第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識.ppt

1、,本章要點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求： 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用 （了解） 計(jì)算機(jī)的基本組成 （掌握） 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換 （熟悉） 二進(jìn)制數(shù)定點(diǎn)及浮點(diǎn)表示 （掌握） 二進(jìn)制數(shù)原碼反碼及補(bǔ)碼 （掌握） 計(jì)算機(jī)常用編碼 （熟悉） 補(bǔ)碼加減運(yùn)算 （掌握） 常用邏輯運(yùn)算 （掌握） 邏輯代數(shù)的初步知識 （掌握） 基本邏輯電路和邏輯元件 （了解）,教學(xué)目的： 了解計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用 教學(xué)重點(diǎn)： 計(jì)算機(jī)的發(fā)展,1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概述,教學(xué) 引入,現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)在我們的日常生活中無處不在，你了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史嗎？,返 回,1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生,計(jì)算機(jī)與一般計(jì)算工具的差別 存儲器的大小 運(yùn)算能力 定義 電子計(jì)算機(jī)是一

2、種能按預(yù)先存儲的程序，對以數(shù)字形式出現(xiàn)的信息進(jìn)行處理的電子裝置。,1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概述 P1,上一頁,返 回,下一頁,結(jié)繩計(jì)數(shù)是計(jì)算機(jī)的“遠(yuǎn)古史” 籌算是計(jì)算機(jī)的“古代史” 中國算盤,與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)技術(shù)的發(fā)展,1. 從籌算到算盤,上一頁,返 回,下一頁,1614年，耐普爾利用對數(shù)原理制造一臺乘法機(jī)。奧托里把對數(shù)刻在木板上，后發(fā)展為現(xiàn)在的計(jì)算尺。 1642年，法國數(shù)學(xué)家布萊斯帕斯卡發(fā)明簡易機(jī)械計(jì)算機(jī)。 1671年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨把帕斯卡機(jī)器加以改進(jìn), 使它既可以做加減法，又可以做乘除法運(yùn)算。,圓柱型對數(shù)計(jì)算尺,帕斯卡,帕斯卡加法器,2. 機(jī)械計(jì)算器,上一頁,返 回,下一頁,1820年，英

3、格蘭的查爾斯巴貝奇設(shè)計(jì)了“差分機(jī)” (計(jì)算機(jī)之父） 英國數(shù)學(xué)家喬治布爾1854年提出符號邏輯 （布爾代數(shù)） 20世紀(jì)30年代末期，英國數(shù)學(xué)家艾倫圖靈描述了假想機(jī)器（圖靈機(jī)） 20世紀(jì)30年代后期，艾肯和IBM公司的工程師小組完成了“ Mark I”,布 爾,巴貝奇,Mark,第一臺差分機(jī),2. 機(jī)械計(jì)算器（序）,上一頁,返 回,下一頁,ENIAC是世界公認(rèn)的第一臺通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。 1946年2月由美國賓州大學(xué)的莫克萊和?？颂匮兄?； 18000多個電子管、1500多個繼電器、占地170平方米、重量30噸、計(jì)算速度5千次/秒；每次至多只能存儲20個十進(jìn)制數(shù)； 弱點(diǎn)：存儲容量小，尚未采用“程序存

4、儲”方式；電子管太多,第一臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī) P1,上一頁,返 回,下一頁,圖靈對現(xiàn)代計(jì)算機(jī)貢獻(xiàn)：建立了圖靈機(jī)的理論模型，發(fā)展了可計(jì)算性理論；提出了定義機(jī)器智能的圖靈測試。 馮諾依曼貢獻(xiàn)：建立現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)，即馮諾依曼結(jié)構(gòu)。 整個系統(tǒng)是由五大基本部件組成，即由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備組成； 采用二進(jìn)制，使用機(jī)器語言,指令通過操作碼來完成簡單的 操作； 采用存儲程序的思想，對計(jì)算進(jìn)行集中的順序控制。,馮.諾依曼,圖 靈,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的杰出人物 P1,上一頁,返 回,下一頁,所謂現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是指采用先進(jìn)的電子技術(shù)來代替陳舊落后的機(jī)械或繼電器技術(shù)。 以構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件的邏輯元件為標(biāo)

5、志，大致經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電子路到大規(guī)模超大規(guī)模集電路計(jì)算機(jī)等四個發(fā)展階段。,1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 P2,上一頁,返 回,下一頁,課堂交互,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與微型機(jī)劃分的標(biāo)準(zhǔn)有什么不同？,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：電子器件不同 微型機(jī)：微處理器的位數(shù),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 采用電子管作為邏輯開關(guān)元件； 存儲器使用水銀延遲線、靜電存儲管、磁鼓等； 外部設(shè)備采用紙帶、卡片、磁帶等； 使用機(jī)器語言，50年代中期開始使用匯編語言，但沒有操作系統(tǒng) 體積龐大 、笨重 、耗電多、 可靠性差、 速度慢、 維護(hù)困難 典型機(jī)器 ENIAC、EDVAC、UNIVAC、 IBM 701、 IBM 650 應(yīng)

