免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2009年上半年 软件设计师 上午试卷 综合知识
  第5题      
  知识点:   原码、反码、补码和移码   编码   补码   反码   移码   移码表示   原码
  关键词:   编码   补码   反码   数据        章/节:   计算机内数据的表示及运算       

 
计算机中常采用原码反码补码移码表示数据,其中,±0编码相同的是(5)。
 
 
  A.  原码和补码
 
  B.  反码和补码
 
  C.  补码和移码
 
  D.  原码和移码
 
 
 

 
  第2题    2014年上半年  
   46%
某机器字长为n,最高位是符号位,其定点整数的最大值为(2)。
  第4题    2011年上半年  
   48%
原码表示法和补码表示法是计算机中用于表示数据的两种编码方法,在计算机系统中常采用补码来表示和运算数据,原因是采用补码可以..
  第3题    2015年下半年  
   22%
浮点数能够表示的数的范围是由其(3)的位数决定的。
   知识点讲解    
   · 原码、反码、补码和移码    · 编码    · 补码    · 反码    · 移码    · 移码表示    · 原码
 
       原码、反码、补码和移码
        1)原码
        在原码表示中,机器数的最高位是符号位,0代表正号,1代表负号,余下各位是数的绝对值。零有两个编码,即[+0]=00000000、[-0]=10000000。原码表示方法的优点在于数的真值和它的原码表示之间的对应关系简单,相互转换容易,用原码实现乘、除运算的规则简单。缺点是用原码实现加、减运算很不方便。
        2)反码
        在反码表示中,机器数的最高一位是符号位,0代表正号,1代表负号。当符号位为0时,其余几位即为此数的二进制值;但若符号位为1时,则要把其余几位按位取反,才是它的二进制值。零有两个编码,即[+0]=00000000、[-0]=11111111。
        3)补码
        在补码表示中,机器数的最高一位是符号位,0代表正号,1代表负号。当符号位为0(即正数)时,其余几位即为此数的二进制值;但若符号位为1(即负数)时,其余几位不是此数的二进制值,需把它们按位取反,且最低位加1,才是它的二进制值。零有唯一的编码,即[+0]=[-0]=00000000。补码表示的两个数在进行加法运算时,只要结果不超出机器所能表示的数值范围,可以把符号位与数值位同等处理,运算后的结果按2取模后,得到的新结果就是本次加法运算的结果。
        4)移码
        移码表示法是在数X上增加一个偏移量来定义的,常用于表示浮点数中的阶码。如果机器字长为n,规定偏移量为2n-1,则移码定义为:若X是纯整数,则[X]=2n-1+X(-2n-1X<2n-1);若X是纯小数,则[X]=1+X(-1≤X<1)。
 
