数值与非数值数据表示：计算机机器级数据详解

第2章《数据的机器级表示》是计算机组织原理课程的重要部分，由蒋永国教授和徐惠敏老师主讲，主要探讨了数据在计算机硬件层面的表示方法。本章分为两大部分：第一讲是数值数据的表示，第二讲则是非数值数据的表示及其相关的错误检测和纠正机制。 在数值数据表示部分，主要内容涵盖了： 1. **定点数的表示**：介绍进位计数制的概念，包括原码、补码和移码三种不同的二进制编码方式，以适应无符号整数和带符号整数的表示需求。 2. **浮点数格式和范围**：讲解浮点数的表示，包括其规格化过程以及IEEE 754浮点数标准，特别关注单精度和双精度浮点数的区别，以及特殊数（如无穷大、NaN）的表示形式。 3. **编程语言中的类型**：讨论C语言中整数类型（如int）和浮点数类型（如float）的使用，以及它们与机器数之间的转换。 4. **数据的二进制编码**：阐述如何将十进制数转换为二进制表示，并强调了二进制编码在计算机中的重要性，如制造稳定物理器件的可行性、简单计数和运算规则，以及与逻辑运算的对应性。 5. **真值与机器数**：区分机器数（计算机内部的二进制编码）与真值（实际数学意义上的数），强调理解这两个概念对于正确解读和处理数值数据至关重要。 在非数值数据表示方面，涉及逻辑数（位串）、西文字符和汉字的编码，以及这些数据在计算机内部的存储和处理。此外，还讨论了数据的转换关系，如不同数据类型之间的转换，以及如何通过指令集体系结构（ISA）来指定数据的来源（寄存器或内存），以及在算术运算、逻辑操作和字符处理中的具体应用。 最后，章节强调了机器级数据的分类，即数值数据（如整数、浮点数和十进制数）和非数值数据（如逻辑数据、字符），并指出计算机内部所有信息均采用二进制编码，这是基于制造、计数和逻辑运算的效率考虑。这一章的内容对于理解计算机硬件如何处理不同类型的数据以及数据在系统中的流动至关重要。