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第1章微型計算機基礎(chǔ)1第1章微型計算機基礎(chǔ)№
21.1微型計算機的發(fā)展及分類1.2微型計算機的體系結(jié)構(gòu)及性能指標(biāo)1.3計算機中的數(shù)據(jù)信息第1章微型計算機基礎(chǔ)3本章介紹微型計算機的發(fā)展、分類、技術(shù)指標(biāo)、體系結(jié)構(gòu)和工作原理,以及計算機中字符和數(shù)據(jù)的表示方法,為讀者學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容打下基礎(chǔ)。1.1微型計算機的發(fā)展與分類4【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
了解微型計算機的基本概念、發(fā)展階段、分類方式及應(yīng)用領(lǐng)域【主要內(nèi)容】
微型計算機的發(fā)展微型計算機的分類微型計算機的組成5微處理器(microprocessor,簡稱μP或MP),也稱為中央處理器(centralprocessingunit,CPU)它是將構(gòu)成計算機CPU的所有元件集成在一塊硅片上制成的。以微處理器為核心,配合存儲器、輸入/輸出(input/output,I/O)接口電路等外圍電路,就構(gòu)成了微型計算機。微型計算機的發(fā)展6主要是指微處理器的發(fā)展,分為五個階段第一代(1971-1973):4位和8位微處理器,采用機器語言及匯編語言
Intel4004、Intel8008第二代(1974-1977):8位中高檔微處理器,操作系統(tǒng)及高級語言的應(yīng)用
Intel8080/8085、MC6800、Z80
8位單片機:Intel8048、MC6801、Z8第三代(1978-1984):16位微處理器,PC機推出
Intel8086/8088、80286,M68000,Z8000第四代(1985-1992):32位微處理器,多任務(wù)多用戶作業(yè)
Intel80386/80486,M68030/68040第五代(1993年以后):64位微處理器,多核技術(shù)奔騰(Pentium)系列,K6系列計算機的分類7【功能】專用計算機和通用計算機【體系結(jié)構(gòu)、運算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域等】巨型機、大型機、小型機、工作站和微型計算機計算機的分類8巨型計算機(Supercomputer)也稱超級計算機,采用大規(guī)模并行處理的體系結(jié)構(gòu),有極強的運算處理能力,存儲容量大,主要用于尖端的科學(xué)研究和現(xiàn)代化軍事領(lǐng)域。大型計算機(Mainframe)是指運算速度快、處理能力強、存儲容量大、功能完善的計算機。多采用對稱多處理器結(jié)構(gòu),有數(shù)十個處理器,在系統(tǒng)中起著核心作用,發(fā)揮主服務(wù)器的作用。小型計算機(Minicomputer)主要應(yīng)用在企業(yè)管理、工業(yè)自動控制、大學(xué)和研究單位的科學(xué)計算以及大型分析儀器和測量儀器的數(shù)據(jù)采集、分析計算等。工作站(Workstation)具有優(yōu)越的圖形功能,較強的網(wǎng)絡(luò)通信能力。廣泛應(yīng)用于計算機輔助設(shè)計(ComputerAidedDesign,簡寫為CAD)和辦公自動化等領(lǐng)域。微型計算機(Microcomputer)又稱為個人計算機(PersonalComputer,簡稱PC機)或個人電腦。計算機的分類9【功能】專用計算機和通用計算機【體系結(jié)構(gòu)、運算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域等】巨型機、大型機、小型機、工作站和微型計算機【應(yīng)用】嵌入式計算機和通用計算機嵌入式計算機10嵌入式計算機又稱嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystems),是一種以應(yīng)用為中心、以微處理器為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪的,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成。嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器,分成4類嵌入式微控制器(MicroControllerUnit,簡稱MCU,又稱單片機)嵌入式微處理器(MicroProcessorUnit,MPU)嵌入式DSP處理器(DigitalSignalProcessor,DSP)嵌入式片上系統(tǒng)(SystemonChip,SOC)。