       编码
               编码过程
               在给定了软件设计规格说明书后,下一步的工作就是编写代码。一般来说,编码工作可以分为四个步骤:
               (1)确定源程序的标准格式,制订编程规范。
               (2)准备编程环境,包括软硬件平台的选择,包括操作系统、编程语言、集成开发环境等。
               (3)编写代码。
               (4)进行代码审查,以提高编码质量。为提高审查的效率,在代码审查前需要准备一份检查清单,并设定此次审查须找到的bug数量。在审查时,要检查软件规格说明书与编码内容是否一致;代码对硬件和操作系统资源的访问是否正确;中断控制模块是否正确等。
               编码准则
               在嵌入式系统中,由于资源有限,且实时性和可靠性要求较高,因此,在开发嵌入式软件时,要注意对执行时间、存储空间和开发/维护时间这三种资源的使用进行优化。也就是说,代码的执行速度要越快越好,系统占用的存储空间要越小越好,软件开发和维护的时间要越少越好。
               具体来说,在编写代码时,需要做到以下几点:
               .保持函数短小精悍。一个函数应该只实现一个功能,如果函数的代码过于复杂,将多个功能混杂在一起,就很难具备可靠性和可维护性。另外,要限制函数的长度,一般来说,一个函数的长度最好不要超过100行。
               .封装代码。将数据以及对其进行操作的代码封装在一个实体中,其他代码不能直接访问这些数据。例如,全局变量必须在使用该变量的函数或模块内定义。对代码进行封装的结果就是消除了代码之间的依赖性,提高了对象的内聚性,使封装后的代码对其他行为的依赖性较小。
               .消除冗余代码。例如,将一个变量赋给它自己,初始化或设置一个变量后却从不使用它,等等。研究表明,即使是无害的冗余也往往和程序的缺陷高度关联。
               .减少实时代码。实时代码不但容易出错、编写成本较高,而且调试成本可能更高。如果可能,最好将对执行时间要求严格的代码转移到一个单独的任务或者程序段中。
               .编写优雅流畅的代码。
               .遵守代码编写标准并借助检查工具。用自动检验工具寻找缺陷比人工调试便宜,而且能捕捉到通过传统测试检查不到的各种问题。
               编码技术
                      编程规范
                      在嵌入式软件开发过程中,遵守编程规范,养成良好的编程习惯,这是非常重要的,将直接影响到所编写代码的质量。
                      编程规范主要涉及的三方面内容:
                      .命名规则。从编译器的角度,一个合法的变量名由字母、数字和下画线三种字符组成,且第一个字符必须为字母或下画线。但是从程序员的角度,一个好的名字不仅要合法,还要载有足够的信息,做到“见名知意”,并且在语意清晰、不含歧义的前提下,尽可能地简短。
                      .编码格式。在程序布局时,要使用缩进规则,例如变量的定义和可执行语句要缩进一级,当函数的参数过长时,也要缩进。另外,括弧的使用要整齐配对,要善于使用空格和空行来美化代码。例如,在二元运算符与其运算对象之间,要留有空格;在变量定义和代码之间要留有空行;在不同功能的代码段之间也要用空行隔开。
                      .注释的书写。注释的典型内容包括:函数的功能描述;设计过程中的决策,如数据结构和算法的选择;错误的处理方式;复杂代码的设计思想等。在书写注释时要注意,注释的内容应该与相应的代码保持一致,同时要避免不必要的注释,过犹不及。
                      性能优化
                      由于嵌入式系统对实时性的要求较高,因此一般要求对代码的性能进行优化,使代码的执行速度越快越好。以算术运算为例,在编写代码时,需要仔细地选择和使用算术运算符。一般来说,整数的算术运算最快,其次是带有硬件支持的浮点运算,而用软件来实现的浮点运算是非常慢的。因此,在编码时要遵守以下准则:
                      .尽量使用整数(char、short、int和long)的加法和减法。
                      .如果没有硬件支持,尽量避免使用乘法。
                      .尽量避免使用除法。
                      .如果没有硬件支持,尽量避免使用浮点数。
                      下图是一个例子,其中两段代码的功能完全一样,都是对一个结构体数组的各个元素进行初始化,但采用两种不同的方法来实现。下图(a)采用数组下标的方法,在定位第i个数组元素时,需要将i乘以结构体元素的大小,再加上数组的起始地址。下图(b)采用的是指针访问的方法,先把指针fp初始化为数组的起始地址,然后每访问完一个数组元素,就把fp加1,指向下一个元素。在一个奔腾4的PC上,将这两段代码分别重复10 700次,右边这段代码需要1ms,而左边这段代码需要2.13ms。
                      
                      算术运算性能优化的例子
 
       补码
        补码的符号表示法和原码相同,0表示正数,1表示负数。正数的补码和原码、反码相同,就是二进制数值本身。负数的补码是这样得到的:将数值部分按位取反,再在最低位加1。补码的补码就是原码。
        因为正数的补码和原码相同,所以采用补码能正确进行加法运算。又因为负数的补码等于反码加1,所以负数的补码具有反码的特性,可以正确进行减法运算,因此补码是最适合进行数字加减运算的。
        由于补码能使符号位与有效值部分一起参加运算,从而简化运算规则,同时它也使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的电路,这使得在大部分计算机系统中,数据都使用补码表示。
 
       反码
        反码的符号位表示法与原码相同,即符号0表示正数,符号1表示负数。与原码不同的是,反码数值部分的形成和它的符号位有关。正数反码的数值和原码的数值相同,而负数反码的数值是原码的数值按位求反。
        也就是说,把原码对除符号位外的其余各位逐位取反就产生了反码。所以反码与原码的特性刚好相反,反码的减法运算能正确得到结果,但直接进行加法运算无法得到正确结果。
 
       移码
        移码又称为增码,移码的符号表示法和补码相反,即1表示正数,0表示负数。也就是说,移码是在补码的基础上把首位取反得到的,这使得移码非常适合于阶码的运算,所以移码常用于表示阶码。
 
       移码表示
        移码表示法是在数X上增加一个偏移量来定义的,常用于表示浮点数中的阶码。如果机器字长为n,在偏移量为2n-1时,只要将补码的符号位取反便可获得相应的移码表示。偏移量也可以是其他值。采用移码表示时,码值大者对应的真值就大。
 
       原码
        原码表示又称符号-数值表示法。正数的符号位用0表示,负数的符号位用1表示,数值部分保持不变。采用原码表示法简单易懂,用原码进行加法运算可以非常方便、直观地得到正确的运算结果,但如果直接进行减法运算则会出问题。
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