【文章內(nèi)容簡介】 45 3. 原碼、反碼和補碼 二進制數(shù)在計算機中以機器數(shù)形式存放時， 在進行數(shù)值運算時，也應考慮到符號位的處理。 機器數(shù)有三種表示方法：原碼、反碼和補碼。 2022/8/17 大學計算機基礎 46 帶符號數(shù)的表示 :設一個數(shù)在機器中占 8位 . [X]原 = 1. 原碼 0X X=0 +7: 00000111。 +0: 00000000 1|X| X=0 7: 10000111。 0: 10000000 2. 反碼 [X]反 = 0X X=0 +7: 00000111。 +0: 00000000 1|X| X=0 7: 11111000。 0: 11111111 2022/8/17 大學計算機基礎 47 正數(shù) : 三碼相同 。 負數(shù) : 除符號位外 , 反碼按位取反 , 補碼則等于反碼＋ 1, 而原碼不變 . 3. 補碼 [X]補 = 0X X=0 +7: 00000111。 +0: 00000000 1|X|+1 X=0 7:11111001。 0:00000000 2022/8/17 大學計算機基礎 48 11111011 11111111 00000100 4的補碼 5的補碼 （原碼 10000101） 結果為 1的補碼 （原碼 10000001） + 11110111 11111011 + 9的補碼 5的補碼 11110010 1 14的補碼 最高位丟失 優(yōu)點：符號位參與運算；減運算變?yōu)榧舆\算 。 補碼的運算 2022/8/17 大學計算機基礎 49 非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機中的表示 數(shù)值數(shù)據(jù)用于表示數(shù)量的多少，可以參與數(shù)值計算。非數(shù)值型數(shù)據(jù)則包括英文字母、阿拉伯數(shù)字、各種標點符號、專用符號、漢字符，以及表示聲音、圖形、圖像等音頻、視頻信息的數(shù)據(jù)。所有這些數(shù)據(jù)，在計算機中也都只能采用二進制數(shù)的編碼形式來表示，所以必須對各種數(shù)據(jù)進行編碼。 所謂編碼，指的是使用某種符號的組合，表示特定對象信息的過程。 2022/8/17 大學計算機基礎 50 1. 二－十進制編碼 ( 8421BCD碼 ) 用四位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)的編碼方法 . BCD碼 二進制 十進制 BCD碼 二進制 十進制 0000 0000 0 1000 1000 8 0001 0001 1 1001 1001 9 0010 0010 2 0001 0000 1010 10 0011 0011 3 0001 0001 1011 11 0100 0100 4 0001 0010 1100 12 0101 0101 5 0001 0011 1101 13 0110 0110 6 0001 0100 1110 14 0111 0111 7 0001 0101 1111 15 2022/8/17 大學計算機基礎 51 2. ASCII 字符編碼 (American Standard Code for Information Interchange) 采用 7 位二進制編碼，表示 27（ 128 個）常用字符 , 對應十進制數(shù)從 0 ~ 127。 ? 控制字符 : 33個 , 從 0 ~ 31, 127 ? 普通字符 : 95個 , 從 32 ~ 126 如 : “a”字符的編碼 110 0001, 對應十進制數(shù) 97。 換行符 → 0AH →10 。 回車符 → 0DH →13 。 空格符 → 20H →32 。 ?0?~?9?: →30H ~ 39H →48 ~ 57 ?A?~?Z?: →41H ~ 5AH →65 ~ 90 ?a?~?z?: →61H ~ 7AH →97 ~ 122 2022/8/17 大學計算機基礎 52 中文信息處理系統(tǒng)流程框圖 輸入碼 交換碼 字形碼 機內(nèi)碼 漢字輸出 漢字輸入 3. 中文字符編碼 漢字處理系統(tǒng)中，輸入、內(nèi)部處理、輸出對漢字編碼要求不同，需要進行一系列漢字編碼轉換。 2022/8/17 大學計算機基礎 53 ⑴ 交換碼 (國標碼 ) GB231280 規(guī)定 : 每個漢字符用兩個字節(jié)表示 , 第一字節(jié)稱區(qū)碼 , 第二字節(jié)稱位碼。為了與 ASCII碼兼容 , 各字節(jié)最高位為 0。 區(qū)碼 位碼 ? 漢字分 94區(qū)，每個區(qū) 94個漢字。區(qū)號、位號構成區(qū)位碼。 ? 區(qū)號和位號構成區(qū)位碼，各加32構成國標碼。 2022/8/17 大學計算機基礎 54 ⑵ 機內(nèi)碼 漢字在計算機內(nèi)部存儲 , 處理時的表示形式 . 為與 ASCII碼區(qū)分 , 各字節(jié)最高位置為 1. 漢字符 國標碼 機內(nèi)碼 中 (01010110 01010000)B (11010110 11010000)B ⑶ 輸入碼 數(shù)字碼 : 區(qū)位碼 , 國標碼 , 電報碼等 . 拼音碼 : 全 /雙拼 , 微軟拼音 , 自然碼 , 智能 ABC等 . 字形碼 : 五筆字型 , 鄭碼等 . 