1.2微型計算機的體系結(jié)構(gòu)及性能指標(biāo)11【主要內(nèi)容】微型計算機的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),微型計算機中指令執(zhí)行的基本流程以及微型計算機的主要技術(shù)指標(biāo)?!緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】掌握馮.諾依曼計算機的體系結(jié)構(gòu),微型計算機的硬件組成以及各組成部分的基本概念,熟悉微型計算機的軟件系統(tǒng),主要技術(shù)指標(biāo),了解指令執(zhí)行的基本流程。1.2微型計算機的體系結(jié)構(gòu)及性能指標(biāo)現(xiàn)代微型計算機的體系結(jié)構(gòu)是由馮.諾依曼奠定的,稱為“馮.諾依曼”結(jié)構(gòu)。馮.諾依曼結(jié)構(gòu)計算機的基本思想是:采用二進(jìn)制計算、存儲程序,并在程序控制下自動執(zhí)行。微型計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。硬件(hardware)是指組成計算機的物理設(shè)備,是看得見摸得著的物體,就像人的軀體。軟件(software)一般是指在計算機上運行的程序以及計算機管理的數(shù)據(jù)和文檔資料等,是指示計算機工作的命令,就像人的思想。121.2.1微型計算機的硬件系統(tǒng)13微型計算機的硬件系統(tǒng)由五大部分組成運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備運算器和控制器是微型計算機的核心,采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片內(nèi),稱為中央處理器CPU或微處理器。1.2.1微型計算機的硬件系統(tǒng)14圖1-1微型計算機的硬件結(jié)構(gòu)微處理器15微處理器是微型計算機的CPU,它具有算術(shù)運算和邏輯運算功能,能夠發(fā)出控制信號,它是微機系統(tǒng)的核心或“大腦”,支配整個微機系統(tǒng)的工作。微處理器由運算器和控制器以及寄存器組3個基本部分組成。微處理器161)運算器運算器又稱為算術(shù)邏輯單元ALU(arithmeticlogicunit),用來執(zhí)行基本的算術(shù)運算和邏輯運算。2)控制器控制器(controlunit)發(fā)出控制信號,指揮計算機的各個部件有條不紊的工作。它按照一定的順序從存儲器中讀取指令,進(jìn)行譯碼,并產(chǎn)生相應(yīng)的操作信號,控制CPU及計算機系統(tǒng)的工作。3)寄存器組寄存器組用來暫存參加運算的數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果以及反映運算結(jié)果的狀態(tài)標(biāo)志位等。微處理器中的寄存器組17CPU中至少要有六類寄存器:指令寄存器(instructionregister)用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。程序計數(shù)器(programcounter)存放CPU要取的指令在存儲器中的地址。又稱為指令指針(instructionpointer)。數(shù)據(jù)地址寄存器(addressregister)用來保存當(dāng)前CPU所訪問的數(shù)據(jù)單元在存儲器中的地址。數(shù)據(jù)緩沖寄存器(dataregister)用來暫存ALU的運算結(jié)果,或CPU從存儲器或I/O接口中讀取的一個數(shù)據(jù)。通用寄存器(register)提供一組暫存寄存器狀態(tài)字寄存器(programstatusword,PSW)保存由算術(shù)或邏輯運算指令結(jié)果建立的各種條件代碼。存儲器(memory)18主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)微型計算機的存儲器采用半導(dǎo)體存儲器。不管是程序還是數(shù)據(jù),在存儲器中都用二進(jìn)制的0或1表示,統(tǒng)稱為信息。一個8位二進(jìn)制數(shù)保存在一組半導(dǎo)體觸發(fā)器中,稱為一個存儲單元。每個存儲單元都有編號,稱為地址。每個存儲單元的地址只有一個,固定不變,而存儲在其中的信息是可以改變的。存儲器(memory)19向存儲單元中存放或取出信息,都稱為訪問存儲器。向存儲器中存放信息,稱為寫操作;從存儲器中取出信息,稱為讀操作。寫操作改變了存儲單元的內(nèi)容,是破壞性的;而讀操作是非破壞性的,存儲單元的內(nèi)容被“讀”走之后仍保留原信息。存儲器所有存儲單元的總數(shù)稱為存儲器的存儲容量,通常用KB、MB、GB來表示,如64KB、512MB、8GB。