第2章计算机逻辑与进制转换精选文档.ppt

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1、第第2 2章计算机逻辑与章计算机逻辑与进制转换进制转换本讲稿第一页，共五十六页基本要求：基本要求：v掌掌握握数数制制间间的的转转换换方方法法以以及及数数据据在在计计算算机机内内部部的的表表示形式示形式v理理解解逻逻辑辑代代数数、计计算算机机的的工工作作原原理理、程程序序设设计计以以及及算算法法与与数数据据结结构构的的基基本本知知识识，为为学学习习本本书书的的以以下下各各章和后续课程打好基础章和后续课程打好基础本讲稿第二页，共五十六页 十进制十进制十进制十进制v数制：按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。数制：按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。v十十进进制制：是是使使用用数数

2、字字1 1、2 2、9 9、0 0等等符符号号来来表表示示数数值值且且采采用用“逢逢十十进进一一”的进位计数制。的进位计数制。v位权表示法数制的特点：位权表示法数制的特点：数字的总个数等于基数。数字的总个数等于基数。最大的数字比基数小最大的数字比基数小1 1。每每个个数数字字都都要要乘乘以以基基数数的的幂幂次次，该该幂幂次次由由每每个个数数字字所所在在的的位位置置决定。决定。v任何一个任何一个N N进制数进制数A A可表示为：可表示为：A AA An n A An n1 1 A A1 1 A A0 0.A.A1 1 A A2 2 A Am m-mA Ai iNNi ii=n本讲稿第三页，共五十

3、六页 二进制二进制v二二进进制制：使使用用数数字字0 0和和1 1等等符符号号来来表表示示数数值值且且采采用用“逢逢二二进进一一”的的进进位位计计数制。数制。v二进制数制的特点：二进制数制的特点：仅使用仅使用0 0和和1 1两个数字。两个数字。最大的数字为最大的数字为1 1，最小的数字为，最小的数字为0 0。每每个个数数字字都都要要乘乘以以基基数数2 2的的幂幂次次，该该幂幂次次由由每每个个数数字字所所在在的的位位置置决决定。定。v二进制加法和乘法运算规则：二进制加法和乘法运算规则：0 00 00 00 00 00 0 0 01 11 10 10 10 01 10 01 11 01 00 01

4、 11 11 11 11 11 1本讲稿第四页，共五十六页 八进制与十六进制八进制与十六进制v八八进进制制：使使用用数数字字0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7等等符符号号来来表表示数值的，且采用示数值的，且采用“逢八进一逢八进一”的进位计数制。的进位计数制。v十十六六进进制制：使使用用数数字字0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9和和A A、B B、C C、D D、E E、F F等等符符号号来来表表示示数数值值，其其中中A A、B B、C C、D D、E E、F F分分别别表表示示数数字字1010、1111、1212、1313

5、、1414、1515。十十六六进进制制的的计计数数方方法法为为“逢十六进一逢十六进一”。本讲稿第五页，共五十六页 十进制整数转换为非十进制整数十进制整数转换为非十进制整数v 除基取余法：除基取余法：“除基取余，先余为低（位），后余为高（位）除基取余，先余为低（位），后余为高（位）”。例例2-12-1 （5555）1010（110111110111）2 2余数余数2551227121312602312110本讲稿第六页，共五十六页 十进制整数转换为非十进制整数十进制整数转换为非十进制整数 例例2-2 2-2（5555）1010（6767）8 8 余数余数85578660 例例2-3 2-3（55

6、55）1010（3737）1616余数余数1655716330本讲稿第七页，共五十六页 十进制小数转换为非十进制小数十进制小数转换为非十进制小数乘基取整法乘基取整法:“乘基取整，先整为高乘基取整，先整为高(位位),),后整为低后整为低(位位)”例例2-4 2-4（0.625 0.625）1010（0.1010.101）2 2 0.625整数整数21.2510.2520.5021.01本讲稿第八页，共五十六页 十进制小数转换为非十进制小数十进制小数转换为非十进制小数例例2-5 2-5 （0.320.32）1010（0.01010.0101）2 2 0.32整数整数20.64021.2810.28

