计算机原理精品教学（华南理工大学）2-1-1 数据的机器层次表示.ppt

第2章 数据的机器层次表示 2.1 数值数据的表示 2.2 机器数的定点表示与浮点表示 2.3 非数值数据的表示 2.4 十进制数和数串的表示 2.5 现代微型计算机系统中的数据表示举例 2.6 数据校验码 概 述 数据 计算机系统中所指的数据均是以二进制编码的形式出现。 计算机内部由硬件实现的基本数据区分为数值型数据和非数值型数据。 信息 信息是对数据的解释，数据是信息的载体。 媒体 是指承载信息的载体。 计算机外部信息与内部数据的转换 文字、图、表、声音视频等各种媒体信息或命题、计算等信息 、 媒体输入设备 媒体输出设备 二进制编码表示的各种数据 用户角度（感觉媒体） （表现媒体） 程序员角度 ( 表示 / 存储 / 传输媒体 ) 结构化描述 指令系统能识别的基本数据类型 系统设计者角度 数值型数据 非数值型数据 信 息 数值数据 非数值数据-- 无符号数-- 有符号数 浮点数 定点数 十进制数 定点整数 定点小数 原码 补码 反码 移码 正整数 字符、汉字等 常用信息分类及表示 2.1 数值数据的表示 计算机内部采用二进制表示的原因 二进制只有两种状态，在数字电路中很容易实现。 二进制编码、运算规则非常简单。 二进制的“0”、“1”与二值逻辑一致，很容易实现逻辑运算。 计算机中的数值数据常用后缀字母来表示不同的数制。 十进制数（D） 二进制数（B） 八进制数（Q） 十六进制数（H） C语言中，八进制常数以前缀0开始，十六进制常数以前缀0x开始。 无符号数和带符号数 无符号数与带符号数 无符号数： 在数值编码格式中，所表示的数没有符号位。 带符号数 在数值编码格式中，所表示的数符号位占一位。 全都是数值位(n+1)位 数值位(n位) 符号位 无符号数可都看成是正整数 字长为n+1位的无符号数的表示范围是0～(2n+1-1)。 例如：字长为8位，无符号数的表示范围是0～255。111111110000000011111111 真值和机器数 真值: 正、负号加某进制数绝对值的形式称为真值。如+3,-5等，即实际值。 机器数： 符号以及数值都数码化的数称为机器数如 ：X=01011 Y=11011 即真值在机器中的表示，称为机器数. 若纯小数的原码形式为 x0. x1 x2 ··· xn,（共n+1位）则原码表示的定义是： 式中[x]原是机器数，x是真值。 纯小数 x 1 – x = 1+ |x| -1 x ? 0 0 ? x 1 [x]原 = 数的机器码表示——原码表示法 例1: x = +0.1001, 则 [x]原= 0.1001 　　　x = -0.1001, 则 [x]原 = 1+ |x| = 1.1001 对于0，原码机器中往往有“+0”、“-0”之分，故有两种形式 　　　[+0]原=0.000...0 　　　[ -0]原=1.000...0 x≥0 x 0 若整数的原码形式为 x0 ,x1 x2 ··· xn,则原码表示的定义是： 整数 x 2n – x = 2n + |x| -2n x ? 0 0 ? x 2n [x]原 = 数的机器码表示——原码表示法 例2： x = +1011 (x≥0)总共用5位表示，n=4 [x]原 =0,1011 x = -1011 (x 0) [x]原 = 2n + |x|=10000 + |-1011|=1,1011 原码表示法——结论 原码为符号位加上数的绝对值 符号位：“0”——正，“1”——负; 原码零有两个编码，+0和 -0编码不同； 原码表示简单，易于同真值之间进行转换。 原码加减运算复杂，乘除运算规则简单。 * 数据的机器层次表示将直接影响到计算机的结构和性能。 熟悉和掌握本章的内容，是学习计算机原理的最基本要求。 * * * 例2: 用8位表示时,[x]原=0,0001011, [-x]原=1,0001011 * 数据的机器层次表示将直接影响到计算机的结构和性能。 熟悉和掌握本章的内容，是学习计算机原理的最基本要求。 * * * 例2: 用8位表示时,[x]原=0,0001011, [-x]原=1,0001011