信息處理技術(shù)員教程-計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)

1、信息處理技術(shù)員教程全國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專(zhuān)業(yè)技術(shù)資格（水平）考試辦公室學(xué)時(shí)：72主講教師：劉愛(ài)國(guó)電話Q：709412000第一章計(jì)計(jì)算算機(jī)硬件件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)硬硬件基礎(chǔ)礎(chǔ)知識(shí)歷歷來(lái)都是是信息處處理技術(shù)術(shù)員考試試的一個(gè)個(gè)重點(diǎn)?？荚嚧缶V綱中涉及及本章的的考點(diǎn)如如下：（1）數(shù)數(shù)據(jù)運(yùn)算算（2）數(shù)數(shù)據(jù)表示示（3）主主板的結(jié)結(jié)構(gòu)（4）CPU的的組成（5）存存儲(chǔ)器（6）常常用I/O設(shè)備備1.1計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)概述計(jì)算機(jī)是是一種能能自動(dòng)、高速、正確地地完成數(shù)數(shù)值計(jì)算算、數(shù)據(jù)據(jù)處理和和實(shí)施控控制等功功能的電電子設(shè)備備。1946年，世世界上第第一臺(tái)計(jì)計(jì)算機(jī)ENIAC誕生生在美國(guó)國(guó)，經(jīng)過(guò)過(guò)60多多年的

2、發(fā)發(fā)展，計(jì)計(jì)算機(jī)的的運(yùn)算能能力、外外形結(jié)構(gòu)構(gòu)及應(yīng)用用領(lǐng)域等等都發(fā)生生了極大大的變化化。它的誕生生、發(fā)展展和應(yīng)用用徹底改改變了人人類(lèi)社會(huì)會(huì)的生產(chǎn)產(chǎn)、生活活學(xué)習(xí)和和娛樂(lè)方方式。1.1.1計(jì)計(jì)算機(jī)的的組成部部件一個(gè)完整整的計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)由硬件件系統(tǒng)和和軟件系系統(tǒng)組成成。1、馮馮諾依依曼提出出的設(shè)計(jì)計(jì)思路。主要內(nèi)內(nèi)容如下下：(1)計(jì)計(jì)算機(jī)由由運(yùn)算器器、存儲(chǔ)儲(chǔ)器、控控制器、輸入設(shè)設(shè)備和輸輸出設(shè)備備五大部部分組成成。(2)計(jì)計(jì)算機(jī)內(nèi)內(nèi)部采用用二進(jìn)制制數(shù)來(lái)表表示程序序和數(shù)據(jù)據(jù)。(3)采采用“存存儲(chǔ)程序序并順序序執(zhí)行”的原理理。圖計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)的基基本組成成計(jì)算機(jī)的的系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu) 控制器 只讀存儲(chǔ)器（ROM） 隨

3、機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理程序、數(shù)據(jù) 庫(kù)管理程序、診斷維護(hù)程序等） 應(yīng)用軟件（各種MIS系統(tǒng)、Office、Photoshop等）中央處理器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器輸入設(shè)備（鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、其他）輸出設(shè)備（顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等）外存儲(chǔ)器（硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán)）2、計(jì)算算機(jī)的硬硬件系統(tǒng)統(tǒng)組成計(jì)算算機(jī)的基基本部件件有運(yùn)算器、存儲(chǔ)器器、控制制器、輸輸入設(shè)備備和輸出出設(shè)備，它們通通過(guò)總線線互連，就構(gòu)成成了計(jì)算算機(jī)的硬硬件系統(tǒng)統(tǒng)。中央處理理器（CPU）是運(yùn)算算器和控控制器的的合稱(chēng)，是硬件件的核心心，主要要廠家Intel和AMD。1、CPU。主主要工

