《计算机组成原理第三讲数值型数据表示优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理第三讲数值型数据表示优秀PPT.ppt（29页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、计算机组成原理第三讲数值型数计算机组成原理第三讲数值型数据表示据表示现在学习的是第1页，共29页内容回顾内容回顾计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统系统组成的层次结构系统组成的层次结构硬、软件功能划分硬、软件功能划分计算机的特点计算机的特点计算机性能指标计算机性能指标现在学习的是第2页，共29页本讲主要内容本讲主要内容进位计数制进位计数制机器数的表示机器数的表示数的定点表示数的定点表示数的浮点表示数的浮点表示现在学习的是第3页，共29页进位计数制进位计数制数据信息数据信息控制信息控制信息数值型数据数值型数据非数值型数据非数值型数据指令信息等指令信息等现在学习的是第4页，共2
2、9页进位计数制进位计数制计算机中常用的进位制计算机中常用的进位制二进制的表示八进制的表示十六进制的表示二-十进制的表示现在学习的是第5页，共29页进位计数制进位计数制各种进位制之间的转换各种进位制之间的转换二进制、八进制、十六进制转换为十进制十进制转换为二进制、八进制、十六进制二进制与八进制、十六进制之间的转换现在学习的是第6页，共29页机器数的表示机器数的表示真值与机器数真值与机器数真值：用“”、“”表示正负机器数：连同数符一起数码化的数 一个带符号的数在计算机中有原码、反码、补码三种表示法。现在学习的是第7页，共29页机器数的表示机器数的表示原码表示法原码表示法一个数的真值中的符号“”用0
3、表示，而“”用1表示,有效数值部分用二进制数绝对值的二进制数称为原码。例如：例如：例如：例如：X1=+77D=+1001101 X1=+77D=+1001101 X1=+77D=+1001101 X1=+77D=+1001101 X1 X1 原原0100110101001101 X2=-77D=-1001101 X2=-77D=-1001101 X2 X2 X2 X2 原原原原11001101110011011100110111001101定点小数(N+1位)原码形式:X0.X1X2Xn定点整数(N+1位)原码形式:X0X1X2Xn (X0为符号位)现在学习的是第8页，共29页机器数的表示机器
4、数的表示补码表示法补码表示法正数的补码与正数的原码相同，而负数的补为其反码加1。X1=+77D=+1001101 X2=-77D=-1001101 X1=+77D=+1001101 X2=-77D=-1001101 X1 X1 X1 X1反反反反01001101 X201001101 X201001101 X201001101 X2反反反反1011001010110010 X1 X1 X1 X1补补补补01001101 X201001101 X2补补补补10110011101100111011001110110011定点小数(N+1位)补码形式:X0.X1X2.Xn定点整数(N+1位)补码形式
5、:X0X1X2Xn (X0 (X0 (X0 (X0为符号位为符号位为符号位为符号位)现在学习的是第9页，共29页机器数的表示机器数的表示反码的表示法反码的表示法正数的反码与正数的原码相同，而负数的反码为除符号位外，将原码逐位求反。X1=+77D=+1001101 X2=-77D=-1001101 X1=+77D=+1001101 X2=-77D=-1001101 X1X1原原01001101 X201001101 X2原原1100110111001101X1X1反反01001101 X201001101 X2反反1011001010110010定点小数(N+1位)反码形式:X0.X1X2.Xn
6、,定点整数(N+1位)反码形式:X0X1X2Xn (X0(X0(X0(X0为符号位为符号位为符号位为符号位)现在学习的是第10页，共29页机器数的表示机器数的表示三种机器数小结：三种机器数小结：对于正数，原码对于正数，原码 =补码补码 =反码反码对于负数对于负数 ，符号位为，符号位为 1 1，其，其 数值部分数值部分原码除原码除符号位外每位取反符号位外每位取反 反码反码原码除符号位外每位取反末位加原码除符号位外每位取反末位加 1 1 补码补码最高位为符号位，书写上用最高位为符号位，书写上用“,”（整数）（整数）或或“.”（小数）将数值部分和符号位隔开（小数）将数值部分和符号位隔开现在学习的是第
