1、第一章计算机基础知识计算机文化基础教 案.计算机概述一、 计算机的概念现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具。一个计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件系统由控制器、运算器、存 储器、输入设备和输出设备组成，软件系统由系统软件和应用软件组成。二、 计算机的发展纵观计算机发展的历史，可以将其划分为三个阶段，即近代计算机发展阶段、现代计算机发展阶段和计算机与通信相结合(即微机及网络)发展阶段。1. 近代计算机阶段所谓近代计算机是指具有完整含义的机械式计算机或机电式计算机，以区别于 现代电子式计算机。2. 现代计算机阶段(即传统大型机阶段)现代计算机的基本结构，即冯诺依曼结构。其特点可概
2、括为如下几点：(1)使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作； (2)存储单元是定长的线性组织；(3) 存储空间的单元是直接寻址的；(4) 使用机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作； (5)对计算进行集中的顺序控制。现代计算机的划代原则主要是依据计算机所采用的电子器件不同来划分的，这 就是人们通常所说的电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路等四代。(1) 第一代计算机主要是指 1946-1958 年间的计算机,通常称为电子管计算机时代,其主要特点是：1) 采用电子管作为逻辑开关元件；2) 存储器使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓等；3) 外部设备采用纸带、卡片、磁带等；4) 使用
3、机器语言，50 年代中期开始使用汇编语言，但还没有操作系统。具有代表性的机器有 ENIAC、ABC、EDVAC、EDSAC、UNIVAC 等。(2)第二代计算机主要是指 1959-1964 年间的计算机,通常称之为晶体管计算机时代。主要特点是: 1)使用半导体晶体管作为逻辑开关元件；2) 使用磁芯作为主存储器，辅助存储器采用磁盘和磁带；3) 输入输出方式有了很大改进；4) 开始使用操作系统，有了各种计算机高级语言。(3) 第三代计算机主要是指 19651970 年间的计算机，通常称这一时期为集成电路计算机时代。其主要特点是：1) 使用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件；2) 开始使用半导体存储
4、器。辅助存储器仍以磁盘、磁带为主；3) 外部设备种类和品种增加；4) 开始走向系列化、通用化和标准化；5) 操作系统进一步完善，高级语言数量增多。(4) 第四代计算机第四代计算机是从 1971 年开始，至今仍在继续发展。通常称这一时期为大规模、超大规模集成电路计算机时代。其主要特点是：1) 使用大规模、超大规模集成电路作为逻辑开关元件；2) 主存储器采用半导体存储器辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘,并开始引入 光盘；3) 外部设备有了很大发展,采用光字符阅读器、扫描仪、激光打印机和各种绘图 仪；4) 操作系统不断发展和完善，数据库管理系统进一步发展，软件行业已发展成为 现代新型的工业部门。3.
5、 微机及网络阶段 (1)微型计算机的划代1)第一代微型计算机1981 年 8 月IBM 公司推出了个人计算机 IBMPC。以 Intel 8088 芯片为 CPU， 内部总线为 16 位，外部总线为 8 位。2) 第二代微型计算机1984 年 8 月IBM 公司又推出了 IBMPCAT，其中 AT 表示先进型或高级型。使用了 Intel 80286 为 CPU,时钟从 8MHz 到 16MHz,是 16 位微处理器,内存达 lMB, 并配有高密软磁盘驱动器和 20MB 以上硬盘。我们把 286 AT 及其兼容机称为第二代微型计算机。3) 第三代微型计算机1986 年PC 兼容厂家 Compaq
6、 公司推出了 386 AT，开辟了386 微型计算机新时代。4) 第四代微型计算机l989 年 Intel 80486 芯片问世，不久就出现了以它为 CPU 的微型计算机。我们把 486 微型计算机称为第四代微型计算。5) 第五代微型计算机1993 年 Intel 公司又推出了 Pentium 芯片。它是人们预料的 80586，但出于专利保护的原因，将其命名为Pentium，还给它起了个中文名“奔腾”。各微机厂家纷 纷推出以 Pentium 为 CPU 芯片的微型计算机，简称奔腾机。是 64 位或准 64 位高档微机。(2) 网络新时代70 年代以来，计算机网络一直在持续地发展着，到处响起“网