6、用 科學(xué)計(jì)算,1. 第一代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 使用半導(dǎo)體晶體管作為邏輯開關(guān)元件； 使用磁芯作為主存儲器，輔助存儲器采用磁盤和磁帶； 輸入輸出方式有了很大改進(jìn)； 開始使用操作系統(tǒng)，有了各種計(jì)算機(jī)高級語言。 體積減小、重量減輕、耗電量減少、速度加快、可靠性增強(qiáng) ; 典型機(jī)器 IBM 的7090、7094、7040、7044 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),上一頁,返 回,下一頁,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

7、善，高級語言數(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 典型機(jī)器 IBM 370系列、 IBM 360系列、富士通F230系列等。 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。,3. 第三代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,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，數(shù)據(jù)庫管理系統(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、存儲容量、可靠性等大幅度提高

8、。 典型機(jī)器 IBM的4300系列、3080系列、3090系列，以及IBM 9000系列 應(yīng)用 事務(wù)處理、智能模擬、普及到社會生活各個方面,4. 第四代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,人工智能（AI）：是研究如何用人工的方法和技術(shù)來模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，以實(shí)現(xiàn)某些“機(jī)器思維”或腦力勞動自動化的一門學(xué)科。 第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FGCS:): 就是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，智能計(jì)算機(jī)由以下幾個部分組成： 知識庫（KB:Knowledge Bank） 知識庫計(jì)算機(jī)(KBM:Knowledge Bank Machine） 知識庫管理系統(tǒng)(KBMS) 問題求解和推理機(jī) 智能接口系統(tǒng) 應(yīng)用系統(tǒng),5. 人工智能

9、和第五代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,工作原理 數(shù)字計(jì)算機(jī)（Digital Computer） 模擬計(jì)算機(jī) (Analog Computer) 混合計(jì)算機(jī) (Hybrid computer) 按應(yīng)用 通用計(jì)算機(jī) (General Purpose Computer) 專用計(jì)算機(jī) (Special Purpose Computer) 綜合性能指標(biāo) 巨型機(jī) （Super Computer） 大型機(jī) （Main Frame Computer） 小型機(jī)（MiniComputer） 微型機(jī)（MicroComputer） 工作站（Workstation） 服務(wù)器（Server） 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) （Net

10、Computer）,計(jì) 算 機(jī) 分 類,上一頁,返 回,下一頁,巨型機(jī)(Super computer)又稱超級計(jì)算機(jī)，它的價格昂貴、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)。社會模擬等。 它從技術(shù)上朝兩個方向發(fā)展： 開發(fā)高性能器件，縮短時鐘周期，提高單機(jī)性能 采用多處理器結(jié)構(gòu)，提高機(jī)器性能，用于尖端領(lǐng)域，代表國家的計(jì)算機(jī)科學(xué)水平。 典型巨型計(jì)算機(jī)： 如美國的ILLIAC-IV型計(jì)算機(jī)（每秒1.5億次）、CRAY-1型計(jì)算機(jī)（每秒1億次）。 “銀河”系列計(jì)算機(jī)和“曙光一號”并行計(jì)算機(jī)等，標(biāo)志著我國是世界上少數(shù)幾個能獨(dú)立研制出巨型機(jī)的國家之一。,巨 型 機(jī),上一頁,返 回,下一頁,運(yùn)

11、算速度可達(dá)5000億次的“神威”計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展 P23,微型計(jì)算機(jī)的分代是以微處理器的位數(shù)為依據(jù)的，共分四代。 第一代微型計(jì)算機(jī) 第二代微型計(jì)算機(jī) 第三代微型計(jì)算機(jī) 第四代微型計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字 長：4位/8位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：12002000 時鐘頻率：0.50.8MHz 基本指令執(zhí)行時間：1015S 地址總線：4/8條 CPU舉例,4004,1. 第一代微型計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字 長：8位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：50009000 時鐘頻率：12.5MHz 基本指令執(zhí)行時間：12S 地址總線：16

12、條 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),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字 長：16位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：2萬7萬 時鐘頻率：510MHz 基本指令執(zhí)行時間：0.40.75S 地址總線：20/24條 微處理器（CPU）舉例： Intel 8086、Intel 8088、Intel 80286、M68000,3. 第三代微型計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字 長：32/64位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：10萬以上 時鐘頻率：25 150MHz 基本指令執(zhí)行時間：0.125S 地址總線：24

13、/32條 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),上一頁,返 回,下一頁,筆記本電腦：一種體積更小、重量更輕的便攜式微型機(jī) 單片計(jì)算機(jī)：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)，簡稱單片機(jī)。 單片機(jī)的發(fā)展歷史可分為三個階段： 初級單片機(jī)階段（1976-1978） 高性能單片機(jī)階段（1978年以后） 16位單片機(jī)推出階段（1982年以后）,其他微型計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,綜合化、智能化 網(wǎng)絡(luò)化、高速化、整體化、協(xié)同化 多樣化、大眾化 微小化、低能耗、低污染、縮微化、綠色化 商品化 集成化、 高效化,上一頁

14、,返 回,下一頁,1.1.3 計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展趨勢 P67,課堂 交互,按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來劃分計(jì)算機(jī)的發(fā)展，經(jīng)歷了（）代。A）4 B）6 C）7 D）3,分析：按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來劃分，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代。,結(jié)論：答案應(yīng)選A）,上一頁,返 回,下一頁,教學(xué)小結(jié),計(jì)算機(jī)的定義； 與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)的技術(shù)的發(fā)展； 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展； 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展； 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)； 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 ；,上一頁,返 回,下一頁,作 業(yè),P43 1 1馮諾依曼計(jì)算機(jī)的主要特征是什么？ 補(bǔ)充：計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)分別是根據(jù)什么劃代的？計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)這幾代各是什么？,教學(xué)目的 掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成成分及各組

