 第四代微型計(jì)算機(jī)第四代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l筆記本電腦：一種體積更小、重量更輕的便攜式微 型機(jī) l單片計(jì)算機(jī)

9、：微型計(jì)算機(jī)的主要部件集成在一塊芯 片上，也稱單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 其他微型計(jì)算機(jī)其他微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 課堂交互 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與微型機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與微型機(jī)“分代分代”的標(biāo)準(zhǔn)有什么不同？的標(biāo)準(zhǔn)有什么不同？ 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：電子器件不同 微型機(jī)：微型機(jī)：微處理器的位數(shù) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l綜合化、智能化 l網(wǎng)絡(luò)化、高速化、整體化、協(xié)同化 l多樣化、大眾化 l微小化、低能耗、低污染、縮微化、綠色化 l商品化 l集成化、 高

10、效化 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 第第1 1臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生；臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生； 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展4 4階段；階段； 微型計(jì)算機(jī)發(fā)展微型計(jì)算機(jī)發(fā)展4 4階段階段CPUCPU的性能參數(shù)的性能參數(shù) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l 教學(xué)目的 l 掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成成分及各組成成分的功能 l 了解計(jì)算機(jī)的工作過程 l 教學(xué)重點(diǎn) l 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成及各部分功能 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 教學(xué) 引入 現(xiàn)在，我們已經(jīng)了

11、解計(jì)算機(jī)的發(fā)展，那么現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展，那么 計(jì)算機(jī)的內(nèi)部有哪些部件組成？計(jì)算機(jī)的內(nèi)部有哪些部件組成？ 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 概念 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)：指由電子部件和機(jī)電裝置組成的計(jì)算：指由電子部件和機(jī)電裝置組成的計(jì)算 機(jī)實(shí)體。機(jī)實(shí)體。 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)：指為計(jì)算機(jī)工作服務(wù)的全部技術(shù)資料：指為計(jì)算機(jī)工作服務(wù)的全部技術(shù)資料 和各種程序。和各種程序。 功能 硬件的功能：接受計(jì)算機(jī)程序硬件的功能：接受計(jì)算機(jī)程序, ,并在程序的控制下并在程序的控制下 完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。

12、軟件的功能：保證計(jì)算機(jī)硬件的功能得以充分發(fā)軟件的功能：保證計(jì)算機(jī)硬件的功能得以充分發(fā) 揮，并為用戶提供一個(gè)寬松的工作環(huán)境。揮，并為用戶提供一個(gè)寬松的工作環(huán)境。 關(guān)系 二者缺一不可，沒有軟件的計(jì)算機(jī)稱為二者缺一不可，沒有軟件的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)裸機(jī)”裸裸 機(jī)不能做任何工作。機(jī)不能做任何工作。 硬件是組成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)硬件是組成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ), ,軟件則是其靈魂軟件則是其靈魂 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù) 的的算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算 和和邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算 即數(shù)據(jù)的加即數(shù)據(jù)的加 工處理工處理 實(shí)現(xiàn)記憶實(shí)現(xiàn)記憶 功能的部件

13、功能的部件 用來用來存放存放計(jì)計(jì) 算算程序程序及參及參 與運(yùn)算的各與運(yùn)算的各 種種數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備 實(shí)現(xiàn)計(jì)算實(shí)現(xiàn)計(jì)算 程序程序和和原始原始 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的的輸入輸入 負(fù)責(zé)對(duì)整負(fù)責(zé)對(duì)整 個(gè)個(gè)運(yùn)算過程運(yùn)算過程 進(jìn)行進(jìn)行控制控制 并協(xié)調(diào)輸并協(xié)調(diào)輸 入、輸出操入、輸出操 作或內(nèi)存訪作或內(nèi)存訪 問問 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 實(shí)現(xiàn)計(jì)算實(shí)現(xiàn)計(jì)算 結(jié)果結(jié)果的的輸出輸出 重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 結(jié)果結(jié)果 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 中央處理器中央處理器 CPU 取數(shù)取數(shù) 存數(shù)存數(shù) 外外 部部 設(shè)設(shè) 備備 接接

14、 口口 輸輸 入入 設(shè)設(shè) 備備 輸輸 出出 設(shè)設(shè) 備備 外外 存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算器 控控 制制 器器 程序程序 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 外設(shè)外設(shè)主主 機(jī)機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 指令指令 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 馮諾依曼型計(jì)算機(jī)兩大特征： 程序存儲(chǔ) 采用二進(jìn)制 重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l 指令 定義：能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的命令，是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的程序最小 單位 組成： 操作碼：計(jì)算機(jī)應(yīng)該執(zhí)行的某種操作的性質(zhì)和功能； 地址碼/操作數(shù)：被操作的數(shù)據(jù)存放在何處