4、作作時(shí)執(zhí)行行指令，按照指指令的要要求對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行運(yùn)算和和處理，這部分分工作由由運(yùn)算器器和控制制器分工工合作完完成。運(yùn)算器：由算術(shù)術(shù)邏輯部部件（ALU）、寄存存器組以以及一些些控制電電路組成成。控制器負(fù)負(fù)責(zé)對(duì)指指令進(jìn)行行譯碼，產(chǎn)生一一系列控控制信號(hào)號(hào)，指揮揮和協(xié)調(diào)調(diào)計(jì)算機(jī)機(jī)的各個(gè)個(gè)部件有有序工作作。包括括部件如如下：指令寄寄存器（IR）指令令譯碼器器（ID）程程序計(jì)數(shù)數(shù)器（PC）微操作作信號(hào)發(fā)發(fā)生器2、主存存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱(chēng)主存存，用于于存放當(dāng)當(dāng)前執(zhí)行行的程序序和需要要使用的的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)速速度快，CPU可直接接訪問(wèn)。存儲(chǔ)體地址譯碼碼器地址寄存存器數(shù)據(jù)緩沖沖寄存器器讀/寫(xiě)控控制電路路地址譯碼器地址寄存器

5、數(shù)據(jù)緩沖寄存器存儲(chǔ)體讀/寫(xiě)控制電路主存儲(chǔ)器器結(jié)構(gòu)示示意圖外存儲(chǔ)器器也稱(chēng)為輔輔助存儲(chǔ)儲(chǔ)器，其其特點(diǎn)是是存儲(chǔ)容容量大、成本低低，可脫脫機(jī)保存存信息，但CPU不可可以直接接訪問(wèn)。常見(jiàn)的外外存儲(chǔ)器器包括軟軟盤(pán)存儲(chǔ)儲(chǔ)器、硬硬盤(pán)存儲(chǔ)儲(chǔ)器、光光盤(pán)存儲(chǔ)儲(chǔ)器、移移動(dòng)硬盤(pán)盤(pán)以及U盤(pán)等。高速緩存存存儲(chǔ)器器 Cache它是位于于CPU和主存存儲(chǔ)器之之間，容容量較小小但存取取速度很很高的存存儲(chǔ)器，用于保保存主存存儲(chǔ)器中中一部分分內(nèi)容的的副本。當(dāng)主機(jī)機(jī)讀/寫(xiě)寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)，首先先訪問(wèn)Cache，只只有在Cache中不不含所需需數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)，CPU才會(huì)會(huì)訪問(wèn)主主存，從從而很好好地解決決了CPU和主主存儲(chǔ)器器的速度度不匹配配問(wèn)題。外

6、部設(shè)備備也稱(chēng)外圍圍設(shè)備，簡(jiǎn)稱(chēng)外外設(shè)，主主要包括括輸入設(shè)設(shè)備和輸輸出設(shè)備備。常用用外部設(shè)設(shè)備包括括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器器、打印印機(jī)、繪繪圖儀及及掃描儀儀等。總線：連連接計(jì)算算機(jī)中各各部件的的數(shù)據(jù)通通路。總線包括括數(shù)據(jù)總總線(DB)、地址總總線(AB)和和控制總總線(CB)。3.計(jì)算算機(jī)的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)系統(tǒng)軟件件應(yīng)用軟件件1.1.2計(jì)算算機(jī)的應(yīng)應(yīng)用科學(xué)計(jì)算算自動(dòng)控制制信息處理理計(jì)算機(jī)輔輔助設(shè)計(jì)計(jì)/輔助助制造（CAD/CAM）輔助教學(xué)學(xué)和醫(yī)療療人工智能能1.1.3計(jì)算算機(jī)的分分類(lèi)目前計(jì)算算機(jī)種類(lèi)類(lèi)非常多多，按照照用途可可以分為為通用計(jì)計(jì)算機(jī)和和專(zhuān)用計(jì)計(jì)算機(jī)。按照運(yùn)運(yùn)算速度度可分為為巨型機(jī)機(jī)、大型型機(jī)、小

