計(jì)算機(jī)導(dǎo)論2課件

1、計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論第一章 數(shù)據(jù)存儲計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲位（bit，binary digits）信息是以0和1的模式編碼的，這些數(shù)字稱為位布爾運(yùn)算處理真/假值的運(yùn)算假設(shè)0代表False（假），1代表True（真），對位的運(yùn)算看做是對真/假值的操作3個基本的布爾運(yùn)算AND（與）、OR（或）以及XOR（異或）計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲布爾運(yùn)算P：代表一個語句Q：代表另一個語句P AND Q 、P OR Q 、P XOR QP：李華是一名足球運(yùn)動員Q：李華是一名乒乓球運(yùn)動員P AND Q：李華是一名足球運(yùn)動員并且是一名乒乓球運(yùn)動員計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo)

2、 論1.1 位和位存儲布爾運(yùn)算P：代表一個語句Q：代表另一個語句P AND Q 、P OR Q 、P XOR QP：李華是一名足球運(yùn)動員Q：李華是一名乒乓球運(yùn)動員P OR Q：李華是一名足球運(yùn)動員或者是一名乒乓球運(yùn)動員計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲布爾運(yùn)算P：代表一個語句Q：代表另一個語句P AND Q 、P OR Q 、P XOR QP：上海到北京的14次列車下午6點(diǎn)開Q：上海到北京的14次列車下午4點(diǎn)開P XOR Q：上海到北京的14次列車下午6點(diǎn)開或者上海到北京的14次列車下午4點(diǎn)開計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲布爾運(yùn)算計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲布爾運(yùn)算NOT運(yùn)算只

3、有一個輸入輸出是輸入的相反值A(chǔ): 李華是一名足球運(yùn)動員NOT A：李華不是一名足球運(yùn)動員計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲門和觸發(fā)器門一種設(shè)備，給出一種布爾運(yùn)算輸入值時(shí)，可以得到該布爾運(yùn)算的輸出值；可以通過很多技術(shù)制造，如齒輪、繼電器和光學(xué)設(shè)備；現(xiàn)在多是通過微電子電路實(shí)現(xiàn)，數(shù)字0 和1用電壓電平表示。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲門和觸發(fā)器門為構(gòu)造計(jì)算機(jī)提供基礎(chǔ)構(gòu)件計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲門和觸發(fā)器觸發(fā)器一個可以產(chǎn)生0或1輸出值的電路；值保持不變，除非其他電路過來的臨時(shí)脈沖使其改變成另一個值。若兩個輸入值一直是0，那么輸出值（0或1）不會改變計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位

4、存儲門和觸發(fā)器若上端輸入值變?yōu)?，那么輸出值變?yōu)?計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲門和觸發(fā)器若上端輸入值變?yōu)?，那么輸出值變?yōu)?計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲門和觸發(fā)器若上端輸入值變?yōu)?，那么輸出值變?yōu)?計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲門和觸發(fā)器若下端輸入值變?yōu)?，那么輸出值變?yōu)?觸發(fā)器是計(jì)算機(jī)中存儲二進(jìn)制位的一種方法計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲十六進(jìn)制計(jì)數(shù)法數(shù)制按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱數(shù)制；生活中的數(shù)制十進(jìn)制十二進(jìn)制：1年12個月，英語一打十六進(jìn)制：半斤八兩，算盤六十進(jìn)制：1小時(shí)60分計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲十六進(jìn)制計(jì)數(shù)法數(shù)制二進(jìn)制使用數(shù)字0

5、和1等符號來表示數(shù)值且采用“逢二進(jìn)一”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制十進(jìn)制是使用數(shù)字1、2、9、0等符號來表示數(shù)值且采用“逢十進(jìn)一”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制八進(jìn)制使用數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7來表示數(shù)值且采用“逢八進(jìn)一”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲十六進(jìn)制計(jì)數(shù)法數(shù)制十六進(jìn)制采用十六個不同的記數(shù)符號表示數(shù)值，即數(shù)碼：09及A、B、C、D、E、F。其中A表示十進(jìn)制數(shù)10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F(xiàn)表示15?！胺晔M(jìn)一”。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.1 位和位存儲十六進(jìn)制計(jì)數(shù)法用一個符號表示位模式的4位10110101：B51010010011001000:A4C8計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo)