15、，即指明操作數(shù)的地址 l程序 是由完成某一特定任務(wù)的一組指令所組成。 l 機(jī)器指令： 是要計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令，它們?nèi)坑?和1這樣的二進(jìn)制編碼 組成，可由硬件電路直接識(shí)別和執(zhí)行。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 執(zhí)行執(zhí)行 結(jié)果結(jié)果 程序程序 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 結(jié)束指令結(jié)束指令 輸入設(shè)備輸入設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器 微處理器微處理器 (CPU) 地址地址/ /指令指令/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 分析指令分析指令取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令 結(jié)束結(jié)束其他指令其他指令 計(jì)算機(jī)工作過程計(jì)算機(jī)工作過程 CPU工作過程工作過程 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l指令的執(zhí)行是

16、由計(jì)算機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)的，可歸結(jié)為 取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的操作，并 為取下一條指令準(zhǔn)備好指令地址。 動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成, ,硬件各部分的功能硬件各部分的功能 CPU- CPU-主機(jī)主機(jī)- -外設(shè)、內(nèi)存外設(shè)、內(nèi)存- -外存、地址總線外存、地址總線- -數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線- -控控 制總線、指令制總線、指令- -程序程序- -機(jī)器指令的概念機(jī)器指令的概念 CPUCPU工作（指令執(zhí)行）的三階段工作（指令執(zhí)行）的三階段 馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 返返 回

17、回 上一頁上一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l 教學(xué)目的 l 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示方式和各種表示方式之 間的內(nèi)在聯(lián)系、二進(jìn)制的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示及其原碼反碼 補(bǔ)碼表示、計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼，使大家對(duì)數(shù)值 數(shù)據(jù)的表示方式有所了解。 l 教學(xué)重點(diǎn) 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示 二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示 字符編碼 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 教學(xué) 引入 計(jì)算機(jī)可以處理各種各樣的數(shù)據(jù)，如文本、計(jì)算機(jī)可以處理各種各樣的數(shù)據(jù)，如文本、 圖像、聲音、動(dòng)畫等，那么這些信息在計(jì)算機(jī)圖像、聲音、動(dòng)畫等，那么這些信息在計(jì)算機(jī)

18、內(nèi)部是如何保存的？?jī)?nèi)部是如何保存的？ 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 按形表示 按一定的編碼方 法來表示數(shù)據(jù) 按值表示 要求在選定的進(jìn)位 制中正確地表示出 數(shù)值，包括數(shù)字符 號(hào)、小數(shù)點(diǎn)位置及 正負(fù)符號(hào)等。 表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法 12 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 引入： 進(jìn)位制引入： 定點(diǎn)數(shù)， 浮點(diǎn)數(shù) 引入： 機(jī)器數(shù) （原碼， 反碼， 補(bǔ)碼） 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 1. 特點(diǎn) ： 10個(gè)有序的數(shù)字符號(hào)：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 其中：“十” 為進(jìn)位基數(shù)(B

19、ase / Radix)， “逢十進(jìn)一”的計(jì)數(shù)規(guī)則 小數(shù)點(diǎn)符號(hào)：“.” 2. 表示法 ：并列表示法 Positional Notation 多項(xiàng)式表示法 Polynomial Notation 簡(jiǎn)稱基數(shù)( R )。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 例：十進(jìn)制數(shù) 1 2 3 4 5 . 6 7 8 0 9 多項(xiàng)式表示法 : 將并列式按“權(quán)” 展開為按權(quán)展開式，稱為多 項(xiàng)式表示法。如下例： 104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 如上所示，處在不同位置的數(shù)字具有不同的如上所示，處在不同

20、位置的數(shù)字具有不同的“權(quán)權(quán)”，并列計(jì)數(shù)法，也稱，并列計(jì)數(shù)法，也稱 位置表示法。位置表示法。 萬 千 百 十 個(gè) 位 位 位 位 位 小數(shù)點(diǎn) 十 百 千 萬 十萬 分 分 分 分 分 位 位 位 位 位 并列表示法 12345.67809 = 1104 + 2103 + 3102 + 4101 + 510 0 + 610-1 + 710-2 + 810-3 + 0 10-4 + 910 - 5 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l進(jìn)位制數(shù) 所謂“數(shù)制”，即各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制。 在R進(jìn)制中，具有R個(gè)數(shù)字符號(hào)，它們是0，1，2，（R-1） 在

