计算机硬件基础（上）

计算机硬件基础
1-各种进制
    R进制，通常说逢R进1，可以用0，1，2....R-1
      二进制：
   八进制：
   十六进制：
2-数值计算
     对于任意一个R进制数，它的每一位数值等于该位的数码乘以该位的权数。
  权数由Rk表示，k与该位和小数点之间的距离有关。该位位位于小数点左边，k值是该位和小数点之间数码的
  个数，而当该位位于小数点右边，k值是负值，其绝对值是该位和小数点之间数码个数加1
 
  十进制：1234.56
  1234.56=1*10^3+2*10^2+3*10^1+4*10^0+5*10^-1+6*10^-2
3-数制转换
     十进制转化为R进制利用“除以R取余数法”。例如：
            余数
  2|94      0
  2|47      1
  2|23      1
  2|11      1
  2|5       1
  2|2       0
  2|1       1
  余数从下往上排列即可，即得1011110
 
  十进制小数利用乘2取整数转换为二进制小数
  十进制小数0.43转换成二进制小数的过程如下（假设要求小数点后取5位）
  0.43
  0.43×2=0.86   0
  0.86×2=1.72   1
  0.72×2=1.44   1
  0.44×2=0.88   0
  0.88×2=1.76   1
    0.76
 
 从上往下可得转换后的二进制小数0.01101B
 2^4  二进制在转换为十六进制时，可从小数点开始，往前每四位转换成对应的十六进制即可，往后每四位转换成十六进制即可，不
  够四位的补0即可。
  比如 10 1011.1111 1B=0010 1011 . 1111 1000
                      =2B.F8
 2^3  同理，二进制在转换成八进制时，可从小数点开始，往前每三位转换成对应的十六进制即可，往后
 每三位转换成十六进制数即可，不够S三位补0即可。比如：
 1 011 . 111 11 B =13.76O
二进制编码
     原码：
      定点整数原码的定义如下（n表示数值位位数，不包括符号位）：
   [X]原= X    0<=X<2^n
      2^n-X-2^n   -2^n<X<=0
          例如：X=+0110，则[X]原=00110   X=-0110，则[X]原=10110
      定点小数原码的定义：
   [X]原=X    0<=X<1
   [X]原=1-X  -1<X<=0
   例如：X=+0.1011，则[X]原=01011
         X=-0.1011，则[X]原=11011
   在原码中，数值0对应两种形式：[+0]=0 0000000  [-0]=1 0000000
     移码：
      设由1位符号位和n位数值位组成的阶码，则[X]移=2^n+X (-2^n<=X<=2^n)
   例如：
        X=+1011 [X]移=11011 符号位“1”表示正号
              X=-1011 [X]移=00101 符号位“0”表示符号
         注意：移码只用于表示浮点数的阶码，所以只用于整数。
         [X]移与[X]补的关系是符号位相反：
   例如：
        X=+1011 [X]移=11011 [X]补=01011
     X=-1011 [X]移=00101 [X]补=10101
 浮点数编码：
      给定同样长度的编码位数，浮点数的表示范围比定点数大得多。
   若一位二进制N用科学计数法表示为：N=2^E×F,其中E称为阶码，F为尾数。
   利用这种方法表示的数为浮点数，其编码格式如下：
   阶符 阶码E 数符 尾数F
        移码        补码
  123D=0 10111 0 1111011000
  
  IEEE754工业标准
  （-1）^s * 2^E (b0 b1 b2  bp-1 ) 其中（-1）^s为数符，s=0时表示正数，s=1 时
        表示负数，E为阶码，用移码表示；（b0 b1 b2 bp-1)为尾数，长度为p，用原码表示。
         在该标准的单精度浮点数中，总编码长度为32位，p为23位，符号占一位，阶码占8位。
         在该标准中，约定小数点左边隐含一位1，因此单精度的有效位为24位，即尾数为1.
        例如：将176.0625表示为符合IEEE754标准的单精度浮点数。
        首先将176.0625化为二进制：176.0625D=10110000.0001B  
  规格化处理:10110000.0001=1.01100000001*2^7
  去掉b0，并扩展成23位尾数：01100000001000000000000
  求阶码的移码：[7]移=10000110
  于是得到其标准形式为：0 10000110 0110000000 10000000000000
  