15、成成分的功能 了解計(jì)算機(jī)的工作過程。 教學(xué)重點(diǎn) 計(jì)算機(jī)硬件組成及各部分功能,1.2 計(jì)算機(jī)的基本組成及工作原理,教學(xué) 引入,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？,返 回,1.2.1 計(jì)算機(jī)的基本組成 P7,上一頁,返 回,下一頁,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算即數(shù)據(jù)的加工處理,實(shí)現(xiàn)記憶功能的部件用來存放計(jì)算程序及參與運(yùn)算的各種數(shù)據(jù)。,存儲器,運(yùn)算器,控制器,輸入設(shè)備,實(shí)現(xiàn)計(jì)算程序和原始數(shù)據(jù)的輸入,負(fù)責(zé)對程序規(guī)定的控制信息進(jìn)行分析、控制并協(xié)調(diào)輸入、輸出操作或內(nèi)存訪問,1.2.1 計(jì)算機(jī)的基本組成 P7,輸出設(shè)備,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的輸出,上一頁,返 回,下一頁,結(jié)果 數(shù)據(jù),中

16、央處理器,取數(shù) 存數(shù),輸 入 設(shè) 備,輸 出 設(shè) 備,外 存 儲 器,內(nèi)存儲器,運(yùn)算器,控 制 器,程序 數(shù)據(jù),外設(shè),主 機(jī),上一頁,返 回,下一頁,馮諾依曼型計(jì)算機(jī)兩大特征： 程序存儲 采用二進(jìn)制,微型計(jì)算機(jī)的組成框圖 P8,上一頁,返 回,下一頁,指令 定義：能夠被計(jì)算機(jī)識別的命令，是對計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位 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：被操作的數(shù)據(jù)存放在何處，即指明操作數(shù)的地址 程序 是由完成某一特定任務(wù)的一組指令所組成。 機(jī)器指令： 是要計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的指令，它們?nèi)坑?和1這樣的二進(jìn)制編碼組成，其操作通過硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)。,1.2.2 計(jì)

17、算機(jī)的基本工作原理 P9,上一頁,返 回,下一頁,輸出設(shè)備,執(zhí)行結(jié)果,程序數(shù)據(jù),先編寫出完成這一算題的計(jì)算程序；,結(jié)束指令,輸入設(shè)備,內(nèi)存儲器,微處理器,地址/指令/數(shù)據(jù),分析指令,取指令,執(zhí)行指令,其他指令,CPU工作過程,程序和數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存；,控制器從存儲器中取指令；,控制器分析、執(zhí)行指令，為取下一條指令做準(zhǔn)備；,取下一條指令，分析執(zhí)行，如此重復(fù)操作，直至執(zhí)行完程序中 的全部指令，便可獲得最終結(jié)果。,計(jì)算機(jī)的工作過程,計(jì)算機(jī)的自動計(jì)算過程就是執(zhí)行一段預(yù)先編制好的計(jì)算程序的過程； 計(jì)算程序是指令的有序集合。 指令的逐條執(zhí)行是由計(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

18、的操作，并為取下一條指令準(zhǔn)備好指令地址。,1.2.2 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 P11,動畫演示,上一頁,返 回,下一頁,教學(xué)小結(jié),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 計(jì)算機(jī)硬件及各部分的功能 計(jì)算機(jī)的工作過程,作 業(yè),P 43 4,教學(xué)目的 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，使大家對數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方式有所了解。 教學(xué)重點(diǎn) 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示 字符編碼,1.3 數(shù)制與編碼,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、圖像、聲音、動畫等，那么這些信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是如何保存的？,返 回

19、,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、小數(shù)點(diǎn)位置及正負(fù)符號等。,表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法,1,上一頁,返 回,下一頁,1. 特點(diǎn) ： 10個有序的數(shù)字符號：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,其中：“十” 為進(jìn)位基數(shù)(Base / Radix)，, “逢十進(jìn)一”的計(jì)數(shù)規(guī)則, 小數(shù)點(diǎn)符號：“.”,2. 表示法 ：并列表示法 Positional Notation 多項(xiàng)式表示法 Polynomial Notation,簡稱基數(shù)( R )。,十 進(jìn) 制 數(shù),上一頁,返 回,下一頁,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“

20、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“權(quán)”，并列計(jì)數(shù)法，也稱位置表示法。,萬 千 百 十 個位 位 位 位 位,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,返 回,下一頁,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個數(shù)

21、字符號，它們是0，1，2，（R-1） 在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。,1.3.1 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換 P12,上一頁,返 回,下一頁,不同數(shù)制特點(diǎn),進(jìn)位計(jì)數(shù)制方式:每種數(shù)制使用數(shù)碼個數(shù)R稱為基數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù)制編碼符合“逢R進(jìn)位”規(guī)則。 位權(quán)表示法:數(shù)制中每一固定位置對應(yīng)的單位值稱為權(quán)，處于不同位置數(shù)碼代表的值與它所在位置權(quán)值有關(guān)。,1,1.3.1 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換（

