第2章（组成原理）.ppt

1、1、第2章计算机系统组成和工作原理，二进制数和信息表示二进制数表示二进制数表示，非数字数据的十进制和十六进制转换汉字编码中的ASCII码定点和浮点二进制表示的补码规则和特点，运算逻辑电路逻辑门电路组合逻辑电路加法器、编码器、解码器触发基本时序电路寄存器的基本知识， 计数器的硬件组成计算机的中央处理器的组成和工作原理指令系统的概念和寻址方式中央处理器工作过程的例子，2，2.1二进制数和信息表示关于二进制数，计算机中的所有信息必须经过数字编码(即以二进制码的形式)，然后才能在计算机中传输、存储和处理。 二进制：只有0和1。根据“每个二进制都是一”的定律，第K个权重是2k。二进制十进制bn-1bn-

2、2b0=dn-1dn-2.d0=1011=1 x230x 22 1 x21 1 x20 305=3 x1020x 101 5x 100=1 x80x 4 1 x2 1 x1=3 X1000x 10 5x 1，3，2.1二进制数字和信息代表二进制转换，二进制转换。二进制：B7b 6b 5b 3b 2b 1b 0 27 26 25 2423 22 21 20重量：128 64 32 1684 2 1二进制十进制：小数点后的第n个重量位是2-n=1/2n。二进制：0。b-1b-2b-3b-42-12-22-32-4重量：1/21/41/81/160.5 0.25 0.125 0.0625 1101.

3、1001(二进制)=1x 8 1x 40x 2 1x 1 1x 0.50x 0.250x 0.125 1x 0.0625=13.5625(十进制)。上述规则可以扩展到K系统，整数部分的第N位的权重为Kn，小数部分的第N位的权重为kN.4，2.1二进制数和信息表示二进制变换，十进制二进制整数部分连续除以2得到余数，十进制部分连续乘以2得到整数。123.456(十进制)1111011.011110100101(二进制)2 | 1 23 0.456 X 2=0.912 2 | 6 1.912 X 2=1.824 2 | 3 01.824 X 2=1.648 2 | 1 50.648 X 2=1.64

4、8 X 2 7 1.296 X 2=0.592 2 | 3 1.592 X 2 1 1.184 x 2=0.368 0 1.368 x 2=0.736 123=64 32 16 8.736 x 2=1.472 2 1.472 x 2=0.994.994 x 2=1.888八进制和十六进制：八进制中每3位二进制对应一位八进制，每4位十六进制对应一位十六进制，5，2.1二进制数和信息代表ASCII码(即内容包括：控制码：00H1FH数字：30H39H大写字母：41H5AH小写字母：61H7AH其他代码为符号，6，2.1二进制数字和信息代表汉字编码的概念，输入编码：通过西方键盘输入汉字的编码规则，如

5、拼音、双拼、五笔字型等。汉字内码：在计算机中存储和处理汉字文本信息的二进制编码规则，如国标码、GBK码、大五码等。汉字字体：描述汉字字体的二进制编码规则，包括点阵字体和矢量字体。7，2.1二进制数和信息代表常用汉字编码。GB2312-80的全称是GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集，于1980年发布，是中文信息处理的国家标准。中文窗口3.2以GB2312-80为基本汉字编码。GB2312-80代码包含6763个简体汉字和682个符号，其中，汉字按拼音排序为3755个一级字，按部首排序为3008个二级字。GB12345-90是第一套用于信息交流的汉字编码字符集的辅助集，旨在规范各种必

6、须使用繁体字的场合，整理古籍等。BIG5是目前在台湾和香港广泛使用的繁体汉字编码标准，包括440个符号、5401个一级汉字和7652个二级汉字，共计13060个汉字。8，2.1二进制数和信息代表常用的汉字代码，由国际标准化组织10646制定。初始版本包括GB 3212-80、GB 12345、Big 5以及日文和韩文汉字的国际标准。ISO10646从3.0版扩展了4字节编码，实现了150万个字符编码空间。实现汉、日、韩、蒙、藏、彝、维语言的共存Unicode是另一个类似于ISO10646的行业标准。iso 10646-1:2000=unicode 3.0 iso 10646-233602003

7、=unicode 4.0 gbk gbk编码是中文编码扩展的国家标准。与GB2312兼容，GBK包含21，003个汉字(包括日文和韩文)和883个符号，简体字和繁体字集成在一个库中。9，2.1二进制数和信息表示定点和浮点，定点表示中所有数据的小数点位置都是固定的。小数点 的位置。在机器中是隐式同意的，并不真正需要占用一个二进制位。通常有两种类型：纯整数(最右边的小数点)、纯小数点(最左边的小数点)、10，2.1二进制数和表示定点和浮点的信息、浮点表示法中的十进制规范化：-5678.1234=-0.56781234 1040.0056781234=0.56781234 10-2任何十进制数的浮点

