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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,1,章 计算机基础,1.1,数据,、,信息,、媒体和多媒体,1.2,计算机中数值数据信息的表示,1.3,计算机中非数值数据信息表示,1.4,微型计算机基本工作原理,1.5,评估计算机主要技术指标,2.,信息,对人们有用的数据称为信息。,计算机信息处理（或数据处理）过程：,数据采集、输入组织、存贮、建库加工、转换、分类等,向人们输出有用信息,信息处理的目的是获取有用信息。,1.,数据,对事实、概念或指令的一种特殊表达方式，并可由人工或,自动进行加工处理、传输或转换。,常见数据：数字、程序、文字、图像、声音等。,当这些数据在计算机中表现时，常以,二进制编码,形式表示。,a,）,数值型数据：数值类数据,b,）,非数值型数据：程序、图像、声音、字符等。,计算机中的数据,第,1,章 计算机基础,1.1,数据、信息、媒体和多媒体,与计算机信息处理有关的媒体有,5,种：,感觉媒体：,感知器官直接感觉的媒体，如声音、文字、图画、,气味等。,表示媒体：,计算机内部表示感觉媒体的特殊形式，如二进制,编码。,存贮媒体：,存放表示媒体的物理实体，如磁盘、光盘、半导,体存贮器等。,表现媒体：,将感觉媒体,表示媒体（磁盘、扫描仪、话筒等）,将表示媒体,感觉媒体（显示器、打印机、音箱等）,的物理设备。,传输媒体：,将表示媒体从一台计算机传输到另一台计算机的通,信载体，如同轴电缆、光纤、电话线等。,4.,多媒体,多媒体,多种感觉媒体,多媒体技术,能够交互式地综合处理多种不同感,觉媒体的信息处理技术。,多媒体计算机,具有多媒体技术的计算机,3.,媒体,承载信息的载体（媒介、媒质）,第,1,章 计算机基础,1.2.1,机器数和真值,按进位的方法计数称为,进位计数制,(,位置表示法,),，也是我们日常书写的方法，凡进位计数制都可按权展开：,N=a,n,a,n-1,.,a,1,a,0,.b,1,b,2,.,b,m,=a,n,r,n,+a,n-1,r,n-1,+,+a,1,r,1,+a,0,r,0,+b,1,r,-,1,+b,2,r,-,2,+,+,b,m,r,-,m,r=2,，,10,，,8,，,16 ,基数,r,k,位权,一个数，值的大小,=,各位权乘以各位上的值。,2,#,：计算机中数的表示方法（,Binary B,）如,:11001100B,8,#,16,#,：,将,2,#,表示的更简洁（,Octal Q,、,Hexadecimal H,）如,:38Q,0A8H,10,#,：,人机交互的需要,(Decimal D,）如,:10D,38D,。也可以不加,D,第,1,章 计算机基础,1.2,计算机中数值数据信息的表示,一、机器数,数在机器中的表示形式,例：,10,0,0001010,10,1,0001010,一个数连同它的符号位均用（,0,，,1,）两种数码来表示,第,1,章 计算机基础,二、真值,原来实际数本身值,三、机器数的特点,1.,符号数值化,2.,机器数范围受字长限制,有关字长的概念,位（,b,it,）：,计算机所能表示数的最小单位，如：“,0”,、“,1”,。,字节（,B,yte,）：,一个,8,位,2,#,数。,字（,W,ord,）：,CPU,通过数据总线一次运算或处理的一组,2,#,数，是计算机中信息的基本单位。,字长（,Word Length,）：,字的,2,#,位数（,8,、,16,、,32,等），是衡,量计算机性能的重要标志。,3.,小数点不能直接标出，应按一定的方式约定,1.2.2,符号数的表示方法,机器数可用不同的码制（编码形式）来表示。,常用的码制有：,原码、反码、补码,原码的优点：简单易懂、与真值转换方便。