音形碼 : 拼音碼與字形碼相結合 , 自然碼 , 太極碼等 . (86) (80) 2022/8/17 大學計算機基礎 55 ⑷ 漢字字型碼 點陣 :漢字型點陣代碼 . 有 16 16。 24 24。 32 32。 48 48 等點陣編碼。優(yōu)點：存儲方式簡單 , 無需轉換可直接輸出 , 但字型放大后效果較差。 矢量 : 存儲的是描述漢字字型的輪廓特征 . 字型放大后的效果好 . 每個漢字占 32B 2022/8/17 大學計算機基礎 56 數(shù)據(jù)在計算機中的存儲 1．名詞術語 ⑴ 位（ bit）：位（ bit）用來表示兩個不同的狀態(tài)，是存儲在計算機中的最小的數(shù)據(jù)單位，也就是二進制數(shù)的最小單位 . ⑵ 位模 式 ：位模式指的是由若干位組成的一個序列。位模式的長度取決于要表示的數(shù)據(jù)的數(shù)量。例如ASCII碼字符一共有 128個符號，則可以用長度是 7的位模式表示。 2022/8/17 大學計算機基礎 57 ⑶ 字節(jié)（ Byte） 將長度為 8的位模式稱之為字節(jié)（ Byte）。即一個字節(jié)由 8位二進制數(shù)構成： 1 Byte＝ 8 bit。字節(jié)用大寫字母 B表示。字節(jié)是用于表示、衡量內(nèi)存儲器或者其他存儲設備容量大小的基本單位，常用單位還有： KB、 MB、 GB、 TB、 PB、 EB等。 1KB＝ 210B＝ 1024B 1MB＝ 210KB＝ 1024KB＝ 220B＝ 10242B＝ 1,048,576B 1GB＝ 210MB＝ 1024MB＝ 230B＝ 10243B＝ 1,073,741,824B 1TB＝ 210GB＝ 1024GB＝ 240B＝ 10244B＝ 12B 1PB＝ 210TB＝ 1024TB＝ 250B＝ 10245B 1EB＝ 210PB＝ 1024PB＝ 260B＝ 10246B 2022/8/17 大學計算機基礎 58 ⑷ 字（ Word）與字長（ Word Length） 字指的是 CPU進行數(shù)據(jù)處理和運算的單位。 字長則是字的長度。字長取決于 CPU中寄存器存儲單元的長度，即 CPU一次能夠直接處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。它的長度直接關系到計算機的計算精度、運算速度和功能的強弱，常用于衡量CPU的性能。一般情況下，字長越長，計算精度越高，處理能力越強。 2022/8/17 大學計算機基礎 59 ⑸ 內(nèi)存地址（ Memory Address） 內(nèi)存地址指的是內(nèi)存儲器中用于區(qū)分、識別各個存儲單元的標識符。內(nèi)存地址使用無符號的二進制整數(shù)表示。 地址空間指的是內(nèi)存儲器中可標識的獨立地址單元的總數(shù)。 2022/8/17 大學計算機基礎 60 2．數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)在內(nèi)存儲器中是以字為單位存儲的。當計算機 CPU的字長與內(nèi)存儲器存儲單元的字長相同時，則每個存儲單元可以存儲一個數(shù)據(jù)（字）。 存儲單元和內(nèi)存地址 內(nèi)存地址 存儲單元 0000H 0001H 0002H 34H 0003H 12H 0004H … … 當 CPU的字長大于存儲單元的字長時，則將一個字按存儲單元的字長拆分后順序存儲到連續(xù)的存儲單元中。 2022/8/17 大學計算機基礎 61 計算機系統(tǒng)的組成與工作原理 諾依曼計算機體系結構 ?采用二進制數(shù) 。 ? 程序與數(shù)據(jù)都存放在內(nèi)存中 。 ? 硬件組成 : 控制器 , 運算器 ,內(nèi)存儲器 , 輸入設備 , 輸出設備 五大功能部分 . 2022/8/17 62 操作系統(tǒng) : Windows、 Unix、 Linux 語言處理程序 : C, Pascal, VB, 編譯程序 實用程序 : 診斷程序、排錯程序等 辦公軟件包、管理信息系統(tǒng)等 輸入設備 : 鍵盤 , 鼠標 , 掃描儀 輸出設備 : 顯示器 , 打印機 外存儲器 : 軟盤 , 硬盤 , 光盤 , 閃存盤 (U盤 ) 網(wǎng)絡設備 : 網(wǎng)卡 , 調(diào)制解調(diào)器等 外部設備 主機 內(nèi)存 CPU 控制器 運算器 (寄存器 ) 隨機存儲器 (RAM) 只讀存儲器 (ROM) (高速緩沖存儲器 Cache) 軟件 硬件 計算機系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件 應用軟件 2022/8/17 大學計算機基礎 63 計算機硬件系統(tǒng) ① 程序計數(shù)器 (PC): 存放當前要執(zhí)行的指令地 址 。對程序中的指令進行計數(shù) ,并能自動加 1. ② 指令寄存器 (IR): 保存當前正在執(zhí)行的指令 . 指令從內(nèi)存取出經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器 (DR)送往 (IR). ③ 指令譯碼器 (IE): 識別指令的功能 , 分析指 令 的操作要求 . ④ 時序控制電路 : 生成時序信號 , 協(xié)調(diào)計算機各部件在指令執(zhí)行周期的工作 . ⑤ 操作控制電路 : 產(chǎn)生各種控制操作命令 . 1. 控制器（ CU） 主