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數(shù)制與編碼

 you are best ! 2009-05-25

這一章主要講述的內(nèi)容是在數(shù)字設(shè)備中進行算術(shù)運算的基本知識--數(shù)制和一些常用的編碼。

1、1 進位計數(shù)制

一:進位計數(shù)制
它的概念描述為:把數(shù)劃分為不同的位數(shù),逐位累加,加到一定數(shù)量之后,再從零開始,同時向高位進位
進位計數(shù)制有三個要素
:數(shù)符、進位規(guī)律和進位基數(shù)。
什麼是進位基數(shù)呢?
即計數(shù)制中每個數(shù)位所使用的數(shù)碼符號的總數(shù),它又被稱為進位模數(shù)。
我們經(jīng)常把數(shù)用每位權(quán)值與該位的數(shù)碼相乘展開。當(dāng)某位的數(shù)碼為“1”時所表征的數(shù)值即該位的權(quán)值。
   
例1:
我們把十六進制數(shù)N=(1FA3.B3)H按權(quán)展開式子為?                                      
                N=1*163+15*162+10*161+3*160+11*16-1+3*16-2

二:常用的進位計數(shù)制
我們用進位計數(shù)制的三要素來描述一下二進制、八進制、十進制和十六進制。如下表所示:

常用進制 英文表示符號  數(shù)碼符號 進位規(guī)律  進位基數(shù)
二進制 B 0、1 逢二進一 2
八進制 O 0、1、2、3、4、5、6、7 逢八進一 8
十進制 D 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 逢十進一 10
十六進制 H 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F 逢十六進一 16 

1、2 數(shù)制轉(zhuǎn)換

一:其它進制轉(zhuǎn)換為十進制  
方法是:將其它進制按權(quán)位展開,然后各項相加,就得到相應(yīng)的十進制數(shù)。

例1: N=(10110.101)B=(?)D
按權(quán)展開N=1*24+0*23+1*22+1*21+0*20+1*2-1+0*2-2+1*2-3
        
=16+4+2+0.5+0.125 =(22.625)D

二:將十進制轉(zhuǎn)換成其它進制  

方法是: 它是分兩部分進行的即整數(shù)部分小數(shù)部分。

整數(shù)部分:(基數(shù)除法)
把我們要轉(zhuǎn)換的數(shù)除以新的進制的基數(shù),把余數(shù)作為新進制的最低位; 
把上一次得的商在除以新的進制基數(shù),把余數(shù)作為新進制的次低位;            
繼續(xù)上一步,直到最后的商為零,這時的余數(shù)就是新進制的最高位.
小數(shù)部分: (基數(shù)乘法)

把要轉(zhuǎn)換數(shù)的小數(shù)部分乘以新進制的基數(shù),把得到的整數(shù)部分作為新進制小數(shù)部分的最高位
把上一步得的小數(shù)部分再乘以新進制的基數(shù),把整數(shù)部分作為新進制小數(shù)部分的次高位;
繼續(xù)上一步,直到小數(shù)部分變成零為止?;蛘哌_到預(yù)定的要求也可以。

例2 : N=(68.125)D=(?)O
整數(shù)部分                         小數(shù)部分
                  
(68.125)D=(104.1)O

三:二進制與八進制、十六進制的相互轉(zhuǎn)換 

二進制轉(zhuǎn)換為八進制、十六進制:它們之間滿足23和24的關(guān)系,因此把要轉(zhuǎn)換的二進制從低位到高位每3位或4位一組,高位不足時在有效位前面添“0”,然后把每組二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制或十六進制即可
八進制、十六進制轉(zhuǎn)換為二進制
時,把上面的過程逆過來即可。
例3:N=(C1B)H=(?)B
(C1B)H=1100/0001/1011=(110000011011)B 

1、3 二進制數(shù)的算術(shù)運算

 

