python之计算机硬件基本认知_数据单位_进制间转换_数的原码反码补码

一：计算机硬件基本认知

cpu:   中央处理器.   相当于人的大脑.运算中心,控制中心.

内存:  临时存储数据. 优点:读取速度快,缺点:容量小,造价高,断电即消失.

硬盘:  长期存储数据. 优点:容量大,造价相对低,断电不消失,缺点:读取速度慢.

操作系统:统一管理计算机软硬件资源的程序

二： 计算机文件大小单位

b = bit  位(比特)

B = Byte 字节

1Byte = 8 bit   #一个字节等于8位  可以简写成 1B = 8b

1KB = 1024B

1MB = 1024KB

1GB = 1024MB

1TB = 1024GB

1PB = 1024TB

1EB = 1024PB

三：进制转换

二进制:由2个数字组成,有0 和 1     例:  0b101

八进制:由8个数字组成,有0,1,2,3,4,5,6,7        例:  0o127

十进制:有10个数字组成,有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9   例:  250

十六进制:有16个数字组成,有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f(字母大小写都可以,分别代表10,11,12,13,14,15) 例:0xff  0Xff  0XFF

1.其他进制转十进制

（1）二进制 转化成 十进制:

例: 0b10100101

运算:1* 2^0 + 0* 2^1 + 1* 2^2 + 0* 2^3 + 0* 2^4 + 1* 2^5 + 0* 2^6 + 1* 2^7=

1 + 0 + 4 + 0 + 0 + 32 + 0 + 128 = 165

（2）八进制 转化成 十进制:

例: 0o127

运算:7*8^0 + 2*8^1 + 1*8^2 = 7+16+64 = 87

（2） 十六进制 转化成 十进制:

例: 0xff

运算:15*16^0 + 15*16^1 = 255

小练习: 转化成十进制

0b11010110  #214

0b01110101  #117

0o234

0o171

0x123

0x1c2

2.十进制转成其他进制

（1）十进制 转化成 二进制:

426 => 0b110101010

运算过程:   用426除以2,得出的结果再去不停地除以2,

直到除完最后的结果小于2停止,

在把每个阶段求得的余数从下到上依次拼接完毕即可

（2）十进制 转化成 八进制:

426 => 0o652

运算过程:   用426除以8,得出的结果再去不停地除以8,

直到除完最后的结果小于8停止,

在把每个阶段求得的余数从下到上依次拼接完毕即可

（3）十进制 转化成 十六进制:

运算过程:   用426除以16,得出的结果再去不停地除以16,

直到除完最后的结果小于16停止,

在把每个阶段求得的余数从下到上依次拼接完毕即可

小练习: 转化成对应进制

723 => 2

654 => 2

723 => 8

654 => 8

723 => 16

654 => 16

3.二进制与八进制转换

二进制与八进制对应关系:

八进制  二进制

0 000

1 001

2 010

3 011

4 100

5 101

6 110

7 111

```

```

例:1010100101

八进制:从右向左 3位一隔开 不够三位用0补位 变成:

001 010 100 101

0o   1    2   4   5

```

4.二进制与十六进制转换

```

十六进制  二进制

0   0000

1   0001

2   0010

3   0011

4   0100

5   0101

6   0110

7   0111

8   1000

9   1001

a   1010

b   1011

c   1100

d   1101

e   1110

f   1111

```

```

例:1010100101

十六进制:从右向左 4位一隔开 不够四位用0补位 变成:

0010 1010 0101

0x2a5

5.八进制 与 十六进制的转换

先转换成二进制 再去对应转换

比如:0x2a5 转换成 1010100101 再转8进制 0o1245

### 小练习: 转化成对应进制

0x1DD => 8

0x29a => 8

0o573 => 16

0o336 => 16

四：原码 反码 补码   

1.概念

计算机的所有数据在底层都是以二进制的[补码]形式存储

实际人们看到的数字是[原码]转化来的

而[原码]是通过[补码]得到的

补码 ->  原码 -> 最后人们看到的数

***进制转换的时候需要先把内存存储的补码拿出来变成原码在进行转换输出***

正数高位补0  负数高位补1(前面空白位全是1)

数字1   00000000 1  正数高位都补0

数字-1  11111111 1  负数高位都补1

原码: 用来转换对应进制

反码: 二进制码0变1,1变0叫做反码,反码用于原码补码之间的转换.(符号位不变)

补码: 用来做数据的存储运算. 补码提出的根源是让计算机底层的实现减法操作(可以表达出一个数的正负)

言外之意:计算机默认只会做加法,例:5+(-3)  => 5 - 3

乘法除法:是通过左移和右移 << >> 来实现

 2.运算

(原码 反码 补码之间的转换 , 符号位不要动)

正数: 原码 = 反码 = 补码

负数: 原码 = 补码取反加1   给补码求原码

负数: 补码 = 原码取反加1   给原码求补码

小练习:

#给原码求补码

-6 的补码是多少?

原码为： 1  0000...00000110

反码为： 1  1111...11111001

补码为： 1  1111...11111010

6  的补码是多少?

6是整数原码和反码和补码相同得：

补码为：0 0000...00000110

10 的补码是多少?

补码为：0 0000...00001010

-10 的补码是多少?

原码为：1 0000...00001010

反码为：1 1111...11110101

补码为：1 1111...11110110

9 的补码是多少?

补码为：0 0000...00001001

-9 的补码是多少?

原码为:  1 0000...00001001

反码为：1 1111...11110110

#给补码求原码

1 ... 111  00011 (高位都是1)

1 ... 111  0110010 (高位都是1)

# 9+(-5) 用二进制相加运算一下

5-3 运算结果 (用二进制的形式表达)

5 + (-3) => 5 - 3

5  => 101

-3 => ?

(1) 先算-3的原码

1  0000...000  011

(2) 取反

1  1111...111  100

(3) 加1  最终值是补码 (用来做算术运算或存储用的)

1  1111...111  101

5  => 0 0000...000 101

-3 => 1 1111...111 101

2  => 0..0000 ..   010

#(1) 正数的原码 反码 补码 全都一样

因为高位时0  所以不需要再用补码取反+1 得到原码了,直接转换即可.

-5+3

-5 => ?

(1) 先算-5的原码

1 0000.0000 101

(2) 取反

1 1111.1111 010

(3) 加一

1 1111.1111 011

3 => ?

(1) 原码

0 0000.0000 011

因为是正数 所以原码和补码相同,不需要再转换了

用补码运算:

1 1111.1111 011

0 0000.0000 011

1 1111.1111 110

得到一个补码(负数)

给补码求原码:

# 取反

1 0000.0000 001

# 加一 (原码)

1 0000.0000 010

-2

******

#最终进制转换用的是原码

#做算数运算或存储用补码