,缺点：不便于计算（首先判符号，再决定用加或减）,例：,x1=67=+1000011Bx1,原,=,0,1000011,P7,x2=,67=,1000011Bx2,原,=,1,1000011,第,1,章 计算机基础,一、原码,设有,X=X,1,X,2,X,n-1,X,i,为一位,2,#,数,则：,0,X,1,X,2,X,n-1,X0,1,X,1,X,2,X,n-1,X0,X,原,=,特例：,0=,0,0000000n=8,时,0=,1,0000000,二、反码,0,X,1,X,2,X,n-1,X0,1,X,1,X,2,X,n-1,X0,X,反,=,0,反,=00000000,0,反,=11111111,特例：,第,1,章 计算机基础,三、补码,（,引入补码概念，目的在于将加、减运算转化为单纯的加法运算）,1.,同余的概念与补码,同余（余相等）,例：钟表,3=15,（,mod 12,）,用,12,去除,3,和,15,，余数皆为,3,，称,3,、,15,在以,12,为模,时同余，记作：,3=15,（,mod 12,）,或说：,3,和,15,在以,12,为模时相等,模,为一个计量系统的最大量程,推至一般：,a+M=a,（,mod M,）,a+2M=a,（,mod M,）,因而有：,4+10=6=,4,（,mod 10,）,6=,4,（,mod 10,）,称：以,10,为模时，,6,与,4,相等；,6,为,4,的补码。,或说：,6,与,4,对模,10,来说互为补数。,这时，我们可以将减法转化为加法：,7,4=7+6,（,mod 10,）,减去一个数等于加上这个数的补数,注意：,对于字长为,n,的计算机来说，模为,2,n,，,2,n,在计算机中仅能以,n,个,0,表示，因此可以说，,2,n,与,0,在计算机中的表现形式是一样的。,第,1,章 计算机基础,0,补,=00000000,0,补,=2,n,0,00000000,（,mod 2,8,）,这时：,当已知,X,补,时，可由,X,补,补,X,原,求得,X,原,。,当,-128 X 127,时，其原码、反码、补码见,P10,表,1-1,。,在表中：,0,的原、反码皆有两个，而补码只有一个；,-128,的原、反码无法表示，但其补码即为,-0,的原码。,2.,补码的求法,定义,X,补,=,0,X,1,X,2,.X,n,-,1,X0,1,X,1,X,2,.X,n,-,1,+1 X0,或,X,补,=,X 0X2,n-1,2,n,X -2,n-1,X0（mod 2,n,）,n,为机器字长,2,n,X,第,1,章 计算机基础,小结,1.,三种编码的最高位都是表示符号位。,S=0,，,真值为正数，其余位为真值；,S=1,，,真值为负数，须按一定规律求出真值。,4.,当计算机采用不同的码制时，运算器和控制器的结构将不同。,采用原码、反码、补码形式的计算机分别称为原码计算机、反码计算机和补码计算机。,2.,对正数，三种编码都是一样的，即,x,原,=x,反,=x,补,。,对于负数，三种编码不同。,原、反和补码的实质是解决负数在机器中表示的三种不同编码方法。,3.,当,n=8,时，机器所能表示的整数：,原码范围：,-127,+127,，,-2,n-1,+1,2,n-1,1,反码范围：,-127,+127,，,-2,n-1,+1,2,n-1,1,补码范围：,-128,+127,，,-2,n-1,2,n-1,1,其中，定义,10000000,为,128,的补码。,一、补码的加法,x+y,补,=2,n,+,（,x+y,）,=,（,2,n,+x,）,+,（,2,n,+y,）,=x,补,+y,补,结论：两个数和的补码等于两个数补码的和。,即两个数的补码相加，一定得到它们和的补码。,欲求真值，可通过,x,补,补,=x,原,。,二、补码的减法,x-y,补,=2,n,+,（,x-y,）,=,（,2,n,+x,）,+,（,2,n,-y,）,=,（,2,n,+x,）,+2,n,+,（,-y,）,=,x,补,+-y,补,依定义可以证明：,x-y,补,=2,n,+,（,x-y,）,=2,n,+2,n,-2,n,+(x-y)=2,n,+x-(2,n,+y)=,x,补,-y,补,所以,x-y,补,=x,补,y,补,=x,补,+,-,y,补,结论：,a.,两个数差的补码等于两个数补码的差。