【文章內(nèi)容簡介】 計算機可以選用其中任何一種 。 例如下述字符串： 圖 21 字符串在主存中的存放 IF┗┛ AB┗┛ ELSE┗┛ READ (C)┗┛ 就可以按圖2－ 1所示從高位字節(jié)到低位字節(jié)依次存放在主存中 。 其中主存單元長度由 4個字節(jié)組成 。 每個字節(jié)中存放相應(yīng)字符的ASCII值 ， 文字表達(dá)式中的空格 “ ┗┛ ” 在主存中也占一個字節(jié)的位置 。 因而每個字節(jié)分別存放十進制的 73， 70， 32，65， 62， 66， 32， 69， 76， 83， 69， 32， 82， 69， 65， 68，40， 67， 41， 32。 （ 2） EBCDIC碼 EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)即所謂擴展的二／十進制交換碼 。 采用 8 bit編碼來表示一個字符 ，共可以表示 28＝ 256個不同符號 ， 但 EBCDIC中并沒有使用全部編碼 ， 只選用了其中一部分 ， 剩下的保留作擴充用 。EBCDIC碼常用于 IBM大型機中 。 在 EBCDIC碼制中 ， 數(shù)字“ 0” ～ “ 9” 的高 4位編碼都是 1111， 而低 4位編碼則依次為0000到 1001。 把高四位屏蔽掉 ， 也很容易實現(xiàn)從 EBCDIC碼到二進制數(shù)字值的轉(zhuǎn)換 。 3．漢字的表示方法 （ 1） 漢字的輸入編碼 為了能直接使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤把漢字輸入到計算機，就必須為漢字設(shè)計相應(yīng)的輸入編碼方法。當(dāng)前采用的方法主要有以下三類： 數(shù)字編碼 常用的是國標(biāo)區(qū)位碼，用數(shù)字串代表一個漢字輸入。區(qū)位碼是將國家 標(biāo)準(zhǔn)局公布的 6763個兩級漢字分為 94個區(qū)，每個區(qū)分 94位，實際上把漢字表示成二維數(shù)組，每個漢字在數(shù)組中的下標(biāo)就是區(qū)位碼。區(qū)碼和位碼各兩位十進制數(shù)字，因此輸入一個漢字需按鍵四次。例如“中”字位于第 54區(qū) 48位，區(qū)位碼為 5448。 數(shù)字編碼輸入的優(yōu)點是無重碼，且輸入碼與內(nèi)部編碼的轉(zhuǎn)換比較方便，缺點是代碼難以記憶。 拼音碼 拼音碼是以漢語拼音為基礎(chǔ)的輸入方法。凡掌握漢語拼音的人，不需訓(xùn) 練和記憶，即可使用。但漢字同音字太多，輸入重碼率很高，因此按拼音輸入后還必須進行同音字選擇，影響了輸入速度。 字形編碼 字形編碼是用漢字的形狀來進行的編碼 。 漢字總數(shù)雖多 ， 但是由一筆 一劃組成 ， 全部漢字的部件和筆劃是有限的 。 因此 ， 把漢字的筆劃部件用字母或數(shù)字進行編碼 ， 按筆劃的順序依次輸入 ， 就能表示一個漢字 。 例如五筆字型編碼是最有影響的一種字形編碼方法 。 除了上述三種編碼方法之外 ， 為了加快輸入速度 ， 在上述方法基礎(chǔ)上 ，發(fā)展了詞組 輸入 、 聯(lián)想輸入等多種快速輸入方法 。 但是都利用了鍵盤進行 “ 手動 ” 輸入 。 理想的輸入方式是利用語音或圖像識別技術(shù) “ 自動 ”將拼音或文本輸入到計算機內(nèi) ， 使計算機能認(rèn)識漢字 ， 聽懂漢語 ， 并將其自動轉(zhuǎn)換為機內(nèi)代碼表示 。 目前這種理想已經(jīng)成為現(xiàn)實 。 （ 2） 漢字的存儲 （ 漢字內(nèi)碼 ） 漢字內(nèi)碼是用于漢字信息的存儲 、 交換 、 檢索等操作的機內(nèi)代碼 ， 一般采用兩個字節(jié)表示 。 英文字符的機內(nèi)代碼是七位的 ASCII碼 ， 當(dāng)用一個字節(jié)表示時 ， 最高位為 “ 0” 。 為了與英文字符能相互區(qū)別 ， 漢字機內(nèi)代碼中兩個字節(jié)的最高位均規(guī)定為 “ 1” 。 例如漢字操作系統(tǒng) CCDOS中使用的漢字內(nèi)碼是一種最高位為 “ l”的兩字節(jié)內(nèi)碼 。 有些系統(tǒng)中字節(jié)的最高位用于奇偶校驗位 ， 這種情況下用三個字節(jié)表示漢字內(nèi)碼 。 （ 3） 漢字的輸出（漢字字模碼） 字模碼是用點陣表示的漢字字形代碼，它是漢字的輸 出形式。根據(jù)漢字輸出的要求不同，點陣的多少也不同。 簡易型漢字為 16 16點陣，提高型漢字為 24 24點陣、 32 32點陣，甚至更高。因此字模點陣的信息量是很大的， 所占存儲空間也很大。以 16 16點陣為例，每個漢字要 占用 32個字節(jié)，國標(biāo)兩級漢字要占用 256K字節(jié)。因此字模 點陣只能用來構(gòu)成漢字庫，而不能用于機內(nèi)存儲。字庫中 存儲了每個漢字的點陣代碼。當(dāng)顯示輸出或打印輸出時才 檢索字庫，輸出字模點陣，得到字形。圖 2－ 2示出了“大” 字的點陣及編碼。注意，漢字的輸入編碼、漢字內(nèi)碼、字 模碼是計算機中用于輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同用途 的編碼，不要混為一談。 圖 2－ 2 漢字的字模點陣及編碼 4． 校驗碼 元件故障 、 噪聲干擾等各種因素常常導(dǎo)致計算機在處理信息過程中出現(xiàn)錯誤 。 例如將 1位 x從部件 A傳送到部件 B， 可能由于傳送信道中的噪聲干擾而受到破壞 ， 以至于在接收部件 B收到的是而不是 x。 為了防止這種錯誤 ， 可將信號采用專門的邏輯線路進行編碼以檢測錯誤 ， 甚至校正錯誤 。通常的方法是 ， 在每個字上添加一些校驗位 ， 用來確定字中出現(xiàn)錯誤的位置 。 計算機中常用這種檢錯或糾錯技術(shù)進行存儲器讀寫正確性或傳輸信息的檢驗 。 這里僅介紹檢錯碼中的奇偶校驗碼 。 最簡單且應(yīng)用廣泛的檢錯碼是采用一位校驗位的奇校驗或偶校驗 。 設(shè) X＝ (x0 x1 ? xn1)是一個 n位字 ， 則奇校驗位 定義為 C ＝ x0x1? xn1 式中 ⊕ 代表按位加 ， 表明只有當(dāng) X中包含有奇數(shù)個 1時 ， 才能使 ＝ 1， 即 C＝0。 同理 ， 偶校驗位 C定義為 C＝ x0x1? xn1 即 X中包含偶數(shù)個 1時 ， 才使 C＝ 0。 假設(shè)一個字 X從部件 A傳送到部件 B。 在源點 A， 校驗位 C可用上面公式算出來 ， 并合在一起將 ( x0 x1 ? xn1 C )送到 B。 假設(shè)在 B點真正接收到的是X＝ ( x’0 x’1 ? x’n1 C’ )， 然后計算 F＝ ( x’0 x’1 ? x’n1 C’ )若 F＝ 1，意味著收到的信息有錯 ， 例如 (x0 x1 ? xn1 )中正巧有一位變 “ 反 ” 時就會出現(xiàn)這種情況 。 若 F＝ 0， 表明 X字傳送正確 。 奇偶校驗可提供單個錯誤檢測 ， 但無法檢測多個錯誤 ， 更無法識別錯誤信息的位置 。 【 例２ ． ７ 】 已知下表中左面一欄有 5個字節(jié)的數(shù)據(jù) 。 請分別是用奇校驗和偶校驗進行編碼 ，填在中間一欄和右面一欄 。 解：假定最低一位為校驗位 ， 其余高 8位為數(shù)據(jù)位 ， 列表如下 。 從中看出 ， 校驗位的值取 。還是取 1， 是由數(shù)據(jù)位中 1的個數(shù)決定的 。 數(shù)據(jù) 偶校驗編碼 奇校驗編碼 10101010 101010100 101010101 01010100 010101001 010101000 00000000 000000000 000000001 01111111 011111111 011111110 11111111 111111110 111111111 2． 1． 2 計算機中 算術(shù)運算和邏輯運算 1． 二進制數(shù)的算術(shù)運算 （ 1） 定點數(shù)運算 ① 定點數(shù)加法／減法運算 定點數(shù)的加法和減法運算使用補碼較為方便 。 對于定點小數(shù)的運算規(guī)則如下： 加法： [X＋ Y]補 ＝ {[X]補 ＋ [y]補 } mod 2 減法： [X－ Y]補 ＝ {[X]補 ＋ [－ y]補 } mod 2 當(dāng)運算結(jié)果超過了定點數(shù)的表示范圍時 ， 則產(chǎn)生溢出(Overflow)， 常用的溢出檢測機制主要有以下兩種： 進位判決法： 令 Cn— 1表示次高位 (最高數(shù)值位 )向最高位 (符號位 )的進位 ， Cn則表示符號位的進位 ， 則結(jié)果是否溢出的判決表如表 2－ 2所示 ， 即 CnCn— 1＝ 1時溢出 。 