7、20.56021.121本讲稿第九页，共五十六页 十进制小数转换为非十进制小数十进制小数转换为非十进制小数十十进进制制小小数数并并不不是是都都能能够够用用有有限限位位的的其其他他进进制制数数精精确确地地表表示示,这这时时应应根根据据精精度度要要求求转转换换到到一一定定的的位位数数为为止止，作作为为其近似值。其近似值。如如果果一一个个十十进进制制数数既既有有整整数数部部分分，又又有有小小数数部部分分，则则应将整数部分和小数部分分别进行转换。应将整数部分和小数部分分别进行转换。本讲稿第十页，共五十六页 非十进制数转换为十进制数非十进制数转换为十进制数位权法：把各非十进制数按权展开，然后求和。位权法

8、：把各非十进制数按权展开，然后求和。例例2-7 2-7（1011010110）2 2 12124 402023 312122 212121 102020 0 16160 04 42 20 0（2222）1010 例例2-8 2-8（10101.101110101.1011）2 2 12124 402023 312122 202021 112120 0 1212-1-1+02+02 2 212123 3 16160 04 40 01 10.50.50 00.125 0.125（21.62521.625）1010 例例2-9 2-9（12071207）8 81818 3 32828 2 208 0

9、8 1 17878 0 0 5125121281280 07 7（647647）1010 例例2-102-10（1B2E1B2E）1616116 116 3 3B16B16 2 2216216 1 1E16 E16 0 0 14096140961125611256216216141141（69586958）1010本讲稿第十一页，共五十六页 二进制与八进制之间的转换二进制与八进制之间的转换v二二进进制制数数转转换换为为八八进进制制数数：以以小小数数点点为为界界，将将整整数数部部分分自自右右向向左左和和小小数数部部分分自自左左向向右右分分别别按按每每三三位位为为一一组组（不不足足三三位位用用0

10、0补补足足），然然后后将将各各个个三位二进制数转换为对应的一位八进制数。三位二进制数转换为对应的一位八进制数。v八八进进制制数数转转换换为为二二进进制制数数：把把每每一一位位八八进进制制数数转转换换为为对对应应的的三三位位二进制数。二进制数。例例2-11 2-11（10111001010.1011011）2（010111001010.101101100）2（2712.554）8 例例2-12 2-12（456.174456.174）8 8（100 101110.001 111 100100 101110.001 111 100）2 2 （100101110.0011111100101110.0

11、011111）2 2本讲稿第十二页，共五十六页 二进制与十六进制之间的转换二进制与十六进制之间的转换v二二进进制制数数转转换换为为十十六六进进制制数数：以以小小数数点点为为界界，将将整整数数部部分分自自右右向向左左和和小小数数部部分分自自左左向向右右分分别别按按每每四四位位为为一一组组，不不足足四四位位用用0 0补补足足，然后将各个四位二进制数转换为对应的一位十六进制数。然后将各个四位二进制数转换为对应的一位十六进制数。v十十六六进进制制数数转转换换为为二二进进制制数数：把把每每一一位位十十六六进进制制数数转转换换为为对对应应的的四四位位二进制数。二进制数。例例2-13 2-13（101110

12、01010.101101110111001010.1011011）2 2（0101 1100 1010.1011 01100101 1100 1010.1011 0110）2 2 （5CA.B65CA.B6）1616 例例2-14 2-14（1A9F.1BD 1A9F.1BD）1616（0001 1010 1001 1111.0001 1011 11010001 1010 1001 1111.0001 1011 1101）2 2 （1101010011111.0001101111011101010011111.000110111101）2 2本讲稿第十三页，共五十六页 码制码制v原原码码表表示

13、示法法：用用符符号号位位和和数数值值表表示示带带符符号号数数，正正数数的的符符号号位位用用“0 0”表表示示，负负数数的的符符号号位位用用“1 1”表表示示，数数值值部部分分用用二二进进制制形式表示。形式表示。v反反码码表表示示法法：正正数数的的反反码码与与原原码码相相同同，负负数数的的反反码码为为对对该该数数的原码除符号位外各位取反。的原码除符号位外各位取反。v补补码码表表示示法法：正正数数的的补补码码与与原原码码相相同同，负负数数的的补补码码为为对对该该数数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1 1。v数的原码表示适合于进行乘除运算；补码用于

14、进行加减运算数的原码表示适合于进行乘除运算；补码用于进行加减运算本讲稿第十四页，共五十六页 定点小数格式定点小数格式v定点小数格式：把小数点固定在数值部分最高位的左边。定点小数格式：把小数点固定在数值部分最高位的左边。N N0 0 .N .N-1-1 N N-2-2 .N .N-m-m 符号位符号位 小数点小数点 数值部分数值部分 v数数的的范范围围：二二进进制制的的（m+1m+1）位位定定点点小小数数格格式式的的数数N N，所所能能表表示的数的范围为示的数的范围为N N 1 1 2 2-m-m。v比比例例因因子子：对对于于绝绝对对值值大大于于1 1的的数数，如如果果直直接接使使用用定定点点小