存儲容量越大,表示計算機記憶儲存的信息越多。計算機通常配備容量更大的磁盤存儲器和光盤存儲器,稱為外存儲器。相對的,半導(dǎo)體存儲器稱為內(nèi)存儲器或主存儲器,簡稱內(nèi)存或主存。I/O設(shè)備和I/O接口20I/O設(shè)備是指微機上配備的輸入/輸出設(shè)備,也稱為外部設(shè)備或外圍設(shè)備(簡稱外設(shè))。輸入設(shè)備為計算機提供信息,它將人們熟悉的信息形式,如數(shù)字、字母、文字、圖像等,轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的二進(jìn)制信息并送人計算機中。輸出設(shè)備將計算機處理結(jié)果的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成人或其它設(shè)備能夠接收和識別的形式,如字符、文字、圖形等。磁盤、光盤、U盤等大容量存儲器也是計算機的外圍設(shè)備,它們既可以作輸入設(shè)備,也可以作輸出設(shè)備。此外,它們還有存儲信息的功能,可作為計算機系統(tǒng)的輔助存儲器使用。各種I/O設(shè)備的工作速度、驅(qū)動方式等差別巨大,無法通過系統(tǒng)總線與CPU直接相連,必須通過I/O接口電路進(jìn)行變換和中轉(zhuǎn)。I/O接口也稱為適配器或接口卡??偩€21總線是將組成計算機的多個功能部件連接起來,傳遞信息的公共通道??偩€上能同時傳送二進(jìn)制信息的位數(shù)稱為總線的寬度。微型計算機的系統(tǒng)總線(systembus)是指從微處理器引出的總線,CPU通過系統(tǒng)總線與存儲器和I/O設(shè)備進(jìn)行信息交換。根據(jù)傳送信息的不同,微型計算機系統(tǒng)中的總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線??偩€221)地址總線(addressbus)傳送地址信息。CPU在地址總線上輸出將要訪問的主存單元或I/O端口的地址,所以地址總線為單向輸出總線。地址總線的寬度決定了CPU能訪問的主存儲器的最大容量。2)數(shù)據(jù)總線(databus)傳送數(shù)據(jù)信息。CPU進(jìn)行讀操作時,主存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPU;CPU進(jìn)行寫操作時,CPU的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往主存或外設(shè),所以數(shù)據(jù)總線是雙向總線。數(shù)據(jù)總線的寬度表示CPU處理數(shù)據(jù)的能力,CPU的位數(shù)指的就是數(shù)據(jù)總線的寬度。3)控制總線(controlbus)傳送控制信息??刂菩畔⒂糜谙到y(tǒng)各部件的工作??刂瓶偩€中有雙向的,但大部分是單向的。單向控制總線中既有輸出總線,也有輸入總線。1.2.2微型計算機的軟件系統(tǒng)23系統(tǒng)軟件:面向所有用戶的,為計算機使用提供最基本的功能;用于控制、管理及維護計算機資源,由計算機的設(shè)計者提供的,目的是便于用戶使用和維護計算機。主要包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、設(shè)備驅(qū)動程序、診斷調(diào)試程序以及為提高計算機效率編寫的各種工具類程序等。應(yīng)用軟件:根據(jù)用戶的需要解決各種不同的問題,提供不同的功能。如面向文字處理、計算機輔助設(shè)計、數(shù)據(jù)庫管理類的軟件或軟件包,如微軟的Office軟件,也可以是為了解決某一具體問題而開發(fā)的軟件,如在線考試軟件。應(yīng)用軟件必須在系統(tǒng)軟件的環(huán)境下運行。1.2.3微型計算機中指令執(zhí)行的基本流程24當(dāng)使用計算機完成某項任務(wù)時,必須要將完成任務(wù)的過程分解成若干個步驟每一個步驟是計算機能夠識別并執(zhí)行的一個基本操作,即指令;將這些指令按照一定順序排列起來,就組成了程序。計算機執(zhí)行程序時,從存儲器中按照指定的順序,把這些指令一條條取出來,加以分析并執(zhí)行,周而復(fù)始,完成預(yù)定的任務(wù)。1.2.3微型計算機中指令執(zhí)行的基本流程25步驟:1)把第一個數(shù)7,送到運算器。2)將運算器里的數(shù)與8相加。3)把加法運算的結(jié)果,送至存儲器中指定的單元。助記符表示的程序:MOVAL,7ADDAL,8MOV[00H],ALHLT例【1-1】要求計算機將兩個數(shù)7和8相加。由助記符表示的指令稱為匯編指令,由匯編指令組成的程序稱為匯編程序。計算機無法識別并執(zhí)行匯編指令,必須將匯編指令用二進(jìn)制數(shù)表示,即機器指令。每條匯編指令均對應(yīng)一條機器指令,由機器指令組成的程序稱為目標(biāo)程序。1.2.3微型計算機中指令執(zhí)行的基本流程261.2.3微型計算機中指令執(zhí)行的基本流程27圖1-3取指令的操作示意圖