7、小型機(jī)、工作站站和微型型計(jì)算機(jī)機(jī)。按照照所處理理的數(shù)據(jù)據(jù)類(lèi)型可可分為模模擬計(jì)算算機(jī)、數(shù)數(shù)字計(jì)算算機(jī)和混混合計(jì)算算機(jī)等。1.2數(shù)數(shù)據(jù)運(yùn)運(yùn)算二進(jìn)制是是計(jì)算機(jī)機(jī)功能得得以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的數(shù)字字基礎(chǔ)，任何計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)應(yīng)用中的的數(shù)據(jù)在在機(jī)器內(nèi)內(nèi)部都表表示為“0”和和“1”組成的的二進(jìn)制制代碼串串，數(shù)據(jù)據(jù)處理最最終都將將轉(zhuǎn)換為為二進(jìn)制制基本運(yùn)運(yùn)算。1.2.1數(shù)數(shù)制及其其轉(zhuǎn)換1、進(jìn)位位計(jì)數(shù)制制數(shù)制：用用一組固固定的數(shù)數(shù)字符號(hào)號(hào)和一套套統(tǒng)一的的規(guī)則來(lái)來(lái)表示數(shù)數(shù)目的方方法。常用的的進(jìn)制有有：2進(jìn)制，8進(jìn)制制，10進(jìn)制，16進(jìn)進(jìn)制。基數(shù)：某某進(jìn)制所所允許使使用的基基本數(shù)字字符號(hào)。2，8，10，16。位權(quán)(數(shù)數(shù)的值不不僅取決

8、決于數(shù)碼碼的大小小還取決決于它所所在的位位置）：基數(shù)的的i次方方。如：132.5 1102310121005的的10-1基數(shù)：10位權(quán)：102，101，100，10-12、不同同數(shù)制之之間的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換一、R進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)十十進(jìn)制方法：按按權(quán)展開(kāi)開(kāi)求和。1、二進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換換為十進(jìn)進(jìn)制101B 122021120 5D10101B=124+023+122+021+120=21D111.11B=122+121+120+12-1+12-2=7.75D2、八進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)化化為十進(jìn)進(jìn)制(172)8 1 82781280 (122)103、十六六進(jìn)制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為十十進(jìn)制(5C)16 516112160 (92)10二、十進(jìn)進(jìn)制

9、轉(zhuǎn)N進(jìn)制方法:將十進(jìn)制制數(shù)整數(shù)數(shù)和小數(shù)數(shù)分開(kāi)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換,再再將結(jié)果果合并。整數(shù)部分分：除除以基基數(shù)逆向向取余法法.小數(shù)部分分：乘乘以基基數(shù)順向向取整法法.1、十進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換換為二進(jìn)進(jìn)制十進(jìn)制整整數(shù)轉(zhuǎn)換換：除以以2逆向向取余10D=1010B十進(jìn)制小小數(shù)轉(zhuǎn)換換：乘2順向取取整20.12520.25020.5001.000結(jié)束標(biāo)志志0.001取整（10.125）10（1010.001）2（0.125）10（0.001）2(172)8 1 82781280 (122)10八進(jìn)制(172)8172O172Q(336)8？2、八進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)化化為十進(jìn)進(jìn)制(5C)16 516112160 (92)10十六進(jìn)制制(5

10、C)165CH(A2)16？(FF)16？3、十六六進(jìn)制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為十十進(jìn)制方法:將十進(jìn)制制數(shù)整數(shù)數(shù)和小數(shù)數(shù)分開(kāi)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換,再再將結(jié)果果合并。整數(shù)部分分：整除除（基數(shù)數(shù)）逆向向取余法法.小數(shù)部分分：乘基基（數(shù)）順向取取整法.二、十進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)R進(jìn)制(P11)1、十進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換換為二進(jìn)進(jìn)制十進(jìn)制整整數(shù)轉(zhuǎn)換換：除以以2逆向向取余10D=1010B 逆向取余余注：除到到商為零零停止50221210021102十進(jìn)制小小數(shù)轉(zhuǎn)換換：乘2順向取取整20.12520.25020.5001.000結(jié)束標(biāo)志志0.001取整（10.125）10（1010.001）2（0.125）10（0.001）2練習(xí)題將下列十十進(jìn)制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為二

11、進(jìn)進(jìn)制，精精確到4位小數(shù)數(shù)(54)10(110110)2(15.73)10(1111.1011)22、十進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換換成八進(jìn)進(jìn)制整數(shù)部分分：除8逆向取取余264D？3、十進(jìn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換換成十六六進(jìn)制整數(shù)部分分：除16逆向向取余287D？171D=?（71）10=()2|8|16三、二進(jìn)進(jìn)制與八八進(jìn)制的的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制八進(jìn)制000000110102011310041015110611171、二進(jìn)進(jìn)制八進(jìn)制(三位位一組法法)111101001B=111101001B=751Q10110B=010110B=26Q11000.11=011000. 110B=30.6Q2、八進(jìn)進(jìn)制二進(jìn)制(擴(kuò)展展三位法法)345Q