15、小数数格格式式将将会会产产生生“溢溢出出”，需需根根据据实实际际需需要要使使用用一一个个比比例例因因子子，将将原原始始数数据据按按该该比比例例缩缩小小，以以定定点点小小数数格格式式表表示，得出结果后再按该比例扩大得到实际的结果。示，得出结果后再按该比例扩大得到实际的结果。本讲稿第十五页，共五十六页 定点整数格式定点整数格式v定点整数格式：把小数点固定在数值部分最低位的右边。定点整数格式：把小数点固定在数值部分最低位的右边。N N0 0 N Nn n N Nn-1n-1 .N .N2 2 N N1 1 .符号位符号位 数值部分数值部分 小数点小数点 v数数的的范范围围：二二进进制制的的（m+1m

16、+1）位位定定点点整整数数格格式式的的数数N N，所所能表示的数的范围为能表示的数的范围为N N 2 2m m 1 1。v比比例例因因子子：对对于于绝绝对对值值大大于于该该范范围围的的数数，如如果果直直接接使使用用定定点点小小数数格格式式也也将将会会产产生生“溢溢出出”，需需根根据据实实际际需需要要选选择择一一个个比比例例因子进行调整，使所表示的数据在规定的范围之内。因子进行调整，使所表示的数据在规定的范围之内。本讲稿第十六页，共五十六页 浮点表示法浮点表示法v浮点表示法：小数点的位置不固定，一个浮点数分为阶码和尾数两部分。浮点表示法：小数点的位置不固定，一个浮点数分为阶码和尾数两部分。v阶码

17、：用于表示小数点在该数中的位置，是一个整数。阶码：用于表示小数点在该数中的位置，是一个整数。v尾数：用于表示数的有效数值，可以采用整数或纯小数两种形式尾数：用于表示数的有效数值，可以采用整数或纯小数两种形式v可供选择的一种位数分配形式：设字长为可供选择的一种位数分配形式：设字长为3232位位 符号位符号位 阶码部分阶码部分 尾尾 数数 部部 分分 1 1位位 8 8位位2323位位v规规格格化化的的浮浮点点数数：为为了了提提高高浮浮点点数数表表示示的的精精度度通通常常规规定定其其尾尾数数的的最最高高位位必必须须是非零的有效位，称为浮点数的规格化形式。是非零的有效位，称为浮点数的规格化形式。本讲

18、稿第十七页，共五十六页 BCD BCD码与码与ASCIIASCII码码vBCDBCD码码：是是一一种种二二十十进进制制的的编编码码，使使用用四四位位二二进进制制数数表表示示一位十进制数。一位十进制数。v十十进进制制数数与与BCDBCD码码之之间间的的转转换换：可可按按位位（或或四四位位二二进进制制数数组组）直直接进行。接进行。vASCII(American ASCII(American Standards Standards Committee Committee of of Iformation)Iformation)码码:是是由由美美国国信信息息交交换换标标准准委委员员会会制制定定的的、国

19、国际际上上使使用用最最广泛的字符编码方案。广泛的字符编码方案。vASCIIASCII码码的的编编码码方方案案：采采用用7 7位位二二进进制制数数表表示示一一个个字字符符，把把7 7位位二二进进制数分为高三位（制数分为高三位（b b7 7b b6 6b b5 5）和低四位）和低四位 （b b4 4b b3 3b b2 2b b1 1）v7 7位位ASCIIASCII编编码码表表：如如表表2-52-5所所示示，利利用用该该表表可可以以查查找找数数字字、运运算算符、标点符号以及控制符等字符与符、标点符号以及控制符等字符与ASCIIASCII码之间的对应关系。码之间的对应关系。本讲稿第十八页，共五十六

20、页 汉字编码体系汉字编码体系v汉汉字字输输入入码码：由由输输入入设设备备产产生生的的汉汉字字编编码码，如如区区位位码码、国国标标码码、拼拼音音码码、新新全全拼拼、新新双双拼拼、五五笔笔字字型型码码、简简码码、表表形形码码、自自然然码、智能码、智能ABCABC汉字输入码等。汉字输入码等。v汉汉字字内内码码：用用于于计计算算机机内内部部存存储储和和处处理理的的汉汉字字编编码码，通通常常由由该该汉汉字的国标码的两个字节（最高位置字的国标码的两个字节（最高位置“1 1”）形成。）形成。v汉汉字字字字形形码码：确确定定一一个个汉汉字字字字形形点点阵阵的的编编码码，用用于于汉汉字字显显示示和和打打印印输出