6、論1.2 主存儲器主存儲器為了存儲數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)包含大量的電路（如觸發(fā)器）；每一個電路存儲單獨(dú)的一個位，這種位存儲器被稱為計(jì)算機(jī)的主存儲器。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器存儲單元主存儲器以存儲單元（cell）的可管理單位組織起來的；一個典型的存儲單元容量是8位；一個8位的串稱為一個字節(jié)（byte）。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器存儲單元通常假設(shè)存儲單元的位是排成一行的，左端稱為高位端，右端稱為低位端；高位端的最左一位稱作高位或最高有效位；低位端的最右一位稱為低位或最低有效位。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器地址為了區(qū)分計(jì)算機(jī)主存儲器中的各存儲單元，每個存儲單元被賦予一個唯一的“名字”，

7、稱為地址；地址都是用數(shù)字表示的；把所有的存儲單元看做是排成一行的，按照這個順序從0開始編號下一個單元、前一個單元計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器地址將存儲單元和存儲單元的位進(jìn)行排序：所有二進(jìn)制位本質(zhì)上被排成一長行計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器實(shí)際存放位的電路還組合別的電路使得其他電路可以在存儲單元中存入和取出數(shù)據(jù)；其他電路通過電信號請求從存儲器中得到指定地址的內(nèi)容（讀操作）；或請求把某個位模式存放到指定地址的存儲單元里（寫操作）。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器RAM（Random Access Memory）隨機(jī)存取存儲器因?yàn)橹鞔鎯ζ饔瑟?dú)立的、可編址的存儲單元組成，可根據(jù)需要獨(dú)立的訪

8、問這些存儲單元；用任何順序訪問存儲單元；RAM可用其他更小型化和更快響應(yīng)時(shí)間的技術(shù)制造。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器DRAM許多技術(shù)將位存儲為可快速消散的電荷；需要附加電路（稱為刷新電路）在1s內(nèi)反復(fù)補(bǔ)充電荷很多次；因?yàn)檫@種不穩(wěn)定性，稱為動態(tài)存儲器（dynamic memory），即DRAM；SDRAM同步動態(tài)RAM，附加的技術(shù)可縮短從存儲單元取出信息所需要的時(shí)間。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.2 主存儲器容量的度量bit：位byte：字節(jié)（8位）KB（kilobyte）：千字節(jié)（210字節(jié)，1024字節(jié)）MB：兆字節(jié)（ 220字節(jié)，1024KB）GB：吉字節(jié)TB、PB、EB、ZB、YB計(jì) 算

9、機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器海量存儲器磁盤、CD盤、DVD盤、磁帶、閃存驅(qū)動器穩(wěn)定、容量大、價(jià)格低一般需要機(jī)械運(yùn)動，主存儲器的工作由電子器件實(shí)現(xiàn)的，海量存儲器的數(shù)據(jù)存取需要時(shí)間長計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁盤里面是盤片，表面有磁介質(zhì)的涂層存儲數(shù)據(jù)；讀/寫磁頭安裝在盤片的上面和/或下面；盤片旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁頭相對于磁道的圓圈轉(zhuǎn)動；移動磁頭時(shí)，對各個同心的磁道進(jìn)行存??；磁盤存取系統(tǒng)包含若干個安裝在同一根軸上的盤片，盤片之間有距離使得磁頭可以在盤片之間滑動，所有磁頭是一起移動的；磁頭移動訪問一組磁道，稱為柱面；計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁盤計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量