8、表示法为N:N=M10E，记录为，11，2.1二进制数和信息代表定点和浮点。IEEE 754标准浮点CPU的浮点处理指令支持的浮点数据格式是基于IEEE 754标准的。支持浮点运算的浮点组件包括早期的浮点处理器(fpu: intel8087/287/387)和带有浮点处理指令的现代CPU。有三种符合IEEE 754标准的浮点数：32位(单精度)、64位(双精度)和80位(扩展精度)。例如32位单精度浮点数ms:符号位，一位。e:订单代码，8位。由代码移位(偏移量127)表示的指数部分。M:尾数，23位。由原始代码表示的纯十进制。12、一个机器浮点数由顺序码、尾数及其符号位组成(尾数：用定点小数

9、表示，给定有效数的位数决定浮点数的表示精度；顺序码：以整数的形式表示，表示小数点在数据中的位置，它决定了浮点数的表示范围。2.浮点数的表示，在计算机中存储一个完整的浮点数应该包括四个部分：顺序码、顺序符号、尾数和尾数符号(数字符号)，即：顺序符号、顺序码、数字符号、尾数。采用32位浮点数和64位浮点数两种标准格式。(1)在32位浮点数中，基数R=2是一致的，S是尾数的符号位，它占据一个位置并排列在最高的位置。0代表正数，1代表负数，尾数M占据23位，这当然是纯十进制。e是一个顺序码，它占8位。订单代码由代码移位方法表示，该方法将订单代码上移127，即E=e 127，14，示例1-1x=2011

10、0.1011101=200000000000000=200000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000根据规范化的32位浮点数的表示，x的真值是：x=(-1) s (1。m) 2e-。这与32位浮点数的合成原理相同。同意基数R=2，尾数符号位S占据一位，该位位于最高位，归一化尾数M占据52位，最左边的位1被隐藏，顺序码E上移1023，即E=e 1023，并且移位码形式的顺序码总共占据11位。相反，规范化的64位浮点数是已知的

11、。浮点数X的真值可以表示为：X=(-1)S(1。M)2E-1023 (2.6)，16，且同一浮点数的表示方法不是唯一的，如： (1.75)10=1.1120 (IEEE归一化表示)=0.11121(传统归一化表示)当尾数的值不是0时，其绝对值应为0.5，即尾数字段的最高有效位应为1；否则，可以通过修改订单代码并向左和向右移动小数点来将其更改为这种表示形式。这被称为浮点数的规范化表示。当浮点数的尾数为0时，无论它的顺序码是什么，或者当它的值小于它所能表示的最小值时，计算机都将浮点数视为零，这称为机器零。18.例1:如果浮点数的二进制存储格式为(41360000)16，求其32位浮点数的十进制值解

12、：扩展十六进制数后，可用二进制数的格式为：0 100 0001 0011 0110 0000 0000 0000 0000 0000指数e=顺序码1271000010111111110000000011(3)10m1.011 0110 0000 0000 0000 1。(1)S1 . m2e(1.011011)23 1011.011(11.375)，s，顺序码(8位)，尾数(23位)，19，示例2将十进制数20.59375转换为32位浮点数的二进制格式，以存储解决方案：首先，将整数和小数部分转换为二进制数：20.5937510100.10011，然后在第一位和第二位之间移动小数点，使其为101

13、00.100111.01001001124e4，然后得到：S0 M010010011最后，32位浮点数的二进制存储格式为：0100 0001 1010 0100 1100 0000 00二进制数和信息代表原始代码、补码和补码。原始代码：二进制的最高位是符号位，0为正，1为负125D原始=0.111101-125D原始=1.1111101符号位值位8位原始代码表示数字范围：-127.127，000000和1000000具有相同的含义。反码：正数的反码与原码相同，负数的反码是其原码，它否定了数值，即0变为1，1变为0。125D倒数=0.1111101-125d倒数=1.0000010符号位值位8位

14、倒数数字范围：-127.127，0.000000和111111具有相同的含义。21，2.1二进制数和信息表示原始码、补码和补码以及补码：正数的补码与原始码相同，负数的补码是其原始码，它将数值反1。125D补码=0.1111101-125d补码=1 0000011符号位值8位补码表示数字范围：-128 127。主要的优点是在加减时不需要判断符号位，所以中央处理器在加减有符号数时使用补码。例如：分别找出10进制数78D和-120D的8位原始码、补码和补码。将78d和120D分别转换为二进制：78D=64842=100 1110 b 120D=6432168=111 1000 b，22，2.1二进制

15、数和信息代表原始码、补码和补码，78D和-120D的原始码：78D原始码=0.1001110 -120D原始码=1.1111000 78D和-120D补码：78D补码=0.10011110-Y补码是一个负的机器数，称为Y补码。补码加减的规则如下：(1)参与运算的两个操作数用补码表示；根据无符号二进制规则，符号位作为数字的一部分参与运算，运算结果是补码。如果做加法，两个数直接相加，如果做减法，被减数和被减数的机器负数相加；25，2.1表示补码的二进制数和信息的示例，示例：无符号二进制数X=00011101，Y=10110100查找X Y=00011101 10110100=1101001 29 180 209情况：有符号二进制数X补码=000111101Y补码=101110100查找X Y补码和X-Y补码X Y补码=X补码Y补码Y补码=000000无符号数运算进位/借用有符号数运算溢