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计算机硬件原理(三)PPT课件

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第2章 计算机中信息的表示 Ä教学提示: °本章介绍微型计算机中信息表示和处理的基本知 识,主要内容包括计算机中数的表示,数制与数 制之间的转换、算术运算与逻辑运算、原码、反 码、补码、定点数和浮点数的表示方法,字符的 ASCII码和汉字编码等。学习完这些内容后,读者 对计算机中信息的表示和处理将会有一个比较全 面的了解。 Ä教学目标: °理解并掌握数的二进制、八进制、十进制、十六 进制的表示方法及相互转换;原码、反码、补码 、定点数和浮点数的表示;运算及字符和汉字编 码。 2 2.1 计算机中数的表示 Ä在计算机中,数的存储、运算、传输都使用二进制 。 Ä在计算机中除采用二进制外,数的表示还广泛采用 十进制、八进制或十六进制等。 Ä在计算机中,信息的最小部分称为位(bit)。二进制的 1位包含的信息是1比特。作为整体传送和参加运算 的一组二进制代码,称作字(word)。表明一个字的 二进制代码的位数叫做计算机的字长。 Ä在计算机中定义8位二进制作为一个信息单位,叫做 一个字节(byte);16位二进制为两个字节。 3 2.1.1 数制及转换 Ä1. 十进制记数法 Ä2. 二进制记数法 Ä3. 八进制记数法 Ä4. 十六进制记数法 Ä5. 数制之间的转换 °1)十进制数转换成二进制数 °2)十进制数转换成八进制数 °3)十进制数转换成十六进制数 °4)八进制数转换成二进制数 °5)十六进制数和二进制数的转换 4 Ä将十进制数123转换为等值的二进制数 123 61 30 15 7 3 1 0 2 2 2 2 2 2 2 余数 1 1 0 1 1 1 1 5 Ä将十进制小数0.6875转换成二进制小数 0.6875 2* 1.3750 0.3750 2* 0.7500 0.7500 2 1.5000 0.5000 2 1.0000 * * 1 0 0 1 1 6 Ä将八进制数253.74转换成二进制数 2 5 3 . 7 4 010 101 011 . 111 100 7 2.1.2 数的编码及表示 Ä 1. 数据组织 °1)位 °2)字节 °3)字 °4)双字 Ä 2. 数的编码 °1)二进制8421码 °2)BCD码 Ä 3. 符号数的表示 °1)原码表示法 °2)反码表示法 °3)补码表示法 Ä 4. 数的定点表示和浮点表示 °1)数的定点表示 °2)数的浮点表示阶码符号 阶码尾数符号尾数 8 二进制的算术运算 Ä二进制加法 0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=0 Ä二进制减法 0-0=0 1-0=1 0-1=1 1-1=0 9 Ä 二进制乘法 0*0=0 1*0=0 0*1=0 1*1=1 Ä 二进制除法运算 100111110 110 111 110 110 110 0 110.1 10 二进制的逻辑运算 Ä逻辑与 0 AND 0 =0 0 AND 1 =0 ÄAND 0 =0 1 AND 1 =1 Ä逻辑或 0 OR 0 =0 0 OR 1 =1 ÄOR 0 =1 1 OR 1 =1 11 Ä逻辑非 NOT 0 =1 NOT 1 =0 Ä逻辑异或 0 XOR 0 =0 0 XOR 1 =1 ÄXOR 0 =1 1 XOR 1 =0 12 Ä010110+100101= Ä0010110+00100101=00111011 Ä-001101-010011= Ä11110011+11101101=11100000 Ä110011-100101= Ä00110011+11011011=00001110 Ä001101-(-010011) Ä00001101+00010011=00100000 13 Ä 设两个浮点数X=2+011*0.110111,Y=2+010*(-0.101001), 其浮点格式是阶码4位,尾数8位。试按浮点数加减运算规则 计算两个数的和与差。 [X]补 =0011 00110111 [Y]补 =0010 11010111 Ä 对阶 Y阶比X阶小1,Y阶加1,SY右移一位[Y]补=0011 11101011 2.尾数加减 [SX]补+[SY]补=00110111+11101011=00100010 [SX]补-[SY]补=00110111- 11101011=00110111+00010101=01001100 3.结果规格化 [SX]补-[SY]补结果为非规格化形式,需右移一位,阶码加1 [X]补-[Y]补=0100 00100110 [X]补+[Y]补=0011 00100010 14 2.2 文字信息的编码 Ä文字处理的主要工作如下。 °语言文字信息的输入(获取):主要包括由键盘实现 的字符代码输入;由图像识别方法实现的书面文 字输入;由语音识别方法实现的口语输入。 °语言文字信息的传输(通信):通过数据传输设备( 由调制-解调器、编译-译码器和传输线等组成)传 送数字信息。 °语言文字的信息加工:主要是指利用计算机作为 信息加工设备,使用软件和接口设备对信息进行 的加工。主要包括筛选、编排、分析、存储、翻 译和还原等。 °语言文字的输出:文字材料的显示或复制。 15 2.2.1 西文字符的编码 Ä 常用西文字符是由拉丁文字母、数字 、标点符号及一些特殊符号所组成, 它们统称为字符。所有字符的集合称 为字符集。 °1. EBCDIC代码 °2. ASCII码 ¶ 1)ASCII码的7位版本 ¶ 2)ASCII的8位版本 16 2.2.2 汉字字符的编码 Ä我国于1981年公布了《信息交换用汉字编码 字符集——基本集》,即国家标准GB 2312, 它是根据GB 2311的代码扩充方法制定的汉字 交换码标准。GB 2311标准是汉字信息处理系 统中的基础性代码标准之一,由于它与 GB 1988标准兼容,所以能使通用计算机系统 方便地扩充汉字处理功能并进行汉字信息的交 换。 °1)GB 2312国际编码 °2)汉字交换码辅助集的标准化 17 2.3 例题解析与习题 Ä2.3.1 例题解析 °参见教材P35 Ä2.3.2 习题 °1. 填空题 °2. 选择题 °3. 判断题 °4. 简答题 ¶参见教材P36 18
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