10、存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁盤計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁盤扇區(qū)：一個磁道可以包含的數(shù)據(jù)通常比每一個要處理的多，所以每個磁道劃分成若干個小弧區(qū)，稱為扇區(qū)；所有扇區(qū)包含相同數(shù)目的二進(jìn)制位（典型512字節(jié)到若干KB）；簡單的磁盤存儲系統(tǒng)，所有磁道分為相同數(shù)目的扇區(qū)；事實(shí)上大容量磁盤，邊緣磁道包含的扇區(qū)遠(yuǎn)多于靠近中心的磁道。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁盤區(qū)位記錄技術(shù)：相鄰的磁道被統(tǒng)一命名為區(qū)，一個典型盤片大約包含10個區(qū)；一個區(qū)的磁道有相同數(shù)目的扇區(qū)；靠外的區(qū)中每個磁道包含的扇區(qū)比靠內(nèi)的區(qū)多；磁道和扇區(qū)的位置在磁盤格式化的過程中磁化形成計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)

11、系統(tǒng)磁盤尋道時(shí)間：讀/寫磁頭從一個磁道移到另一個磁道所需要的時(shí)間，即將磁頭組合定位到合適的柱面的時(shí)間；旋轉(zhuǎn)延遲或等待時(shí)間：盤片旋轉(zhuǎn)一周所需要時(shí)間的一半，即讀/寫磁頭到達(dá)所要求磁道后，等待盤片旋轉(zhuǎn)使讀/寫磁頭位于所要存取的數(shù)據(jù)（扇區(qū)）上所需要的平均時(shí)間；計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁盤存取時(shí)間：尋道時(shí)間和等待時(shí)間之和；傳輸速率：在磁盤上讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)的速率，盤片旋轉(zhuǎn)一次邊緣道通過讀/寫磁頭傳遞的數(shù)據(jù)要多于內(nèi)區(qū)道，因此速率根據(jù)盤片部分的不同而變化。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁盤為了高速旋轉(zhuǎn)，讀/寫磁頭不接觸盤片，懸浮在盤片表面；因?yàn)榇疟P操作需要物理運(yùn)動，所以時(shí)間以

12、毫秒（千分之一秒）度量，而電子電路延遲時(shí)間以納秒（十億分之一秒）甚至更小計(jì)算的。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器磁學(xué)系統(tǒng)磁帶脫機(jī)檔案數(shù)據(jù)存儲、備份等；容量大、可靠性高、性價(jià)比好等優(yōu)點(diǎn)；但順序存取，存取不便且速度不高。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器光學(xué)系統(tǒng)CD（Compact Disk，光盤）直徑12cm（大約5英寸），由涂著保護(hù)層的反射材料組成；計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器光學(xué)系統(tǒng)CD（Compact Disk，光盤）CD上的信息軌道呈螺旋形，被劃分為稱為扇區(qū)的單元，數(shù)據(jù)存儲容量是2KB；信息按照線性密度存儲在螺旋形軌道上，即外邊緣的環(huán)道存放的信息比內(nèi)部的多。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo)

13、論1.3 海量存儲器光學(xué)系統(tǒng)計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器光學(xué)系統(tǒng)CD（Compact Disk，光盤）600-700MBDVDGB藍(lán)光使用藍(lán)色激光容量更大，是DVD的5倍計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器光學(xué)系統(tǒng)計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器閃存驅(qū)動器閃存技術(shù)在閃存系統(tǒng)中，用電子信號將二進(jìn)制位直接送到存儲介質(zhì)中；電子信號使得該介質(zhì)中二氧化硅的微小晶格截獲電子，從而轉(zhuǎn)換微電子電路的性質(zhì)，并能保持截獲的電子多年。批量擦除，反復(fù)擦除會逐漸損壞二氧化硅的晶格，所以不適合主存儲器應(yīng)用（改寫多次），其他場合數(shù)碼相機(jī)、移動電話計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.3 海量存儲器閃存驅(qū)動器閃存技術(shù)閃存驅(qū)動器U

