计算机系统组成与计算机工作原理.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,*,*,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 计算机与社会信息化,教学目标和要求：,本章介绍计算机基础知识，主要内容有计算机发展和应用领域、计算机硬件系统和软件系统组成及各主要部件功效、计算机编码和数制。,经过学习，了解计算机发展和应用领域；了解计算机硬件系统基本配置、主要性能指标、硬件和软件系统组成；了解和掌握,数制转换和数据编码,概念和方法。,1,计算机系统组成与计算机工作原理,第1页,第1章 计算机与社会信息化,1.1 计算机发展介绍,1.2 信息技术概述,1.3 计算机系统组成,1.4 计算机硬件组成,1.5 计算机软件分类,1.6 计算机工作原理及主要技术指标,1.7 数制及其运算,1.8 文字信息编码形式,2,计算机系统组成与计算机工作原理,第2页,1.1.1 计算机发展历程,英国数学家,乔治布尔,（George Boole，1815-1864）创建,逻辑代数,，奠定电子计算机,数学理论,基础；,英国科学家图灵（Alan Turing,1912-1954）首次提出,逻辑机,模型,图灵机,。,建立,算法理论,和提出,图灵测试,即智能机器；,第一台电子数值积分计算机（1946）,ENIAC,3,计算机系统组成与计算机工作原理,第3页,4,计算机系统组成与计算机工作原理,第4页,5,计算机系统组成与计算机工作原理,第5页,6,计算机系统组成与计算机工作原理,第6页,美籍匈牙利数学家,冯诺依曼,（John Von Neumann,1903-1957）提出,EDVAC,计算机方案。,7,计算机系统组成与计算机工作原理,第7页,三个基本标准:,计算机基本结构：,计算机硬件应含有运算器、控制器、存放器、输入设备和输出设备等,五大,基本功效,。,采取二进制数：,二进制数便于硬件实现，又有简单,运算规则,。,存放程序控制：,存放程序实现,自动计算,。,这3个基本标准确定了冯诺依曼型计算机,基本结构,8,计算机系统组成与计算机工作原理,第8页,计算机经历了,四代,发展历程:,第一代,（1946年1958年）为,电子管,计算机；,第二代,（1958年1964年）为,晶体管,计算机；,第三代,（1964年1970年）为,中小规模集成电路,计算机；,第四代,（1971年,）为,大规模、超大规模,集成电路,计算机。,以,元件,作为,划分,标准,。,9,计算机系统组成与计算机工作原理,第9页,10,计算机系统组成与计算机工作原理,第10页,11,计算机系统组成与计算机工作原理,第11页,12,计算机系统组成与计算机工作原理,第12页,1.1.2 计算机分类,按计算机运算速度、字长、存放容量、软件配置及用途等多项性能指标划分：,1.,高性能计算机,指当前运算速度最快、处理能力最强计算机。,2.,微型计算机,个人计算机（PCPersonal Computer）。,3.,工作站,介于微计算机与小型计算机之间高档微机系统,13,计算机系统组成与计算机工作原理,第13页,4.,服务器,高性能计算机，用于网络管理、运行应用程序、处理网络工作站组员信息请求等,5.,嵌入式计算机,计算机作为一个信息处理部件，嵌入到其它设备中，使其成为智能化和自动化程度更高设备,14,计算机系统组成与计算机工作原理,第14页,1.1.3 计算机主要应用领域,1.,科学计算,（Scientific Computing）,2.,数据处理,（Data Processing）,3.,过程控制,（Procedure Control）,4.,计算机辅助系统,（Computer-Aided System）,5.,人工智能,（Artificial Intelligence）,6.,信息高速公路,（Information