一:二進制的四則運算
二進制也可以進行四則運算,它的運算規(guī)則如下所示:

加運算 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10        逢2進1
減運算 1-1=0,1-0=1,0-0=1,0-1=1(向高位借1當(dāng)2)
乘運算 0*0=0,0*1=0,1*0=0,1*1=1
除運算 二進制只有兩個數(shù)(0,1),因此它的商是1或0.
例1:求(1011101)B與(0010011)B之和 例2: 求(1101)B與(0101)B的乘積

通過例(1)我們再來介紹兩個概念:半加和全加。

半加是最低位的加數(shù)和被加數(shù)相加時,不考慮低位向本位進位。
全加是加數(shù)和被加數(shù)相加時,我們還要考慮低位向本位的進位。

1、4 數(shù)的原碼、反碼及補碼

一:數(shù)的表示形式
 在生活中表示數(shù)的時候一般都是把正數(shù)前面加一個“+”,負(fù)數(shù)前面加一個“-”,但是在數(shù)字設(shè)備中,機器是不認(rèn)識這些的,我們就把“+”用“0”表示,“-”用“1”表示。原碼、反碼和補碼。這三種形式是怎樣表示的呢?如下所示:

真值 原碼 反碼 補碼

例1:求+12和-12八位原碼、反碼、補碼形式
它們的原碼分別為[+12]=00001100[-12]=100011      
它們的反碼分別為[+12]*=00001100
[-12]*=(28-1)+(-1100)=11110011 
它們的補碼分別為[+12]**=00001100
[-12]**=28+(-1100)=11110100

正數(shù) +X 0X 0X 0X
負(fù)數(shù) -X 1X (2n-1)+X 2n+X

二:原碼、反碼及補碼的算術(shù)運算
因為這三種數(shù)碼表示法的形成規(guī)則不同,所以算術(shù)運算方法也不相同。

原碼與我們的日常中算術(shù)運算相同。
反碼先轉(zhuǎn)換為反碼形式,再進行加減運算。它的減法可以按A+[-B]的形式進行.
補碼先轉(zhuǎn)換為補碼形式,再進行加減運算,其減法可以按A+[-B]進行.

三:溢出及補碼運算中溢出的判斷
 
溢出可以描述為運算結(jié)果大于數(shù)字設(shè)備的表示范圍。這種現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)作故障處理。
   判斷溢出是根據(jù)最高位的進位來判斷的。

1、5 編碼

一:二——十進制(BCD)碼

    用二進制碼表示的十進制數(shù),就稱為BCD碼。它具有二進制的形式,還具有十進制的特點它可作為人們與數(shù)字系統(tǒng)的聯(lián)系的一種間表示。BCD碼分為有權(quán)和無權(quán)編碼。

(1)有權(quán)BCD碼:每一位十進制數(shù)符均用一組四位二進制碼來表示,而且二進制碼的每一位都有固定權(quán)值.下面我們用表列出幾種常見的編碼:

 十進制數(shù)

常見的編碼 8421 5421 2421 631-1 余3碼 7321
0 0000 0000 0000 0000 0011 0000
1 0001 0001 0001 0010 0100 0001
2 0010 0010 1000 0101 0101 0010
3 0011 0011 1001 0100 0110 0011
6 0110 1001 1100 1000 1001 0111
8 1000 1011 1110 1101 1011 1001
9 1001 1100 1111 1100 1100 1010

(2)無權(quán)BCD碼:二進制碼中每一位都沒有固定的權(quán)值。
二: 奇偶校驗碼

    在數(shù)據(jù)的存取、運算和傳送過程中,難免會發(fā)生錯誤,把“1”錯成“0”或把“0”錯成“1”。奇偶校驗碼是一種能檢驗這種錯誤的代碼。它分為兩部分;信息位和奇偶校驗位。
   有奇數(shù)個“1”稱為奇校驗,有偶數(shù)個“1”則稱為偶校驗

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