14、盤，USB閃存驅(qū)動器SD存儲卡（2GB）SDHC存儲卡（32GB）SDXC存儲卡（TB）數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)、音樂播放器、汽車導(dǎo)航計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息文本的表示文本的每個不同符號被賦予唯一的位模式ASCII碼美國國家標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會ANSI，后ISO國際標(biāo)準(zhǔn)采用7位二進(jìn)制位編碼，共可表示27128個字符英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號、0-9、空格符、回車符、換行符計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息文本的表示ASCII碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼計(jì)算機(jī)中常以8位二進(jìn)制，即一個字節(jié)為單位表示信息，因此將ASCII碼的最高位取0。擴(kuò)展ASCII碼當(dāng)ASCII碼的最高位取1時(shí)，又可表示128個字符，這

15、種編碼稱為擴(kuò)展ASCII碼。ISO開發(fā)了大量的ASCII擴(kuò)展。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息文本的表示漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)GB231280提供了“中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼”，簡稱國標(biāo)碼該字符集把常用漢字分成二個字庫一級字庫3755個漢字，通常占使用漢字的90左右，按拼音字母順序排列。二級字庫不太常用，有3008個漢字，按部首順序排列。另外還收錄了一些圖形符號。共計(jì)7445個。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息文本的表示漢字編碼國標(biāo)碼用2個字節(jié)來表示一個漢字。2個字節(jié)的最高位均不用

16、，置0。機(jī)內(nèi)碼：計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用，國標(biāo)碼的最高位置1。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息文本的表示GBK镕GB180302000年BIG5繁體字計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息文本的表示Unicode擴(kuò)充的ASCII不足以容納亞洲語言和東歐語言；一個特定文檔只能在一個選定的標(biāo)準(zhǔn)中使用，無法支持包含不同語種的語言文本的文檔；針對各國文字、符號進(jìn)行統(tǒng)一性編碼。UCS-2、UCS-4UTF-8、UTF-16、UTF-32計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息文本的表示文本文件文件：海量存儲系統(tǒng)中的信息一般被分組為較大的單元，稱為文件；由一

17、長串根據(jù)ASCII或Unicode編碼的符號組成的文件稱為文本文件；文本編輯器字處理程序計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息數(shù)值的表示二進(jìn)制記數(shù)法0：01：12：103：1165535：11111111 11111111ASCII碼：16位（最大數(shù)：99）計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息圖像的表示通常將圖像表示為一組點(diǎn)，每一個點(diǎn)稱為一個像素；每個像素的顯示被編碼，整個圖像就表示成這些已編碼像素的集合，這個集合稱為位圖；計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息圖像的表示黑白圖像每個像素由一個位表示，位的值取決于相對應(yīng)像素是黑還是白；每個像素由一組位（通常8個）表示，使得灰色陰影

18、可以表示出來；計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息圖像的表示彩色圖像RGB編碼紅綠藍(lán)三原色，一個字節(jié)表示一個顏色成分的強(qiáng)度，一個像素需要3個字節(jié)的存儲空間；亮度成分+兩個顏色成分亮度：紅綠藍(lán)部分的總和，事實(shí)上是像素中白光的數(shù)量；色度：藍(lán)色度和紅色度，取決于像素亮度與藍(lán)或紅光數(shù)量之間的差。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息聲音的表示按有規(guī)律的時(shí)間間隔對聲波的振幅采樣，記錄得到的數(shù)值序列；如每秒8000次的采樣頻率，用于遠(yuǎn)程語音電話通信中。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.4 用位模式表示信息聲音的表示通信一端的語音被編碼為數(shù)字值，表示每秒8000次的聲音振幅，將數(shù)值通過通信線路傳輸?shù)浇邮斩?，?/p>