22、序）,上一頁,返 回,下一頁,進(jìn)位制,二進(jìn)制,八進(jìn)制,十進(jìn)制,十 六 進(jìn) 制,規(guī) 則,基 數(shù),數(shù) 碼,權(quán),形式表示,逢二進(jìn)一,R=2,0,1,2i,B,逢八進(jìn)一,R=8,0,1,2,7,8i,Q,逢十進(jìn)一,R=10,0,1,2, ,9,10i,D,逢十六進(jìn)一,R=16,0,1,9,A,B,C,D,E,F,16i,H,計(jì)算機(jī)中常用進(jìn)制數(shù)的表示,上一頁,返 回,下一頁,使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。,整數(shù)的轉(zhuǎn)換:采用除R取余法。從最后一次除得余數(shù)讀起（即從高位到低位）。 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:采用乘R取整法，將所得小數(shù)從第一次乘得整數(shù)讀

23、起，就是這個十進(jìn)制小數(shù)所對應(yīng)的R進(jìn)制小數(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),不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 P13,上一頁,返 回,下一頁,分析：使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。,(1100101.101)2=126+125+024+023+122+021+120+12-1 + 02-2+12-3,=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =（101.625）10,即 （1100101.101）2=（101.625）10,例1：求（1100101.101）2 的等值十進(jìn)制數(shù)。,上一頁,返 回,下一頁,33,解:先求（66）10

24、等值二進(jìn)制數(shù) 余數(shù) 2 66,即（66）10=（1000010) 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：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)，所以有時要取近似值，有換算誤差存在。,0,16,8,4,2,1,0,1,0,0,0,0,1,例2：求（66.625）10等值二進(jìn)制數(shù),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。,上一頁,返 回,下一頁,二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制間轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制數(shù)

25、八進(jìn)制數(shù) “三位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每三位一組，最高位不足三位時，添0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位時，添0補(bǔ)足三位。 各組三位二進(jìn)制數(shù)按22，21，20權(quán)展開后相加， 得到一個八進(jìn)制數(shù),八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) “一位拆三位” 把一位八進(jìn)制寫成對應(yīng)的三位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可,二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) “四位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每四位一組，最高位不足四位時，添0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位時，添0補(bǔ)足四位。 各組四位二進(jìn)制數(shù)按23, 22，21，20權(quán)展開后相加， 得到一個十六進(jìn)制數(shù),十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)

26、制數(shù) “一位拆四位” 把一位十六進(jìn)制寫成對應(yīng)的四位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可,上一頁,返 回,下一頁,解： 001 010 111 011 . 001 011 100 1 2 7 3 . 1 3 4,即： (1010111011.0010111)2=(1273.134)8,例3：將（1010111011.0010111)2 轉(zhuǎn)換 為八進(jìn)制數(shù),分析：按照“三位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,例4：將（2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),分析：按照“一位拆三位”的原則，對八進(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

27、)8=(10111101100.100001)2,上一頁,返 回,下一頁,解： 0010 1101 0101 0111 0100 2 D 5 . 7 4,即： （1011010101.011101)2=(2D5.74)16,例5：將（1011010101.011101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù),分析：按照“四位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,例6：將（5A0B.0C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),分析：按照“一位拆四位”的原則，對八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,解： 5 A 0 B 0 C 0101 1010 0000 1011 . 0000 1100,即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.

28、000011)2,上一頁,返 回,下一頁,2. 二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)表示 P15,概念,指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)的表示方式。,功能,分類,定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位之后。設(shè)字長為位，能表示的數(shù)值范圍為： 00000000-01111111 即0-（7） 定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最高位之前。設(shè)字長為位，能表示的范圍為： 0.00000000.1111111 即0-（1- -7 ）,上一頁,返 回,下一頁,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” 的 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，它是一個二進(jìn)制正整數(shù) ； E前的為階碼的符號，

29、稱為階符（Ef）； S稱為尾數(shù)，它是一個二進(jìn)制正小數(shù) ； S前的為尾數(shù)的符號，稱為尾符(Sf) ； “”是階碼E的底數(shù)。,二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)表示 P16,上一頁,返 回,下一頁,階碼,尾數(shù),階符,尾符,例：二進(jìn)制數(shù)101.1和10.11的浮點(diǎn)表示形式為,上一頁,返 回,下一頁,真值,一個數(shù)的正號用十表示；負(fù)號用”一”表示，即為該數(shù)的真值。例如：十進(jìn)制數(shù)+13.5二進(jìn)制的真值為+1101.1;十進(jìn)制數(shù)-13.5二進(jìn)制的真值為-1101.1,機(jī)器數(shù),以0表示正數(shù)的符號，以1表示負(fù)數(shù)的符號，并且每一位的數(shù)值也用0和1表示之后，這樣的數(shù)叫機(jī)器數(shù)，有時也叫做機(jī)器碼,符號化 好處,可以方便的存儲；在做乘法或除