21、。保留在存储介质中的全部汉字字形码称为字库。输出。保留在存储介质中的全部汉字字形码称为字库。v汉汉字字交交换换码码：用用于于在在不不同同的的汉汉字字信信息息处处理理系系统统之之间间或或与与其其他他计计算机系统之间进行信息交换。算机系统之间进行信息交换。v汉汉字字地地址址码码：表表示示汉汉字字字字形形信信息息在在汉汉字字库库中中的的地地址址，用用于于在在汉汉字字库库中查找汉字字形信息的汉字地址码等。中查找汉字字形信息的汉字地址码等。本讲稿第十九页，共五十六页 数据校验码数据校验码v奇奇偶偶校校验验码码：在在表表示示数数据据的的N N位位代代码码中中增增加加一一位位奇奇偶偶校校验验位位，使使N N

22、1 1位位中中“1 1”的的个个数数为为奇奇数数（奇奇校校验验）或或偶偶数数（偶校验）。（偶校验）。v海海明明校校验验码码：在在有有效效信信息息代代码码中中增增加加校校验验位位，用用来来校校验验代代码码中中“1 1”的的个个数数是是奇奇数数（奇奇校校验验）还还是是偶偶数数（偶偶校校验验），通通过奇偶校验可以发现代码传输过程中的错误并自动校正。过奇偶校验可以发现代码传输过程中的错误并自动校正。v应应用用：用用于于计计算算机机各各部部件件之之间间信信息息传传输输以以及及计计算算机机网网络络的的信息传输。信息传输。本讲稿第二十页，共五十六页 命题命题v命题：有具体意义且能够判断真假的陈述句。命题：有

23、具体意义且能够判断真假的陈述句。v命命题题的的真真值值:命命题题所所具具有有的的值值“真真”(true(true，简简记记为为T)T)或或“假假”（false,false,简记为简记为F F）称为其真值。）称为其真值。v命命题题标标识识符符：表表示示命命题题的的符符号号，该该标标识识符符称称为为命命题题常常量。量。v原子命题：不能分解为更为简单的陈述句的命题；原子命题：不能分解为更为简单的陈述句的命题；v复复合合命命题题：将将原原子子命命题题用用连连接接词词和和标标点点符符号号复复合合而而成成的命题。的命题。本讲稿第二十一页，共五十六页 连接词连接词“与与”（）“与与”():():两个命题两个

24、命题A A和和B B的的“与与”(又称为又称为A A和和B B的的“合取合取”)是一个复合命题，记为是一个复合命题，记为ABAB。当且仅当。当且仅当A A和和B B同时为真时同时为真时ABAB为真，为真，在其他的情况下在其他的情况下ABAB的真值均为假。的真值均为假。AB AB的真值表的真值表:A B AB T T T T F F F T F F F F本讲稿第二十二页，共五十六页 连接词连接词 “或或”（）v“或或”（）：两两个个命命题题A A和和B B的的“或或”（又又称称为为A A和和B B的的“析析取取”）是是一一个个复复合合命命题题，记记为为ABAB。当当且且仅仅当当A A和和B B

25、同同时时为为假假时时ABAB为假，在其他的情况下为假，在其他的情况下ABAB的真值均为真。的真值均为真。vABAB的真值表：的真值表：A B AB T T T T F T F T T F F F本讲稿第二十三页，共五十六页 连接词连接词“非非”（）v“非非”（）：命命题题A A的的“非非”（又又称称为为A A的的“否否定定”）是是一一个个复复合合命命题题，记记为为 AA。若若A A为为真真，则则AA为为假假；若若A A为为假假，则则AA为真。为真。vAA的真值表：的真值表：AATFFT本讲稿第二十四页，共五十六页 连接词连接词 “异或异或”（）“异异或或”（）：两两个个命命题题的的A A和和B

26、 B的的“异异或或”（又又称称为为A A和和B B的的“不不可可兼兼或或”）是是一一个个复复合合命命题题，记记为为ABAB。当当且且仅仅当当A A和和B B同同时时为为真真或或者者同同时时为为假假时时ABAB为为假假，在在其其他他的的情情况况下下ABAB的的真值为真。真值为真。ABAB的真值表：的真值表：A B AB T T F T F T F T T F F F本讲稿第二十五页，共五十六页 连接词连接词“条件条件”（）v“条条件件”（）：两两个个命命题题的的A A和和B B的的“条条件件”是是一一个个复复合合命命题，记为题，记为AB,AB,读读作作“如如果果A A，则则B B”。当当且且仅仅