19、現(xiàn)聲音；CD：每秒44100次采樣頻率，每次采樣的數(shù)據(jù)以16位的形式表示出來（立體聲需要32位）。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制記數(shù)法每一個位置的表示都與一個量值相關(guān)聯(lián)計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制記數(shù)法求二進(jìn)制表示所表示的數(shù)值計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)任何一個N進(jìn)制數(shù)A可用位權(quán)法表示A = AnAn-1A1A0. A-1A-2A-m A = An N n + An-1 N n-1 + + A1 N 1 + A0 N 0 + A-1 N -1 + + A-m N -m -m = Ai N i N i是數(shù)字Ai的權(quán) i=n計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)（1

20、011.01）2 12 3 02 2 12 1 12 0 021 122計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng) （426.43）8 48 228 168 0481382 （5A8F）16 516 3A16 2816 1 F16 0計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制記數(shù)法求二進(jìn)制表示所表示的數(shù)值：位權(quán)法展開計(jì)算（1011.01）2 12 3 02 2 12 1 12 0 021 122 11.25計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制記數(shù)法如何用二進(jìn)制記數(shù)法計(jì)數(shù)（十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)）采用“除基（2）取余法”；將十進(jìn)制整數(shù)逐次除以需轉(zhuǎn)換為的數(shù)制的基數(shù)，直到商為0為止；將得到的余數(shù)

21、自下而上排列即可。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制記數(shù)法將55轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)： 2 55 1 2 27 1 2 13 1 2 6 0 2 3 1 2 1 1 0 得到的余數(shù)從后至先依次為： 1、1、0、1、1、1可得到：（55）10（110111）2計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制記數(shù)法十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)采用“乘基取整法”；十進(jìn)制小數(shù)逐次乘以需轉(zhuǎn)換為的數(shù)制的基數(shù)，直到小數(shù)部分的當(dāng)前值等于0為止；將得到的整數(shù)自上而下排列。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制記數(shù)法將0.625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)： 0. 625 2 1 .25 2 0 . 5 2 1 . 0 （0.

22、625）10 （0.101）2 計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制加法計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.5 二進(jìn)制系統(tǒng)二進(jìn)制加法 10.011 + 100.110 111.001 111010 + 11011 1010101計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法當(dāng)今計(jì)算機(jī)表示整數(shù)最普遍的系統(tǒng)；采用固定數(shù)目的二進(jìn)制位表示系統(tǒng)的每一個數(shù)值，如用32位的模式表示。下面使用長度為3和4的位模式進(jìn)行說明計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法先規(guī)定適當(dāng)長度的一組二進(jìn)制0，接著用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，直到只有一個0，其他都是1的模式形成。這些模式表示數(shù)值0，1， 2， 3；表示負(fù)值的模式是這樣獲得

23、的：先規(guī)定一組適當(dāng)長度的二進(jìn)制1，接著按照二進(jìn)制反向計(jì)數(shù)，直到只有一個1，其他都是0的模式形成。這些模式表示數(shù)值-1，-2，-3 。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法最左邊的位常稱為符號位（sign bit）符號位為1的模式表示負(fù)值符號位為0的模式表示非負(fù)值計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法絕對值相同的正負(fù)數(shù)值之間的模式很相近，從右向左讀時(shí)，直到第一個二進(jìn)制1，它們都是相同的；然后，以這個1為分界線，左面的位模式互為補(bǔ)碼（轉(zhuǎn)換所有0為1，轉(zhuǎn)換所有1為0） ；絕對值相同的正負(fù)值的位模式相互轉(zhuǎn)換計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.