21、R進(jìn)制中，由低位向高位是按“逢R進(jìn)一”的規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)。 R進(jìn)制的基數(shù)（base）是 R，R進(jìn)制數(shù)的第i位的權(quán)(weight)為 “Ri”，并約定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0（i=n,2，1，0，-1， -2）。 小數(shù)點(diǎn)右移一位擴(kuò)大倍，左移一位縮小為原來的1/倍。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 不同數(shù)制表示 在數(shù)碼的右下角注在數(shù)碼的右下角注 明數(shù)制或在數(shù)的后面明數(shù)制或在數(shù)的后面 加一個(gè)字母。加一個(gè)字母。 B：二進(jìn)制數(shù)：二進(jìn)制數(shù) Q：八進(jìn)制數(shù)：八進(jìn)制數(shù) D：十進(jìn)制數(shù)：十進(jìn)制數(shù) H：十六進(jìn)制數(shù)：十六進(jìn)制數(shù) 不同數(shù)制特點(diǎn) 進(jìn)位計(jì)數(shù)制方式進(jìn)位

22、計(jì)數(shù)制方式: :每每 種數(shù)制使用數(shù)碼個(gè)數(shù)種數(shù)制使用數(shù)碼個(gè)數(shù)R R 稱為稱為基數(shù)基數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù) 制編碼符合制編碼符合“逢逢R R進(jìn)位進(jìn)位” 規(guī)則。規(guī)則。 位權(quán)位權(quán)表示法表示法: :數(shù)制中數(shù)制中 每一固定位置對(duì)應(yīng)的每一固定位置對(duì)應(yīng)的 單位值單位值稱為權(quán)，處于稱為權(quán)，處于 不同位置數(shù)碼代表的不同位置數(shù)碼代表的 值與它所在位置權(quán)值值與它所在位置權(quán)值 有關(guān)。有關(guān)。 12 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 進(jìn)位制進(jìn)位制二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制 十十 六六 進(jìn)進(jìn) 制制 規(guī)規(guī) 則則 基基 數(shù)數(shù) 數(shù)數(shù) 碼碼 權(quán)權(quán) 形式表示形式表

23、示 逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一 R=2 0,1 2i B 逢八進(jìn)一逢八進(jìn)一 R=8 0,1,2,7 8i Q 逢十進(jìn)一逢十進(jìn)一 R=10 0,1,2, ,9 10i D 逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一 R=16 0,1,9,A,B,C,D,E,F 16i H 重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 使用使用按權(quán)相加法按權(quán)相加法，即，即 將各位進(jìn)制數(shù)碼與它將各位進(jìn)制數(shù)碼與它 對(duì)應(yīng)的權(quán)相乘，其積對(duì)應(yīng)的權(quán)相乘，其積 相加，和數(shù)即為與該相加，和數(shù)即為與該 R R進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的十 進(jìn)制數(shù)。進(jìn)制數(shù)。 整數(shù)整數(shù)的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換: :采用采用除除 R

24、R取余取余法。從最后一次法。從最后一次 除得余數(shù)讀起（即從高除得余數(shù)讀起（即從高 位到低位）。位到低位）。 小數(shù)小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換部分的轉(zhuǎn)換: :采采 用用乘乘R R取整取整法，將所得法，將所得 小數(shù)從第一次乘得整數(shù)小數(shù)從第一次乘得整數(shù) 讀起，就是這個(gè)十進(jìn)制讀起，就是這個(gè)十進(jìn)制 小數(shù)所對(duì)應(yīng)的小數(shù)所對(duì)應(yīng)的R R進(jìn)制小進(jìn)制小 數(shù)數(shù) R進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)R進(jìn)制數(shù) 重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 分析：分析：使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對(duì)應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加， 和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。 (1100101.1

25、01)(1100101.101)2 2=1=12 26 6+1+12 25 5+0+02 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 +1+12 2-1 -1 + 0 + 02 2-2 -2+1 +12 2-3 -3 =64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =（101.625101.625）10 10 即即 （1100101.1011100101.101）2 2= =（101.625101.625）10 10 例例1：求（：求（1100101.101）2 的等值十進(jìn)制數(shù)。的等值十進(jìn)

26、制數(shù)。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 33 解:先求（66）10等值二進(jìn)制數(shù) 余數(shù) 2 66 即（即（6666）10 10= =（ （1000010) 1000010) 2 2 再求小數(shù)部分 積的整數(shù)部分 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500 0 0.5002=1.000 1 即(0.625)10=(0.101)2 所以： (66.625）10=(1000010.101）2 注意：注意：十進(jìn)制小數(shù)不一定都能轉(zhuǎn)換十進(jìn)制小數(shù)不一定都能轉(zhuǎn)換 成完全等值的二進(jìn)制小數(shù)，所以有成完全等值的二進(jìn)制小數(shù)，所以有 時(shí)要取近似值，有換算誤差存在。時(shí)要取近似值，有換算誤差存在。 0 16