27、当当A A的的真真值值为为真真，B B的真值为假时，的真值为假时，ABAB为假，在其他的情况下为假，在其他的情况下ABAB的真值均为真。的真值均为真。vABAB的真值表：的真值表：A B A B T T T T F F F T T F F T本讲稿第二十六页，共五十六页 连接词连接词 “双条件双条件”()()v“双双条条件件”():):两两个个命命题题的的A A和和B B的的“双双条条件件”（又又称称为为A A当当且且仅仅当当B B）是是一一个个复复合合命命题题，记记为为A A B B，读读作作“A A当当且且仅仅当当B B”。当当且且仅仅当当A A的的真真值值与与B B的的真真值值相相同同时

28、时，A A B B为真，否则为真，否则A BA B的真值均为假。的真值均为假。vA BA B的真值表：的真值表：A B A B T T T T F F F T T F F T本讲稿第二十七页，共五十六页 命题公式命题公式v命题公式：命题公式：由命题变元、连接词和括号组成的合式的式子称为命题公式。由命题变元、连接词和括号组成的合式的式子称为命题公式。v命命题题公公式式等等价价：如如果果两两个个不不同同的的命命题题公公式式P P和和Q Q，无无论论其其命命题题变变元元取取什么值它们的真值都相同，则称该两个命题公式等价，记为什么值它们的真值都相同，则称该两个命题公式等价，记为P PQ Q。例例2-2

29、52-25证明证明 （ABAB）与）与ABAB是等价的。是等价的。AB（AB）ABTT F F T F TT F T F F F F F F 本讲稿第二十八页，共五十六页 命题公式的等价律命题公式的等价律其中其中A A、B B、C C等为命题变元，等为命题变元，T T表示表示“真真”，F F表示表示“假假”零律：零律：AF AFA A AF AFF F幺律：幺律：AT ATT T A T A TA A 幂等律：幂等律：AAAAA A A A A AA A求补律：求补律：AAAAT T AA AAF F交换律：交换律：ABABBABA AB ABBABA本讲稿第二十九页，共五十六页 命题公式的等

30、价律（续）命题公式的等价律（续）v结合律：结合律：A A（BCBC）（）（ABAB）CC A A（BCBC）（）（ABAB）CCv分配律：分配律：A A（BCBC）ABACABAC ABC ABC（ABAB）（ACAC）v吸收律：吸收律：ABAB ABABA A （ABAB）（ABAB）A Av狄摩根定律：狄摩根定律：（ABAB）ABAB （ABAB）ABABv双重否定律：双重否定律：A AA A本讲稿第三十页，共五十六页 证明狄摩根定律证明狄摩根定律例例2-262-26证明狄摩根定律之一：证明狄摩根定律之一：（ABAB）ABAB。AB AB（AB）ABABTTTFFFFTFFTFT TFTF

31、T TFTFFFTTTT本讲稿第三十一页，共五十六页 逻辑代数的等价律逻辑代数的等价律v零律：零律：A A0 0A AA 0A 00 0v幺律：幺律：A A1 11 1A 1A 1A A v幂等律：幂等律：A AA AA A A A A AA Av求补律：求补律：A A 1 1A A 0 0 本讲稿第三十二页，共五十六页 逻辑代数的等价律（续）逻辑代数的等价律（续）B BB BB BB B(A+B)(A+B)A(A B)(A B)v交换律：交换律：A AB BB BA A A B A BB AB Av结合律：结合律：A A（B BC C）（）（A AB B）C C A A（B CB C）（）（

32、A BA B）C Cv分配律：分配律：A A（B BC C）A BA BA CA C A AB CB C（A AB B）（）（A AC C）v吸收律：吸收律：A BA BA A A A （A AB B）（）（A A ）A Av狄摩根定律：狄摩根定律：v双重否定律：双重否定律：A A A本讲稿第三十三页，共五十六页 逻辑函数的化简逻辑函数的化简例例2-272-27试将逻辑函数试将逻辑函数F FA A B B化简。化简。解：解：F FA A B B（A A ）(A(AB)B)（分配律）（分配律）1(A1(AB)B)（求补律）（求补律）A AB B （幺律）（幺律）例例2-282-28试将逻辑函数试