7、11页，共29页机器数的表示机器数的表示求下列真值的原码、补码求下列真值的原码、补码0,10001101,01110100.11101.00100.00000.00001.00001,10001100.11101.11100.00001.0000 x=+70 x=0.1110 x=0.0000 x=70 x=0.1110 x=0.0000 x=1.0000+0补补=0补补=1000110=1000110 x补补x原原0,1000110现在学习的是第12页，共29页000000000000000100000010011111111000000010000001111111011111111011
8、111111128129-0-1-128-127-127-126二进制代码二进制代码无符号数无符号数对应的真值对应的真值原码对应原码对应的真值的真值补码对应补码对应的真值的真值反码对应反码对应的真值的真值012127253254255-125-126-127-3-2-1-2-1-0+0+1+2+127+0+1+2+127+0+1+2+127+0设字长为设字长为 8 8 位（整数），求对应的真值各为多少？位（整数），求对应的真值各为多少？现在学习的是第13页，共29页定点数的表示定点数的表示定点整数定点整数无符号定点整数 XnXn-1Xn-2X0数值部分（尾数）数值部分（尾数）小数点的位置小数点
9、的位置无符号定点整数表示范围：无符号定点整数表示范围：0 02 2n+1n+1-1-1八位字长：无符号定点整数表示范围：八位字长：无符号定点整数表示范围：0 0255255现在学习的是第14页，共29页定点数的表示定点数的表示定点整数定点整数带符号定点整数 XnXn-1Xn-2X0数值部分（尾数）数值部分（尾数）小数点的位置小数点的位置原码定点整数表示范围：原码定点整数表示范围：-(2n-1)(2n-1)补码定点整数表示范围：补码定点整数表示范围：-(2n)(2n-1)符号位符号位现在学习的是第15页，共29页带符号的定点小数带符号的定点小数 X X X Xn n n n X X X Xn-1
10、n-1n-1n-1 X X X Xn-2n-2n-2n-2 。X X X X0 0 0 0符号位符号位符号位符号位 小数点小数点小数点小数点 数值部分（尾数）数值部分（尾数）数值部分（尾数）数值部分（尾数）原码定点小数表示的范围：原码定点小数表示的范围：原码定点小数表示的范围：原码定点小数表示的范围：-(-(2 2-n)(2 2-n-n)补码定点小数表示的范围：补码定点小数表示的范围：补码定点小数表示的范围：补码定点小数表示的范围：-(2 2-n-n)例如：例如：例如：例如：16161616位字长位字长位字长位字长原码定点小数表示的范围：原码定点小数表示的范围：(1-2(1-2-15)(1-2
11、-15-15)补码定点小数表示的范围：补码定点小数表示的范围：(1-2(1-2-15-15)定点数的表示定点数的表示现在学习的是第16页，共29页浮点数的表示浮点数的表示浮点数格式浮点数格式浮点数真值：N=+RE M 浮点数机器格式：R：阶码底，隐含约定；E：阶码，为定点整数，补码或移码表示，其位数决定数值范围，阶码表示数的大小；M：尾数，为定点小数，原码或补码表示，其位数决定数的精度。E Ef E E1 E Em M Mf M M1 M Mn阶码阶码尾数尾数阶符阶符数符数符现在学习的是第17页，共29页规格化规格化左规：尾数左移左规：尾数左移 1 1 位，阶码减位，阶码减 1 1右规：尾数右
12、移右规：尾数右移 1 1 位，阶码加位，阶码加 1 1基数不同，基数不同，浮点数的规浮点数的规格化形式不格化形式不同同例例：N=11.0101=0.110101210=0.010101211规格化数规格化数尾数规格化尾数规格化：1/2|M|1 1/2|M|1（R=2R=2）即最高有效位绝对值为即最高有效位绝对值为1 1浮点数的规格化浮点数的规格化现在学习的是第18页，共29页浮点数的表示浮点数的表示移码：移码：x移=2n+x（2nx -2n）x 为真值，n 为 整数的位数移码在数轴上的表示：x移码移码2n+112n2n12n00真值真值现在学习的是第19页，共29页浮点数的表示浮点数的表示如：
13、如：x=10100 x移移=25+10100用用 逗号逗号 将符号位将符号位和数值位隔开和数值位隔开x=10100 x移移=2510100=1,10100=0,01100现在学习的是第20页，共29页设设x=+1100100 x移移=27+1100100 x补补=0,1100100设设x=1100100 x移移=271100100 x补补=1,0011100补码与移码只差一个符号位补码与移码只差一个符号位=1,1100100=0,00111001001移码和补码的比较移码和补码的比较现在学习的是第21页，共29页-100000-11111-11110-0000100000+00001+0001