27、8 4 2 1 0 1 0 0 0 0 1 例例2：求（：求（66.625）10等值二進(jìn)制數(shù)等值二進(jìn)制數(shù) 分析：分析：將此數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來將此數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 （0.60.6）10 10 高位 低位 低位 高位 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 二進(jìn)制、八二進(jìn)制、八 進(jìn)制、十六進(jìn)制、十六 進(jìn)制間轉(zhuǎn)換進(jìn)制間轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù) “三位并一位三位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每三位一組，整數(shù)部分從右至左，每三位一組， 最高位不足三

28、位時(shí)，添最高位不足三位時(shí)，添0 0補(bǔ)足三位；補(bǔ)足三位； 小數(shù)部分從左至右，每三位一組最低有效位不足三小數(shù)部分從左至右，每三位一組最低有效位不足三 位時(shí)，添位時(shí)，添0 0補(bǔ)足三位。補(bǔ)足三位。 各組三位二進(jìn)制數(shù)按各組三位二進(jìn)制數(shù)按2 22 2，2 21 1，2 20 0權(quán)展開后相加，權(quán)展開后相加， 得到一個(gè)八進(jìn)制數(shù)得到一個(gè)八進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) “一位拆三位一位拆三位” 把一位八進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制，然后按權(quán)連把一位八進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制，然后按權(quán)連 接即可接即可 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) “四位并一位四位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從

29、右至左，每四位一組，整數(shù)部分從右至左，每四位一組， 最高位不足四位時(shí)，添最高位不足四位時(shí)，添0 0補(bǔ)足四位；補(bǔ)足四位； 小數(shù)部分從左至右，每四位一組最低有效位不足四小數(shù)部分從左至右，每四位一組最低有效位不足四 位時(shí)，添位時(shí)，添0 0補(bǔ)足四位。補(bǔ)足四位。 各組四位二進(jìn)制數(shù)按各組四位二進(jìn)制數(shù)按2 23 3, 2 22 2，2 21 1，2 20 0權(quán)展開后相加，權(quán)展開后相加， 得到一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)得到一個(gè)十六進(jìn)制數(shù) 十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) “一位拆四位一位拆四位” 把一位十六進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制，然后按權(quán)把一位十六進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制，然后按權(quán) 連接即可連接即可 重點(diǎn)重點(diǎn) 上一

30、頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010 1011 1100 1101 1110 1111 A B C D E F 000 001 010 011 100 101 110 111 0 1 2 3 4 5 6 7 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 解： 001 010 111 011 . 001 011 100 1 2 7 3 . 1 3 4 即： (1010111011.0010111)2=(1273.134)8 例例3：將（：將

31、（1010111011.0010111)2 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 為八進(jìn)制數(shù)為八進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“三位并一位三位并一位”的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。 例例4：將（：將（2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“一位拆三位一位拆三位”的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。 解： 2 7 5 4 . 4 1 010 111 101 100 . 100 001 即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 解

32、： 0010 1101 0101 0111 0100 2 D 5 . 7 4 即： （1011010101.011101)2=(2D5.74)16 例例5：將（：將（1011010101.011101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“四位并一位四位并一位”的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。 例例6：將（：將（5A0B.0C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“一位拆四位一位拆四位”的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。 解： 5 A 0 B 0 C 0101 1010 0000 1011 . 0000 110

33、0 即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.000011)2 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 概念 指計(jì)算機(jī)中的指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)的表示方式的數(shù)的表示方式。 功能 分類 定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位之后數(shù)的最低位之后。設(shè)字長(zhǎng)為位，。設(shè)字長(zhǎng)為位， 能表示的能表示的正數(shù)正數(shù)范圍為：范圍為： 00000000-01111111 00000000-01111111 即即0-0-（7 7） 定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最高位之前數(shù)的最高位之

34、前。設(shè)字長(zhǎng)為位，。設(shè)字長(zhǎng)為位， 能表示的能表示的正數(shù)正數(shù)范圍為：范圍為： 0.00000000.1111111 0.00000000.1111111 即即0-0-（1- 1- - - 7 7 ） ） 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l浮點(diǎn)表示法: 指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置不是固定的，或 者說是“浮動(dòng)” 的。 l數(shù)的表示方式：通過階碼和尾數(shù)表示： N=2E (S) E稱為階碼，它是一個(gè)二進(jìn)制正整數(shù) ； E前的為階碼的符號(hào)，稱為階符（Ef）； S稱為尾數(shù)，它是一個(gè)二進(jìn)制正小數(shù) ； S前的為尾數(shù)的符號(hào)，稱為尾符(Sf) ； “”是階碼E的