Super-Highway）,7.,多媒体技术,（Multimedia）,15,计算机系统组成与计算机工作原理,第15页,线框图,实体图,应用举例：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）,16,计算机系统组成与计算机工作原理,第16页,应用举例：生物仿真模拟,17,计算机系统组成与计算机工作原理,第17页,应用举例：室外建筑效果图,18,计算机系统组成与计算机工作原理,第18页,应用,举例,：医学里应用,用,AVS对焦点区域图象进行分析处理,19,计算机系统组成与计算机工作原理,第19页,应用举例：油气工业,20,计算机系统组成与计算机工作原理,第20页,应用举例：,天气预报,Bosnia上空九小时天气预报图,FSL用AVS实现天气图,LAPS用AVS实现三维局地气象预报实时图,21,计算机系统组成与计算机工作原理,第21页,1.1.4 计算机发展趋势,1.,人工智能深入发展,自动装置使用微电脑内核，带有“眼睛”摄像机，用以完成特定工作。,2.,计算机与通信相结合,计算机应用进入网络时代,信息技术,。计算机与通信网络相互协调、相互补充，融于一体。,3.,未来新型计算机,将由磁、光或DNA来制造，即所谓磁计算机、光子计算机、生物计算机和量子计算机。,22,计算机系统组成与计算机工作原理,第22页,1.2 信息技术概述,信息技术以计算机技术、通信技术、控制技术为关键,1.2.1 信息与数据,数据,是,信息,载体和表示形式,信息,是,数据,表示内涵或解释,1.,信息,客观存在事物及其运动状态,表征,2.,信息基本特征,普遍性,寄载性,共享性,时效性,可识别性,可加工性,3.,数据,数据是信息载体。,4.,信息数字化,将现实世界中信息转换为计算机能识别、存放和处理形式,23,计算机系统组成与计算机工作原理,第23页,1.2.2 当代信息技术,信息技术是利用信息科学原理和方法，研究,产生,、,获取,、,变换,、,传输,、,存放,、,处理,和,利用,信息技术。,1.2.3 信息技术发展趋势,多学科结合,智能化,多媒体化,高速度、网络化,1.2.4 信息化社会,信息化社会是以信息活动为社会发展基本活动。,信息化水平是衡量一个国家或地域国际竞争力、当代化程度、综合国力和经济成长能力主要标志。,24,计算机系统组成与计算机工作原理,第24页,1.3,计算机系统组成,25,计算机系统组成与计算机工作原理,第25页,1.4 计算机硬件组成,冯 诺依曼计算机结构,运算器,存放器,控制器,输入设备,输出设备,执行指令,协调控制,存放程序、,数据、结果,输入程序、,数据,输出结果,26,计算机系统组成与计算机工作原理,第26页,计算机系统硬件,逻辑,组成,冯.诺依曼思想：,程序与数据一 样存放在内存,存放器,数据流,控制流,运算器,外,存放器,输,出,设,备,内,存放器,输,入,设,备,控制器,中央处理器,27,计算机系统组成与计算机工作原理,第27页,1.4.1 中央处理器,（,CPU,为控制器和运算器总称）,1.运算器,计算机用来进行算术、逻辑运算部件：,算术逻辑运算单元,ALU,执行算数和逻辑运算装置,关键是,加法器,内部总线,运算器和控制器之间公共信息通道,存放器,组,暂存操作数和中间结果,有：,累加,、,暂存,、,标志,、,通用,等,28,计算机系统组成与计算机工作原理,第28页,1.4.1 中央处理器,（CPU为控制器和运算器总称）,2.控制器,控制、协调计算机各部件自动连续地执行指令，,控制整个计算机有条不紊地工作。,主要功效有：,取指令,自动形成指令地址,分析指令,分解成微操作,执行指令,执行微操作命令,改变指令执行次序,依据判断结果,输入/输出控制,主机与入/出设备间,中止处理,非预期服务,29,计算机系统组成与计算机工作原理,第29页,控制器由以下部件组成：,程序计数器（PC）,下条指令地址,指令,存放器,（IP）,暂存,指令译码器（ID）,分析指令，,分解成微操作,时序控制电路,发出命令,微操作控制电路,实际执行命令,30,计算机系统组成与计算机工作原理,第30页,1.4.2 存放器,用于存放程序和数据部件。