1.进制的转换
(1)进制的转换
十进制转换为二进制
(1)除2取余法(整数部分)
对十进制的数不断除2求余,直到商为0。先求得的余数是二进制的低位
(327)10转换:转换为 (101000111)2
第n次除2后的商 |
余数 |
163 |
1 |
81 |
1 |
40 |
1 |
20 |
0 |
10 |
0 |
5 |
0 |
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2)减权定位法(整数部分)
一个数减去2的几次方,用余数再次减去2的几次方
(327)10
转换:
减权 |
定位 |
327 - 256 = 71 |
1 |
71 < 128 |
0 |
71 -64 = 7 |
1 |
7 < 32 |
0 |
7 < 16 |
0 |
7 < 8 |
0 |
7 - 4 = 3 |
1 |
3 - 2 = 1 |
1 |
1-1=0 |
0 |
(3)乘2取整法
把小数不断地乘2,取每次结果的整数,直到结果为1
(0.8125)10转换为(0.11.1)2
乘2 |
取整 |
0.8125 * 2 = 1.625 |
1 |
0.625 * 2 = 1.25 |
1 |
0.25 * 2 = 0.5 |
0 |
0.5 * 2 = 1.0 |
1 |
1.2 真值和机器数
1.真值:正负号+某进制数绝对值的形式称为真值
2.机器数:符号位用0表示正号,-1表示符号
3.BCD码表示十进制数
(1)8421码
十进制中的每一位数字分别用8421(4bit)表示。eg:63表示为8421码
6(0110)3(0011)
(2)2421码
十进制中的每一位数字用2421(4bit)表示
6(1100)3(1001)
(3)余3码
每一位十进制数对应的二进制都加上011
6(1001)3(0110)
(4)BCD码的计算
BCD码的计算,把每4位二进制分为一组,组与组之间进行运算,逢十进一。
和小于9的时候不调整:
和大于9的时候加6 (0110)2
进行修正
4.汉字的显示
(1)汉字在屏幕上使用点阵显示,采用1616的点阵。每个点采用1或者0表示是否点亮,所以一个汉字需要占用显存162byte
5.奇偶校验
6.汉明码校验(适合信道良好的环境)
(1)主存和cpu进行数据交换时,检测数据交换的是否正确,能检测出一位出错,并能知道是哪一位出错。
(2)主要是通过检测第2^i位置,1的个数是偶数还是奇数
(3)数据位m位,校验位k位,只要2^k>m+k+1即可
(4)编码步骤:
a) 数据位 -> 计算出检测位多少位(2^k>m+k+1)
b) 计算机校验位公式
c) 算出检测位的值
7.CRC校验
(1)在硬盘和主机进行数据交换时校验
(2)解决的问题:
a)数据位是n位要增加多少位的校验位呢?校验位个数和数据位个数无关
b)通讯双方有一个约定:生成多项式(k+1位),k是校验位的位数
c)由数据位和生成多项式产生CRC编码
(3)数据位和生成多项式是已知的,要产生CRC编码,只有校验位不知道。产生校验位的方法就是模二计算
(4)模二计算:没有进位也没有借位的计算(有加减乘除的模二计算),模二加减法运算相当于异或操作,相同的数相加为0,不同的数相加为1
(5)校验码就是用模二除法计算得来
(6)如何生成CRC码
(1)设数据位m(x)为100占3位,约定生成多项式g(x)100占3位
(2)则校验位占2位,就是说模二除法的余数占2位
(3)用数据位m(x)除以生成多项式g(x)得到余数r(x)
(4)过程:因为余数占2位,所以把数据位向左移动2位。m(x)x^k,即数据位编程10000,
接着,用100000模二除以101,得到商101,余数01,即r(x)=01,得到CRC编码为m(x)x^k + r(x),即最终的CRC校验码为10000+01=10001,所以发送的10001比特位在接收端除以生成多项式的余数为0,表示传输没错 。
(5)公式上的推导:
m(x)∗xkg(x)=Q(x),r(x) //Q(x)是商,r(x)是余数
所以m(x)∗xk=g(x)∗Q(x)+r(x)
而CRC码:$m(x)x^k + r(x) = g(x)Q(x) + r(x) + r(x) $
/** 因为r(x)和r(x)是模二加运算,所以相加后为0,消去了r(x) **/
最终CRC码变成了g(x)*Q(x),到对方当校验的时候,CRC码除以g(x)就不会有余数
(6)CRC的检错:所有位的都能知道是哪一位出错,也只能知道一位
eg:设数据位m(x)=1100,生成多项式G(x)为1011,求产生的CRC码
(a)生成多项式1011,是4位,所以余数位(产生的校验位)为3位,
(b)数据位左移三位,变成1100000,模二除1011,得到商1110,余数010
(c)CRC码:1100010
(7)纠错:
设CRC码的第7位传输出错,则CRC变成1100001。 此时,除以生成多项式得到余数001。
设CRC码的第6位传输出错,则CRC变成1100000。 此时,除以生成多项式得到余数010。
而这个010,恰恰是第7位传输出错后的余数001,后面补一位0后除以1011的
(a)反过来想,CRC的纠错功能,要让每一位传输出错后,除以多项式的余数都不同,所以如果数据为4位,余数的位数要满足4+n+1<2^n,此时n=3(4+n后面还要加1是因为1代表没有出错的情况)。所以生成多项式要有4位
(b)余数;如果001补两个0,的道德余数就是第5位出错的余数,循环的意义在与此:在计算出错位数除以生成多项式产生的余数时,可以先计算一个最低位出错后产生的余数,之后比他高一位的位传输错误产生的余数就可以用循环补0除以多项式的方法计算。所以g(x)不好选,要构成这种循环。
(c)根据这种循环计算出错位产生的余数方法,就行成了一个出错位对应产生余数的表。有了这个表,接收端计算后发现传输的数据有余数时,就能知道是哪一位出错了,也就有了纠错的功能。
(d)发现对应位出错,就把该位置的数据取反。电路实现上,不能在每一位数据加上一个非门,这样硬件成本太高。而是采用,只有一个非门,改变数据的时候,只需把数据循环移位,将出错的位置移到第一位,非门改变第一位数据后,再次循环移位成原来的顺序
(8)生成多项式的产生要满足检错纠错的功能
2.定点数的表示
1.无符号数
2.寄存器的位数表示熟知的范围:8位为0~255
3.定点整数与定点小数
原码,反码,补码,移码
(1)原码:
(a)最高位表示符号位,0表示正号,1表示负号,有效值部分用二进制的绝对值表示。
(b)原码 = 符号 + 绝对值
(c)定点整数定义:
[X]原=0,x (2n>x≥0)
[X]原=2^n - x(0>x≥−2n)
(因为x为负数,减x相当于加上一个x绝对值,而2n相当于最高位的1,所以就是1后面跟x的绝对值)
eg:x = +1110,[X]原 = 0,1110
x= -1110,,[X]原 = 1,1110
(d)定点小数定义:
[X]原=0. x (1>x≥0)
[X]原=1-x (0>x≥−1)
eg:x=+0.1101 => [X]原=0.1101
x = -0.1101 => [X]原=1.1101
【注】:原码中,+0和-0的表示方法不一样。1,0000和0,0000
(e)原码表示范围:−(1−2−n)≤x≤1−2−n)。
源码小数的表示范围:−(2−n)−1≤x≤(2−n−1)
(2)补码