35、底數(shù)。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 規(guī)格化：規(guī)格化： S:S:,1),1) 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 階碼階碼 尾數(shù)尾數(shù) 階符階符 尾尾符符 例：二進(jìn)制數(shù)例：二進(jìn)制數(shù)101.1和和10.11的浮點(diǎn)表示形式為的浮點(diǎn)表示形式為 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 真值真值 一個(gè)數(shù)的正號(hào)用十表一個(gè)數(shù)的正號(hào)用十表 示；負(fù)號(hào)用示；負(fù)號(hào)用”一一”表表 示，即為該數(shù)的真值示，即為該數(shù)的真值 。例如：十進(jìn)制數(shù)。例如：十進(jìn)制數(shù) +13.5+13.5二進(jìn)制的真二進(jìn)制的真 值為值為+1101.1;+1101.1;十

36、進(jìn)制十進(jìn)制 數(shù)數(shù)-13.5-13.5二進(jìn)制的二進(jìn)制的 真值為真值為-1101.1-1101.1 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù) 以以0 0表示正數(shù)的符表示正數(shù)的符 號(hào)，以號(hào)，以1 1表示負(fù)數(shù)表示負(fù)數(shù) 的符號(hào)，并且每一的符號(hào)，并且每一 位的數(shù)值也用位的數(shù)值也用0 0和和1 1 表示之后，這樣的表示之后，這樣的 數(shù)叫數(shù)叫機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)，有時(shí)，有時(shí) 也叫做機(jī)器碼也叫做機(jī)器碼 符號(hào)化符號(hào)化 好處好處 可以方便的存儲(chǔ)；在可以方便的存儲(chǔ)；在 做乘法或除法時(shí)，把做乘法或除法時(shí)，把 數(shù)的符號(hào)位按位相加數(shù)的符號(hào)位按位相加 后，就得到結(jié)果的符后，就得到結(jié)果的符 號(hào)位。其規(guī)則是正數(shù)號(hào)位。其規(guī)則是正數(shù) 乘正數(shù)，符號(hào)按位相乘正數(shù)，符號(hào)按位

37、相 加得加得0 0；正數(shù)乘負(fù)數(shù)，；正數(shù)乘負(fù)數(shù)， 符號(hào)按位相加得符號(hào)按位相加得 1 1； 負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按 位相加得位相加得0 0。 數(shù)符（數(shù)符（+/-+/-）+ + 尾數(shù)（尾數(shù)（數(shù)值的絕對(duì)值數(shù)值的絕對(duì)值） 符號(hào)（符號(hào)（+/-+/-）數(shù)碼化；）數(shù)碼化； 最高位：最高位：“0 0”表示表示“+ +”，“1 1”表示表示“- - 機(jī)器數(shù)的分類機(jī)器數(shù)的分類 原碼、反碼、補(bǔ)碼原碼、反碼、補(bǔ)碼 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l 原碼是一種機(jī)器數(shù)。數(shù)的原碼表示是在機(jī)器中用符號(hào) 位的0和1表示數(shù)的正號(hào)和負(fù)號(hào)，而其余位表示數(shù)的

38、本身。 真值真值 X=X=+ +X Xn-2 n-2X Xn-3n-3X X0 0， ，則原碼為： 則原碼為： X X原 原= =0 0X Xn-2n-2X Xn-3n-3X X0 0 真值真值 X=X=- -X Xn-2 n-2X Xn-3n-3X X0 0， ，則原碼為： 則原碼為： X X原 原= =1 1X Xn-2n-2X Xn-3n-3X X0 0 l 原碼表示法的特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :簡(jiǎn)單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。簡(jiǎn)單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。 缺點(diǎn)缺點(diǎn): :異號(hào)相加時(shí)機(jī)器首先應(yīng)判斷數(shù)的符號(hào)，然后比較兩數(shù)的絕對(duì)值，異號(hào)相加時(shí)機(jī)器首先應(yīng)判斷數(shù)的符號(hào)，然后比較兩數(shù)的絕對(duì)值， 增加了機(jī)器的

39、復(fù)雜程度。增加了機(jī)器的復(fù)雜程度。 原碼表示法原碼表示法 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 表示方法 l對(duì)于對(duì)于正數(shù)：正數(shù)：其反碼與原碼相同；其反碼與原碼相同； X= X=+ +X Xn-2 n-2X Xn-3n-3X X0 0， ，則反碼為： 則反碼為：X X反 反= =0 0X Xn-2n-2X Xn-3n-3X X0 0 = = X X原 原 l對(duì)于對(duì)于負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)，符號(hào)位不變，數(shù)值各位取反，即，符號(hào)位不變，數(shù)值各位取反，即 0 0變?yōu)?，變?yōu)椋琹 l變?yōu)樽優(yōu)? 0。 X= X=- -X Xn-2 n-2X Xn-3n-3X X0 0

