3计算机基础课件(第四版)-第三章

计算机基础与计算思维
计算机硬件组成
一、图灵机模型
图灵机每次计算需要完成的配置 定义符号集

{0,1,b} {q1,q2,q3,H}

定义状态集


q1初始状态，读写头指向末位； q2读写头指向其他位，进位c=0 q3读写头指向其他位，进位c=1 H停机状态
计算机基础与计算思维
计算机硬件组成
计算机基础与计算思维
第三章
© 2006工程兵工程学院 计算机教研室
计算机硬件组成
第3章 计算机硬件组成
图灵机模型
冯.诺依曼结构
机器语言
机器语言程序执行过程
第3章 难点和重点学习思路
计算机基础与计算思维
计算机硬件组成
第3章 计算机硬件组成

计算机硬件结构和工作过程； PC组成和工作过程； 计算机如何做。
计算机基础与计算思维
计算机硬件组成
一、存储器
地址位数与存储单元数 n位二进制数可以标识2n个不同的存储单 元。 1K存储单元=210存储单元 1M存储单元=220存储单元 1G存储单元=230存储单元 1T存储单元=240存储单元
计算机基础与计算思维
计算机硬件组成
一、存储器
A1 A2 Am R/W
计算机基础与计算思维
计算机硬件组成
三、控制器
命令和操作码 „ 指令译码器 指令寄存器 控制器
状态寄存器
程序计数器
＋1



程序计数器的作用是给出存储依次执行的所有指令的存储 单元地址 ； 指令寄存器用于存放从存储器中读出的指令； 指令译码器根据指令的含义和状态寄存器的值确定该条指 令需要完成的工作，向其他部件发出命令 ； 状态寄存器中存放表示运算器运算结果状态的标志信息。

数值数据—定点数的表示法（补码）
实例：X1 = 0.10110 -0.10110 0.0000 [ X ] 补 =010110 101010 00000
实例：X1 = 10110 -10110 0000 [ X ] 补 =010110 101010 00000
实例：X1 = 0.10110 -0.10110 [ X ] 原= 010110 110110
实例：X1 = 10110 -10110 [ X ] 原= 010110 110110
0.0000 00000
10000 0000 00000 10000
数值数据—定点数的表示法（原码）
性质: 原码为符号位加数的绝对值，0正1负 原码零有两个编码，+0和 -0编码不同 原码难以用于加减运算，但乘除方便 N+1位二进制原码所表示的范围： 小数：MAX=1-2-n ，MIN=﹣（ 1-2-n ） 整数：MAX= 2n-1， MIN=﹣（ 2n-1）
字符编码
用一定位数的二进制数“0”和“1”进行编码 给出。
常用的字符编码ASCII码。 ASCII （American Standard Code
for Information Interchange)
字符编码
7 6 5 4 3 21
ASCII码是美国信息交换标准代码。
(American Standard Code for Information Interchange) 包括0-9十个数字，大小写英文字母 及专用符号等95种可打印字符。
继续推导：
5-2=5+10 （MOD 12）
5+（-2）=5+10 （MOD 12）
-2=10
（MOD 12）

1010.1=123+022+121+020+12-1
3.2.3 八进制（Octal）
3.2 计算机中的数制
和十进制与二进制类似，八进制用的数码共有8个，即0～7，因此其基数是8；相邻两 位之间为“逢八进一”和“借一当八”的关系，它的“位权”可表示成8i。任何一个八进 制数都可以表示为按位权展开的多项式之和，如八进制数1354.7可表示为
3.3 数制间的转换
3.3.2 十进制数转换成二进制、八进制数和十六进制数
将十进制数转换成等值的二进制数，需要对整数和小数部分分别进行转换。整数部分转换法是连 续除2，直到商数为零，然后逆向取各个余数得到一串数位即为转换结果。小数部分转换法是连续 乘2，直到小数部分为零或已得到足够多个整数位，正向取积的整数（后得的整数位为结果的低位） 位组成一串数位即为转换结果。 对于一个带有小数的十进制数在转换为二进制时，可以将整数部分和小数部分分别进行转换，最后 将小数部分和整数部分的转换结果合并，并用小数点隔开就得到最终转换结果。
3.2 计算机中的数制
下图为计算机中常用的几种进位计数制的表示。
在计算机中，为了区分不同进制的数，可以用括号加数制基数下标的方式来表示不同数制的数，例如， （492）10表示十进制数，（1001.1）2表示二进制数，（4A9E）16表示十六进制数，也可以用带有字母的形 式分别表示为（492）D、（1001.1）B和（4A9E）H。在程序设计中，为了区分不同进制数，常在数字后直 接加英文字母后缀来区别，如492D、1001.1B等。
1354.7=183+382+581+480+78-1
3.2 计算机中的数制
3.2.4 十六进制（Hexadecimal）

十进制数的运算
基于BCD码进行加减乘除等运算，需考虑进位和借位 问题。
数值型数据运算方法
01
加法运算
通过加法器实现，考虑进位问题。
乘法运算
通过移位和加法操作实现，考虑乘 积的符号和绝对值问题。
03
02
减法运算
通过减法器或加法器配合取反操作 实现，考虑借位问题。
除法运算
通过比较和减法操作实现，考虑商 的符号和余数问题。
计算机组成原理课件第三章 计算机中的数据表示
• 数据表示概述 • 数值型数据的表示 • 非数值型数据的表示 • 数据的逻辑结构与物理结构 • 数据校验与纠错技术 • 计算机中数据表示的应用与发展趋
势
01
数据表示概述
数据表示的定义与重要性
定义
数据表示是指将数据以某种形式编码成 计算机能够识别和处理的形式。它是计 算机科学中的基础概念，涉及到计算机 内部数据的存储、传输和处理方式。
CRC是一种广泛使用的数据校验方法，它通过发送方和接收方共同约定一个多项式，然后发送方在数 据后添加冗余位，使得整个数据能够被该多项式整除。
接收方在接收到数据后，也会使用同样的多项式进行除法运算。如果余数为0，则说明数据正确；如果余 数不为0，则说明数据在传输过程中出现了错误。
纠错编码技术简介
纠错编码技术是一种能够自动纠正数据传输过程中所发生错误的方法。它通过在数据中添加冗余信息，使得接收方能够根据 这些冗余信息来检测和纠正错误。
跨语言文本处理。
汉字编码
GB2312
GBK
简体中文编码标准，收录6763个 常用汉字和682个非汉字图形字符， 采用双字节编码。
扩展GB2312，收录21003个汉字 和图形符号，支持繁体中文和简 体中文。