发布时间 : 星期一 文章C程序设计 - 创新方法 何勤 2010.7.3 - 图文更新完毕开始阅读
编程的核心奥秘 何勤
1．通过三套总线，命令内存，把指定地址存储单元中的（炒菜过程马上要用到的）数据，送到中央处理单元中(的某个寄存器)来——即取数据； 2．命令运算器按照指令的要求，对数据（做“炒”，“蒸”，“煮”等基本操作步骤中的一个炒菜动作）作一次基本运算——即数据处理。
3．通过向三套总线向内存发命令，把某个寄存器中的运算结果（或中间运算结果）送回到内存中（由内存地址）指定的存储单元中存放——即保存结果； 4．根据某个状态寄存器中的某个具体值（比如上一条指令的运算结果为零），不按正常顺序取出并且执行下一条指令，而是根据此指令中给出的（内存的）地址，跳转到那一存储单元中，去取下一条指令——即进行跳转。
5．在中央处理单元的各个寄存器之间传送数据——在中央处理单元内部进行数据传送（移动） ；
6．命令输出设备输出一个数据（在本章不讨论，见第9章）； 7．命令输入设备输入一个数据（在本章不讨论，见第9章）；
一条指令运行完后，中央处理单元立即自动进行下一个形式完全相同的、新的取指令——执行指令的周期。 反复、自动进行的取指令——执行指令周期，是计算机进行各种数据处理工作中的核心．．．．．．．．．．．操作（就象反复、自动进行的心脏搏动周期，是人体进行各种活动的核心运动）。 注意： 我们暂不考虑如何从外部输入程序和数据到计算机系统的内存中，也暂不考虑如何．．从计算机系统的的内存中输出信息到系统外部的问题。这些重要而又比较复杂的问题，请参．．见第12章。
1.5二进制及相关知识简介：
虽然理论上可以使用任何进制（比如十进制）为基础来制造计算机，但现代计算机全部都是采用二进制的电子数字信号进行工作的机器。也就是说，在计算机的内部，实际上都只能以二进制的数或码的形式来存放、传输、运行程序的指令和任何需要加工的数据的。 为了从底层真正理解计算机的工作原理，读者必须对二进制有所了解。以下简要介绍相关知识。
1.5.1 二进制数的概念
首先，来看一张部分十进制数与二进制数的数值对照表:
十进制数 所对应的二进制数
0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000
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9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111
表 1.2 部分十进制数与二进制数的数值对照表
n
一般情况下，用n位二进制,可表示的最大正整数值是2-1。比如4位二进制可表示的
4
最大正整数是2-1=15（即1111）2 。
可见，二进制只能用两个数字“0”和“1”来进行计数（或表示各种不同状态）。二进制加法运算的重要规则是： 1+1=10 ，即两个1相加产生向高位的进位。左边是高位数，右边是低位数（此外，加法规则还有：1+0=1、0+1=0、0+0=0）。
我们用一对圆括号括住一个数值，并在圆括号外面加一个数字下标，来表示一个数是几进制数：
比如（1011）10是一个十进制数；而（1011）2是一个二进制数。 1．5．1将二进制整数转化成十进制整数
一个十进制的数，其数值可用以下展开式来表示：比如3785
3210
（3785）10=3×10+7×10+8×10+5×10 （1）
我们把（1）式中10的几次方称为权重，权重左边的乘数称为系数。（1）式中共有4．．．．个系数，从左到右依次是：“3”“7”“8”“5”。可见，在数值数据中，越左边的数字（系数）权重越大。
类似的，一个二进制数，其数值也可用以下展开式来表示：比如二进制数1011 （1011）2= 1×23+0×22+1×21 +1×20 （2）
此二进制数的值，等于十进制的1×8+0×4+1×2+1×1=8+2+1=（11）10 （3）
由此可以得到：
二进制整数转化成十进制整数的一般方法：只要将该二进制整数（即1011）展开后的（2）式中的每一位的系数值，乘以这一位的转化成十进制数后的权重（即2的几次方），然后再．．．．．．．．．．．将逐个乘积项的数值相加起来即可。
练习1：将二进制数 11010010转换成十进制。
1．5．2 将十进制整数转化成二进制数：
现在再来考查十进制数11，从上一小节的（2）式我们知道：
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（11）10=1×23+0×22+1×21+1×20 （4）
将这个等式两边都整除2，等式将变为（5），余数为。这个1就是转化成2进制数后．．．1．的最低位（即最右边位）的值（注意，此数正好是等式（4）的最低位中的系数）。 5=1×22+0×21+1 ×20 （5）