40、， ，則反碼為 則反碼為X X反 反= =1 1 特點(diǎn): 在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)，如觸發(fā)器，一邊表示原碼，另一邊表示反碼。在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)，如觸發(fā)器，一邊表示原碼，另一邊表示反碼。 反碼表示法反碼表示法 032X.XXn-n- 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 表示方法表示方法 l對(duì)于對(duì)于正數(shù)：正數(shù)：其補(bǔ)碼與原碼相同；其補(bǔ)碼與原碼相同； X= X=+ +X Xn-2 n-2X Xn-3n-3X X0 0， ，則補(bǔ)碼為： 則補(bǔ)碼為： X X補(bǔ) 補(bǔ)= =0 0X Xn-2n-2X Xn-3 n-3 X X0 0 = = X X原 原= =

41、 X X反 反 l 對(duì)于對(duì)于負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)：除了符號(hào)位之外數(shù)值各位取反，末尾位加：除了符號(hào)位之外數(shù)值各位取反，末尾位加1。 對(duì)于對(duì)于X=Xn-2Xn-3X0， ，則補(bǔ)碼為： 則補(bǔ)碼為：X補(bǔ) 補(bǔ)=1 +1 特點(diǎn)特點(diǎn): : 負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，可把減法轉(zhuǎn)化成加法，可以用加法器實(shí)現(xiàn)減法，簡(jiǎn)便、負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，可把減法轉(zhuǎn)化成加法，可以用加法器實(shí)現(xiàn)減法，簡(jiǎn)便、 經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì) 補(bǔ)補(bǔ) 碼碼 表表 示示 法法 032X.XXn-n- 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 例7：已知計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，試寫出二進(jìn)制 101010和101010的機(jī)器中表示的原碼、反

42、碼和補(bǔ)碼。 解：設(shè)該機(jī)器采用定點(diǎn)整數(shù)表示,則其真值形式為: X=+0101010 Y=-0101010 原 = 反 = 補(bǔ) =00101010 Y原 = 10101010 Y反 = 11010101 Y補(bǔ) =11010110 原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 例8：已知X補(bǔ)101101，求真值X 解：由X原 X補(bǔ) 補(bǔ)，求出X原，再得X: X補(bǔ) 補(bǔ) X補(bǔ) 求補(bǔ) 110011 故X原 110011， 故 X= -10011 原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例 上一頁上一頁

43、返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l 什么是編碼？ 所謂編碼（所謂編碼（codecode）, ,是指按一定規(guī)則組合而成二進(jìn)制數(shù)碼序列來表示是指按一定規(guī)則組合而成二進(jìn)制數(shù)碼序列來表示 數(shù)、字符或其他符號(hào)。數(shù)、字符或其他符號(hào)。 計(jì)算機(jī)中常用的編碼有計(jì)算機(jī)中常用的編碼有十進(jìn)制編碼十進(jìn)制編碼(BCD(BCD碼）碼）、可靠性編碼（校驗(yàn)可靠性編碼（校驗(yàn) 碼）碼） 、字符編碼字符編碼及及漢字編碼漢字編碼等。等。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 用四位二進(jìn)制代碼對(duì)一位十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有 二進(jìn)

44、制碼的形式(四位二進(jìn)制碼)，又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn) (每四位二進(jìn)制碼是一位十進(jìn)制數(shù))。 例1（931）10=（？）8421 解:（ 9 3 1)10 =(1001 0011 0001)8421 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 十進(jìn)制8421碼十進(jìn)制8421碼 0000050101 1000160110 2001070111 3001181000 4010091001 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 課堂交互 問題：已知（1101.01）2，求其對(duì)應(yīng)的8421編碼？ 上一頁

45、上一頁 返返 回回下一頁下一頁 (13.25)10 (00010011.00100101)8421 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l目的：解決代碼在形成或傳輸過程中可能會(huì)發(fā)生的錯(cuò)誤， 提高系統(tǒng)的安全性 l 作用： 不易出錯(cuò) 若出錯(cuò)時(shí)易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤 出錯(cuò)時(shí)易查錯(cuò)且易糾錯(cuò) l 分類: 格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼和海明碼等。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 任何兩個(gè)相鄰的代碼只有任何兩個(gè)相鄰的代碼只有1 1個(gè)二進(jìn)制位的狀態(tài)不同其余個(gè)二進(jìn)制位的狀態(tài)不同其余 的二進(jìn)制位必須相同。這種編碼的好處是從一個(gè)編碼變的二進(jìn)制位必須相同

46、。這種編碼的好處是從一個(gè)編碼變 到下一個(gè)相鄰的編碼的時(shí)候，只有一位的狀態(tài)發(fā)生變化到下一個(gè)相鄰的編碼的時(shí)候，只有一位的狀態(tài)發(fā)生變化 . . 是一種既能檢測(cè)出錯(cuò)位并能校正出錯(cuò)位的可靠性代碼是一種既能檢測(cè)出錯(cuò)位并能校正出錯(cuò)位的可靠性代碼 它由若干信息位加一個(gè)校驗(yàn)位所組成，其中校驗(yàn)位的它由若干信息位加一個(gè)校驗(yàn)位所組成，其中校驗(yàn)位的 取值將使整個(gè)代碼中取值將使整個(gè)代碼中“1 1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若 “1 1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱奇校驗(yàn)碼；否則稱偶校驗(yàn)的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱奇校驗(yàn)碼；否則稱偶校驗(yàn) 碼碼. . 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算