7、络即计算机”(Network is Computer!)的呼声。利用通信线路、按照约定的协议将分布在不同地点的若干台独立的计算机互联起来，形成能相互通信的一组相关或独立的计算机系 统。计算机网络可实现资源共享，大大提高计算机系统的使用效率。三、 计算机的主要特点1. 运算速度快2. 运算精度高3. 通用性强4. 具有记忆功能和逻辑判断功能5. 具有自动控制能力四、 计算机的分类根据计算机的性能指标，如运算速度、存储容量、功能强弱、规模大小以及软件系统的丰富程度等，将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机 五大类。五、 计算机的应用领域计算机的应用相当广泛，涉及到科学研究、军事技术、工
8、农业生产、文化教育 等各个方面。其应用范围可概括为以下几个方面：1. 科学计算(数值计算)科学计算是计算机最重要的应用之一。如工程设计、地震预测、气象预报、火 箭发射等都需要由计算机承担庞大复杂的计算任务。2. 数据处理(信息管理)当前计算机应用最为广泛的是数据处理。计算机数据处理包括：数据采集、数 据转换、数据分组、数据组织、数据计算、数据存储、数据检索和数据排序等方 面。例如人口统计、档案管理、银行业务、情报检索、企业管理。3. 过程控制(实时控制)计算机是生产自动化的基本技术工具，它对生产自动化的影响有两个方面： 一是在自动控制理论上，现代控制理论处理复杂的多变量控制问题，其数学工具是矩
9、阵方程和向量空间，必须使用计算机求解；二是在自动控制系统的组织上，由数字计算机和模拟计算机组成的控制器，是 自动控制系统的大脑。它按照设计者预先规定的目标和计算程序以及反馈装置提 供的信息，指挥执行机构动作。4. 计算机辅助工程(1) 计算机辅助设计(CAD)； (2)计算机辅助制造(CAM)； (3)计算机辅助教学(CAl)；一、 进位计数制进位计数制：按进位原则进行计数的方法。在日常生活中，常用的是十进位计数制，即按照逢十进一的原则进行计数的。 在进位计数制中有计数符号、基数和位权三个要素。计数符号：是指表示数码所使用的符号； 基数：是指计数符号的个数；位权：是指在某种进位计数制中，每个数
10、位上的数码所代表的数值的大小，等 于在这个数位上的数码乘上一个基数的若干次幂。例如在十进位计数制中：小数点左边第一位为个位数，其位权为 100， 第二位为十位数，其位权为 101，第三位是百位数，其位权为 102；小数点右边第一位是十分位数，其位权为 10-1， 第二位是百分位数，其位权为 10-2，第三位是千分位数，其位权为 10-3。二、 几种常用的进位计数制进位计数制很多，这里介绍与计算机技术有关的几种常用进位计数制。1. 十进制十进位计数制简称十进制。十进制数具有下列特点：(1)计数符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。(2)基数：10。(3）位权：10-2 ,10-1 ,10
11、0 ,101 ,102 ,103 。(4)1计.算2机辅计助测算试(机CAT中)。 常用的数制例如：(123.456)101102 十 2101 十 3l00 十 410-1 十 510-2 十 610-3归纳任意一个十进制数 D 的表示形式：(D)10Dn-110n-1 十 Dn-210n-2 十十 D1101 十 D0100 十 D-110-1十 D-210-2 十十 D-m+110-m+1 十 D-m10-m式中 Di (i:n-1,n-2,m-1)为数位上的计数符号，其取值范围为 09；n 为整数位个数，m 为小数位个数，10 为基数, 10n-1，10 -2,，101，100，10-
12、1，l0-m 是十进制数的位权。2. 二进制二进位计数制简称二进制，是按“逢二进一”原则计数的。二进制数具有下列 特点：(1)计数符号：0、1。(2)基数：2。(3）位权：2-2 ,2-1 ,20 ,21 ,22 ,23 。例如：(11011.01)2124 十 123 十 022 十 121 十 120 十 12-1 十 02-2 十12-3(27.625)10任意一个二进制数 B，可以表示成如下形式：(B)2Bn-12n-1 十 Bn-22n-2 十十 B121 十 B020 十 B-12-1 十十B-m+12-m+1 十 B-m2-m式中 Bi 为数位上的数码，其取值范围为 01；n 为
