西华32位系统和64位系统的区别

西华大学电气信息学院郑海春微机原理及应用主讲:郑海春PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春联系方式n单位测控技术与仪器系n电话13540484198n网址http://haichunzheng.
ys168.
comPDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春课程说明n课程性质:必修,是信息工程、测控技术与仪器、电气工程及自动化类相关专业的专业技术基础课.
n学时学分:授课48学时,实验10学时(单独).
n教学目的:旨在使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术,建立微机系统整体概念.
课程内容兼顾硬件和软件两个方面,通过学习,为今后微机应用系统软、硬件开发打下基础.
学完本课程可参加全国计算机III级考试以及考研.
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com西华大学电气信息学院郑海春第1章微型计算机基础知识n1.
1概述n1.
2微型计算机系统的组成n1.
3计算机中的数制和编码PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
1概述n随着电于技术的发展,计算机的发展:第一代电子管电路计算机第二代晶体管电路计算机第三代中小规模集成电路计算机第四代大规模和超大规模集成电路计算机世界上第一台现代意义的电子计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学设计制造的ENIAC.
n计算机按其性能分类:巨型、大型、中型、小型、微型机PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春微型计算机的特点n体积小、重量轻n可靠性高、结构灵活n价格低廉n应用广泛微型计算机采用了集成度很高的部件,因此具有以下特点:PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春微处理器的发展n第一代微处理器:4位和低档8位字长.
1971-1973年,Intel4004,4位,世界第一个;Intel8008,8位;指令系统简单,速度慢,面向交通灯控制等简单控制场合.
微处理器是微型机的核心部件,微型机的发展以微处理器的发展为主线:PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春n第二代微处理器:成熟的8位字长.
1974-1977年,Intel8080、8085,ZilogZ80,Motorola6800;运算速度是第一代的10~15倍,指令系统比较完善,已经有了典型的计算机体系结构以及中断、存储器直接存取(DMA)功能.
支持它们的语言有汇编、BASIC和FORTRAN等,特别是在后期开始配备了CP/M操作系统.
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com西华大学电气信息学院郑海春n第三代微处理器:16位字长.
1978-1982年,Intel8086/8088、80286,Motorola68000,ZilogZ8000.
Intel8086:16位内、外部数据总线,地址总线20位,可最大寻址1MB(220)的存储空间.
Intel8088:16位内部数据总线,8位外部数据总线的准16位,IBMPC/XT机,主流.
Intel80286:数据总线16位,地址总线24位,可直接寻址16MB(224)的存储空间,任务切换、存储器管理及各种保护功能,IBMPC/AT机.
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com西华大学电气信息学院郑海春n第四代微处理器:32位字长.
1983-1992年,Intel80386,80486,Motorola68020,ZilogZ80000.
Intel80386:32位数据总线,32位地址总线,可寻址4GB(232)的内存.
Intel80486:80486≈高性能80386+80387+8KBCachePDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春n第五代微处理器:Pentium(奔腾).
IntelPentium(80586),PentiumPro(80686),PentiumII,PentiumIII,PentiumIVIntelPentium:超标量流水线(两路)、片内双Cache(指令8KBCache和数据8KBCache)、分支预测、常用指令固化、MMX技术.
IntelPentiumPro:超标量流水线(三路)、乱序执行技术、芯片内封装256KBL2Cache.
IntelPentiumII/IntelPentiumIII:都采用P6的核心技术,性能进一步增强.
IntelPentiumIV:非P6核心结构、超线程技术.
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com西华大学电气信息学院郑海春n第六代微处理器:64位字长.
2001年5月,Intel公司推出了64位微处理器Itanium(安腾).
专门用于高端服务器上的CPU,未投放于民用市场.
Intel的64位CPU-ItaniumPDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春第1章微型计算机基础知识n1.
1概述n1.
2微型计算机系统的组成n1.
3计算机中的数制和编码PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
2微型计算机系统的组成1.
2.
1微型计算机系统的三个层次1.
2.
2微型计算机的常用术语1.
2.
3微型计算机的组成和结构PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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2.
1微型计算机系统的三个层次n运算器n控制器n寄存器(1)微处理器(CPU)CPU是核心部件,用来实现运算和控制功能,主要包含:微型计算机系统中从局部到全局的三个层次:微处理器→微型计算机→微型计算机系统PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春(2)微型计算机由CPU、存储器、I/O接口电路、系统总线构成.
n存储器包括RAM和ROMnI/O接口电路用于微机和外部设备的连接n总线结构使得系统各功能部件间的相互关系变为各部件面向总线之间的单一关系.