30、法時，把數(shù)的符號位按位相加后，就得到結(jié)果的符號位。其規(guī)則是正數(shù)乘正數(shù)，符號按位相加得0；正數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號按位相加得 1；負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號按位相加得0。,3. 二進(jìn)制的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示 P17,數(shù)符（+/-）+ 尾數(shù)（數(shù)值的絕對值）,符號（+/-）數(shù)碼化； 最高位：“0”表示“+”，“1”表示“-,機(jī)器數(shù)的分類 原碼、反碼、補(bǔ)碼,上一頁,返 回,下一頁,原碼是一種機(jī)器數(shù)。數(shù)的原碼表示是在機(jī)器中用符號位的0和1表示數(shù)的正號和負(fù)號，而其余位表示數(shù)的本身。 對于正數(shù)，X=+Xn-2Xn-3X0，則原碼為： X原=0Xn-2Xn-3X0 對于負(fù)數(shù)，X=-Xn-2Xn-3X0，則原碼為： X原=1Xn

31、-2Xn-3X0 原碼表示法的特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn):簡單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。 缺點(diǎn):異號相加時機(jī)器首先應(yīng)判斷數(shù)的符號，然后比較兩數(shù)的絕對值，增加了機(jī)器的復(fù)雜程度。,符號位+尾數(shù)部分（真值）,原碼表示法,上一頁,返 回,下一頁,表示方法 對于正數(shù)其反碼與原碼相同；對于X=+Xn-2Xn-3X0，則反碼為：X反=0Xn-2Xn-3X0 對于負(fù)的二進(jìn)制數(shù)，符號位不變，數(shù)值各位取反，即 0變?yōu)椋琹變?yōu)?。對于X=-Xn-2Xn-3X0，則反碼為X反=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。,正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同； 負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反,反碼表示法,上一頁

32、,返 回,下一頁,（+4）稱為（8）對12的補(bǔ)碼， 數(shù)學(xué)公式表示為： 8+4（mod 12),什么是補(bǔ)碼？,上一頁,返 回,下一頁,表示方法 對于正數(shù)其補(bǔ)碼與原碼相同；對于X=+Xn-2Xn-3X0，則補(bǔ)碼為： X補(bǔ)=0Xn-2Xn-3 X0 對于負(fù)數(shù),除了符號位之外數(shù)值各位取反，末尾位加1。對于X=Xn-2Xn-3X0，則補(bǔ)碼為： X補(bǔ)=1 +1 特點(diǎn): 負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時，可把減法轉(zhuǎn)化成加法，可以用加法器實(shí)現(xiàn)減法，簡便、經(jīng)濟(jì),正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同； 負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反加1,補(bǔ) 碼 表 示 法,上一頁,返 回,下一頁,符號、S 0、1 數(shù)值位不變,原碼、反碼和補(bǔ)碼間關(guān)系,

33、x 真值,x原,x反,x補(bǔ),S 不變，數(shù)值位,不變(S=0),變反(S=1),S 不變，數(shù)值位,不變(S=0),變反后加1(S=1),注：S表示符號位,記住規(guī)律,上一頁,返 回,下一頁,例7：已知計(jì)算機(jī)字長為8位，試寫出二進(jìn)制101010和101010的機(jī)器中表示的原碼、反碼和補(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,上一頁,返 回,下一頁,例8：已知X補(bǔ)101101，求真值X 解：先由X補(bǔ)

34、求出X反，則得: X反= X補(bǔ)11011011101100 X反的符號位為1，故其所對應(yīng)的真值為負(fù)，且數(shù)值為X反的各位取反，即： X反 101100 X= -10011,原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例,上一頁,返 回,下一頁,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 b5 b4 b3 b2 b1 b0,1 0 0 1 0 1 0 1,=27+ 24+ 22+ 20,

35、=149,信息的存儲單位,上一頁,返 回,下一頁,什么是編碼？ 所謂編碼（code）,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。 計(jì)算機(jī)中常用的編碼有十進(jìn)制編碼(BCD碼）、可靠性編碼（校驗(yàn)碼）字符編碼、操作編碼及漢字編碼等。,4.數(shù)據(jù)的編碼表示 P18,上一頁,返 回,下一頁,用四位二進(jìn)制代碼對一位十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有二進(jìn)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=（？）BCD 解:（ 9 3 1)10 =(1001 0011 0001)BCD,BCD碼（二十進(jìn)制碼）P18,上一頁,返 回,下一頁,十進(jìn)制數(shù)與B

36、CD碼的對照表,上一頁,返 回,下一頁,課堂交互,問題：已知（1101.01）2，求其對應(yīng)的BCD編碼？,上一頁,返 回,下一頁,目的：解決代碼在形成或傳輸過程中可能會發(fā)生的錯誤，提高系統(tǒng)的安全性 方法： 使代碼自身具有一種特征或能力 增加信息位之間的運(yùn)算，如異或運(yùn)算 增加校驗(yàn)位 作用： 不易出錯 若出錯時易發(fā)現(xiàn)錯誤 出錯時易查錯且易糾錯 分類: 格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼和海明碼等。,可靠性編碼（校驗(yàn)碼）,上一頁,返 回,下一頁,格雷碼,任何兩個相鄰的代碼只有1個二進(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編碼變到下一個相鄰的編碼的時候，只有一位的狀態(tài)發(fā)生變化.,海明碼,是一種既