13、整数位个数，m 为小数位个数。2 为基数。2n-1，2n-2，21，20，2-1，2-m 是二进制数的位权。计算机中数的存储和运算都使用二进制数。3. 八进制八进位计数制简称八进制，是按“逢八进一”原则计数的。八进制数具有下列 特点：(1) 计数符号：0、1、3、4、5、6、7。(2)基数：8。(3）位权：8-2 ,8-1 ,80 ,81 ,82 ,83 。例如：(123.24)8182 十 281 十 380 十 28-1 十 48-2(83.3125)10任意一个八进制数 Q，可以表示成如下形式：(Q)8Qn-18n-1 十 Qn-28n-2 十十 Q181 十 Q080 十 Q-18-1
14、 十十Q-m+18-m+1 十 Q-m8-m式中 Qi 为数位上的数码，其取值范围为 07；n 为整数位个数，m 为小数位个数。8 为基数， 8n-1，8n-2，,81，80，8-1，8-m 是八进制数的位权。八进制数是计算机中常用的一种计数方法，它弥补二进制数书写位数过长的不 足。4. 十六进制(2) 基数：16。（3）位权：16-2 ,16-1 ,160 ,161 ,162 ,163 。例如：(3AB.48)163162 十 A161 十 B160 十 416-1 十 816-2(939.28125)10任意一个十六进制数 H，可表示成如下形式：(H)16Hn-116n-1 十 Hn-21
15、6n-2 十十 H1161 十 H0160 十 H-116-1十十 H-m16-m其中 Hi 为数位上的数码，其取值范围为 0F；n 为整数位个数，m 为小数位个数。l6 为基数 16n-1，16n-2，161，160，16-1,16-m 为十六进制数的位权。十六进制数是计算机中常用的一种计数方法，它可以弥补二进制数书写位数过 长的不足。总结以上四种计数制，可将它们的特点概括为：(1) 每一种计数制都有一个固定的基数 J(J 为大于 1 的整数)，它的每一数位可取J 个不同的数码；(2) 每一种计数制都有自己的位权，并且遵循“逢 J 进一”的原则。对于任一个 P 进位计数制数 S，可表示为：(
16、S)p土(Sn-1Pn-1 十 Sn-2Pn-2 十十 S1P1 十 S0P0 十 S-1P-1 十，, 十 S-mP-m土SiPi式中 Si 表示各数位上的数码，其取值范围为 0 P-1，P 为计数制的基数，i 为数位的编号(整数位取 n-1 0，小数位取 1 -m)。计算机文化基础教 案十六进位计数制简称为十六进制。十六进制数具有下列两个特点： (1) 计数符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。三、 不同进位计数制之间的转换1. 非十进制数转换成十进制数例 1 把下列二进制数转换成十进制数。(110l01)2125 十 l24 十 023 十 122 十 0
17、21 十 12032 十 16 十 0 十 4 十 0 十 1(53)10(1101.101)2123 十 122 十 021 十 120 十 12-1 十 02-2 十 12-38 十 4 十 0 十 1 十 0.5 十 0 十 0.125(13.625)10例 2 把下列八进制数转换成十进制数。(305)8382 十 081 十 580192 十 5(197)10 (456.124)8482 十 581 十 680 十 18-1 十 28-2 十 48-3256 十 40 十 6 十 0.125 十 O.03125 十 0.O078125(302.1640625)10例 3 把下列十六进制
18、数转换成十进制数。(2A4E)162163 十 A162 十 4161 十 E1608192 十 2560 十 64 十 14(10830)10(32CF.48)163163 十 2162 十 C161 十 F160 十 416-1 十 816-212288 十 512 十 192 十 15 十 0.25 十 0.03125(13007.28125)102、十进制数转换成二进制数把十进制数转换为二进制数的方法是：整数转换用“除 2 取余法”；小数转换用“乘 2 取整法”。例 4 将十进制数(125.6875)10 转换为二进制数。整数部分 125 转换如下：余数2 1 2 5 1 高位2 6