14、0+11110+11111真值真值x(二进制二进制)x补补x移移真值真值x(十进制十进制)表表2-2 2-2 真值、补码和移码的对照表真值、补码和移码的对照表-32-31-30-10+1+2+30+31000000000010000001011111100000100001100010111110111111011111011110000010000001000000111111100010100001100000-10000000000+11111000000111111000000100000现在学习的是第22页，共29页EfE1 E2EmMfM1M2MnE阶码阶码M尾数尾数阶阶符符数数符
15、符阶码的阶码的数值部分数值部分尾数的数值部分尾数的数值部分M Mf f：代表浮点数的符号代表浮点数的符号n：其位数反映浮点数的精度其位数反映浮点数的精度m m：其位数反映浮点数的表示范围其位数反映浮点数的表示范围E Ef f 和和 m m 共同表示小数点的实际位置共同表示小数点的实际位置表示范围与精度表示范围与精度现在学习的是第23页，共29页浮点数的表示浮点数的表示表示范围与精度表示范围与精度浮点数的格式如上浮点数的格式如上图所示：阶码部分图所示：阶码部分 mm+1+1位，补码表示，位，补码表示，以以2 2为底；尾数部分为底；尾数部分 n n+1+1位，补码表示，位，补码表示，规格化。浮点数
16、表示规格化。浮点数表示范围。范围。典型值典型值典型值典型值浮点数代码浮点数代码浮点数代码浮点数代码 真值真值真值真值绝对值最绝对值最大负数大负数010101011,1,1,1,1.001.001.001.000 0 0 02 2(2(2m m1)1)（1 1）绝对值最绝对值最小负数小负数101010100,0,0,0,1.101.101.101.100 0 0 02 2(2(2-m m)(2 21 1)最小正数最小正数 101010100,0,0,0,0.100.100.100.100 0 0 02 2(2(2-m m)(2(21 1)最大正数最大正数 010101011,1,1,1,0.11
17、0.110.110.111 1 1 12 2(2(2m m1)1)(1(12 2n n)现在学习的是第24页，共29页浮点数的表示浮点数的表示真值与浮点数之间的转换真值与浮点数之间的转换例2-33 浮点数的格式：字长32位，阶码8位，阶符1位，补码表示，以2为底；尾数24位，数符1位，补码表示，规格化。浮点数代码为(A3680000)16，求其真值。(A3680000)16=(10100011,0110100000000)2E=(10100011)补补=-(1011101)2=-(93)10M=(0110100)补补=(0.110100)2=(0.8125)10现在学习的是第25页，共29页浮
18、点数的表示浮点数的表示真值与浮点数之间的转换真值与浮点数之间的转换例2-34 浮点数的格式同上，将-(1011.110100)-(1011.110100)2 2写成浮点数代码。N=-(1011.110100)2=-(0.1011110100)224E=(4)10=(00000100)2=(04)16M补补=(1.0100001100)2浮点数代码为浮点数代码为(00000100,10100001100)2=(04A18000)16现在学习的是第26页，共29页浮点数的表示浮点数的表示 练习练习1：将将+19/128写成二进制定点数、浮写成二进制定点数、浮点数及在定点机和浮点机中的机器数形式。点
19、数及在定点机和浮点机中的机器数形式。其中数值部分均取其中数值部分均取 10 位，数符取位，数符取 1 位，浮位，浮点数阶码取点数阶码取 5 位（含位（含1位阶符）。位阶符）。练习练习2 2：将将 58 表示成二进制定点数和浮点表示成二进制定点数和浮点数，并写出它在定点机和浮点机中的三种数，并写出它在定点机和浮点机中的三种机器数及阶码为移码，尾数为补码的形式机器数及阶码为移码，尾数为补码的形式（其他要求同上例）。（其他要求同上例）。现在学习的是第27页，共29页例：例：最大正数最大正数=215(1210)2+11110.111111111110个个1最小正数最小正数最大负数最大负数最小负数最小负
20、数=21521=215(1210)=216=21521=2162-11110.10000000009个个02-1111(0.1000000000)9个个02+1111(0.1111111111)10个个1设设m=4，n=10尾数规格化后的浮点数表示范围尾数规格化后的浮点数表示范围现在学习的是第28页，共29页字符的表示字符的表示ASCII码：码：（American Standard Code American Standard Code for Information Interchangefor Information Interchange）美国）美国国家信息交换标准代码国家信息交换标准代码字符数：128，英文字母(52)+十进制数(10)+专用符号(34)+控制字符(32)位数：基本代码位7位+1位校验位小型和微型计算机都用ASCII码现在学习的是第29页，共29页