,两种基本操作：,读操作,写操作,31,计算机系统组成与计算机工作原理,第31页,存放容量,：,是存放器,主要性能指标,。,存放容量,单位：,bit (位);,Byte(字节)；,KB（千字节）,MB,（兆字节）；,GB（千兆字节）；,它们之间,换算关系,为：,1字节（,Byte,）8个二进制位（,bits,）,1KB2,10,B1024 B,1MB,2,20,B1024 KB,1GB2,30,B1024 MB,32,计算机系统组成与计算机工作原理,第32页,位,字，字长,位、字节、字及字长,字节（8位）,数,据,存,储,组,织,形,式,33,计算机系统组成与计算机工作原理,第33页,主,存放器（,内存,）,分类：,随机存放器,（,RAM,）,S,RAM,静,态 用于,Cache,D,RAM,动,态 用于,内存条,用于,CMOS,只读存放器,（,ROM,）,BIOS,P,ROM 只能写,1,次,EP,ROM可,屡次,擦写,34,计算机系统组成与计算机工作原理,第34页,2,辅,助（,外,）存放设备,外部长久存放区域。惯用辅助存放器有:,磁盘存放器,硬盘,、软盘;,光盘,;,U盘,;,磁带,磁鼓,35,计算机系统组成与计算机工作原理,第35页,硬磁盘,磁盘信息存放格式,统计面,=,磁头数,磁道：4096,柱面：,全部统计面上同一编号磁道,扇区：,每个扇区容量为,512,字节,0磁道,柱面,扇区,读/写磁头,硬盘片,磁盘工作原理,36,计算机系统组成与计算机工作原理,第36页,37,计算机系统组成与计算机工作原理,第37页,硬盘存放容量,=磁头数柱面数扇区数扇区容量,例：,若已知磁头数为16，柱面数为4096，扇区数为63，扇区容量512字节，,则：,硬盘容量=164096635122.1,GB,38,计算机系统组成与计算机工作原理,第38页,1.4.3 输入输出设备,输入输出（I/O）系统主要功效是对指定外部设备进行输入输出操作。,输入设备,向主机输入程序、原始数据和操作命令等信息设备。,键盘、鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏、数字化扫描仪、图像摄像仪、光学字符阅读器、声音识别器等都是输入设备。,2.输出设备,将计算机处理后信息，转换成人们能识别形式,打印机、显示器、绘图仪、音箱等,39,计算机系统组成与计算机工作原理,第39页,1.5 计算机软件分类,软件：,是计算机完成一定任务所需,程序,、,数据,和,资料,，分为,两大类,：,系统软件,和,应用软件,。,1.5.1 系统软件,包含,4类,：,操作系统,语言处理系统,数据库系统,服务程序,40,计算机系统组成与计算机工作原理,第40页,操作系统（OS）,为了合理方便地,利用,计算机系统而对其,资源,进行管理软件。,操作系统管理,资源有,4,类,：,进程管理,存放管理,设备管理,文件管理,41,计算机系统组成与计算机工作原理,第41页,2.语言处理系统,经过计算机语言能够编写程序，控制计算机完成预定任务。,计算机语言分为,3,大类,：,机器语言,汇编语言,高级语言,42,计算机系统组成与计算机工作原理,第42页,3.数据库管理系统,管理数据库软件，主要面向处理数据处理,非数值计算,问题。,4.服务程序,完成一些与管理计算机系统资源及文件相关任务。,43,计算机系统组成与计算机工作原理,第43页,1.5.2 应用软件,针对某一,应用目标,而开发软件。,分为,二大类：,通用应用软件,专用应用软件,通用,应用软件支持最基本应用，广泛地应用于几乎全部专业领域。