19、202 3 112 1 512 7 12 3 11 1 低位小数部分 0.6875 转换如下：0.6875 2小数首位 11.37500.3750 200.75000.7500 211.50000.5000 2小数末位 11.0000即(125.6875)10(1111101.1011)2上面的例子中小数部分经过有限次乘 2 取整过程即告结束。但也有许多情况可能是无限的，这就要根据精度的要求在适当的位数上截止。对八进制和十六进制 也有同样的情况。3. 八进制转换成二进制分析：由于一位八进制数相当于三位二进制数，因此，要将八进制数转换成二 进制数时，只需以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相
20、应的三位二进制 数取代即可。如果不足三位，可用零补足之。反之，二进制数转换成相应的八进 制数，只是上述方法的逆过程，即以小数点为界，向左或向右每三位二进制数用 相应的一位八进制数取代即可。例 5 将八进制数(714.431)8 转换成二进制数。7 1 4 . 4 3 1111 001 100 . 100 011 001即(714.431)8(111001100.100011001)2例 6 将二进制数(11101110.00101011)2 转换成八进制数。011 101 110 . 001 010 1103 5 6 . 1 2 6即(11101110.00101011)8(356.126)8
21、4. 十六进制转换成二进制分析： 由于一位十六进制数相当于四位二进制数，因此，要将十六进制数转换成相应的二进制数，只需以小数点为界，向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代即可。如果不足四位，则用零补足之。同理，若要将一个二进制数转换成相应的十六进制数，只要取上述方法的逆过程即可，即将二进制数以小数点为界分成左右两部分，向左或向右每四位二进制数用相应的一位十六进制数取代即可。例 7 将十六进制数(1AC0.6D)16 转换成相应的二进制数。1 A C 0 . 6 D0001 1010 1100 0000 . 0110 1101即(1AC0.6D)16(1101011000000.01
22、101101)2例 8 将二进制数(10111100101.00011001101)2 转换成相应的十六进制数。0101 1110 0101 . 0001 1001 10105 E 5 . 1 9 A即(10111100101.00011001101)2(5E5.19A)16四、 二进制数的算术运算二进制数的算术运算包括加法、减法、乘法和除法。基本运算是加法和减法运 算。1. 二进制数的加法运算加法运算按下列三条法则进行：(1)0 十 00(2)0 十 11 十 01(3)1 十 l10(逢二进一，向高位进位) 例 9 (1010)2 十(1011)2 的算式如下： 被加数 1010加数 10
23、11十) 进位 1010和数 101012. 二进制数的减法运算减法运算按下列三条法则进行，(1)0-0l-10(2)1-0l(3)0-11(此时要向高位借位，借 l 当 2)例 10 (11100101)2-(10011010)2 的算式如下：被减数 1110010l减数 10011010-) 借位 0011010差数 0l0010113. 二进制数的乘法运算二进制数的乘法运算有下列三条法则：(1)000 (2)0l100 (3)111例 11 (1011)2(1101)2 的算式如下：被乘数 l011) 乘数 1101 l0110000部分积 10ll 1011乘积 10001111在计算
24、机中实现二进制数的乘法运算，通常采用的是移位相加的方法。4. 二进制数的除法运算二进制数的除法运算按下列三条法则进行：(1)000(2)010(10 是无意义的) (3)l11例 12 (111011)2(1011)2 的算式如下：101 商数除数 1011)111011 被除数101111111011100 余数即(111011)2(1011)2，其商为(101)2，余数为(100)2。在计算机中实现二进制数的除法运算，通常采用移位相减的方法。五、 二进制数的逻辑运算计算机中的信息是以二进制数来的，有 1 和 0 两种可能的值。如果把二进制码的“1” 和“0”表示成“有”和“无”、“是”和“
25、非”、“真”和“假”，那么这种变量称为逻辑变量。实现逻辑变量之间的运算称为逻辑运算。逻辑运算是计算机应具有的基本操作。逻辑运算有三种基本运算：逻辑加法(又称逻辑“或”运算)、逻辑乘法(又称逻 辑“与”运算)和逻辑否定(又称逻辑“非”运算)，还有逻辑“异或”运算。1. 逻辑加法(逻辑或运算)逻辑加法通常用符号“十”或“”来表示。逻辑变量 A、B 逻辑加法运算运算规则：A B A B0 0 00 1 11 0 11 1 1逻辑加运算的这种作用，在日常生活中表现为用并联开关控制的一盏灯。显然， 任一开关接通或所有并联的开关都接通，电灯亮；只有所有并联的开关都断开时， 灯才不亮。例 13 二进制数 1
