计算机组成原理学习笔记——BCD码和字符码

一、BCD 码

• BCD 码是一种压缩型码，用于表示十进制数。

1、BCD 码的定义

• BCD（Binary-Code Decimal），二进制编码的十进制数。通常采用 4 位二进制数表示一位十进制数中的 0~9 这 10 个数码，优点是二进制和十进制之间的转换可以快速进行，缺点就是有 6 种状态为冗余状态。
• 常用的 BCD 码有 8421 码，余 3 码和 2421 码。

2、8421 码

2.1、何为 8421 码

• 8421 码又叫 NBCD（Natural Binary Code Decimal）码。它是一种有权码，原理如下：
• 设一个 8421 码的各位数值为 b3,b2,b1,b0；则权值从高到低依次为8、4、2、1，它表示的十进制数为：D=8b3+4b2+2b1+b0。

2.2、注意事项

• 8421 码在计算的时候有如下注意点：
  
• 十进制和 8421 码对照如下：

  十进制数	8421码
  0	0000
  1	0001
  2	0010
  3	0011
  4	0100
  5	0101
  6	0110
  7	0111
  8	1000
  9	1001

3、余 3 码

• 是一种无权码，是在 8421 码的基础上加 0011 形成的，因此每个数都多余“3”，故称。
  

4、2421 码

• 也是一种有权码，权为2，4，2，1；特点是大于等于 5 的 4 位二进制数中的最高位为 1，小于 5 的最高位为 0，因此 5—> 1011 而非 0101.
• 这三种 BCD 码中，8421 码最常用，我觉得应该是由于其表示方法比较简单，并且容易转换成十进制数。

二、字符码

• 字符码主要针对汉字编码和非汉字编码两部分，非汉字编码就是熟知的 ASCII 码，汉字编码则是 GB18030

1、ASCII 码

• ASCII 码是一串 7 位长的二进制编码，一共可以表示 128 种字符，包括 32 （0~31）个通用控制字符，十个 10 进制数，52 个英文大写字母和小写字母，34 个专用符号（$、%、+、=等），除了 32 个控制字符无法打印外，其余 96 个字符都可以打印。
• ASCII 码由 b7b6b5b4b3b2b1 这 7 个二进制位组成，为了简便书写，可用两位十六进制表示，如“A”表示成 41H，“7”可用 37H 表示。
• 为了挺高信息传输的可靠性，通常增加一位 b8 做校验码，这样一个字符就用 8 位二进制代码表示。
• ASCII 码表如下：
  
• 前 32 个控制字符的具体意义如下：
  
• 这里可以看到 ASCII 码也可以表示十进制数。
• ASCII 码中对十进制数的表示是一种非压缩型的表示，就是数的每一个字符占一个字节，而根据符号位的不同位置可以分为前分隔式和后嵌入式两种。

1.1、前分隔式 ASCII 码表示十进制数

• 前分隔式的符号位占一个字节，放在数字位之前，用 2B("+") 和 2D("-") 表示正负号，如下：
  +427 表示为 2B 34 32 37
  -427 表示为 2D 34 32 37

1.2、后嵌入式 ASCII 码表示十进制数

• 后嵌入式的符号位不占一个字节，而是将符号嵌入到最低一位的数字中，规则是：如果是负数，就将最低位的十进制数的 ASCII 码加上 40H；如果是正数则不变。例如：
  +427 表示为 34 32 37
  -427 表示为 34 32 77
• 用压缩型表示的十进制数进行算术运算极其不方便，因为每个字节占 8 位，只有其低 4 位的值才表示数值，高 4 位在算术运算中毫无意义，这种表示主要用于非数值计算的有关领域。在数值计算时，更多的用压缩型的 BCD 码。

2、汉字编码

• 上面两种编码都不涉及汉字字符，为了汉字字符在计算机中的表示，1981 年国家标准 GB2312-1980 中，每个编码用两个字节表示，收录了一级汉字 3755 个、二级汉字 3008 个、各种符号 682 个，共 7445 个。
• 目前最新的汉字编码是 2000 年的 GB18030，收录了 27484 个汉字；编码标准采用 1B、2B 和 4B。
• 汉字编码包括汉字的输入编码、汉字内码、汉字字形码三种，是计算机中用于输入、内部处理和输出三种用途的编码

2.1、区位码

• 区位码是国家标准局于 1981 年颁布的标准，它用两字节表示一个汉字，每个字节用 7 位码，并将汉字和图形符号排列在一个 94 行 94 列的二维代码表中。
• 区位码是 4 位十进制数，前 2 位为区码，后两位是位码，故称区位码。

2.2、国标码

• 国标码是将十进制的区位码转换为十六进制数后，再在每字字节上加上 20H。
• 国标码两字节的最高位都是0，ASCII 码最高位也是 0；为了方便计算机区分中文字符和英文字符，将国标码两字节的最高位都改为“1”，这就是汉字内码。

2.3、国标码和区位码的联系

• 区位码和国标码都是输入码，和汉字内码的关系如下：
  

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