计算机组成原理 (2).ppt

1 第二章计算机中数据信息的表示数据是计算机处理的对象。本章讨论的是计算机内部各类数据的表示方法及其相互间的等值转换。信息处理领域中“数据”概念要大得多。世界上的一切事物和现象都可以通过一组特征“数据”去描述它。对于计算机而言,它所处理的就是事物和现象的“特征描述数据”。不管计算机要处理的对象是什么事物或现象,都必须通过某种方式获取其“特征描述数据”,才能在计算机中进行处理。 ISO 对数据所下的定义是:“数据是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式,这种特殊的表达形式可以用人工的方式或者用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理”。根据这个定义,通常意义下的数值、文字、图画、声音、活动图象等对于人来说都可以认为是数据。通常把计算机内部由硬件实现的基本数据分为数值型数据和非数值型数据。 2 数值型数据:可用来表示数量的多少,可比较其大小,具有特定值的一类数据。非数值型数据:主要指字符数据、逻辑数据等。在一些专用处理器上指令集可对多媒体信息进行处理,此时图形、声音和活动图象数据看成非数值型数据。信息: 根据 ISO 定义,可以通俗认为, 信息是对人有用的数据, 这些数据可能影响到人们的行为和决策。计算机信息处理,简言之由计算机进行数据处理,处理主要目标是获取有用信息。即通过数据采集和输入、有效地把数据组织到计算机中,由计算机系统对数据进行相应的处理加工(如存储、建库、转换、合并、分类、计算统计、汇总、传送等操作),最后提供有用的信息给用户。媒体—承载信息的载体。根据 ITU ITT 的定义,与计算机信息处理有关的媒体有 5 种: 3 ⑴感觉媒体⑵表示媒体⑶存储媒体⑷表现媒体: ⑸传输媒体:通信载体数字计算机内部所处理的所有数字都是“数字化编码”了的数据,即都是一种表示媒体信息。 4 “数字化编码”过程:指对感觉媒体信息进行定时采样,将现实世界中的连续信息转换成计算机中的离散的“样本”信息。然后对这些离散的“样本”信息用“0”或“1”这两个基本符号进行数字化编码,即对样本值进行二进制编码。编码:就是用少量简单的基本符号,对大量复杂多样的信息进行一定规律的组合。基本符号和组合规则是一切信息编码的两大要素。计算机内部采用二进制表示的原因有以下三个原因: ⑴二进制只有两种基本状态,与两个稳定状态的物理器件的状况相符,易实现。⑵二进制的编码、计数和运算规则简单易行。⑶“0”和“1”两个符号正好与逻辑命题的两个逻辑值“假”和“真”相对应,为计算机应用于逻辑判断提供了方便。计算机内部处理的对象分为两大类:数值型数据和非数值型数据。数值数据的编码表示输入到计算机内部的数据若有确定的值,即在数轴上能找到其对应的点,则称为数值数据。 5 计算机内部的数值数据的表示方法有两大类: 直接用二进制数表示或采用二进制编码的十进制(BCD 码— Binary Coded Decimal Number) 表示。 进位计数制与数制之间的转换进位计数制—用少量的符号(也称数码),按先后次序把它们排列成序列,由低到高进行计数,计满进位。基数—计数制中所用到的数字符号个数。位权(权数)—以基数为底的指数,指数的幂是数位的序号。一般而言,在任一个进位计数制中,若具有 0,1,…,R-1共R个数字字符,则称该数字系统为 R进制数字系统,其基数为 R,采用的是“逢R进一”的运算规则, 第i位上的位权为 R i。其位权展开式如下: ????? 1)( nmi iiRRxNV=x n -1?R n-1+x n -2?R n-2+…+x 1?R 1+x 0?R 0+x -1?R -1 +x - 2 ?R -2+…+x -m?R - m ( 2-1 ) 6 一般地,一个十进制数 D=d n -1d n-2…d 1d -1d - 2 …d -m 其对应值为: V(D ) 10 =d n -2?10 n-2+d n -1?10 n-1 + …+d 1?10 1+d 0?10 0+d -1?10 -1 +d -2?10 -2+…+d -m?10 -m其中 d i (i=n-1,…,1,0,-1,-2,…,-m)可是 0~9 十个数字符号中任何一个,故基数为“10”。10 i为第 i位上的位权。在十进制数进行运算时,每位计满十之后要向高位进一。例:十进制数 代表的实际值用位权展开为 V () 10 =2 ?10 3 + 0?10 2 + 5?10 1 + 9?10 0 + 6 ?10 -1 + 5?10 -2 同理,二进制数的基数是 2,只有两个数字符号“0”和“1”,采用“逢二进一”的规