26、0011010 和 00l01011 进行逻辑或运算的过程如下：10011010) 00101011 10111011即 10011010 0010101110111011 。2. 逻辑乘法(逻辑与运算)逻辑乘法通常用符号“”或“”或“ ”表示。逻辑变量 A、B 逻辑乘法运算规则：A B AB0 0 00 1 01 0 01 1 1逻辑乘法运算的这种作用，在日常生活中表现为用串联开关控制一盏灯。显然， 在串联电路中，只有所有开关都接通，电灯才亮；若其中任一开关未合上，则电灯便不亮。例 14 两个二进制数 10101101 和 00101011 进行逻辑与运算的过程如下：10101101) 00
27、l01011 0010100l即 l010110l0010101100l0100l 。3、逻辑否定(逻辑非运算)逻辑否定又称逻辑非运算、其运算符号为在逻辑变量的上方加一横线，例如 A ， 表示对 A 的否定运算。其运算规则为：A A 0 00 14、逻辑异或异或运算通常用符号“”表示。它的运算规则为：A B A B 0 0 00 1 11 0 11 1 0由上述运算规则可知，在给定的两个逻辑变量中，只要两逻辑变量的值相同， 则异或运算的结果就为 0；当两个逻辑变量的值不同时，异或运算的结果为 1。例 15 两个二进制数 10101101 和 0010l0ll 进行异或运算的过程如下：10101
28、101即110.103110计1O算0101机011中100的0011数0。 据与编码)00101011 10000110一、 什么是数据数据是可由人工或自动化手段加以处理的那些事实、概念、场景和指示的表示 形式，包括字符、符号、表格、声音和图形等。数据能被送入计算机加以处理，包括存储、传送、排序、归并、计算、转换、 检索、制表和模拟等操作，以得到人们需要的结果。数据经过解释并赋予一定的 意义后，便成为信息。二、 数据的单位计算机中数据的常用单位有位、字节和字。1. 位(bit)计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位，简称为位(英文名称为 bit，读音为比特)。2. 字节(Byte)8 位为
29、一个字节(英文用 Byte 表示，读音为拜特)。字节是计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位。除了用字节表示存储容量的单位外，还可以用千字节(KB)、兆字节(MB)以及十 亿字节(GB)等表示存储容量。它们之间存在下列换算关系：1B8bits 1KB210B1024B1MB220B1024KB1GB230B1024MB3. 字(Word)字是由若干字节组成的(通常取字节的整数倍)。字是计算机进行数据处理的运算 单位。三、 字符编码1. BCD 码(二一十进制编码)人们通常采用把十进制数的每一位分别写成二进制数形式的编码，称为二一十 进制编码或 BCD(BinaryCoded Decim
30、al)编码。BCD 编码方法很多，通常采用的是842l 编码。这种编码方法是用四位二进制数表示一位十进制数，自左至右每一位对应的权是 8、4、2、1。四位二进制数有 0000 1111 十六种状态，这里我们只取了00001001 十种状态。而l0l01111 六种状态在这里没有意义。十进制数与 8421 码的对照表十进制数 8421 码 十进制数 842l 码0 0000 6 01101 0001 7 01112 0010 8 10003 0011 9 10014 0100 10 0001 00005 0101例如十进制数 864，其二一十进制编码为： 8 6 4(1000) (0110) (
31、0100)2. ASCII 码把字母、数字最常用的各种符号共 128 个用二进制编码表示一种方法。在计算机系统中使用得最广泛的是美国信息交换用标准(代)码(AmericanStandard Code for Information Interchange，缩写为 ASCII，读作阿斯克伊码)。ASCII 码有 7 位版本和 8 位版本两种。国际上通用的是 7 位版本。7 位版本的ASCII 码有 128 个元素，其中通用控制字符 34 个，阿拉伯数字 10 个，大、小写英文字母 52 个，各种标点符号和运算符号 32 个。在微型计算机中采用 7 位 ASCII 码作为机内码，每个字节只使用了