24、6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法二進(jìn)制補(bǔ)碼表示法的解碼算法符號位0，讀出這個數(shù)值，就好像這個模式是一個二進(jìn)制表示；如0110表示數(shù)值6，因?yàn)?10是6的二進(jìn)制表示符號位1，表示的數(shù)值是負(fù)的，找到其絕對值。如1010解碼： 負(fù)的，利用“復(fù)制及取反”步驟獲得了模式0110，是6的二進(jìn)制表示，原始模式是-6計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法二進(jìn)制補(bǔ)碼表示法的解碼算法計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法中的加法采用二進(jìn)制加法中使用的算法來計(jì)算二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法中的數(shù)值相加；只是包括答案的所有位模式長度都相同。 加法運(yùn)算0101和0010得出0111，0111和1011得出001

25、0（0111+1011=10010，縮減為0010）。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法中的加法計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法中的加法一個主要優(yōu)點(diǎn)任何帶符號數(shù)字組合的加法都可以利用相同的算法，于是也就可以用相同的電路。當(dāng)二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法用于表示數(shù)字值時(shí)，一個加法電路與一個取負(fù)電路的組合就足以解決加法以及減法的問題 7-5 變?yōu)?7+(-5)計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲溢出問題在任意的一個二進(jìn)制補(bǔ)碼系統(tǒng)中，都有對所表示數(shù)值大小的限制；當(dāng)使用4位模式二進(jìn)制補(bǔ)碼時(shí)，可以表示的最大正整數(shù)是7，最小負(fù)整數(shù)是 8。 5+4得不到正確答案，事實(shí)上，它的結(jié)果會為-7。

26、這種現(xiàn)象稱為溢出（overflow）。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲溢出問題即計(jì)算得出的數(shù)值超出了可以表示的數(shù)值范圍使用二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法時(shí)，兩個正值或負(fù)值分別相加都可能會出現(xiàn)這種情況；無論哪種情況，檢查答案的符號位就可以發(fā)現(xiàn)溢出的條件如果兩個正值相加的結(jié)果是負(fù)值的模式，或者兩個負(fù)值相加的結(jié)果為正，那么就發(fā)生了溢出問題。計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲溢出問題使用更長的位模式，或者改變度量單位有意識：小數(shù)值可以累加成大數(shù)值計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲余碼記數(shù)法每一個數(shù)值都表示為相同長度的位模式根據(jù)二進(jìn)制記數(shù)呈現(xiàn)的順序?qū)懴履莻€長度的所有位模式，二進(jìn)制1作為其最高位的第一個模式大約就在數(shù)

27、列的中間，用這個模式表示0，其前的模式就分別用于表示 1, 2, 3,，其后的模式分別用于表示-1，-2，-3計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲余碼記數(shù)法余碼系統(tǒng)和二進(jìn)制補(bǔ)碼系統(tǒng)的區(qū)別就是符號位相反計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲余碼記數(shù)法4位余碼系統(tǒng) 稱為余8記數(shù)法用傳統(tǒng)二進(jìn)制系統(tǒng)的編碼翻譯每一個模式，然后將其與余碼記數(shù)法表示的數(shù)值進(jìn)行比較。對于每一個模式，二進(jìn)制解釋值比余碼記數(shù)法解釋值都要大8計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.6 整數(shù)存儲余碼記數(shù)法3位余碼系統(tǒng) 稱為余4記數(shù)法計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.7 小數(shù)的存儲浮點(diǎn)記數(shù)法存儲小數(shù)點(diǎn)的位置以只用一個字節(jié)存儲的例子來解釋浮點(diǎn)記數(shù)法規(guī)定這個字節(jié)的高位端為符號位，剩余的7個位分為2組，或稱其為域：指數(shù)域和尾數(shù)域規(guī)定符號位右邊的3個位為指數(shù)域，余下的4個位為尾數(shù)域計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.7 小數(shù)的存儲浮點(diǎn)記數(shù)法計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.7 小數(shù)的存儲浮點(diǎn)記數(shù)法例子：位模式01101011符號位是0，指數(shù)是110，尾數(shù)是1011求解它的尾數(shù)，并在它的左邊放置一個小數(shù)點(diǎn)，得到： .1011求解指數(shù)域（110）的內(nèi)容，并將其解釋為一個用3位余碼方法存儲的整數(shù)： 2計(jì) 算 機(jī) 導(dǎo) 論1.7 小數(shù)的存儲浮點(diǎn)記數(shù)法例子：位模式01101011將上面所得