,44,计算机系统组成与计算机工作原理,第44页,计算机系统层次结构,用 户,系统应用程序,操 作 系 统,机 器 语 言,硬 件 系 统,45,计算机系统组成与计算机工作原理,第45页,1.6 计算机工作原理及主要技术指标,计算机工作过程是,执行,程序,过程,。,程序：,为一系列,指令,有序集合。,46,计算机系统组成与计算机工作原理,第46页,计算机工作过程(1),计算机工作过程就是执行程序过程,输入设备,输出设备,内存放器,中央处理器,程序,执行结果,地址/,指令,/数据,控制命令,控制命令,47,计算机系统组成与计算机工作原理,第47页,1.计算机,指令系统,指令：,是使计算机完成某个操作所发出命令；,指令系统：,一台计算机有许多作用不一样指令；,全部,指令集合,称为该计算机,指令系统,；,48,计算机系统组成与计算机工作原理,第48页,指令,和,程序,程序：,按一定次序组织在一起指令序列。,机器指令：,硬件,能够,直接识别,并,执行,指令。,49,计算机系统组成与计算机工作原理,第49页,一条机器指令由两部分组成：,操作,码,和,操作,数,。,操作,码,：指明该指令要完成,操作类型,或,性质,，如取数、做加法或输出数据等。,操作,数,：指明操作对象,内容,或,所在单元地址,。,指令格式：,说明指令功效,说明指令操作对象,指令码,目标,操作数,源,操作数,50,计算机系统组成与计算机工作原理,第50页,指令是能被计算机识别并执行二进制代码，完成一个操作,操作码,操作数,数据传送指令,数据处理指令,程序控制指令,输入输出指令,其它指令,if goto,And Or,CPU,内存,I/O设备,主机,对计算机硬件进行管理等,指令,结构,分类,操作码,要完成操作类型或性质,操作数,操作内容或所在地址,51,计算机系统组成与计算机工作原理,第51页,2.计算机工作原理,计算机执行指令普通分为,两个阶段,：,第,一,阶段称为,取指周期,，,第,二,阶段称为,执行周期。,指令执行普通过程,取指令,分析指令 读取操作数,执行指令,存放结果,52,计算机系统组成与计算机工作原理,第52页,计算机工作过程(2),指令,存取命令,运算命令,输入/输出命令,原始数据,命令/程序,取数,读,结果,存数,写,I/O设备,内存放器,运算器,控制器,数据线：,控制线：,53,计算机系统组成与计算机工作原理,第53页,计算机执行,程序,方式,有,两种,执行方式：,次序,执行：一条指令执行完了再执行下一条指令。,并行,执行：同时执行两条或多条指令。,54,计算机系统组成与计算机工作原理,第54页,3计算机主要技术指标,字长一次并行处理二进制数位数；,主频CPU时钟频率；,运算速度每秒执行指令次数（MIPS）；,存放容量；,存放周期一次完整存取操作时间；,55,计算机系统组成与计算机工作原理,第55页,1.7 数制及其运算,计算机中采取含有,两个不一样稳态,电子器件表示数，这就是,二进制数,。为书写和表示方便，引进,八进制,和,十六进制,数。,1.7.1 进位计数制,在进位计数制中有,基数、位权,和,数位,3个要素。,基数,某个计数制中所包含数码,个数,；,数位,-指数码在一个数中所处,位置,；,位权,-由,位置,决定,值,；,（位权用基数Ri次幂R,i,表示）。,56,计算机系统组成与计算机工作原理,第56页,十进制计数制,十进制数,基数,是10,。数码有09共10个数字符号（,用D表示,）。,数码处于不一样位置代表不一样数值取决于,位权,。,所以，301.6876可写成,权,展开表示式,：,301.6876,3,10,2,010,1,110,0,610,1,810,2,710,3,610,4,57,计算机系统组成与计算机工作原理,第57页,2.R进制计数制,任意R进制计数制一样有,基数,R,、,位权,R,i,和,按权展开,表示式,。,R,能够是任意正整数。