計算機(jī)工作原理

計算機(jī)工作原理一、計算機(jī)數(shù)據(jù)表示計算機(jī)是一種信息處理機(jī)，主要處理數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)。而計算機(jī)是由電子元器件制造，所以用電子元器件的物理狀態(tài)來表示信息，而電子器件只有高或低兩種狀態(tài)，計算機(jī)用0或1來表示這兩種狀態(tài)，各種信息都由0、1按規(guī)律組成，這就是信息的數(shù)字化編碼，又稱二進(jìn)制。比如：0用00表示，1用01表示，2用10表示，8用1000表示二、進(jìn)位計數(shù)制幾種常見的進(jìn)位計數(shù)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制1、進(jìn)位計數(shù)制（1）、進(jìn)位計數(shù)制特點逢N進(jìn)一位權(quán)表示法特點：

用十個數(shù)碼表示——0、1、2、3、4、5、6、7、8、9

遵循“逢十進(jìn)一”的規(guī)則權(quán)展開式：D=Dn-1

·10n-1+Dn-2·10n-2+···+D0·

100+D-1·

10-1+···+D-m·

10-m例：將十進(jìn)制數(shù)314.16寫成展開式形式解：314.16=3

102+1

101+4

100+1

10-1+6

10-2=300+10+4+0.1+0.06十進(jìn)制數(shù)是人們最習(xí)慣使用的數(shù)值，在計算機(jī)中一般把十進(jìn)制數(shù)作為輸入輸出的數(shù)據(jù)型式。對任意一個n位整數(shù)和m位小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)D，可表示為：特點：

用兩個數(shù)碼表示——0、1

遵循“逢二進(jìn)一”的規(guī)則權(quán)展開式：D=Bn-1

·2n-1+Bn-2·2n-2+···+B0·

20+B-1·

2-1+···+B-m·

2-m例：將二進(jìn)制數(shù)（1101.01)2寫成展開式形式，它代表多大的十進(jìn)制數(shù)？解：（1101.01)2=1

23+1

22+0

21+1

20+0

2-1=8+4+0+1++0+0.25=（13.25）10二進(jìn)制數(shù)使用的數(shù)碼少，只有0和1，用電器元件的狀態(tài)來表示既方便有可靠，在計算機(jī)內(nèi)部存儲和運算中使用，運算簡單，工作可靠。對任何一個n位整數(shù)m位小數(shù)的二進(jìn)制數(shù)，可表示為：+1

2-2計算機(jī)可直接識別的進(jìn)制特點：

用八個數(shù)碼表示——0、1、2、3、4、5、6、7、8

遵循“逢八進(jìn)一”的規(guī)則權(quán)展開式：D=Qn-1

·8n-1+Qn-2·8n-2+···+Q0·

80+Q-1·

8-1+···+Q-m·

8-m例：八進(jìn)制數(shù)（317)8代表多大的十進(jìn)制數(shù)？解：（317)8=3

82+1

81+7

80=192+8+7=（207）10八進(jìn)制接近十進(jìn)制，且與二進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便，常用來對二進(jìn)制數(shù)的“縮寫”，如：將（110111001101）2寫成（6715）8，便于對二進(jìn)制數(shù)的表示和記憶。對任何一個n位整數(shù)m位小數(shù)的八進(jìn)制數(shù)，可表示為：特點：

用十六個數(shù)碼表示——0、1、2、3、4、5、6、7、 8、9、A、B、C、D、E、F

遵循“逢十六進(jìn)一”的規(guī)則權(quán)展開式：D=Hn-1

·16n-1+Hn-2·16n-2+···+H0·

160+H-1·

16-1+···+H-m·

16-m例：十六進(jìn)制數(shù)（3C4)16代表多大的十進(jìn)制數(shù)？解：（3C4)16=3

162+12

161+4

160=（964）10在表示同一量值時，十六進(jìn)制數(shù)來的最短，如：將（110111001101）2寫成（DCD）16，且與二進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便，因此十六進(jìn)制數(shù)常用來在程序中表示二進(jìn)制數(shù)或地址。對任何一個n位整數(shù)m位小數(shù)的十六進(jìn)制數(shù)，可表示為：（1011.01）2=1

23+0

22+1

21+1

20+0

2-1=8+0+2+1++0+0.25=（11.25）10+1

2-2（159)8=1

82+5

81+9

80=64+40+9=（113）10（2A4）16=2

162+10

161+4

160=512+160+4=（676）10二進(jìn)制運算簡單，計算機(jī)能直接識別，但有時太長，經(jīng)常用八進(jìn)制或十六進(jìn)制作為其縮寫形式，但有不如十進(jìn)制直觀，所以有時需要對不同數(shù)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2、進(jìn)位制之間轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八、十六進(jìn)制數(shù)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，只需按權(quán)展開式做一次十進(jìn)制運算即可。（1011.01）2=1

23+0

22+1

21+1

20+0

2-1=8+0+2+1++0+0.25=（11.25）10+1

2-2例：將二進(jìn)制數(shù)（1011.01）2轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)整數(shù)小數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：除2取余，直到商為0452例：將十進(jìn)數(shù)45轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)2221125222120余數(shù)···········1···········0···········1···········1···········0···········1二進(jìn)制的低位二進(jìn)制的高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（45）10=（101101）2練習(xí)1212練習(xí)1：將（121）10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)60230215272321余數(shù)···········1···········0···········0···········1···········1···········1二進(jìn)制的低位二進(jìn)制的高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（121）10=（1111001）220···········12562練習(xí)2：將（256）10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)1282642322162824余數(shù)···········0···········0···········0···········0···········0···········0二進(jìn)制的低位二進(jìn)制的高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（256）10=（100000000）222···········0221···········00···········1轉(zhuǎn)換方法：乘2取整，直到積為整例：將十進(jìn)小數(shù)0.8125轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)0.8125