取指令1.2.3微型計算機中指令執(zhí)行的基本流程28圖1-4取立即數(shù)的操作示意圖執(zhí)行指令1.2.4微型計算機的技術(shù)指標(biāo)291.字長字長是微處理器一次能并行處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù),字長取決于微處理器的內(nèi)部寄存器、運算器以及數(shù)據(jù)總線的位數(shù)。字長越長,代表CPU能夠處理的數(shù)據(jù)精度越高,信息量大,處理速度也隨之加快。微處理器的字長有8位、16位、32位和64位2.時鐘頻率時鐘頻率也稱為主頻。時鐘頻率越高,CPU的工作節(jié)律加快,計算機系統(tǒng)的速度越快。主頻的單位是MHz、GHz。3.外頻外頻指CPU與外部進(jìn)行交換數(shù)據(jù)的頻率,通常為系統(tǒng)總線的工作頻率,單位為MHz。早期的計算機系統(tǒng)主頻等于外頻。現(xiàn)在CPU的主頻是外頻的倍數(shù)→倍頻技術(shù)。1.2.4微型計算機的技術(shù)指標(biāo)304.主存儲器容量主存儲器又稱內(nèi)存,它是CPU能直接訪問的存儲器。主存儲器的容量越大,計算機的效率就越高。主存的容量以字節(jié)(Byte,簡寫為B)為單位,MB/GB5.外存儲器容量硬磁盤和光盤存儲器等(或稱輔助存儲器),用以存放大量的數(shù)據(jù)和程序。外存儲器的容量決定了微機能夠存放的軟件資源的多少。其他:計算機所配置的外部設(shè)備與CPU是否匹配,能否符合使用要求,計算機的性能價格比等。1.3計算機中的數(shù)據(jù)信息31【主要內(nèi)容】數(shù)值數(shù)據(jù)以及字符數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式計算機中不同進(jìn)制的數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換計算機中有符號整數(shù)和實數(shù)的表示方法字符以及漢字的編碼【學(xué)習(xí)目標(biāo)】掌握原碼、反碼、補碼、移碼的概念以及表示定點整數(shù)的方法,掌握單精度浮點數(shù)、BCD碼以及ASCII碼的概念及格式,了解常用的漢字編碼方式。1.3計算機中的數(shù)據(jù)信息32計算機處理的對象包括整數(shù)、實數(shù)等數(shù)據(jù),也有字符、文字、圖像、視頻等各種信息,這些數(shù)據(jù)和信息統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。整數(shù)、實數(shù)等→數(shù)值數(shù)據(jù)。英文字母、數(shù)字、漢字等→字符型數(shù)據(jù)1.3.1計算機中的數(shù)制33Binary
二進(jìn)制Decimal十進(jìn)制Hexadecimal
十六進(jìn)制使用數(shù)字:
二進(jìn)制B:
0,1十進(jìn)制D:0,1,2,…,9十六進(jìn)制H:0,1,2,….,A,B,C,D,E,F例:1011.01B,11.25D或11.25,B.4H基:數(shù)制中表示數(shù)的符號個數(shù)→2→10→16位置表示法34同一數(shù)字在不同的位置上代表的數(shù)值大小不同數(shù)字1在不同位置上代表的數(shù)值大小,稱為該位的“權(quán)”
冪 22 21 20 2-1 2-2 2-3權(quán) 4 2 1 0.5 0.25 0.125二進(jìn)制數(shù) 1 1 0. 1 0 1數(shù)值 4+2+ 0+ 0.5+ 0+ 0.125=6.6251.3.2不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換35其他進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)方法:按冪和權(quán)展開并求和例冪 161 160 16-1