,任意一个,R,进制数,N,能够表示为：,N=A,n-1,R,n-1,+A,n-2,R,n-2,+A,1,R,1,+A,0,R,0,+A,-1,R,-1,+A,-m,R,-m,=,58,计算机系统组成与计算机工作原理,第58页,进位制,二进制,八进制,十进制,十六进制,规则,逢,二,进一,逢,八,进一,逢,十,进一,逢,十六,进一,基数,R,=2,R,=8,R,=10,R,=16,基本符号,0，1,0,1,2,7,0,1,2,9,0,1,9,A,B,F,权,2,i,8,i,10,i,16,i,形式表示,B,O,D,H,惯用各种进制数表示,59,计算机系统组成与计算机工作原理,第59页,1.7.2 不一样进制间转换,各种进制数之间存在一定,转换规则,。,R,进制数,(,非十,进制）,转换为,十进制,数,规则：,利用,按权展开方法,，能够将任一进制数转换成十进制数。,方法：,只要将各位,数码,与对应,位权,乘积,进行,相加，,和数,就是对应,十进制数,。,60,计算机系统组成与计算机工作原理,第60页,【例1.7.1】将,二,进制数转换为,十,进制数。,（1101.1011）,B,1,2,3,12,2,02,1,12,0,12,1,02,2,12,3,12,4,（13.6875）,D,【例1.7.2】将,八,进制数转换为,十,进制数。,（455.54）,o,4,8,2,58,1,58,0,58,-1,48,-2,2564050.6250.0625（301.6875）,D,【例1.7.3】将,十六,进制数转换为,十,进制数。,（12D.B）,H,1,16,2,216,1,13,16,0,11,16,1,（301.6875）,D,61,计算机系统组成与计算机工作原理,第61页,2.,十,进制数转换为,R,进制数,（,非十,进制）,规则：,将此数分成,整数,与,小数,两部分,分别转换,，然后再将结果,拼接,起来即可。,方法：,整数,部分转换步骤：采取“,除R,取余,法”。,即将十制制整数不停,除R,取,余数,，直到,商,为,0,。,余数,从右到左,排列，,首次,取得,余数,在,最右,。,62,计算机系统组成与计算机工作原理,第62页,小数,部分转换步骤：采取“,乘R,取整,法”。,即将十进制小数不停,乘以,R,取,整数,，,直到,小数部分为,0,或,到达所求精度,为止,（小数部分可能永远不会得到0）；,所得,整数,从小数点,自左往右,排列，取有效精度，首次取得,整数,放在,最左,。,63,计算机系统组成与计算机工作原理,第63页,【例1.7.4】将(301.6876),D,转换成,二进制,数。,整数部分,2,|301,2,|150,余,数为,1,最,低,位,2,|75,余,数为,0,2,|37,余,数为,1,2,|18,余,数为,1,2,|9,余,数为,0,2,|4,余,数为,1,2,|,2,余,数为,0,2,|,1,余,数为,0,0,余,数为,1,最,高,位,64,计算机系统组成与计算机工作原理,第64页,【例1.7.4】将(301.6876),D,转换成,二进制,数。,小数部分,0.6876,2,1,.,3752,整,数为,1,最,高,位,0.,3752,2,0,.7504,整,数为,0,0.75042,1,.5008,整,数为,1,0.50082,1,.0016,整,数为,1,最,低,位,所以 (301),D,(100101101),B,(0.6876),D,(0.1011),B,转换结果：,（301.6876）,D,(100101101.1011),B,65,计算机系统组成与计算机工作原理,第65页,3.二进制、八进制、十六进制数,（非十）,间相互转换,二进制、八进制和十六进制之间存在,特殊关系,：,8,1,2,3,一位,八进制数对应,三位,二进制数；,16,1,2,4,一位,十六进制数对应,四位,二进制数,所以转换方法比较轻易（表1.7.2）。