33、将逻辑函数F FABABA A B B 化简。化简。解：解：F F AB ABA A B B A A（B B ）（B B ）（分配律）（分配律）A A （求补律）（求补律）1 1 （求补律）（求补律）BBBB(A B)(A B)(A B)(A B)本讲稿第三十四页，共五十六页计算机硬件的基本结构计算机硬件的基本结构 辅助存储器内存储器运 算 器 控制 器输入设备输出设备 程序原始数据 运算 结果控制信息数据本讲稿第三十五页，共五十六页 运算器运算器v运运算算器器：对对二二进进制制数数进进行行运运算算的的部部件件。它它在在控控制制器器的的控控制制下下执执行行程程序序中中的的指指令令,完完成成各各

34、种种算算术术运运算算、逻逻辑辑运运算算、比比较较运运算、移位运算以及字符运算等。算、移位运算以及字符运算等。v运运算算器器的的组组成成：算算术术逻逻辑辑部部件件（ALUALU）完完成成加加、减减、乘乘、除除等等四四则则运运算算以以及及与与、或或、非非、移移位位等等逻逻辑辑运运算算；寄寄存存器器用用来来暂暂存存参参加加运运算算的的操操作作数数或或中中间间结结果果，常常用用的的寄寄存存器器有有累累加加寄寄存存器器、暂暂存存寄寄存存器器、标标志寄存器和通用寄存器等。志寄存器和通用寄存器等。v运运算算器器的的主主要要技技术术指指标标：运运算算速速度度，其其单单位位是是MIPSMIPS（百百万万指指令令

35、/秒秒），通常是按照一定的频度执行各类指令的统计值。通常是按照一定的频度执行各类指令的统计值。本讲稿第三十六页，共五十六页 存储器存储器v存储器：用来存储数据和程序的部件。存储器：用来存储数据和程序的部件。v存存储储单单位位：“位位”（bitbit）、“字字节节”（bytebyte）、“字字”和和“字字长长”v存储容量：存储器所包含的存储单元的总数，其单位为存储容量：存储器所包含的存储单元的总数，其单位为K K （1K1K2 2101010241024）。）。v存储器的分类：存储器的分类：内内存存储储器器：又又称称为为主主存存储储器器，简简称称为为内内存存或或主主存存，用用来来存存放放现现行行

36、程程序序的的指指令令和和数数据据。包包括括随随机机存存取取存存储储器器（RAMRAM）和和只只读存储器（读存储器（ROMROM）等。）等。外外存存储储器器：又又称称为为辅辅助助存存储储器器，简简称称为为外外存存或或辅辅存存，用用来来存放需要长期保存的信息。存放需要长期保存的信息。本讲稿第三十七页，共五十六页 控制器控制器v控控制制器器：是是指指挥挥计计算算机机的的各各个个部部件件按按照照指指令令的的功功能能要要求求协协调调工作的部件。工作的部件。v控制器的组成：控制器的组成：程程序序计计数数器器（PCPC）：用用来来对对程程序序中中的的指指令令进进行行计计数数，使使控控制制器能依次读取指令；器

37、能依次读取指令；指令寄存器（指令寄存器（IRIR）：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。）：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。指指令令译译码码器器（IDID）：用用来来识识别别指指令令的的功功能能，分分析析指指令令的的操操作作要求。要求。时时序序控控制制电电路路：用用来来生生成成时时序序信信号号，以以协协调调在在指指令令执执行行周期内各部件的工作。周期内各部件的工作。微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。本讲稿第三十八页，共五十六页 输入输入/输出设备输出设备v输输入入/输输出出设设备备：简简称称为为I/OI/O设设备备，是是外外部部与与计计

38、算算机机交交换换信信息息的渠道。的渠道。v输输入入设设备备：用用于于输输入入程程序序、数数据据、操操作作命命令令、图图形形、图图像像以以及及声声音音等等信信息息。常常用用的的输输入入设设备备有有键键盘盘、鼠鼠标标器器、扫扫描描仪仪、光笔、数字化仪以及语音输入装置等。光笔、数字化仪以及语音输入装置等。v输输出出设设备备：用用于于显显示示或或打打印印程程序序、运运算算结结果果、文文字字、图图形形、图图像像等等，也也可可以以播播放放声声音音。常常用用的的输输出出设设备备有有显显示示器器、打打印印机机、XYXY绘图仪以及声音播放装置等。绘图仪以及声音播放装置等。本讲稿第三十九页，共五十六页 计算机的指