權(quán) 16 1 0.0625 十六進(jìn)制數(shù) 6 A. C 轉(zhuǎn)換結(jié)果 96+ 10+ 0.75=106.752.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)36整數(shù)部分:除基取余將十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分連續(xù)除以2(二進(jìn)制數(shù))或16(十六進(jìn)制數(shù))并保存余數(shù)作為結(jié)果的有效數(shù)字,直到商為0。最先得到的余數(shù)為轉(zhuǎn)換結(jié)果的最低位。小數(shù)部分:乘基取整將十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分連續(xù)乘以2(二進(jìn)制數(shù))或16(十六進(jìn)制數(shù))并取整數(shù)部分,直到滿足精度要求。最先得到的整數(shù)為轉(zhuǎn)換結(jié)果小數(shù)點右邊的第一位。2.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)37例【1-2】將十進(jìn)制數(shù)94.65轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)
(小數(shù)點后保留4位)。
整數(shù)部分
小數(shù)部分
94.65=1011110.1010B2.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)38例【1-3】將十進(jìn)制數(shù)3358.275轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)
(小數(shù)點后保留2位)。
整數(shù)部分
小數(shù)部分
3358.275=D1E.46H二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)Example:1110110101100.10101B=?H0001110110101100.101010001DAC.A8↓↓↓↓↓↓1110110101100.10101B=1DAC.A8H1110110101100.101011DAC.A8H4位一組,不足4位補0十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)Example:39F.E1AH=?B
3
9
F.E
1
A001110011111.111000011010↓↓↓↓↓↓39F.E1AH=0011
1001
1111.11100001
1010B1110011111.11100001101B表1-1十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)碼對照表41十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制0123456780000B0001B0010B0011B0100B0101B0110B0111B1000B0H1H2H3H4H5H6H7H8H9101112131415161001B1010B1011B1100B1101B1110B1111B10000B9HAHBHCHDHEHFH10H1.3.3計算機中定點數(shù)的格式
42計算機中的數(shù)表現(xiàn)為0和1組成的二進(jìn)制編碼,稱為機器數(shù)。機器數(shù)所代表的實際值稱為真值,用十進(jìn)制計數(shù)法表示常用的數(shù)據(jù)表示格式有兩種:定點格式和浮點格式。定點格式:小數(shù)點的位置是默認(rèn)并固定不變的。如果小數(shù)點的位置被固定在機器數(shù)最低位的右邊,則該數(shù)據(jù)為定點整數(shù);如小數(shù)點的位置被固定在機器數(shù)最高位的左邊,則該數(shù)據(jù)是定點小數(shù)。計算機中位數(shù)不等的各類整數(shù)均采用定點整數(shù)格式。1.3.3計算機中定點數(shù)的格式
43定點整數(shù):無符號定點整數(shù)(簡稱無符號數(shù))表示范圍為正數(shù)和0,不含負(fù)數(shù)所有位均為數(shù)值位,沒有符號位。有符號定點整數(shù)(簡稱有符號數(shù))對符號位進(jìn)行數(shù)值化處理將二進(jìn)制數(shù)的最高位定義為符號位通常用“0”表示“+”號,用“1”表示“-”號其余位為數(shù)值位表示形式:原碼、反碼、補碼和移碼原碼44符號位為0表示正數(shù),為1表示負(fù)數(shù)數(shù)值部分等于真值的絕對值n位原碼所表示的數(shù)據(jù)范圍為1-2n-1~2n-1-1。8位二進(jìn)制原碼表示的數(shù)據(jù)范圍:-127~+127?!纠?-4】0的原碼反碼45符號位為0表示正數(shù),為1表示負(fù)數(shù)正數(shù)的反碼與其原碼相同負(fù)數(shù),保持其原碼的符號位不變,數(shù)值部分按位取反反碼的數(shù)據(jù)表示范圍與原碼相同例【1-5】0的反碼補碼46符號位為0表示正數(shù),為1表示負(fù)數(shù)正數(shù)的補碼與其原碼相同負(fù)數(shù),保持其原碼的符號位不變,數(shù)值部分按位取反+1n位補碼表示的數(shù)據(jù)范圍為-2n-1~2n-1-18位二進(jìn)制補碼表示的數(shù)據(jù)范圍為-128~+127。