,b.,两个数差的运算，可以转换为单纯的加法运算，,关键是求出,-,y,补,。,第,1,章 计算机基础,1.2.3,补码的运算,-y,补,对,y,补,连同符号位在内一起求反,+1,（称此过程为,对,y,补,求补,记作,y,补,求补,）,所以：,x-y,补,x,补,-y,补,x,补,+-y,补,x,补,+y,补,求补,由于补码的引入，使正负数的加减运算简化为单纯的加法运算。,第,1,章 计算机基础,-y,补,的求法：,（依补码定义，,-y,补,=2,n,-y,，,而,2n-y,的结果是将,y,补,连同符号位在内一起求反,+1,）,例,1,：,18+,（,-15,）,=,？,-15,：（,10001111),B,00010010 18,补,+11110001 -15,补,1 00000011 +3,补,进位,1,舍掉，真值,=3,三、举例,带符号数的加减运算,结论：进位舍掉已体现在模上。,S=0,，,结果即为原码。,第,1,章 计算机基础,例,2:15+,（,-18,）,=,？,-18,：,10010010,-3,补,=11111101,00001111 15,补,+11101110 -18,补,11111101 -3,补,10000011,真值,-3,已知补码，,x,原,x,补,补,结论：,s,=1,，,结果补码的补码为原码。,例,3,：,15-18=,？,15-18,补,=15,补,+-18,补,=15,补,+18,补,求补,00010010 18,补,求补,：,11101110,00001111 15,补,+11101110 18,补,求补,11111101 -3,补,。,结论：减法转换成加法运算。,第,1,章 计算机基础,结论：带符号数的运算结果可能溢出，这是因为数值占据了符,号位而造成的。,例,4,：,64+65=,？,01000000 64,补,+01000001 65,补,10000001,两正数之和为负。,例,1,：,x=160,，,y=144,求,x+y,无符号数的加减运算,x,补,10100000,+y,补,10010000,CF=1,1,00110000,（,304,）,结论：对无符号数，当加法有进位时，进位位的权为,2,8,=256,。,所以，结果,=256+32+16=304,，此数超过了,8,位字长，故,最终结果用,CF=1,来体现。,对机器而言，需设置,CF,标志。,第,1,章 计算机基础,例,2,：,X=160,，,y=144,求,x-y,10100000 x,补,+01110000 y,补,求补,CF=0 1,00010000,（,16,）,结论：对无符号数，减法转换为补码加法运算。,原码相减无借位，补码相加有进位，结果为正。,结论：对无符号数，减法转换为补码加法运算。,原码相减有借位，补码相加无进位，结果为负。,11110000,补,16,真值,16,例,3,：,X=144,，,y=160,求,x-y,10010000 144,补,+01100000 160,补,求补,CF=1,11110000,（,16,）,第,1,章 计算机基础,小结,采用补码以后无符号数与带符号数的运算是兼容的,都在一个相同的符合补码运算规则的运算器中完成。,带符号数运算结果,S=0,正,S=1,负,例：,10000110,+00011010,10100000,无符号,134,+26,160,有符号,-122,+26,-96,CF=0,结果是正数,CF=1,结果以负数的补码形式出现,1.,相减运算时,无符号数运算结果,不同点仅在于：,第,1,章 计算机基础,2.,相加运算时,无符号数运算结果：,总为正数,CF=1,结果超过了字长。,带符号数运算结果,:S=0,正,S=1,负,但在带符号数的加减运算结果中，还要判断是否溢出。,溢出与进位及补码
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