CPU存储器存储器I/O接口I/O接口地址总线(AB)数据总线(DB)控制总线(CB)PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春n微型计算机如果不配有软件,称为裸机n软件分为系统软件和应用软件两大类(3)微型计算机系统以微型计算机为中心,再配以相应的外围设备、辅助电路和电源(统称硬件)及控制微型计算机工作的软件,就构成完整的微型计算机系统.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
2微型计算机系统的组成1.
2.
1微型计算机系统的三个层次1.
2.
2微型计算机的常用术语1.
2.
3微型计算机的组成和结构PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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2.
2微型计算机的常用术语n位(bit):是指一个二进制位,它是计算机中信息存储的最小单位,一般用b表示.
n字节(byte):由相邻的8个二进制位组成,一般用B表示.
此外,有KB、MB、GB、TB.
1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240B(1)位和字节PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春n字长是微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数,它通常取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度.
微处理器的字长有4位、8位、16位、32位和64位.
n目前在PC机中,把字定义为2个字节,双字为4个字节,四字为8字节.
(2)字长03半字节03字节740字78F0双字F101FPDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春n字长是衡量CPU工作性能的一个重要参数.
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com西华大学电气信息学院郑海春n一个CPU能执行什么操作,是工程人员设计和制造时安排好的,是固定的,用户不能改变.
n指令是CPU能执行的一个基本操作.
如:取数、加、减、乘、除、存数等.
n指令系统是CPU所能执行的全部操作.
不同的CPU,其指令系统不同.
n程序是用户在使用计算机时,为要解决的问题,用一条条指令编写的指令序列.
构成程序的指令在存储器中一般都是顺序存放,要破坏这种顺序性,必须由转移指令操作.
(3)指令、指令系统和程序PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
2微型计算机系统的组成1.
2.
1微型计算机系统的三个层次1.
2.
2微型计算机的常用术语1.
2.
3微型计算机的组成和结构PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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2.
3微型计算机的组成和结构(1)组成并口连接器串口连接器USB接口鼠标键盘BIOSPCI插槽ISA插槽AGP插槽CPU插槽主板电源插座内存插槽IDE接口软驱接口南桥芯片组北桥芯片组CMOS电池PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春n由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成.
(2)微型计算机的硬件体系结构冯·诺依曼结构:n数据和指令以二进制形式存放在存储器中,存放位置由地址码指定,地址码也是二进制形式.
n控制器根据存放在存储器中的指令序列(即程序)工作,并由一个程序计数器(PC)控制指令的执行.
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com西华大学电气信息学院郑海春n微型计算机的工作过程就是执行程序的过程,而程序由指令序列组成.
因此,执行程序的过程,就是执行指令序列的过程,即逐条地从存储器中取出指令并完成指令所指定的操作.
n由于执行每一条指令,都包括取指、分析和执行三个基本步骤,所以,微型计算机的工作过程,也就是不断地取指令、分析指令和执行指令的过程,直到遇到停机指令时才结束机器的运行.
(3)微型计算机的工作原理PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春取指令,PC值加1停机结束YN分析指令执行指令PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春第1章微型计算机基础知识n1.
1概述n1.
2微型计算机系统的组成n1.
3计算机中的数制和编码PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
3计算机中的数制和编码1.
3.
1进位计数制1.
3.
2几种常用的进位计数制1.
3.
3不同数制之间的转换1.
3.
4计算机中数的表示1.
3.
5计算机中信息的编码表示PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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3.
1进位计数制进位计数制:是指按进位的原则进行计数,逢N进1,采用位权表示法.
n逢N进一.
N是指进位计数制表示一位所需要的符号数目,称为基数.
例如十进制数是由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字符号组成,基数为10,逢十进一.
二进制数由0、1两个数字符号组成,基数为2,逢二进一.
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com西华大学电气信息学院郑海春n采用位权表示法.
对每一个数位赋予一定的位值,称为位权.
每个数位上的数字所表示的量是这个数字和位权的乘积.
位权与基数的关系是,各进位制中位权的值恰好是基数的若干次幂,因此,任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和.
例1在十进制数中,3058.
72可表示为:3058.
72=3*103+0*102+5*101+8*100+7*10-1+2*10-2例2在二进制数中,10111.
01可表示为:10111.
01=1*24+0*23+1*22+1*21+1*20+0*2-1+1*2-2PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
3计算机中的数制和编码1.
3.
1进位计数制1.
3.
2几种常用的进位计数制1.
3.
3不同数制之间的转换1.
3.
4计算机中数的表示1.
3.
5计算机中信息的编码表示PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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3.
2几种常用的进位计数制n计算机内部采用的是二进制.
()数在计算机中是以器件的物理状态来表示的.
一个具有两种不同稳定状态且能相互转换的器件,就可以用来表示一位二进制数.
因此,在计算机内使用二进制数既简单又可靠.
n计算机程序中普遍采用十进制、八进制和十六进制.
