第2章 数据及机器层次表示(终).ppt

中国计算机学会“21世纪大学本科计算机专业系列教材”计算机组成原理 第2章数据的机器层次表示 本章学习内容 2.1 数值数据的表示 2.2 机器数的定点表示和浮点表示 2.3 非数值数据的表示 2.4 十进制数和数串的表示 2.5 现代微型计算机中的数据表示举例 2.6 数据校验码 本章学习要求 了解：无符号数与带符号数，真值和机器数等概念 掌握：原码、补码、反码表示法以及三种码制与真值之间的转换方法 掌握：定点数和浮点数的表示范围 理解：浮点数阶码的移码 了解：IEEE754浮点数标准 掌握：常见的字符编码方法（ASCII码）、汉字国标码、区位码、机内码 掌握：8421码、2421码和余3码 掌握：奇偶校验位及其形成方法 了解：海明校验码和循环冗余校验码 2.1 数值数据的表示 数据有无符号数和带符号数之分。 带符号数根据其编码的不同又有 原码、补码和反码3种形式。 2.1.1 计算机中的数值数据 二进制数：后缀B 八进制数：后缀Q 十进制数：后缀D或省略后缀 十六进制数：后缀H 2.1.2 无符号数和带符号数 无符号数，就是整个机器字长的全部二进制位均表示数值位（没有符号位），相当于数的绝对值。例如： N1=01001 表示无符号数9 N2=11001 表示无符号数25 机器字长为n+1位的无符号数的表示范围是0～(2n+1-1)，此时二进制的最高位也是数值位，其权值等于2n。若字长为8位，则数的表示范围为0～255。 2.1.2 无符号数和带符号数（续） 用“+”、“-”号加绝对值来表示数值的大小，用这种形式表示的数值在计算机技术中称为“真值”。 约定二进制数的最高位为符号位，“0”表示正号，“1”表示负号。这种在计算机中使用的表示数的形式称为机器数。 2.1.2 无符号数和带符号数（续） 常见的机器数有原码、反码、补码等3种不同的表示形式。 带符号数的最高位被用来表示符号位，而不再表示数值位。 N1=01001 表示+9。 N2=11001 表示－9。 2.1.3 原码表示法 原码表示法是一种最简单的机器数表示法，用最高位表示符号位，符号位为“0”表示该数为正，符号位为“1”表示该数为负，数值部分与真值相同。 设二进制纯小数的原码形式为Xs.X1X2…Xn，字长n+1位，其中Xs表示符号位。 例1：X1=0.0110, [X1]原=0.0110 X2=-0.0110, [X2]原=1.0110 2.1.3 原码表示法（续） 设二进制纯整数的原码形式为XsX1X2…Xn，其中Xs表示符号位。 例2： X1=1101, [X1]原=01101 X2=-1101, [X2]原=11101 在原码表示中，真值0有两种不同的表示形式： [+0]原=00000 [-0]原=10000 2.补码表示（续） 若真值为纯整数，它的补码形式为XsX1X2…Xn，其中Xs表示符号位。 例6：X1=1101， [X1]补=01101 X2=-1101， [X2]补=10011 在补码表示中，真值0的表示形式是唯一的： [+0]补=[-0]补=00000 2.1.5 反码表示法 反码表示法与补码表示法有许多类似之处，对于正数，数值部分与真值形式相同；对于负数，将真值的数值部分按位取反。 若真值为纯小数，它的反码形式为Xs.X1X2…Xn，其中Xs表示符号位。 例9：X1=0.0110， [X1]反=0.0110 X2=-0.0110， [X2]反=1.1001 2.1.5 反码表示法（续） 若真值为纯整数，它的反码形式为XsX1X2…Xn，其中Xs表示符号位。 例10：X1=1101， [X1]补=01101 X2=-1101， [X2]补=10010 在反码表示中，真值0也有两种不同的表示形式： [+0]反=0000