,66,计算机系统组成与计算机工作原理,第66页,一位八进制数,二进制,一位十六进制数,二进制,0,000,0,0000,1,001,1,0001,2,010,2,0010,3,011,3,0011,4,100,4,0100,5,101,5,0101,6,110,6,0110,7,111,7,0111,8,1000,9,1001,A,1010,B,1011,C,1100,D,1101,E,1110,F,1111,67,计算机系统组成与计算机工作原理,第67页,八,进制和,十六,进制转换成,二,进制,每,一位,八,进制数对应,三位,二,进制数。（,1,分,3,）,(7123.14),O,=(,111,001,010,011,.,001,100,),B,7 1 2 3 1 4,每,一位,十六,进制数对应,四位,二,进制数。（,1,分,4,）,(2C1D.A1),H,=(,0010,1100,0001,1101,.,1010,0001,),B,2 C 1 D A 1,68,计算机系统组成与计算机工作原理,第68页,二,进制转换成,八,进制和,十六,进制,转换成,八,进制时,三位,二进制,一组,。（,3,合,1,）,转换成,十六,进制时,四位,二进制,一组,。（,4,合,1,）,分组方法,：,从,小数点,向,两边,三（四）位一组，,位数不足,整数,前,补0，小数,后,补0。,(,11,0110 1110,.,1101 01),B,=(,00,11,0110,1110,.,1101,01,00,),B,=(,3,6E.D,4,),H,(,1,1 0110 1110,.,1101 01),B,=(,00,1,101,101,110,.,110,101,),B,=(,1,556.65),O,69,计算机系统组成与计算机工作原理,第69页,例：,将二进制数,1,0010,1101,.,1011,转换成十六进制数：,（,000,1,0010,1101,.,1011,）,B,（,1,2D.B）,H,1,2,D,.,B,即：,整数,高位,补零,又如将二进制数,100,101,101,.1011转换成八进制数：,（,100,101,101,.101,1,00,）,B,（455.5,4,）,O,4 5 5.5 4,即：,小数,低位,补零,70,计算机系统组成与计算机工作原理,第70页,1.7.3 数值表示及运算,机器数概念,计算机内部,表示数,正,、,负,符号必须数码化,。,将一个,带符号数,在,机器中,表示形式称为,机器数,;,而在,机器外部,由正负号表示数称为,真值数,。,若一个数占16位:,要求,最高位,为,符号位,，,用,0,表示“,”号；,用,1,表示“,”号，,其余位表示,数值,。,比如：,真值数,为：,-,000000011000001,其,机器数,为：,1,000000011000001,称为,数符,71,计算机系统组成与计算机工作原理,第71页,数据在计算机中表示方式,2、,真值数：,+,1001101,0,1,0,0,1,1,0,1,+77,符号位,值,机,器,数,/,真,值,数,3、,机器数,1、,自然数,72,计算机系统组成与计算机工作原理,第72页,2.定点数,和,浮点数,定点,整,数,隐含,小数点,位置,定点数,固定,隐含,位置,浮点数,不固定,隐含,位置,定点,小,数,在定点数中,小数点位置一旦固定,就不再改变。,定点数中又有,定点整数,和,定点小数,之分。,73,计算机系统组成与计算机工作原理,第73页,2.定点数,和,浮点数,定点,小数,：小数点位置固定在,数值,最高位,前面,，用来表示,小于1,纯,小数,定点,整数,：小数点位置固定在,数值,最低位,后面,，用来表示整数。,1,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,数值部分,小数点位置,数符,74,计算机系统组成与计算机工作原理,第74页,定点,整数,表示范围：,2,7,2,6,2,5,2,4,2,3,2,2,2,1,2,0,1,0,0,0,0,0,0,0,128,2,7,2,6,2,5,2,4,2,3,2,2,2,1,2,0,1,1,0,0,0,0,0,0,符号,64,-（2,7,-1）N（2,7,-1）,即-127 N 127,75,计算机系统组成与计算机工作原理,第75页,任何,浮点数,都可表示为：,N=,S,10,j,j,:N,阶,码,J前面,：,阶,符,S,：N,尾数,；,S前面,：,数,符,二进制浮点数规范化：,尾数最高位为,1,。