12、=011100101B=11100101B632Q=110011010B=110011010B四、二進(jìn)進(jìn)制與十十六進(jìn)制制的轉(zhuǎn)換換二進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F1、二進(jìn)進(jìn)制十六進(jìn)制制(四位位一組法法)111001B=00111001B=39H1111000111B=001111000111B=3C7H2、十六六進(jìn)制二進(jìn)制(擴(kuò)展展四位法法)2CH=00101100B=101100B62DH=011000101101B=11000101101B

13、典型錯(cuò)誤誤1D2H=0011101010B=11101010B計(jì)算機(jī)中中數(shù)據(jù)存存儲(chǔ)單位位1.位：一個(gè)二二進(jìn)制位位，一個(gè)個(gè)“1”，或者者一個(gè)“0”。最小單單位，英英文名bit2.字節(jié)節(jié)：八位位為一個(gè)個(gè)字節(jié)。英文名名Byte，簡(jiǎn)簡(jiǎn)寫(xiě)為B ,1Byte=8bit千字節(jié)KB1 KB =1024Byte=210Byte兆字節(jié)MB1MB= 1024KB吉字節(jié)GB1GB= 1024MB三、帶符符號(hào)數(shù)在在計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)部的的表示（P13)在計(jì)算機(jī)機(jī)中，對(duì)對(duì)于n位位二進(jìn)制制數(shù)將其其最高位作作為符號(hào)號(hào)位，0表示正正數(shù)，1表示負(fù)負(fù)數(shù)如：帶符號(hào)數(shù)數(shù)（有符符號(hào)數(shù)）01101101正正數(shù)11000110負(fù)負(fù)數(shù)11101101

14、負(fù)負(fù)數(shù)01101101正正數(shù)10001111負(fù)負(fù)數(shù)01110001正正數(shù)數(shù)的符號(hào)號(hào)位連同同該數(shù)值值本身一一起作為為一個(gè)數(shù)數(shù)稱(chēng)為機(jī)機(jī)器數(shù)，機(jī)器數(shù)數(shù)的二進(jìn)進(jìn)制編碼碼有原碼碼、反碼碼、補(bǔ)碼碼三種。原碼、反反碼、補(bǔ)補(bǔ)碼(P13-14)1、原原碼符號(hào)位除除外（0正1負(fù)負(fù)），數(shù)數(shù)值部分分為該數(shù)數(shù)絕對(duì)值值的二進(jìn)進(jìn)制用1個(gè)字字節(jié)表示示（12）原碼=0000 1100（-12）原碼碼=1000 1100用2個(gè)字字節(jié)表示示（12）原碼=0000000000001100（-12）原碼碼=1000000000001100原碼、反反碼、補(bǔ)補(bǔ)碼2、反碼碼正數(shù)的反反碼與原原碼相同同，負(fù)數(shù)數(shù)的反碼碼符號(hào)位位不變，其余數(shù)數(shù)位取

15、反反。（12）反碼=0000 1100（-12）反碼碼=1111 00113、補(bǔ)碼碼正數(shù)的補(bǔ)補(bǔ)碼與原原碼相同同，負(fù)數(shù)數(shù)的補(bǔ)碼碼等于反反碼加1（12）補(bǔ)碼=00001100（-12）補(bǔ)碼碼=11110100原碼、反反碼、補(bǔ)補(bǔ)碼正數(shù)：原原碼，反反碼，補(bǔ)補(bǔ)碼都相相同負(fù)數(shù)：原原碼，符號(hào)位除除外，數(shù)數(shù)值部分分為該數(shù)數(shù)絕對(duì)值值的的二進(jìn)制制反碼=原原碼除符符號(hào)位外外求反補(bǔ)碼=反反碼+1例1：十十進(jìn)制數(shù)數(shù)5在在微機(jī)內(nèi)內(nèi)的存儲(chǔ)儲(chǔ)形式是是（D）A00000101B10000101C11111010D11111011例2：用用一個(gè)字字節(jié)表示示十進(jìn)制制數(shù)-15的補(bǔ)補(bǔ)碼是1111 0001數(shù)值數(shù)據(jù)據(jù)編碼非數(shù)值數(shù)數(shù)據(jù)編碼