37、能檢測出錯位并能校正出錯位的可靠性代碼,奇偶 校驗(yàn)碼,它由若干信息位加一個校驗(yàn)位所組成，其中校驗(yàn)位的取值將使整個代碼中“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若“1”的個數(shù)為奇數(shù)，則稱奇校驗(yàn)碼；否則稱偶校驗(yàn)碼.,可靠性編碼分類,上一頁,返 回,下一頁,奇偶校驗(yàn)碼示例,上一頁,返 回,下一頁,對文字和符號進(jìn)行編碼的二進(jìn)制代碼稱為字符代碼。 計(jì)算機(jī)中常用的字符編碼有： ASCII編碼：用一個字節(jié)表示，最高位置0，只用低七位，收集了128個字符和符號。當(dāng)ASCII碼的最高位取1時，又可表示128個字符，這種編碼稱為擴(kuò)展ASCII碼，主要是一些制符。 EBCDIC碼：主要用在大型機(jī)器中，采用8位二進(jìn)制編碼，有256

38、個編碼狀態(tài)，但只選用其中一部分,1.3.2 字 符 的表示 P19,上一頁,返 回,下一頁,ASCII 碼 表 P1920,上一頁,返 回,下一頁,課堂交互,問題：GOOD的ASCII碼分別是多少？,上一頁,返 回,下一頁,字符代碼化（輸入）,字形碼,漢字信息的輸入（漢字輸入碼） 漢字信息的加工（把漢字輸入碼轉(zhuǎn)換成漢字內(nèi)碼才可加工處理） 漢字的輸出（只有漢字的字形碼才能在屏幕上顯示和打印機(jī)輸出）。,2中文字符 P20,漢字的輸入碼 （外碼）,數(shù)字編碼：如電報(bào)碼或國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80規(guī)定的漢字交換碼（國標(biāo)、區(qū)位碼）來輸入漢字都是數(shù)字編碼。數(shù)字編碼法不會產(chǎn)生重碼，但難以記憶，不易推廣,字音編

39、碼：一種基于漢語拼音的編碼方法。由于同音字很多，因此這種編碼方法會產(chǎn)生很多重碼,字形編碼：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、偏旁、筆劃等基本單位，每一種基本單位與鍵盤上的一個鍵相對應(yīng)，從而構(gòu)成一個漢字的編碼。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)。,形音編碼：形音編碼法吸取字音編碼和字形編碼兩種編碼的特點(diǎn)，使編碼規(guī)則簡單，重碼少。,上一頁,返 回,下一頁,交換碼：用于漢字外碼和內(nèi)部碼的交換。 國標(biāo)碼：是國家規(guī)定的用于漢字信息處理使用的代碼的依據(jù)。國標(biāo)碼是雙字節(jié)代碼，國標(biāo)碼中的每個字符用兩個字節(jié)進(jìn)行編碼，每個字節(jié)的低7位表示信息，最高位為0。 漢字的機(jī)內(nèi)碼：是供

40、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲、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標(biāo)碼 將GB231280 交換碼的兩個字節(jié)的最高位分別置為1而得到的。,漢字的機(jī)內(nèi)碼 P20,上一頁,返 回,下一頁,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。 漢字字庫：是漢字字形數(shù)字化后， 以二進(jìn)制文件形式存儲在存儲器中而形成的漢字字模庫。 軟漢字字庫：漢字字庫文件存儲在軟盤或硬盤中。 硬漢字字庫：亦稱漢卡，漢字字庫存儲在漢卡中，將漢卡安裝在機(jī)器的擴(kuò)展槽中。,漢 字 編 碼 P20,上一頁,返 回,下一頁,1234567890123456

41、 00000001100000001 00000001100000002 00000001100000003 11000001100000114 11111111111111115 11000001100000116 11000001100000117 11000001100000118 11111111111111119 11000001100000110 00000001100000001 00000001100000002 00000001100000003 00000001100000004 00000001100000005 00000001100000006,漢 字 字 形 碼,上

42、一頁,返 回,下一頁,聲音是一種連續(xù)的隨時間變化的波，即聲波。用連續(xù)波形表示聲音的信息，稱為模擬信息。 聲音在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示時需要把聲波數(shù)字化，又稱量化。 在每一固定的時間間隔里對聲波進(jìn)行采樣，采得的波形稱為樣本，再把樣本（振幅的高度）量化成二進(jìn)制代碼存儲在機(jī)內(nèi)。這個過程稱為聲音的離散化或數(shù)字化，也稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換。 反之，將聲音輸出時，要進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)換，即數(shù)/模轉(zhuǎn)換。 常用的聲音文件擴(kuò)展名為.wav，.au，.voc和.mp3,1.3.3 聲音信息的表示 P21,上一頁,返 回,下一頁,顏色表示法:在計(jì)算機(jī)中，用RGB值來表示顏色。 數(shù)字化圖像和圖形 位圖圖像：計(jì)算機(jī)通過指定每個獨(dú)立的點(diǎn)（或像素）在

43、屏幕上的位置來存儲位圖圖像。位圖圖像文件的擴(kuò)展名為.bmp，.pcx，.tif，.jpg和.gif。 矢量圖形：由一串可重構(gòu)圖形指令構(gòu)成。矢量圖形文件的擴(kuò)展名為.wmf，.dxf，.mgx和.cgm。 矢量圖形與位圖圖像相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： 矢量圖形占用的存儲空間小。矢量圖形的存儲依賴于圖形的復(fù)雜性，圖形中的線條、圖形、填充模式越多，所需要的存儲空間越大。 使用矢量圖形軟件，可以方便地修改圖形。可以把矢量圖形的一部分當(dāng)作一個獨(dú)立的對象，單獨(dú)地加以拉伸、縮小、移動和刪除。,1.3.4 圖像和圖形信息的表示 P21,上一頁,返 回,下一頁,動畫。其每一幅畫面都是通過一些工具軟件對圖像素材進(jìn)行編輯制作

