計算機組成原理第二章數據在計算機中的表示

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第二章 數據在計算機中的表示 n 概述 n 字符編碼 n 中文編碼 n 邏輯數據 n 數值數據 n 校驗碼 概述q 計算機中最重要的功能是處理信息，如：數 值、文字、符號、語言和圖象等。計算機內 部，各種信息都必須采用數字化編碼的形式 被傳送、存儲、加工。因此掌握信息編碼的 概念與處理技術是至關重要的。q 所謂編碼，就是用少量簡單的基本符號，選 用一定的組合規則，以表示出大量復雜多樣 的信息。概述n 常用的信息分為： 定點數(fixed-point) 數值信息 浮點數(floating-point) 字符(character) 非數值信息 漢字(Chinese character) 邏輯數據(logical data)字符編碼n 用一定位數的二進制數“0”和“1”進行編碼給 出。n 常用的字符編碼ASCII碼。n ASCII (American Standard Code for Information Interchange)字符編碼 碼是美國信息交換標準代碼。 7 6 5 4 3 2 1 ( merican tandard ode for nformation nterchange) 包括0-9十個數字，大小寫英文字母 及專用符號等95種可打印字符。另有33不可 打印字符，被用于控制碼。 1000011 1101111 1101101 1110000 1110101 1110100 1100101 1110010中文編碼 n 漢字輸入碼：為便于漢字進行輸入時的編碼， 將漢字代碼化。 n 漢字機內碼：用于漢字信息的存儲、交換、 檢索等操作的機內代碼。一般用兩個字節表 示。 n 漢字字型碼：漢字輸出時的編碼。用點陣表 示。漢字點陣類型 點陣 占用字節數 簡易型 16?16 32 普及型 24?24 72 提高型 32?32 128 精密型 48?48 288中文編碼 字符代碼化(輸入) 輸入碼向機內碼轉換 機內碼 數字碼 拼音碼 機內碼向字形碼轉換 字形碼顯示輸出 打印輸出邏輯數據邏輯型數據只有兩個值：真 和 假， 正好可以用二進制碼的兩個符號分別表示， 例如 1 表示 真 則 0 表示 假 不必使用另外的編碼規則。對邏輯型數據可以執行邏輯的 與 或 非等基本 邏輯運算。其規則如下邏輯數據 輸入 輸出 x y X與y X或y X的非 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0數值數據 在選擇計算機的數的表示方式時，需 要考慮以下幾個因素： 〔1〕要表示的數的類型；〔2〕數值的范圍；〔3〕數值的精度；〔4〕數據存儲和處理所需要的硬件代價。數值數據 q 定點數 q 浮點數 q 十進制數串 數值數據＿定點數的表示方法 定點表示：約定機器中所有數據的小數點位置 是固定不變的。由于約定在固定的位置，小 數點就不再使用記號“.”來表示。通常將數據 表示成純小數或純整數。　　定點數 ＝ 在定點機中表示如下 x x0x1x2…xn ｘ 為符號位， 代表正號， 代表負號 ( 0 0 1 ):純小數的表示范圍為 各位均為 時最 (x0x1x2…xn 0 小；各位均為1時最大)　　0≤|ｘ|≤1－2－n　 　　　　　　　　純整數的表示范圍為　　0≤|ｘ|≤2n－1　　　　　　　　　　　 數值數據—數的機器碼表示 在計算機中對數據進行運算操作時，符號位如何表示呢？是否也同數值位一道參加運算操作呢？為了妥善的處理好這些問題，就產生了把符號位和數字位一起編碼來表示相應的數的各種表示方法，如原碼、補碼、反碼、移碼等。通常將前者稱為真值，后者稱為機器數或機器碼。 數值數據—原碼表示法 定點小數X表示: Ns. N1 N2 … Nn X, 0 ≤ X < 1 定義: [ X ] 原 = 1-X, -1 < X ≤ 0 定點整數 表示： X Ns N1 N2 … Nn X, 0 ≤ X < 2n 定義: [ X ] 原 = 2n-X, - 2n < X ≤ 0數值數據—原碼表示法n 實例：X1 = 0.10110 -0.10110 0.0000 [ X ] 原= 0.10110 1.10110 0.0000 1.0000 n 實例：X1 = 10110 -10110 0000 [ X ] 原= 010110 110110 00000 10000 數值數據—原碼表示法性質: 原碼為符號位加上數的絕對值，0正1負 原碼零有兩個編碼，+0和 -0編碼不同 原碼難以用于加減運算，但乘除方便 N+1位二進制原碼所表示的范圍為：小數：MAX=1-2-n ，MIN=﹣( 1-2-n )整數：MAX= 2n-1， MIN=﹣( 2n-1) 數值數據—原碼表示法原碼的優點是：簡單易懂。 缺點是：難以用于加減運算。原因是： 如果是異號相加，則要進行減法運算。首先 要比較絕對值的大小，然后大數減小數，最 后確定符號。為了便于加減運算，采用了補碼表示。數值數據—補碼表示法 補碼是在“模”和“同余”的概念下導出的。 “模”是指一個計量系統的計量范圍，即產 生“溢出”的量。 在計算機中，機器能表示的數據位數是一 定的，其運算都是有模運算。如果是n位整數， 其模為2n。如果是n位小數，其模為2。 若運算結果超出了計算機所能表示的數值 范圍，則只保留它的小于模的低n位的數值， 超過n位的高位部分就自動舍棄了。數值數據—補碼表示法定義： 任意一個X的補碼為[X]補，可以用該數加上 其模M來表示。 [X]補=X+M數值數據—補碼表示法定點小數表示: X0. X1 X2 … Xn X 0 ≤ X < 1 定義: [ X ] 補 = (MOD 2) 2+ X -1 ≤ X≤ 0 定點整數表示：X0 X1 X2 … Xn n 定義: [ X ] 補 = X 0 ≤ X < 2 (MOD 2n+1) 2n+1 + X； - 2n ≤ X ≤ 0數值數據—補碼表示法n 由于正數的補碼就是正數本身，故著重講解 負數求補碼的方法。數值數據—補碼表示法 (1)．由定義求 例：Ｘ＝－０．１１０１００１　 ［X]補=2+X =10+(-0.1101001) =1.0010111數值數據—補碼表示法n 例: X=- 1101001 解: [X]補=28+X =100000000+(-1101001) =10010111反過來，由補碼求真值，只要將公式進行交換即可。數值數據—補碼表示法(3)由[X]補求[-X]補:連符號位一起各位求反， 末位加1。例：[X]補=1.1010101解: 由[-X]補 求[X]補， [X]補= 1 1 0 1 0 1 0 1 此規則同 樣適用。 [-X]補=0 0 1 0 1 0 1 0 + 1 0 0 1 0 1 0 1 1數值數據—補碼表示法n (4). 由[X]補求[1/(2X)]補:將[X]補的符號位和 數值位一起向右移動一次.符號位移走后保持 原來的值不變.例: [X]補= 1 0 1 0 1 0 0 0 [X/2]補= 1 1 0 1 0 1 0 0 0 你會求[X/4] 這稱為“算 關?鍵?詞： 計算機組成原理第二章數據在計算機中的表示 ppt、pptx格式 免費閱讀 下載 天天文庫

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總結

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