47、機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l ASCII編碼： 對(duì)西文字母和控制字符等進(jìn)行的編碼。 用一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)表示，最高位置0，只用低七位， 收集了128個(gè)字符和符號(hào)。當(dāng)ASCII碼的最高位取 1時(shí)，又可表示128個(gè)字符，這種編碼稱為擴(kuò)展 ASCII碼，主要是一些制符。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 控制字符(LF,換行符) 0-9 A-Z a-z 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 課堂交

48、互 問題：GOOD的ASCII碼是多少？ 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 字形碼字形碼 漢字信息的輸入（漢字信息的輸入（漢字輸入碼漢字輸入碼） 漢字信息的加工（把漢字輸入碼轉(zhuǎn)換漢字信息的加工（把漢字輸入碼轉(zhuǎn)換 成成漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼才可加工處理）才可加工處理） 漢字的輸出（只有漢字的漢字的輸出（只有漢字的字形碼字形碼才能才能 在屏幕上顯示和打印機(jī)輸出）。在屏幕上顯示和打印機(jī)輸出）。 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 漢字的輸入碼漢字的輸入碼 數(shù)字編碼：數(shù)字編碼：如電報(bào)碼或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如電報(bào)碼或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB231

49、2-80GB2312-80規(guī)定的漢字交換碼（國(guó)標(biāo)、規(guī)定的漢字交換碼（國(guó)標(biāo)、 區(qū)位碼）來輸入漢字都是數(shù)字編碼。區(qū)位碼）來輸入漢字都是數(shù)字編碼。 數(shù)字編碼法不會(huì)產(chǎn)生重碼，但難以數(shù)字編碼法不會(huì)產(chǎn)生重碼，但難以 記憶，不易推廣記憶，不易推廣 字音編碼：字音編碼：一種基于漢語拼音的編一種基于漢語拼音的編 碼方法。由于同音字很多，因此這碼方法。由于同音字很多，因此這 種編碼方法會(huì)產(chǎn)生很多重碼種編碼方法會(huì)產(chǎn)生很多重碼 字形編碼：字形編碼：根據(jù)漢字的字形而給出根據(jù)漢字的字形而給出 編碼方法。把漢字分解為字根、部首、編碼方法。把漢字分解為字根、部首、 偏旁、筆劃等基本單位，每一種基本單偏旁、筆劃等基本單位，每一

50、種基本單 位與鍵盤上的一個(gè)鍵相對(duì)應(yīng)，從而構(gòu)成位與鍵盤上的一個(gè)鍵相對(duì)應(yīng)，從而構(gòu)成 一個(gè)漢字的編碼。這種輸入法不易記憶，一個(gè)漢字的編碼。這種輸入法不易記憶， 但具有重碼少，輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)。但具有重碼少，輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)。 形音編碼：形音編碼：形音編碼法吸取字音編形音編碼法吸取字音編 碼和字形編碼兩種編碼的特點(diǎn)，使碼和字形編碼兩種編碼的特點(diǎn)，使 編碼規(guī)則簡(jiǎn)單，重碼少。編碼規(guī)則簡(jiǎn)單，重碼少。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 輸入碼：多種輸入碼：多種 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l國(guó)標(biāo)碼：是國(guó)家規(guī)定的用于漢字信息處理使用的代 碼的依據(jù)。國(guó)標(biāo)碼是雙字節(jié)代碼雙字節(jié)代碼，

51、國(guó)標(biāo)碼中的每個(gè) 字符用兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行編碼，每個(gè)字節(jié)的低7位表示 信息，最高位為0。 l漢字的機(jī)內(nèi)碼：是供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)、加 工處理傳輸統(tǒng)一使用的代碼。目前使用最廣泛的是 變形的國(guó)標(biāo)碼 將GB231280 交換碼的兩個(gè)字節(jié)的 最高位分別置為1，而得到的。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 機(jī)內(nèi)碼：唯一機(jī)內(nèi)碼：唯一 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l漢字字形碼：是指漢字字形點(diǎn)陣的代碼， 用于漢字 的顯示和打印。目前漢字字形的產(chǎn)生方式大多是數(shù)字 式，即以點(diǎn)陣方式形成漢字。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 字形碼：多種字形碼：多種 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

52、基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 1234567890123456 00000001100000001 00000001100000002 00000001100000003 11000001100000114 11111111111111115 11000001100000116 11000001100000117 11000001100000118 11111111111111119 11000001100000110 00000001100000001 00000001100000002 00000001100000003 00000001100000004 0000000110000000