()虽然二进制在计算机底层使用,但对于人来说记忆使用太繁琐,所以在计算机程序中经常使用十进制、八进制和十六进制.
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com西华大学电气信息学院郑海春n常用到的数制有二进制、八进制、十进制、十六进制.
在几种数制混合使用的场合,通常我们在数字后面加上字母B表示一个二进制数,以字母O表示八进制,以字母D或不加任何字母来表示十进制数,以字母H表示十六进制数.
例:1011B为二进制数1011,也记为(1011)21357O为八进制数1357,也记为(1357)8209D为十进制数209,也记为(209)100FB9H为十六进制数0FB9,也记为(0FB9)16PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春0FH17O1111B157H7O0111B70EH16O1110B146H6O0110B60DH15O1101B135H5O0101B50CH14O1100B124H4O0100B40BH13O1011B113H3O0011B30AH12O1010B102H2O0010B29H11O1001B91H1O0001B18H10O1000B80H0O0000B0十六进制八进制二进制十进制十六进制八进制二进制十进制十进制、二进制、八进制、十六进制数码对照表PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
3计算机中的数制和编码1.
3.
1进位计数制1.
3.
2几种常用的进位计数制1.
3.
3不同数制之间的转换1.
3.
4计算机中数的表示1.
3.
5计算机中信息的编码表示PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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3.
3不同数制之间的转换(1)十进制整数转换为其它进制除基数取余法:除基数取余数、由下而上排列.
示例1:(140)10=()16140168160C(12)8结果为:8CHPDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春示例2:(69)10=()26923421710结果为:1000101B281240220210201PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春(2)非十进制数转换为十进制数按权相加法:将非十进制数各位数码乘以与其对应的位权,并求和.
(1011.
1)2=1*23+0*22+1*21+1*20+1*2-1=8+0+2+1+0.
5=(11.
5)10(1011.
1)2=()10示例1:示例2:(2C3A)16=()10(2C3A)16=2*163+12*162+3*161+10*160=2*4096+12*256+3*16+10*1=(11322)10PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春(3)八进制、十六进制与二进制之间的转换因为23=8,所以每一位八进制数可以用一个3位二进制数表示;因为24=16,所以每一位十六进制数可以用一个4位二进制数表示.
二进制八进制二进制十六进制整数从右向左三位并一位小数从左向右三位并一位整数从右向左四位并一位小数从左向右四位并一位一位拆三位一位拆四位PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春示例:010100110110111.
010100766422.
4()80010100110110111.
0101(10100110110111.
0101)2=()8=()167B925.
()16PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春(4)十进制小数转换为其它进制乘基数取整法:用十进制小数乘基数,当积为0或达到要求的精度时,将结果的整数部分由上而下排列.
示例:(0.
375)10=()20.
375*20.
750*21.
500*21.
000整数=0整数=1整数=1(0.
375)10=(0.
011)2PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
3计算机中的数制和编码1.
3.
1进位计数制1.
3.
2几种常用的进位计数制1.
3.
3不同数制之间的转换1.
3.
4计算机中数的表示1.
3.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
3.
4计算机中数的表示计算机中的数是用二进制来表示的,数的符号也是用二进制表示的.
把一个数连同其符号位一起数码化的数,称为机器数.
一般用最高位来表示符号,正数用0表示,负数用1表示;使用正负号加其绝对值的表示方法,称为该数的真值.
在计算机中对带符号数的表示方法有原码、反码和补码三种形式.
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com西华大学电气信息学院郑海春+0(1)原码+77+771001101真值真值机器数符号位正为0,负为1即+77原=01001101即+77原=01001101原码表示法:符号位用数码0表示正号,用数码1表示负号,数值部分按一般二进制形式表示.
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com西华大学电气信息学院郑海春(2)反码和补码正数的原码、反码和补码的表示是相同的.
负数反码:原码的符号位不变,数值位取反(0变1,1变0).
负数补码:反码加1.
-77-7711001101原码原码反码反码10110010补码补码10110011PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春(3)补码转换n已知[X]原,求[X]补n已知[X]补,求[X]原若为正数,[X]原=[X]补.
若为负数,已知[X]原,则先求[X]反,再求[X]补.
[[X]补]补=[X]原n已知[X]补,求[-X]补将[X]补连同符号位一同取反后加1.
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com西华大学电气信息学院郑海春结论:n原码、反码、补码最高位都是符号位n正数的原码、反码、补码相同n原码、反码、补码的表示范围不同n编程时不涉及码制,由硬件自动完成n采用不同的码制,运算器和控制器的结构不同PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春数值的表示范围n无符号数的表示范围:8位二进制无符号数:0~255(28-1)16位二进制无符号数:0~65535(216-1)N位二进制无符号数:0~2N-1n带符号数的表示范围(通常指补码):8位二进制带符号数:-128~+127(-27~27-1)N位二进制带符号数:-2N-1~+2N-1-1C语言中无符号数据类型的定义用关键字Unsigned;带符号数据类型的定义用关键字Signed.