BCD码
     数值，文字，英文字母和汉字都被认为是字符，将其转换成对应的二进制表示称为字符编码。
     用四位二进制代码来表示一位十进制数，称为二 ---十进制编码，简称BCD码。根据代码的每一位
  是否有权值可分为有权码和无权码两类，应用最多的是8421码，无权码用的最得较多的是余三码和格雷码。这些编码根十进制数
  对应的关系如下：
  十进制      8421BCD码       余3BCD码   格雷码
    0          0000            0011      0000
    1          0001            0100      0001
    2          0010            0101      0011
    3          0011            0110      0010
    4          0100            0111      0110
    5          0101            1000      1110
    6          0110            1001      1010
    7          0111            1010      1000
    8          1000            1011      1100
    9          1001            1100      0100
 
  BCD码加法修正：
  当两8421BCD码相加之和大于1001且向高位有进位时，必须进行加6修正：
  如：9+9表示BCD码为：1001+1001=0001 0010，0001 0010所表示的十进制数为：12，
  而9+9的结果应是：18，所以要进行加6修正，也就是：
  0001 0010
  +    0110
  0001 1000
  使用余三码进行计算时，从最高位产生的进位是真正的进位，对每4位的结果，如果小于等于9的
  则减3，如果大于9，则加3.如：9+8，余三码表示为：1100+1011=0001 0111 由于0001·0111都小于9
  所以都加3，进行调整得：0100 1010 又如：2+3，余三码表示为0101+0110=1011 由于1011大于9所以减去3，进行
  调整得：1000.
  ASCII码
  采用7位二进制编码（其实是8位，最高一位固定为0）：低四位用做行编码，高三位用做列编码，比如，
  “a” 对应的ASCII码为110 0001 ，在ASCII表中的第0001行和第110的交叉处便可查到字母“a”。
   低4位       高三位
              000    ...   110   111
  0000        NUL                 p
  0001        SOH           a     q
  ...         ...    ...   ...   ...
  1111        SI     ...    o    DEL
 汉字编码
 区位码：区位码将GB2321-80方案中的字符按其位置划分为94个区，每个区94个字符，区的编号是从1~94，区号
 字符编码也是从1~94，区号和区内编码各占一个字节。比如“常”字在第19区中排第3，各化成十六进制为13H，03，因此
 其区位码为1303H。
 国标码：国标码又称为汉字交换码，就是国家标准局规定的GB2312-80信息交换用汉字编码集，在计算机之间
 交换信息用。用两个字节来表示，每个字节的最高位均为0，因此可以表示的汉字数214=16384个。将汉字区
 位码的高位字节，低位字节各加十进制32（即20H），便得到国标码。例如“常”字的国标码为3323H。
 机内码：汉字机内码是计算机内部存储，处理，传输汉字用的代码，又称汉字机内码，汉字内码。无论使用何种输入码
 ，进入计算机后立即被转换为机内码。规则是将国标码的高位字节，低位字节各自加上128D或80H。这样做的目的
 是使汉字内码区别于西方的ASCII，因此每个西方字母的ASCII的高位均为0，而汉字内码的每个字节的高位均为1.
 “大”的国标码为3473H，其机内码就是B4F3H。
 UCS
 为了统一表示世界各国的文字，使用4字节的二进制位来表示字符，从低到高每个字符分别指定该字符所位于的
 组，平面，行和字位。例如，“大”字在UCS中的编码为00005927H，它就处于00H组，00H平面，59H行，第27H字位上。
 
 UCS中的00H组00H平面称为基本多文种平面，包含西文字母，音节字母及表意文字，其分为四个区：
 A区：0000H~4DFFH 西文
 I区：4E00H~9FFFH 中 韩 日
 O区：A000H~DFFFH 留未来标准化
 R区：E000H~FFFDH 专用字符，兼容字符。