第2章_计算机组成与工作原理

第一部分 计算机组成与结构第2章 计算机组成与工作原理

本章内容提要2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 计算机常用的数制及机内信息表示 门和电路 计算机硬件组成 计算机的工作过程 计算机系统的组成 小结

大学计算机基础——计算机科学概论

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.1 数制及其转换 1. 常用计数制 (1)十进制每位数符为0~9,逢十进一。 N10 =i m

A 10i

n 1

i

(式2.1)

(2)二进制每位数符为0或1,逢二进一。N2 = Bi 2ii m n 1

(式2.2)大学计算机基础——计算机科学概论 4

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.1 数制及其转换 1. 常用计数制 (3)八进制每位数符为0~7,逢八进一。 N8 = Ci 8i m n 1 i

(式2.3)

(4)十六进制每位数符为0~9,A~F,逢十六进一。N16 = Di 16ii m n 1

(式2.4)大学计算机基础——计算机科学概论 5

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.1 数制及其转换 1. 常用计数制 表2.1 十进制 (5)四种计数制 0 1 对照表：2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

四种计数制对照表二进制 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

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2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.1 数制及其转换 2. 各种数制间的转换 (1)二进制→十进制按式(2.2)按权展后，再求和。 例.(110111.101) = 1 25 1 24 0 23 1 22 1 21 1 20 1 2-1 0 2-2 1 2-3 = (55.625)

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2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.1 数制及其转换 2. 各种数制间的转换 (2)十进制→二进制整数部分除2取余，余数从后向前排列； 小数部分乘2取整，整数从前向后排列。 例.(12.6875) 10 =(1100.1011) 2 2 12 ( 0 0.6875 2 6 ( 0 2 2 3 ( 1 1.3750 2 1 ( 1 2 0 0.750 2 1.50 2 1.0大学计算机基础——计算机科学概论

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.1 数制及其转换 2. 各种数制间的转换 (3)二进制 八进制从小数点开始分别向左、向右每三位分为一组，再将每 组用对应的八进制数位表示。 例.( 11 101 010 011.101 110 )2 = (3523.56)8 3 5 2 3 5 6 二进制数转换为八进制数时为上述逆运算。

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2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.1 数制及其转换 2. 各种数制间的转换 (4)二进制 十六进制从小数点开始分别向左、向右每四位分为一组，再将每组用对应的 十六进制数位表示。

例.(1111 0101 0011.1011 1000)2 =(F53.B8) 16 F 5 3 B 8二进制数转换为八进制数时为上述逆运算。

(5)其他十进制

转换成八进制、十六进制的原理与十进制转换成二进制原理 类似，仅需将基数改成8、16即可。大学计算机基础——计算机科学概论 10

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.2 计算机内信息的表示 1. 数值数据的表示 (1)整数的表示 ①无符号整数机器字长的所有位都表示数值大小，步骤： 首先将整数转换为二进制形式； 如果二进制位数不足位，则在二进制的左边补0。例.将9存储在8位字长的存储单元中。解：首先将9转换成二进制数1001;然后高位补4个0使总位数为8,得到 00001001;最后将该数存储在存储单元中。大学计算机基础——计算机科学概论 11

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.2 计算机内信息的表示 1. 数值数据的表示 (1)整数的表示 ②有符号整数在数据的最高位为符号位，0表示“正数”,1表示“负数”。例.将-9存储在8位字长的存储单元中。 解：8位中，最高位为符号位，余下7位是有效数值位；最后存储的结果是

10001001。【机器中整数的表示一般有原码、反码和补码表示法，此例是原码表示。】

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图2.1 浮点数据格式

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.2 计算机内信息的表示 1. 数值数据的表示 (2)小数的表示 定点表示 浮点表示

图2.1 浮点数据格式

(3)BCD(Binary Coded Decimal)码每四位二进制数为一组，表示一位十进制数。二进制编码 0000~1001,分别代表十进制数位0-9。大学计算机基础——计算机科学概论 13

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.2 计算机内信息的表示 2. 非数值数据的表示 (1)字符和字符串的表示 ①字符：ASCII码(American Standard Code for InformationInterchange)

②字符串：连续存放的字符编码 (2)汉字的表示：汉字输入码(输入汉字用)汉字机内码(机内存储和处理汉字用)

汉字字形码(输出汉字用)1981年我国国家标准局公布了GB2312-80,即《信息交换用汉字编码字 符集——基本集》,简称国标码。共收集常用汉字6763个，各种图形符号大学计算机基础——计算机科学概论 14

2.1 计算机常用的数制及机内信息表示2.1.2 计算机内信息的表示 2. 非数值数据的表示 (3)图像的表示：位图图像、矢量图像

图2.3 黑白图像的位图图像表示

(4)音频和视频的表示：在一般声像设备中，音频和视频信息通常都表示为模拟量，但计算机的 CPU却只能处理数字量。因此，无论音频信息或视频信息，在进入CPU以前 都要先转换为二进制数据(模/数转换),才能交给CPU加工处理；反之，从 CPU输出的声音/图像信息，也要先从二进制数据转换为音频/视频模拟信号 (数/模

转换),然后交给声像设备播放。大学计算机基础——计算机科学概论

2.2 门和电路

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