44、而成。它是用人工合成的方法對真實(shí)世界的一種模擬。 視頻。對視頻信號源（如電視機(jī)、攝像機(jī)等）經(jīng)過采樣和數(shù)字化處理后保存下來的信息。視頻影像是對真實(shí)世界的記錄。 視頻文件的擴(kuò)展名為.avi，.mpg。,1.3.5 視頻信息的表示 P22,上一頁,返 回,下一頁,教學(xué)小結(jié),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)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示。 字符編碼（ASCII、BCD）和校驗(yàn)碼（奇偶校驗(yàn)碼）； 漢字的編碼（國標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼輸入碼、字形碼）；,作 業(yè),P4344 7、8、11、12、13,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)算以及二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算的基本知識，通過本講的學(xué)習(xí)使大家對

45、計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算方法有所了解。 教學(xué)重點(diǎn) 二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算 二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算,1.4 運(yùn)算基礎(chǔ),教學(xué)引入,1+1=2 1+1=10 1+1=1,?,返 回,計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算：包括加、減、乘、除等四則運(yùn)算。 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 運(yùn)算規(guī)則： 、 加法規(guī)則：0 + 0 = 0 0 + 1= 1+ 0 =1 1 + 1= 0 減法規(guī)則：00 = 0 10 =1 11=0 01= 1 乘法規(guī)則：00 = 0 01=10 = 0 11= 1 除法規(guī)則 01= 0 11= 1 ( 0不能作除數(shù) ),1.4.1 二進(jìn)制的四則運(yùn)算 P23,上一頁,返 回,下一頁,例

46、9. （1010）2+（0101）2=（？）2 1 0 1 0 + 0 1 0 1 1 1 1 1,10 + 5 15,二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例10. （1110）2 （1001）2=（？）2 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1,14 9 5,二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,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 9 108,二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例12. （100

47、1011）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 ) 75,1,1,1,1,1,5,25,25,0,5,二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,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) 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。 計(jì)算機(jī)中，加減法通常都用補(bǔ)碼進(jìn)行。,數(shù)的乘除法運(yùn)算的特點(diǎn),上一頁,返 回,下一頁,分析：運(yùn)算公式 x補(bǔ)+y補(bǔ) =x+y補(bǔ) 例13 設(shè)x=+0110110， y=1111001

48、 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： 0，0110110 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 P24,上一頁,返 回,下一頁,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)

49、y補(bǔ) 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 0, 1111000 求得x+y=+1111000 結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例15 設(shè)x=-1000011， y=-0100001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)=1, 0111101 y補(bǔ)=1, 1011111 有： 1, 0111101 x補(bǔ) + 1, 1011111 y補(bǔ) 11, 0011100 x補(bǔ)y補(bǔ) 丟失 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 1, 0011100 求得x+y=-1100100 結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例16 設(shè)x=+1000101， y=+1100111

50、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, 1000101 y補(bǔ)=0, 1100111 有： 0 , 1000101 x補(bǔ) + 0 , 1100111 y補(bǔ) 1 , 0101100 x補(bǔ)y補(bǔ) 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 1,0101100 求得x+y=1010100 結(jié)果錯誤,思考：如何處理溢出現(xiàn)象？,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例17 設(shè)x=+1010101， y=+1100001 求：x - y=? 解：x補(bǔ)=0, 1010101 -y=-1100001 -y補(bǔ)=1, 0011111 有： 0，1010101 x補(bǔ) + 1，0011111 -y補(bǔ)

51、 1，1110100 x補(bǔ)-y補(bǔ) 即x-y補(bǔ)x補(bǔ)-y補(bǔ) 1, 1110100 求得x-y=0001100,xy補(bǔ)=x+（y）補(bǔ)=x補(bǔ)y補(bǔ),例：二進(jìn)制補(bǔ)碼減法運(yùn)算 P25,運(yùn)算器只 有加法器？,上一頁,返 回,下一頁,1 8 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1,4 9 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1,7 9 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0,9,13,16,思考：如何處理十進(jìn)制運(yùn)算后的結(jié)果？,1.4.3 十進(jìn)制運(yùn)算 P2526,上一頁,返 回,下一頁,BCD碼的運(yùn)算 四位二進(jìn)制加

52、法是逢16進(jìn)一，而BCD碼則是逢10進(jìn)一，因此實(shí)現(xiàn)BCD碼的加法時要進(jìn)行必要的修正。 BCD碼的加法修正規(guī)則：設(shè)A，B為兩個一位BCD碼，其純二進(jìn)制加法之和為S，則S可能出現(xiàn)下列三種情況: 0 S 9，即（0000）2 S （1001）2 :不需修正。 10S15，即(1010)2S(1111)2 ：要進(jìn)行加6修正，并在修正過程中向高位產(chǎn)生進(jìn)位。 16S19,即(10000)2S(10011)2：向高位的進(jìn)位會自己產(chǎn)生，不過還要對本位進(jìn)行加 6修正。,1.4.3 十進(jìn)制運(yùn)算（序）,上一頁,返 回,下一頁,數(shù)字電路的特點(diǎn)及描述工具 數(shù)字電路是一種開關(guān)電路； 輸入、輸出量是高、低電平，可以用二元常