继续再将（5）这个等式两边都整除2，等式变为（6），余数为，这个1就是十进制．．．1．数11转化成2进制数后的次低位的值（注意，此数正好是等式（5）的最低位中的系数）。
10
2=1×2+0 ×2 （6）
继续再将（6）这个等式两边都整除2，等式变为（7），余数为，这个0就是十进制．．．0．数11转化成2进制数后的从右边数第3低位的值（注意，此数正好是等式（6）的最低位的系数）。
1=1×20 （7）
继续再将（7）这个等式两边都整除以2，等式变为（8），余数为，这个1就是十进．．．1．制数11转化成2进制数后的从右边数第4位的值（注意，此数正好是等式（7）的最低位的系数）。
0=0 （5）
至此，十进制数11转换成二进制数的过程已经结束，答案是等于二进制的1011 。 实际上，将十进制数11，转换成二进制数1011之前，我们是不会得到等式（4）右边式子的。写出这些式子是为了揭示出数制转换过程中的奥秘。
我们在实际的十进制数转换成二进制数过程中，只要不停地用2除，不断地将得到的余数（不是1就是0）由低位到高位（就是说，按从右到左的顺序）逐个书写出来即可。直到此十进数的商最终成为0时，转换过程才告结束。
由以上讨论。可以得到：
将十进制整数转化成二进制数的一般方法——短除法：上述这种10——2进制数的转换方法，被变形为一种更为直接的短除法： 1. 将十进制数转换成二进制数的短除法：
短除法把要转换的数字不断的除以2然后取余数，商为0的时候结束。然后把余数倒着．．写出来。
例如： 把84转换成二进制数
84 2
42 2
21 2
10 2
2 5 2 2
2 1 0
即： (84)10= (1010100)2
0 0 1 0 1 0 1
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注意：短除法实际上适用于将一个十进制整数转换为一个任意n(n>2)进制的整数，只需将除．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．数变为即可（参见第 讲）。 ．2．．．n．．．．．．．．．． 练习1：查阅参考书（比如任何一本《计算机导论》或《大学计算机基础》），看看十进制的纯小数是如何转化为二进制的纯小数的。
1.6数和码的区别：
1．6．1十进制的数和码：
十进制数3785和十进制码3785的区别：
如果3785用于表示数，则越高位（即越左边的位）的数字越重要（因为权重越大，在
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十进制数3785中，“3”的权重是10，而“5”的权重是10）。
而3785用于表示非数值的码，则每一位都同样重要。对于数来说，3785与3786的取值差不多大（你可以说3785约等于三千七百，但你决对不可以说，3785约等于八十五）。但如果3785和3786是用来作为汉字编码的话，那就可以表示两个意义完全不同的汉字。例如：3785可以表示“我”字，而3786则可以表示“你”字。
所以，当我们看到由多个十进制数字构成的一个数字串时，如果我们不知道它的含义到．．．底是数还是码。在这种情况下，我们把它称为一个“数字串”。例如十进制的数字串3785．．．由四位十进制数字“3”、“7”、“8”、“5”组成。它既可以表示一个十进制的数值三千七百八十五，也可以表示码为3785的一个汉字（或者表示别的什么10000个同类事物或状态中的，编码为3785的一个特定事物或状态）。
1．6．2二进制的数和码：
与十进制一样，二进制数和二进制码也有类似的区别。只不过在二进制中只能用0和1组成的一个二进制“位串”来构成任何大小的数值或者表示具有任何含义的码。
换句话说，某个特定的8位二进制位串，例如：（01100001）2 既可以表示一个无符号的二进制数值——其数值等于（97）10 ；也可以表示某种编码方式下的一个码。因为编码方式是无限的，所以二进制码（01100001）2 所表示的含义可以是无限的（既可以代表某个具有256种不同颜色的调色板中的第97种颜色；也可以表示256个工种中的第97号工种等等）。除非已经指明了是采用何种编码方式。
深入一步： 数和码之间的复杂关系 当然，对数值数据本身也还是可进行编码的。比如对于一个二进制的有符号整数，由于在计算机中，也只能用二进制的一个位来表示此数的正负号，因此也有多种编码方式。常用的有原码、反码、补码这三种编码方式，来表示有符号的二进制整数。其中补码被当今大多数计算机采用（参见第3章）。 与表示非数值的事物（或状态）的编码不一样，对于数值数据的编码（比如补码），位串中的每一个?位?的重要性（与权重相关）是不一样的。 再比如，对一批数值数据进行压缩和解压，其实通常也是一种多对少的编码和少对多的解码。 20