,比如：110.001规范化格式为：,0.,1,10001,2,+11,阶,符,阶,码,数,符,尾数,76,计算机系统组成与计算机工作原理,第76页,机器数、定点数和浮点数都是,用数据,第一位,表示,数符号,，用其后各位表示数绝对值。这种方法简单易懂，,称为“,原码,”编码方式,。,3.原码、反码和补码,77,计算机系统组成与计算机工作原理,第77页,原码,：,最高位存放数符号（0为正，1 为负）。数值部分用剩下位以二进制形式表示。,比如：X,101,0011,X原,0,101,0011,X,101,0011,X原,1,101,0011,反码,：,正数,反码是原码本身；,负数,反码表示为该数,对应正数,按位取反,（包含符号位）,。,比如：,正数,+,000,0100,反码,=,0,000,0100,负数,-,000,0100,反码,=,1,111,1011,78,计算机系统组成与计算机工作原理,第78页,补码,：,正数,补码,表示,与原码相同,；,负数,补码,等于,其对应反码,加1,（在最低位加1）,比如：,正数,000,0100,补,0,000,0100,负数,-000,0100,补,000,0100,反,1,1,111,1,011,1,1,111,1,100,79,计算机系统组成与计算机工作原理,第79页,机器数,能够有,三种表示法：,原码,反码,补码,80,计算机系统组成与计算机工作原理,第80页,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,在计算机,内部,数据是,以,补码,形式出现,带,符,号,机,器,数,-77,原码,反码,补码,数据在计算机中表示方式,81,计算机系统组成与计算机工作原理,第81页,补码运算主要优点是,:,对负数处理后,将减法转化为加法,。,不论求和或求差，也不论参加运算数正与负，,运算时,一律只做加法,大大简化运算。,82,计算机系统组成与计算机工作原理,第82页,二进制加法运算规则,0 0 1 1,+0 +1 +0 +1,（加法）,0 1 1,1,0,（向高位进位）,01001110 01100101,+1 +1,01001111 011001,1,0,83,计算机系统组成与计算机工作原理,第83页,补码运算：,已知：,X=11 ;Y=,3;,求：,X,+,Y=?,求：X+Y,补,X,补,Y,补,X,反,0,000,1011,Y,反,1,11111,00,0,000,1011,+,1,11111,0,1,=,0,000,1,000,X,补,0,000,1011,Y,补,1,11111,0,1,补码,优点,：,数符也当数值,参加运算。,Y,原,1,00000,11,X,原,0,000,1011,84,计算机系统组成与计算机工作原理,第84页,1.7.4 算术与逻辑运算,计算机中数据采取,二进制编码,形式实现算术运算和逻辑运算。,1.二进制数算术运算,二进制数算术运算与十进制数算术运算基本相同，也包含加、减、乘和除四则运算，但运算更简单。,85,计算机系统组成与计算机工作原理,第85页,2.二进制数逻辑运算,逻辑数据,值,用于,判断某个条件成立是否,，,成立,为,1,真,反之,为,0,假,当要对多个条件进行判断时，则需要用,逻辑运算符,组成,逻辑表示式,，,结果还为逻辑值,。,逻辑运算主要包含,三种,基本运算。,逻辑,与,运算：通惯用“,”或“,”符号表示两个逻辑量间,与关系,。,逻辑,或,运算：通惯用“,”或“,”符号表示两个逻辑量间,或关系,。