53、量（0，l）來表示。 輸入量和輸出量之間的關(guān)系是一種邏輯上的因果關(guān)系。 仿效普通函數(shù)的概念，數(shù)字電路可以用邏輯函數(shù)的的數(shù)學(xué)工具來描述。 邏輯變量 邏輯代數(shù)是一種雙值代數(shù)，其變量只有、兩種取值。 邏輯代數(shù)的變量簡稱邏輯變量，可用字母、等表示。 邏輯變量只有三種最基本的運(yùn)算，即邏輯加、邏輯乘及邏輯非。,1.4.4 邏輯運(yùn)算 P2728,上一頁,返 回,下一頁,方法,邏輯表達(dá)式：是用公式表示函數(shù)與變量關(guān)系的一種方法。 真值表：采用一種表格來表示邏輯函數(shù)的運(yùn)算關(guān)系，其中輸入部分列出輸入邏輯變量的所有可能組合，輸出部分給出相應(yīng)的輸出邏輯變量值。,邏 輯 函 數(shù),上一頁,返 回,下一頁,定義：實(shí)現(xiàn)邏輯變量

54、之間的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算的主要區(qū)別： 邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和結(jié)果都是單個數(shù)位的操作 位與位之間沒有進(jìn)位和借位的聯(lián)系 分類： 邏輯加法（又稱邏輯“或”運(yùn)算）； 邏輯乘法（又稱邏輯“與”運(yùn)算）； 邏輯否定（又稱邏輯“非”運(yùn)算）；,1.4.4 邏 輯 運(yùn) 算（序）,上一頁,返 回,下一頁,“或”（OR）運(yùn)算的規(guī)則如下： 運(yùn)算符號: “”、“”、“”,只有決定某一事件條件中有一個或一個以上成立，這一事件才能發(fā)生,功能定義 ：由兩個變量A和B所組成的函數(shù)有如下關(guān)系：F（A，B）A B ,0 1,當(dāng) A = B = 0 時 當(dāng) A l 或 B l 時,0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1

55、 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1,動 畫 演 示,1. 邏輯“或”運(yùn)算（邏輯加）,上一頁,返 回,下一頁,“與”（OR）運(yùn)算的規(guī)則如下： 0 0 運(yùn)算符號: “”、 “”、“”、 “”,只有決定某一事件的所有條件全部具備，這一事件才能發(fā)生,功能定義 ：由兩個變量A和B所組成的函數(shù)有如下關(guān)系：F（A，B）A B ,1 0,當(dāng) A = B = 1 時 當(dāng) A 0 或 B 0 時,動 畫 演 示,2. 邏輯“與”運(yùn)算（邏輯乘）,0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0,上一頁,返 回,下一頁,“與”（OR）運(yùn)算的規(guī)則如下： 0 運(yùn)算符

56、號: ,當(dāng)決定某一事件的條件滿足時，事件不發(fā)生；反之事件發(fā)生,功能定義 ：由變量A組成的函數(shù)有如下關(guān)系： F（A） ,1 0,當(dāng) A = 0 時 當(dāng) A 1 時,3. 邏輯“非”運(yùn)算,1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1, ,上一頁,返 回,下一頁,“異或”（EOR）運(yùn)算的規(guī)則如下： 0 1 1 0 運(yùn)算符號: ,功能定義 ：由變量A、B組成的函數(shù)有如下關(guān)系：F（A，B） A B ,1 0,（當(dāng) A B時） （當(dāng) A B 時）,4. 邏輯“異或”運(yùn)算,0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1,上一頁,返 回,下一頁

57、,教學(xué)小結(jié),二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼加法運(yùn)算； 用BCD碼表示的十進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算； 二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算 ;,作 業(yè),P44 14、18、19,教學(xué)目的 本講主要介紹分析和設(shè)計(jì)邏輯電路所用的數(shù)學(xué)工具邏輯代數(shù)的基本知識，并簡要介紹計(jì)算機(jī)中常用的幾種邏輯電路。 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 邏輯代數(shù)中的常用公式； 邏輯代數(shù)的簡單應(yīng)用；,1.5 邏輯代數(shù)與邏輯電路,教學(xué) 引入,計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的是0、1信息，具體到計(jì)算機(jī)內(nèi)部的硬件如何處理這些信息？,返 回,A + 0 = A A 0 = 0 A + 1 = 1 A 1 = A A + A = A A A = A A + A = 1 A A = 0 A = A A B = B A

58、 A B = B A A(BC) = (AB)C A ( B C ) = ( A B ) C AB C = (AB) (AC) A (BC) = A BA C,0 - 1律,重疊律,互補(bǔ)律,對合律,交換律,結(jié)合律,分配律,上一頁,返 回,下一頁,邏輯代數(shù)的常用公式,A B C,（A+B) (A+C),B C,A+BC,A+B,A+C,0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1,00010001,00011111,00111111,01011111,00011111,由此證明A+BC = (A+B)(A+C)成立。,例：證明分配律 AB C = (AB) (AC) 成立,證明方法,上一頁,返 回,下一頁,右邊 = A + 1 B （01律）,= 左邊 證明成立,例 ：證明 A + B