例【1-6】0的補碼補碼47特點:補碼進(jìn)行加減法運算時,無需判斷符號位的正負(fù),符號位與數(shù)值位一起參與運算,還可以將兩個數(shù)的減法運算變?yōu)檠a碼加法運算來實現(xiàn)補碼加減法運算的電路相對簡單,易于實現(xiàn)計算機中的有符號數(shù)普遍采用補碼的形式來表示[[X]補]補=X,對某一數(shù)據(jù)的補碼再次求補,可得到它的原值。移碼48符號位為1表示正數(shù),為0表示負(fù)數(shù)無論正數(shù)、零還是負(fù)數(shù),將某數(shù)的補碼符號位取反,數(shù)值部分不變得到的就是此數(shù)的移碼。移碼的表示范圍與補碼相同,即n位移碼表示的數(shù)據(jù)范圍是-2n-1~2n-1-1。例【1-7】
[+67]移=11000011B=C3H
[-67]移=00111101B=3DH0的移碼移碼49移碼可通過對補碼平移得到。例:8位移碼=補碼+80H(丟棄進(jìn)位)移碼表示的特點是:機器數(shù)字面顯示的值越大,它對應(yīng)的真值也越大。對于n位移碼,所有二進(jìn)制位均為0時表示的真值最小,即-2n-1。例:8位移碼00H對應(yīng)的機器數(shù)的真值是-128。兩個移碼數(shù)據(jù)可以直接比較大小,有利于浮點運算中的對階操作,所以浮點數(shù)中的階碼通常采用移碼表示。表1-28位機器數(shù)的原碼、反碼、補碼和移碼50十進(jìn)制數(shù)原碼反碼補碼移碼1270111111101111111011111111111111112601111110011111100111111011111110100000001000000010000000110000001000000000000000000000000010000000-010000000111111110000000010000000-110000001111111101111111101111111-12711111111100000001000000100000001-12810000000000000001.3.4計算機中實數(shù)的表示51計算機中的實數(shù)采用浮點格式表示??茖W(xué)表達(dá)法M:有效數(shù)字e:指數(shù)底數(shù)為10二進(jìn)制數(shù)M:二進(jìn)制有效數(shù)字,純小數(shù),稱為尾數(shù);e:指數(shù),整數(shù),稱為階碼;底數(shù)為2Intel系統(tǒng)中浮點數(shù)的存放方式524字節(jié)浮點數(shù)稱為單精度浮點數(shù)或浮點數(shù)8字節(jié)浮點數(shù)稱為雙精度浮點數(shù)(簡稱雙精度數(shù))這種格式與IEEE754標(biāo)準(zhǔn)相同,3130
2322
0S階碼E尾數(shù)M單精度浮點數(shù)636252510S階碼E尾數(shù)M雙精度浮點數(shù)IEEE754規(guī)格化的32位單精度浮點數(shù)53S:符號位,1位
S=0表示正數(shù),S=1表示負(fù)數(shù)。E:階碼,8位,采用移碼形式,為指數(shù)真值e加上偏移值
E=e+127M:尾數(shù),共23位,小數(shù)點的位置在最高有效位的左邊注:浮點數(shù)的尾數(shù)部分采用的是規(guī)格化表示,即尾數(shù)為大于1而小于2的數(shù)。因為規(guī)格化后的實數(shù)有效數(shù)字最高位總是1,所有這一位不存儲,而認(rèn)為隱藏在小數(shù)點的左邊,因此23位字段可以存放24位尾數(shù)IEEE754規(guī)格化的32位單精度浮點數(shù)54例【1-8】將十進(jìn)制數(shù)12.75轉(zhuǎn)換成32位浮點數(shù)的二進(jìn)制存儲格式。1.3.5計算機中的編碼55圖像、聲音、視頻等多媒體數(shù)據(jù)的編碼方法比較復(fù)雜,不在本書的討論范圍之內(nèi)。用二進(jìn)制編碼表示的字母、符號、文字等,稱為符號數(shù)據(jù)字符、文字圖形、圖像視頻動畫等二進(jìn)制編碼計算機標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼56MSDLSD0123456700000101001110010111011100000NULDLESP0@P、p10001SOHDC1!1AQaq20010STXDC2〃2BRbr30011ETXDC3#3CScs40100EOTDC4$4DTdt50101ENQNAK%5EUeu60110ACKSYN&6FVfv70111BELETB,7GWgw81000BSCAN(8HXhx91001HTEM)9IYiyA1010LFSUB*:JZjzB1011V
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