16、碼定點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)西文字符符中文字符符聲音圖像視頻整數(shù)小數(shù)有符號(hào)整整數(shù)無(wú)符號(hào)整整數(shù)計(jì)算機(jī)中中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與與編碼數(shù)值數(shù)據(jù)據(jù)編碼（1）定定點(diǎn)數(shù)的的表示定點(diǎn)整數(shù)數(shù)的小數(shù)數(shù)點(diǎn)位置置約定在在最低位位后面有符號(hào)整整數(shù)：最高位為為符號(hào)位位，0為為正；1為負(fù)無(wú)符號(hào)整整數(shù)：都是數(shù)值值位，沒(méi)沒(méi)有符號(hào)號(hào)位。例：00100011100011118位有符符號(hào)整數(shù)數(shù)3515(原原碼）8位無(wú)符號(hào)整整數(shù)35143下列數(shù)值值能用8位二進(jìn)進(jìn)制表示示的是A.257B. 300C.200D.29定點(diǎn)小數(shù)數(shù)的小數(shù)數(shù)點(diǎn)約定定在最高高數(shù)值位位的前面面，符號(hào)號(hào)位的后后面。浮點(diǎn)數(shù)由由階碼和和尾數(shù)兩兩部分組組成：階符階碼數(shù)符尾數(shù)階碼部分尾數(shù)部分（2

17、）浮浮點(diǎn)數(shù)(實(shí)數(shù)）的表示示(P15)例1：二二個(gè)字節(jié)節(jié)存放一一個(gè)整數(shù)數(shù)，如：+11136例2：四四個(gè)字節(jié)節(jié)存放一一個(gè)實(shí)數(shù)數(shù)，如：11060010101110000000數(shù)值位符號(hào)位000001101111111111111111111111111階符階碼數(shù)符尾數(shù)非數(shù)值數(shù)數(shù)據(jù)編碼碼1、ASCII碼最基本、最常用用的非數(shù)數(shù)值數(shù)據(jù)據(jù)是由字字符（漢漢字字符符和西文文字符）組成的的。西文文字符普普遍采用用ASCII碼碼表示（P14)ASCII碼是是美國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)信息息交換碼碼(American standard codefor Information Interchange),是是微型計(jì)計(jì)算機(jī)中中表示字字符

18、的常常用編碼碼。標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是是用一個(gè)個(gè)字節(jié)表表示的，最高位位置為“0”，用7位位二進(jìn)制制數(shù)編碼碼，總共共可以表表示128個(gè)字字符。ASCII碼的的新版本本是把原原來(lái)的7位碼擴(kuò)擴(kuò)展成8位碼，因此它它可以表表示256個(gè)字字符。教材P207和和下頁(yè)列列出了ASCII編碼碼表。其其中，每每個(gè)字符符的列標(biāo)標(biāo)題為其其編碼的的高三位位，行標(biāo)標(biāo)題為其其編碼的的低四位位：若干重要要字符的的編碼為為：NUL（空）（0000000）2=（0）10=（0）16回車(chē)（CR）（0001101）2=（13）10=（0D）16空格（SP）（0100000）2=（32）10=（20）16數(shù)字0（0110000）2=（4

19、8）10=（30）16數(shù)字9（57）10=（39）16字母A（65）10=（41）16字母Z（90）10=（5A）16字母a（97）10=（61）16字母z（122）10=（7A）161、定點(diǎn)點(diǎn)加減運(yùn)運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)數(shù)補(bǔ)碼的的運(yùn)算補(bǔ)碼的運(yùn)運(yùn)算規(guī)則則是：X+Y補(bǔ)= X補(bǔ)+ Y補(bǔ)XY補(bǔ)= X補(bǔ)+ Y補(bǔ)已知Y補(bǔ)，求Y補(bǔ)的方法是是將Y補(bǔ)各位按位位取反(包括符符號(hào)位在在內(nèi))末末位加1?，F(xiàn)舉例說(shuō)說(shuō)明以上上兩個(gè)公公式的正正確性。1.2.3算算術(shù)運(yùn)算算【例1-18】設(shè)設(shè)X1=+ 0001100X2 =0001100Y1= +0000101Y2=0000101則X1補(bǔ)= 00001100X2補(bǔ)= 11110100Y