這里 ， 表示異或 。 表 2－ 2 溢出的判決表 Cn Cn－ 1 Overflow＝ CnCn－ 1 0 0 無溢出 0 1 溢出 1 0 溢出 1 1 無溢出 【 例２ .８ 】 X＝ (100)10＝ (01100100)2， Y＝ (50)10＝ (00110010)2，求 X＋ Y。 解： [X]補 ＝ 01100100， [y]補 ＝ 00110010 [X＋ Y]補 ＝ [X]補 ＋ [y]補 ＝ 10010110 Cn Cn— 1＝ 1， 表示結(jié)果溢出 。 【 例２ . ９ 】 X＝ (－ 100)l0— (－ 01100100)2， Y＝ (－ 50)l0＝ (－00110010)2， 求 X－ Y。 解： [X]補 ＝ 10011100， [－ y]補 ＝ 00110010 [X－ Y]補 ＝ [X]補 ＋ [－ Y]補 ＝ 11001110 CnCn－ 1＝ 0， 因此沒有溢出 。 雙符號位判決法： 采用兩位二進制位來表示符號位： 00～正號 ， 11～負(fù)號 ， 根據(jù)運 算結(jié)果的符號位也可以判定其是否溢出 ， 其判決表如表 2． 3所示 。 表 2－ 3 雙符號位判決表 運算結(jié)果的符號位 Overflow 運算結(jié)果的符號位 Overflow 00 無溢出 10 溢出 01 溢出 11 無溢出 【 例 】 X＝ (100)l0＝ (01100100)2， Y＝ (50)l0＝ (00110010)2，求 X＋ Y。 解： [X]補 ＝ 001100100 [Y]補 ＝ 000110010 [X＋ Y]補 ＝ [X]補 ＋ [y]補 ＝ 010010110 其符號位為 0 1， 說明結(jié)果溢出 。 ② 定點數(shù)乘法運算 在作定點數(shù)的乘法運算時采用原碼比較方便 。 通常使用原碼一位乘法來求兩個定點數(shù)的乘積 。 運算規(guī)則： 乘積的符號位等于乘數(shù)和被乘數(shù)的符號位進行異或； 乘積的值等于兩數(shù)絕對值之積 ， 即乘數(shù)和被乘數(shù)的絕對值進行移位相加 。 算法： (用絕對值進行運算 ) 令 X表示被乘數(shù) ， Y表示乘數(shù) ， P表示部分積以存放中間結(jié)果 ， flag用作判別位 ， count用作計數(shù) 。 令 P＝ 0； count＝ 0； flag＝ 0； P和 Y一起右移一位 (P為高位部分 ， Y為低位部分 )，右移時 P的最高位補 0， P的最低位移入 Y的最高位 ，Y的最低位移入到 flag中； 如果 flag＝ 1同 P＝ P＋ X， 否則 P不變； count＝ count＋ 1， 如果 count超過 Y的位數(shù)則運算停止 ， 否則轉(zhuǎn)到上述第 2步繼續(xù)執(zhí)行； P和 Y的內(nèi)容就是所求乘積的絕對值 ， 其中 P存放積的高位 ， 而 Y存放積的低位 。 【 例２ ． １１ 】 X＝ (10)l0＝ (1010)2， Y＝ (－ 6)10＝ (－0110)2， 求 X， Y。 解： [▕ X▏ ]原 ＝ 1010， [▕ Y▏ ]原 ＝ 0110 乘積的符號位 S ＝ 0 1 ＝ 1。 表 2－ 4 定點數(shù)乘法運算表 執(zhí)行動作 部分積 P 乘數(shù) Y 判別位Flag counter 初始化 0000 0110 0 0 右移 0000 0011 0 1 右移 0000 0001 1 2 P+X 1010 右移 0101 0000 1 3 P+X 1111 右移 0111 1000 0 4 右移 0011 1100 0 5 則所得乘積為 (－ 00111100)2＝ (－ 60)l0 ③ 定點數(shù)除法運算 定點數(shù)的除法通常也常用原碼進行 。 下面介紹常用的加減交替法求兩個數(shù) X和 Y 的商 。 運算規(guī)則： 商的符號位同定點數(shù)原碼乘法的處理方法 ， 由兩數(shù)的符號位進行異或；兩數(shù)的絕對值部分進行相除； 算法： (求 X／ Y， 設(shè) X、 Y的數(shù)值部分長