53、5 00000001100000006 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 16X16點(diǎn)陣點(diǎn)陣 單個(gè)漢字的單個(gè)漢字的 存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量： 16X16 b =16X16/8 B 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 位（位（bit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位 字節(jié)（字節(jié)（Byte）：最常用的基本單位 K（kilobyte） 字節(jié) 1KB =210B=1024 Byte M（megabyte）字節(jié) 1MB = 220B=1024 KB G（gigabyte） 字節(jié) 1GB = 230B=1024 MB T（terabyte）字節(jié) 1TB = 240B=1024GB b7 b6 b

54、5 b4 b3 b2 b1 b0= 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l位圖圖像的存儲(chǔ)容量: 分辨率*顏色深度 b（bit） 分辨率*顏色深度/8 B（Byte） l位圖圖像的顏色表示法: 在計(jì)算機(jī)中，用RGB值來表示顏色。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示；二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示； 二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示。二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示。 字符編碼（字符編碼（ASCIIASCII、BCDBCD

55、）和校驗(yàn)碼（奇偶校驗(yàn)碼）；）和校驗(yàn)碼（奇偶校驗(yàn)碼）； 漢字的編碼（輸入碼、國(guó)標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼漢字的編碼（輸入碼、國(guó)標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼、字形碼）；字形碼）； 點(diǎn)陣字形碼存儲(chǔ)空間計(jì)算；點(diǎn)陣字形碼存儲(chǔ)空間計(jì)算； 位圖的顏色表示法及存儲(chǔ)空間的計(jì)算位圖的顏色表示法及存儲(chǔ)空間的計(jì)算 返返 回回 上一頁上一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l 教學(xué)目的 本講主要介紹二進(jìn)制與十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算以本講主要介紹二進(jìn)制與十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算以 及二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算的基本知識(shí)，通過本講及二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算的基本知識(shí)，通過本講 的學(xué)習(xí)使大家對(duì)計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算方法有的學(xué)習(xí)使大家對(duì)計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算方法有 所了解

56、所了解。 l教學(xué)重點(diǎn) 二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算 二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 教學(xué)引入 l 1+1=2 l 1+1=10 ? 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算 l 算術(shù)運(yùn)算：包括加、減、乘、除等四則運(yùn)算。 l 邏輯運(yùn)算：包括邏輯乘、邏輯加、邏輯非及邏輯異或等 運(yùn)算 l運(yùn)算規(guī)則： 、 l 加法規(guī)則：0 + 0 = 0 0 + 1= 1+ 0 =1 1 + 1= 0 l 減法規(guī)則：00 = 0 10 =1 11=0 01= 1 l 乘法規(guī)則：00 = 0 01=1

57、0 = 0 11= 1 l 除法規(guī)則 01= 0 11= 1 ( 0不能作除數(shù) ) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l例9. （1010）2+（0101）2=（？）2 1 0 1 0 + 0 1 0 1 1 1 1 1 10 + 5 15 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 例10. （1110）2 （1001）2=（？）2 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 14 9 5 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

58、基礎(chǔ)知識(shí) 例11. （1100）2（1001）2=（？）2 被乘數(shù) 1 1 0 0 ) 乘數(shù) 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 乘積 1 1 0 1 1 0 0 12 9 108 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 例12. （1001011）2（101）2=（？）2 101）1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 5 ) 75 1 11 1 1 5 25 25 0 5 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下

59、一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) l二進(jìn)制乘法可以由“加法”和“移位”兩 種操作實(shí)現(xiàn)。除法可以由“減法”和“移 位”兩種操作實(shí)現(xiàn) l因此，運(yùn)算器中只需進(jìn)行加減法及左右移 位操作便可實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算。 l計(jì)算機(jī)中，加減法通常都用補(bǔ)碼進(jìn)行。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 分析：運(yùn)算公式 x+y補(bǔ) 補(bǔ) = x補(bǔ) 補(bǔ)+ y補(bǔ) 補(bǔ) 例13 設(shè)x=+0110110， y=1111001 求： x+y=? 解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式： x補(bǔ)=0,0110110y補(bǔ)=1,0000111 有： 0，01

60、10110 x補(bǔ) + 1，0000111 y補(bǔ) 1，0111101 x補(bǔ)y補(bǔ) 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 1，0111101 求得x+y=1000011 結(jié)果正確 例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算 P24 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí) 例14 設(shè)x=+1010011， y=+0100101 求x+y=? 解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式： x補(bǔ)=0, 1010011 y補(bǔ)=0, 0100101 有： 0，1010011 x補(bǔ) + 0，0100101 y補(bǔ) 0，1111000 x補(bǔ)y補(bǔ) 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 0, 1