20、1補(bǔ)= 00000101Y2補(bǔ)= 11111011 計(jì)算X1 + Y1。 + 0001100 X1 0 0001100X1補(bǔ)+) + 0000101 Y1 +) 0 0000101Y1補(bǔ) + 0010001 X1+Y1 0 0010001X1補(bǔ)+Y1補(bǔ)因?yàn)椋篨1+Y1補(bǔ)= +0010001補(bǔ)= 00010001= X1補(bǔ)+ Y1補(bǔ)所以：X1+Y1補(bǔ)= X1補(bǔ)+ Y1補(bǔ) 計(jì)算X1Y1。 + 0001100X10 0001100X1補(bǔ)) + 0000101Y1 +) 1 1111011Y1補(bǔ) + 0000111X1Y1 10 0000111X1補(bǔ)+Y1補(bǔ)自然丟失因?yàn)椋篨1Y1補(bǔ)= +0000111

21、補(bǔ)= 00000111= X1補(bǔ)+ Y1補(bǔ)所以：X1Y1補(bǔ)= X1補(bǔ)+ Y1補(bǔ) 計(jì)算算X2+Y2。0001100X211110100X2補(bǔ)+)0000101Y2+)11111011Y2補(bǔ)0010001X2+Y211101111X2補(bǔ)+Y2補(bǔ)自然丟失因?yàn)椋篨2+ Y2補(bǔ)= 0010001補(bǔ)= 11101111= X2補(bǔ)+ Y2補(bǔ)所以：X2+Y2補(bǔ)= X2補(bǔ)+ Y2補(bǔ) 計(jì)算X2 - Y2。 0001100X21 1110100X2補(bǔ)) 0000101Y2 +)0 0000101Y2補(bǔ) 0000111X2 - Y2 1 1111001X2補(bǔ)+Y2補(bǔ)因?yàn)椋?X2 - Y2補(bǔ) = 0000111補(bǔ) =

22、1 1111001 = X2補(bǔ)+ Y2補(bǔ)所以： X2 - Y2補(bǔ) = X2補(bǔ) + Y2補(bǔ)由此可看看出，計(jì)計(jì)算機(jī)引引入了補(bǔ)補(bǔ)碼編碼碼后，帶帶來(lái)了以以下幾個(gè)個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)減減法轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成了了加法，這樣大大大簡(jiǎn)化化了運(yùn)算算器硬件件電路的的設(shè)計(jì)，加減法法可用同同一硬件件電路進(jìn)進(jìn)行處理理。(2)運(yùn)運(yùn)算時(shí)時(shí)，符號(hào)號(hào)位與數(shù)數(shù)值位同同等對(duì)待待，都按按二進(jìn)制制數(shù)參加加運(yùn)算，符號(hào)位位產(chǎn)生的的進(jìn)位丟丟掉不管管，其結(jié)結(jié)果是正正確的。這大大大簡(jiǎn)化了了運(yùn)算規(guī)規(guī)則。運(yùn)用以上上兩個(gè)公公式時(shí)，要注意意以下兩兩點(diǎn)：(1)公公式成成立有個(gè)個(gè)前提條條件，就就是運(yùn)算算結(jié)果不不能超出出機(jī)器數(shù)數(shù)所能表表示的范范圍，否否則運(yùn)算算結(jié)果不不正確，

23、按“溢溢出”處處理。例如，設(shè)設(shè)機(jī)器字字長(zhǎng)為8位，則則128N+127，計(jì)算(+64)+(+65)。 + 640 1000000+) + 65+)0 1000001 +1291 0000001127顯然這個(gè)個(gè)結(jié)果是是錯(cuò)誤的的。究其其原因是是：(+64)+(+65)=+129+127，超出了了字長(zhǎng)為為8位所所能表示示的最大大值，產(chǎn)產(chǎn)生了“溢出”，所以以結(jié)果值值出錯(cuò)。再如，計(jì)計(jì)算(125)+(10)。 1251 0000011+) 10+)1 1110110 135 10 1111001+121顯然，計(jì)計(jì)算結(jié)果果也是錯(cuò)錯(cuò)誤的。其原因因是：(125)+(10)= 135128，超超出了字字長(zhǎng)為8位所能

