第二章数据的机器级表示设计
2018-01-18 18:22:11 0 举报AI智能生成
计算机组成原理，计算机设计思维导图，共六个章节
作者其他创作
大纲/内容
十进制数的表示
用ASCII码字符表示
前分隔数字串
后嵌入数字串
用BCD码表示
编码思想
每个十进数位至少有4位二进制表示。而4位二进制位可组合成16种状态，去掉10种状态后还有6种冗余状态
编码方案
无权BCD码
有权BCD码
其他编码方案 （5中取2码、独热码等）
符号位的表示
非数值数据的编码表示
逻辑值
表示
用一位表示 。真：1 / 假：0
运算
按位进行，如:按位与 / 按位或 / 逻辑左移 / 逻辑右移 等
识别
逻辑数据和数值数据在形式上并无差别，也是一串0/1序列，机器靠指令来识别。
位串
用来表示若干个状态位或控制位（OS中使用较多）
西文字符
特点
是一种拼音文字，用有限几个字母可拼写出所有单词
只对有限个字母和数学符号、标点符号等辅助字符编码
所有字符总数不超过256个，使用7或8个二进位可表示
表示
十进制数字
英文字母
专用符号
控制字符
操作
字符串操作
汉字字符
汉字的输入码
特点
数量巨大
字就是图
字符集与汉字内码
使用汉字输入码的原因
键盘面向西文设计
汉字是打字符集
汉字内码的选择因素
不能有二义性，即不能和ASCII码有相同的编码
尽量与汉字在字库中的位置有关，便于汉字查找和处理。
③ 编码应尽量短。
汉字的字模点阵码和轮廓描述
输入方式
手写
语音
英文键盘
数据的宽度和存储
数据的宽度与单位
比特
字
字长
数据量的单位
容量单位
“千字节”(KB)，1KB=210字节=1024B
“兆字节”(MB)，1MB=220字节=1024KB
“千兆字节”(GB)，1GB=230字节=1024MB
“兆兆字节”(TB)，1TB=240字节=1024GB
带宽单位
“千比特/秒”(kb/s)，1kbps=103 b/s=1000 bps
“兆比特/秒”(Mb/s)，1Mbps=106 b/s =1000 kbps
“千兆比特/秒”(Gb/s)，1Gbps=109 b/s =1000 Mbps
“兆兆比特/秒”(Tb/s)，1Tbps=1012 b/s =1000 Gbps
数据的存储和排序
方式
按边界对齐
不安边界对齐
数制与编码
信息的二进制编码
二进制只有两种状态
二进制编码和运算规则都很简单
两个符号1和0正好与逻辑命题的两个值“真”“假”相对应
进位计数制
十位数基数为10，二进制基数为二
r进制数转换为十进制
十进制转换为二进制
定点与浮点表示
浮点整数
定点整数
定点数的编码表示
原码表示法
补码表示法
反码表示法
移码表示法
整数的表示
无符号整数的表示
带符号数的表示
与原码和反码相比，数0旳补码表示形式唯一
与原码移码相比，补码系统是一种运算系统
补码比原码和反码多表示一个最小负数
补码不需要通过循环进位来调整结果
C语言中的整数类型
实数的表示
浮点数的表示格式
对于任意一个实数X，可以表示为：X=（-1）^s*M*R^e
浮点数的规格化
右规
左规
IEEE754浮点数标准
全0阶码全0尾数：+0/-0
全0阶码非0尾数:非规格化数
全1阶码全0尾数：-∞/+∞
全1阶码非0尾数：NaN
阶码全非0且全非1：规格化非0数
C语言中的浮点数类型
数据校检码
奇偶校检码
第一步 在源部件求出奇（偶）校检位p
第二步 在目标部件求出奇（偶）校检位 p
第三步 计算最终校检位 p
海明校检码
校检位的位数的确定
2^k-1>=n+k
分组方式的确定
故障字各位0
没有错误
有且仅有一位为1
有一位出错不需要纠正
故障字多位为1
校检位的生成和检错纠错
循环冗余校检码
CRC码的检错方法
有一个数据位出错 纠正将错位取反
将n位二进制M（x）左移k位与约定多项式G（x）相除
余数为校检位
校检位拼接到M（x）的n为数据后
形成n+1位代码（CRC码）
数据与校检位相除
除尽
无误
除不尽
有误
校检位的生成
M（x）除以G（x）使用“模二运算”
CRC码的纠错
余数不为0时判断出错位置
不同出错位置余数不同
将余数补0继续除便会反复循环
自由主题
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