,逻辑,非,运算：表示同原条件A含义相反，用,A,表示,86,计算机系统组成与计算机工作原理,第86页,在逻辑运算中，将逻辑量各种,可能组合,与对应运算结果列成表格，称为真值表，它是全方面描述逻辑运算关系工具之一。普通在真值表中可用,1,或,T,（True）表示真，用,0,或,F,（False）表示假。,逻辑运算,真值表,A,B,A,B,A,B,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,87,计算机系统组成与计算机工作原理,第87页,1.8.1 西文字符编码,采取,ASC码,。即美国国家信息交换标准字符码。,用,7位,二进制数,表示,一个字符,编码,1.8 文字信息编码形式,字符,必须按特定规则进行,二进制,编码,才能进行,存放,。,88,计算机系统组成与计算机工作原理,第88页,d,6,d,5,d,4,d,3,d,2,d,1,d,0，,0000,NUL,DLE,SP,0,P,p,000,1,SOH,DC1,!,1,A,Q,a,q,0010,STX,DC2,“,2,B,R,b,r,0011,ETX,DC3,#,3,C,S,c,s,0100,EOT,DC4,$,4,D,T,d,t,0101,ENQ,NAK,%,5,E,U,e,u,0110,ACK,SYN,&,6,F,V,f,v,0111,BEL,ETB,7,G,W,g,w,1000,BS,CAN,（,8,H,X,h,x,1001,HT,EM,）,9,I,Y,i,y,1010,LF,SUB,*,:,J,Z,j,z,1011,VT,ESC,+,;,K,k,1100,FF,FS,N,n,1111,SI,US,/,?,O,o,DEL,000,001,0,10,0,11,1,0,0,101,1,1,0,111,89,计算机系统组成与计算机工作原理,第89页,1.8.2 汉字字符编码,汉字编码包含,三个,方面：,输入编码(外码),内码,字型码(字模),输入码,指输入汉字时编码，由键盘上字符和数字组成。,如：区位码、拼音输入编码、字形输入编码,90,计算机系统组成与计算机工作原理,第90页,2.国家标准码（汉字信息交换码）,汉字用双字节,表示,。国家标准GB23l2-80要求,7445,个字符编码，其中有682个非汉字图形符和6763个汉字代码。有一级惯用字3755个，二级惯用字3008个。,区位码:,GB231280基本字符集组成一个二维表，分成94行，94列，,行号,称为,区号,，,列号,称为,位号,。每一个汉字和符号在码表中都有惟一位置编码，即区号（行号）和位号（列号）为该汉字（或字符）,区位码,。,汉字国家标准码,区号（十六进制数）,20H,接位号（十六进制数）,20H,91,计算机系统组成与计算机工作原理,第91页,3.内码,计算机内部对汉字存放和处理代码。一个汉字输入计算机后便转换为内码。,将某汉字国家标准码加上,8080H,，作为,汉字内码,。,4.字型码,（也称字模或汉字输出码）,将汉字作为一幅平面图画，分别从纵、横两个方向分成相等,NN,小方块，得到一幅由,“1”,组成汉字轮廓画，是一幅数值化图形。按次序编成二进制代码串存入计算机中，数值化图形为某汉字,NN点阵,字模,。,92,计算机系统组成与计算机工作原理,第92页,5.地址码,全部汉字,字模,集合称为,字库,。汉字地址码是指汉字库中存放汉字字型信息,逻辑地址码,。它与汉字内码有着简单对应关系。,6.各种汉字代码之间关系,93,计算机系统组成与计算机工作原理,第93页,94,计算机系统组成与计算机工作原理,第94页,第1章 作业,习题一、二、三,将以下进制数分别转换为十进制数：,（1011101.1110）,B,、(135.76),o,、（5D.EF),H,将十进制数 215.6531 分别转换成其它进制数。,求以下各数补码：,195、127、138、-1、-105、-127,95,计算机系统组成与计算机工作原理,第95页,