24、能表示的的最小值值，產(chǎn)生生了“溢溢出”，所以結(jié)結(jié)果出錯(cuò)錯(cuò)。(2)采采用補(bǔ)補(bǔ)碼運(yùn)算算后，結(jié)結(jié)果也是是補(bǔ)碼，欲得運(yùn)運(yùn)算結(jié)果果的真值值，還需需進(jìn)行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。2、浮點(diǎn)點(diǎn)加減運(yùn)運(yùn)算完成加減減運(yùn)算，需要包包括下述述步驟：(1)零零操作數(shù)數(shù)檢查(2)“對(duì)階階”操作作(3)尾尾數(shù)相加加減(4)尾尾數(shù)規(guī)格格化(5)舍舍入處理理3、浮點(diǎn)點(diǎn)乘除運(yùn)運(yùn)算1)“與”運(yùn)運(yùn)算(AND)“與”運(yùn)運(yùn)算又稱(chēng)稱(chēng)邏輯乘乘，用符符號(hào)或或表示示。其運(yùn)運(yùn)算規(guī)則則為00=001=010=011=1當(dāng)兩個(gè)邏邏輯變量量取值均均為1時(shí)時(shí)，它們們“與”的結(jié)果果才為1。1.2.4邏邏輯運(yùn)算算2)“或”運(yùn)運(yùn)算(OR)“或”運(yùn)運(yùn)算又稱(chēng)稱(chēng)邏輯加加，用符符號(hào)+

25、或表示。其運(yùn)算算規(guī)則為為0 +0= 00 +1= 11 +0= 11 +1= 1當(dāng)兩個(gè)邏邏輯變量量的取值值只要一一個(gè)為1，它們們“或”的結(jié)果果就會(huì)為為1。3) “非”運(yùn)算(NOT)“非”運(yùn)算用符號(hào)來(lái)表示。其運(yùn)算規(guī)則為1=00=14)“異或”運(yùn)算(XOR)“異或”運(yùn)算用用符號(hào)或來(lái)來(lái)表示。其運(yùn)算算規(guī)則為為00=001=110=111=0當(dāng)兩個(gè)邏邏輯變量量取值不不相同時(shí)時(shí)，它們們“異或或”的結(jié)結(jié)果才為為1。要注意的的是，一一個(gè)邏輯輯數(shù)據(jù)用用一位基基2碼表表示，這這樣，8個(gè)邏輯輯數(shù)據(jù)用用8位基基2碼表表示，這這8位基基2碼可可存放在在一個(gè)字字節(jié)中。反過(guò)來(lái)來(lái)說(shuō)，一一個(gè)32位的字字就可以以表示32個(gè)邏邏輯

26、數(shù)據(jù)據(jù)。1.2.5字字符編碼碼1、字符符的表示示2、漢字字的表示示（1）國(guó)國(guó)標(biāo)碼（2）區(qū)區(qū)位碼（3）機(jī)機(jī)內(nèi)碼1.3指指令系系統(tǒng)指令是指指示計(jì)算算機(jī)執(zhí)行行某種操操作的命命令，一一臺(tái)計(jì)算算機(jī)所有有指令的的集合構(gòu)構(gòu)成該機(jī)機(jī)器的指指令系統(tǒng)統(tǒng)。1.3.1計(jì)算算機(jī)指令令每條指令令都包含含兩個(gè)基基本部分分：操作作碼，表表示指令令執(zhí)行什什么功能能；地址址碼，表表示參與與操作的的數(shù)據(jù)的的地址。操作碼 地址碼 1.3.2指指令執(zhí)行行控制在CPU中，一一條指令令的運(yùn)行行包括取取指、分分析和執(zhí)執(zhí)行3個(gè)個(gè)步驟。(1)取取指(2)分分析（指指令譯碼碼）(3)執(zhí)執(zhí)行常用的指指令執(zhí)行行方式包包括下述述3種。（1）順順序執(zhí)行行