39、令系统计算机的指令系统v指指令令：能能被被计计算算机机识识别别并并执执行行的的二二进进制制代代码码，它它规规定定了了计计算机能完成的某一种操作。算机能完成的某一种操作。v指令系统：一台计算机能执行的所有指令的集合。指令系统：一台计算机能执行的所有指令的集合。v指指令令的的格格式式：一一条条指指令令由由操操作作码码和和地地址址码码组组成成。操操作作码码规规定定了了该该指指令令进进行行的的操操作作种种类类；地地址址码码给给出出了了操操作作数数、结结果果以以及及下一条指令的地址。下一条指令的地址。v指令的分类：指令的分类：数据传送型指令数据传送型指令数据处理型指令数据处理型指令输入输出型指令输入输出

40、型指令硬件控制指令硬件控制指令本讲稿第四十页，共五十六页 计算机的工作原理计算机的工作原理 见教材见教材5252页页 图图2-6 2-6 指令的执行过程指令的执行过程本讲稿第四十一页，共五十六页 指令的执行过程指令的执行过程v取取指指令令：即即按按照照指指令令计计数数器器中中的的地地址址，从从内内存存储储器器中中取取出出指令，并送往指令寄存器中。指令，并送往指令寄存器中。v分分析析指指令令：即即对对指指令令寄寄存存器器中中存存放放的的指指令令进进行行分分析析，由由操操作码确定执行什么操作，由地址码确定操作数的地址。作码确定执行什么操作，由地址码确定操作数的地址。v执执行行指指令令：即即根根据据

41、分分析析的的结结果果，由由控控制制器器发发出出完完成成该该操操作作所所需需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。v上上述述步步骤骤完完成成后后，指指令令计计数数器器加加1 1，为为执执行行下下一一条条指指令令做做好好准备。如果遇到转移指令，则将转移地址送入指令计数器。准备。如果遇到转移指令，则将转移地址送入指令计数器。本讲稿第四十二页，共五十六页 计算机组织与系统结构领域的一些主要技术计算机组织与系统结构领域的一些主要技术v精简指令集技术精简指令集技术v高速缓冲存储技术高速缓冲存储技术v虚拟存储技术虚拟存储技术v指令流水线技术指令流水线技术

42、v并行处理技术并行处理技术本讲稿第四十三页，共五十六页 程序设计语言程序设计语言v机机器器语语言言：由由计计算算机机的的指指令令系系统统组组成成，使使用用机机器器语语言言编编写写的的程程序序计计算算机机能能够够直直接接理理解解并并执执行行，但但编编程程和和理理解解都都十十分分的的困困难。难。v汇汇编编语语言言：使使用用“助助忆忆符符”来来表表示示指指令令的的操操作作码码，并并使使用用存存储单元或寄存器的名字表示地址码，以便于记忆和书写。储单元或寄存器的名字表示地址码，以便于记忆和书写。v高高级级程程序序设设计计语语言言：是是一一种种与与机机器器的的指指令令系系统统无无关关、表表达达形形式式更更

43、接接近近于于被被描描述述的的问问题题的的程程序序设设计计语语言言，便便于于程程序序的的编编写写。使使用用高高级级程程序序设设计计语语言言编编写写的的程程序序称称为为源源程程序序，它它必必须须经经过过程程序序设设计计语语言言翻翻译译系统的处理后才能执行。系统的处理后才能执行。面向过程程序设计语言面向过程程序设计语言面向对象程序设计语言面向对象程序设计语言本讲稿第四十四页，共五十六页 程序设计程序设计v程程序序设设计计：是是一一个个使使用用程程序序设设计计语语言言产产生生一一系系列列的的指指令令以告诉计算机该做什么的过程。以告诉计算机该做什么的过程。v广义的程序设计：广义的程序设计：需求分析需求分

44、析总体设计总体设计详细设计详细设计编码编码测试测试运行与维护运行与维护本讲稿第四十五页，共五十六页 结构化程序设计结构化程序设计 结构化程序设计：采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制成分（顺结构化程序设计：采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制成分（顺序、分支和循环）。序、分支和循环）。T FTF条件AAB（a）顺序结构 （b）选择型分支结构 （c）循环结构AB条件本讲稿第四十六页，共五十六页 良好的程序设计风格良好的程序设计风格v标标识识符符：按按意意命命名名、保保留留字字用用大大写写字字母母、使使用用统统一一的的缩写规则。缩写规则。v表表达达式式：使使用用括括号号