32、7 位，最高位恒为 0。3. 汉字编码(1) 信息交换用汉字编码字符集 基本集信息交换用汉字编码字符集 基本集是我国于 1980 年制定的国家标准 GB231280，代号为国标码。GB231280 中规定了信息交换用的 6763 个汉字和 682 个非汉字图形符号(包括几种外文字母、数字和符号)的代码。6763 个汉字又按其使用频率、组词能力以及用途大小分成一级常用汉字 3755个和二级常用汉字 3008 个。一级汉字按拼音字母顺序排列；若遇同音字，则按起笔的笔形顺序排列；若起 笔相同，则按第二笔的笔形顺序排列，依次类推。所谓笔形顺序，就是横、竖、 撇、点和折的顺序。二级汉字按部首顺序排列。在
33、此标准中，每个汉字(图形符号)采用双字节表示，每个字节只用低 7 位。由于低 7 位中有 34 种状态是用于控制字符，因此，只有 94(1283494)种状态可用于汉字编码。这样，双字节的低 7 位只能表示 94948836 种状态。标准的汉字编码表有 94 行、94 列。其行号称为区号，列号称为位号。双字节中， 用高字节表示区号，低字节表示位号。非汉字图形符号置于第 111 区，一级汉字 3755 置于第 1655 区，二级汉字 3008 个置于第 5687 区。每个图形字符的汉字交换码，均用两个字节的低 7 位二进制码表示。汉字国标码通常用十六进制数表示，例如“中”字的区号为 54，位号为
34、 48，则它的国标码为 10101101010000(十六进制为 5650)，又如“国”字的区号为25，位号为 90，它的国标码为 0lll0011111010(十六进制为 397A)。(2) 汉字的机内码汉字的机内码是供计算机系统内部进行存储、加工处理、传输统一使用的代码， 又称为汉字内部码或汉字内码。不同的系统使用的汉字机内码有可能不同。目前使用最广泛的一种为两个字节的机内码，俗称变形的国标码。这种格式的机内码是将国标 GB231280 交换码的两个字节的最高位分别置为 1 而得到的。(3) 汉字的输入码(外码)汉字输入码是为了将汉字通过键盘输入计算机而设计的代码。输入码的长度也 不同，多
35、数为四个字节。综合起来可分为流水码、拼音类输入法、拼形类输入法 和音形结合类输入法几大类。(4) 汉字的字形码汉字字形码是汉字字库中存储的汉字字形的数字化信息，用于汉字的显示和打 印。目前汉字字形的产生方式有点阵汉字和矢量汉字等。汉字字形点阵有 1616 点阵、2424 点阵、3232 点阵、6464 点阵、9696 点阵、128128 点阵、256256 点阵等。一个汉字方块中行数、列数分得越多，描绘的汉字也就越细微，但占用的存储空间也就越多。汉字字形点阵中每个点的信息要用一位二进制码来表示。对于 1616 点阵的字形码，需要用 32 个字节(1616+832)表示；2424 点阵的字形码需
36、要用 72 个字节(2424 十 872)表示。汉字 外码 国际码 机内码 字形码 屏幕显示汉字四、 计算机中数据的表示真1.值与机器数（1） 真值： 实际的数值。-，89 90-10110，01 1011010（2） 机器数：计算机中使用数字化了的数。用“0”表示“正”，用“l”表示“负”。例如机器中用 8 位二进制表示正数 90 其格式为：0 1 0 1 1 0 1 0符号位，表示正用 8 位二进制表示负数-89 其格式为：1 1 0 1 1 0 0 1符号位，表示负在计算机内部，数字和符号都用二进制代码表示，称为机器数，而它真正表示 的数值称为这个机器数的真值。2. 定点数和浮点数 (定
37、1)点数计算机的字长一定，则所能表示的数的范围也就确定了。例如，使用 8 位字长的计算机，它可以表示无符号整数的最大值是(255)10(11111111)。2 运算时，若数值超出机器数所能表示的范围，就会停止运算和处理，这种现象称为溢出。计算机中运算的数，有整数，也有小数，如何确定小数点的位置呢 通常有两种约定：一是规定小数点的位置固定不变，这时的机器数称为定点数。 二是小数点的位置可以浮动的，这时的机器数称为浮点数。定点数的小数点位置可以固定在符号位之后，这时，数据字就表示一个纯小数。 假定机器字长为 16 位，符号位占 1 位，数值部分占 15 位，机器数：1 . 0 0 0 0 0 0
38、0 0 0 0 0 0 0 0 1 符号位 小数点 数值部分其等效的十进制数为-2-15。定点数的小数点位置固定在数据字的最后，这时，数据字就表示一个纯整数。 假设机器字长为 16 位，符号位占 1 位，数值部分占 15 位，于是机器数0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 . 符号位 数值部分 小数点其等效的十进制数为+32767 。(浮2)点数浮点表示法就是小数点在数中的位置是浮动的,由于定点表示法所能表示的数的 范围太窄，不能满足计算问题的需要,因此就要采用浮点表示法。在同样字长的情 况下，浮点表示法能表示的数的范围扩大了。计算机中的浮点表示法包括两个部分： 一部