27、方式（2）超超前執(zhí)行行方式（3）流流水線方方式1.4存存儲(chǔ)體體系存儲(chǔ)介質(zhì)質(zhì)是指用用來(lái)制作作存儲(chǔ)信信息的物物質(zhì)。存存儲(chǔ)器按按存儲(chǔ)介介質(zhì)分類(lèi)類(lèi)可分為為半導(dǎo)體體存儲(chǔ)器器、磁存存儲(chǔ)器和和光存儲(chǔ)儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)體體系存在在下述兩兩個(gè)存儲(chǔ)儲(chǔ)層次。（1）Cache-主主存存儲(chǔ)儲(chǔ)層次（2）主主存-輔輔存存儲(chǔ)儲(chǔ)層次CPUCache主存輔存輔助硬件輔助硬件1.4.1主主存儲(chǔ)器器1、主存存記憶元元件主存儲(chǔ)器器按照存存取限制制可以分分為RAM(隨隨機(jī)存儲(chǔ)儲(chǔ)器)和和ROM(只讀讀存儲(chǔ)器器)兩種種。前者者既可以以在線存存(寫(xiě))又可以以在線取取(讀)，后者者只能在在線取(讀)。(1)RAM:SRAM,DRAM.(2)ROM:P

28、ROM,EPROM,EEPROM.2、主存存儲(chǔ)器組組成主存儲(chǔ)器器主要由由存儲(chǔ)體體、地址址譯碼驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路、讀/寫(xiě)電路路和時(shí)序序控制電電路等組組成。3、主存存工作模模式(1)SDRAM(2)DDRSDRAM(3)RDRAM(4)XDRDRAM4、主存存儲(chǔ)器的的主要性性能指標(biāo)標(biāo)（1）每每位成本本（2）容容量（3）存存取速度度訪問(wèn)時(shí)時(shí)間Ta存取周周期Tm主存帶帶寬Bm（4）信信息的可可靠保存存性、非非易失性性和可更更改性（5）可可靠性1.4.2輔輔助存儲(chǔ)儲(chǔ)器1、磁表表面存儲(chǔ)儲(chǔ)器磁盤(pán)、磁磁帶都是是磁表面面存儲(chǔ)器器，其信信息存儲(chǔ)儲(chǔ)于涂覆覆在載體體表面，厚度為為0.0245um左右的的磁層上上。磁記錄格格

29、式規(guī)定定了一連連串的二二進(jìn)制數(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)與磁層層存儲(chǔ)元元的相應(yīng)應(yīng)磁化翻翻轉(zhuǎn)形式式互相轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的規(guī)規(guī)則，常常用的有有下面幾幾種。(1)歸歸零制(RZ)(2)不不歸零制制(NRZ)(3)調(diào)調(diào)相制(PE或或PM)(4)調(diào)調(diào)頻制(FM或或FD)評(píng)價(jià)硬盤(pán)盤(pán)性能好好壞，主主要參照照下述指指標(biāo)1、記錄錄密度2、硬盤(pán)盤(pán)容量3、主軸軸轉(zhuǎn)速4、尋道道時(shí)間5、平均均存取時(shí)時(shí)間6、緩沖沖存儲(chǔ)區(qū)區(qū)大小7、數(shù)據(jù)據(jù)傳輸率率8、誤碼碼率2、磁盤(pán)盤(pán)陣列RAID3、光盤(pán)盤(pán)存儲(chǔ)器器特點(diǎn)：（1）記記錄密度度高、存存儲(chǔ)容量量大。（2）采采用非接接觸方式式讀/寫(xiě)寫(xiě)，沒(méi)有有磨損，可靠性性高（3）可可長(zhǎng)期保保存信息息（4）成成本低廉廉，易于于大量復(fù)復(fù)制（5）存存儲(chǔ)密度度高，體體積小，能自由由更換盤(pán)盤(pán)片（6）誤誤碼率在在10-1010-17以下（7）存存取時(shí)間間為100500MS，數(shù)數(shù)據(jù)存取取速度比比磁盤(pán)略略低