45、、使使用用库库函函数数、条条件件化化简简、函函数数与过程与过程v模模块块化化：模模块块的的独独立立性性（高高内内聚聚、低低耦耦合合）、模模块块的的规规模模适中。适中。v程程序序行行的的排排列列格格式式：排排列列格格式式美美观观、层层次次分分明明、使使用用统一的缩进格式，同一嵌套深度并列的语句对齐。统一的缩进格式，同一嵌套深度并列的语句对齐。v注注释释：添添加加必必要要的的注注释释，以以说说明明程程序序、过过程程和和语语句句等等的的功能及注意事项。功能及注意事项。本讲稿第四十七页，共五十六页 算法算法v算算法法：是是由由一一系系列列规规则则组组成成的的过过程程，这这些些规规则则确确定定了了一一个

46、个操操作的顺序，以作的顺序，以 便能在有限步骤内得到特定问题的解。便能在有限步骤内得到特定问题的解。v算法的性质：算法的性质：确定性确定性通用性通用性有限性有限性v算法的描述工具：算法的描述工具：自然语言自然语言流程图流程图决策表决策表算法描述语言算法描述语言本讲稿第四十八页，共五十六页 欧几里德算法（欧几里德算法（Euclids AlgorithmEuclids Algorithm）例例2-322-32若若给给定定两两个个正正整整数数m m和和n n，试试写写出出求求它它们们的的最最大大公公因因子子的算法。的算法。该算法的步骤用文字表述如下：该算法的步骤用文字表述如下：第第1 1步：读入两个

47、正整数步：读入两个正整数m m和和n n（设（设mnmn）。）。第第2 2步：求步：求m m和和n n的余数的余数r rmodmod（m,nm,n）。）。第第3 3步：用步：用n n的值取代的值取代 m m，用，用r r的值取代的值取代n n。第第4 4步步：判判别别r r的的值值是是否否为为零零，如如果果r r0 0，则则m m为为最最大大公公因因子子；否则返回否则返回 第第2 2步。步。第第5 5步：输出步：输出m m的值，即为最大公因子。的值，即为最大公因子。本讲稿第四十九页，共五十六页 欧几里德算法（算法描述语言表示）欧几里德算法（算法描述语言表示）欧几里德算法（算法描述语言表示）欧几

48、里德算法（算法描述语言表示）PROCEDURE EuclidPROCEDURE Euclid；BEGIN BEGIN READ READ（m,nm,n）;REPEAT;REPEAT;r:=MOD r:=MOD（m,nm,n）;m:=n;m:=n;n:=r;n:=r;UNTIL r UNTIL r0;0;WRITE(m)WRITE(m)ENDEND本讲稿第五十页，共五十六页欧几里德算法（流程图表示）m=n BEGIN READ m，n r=mod(m,n)n=rWRITE mr0ENDYN本讲稿第五十一页，共五十六页 数据结构数据结构v数数据据：描描述述客客观观事事物物的的数数、字字符符以以及及

49、所所有有能能输输入入到到计计算算机机并并被被计计算算机机程程序序处处理理的的符符号号的的集集合合，如如数数值值、字字符符、图图形形、图图像、声音等。像、声音等。v数数据据结结构构：带带有有结结构构的的数数据据元元素素的的集集合合，结结构构反反映映了了数数据据元元素素相相互互之之间间存存在在的的某某种种联联系系。从从学学科科的的角角度度来来看看，数数据据结结构构是是计计算算机机科科学学技技术术的的一一个个分分支支，它它主主要要研研究究数数据据的的逻逻辑辑结结构构和和物物理理结结构构以以及及它它们们之之间间的的关关系系，并并对对这这种种结结构构定定义义相相应应的的运运算算，设设计出实现这些运算的算

50、法。计出实现这些运算的算法。本讲稿第五十二页，共五十六页 线线性表性表 v线性表：是线性表：是n n个数据元素的有限序列。个数据元素的有限序列。v线性表的运算：设线性表的运算：设L L为一个线性表为一个线性表置空表置空表SETNULLSETNULL（L L）求表的长度求表的长度LENGTHLENGTH（L L）取表元素取表元素GETGET（L L，i i）在表中查找特定元素在表中查找特定元素LOCATELOCATE（L L，x x）插入新元素插入新元素INSERTINSERT（L L，i i，b b）删除表元素删除表元素DELETEDELETE（L L，i i）v线性表的存储结构：线性表的存储