如:Unsignedint表示无符号整型;Signedint表示带符号整型.
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com西华大学电气信息学院郑海春(4)补码运算运算规则:[X+Y]补=[X]补+[Y]补[X-Y]补=[X]补-[Y]补=[X]补+[-Y]补考虑:为什么计算机中采用补码进行运算根据以上运算规则,可见,通过补码运算可以将减法转换成加法运算.
而加法运算对于计算机来说物理上更容易实现.
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com西华大学电气信息学院郑海春溢出:如果运算结果超出了所能表示的数值范围,则产生溢出,运算结果不正确.
双进位位溢出判别法:0无溢出O=C1C2=1有溢出C1是最高数值位向符号位的进位C2是符号位向进位位的进位D0D1D2…….
.
.
Dn-2Dn-1…….
.
.
C为进位位Dn-1为符号位Dn-2为最高数值位CC1C2溢出标志O0无溢出1有溢出PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春例1:设字长n=8,X=66,Y=22,试用补码计算X-Y.
解:因为[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=[66]补+[-22]补[66]补=01000010[-22]补=11101010[66]补+[-22]补1[X-Y]补因C1=1C2=1,得O=0,无溢出,结果正确.
因结果为正,有[X-Y]补=[X-Y]原=00101100B=44D.
0010110001110101010000101C1=1C2=1PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春例2:设字长n=8,X=66,Y=70,试用补码计算X+Y.
解:[66]补=01000010[70]补=0100011001000010[66]补+01000110[70]补110001000[X+Y]补因C1=1C2=0,得O=1,发生溢出,结果不正确.
0C1=1C2=0PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春001110001101110000000000例3:设字长n=8,X=-128,Y=72,试用补码计算X-Y.
解:因为[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=[-128]补+[-72]补[-128]补=10000000[-72]补=10111000[-128]补+[-72]补[X-Y]补因C1=0C2=1,得O=1,发生溢出,结果不正确.
1C1=0C2=1PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春1.
3计算机中的数制和编码1.
3.
1进位计数制1.
3.
2几种常用的进位计数制1.
3.
3不同数制之间的转换1.
3.
4计算机中数的表示1.
3.
5计算机中信息的编码表示PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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3.
5计算机中信息的编码表示n组合(压缩)BCD码,指用1个字节的二进制数表示2位的十进制数.
n非组合(非压缩)BCD码,指用1个字节的低四位表示1位十进制数,高四位为0.
(1)BCD(BinaryCodedDecimal)码BCD码是指用4位二进制数来表示1位十进制数,即二进制编码的十进制数.
BCD码分两类:PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春8421BCD码(四位二进制数的权分别为8、4、2、1)如下表所示:表1十进制数字的8421BCD码十进制数字8421BCD码十进制数字8421BCD码00000501011000160110200107011130011810004010091001PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春例:BCD码:(1001000101010011.
00100100B)=(9153.
24H)表示的是(9153.
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com西华大学电气信息学院郑海春(2)英文字符编码(ASCII码)7位ASCII码:每一个ASCII码占用一个字节,其中最高位为0,余下7位用来表示128个不同的字母、数字和控制符号.
如数字字符0的ASCII码是00110000B(30H),字母A的ASCII码是01000001B(41H).
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com西华大学电气信息学院郑海春常用的英文字符ASCII码:0AH换行符0DH回车符61H-7AHa~z41H-5AHA~Z30H-39H0~9ASCII码英文字符PDF文件以"FinePrintpdfFactoryPro"试用版创建http://www.
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com西华大学电气信息学院郑海春(2)汉字编码n输入码:汉字输入编码方法有字音编码,如微软拼音;字型编码,如五笔输入法等.
n国标码和内码:汉字存储采用二进制编码形式,目前使用普遍的是我国制定的GB2312-80国标码.
区位码是将GB2312国标字符集排列成94行,94列的二位码表.
行号即区号,列号即位号.
每一个汉字或字符都有一个唯一的位置编码,该编码即字符所在的区号及位号的14位二进制代码(7位区号在左,7位位号在右).
国标码是指在每个汉字的区号和位号都分别加上32(或20H).
如"常"的区位码为0010011B,0000011B,则对应的国标码为0110011B,0100011B.
为区别汉字编码与ASCII码,通常汉字编码的存储以内码方式进行.
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com西华大学电气信息学院郑海春内码是将国标码的区号及位号均扩展为8位,且将各自的最高位置"1"而成.
如"常"的内码为10110011B,10100011B.
n字形码:字形码是指字形的点阵信息的数字代码存放在汉字库中.
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