计算机设计基础 第一章

第一章
数字系统与信息
数字计算机的由来:早期计算机的计算对象为离散的数值，称为数字。
逻辑电路是指电路的操作对象只有两种逻辑量True和False。既然计算机是由逻辑电路构成的，它们的操作对象也是这两种逻辑量所构成的某种数值形式，这些数值形式可以表示十进制数字。数字电路可以看作是逻辑电路的同义词。
1.1信息表示
数字系统存储，转移，处理的对象是信息。信息是对物质世界与人类社会中存在的各种现象的表示。
模拟信号: 连续的数值。
数字信号: 用给定范围内一定数量的离散数值表示信号。
当前绝大多数电子数字系统的信号都采用两个离散值，称为二进制分别为0和1。
我们通常用两种一定范围内的电压—高电平和低电平来表示这两种离散值。

输入电压范围被设计的比输出电压的范围大，是为了保证电路在发生变化或者收到干扰的情况下，仍能正常工作。
数字电路被设计为，只要输出不变，输入就会在图所描述的高电平或低电平所对应范围内。模拟电路被设计为不管有没有变化，输出在限定的范围内可以取连续值。
为什么采用二进制数字系统?在二进制系统中，两种输出电压和输入范围的差别非常明显，电路很难受信号紊乱，可以正常工作。输出不是高电平就是低电平的晶体管电路设计起来简单，工作也更加可靠。此外，采用二进制可以使计算是可重复的。
1.1.1 数字计算机

实际值与量化值之间的误差称为量化误差。怎么减少量化误差？提高采样频率；增加输出位数。
1.2 计算机系统设计的抽象层次
计算机系统设计过程的基础是“抽象的层次”的概念。抽象去除了系统中有关部件的不必要的细节。

1.3 数制
二进制，十进制，八进制及十六进制的转换。
二，八，十六进制-十进制：将二进制数按r的幂级数展开。
二进制-八，十六进制：从小数点开始，向左或向右，将二进制数按3（4）位分成一组，然后将每一组用相应大小的八（十六）进制数字表示。
八进制和十六进制转换为二进制为逆过程。
十进制转其它进制：整数部分除r取余，小数部分乘r取整。
1.4 算术运算
r进制算术运算与十进制类似。满r进1.

课堂互动题：