大学计算机基础(第三版)
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1.2.4 计算机中数据的运算

计算机中的运算主要包括算术运算和逻辑运算。参与运算的数据均由0和1构成,算术运算有加、减、乘、除4种;逻辑运算有与、或、非3种。

1.算术运算

(1)二进制加法

运算规则:0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0(进位,逢二进一)

(2)二进制减法

运算规则:0−0=0 1−0=1 1−1=0 0−1=1(借位)

(3)二进制乘法

运算规则:0×0=0 1×0=0 0×1=0 1×1=1

(4)二进制除法

二进制的除法运算规则和十进制除法相类似。

2.逻辑运算

计算机工作时要处理很多逻辑关系的运算,逻辑关系是0和1的二值关系。计算机中使用了能够实现各种逻辑运算功能的电路,利用逻辑代数的规则进行各种逻辑判断。逻辑运算的结果只有“真”或“假”两个值,通常用“1”代表“真”,用“0”代表“假”。

提示

英国数学家乔治·布尔(George Boole)用数学方法研究逻辑问题,成功地建立了逻辑演算。他用等式表示判断,把推理转换成等式的变换。这种变换的有效性不依赖人们对符号的解释,只依赖于符号的组合规律。这一逻辑理论人们常称其为布尔代数。20世纪30年代,逻辑代数在电路系统中获得应用。

(1)逻辑“与”运算

“与”运算又称逻辑乘,用符号“×”或“∧”或AND表示。

0×1=0 1×0=0 0×0=0 1×1=1

设A、B为逻辑型变量,只有当A、B同时为“真”时,“与”运算的结果才为真,否则为假。逻辑“与”运算的规则和真值表可以用图1-10和表1-3进行描述。

图1-10 逻辑“与”的电路示意图

表1-3 逻辑“与”真值表

(2)逻辑“或”运算

“或”运算又称逻辑加,用符号“+”或“∨”或OR表示。

0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1

设A、B为逻辑型变量,只要A、B之一为“真”时,“或”运算的结果就为真,否则为假。逻辑“与”运算的规则可以用图1-11所示的并联电路和表1-4所示的真值表进行描述。

图1-11 逻辑“或”的电路示意图

表1-4 逻辑“或”真值表

(3)逻辑“非”运算

“非”运算又称逻辑非,一般在变量上加横线或加NOT表示“非”运算。逻辑“非”运算的规则为:。可以用图1-12所示电路和表1-5所示的真值表对逻辑“非”运算进行描述。

图1-12 逻辑“非”的电路示意图

表1-5 逻辑“非”真值表

【例1-6】计算1 AND 0 OR 1 AND NOT 0的结果。

解:1 AND 0 OR 1 AND NOT 0=0 OR 1=1