39、分是阶码(表示指数，记作 E)；二部分是尾数(表示有效数字，记作 M) 。设任意一数 N 可以表示为：N 2EM 其中 2 为基数，E 为阶码，M 为尾数。浮点数在机器中的表示方法如下： 阶符 E 数符 . M阶码部分 尾数部分由尾数部分隐含的小数点位置可知，尾数总是小于 1 的数字，它给出该浮点数的有效数字。尾数部分的符号位确定该浮点数的正负。阶码给出的总是整数，它 确定小数点浮动的位数，若阶符为正，则向右移动；若阶符为负，则向左移动。假设机器字长为 32 位，阶码 8 位，尾数 24 位： 阶符 阶码 E 数符 . 尾数 M 1 位 7 位 1 位 23 位浮点数表示法对尾数有如下规定：1
40、2M1即要求尾数中第 1 位数不为零，这样的浮点数称为规格化数。当浮点数的尾数为零或者阶码为最小值时，机器通常规定，把该数看作零，称 为“机器零”。浮点数表示和运算中，当一个数的阶码大于机器所能表示的最大 阶码时，产生“上溢”。上溢时机器一般不再继续运算而转入“溢出”处理。当 一个数的阶码小于机器所能表示的最小阶码时，产生“下溢”，下溢时一般当作 机器零来处理。3. 原码、反码、补码机器数中，数值和符号全部数字化。计算机在进行数值运算时，采用把各种符 号位和数值位一起编码的方法。常见的有原码、补码和反码表示法。(1) 原码表示法原码：是机器数的一种表示法。符号位用0 表示正号，用l 表示负号。
41、X 的原码表示可记作x原。例如： X1原+1010110原 01010110 X2原-1001010原 11001010在原码表示法中，对 0 有两种表示形式：+0原00000000 -0原10000000(2) 反码表示法反码：正数的反码=原码；负数的反码是对它的原码(符号位除外)各位取反而得 到的。X 的反码记作X反。例如 ： X1+l010110 X2-1001010那 么 X1 原 01010110 X1反X1原01010110 X2原11001010X2反10110101(3) 补码表示法补码：正数的补码=原码；负数的补码是对它的原码(除符号位外)各位取反，并 在末位加 1 而得到的
42、。X 的补码表示记作X补。例如， X1+1010110 X2-1001010那么， X1原01010110 X1补01010110X2原11001010X2补10110101+110110110补码表示数的范围与二进制位数有关。当采用 8 位二进制表示时,小数补码的表示范围：最大为 0.1111111，其真值为(0.99)10最小为 1.0000000，其真值为(-1)10采用 8 位二进制表示时，整数补码的表示范围： 最大为 01111111，其真值为(127)10最小为 10000000，其真值为(-128)10在补码表示法中，0 只有一种表示形式：+0补=00000000-0补11111
43、111+100000000(由于受设备字长的限制，最后的进位丢失)所以有+0补-0补00000000。例 16 已知X原100110l0，求X补。分析如下：由X原求X补的原则是：若机器数为正数，则X原X补；若机器数为负数， 则该机器数的补码可对它的原码(符号位除外)所有位求反，再在末位加 l 而得到。现给定的机器数为负数，故有X补X反+1，即X原10011010 X反11100101+ ) 1X补11100110例 1.17 已知X补11100110，求X原。分析如下：机器数为正数，则X原X补；机器数为负数，则有X原X补补； 现给定的为负数，故有：X补11100110X补反100ll0Ol+)
44、 1X1补.补4微100型1101计0算X原机的指令和语言一、 微型计算机的指令指令是一组二进制代码，规定由计算机的操作。为解决某一问题而设计的指令 序列称为程序。一种计算机全部指令的集合，称为该种计算机的指令系统。1. 指令的格式在计算机内部，指令和数据的形式是相同的，二者均以二进制代码的形式存于 存储器中。它们的区别在于计算机工作时，把指令送往控制器的指令寄存器和指 令译码器中，而把数据送往运算器的寄存器和算术逻辑单元中。一条指令明确地指出是什么操作，其完整的格式：操作码 操作数 1 地址 操作数 2 地址 目的地址 下一条指令的地址显然，这样的指令太长浪费存储空间。因此有下列几种缩短指令长度的方法：(1) 三地址指令格式：操作码 操作数 1 地址 操作数 2 地址 目的地址指令的功能是：将操作数 1 和操作数 2 完成操作码规定的运算后，将结果存入目的地址单元。(2) 二地址指令格式：