21.62501分離整數(shù)0.625

21.25010.25

20.5000.5

21.01小數(shù)點.二進(jìn)制小數(shù)末位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（0.8125）10=（1101）2練習(xí)練習(xí)1：將（25.25)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)2521226232120···········1···········0···········0···········1···········1轉(zhuǎn)換結(jié)果：（25.25)10=（110010.25

20.5000.5

21.01.01)2整數(shù)部分小數(shù)部分練習(xí)2：將（66.625)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分6623321628242221···········0···········1···········0···········0···········0···········020···········1轉(zhuǎn)換結(jié)果：（66.625)10=（1000010小數(shù)部分0.625

21.25010.25

20.5000.5

21.01.101)2八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)23=81位八進(jìn)值數(shù)恰好與3位二進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)“一位拆三位”例:將八進(jìn)制數(shù)（4675.21)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：4 6 7 5 .2 1101111110100.010001轉(zhuǎn)換結(jié)果：（4675.21）8=（100110111101.010001）2十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)24=161位八進(jìn)值數(shù)恰好與4位二進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)“一位拆四位”例:將十六進(jìn)制數(shù)（3ACD.A1)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：3 A C D .A 11101110010100011.10100001轉(zhuǎn)換結(jié)果：（3ACD.A1）16=（11101011001101.10100001）2練習(xí)將八進(jìn)制數(shù)（2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：2 7 5 4 .4 1100101111010.100001轉(zhuǎn)換結(jié)果：（2754.41）8=（10111101100.100001）2練習(xí)1將十六進(jìn)制數(shù)（5A0B.0C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：5 A 0 B .0C1011000010100101.00001100轉(zhuǎn)換結(jié)果：（5A0B.0C）16=（101101000001011。000011）2練習(xí)2

二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成八進(jìn)制數(shù)“三位并一位”例:將二進(jìn)制數(shù)（1010110101.1011101）2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：101110010001110100轉(zhuǎn)換結(jié)果：（1010110101.1011101）2=（1265.564）8以二進(jìn)制數(shù)小數(shù)點為中心，向兩端每三位截成一組，然后每一組二進(jìn)制數(shù)下寫出對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)碼，最高位或最低位不足時，用0補(bǔ)齊，并將小數(shù)點垂直落到八進(jìn)制數(shù)中。562164.101.5二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制數(shù)“四位并一位”例:將二進(jìn)制數(shù)（10101111011.0011001011）2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：10110111010100101100轉(zhuǎn)換結(jié)果：（10101111011.0011001011）2=（57B.32C）16以二進(jìn)制數(shù)小數(shù)點為中心，向兩端每四位截成一組，然后每一組二進(jìn)制數(shù)下寫出對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)碼，最高位或最低位不足時，用0補(bǔ)齊，并將小數(shù)點垂直落到十六進(jìn)制數(shù)中。B752C.0011.3練習(xí)將二進(jìn)制數(shù)（1010111011.0010111）2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：011111010001011100轉(zhuǎn)換結(jié)果：（1010110101.1011101）2=（1265.564）8372134.001.1練習(xí)1例:將二進(jìn)制數(shù)（10110101011.011101）2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換過程：0101110100100100轉(zhuǎn)換結(jié)果：（10110101011.011101）2=（2D5.74）165D24.0111.7練習(xí)2

字符的編碼國際上普遍使用ASCII碼，即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼，采用7位二進(jìn)制編碼，可表示128個字符，包括數(shù)字0---9，26個小寫字母，26個大寫字母，32個通用字符，32個專用字符。其編碼是7位，而1個字節(jié)是8位，所以最高位取0。比如01100001表示a，01000001表示大寫字母A。3、字符型數(shù)據(jù)表示

漢字通常有4種類型編碼，分別是：國標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼、輸入碼和字形碼。國標(biāo)碼：主要用于漢字信息交換的。機(jī)內(nèi)碼：在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部存儲、處理、傳輸漢字用的代碼。輸入碼：如何使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤把漢字輸入到計算機(jī)內(nèi)。字形碼：漢字要顯示或打印時，來區(qū)分各字體。4、漢字編碼二、二進(jìn)制運算算術(shù)運算邏輯運算+－

÷加法運算法則：0＋0＝00＋1＝11＋0＝11＋1＝10例：求（10011.01）2＋（100011.11）2

＝？10011.01100011.11````＋）0.0111011（110111）2練習(xí)：求（1011011）2＋（1010.11）2

＝？10110111010.11`＋）1.1101001``1（1100101.11）2減法運算法則：0－0＝01－0＝11－1＝010－1＝1（0－1）例：求（10110.01）2－

（1100.10）2

＝？10110.011100.10```

－）1.11001（1001.11）2練習(xí)：求（1010110）2－

（1101.11）2

＝？1010110.001101.11

－）1.00001001（1001000.01）2````乘法運算法則：0×0＝01×0＝00×1＝01×1＝1例：求（1101.01）2×

（110.11）2