1.計算機(jī)基礎(chǔ)知識

1、主主 講：柳秀梅講：柳秀梅 E-mailE-mail：neu_neu_ Phone : 83687602Phone : 83687602 計計 算算 機(jī)機(jī) 應(yīng)用基應(yīng)用基 礎(chǔ)礎(chǔ) 2 2 目錄 3 3 1.1 1.1 概述概述 1.2 1.2 計算機(jī)系統(tǒng)組成計算機(jī)系統(tǒng)組成 1.3 1.3 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼 1.4 1.4 微型計算機(jī)的硬件組成微型計算機(jī)的硬件組成 第一章 計算機(jī)基礎(chǔ)知識 4 4 1.1.計算機(jī)的發(fā)展計算機(jī)的發(fā)展 1.1 概述 第一臺電子計算機(jī)（ENIAC） 誕生于1946年美國賓夕法尼亞大學(xué) 占地占地150m2 5000次加法次加法/秒秒 體重體重28噸噸 18800只電子管只

2、電子管 1500個繼電器個繼電器 功率功率150KW 5 5 1.1.計算機(jī)的發(fā)展計算機(jī)的發(fā)展 第一代：第一代：1946195719461957 l計算機(jī)采用計算機(jī)采用電子管電子管作為計算機(jī)的邏輯元件作為計算機(jī)的邏輯元件 l用用二進(jìn)制二進(jìn)制表示的機(jī)器語言或助記符表示的匯編語言編寫程序表示的機(jī)器語言或助記符表示的匯編語言編寫程序 l形成電子計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，即形成電子計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，即馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) l基本運算速度只有每秒幾千次到幾萬次基本運算速度只有每秒幾千次到幾萬次 l內(nèi)存容量只有幾千個字內(nèi)存容量只有幾千個字 由于體積大、功耗大、造價高、性能低、使用不便，由于體積大、功耗大、造價

3、高、性能低、使用不便， 主要用于軍事和科研部門進(jìn)行數(shù)值計算。主要用于軍事和科研部門進(jìn)行數(shù)值計算。 1.1 概述 6 6 第二代：第二代：1958196419581964 n使用使用晶體管晶體管代替了電子管代替了電子管 n系統(tǒng)軟件得到進(jìn)一步發(fā)展，提出了系統(tǒng)軟件得到進(jìn)一步發(fā)展，提出了操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)概念概念 n計算機(jī)軟件技術(shù)也有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了計算機(jī)軟件技術(shù)也有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了FORTRANFORTRAN、 ALGOL-60ALGOL-60、COBOLCOBOL等等高級程序設(shè)計語言高級程序設(shè)計語言 n誕生誕生鼠標(biāo)鼠標(biāo)作為輸入設(shè)備作為輸入設(shè)備 n運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算運算速度提高到每

4、秒幾十萬次基本運算 n內(nèi)存容量擴(kuò)大到幾十萬字內(nèi)存容量擴(kuò)大到幾十萬字 體積縮小、功耗降低和軟件技術(shù)的發(fā)展，體積縮小、功耗降低和軟件技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)的應(yīng)計算機(jī)的應(yīng) 用用從數(shù)值計算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理、工業(yè)過程控制等領(lǐng)域，并從數(shù)值計算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理、工業(yè)過程控制等領(lǐng)域，并 開始進(jìn)入商業(yè)市埸。開始進(jìn)入商業(yè)市埸。 1.1.計算機(jī)的發(fā)展計算機(jī)的發(fā)展 1.1 概述 7 7 第三代：第三代：1965197019651970 n使用使用集成電路集成電路代替了分離元件代替了分離元件 n計算機(jī)軟件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是計算機(jī)軟件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是操作系統(tǒng)的逐步操作系統(tǒng)的逐步 成熟成熟是第三代計算機(jī)的顯著特點。多

5、處理機(jī)、虛擬存儲器是第三代計算機(jī)的顯著特點。多處理機(jī)、虛擬存儲器 系統(tǒng)以及面向用戶的應(yīng)用軟件的發(fā)展，大大豐富了計算機(jī)系統(tǒng)以及面向用戶的應(yīng)用軟件的發(fā)展，大大豐富了計算機(jī) 軟件資源。軟件資源。 n機(jī)器根據(jù)性能分成巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)機(jī)器根據(jù)性能分成巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī) n運算速度提高到每秒幾十萬到幾百萬次基本運算運算速度提高到每秒幾十萬到幾百萬次基本運算 內(nèi)存容量和可靠性等方面都有較大的提高內(nèi)存容量和可靠性等方面都有較大的提高 1.1.計算機(jī)的發(fā)展計算機(jī)的發(fā)展 1.1 概述 8 8 第四代：第四代：19711971至今至今 n以以大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路或或超大規(guī)模集成電路

6、超大規(guī)模集成電路來構(gòu)成計算機(jī)的主要來構(gòu)成計算機(jī)的主要 功能部件功能部件 n基本運算速度可達(dá)基本運算速度可達(dá)每秒幾百萬次甚至上萬億次每秒幾百萬次甚至上萬億次 n在軟件方面，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等，應(yīng)用在軟件方面，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等，應(yīng)用 軟件的開發(fā)已逐步成為一個龐大的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)。軟件的開發(fā)已逐步成為一個龐大的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)。 n計算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了以計算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征的時代。的時代。 第四代計算機(jī)中最有影響的計算機(jī)種類莫過于第四代計算機(jī)中最有影響的計算機(jī)種類莫過于微型微型 計算機(jī)，它誕生于計算機(jī)，它誕生于7070年代初，年代初，8080年代得到

7、了迅速推廣年代得到了迅速推廣，這，這 是計算機(jī)發(fā)展史上最重要的事件。是計算機(jī)發(fā)展史上最重要的事件。 1.1.計算機(jī)的發(fā)展計算機(jī)的發(fā)展 1.1 概述 9 9 第一代第一代 （19461956） 電子管電子管 5千千4萬（次萬（次/秒）秒） 第二代第二代 （19571964） 晶體管晶體管 幾十萬幾十萬百萬（次百萬（次/秒）秒） 第三代第三代 （19651970） 集成電路集成電路 百萬百萬幾百萬（次幾百萬（次/秒）秒） 第四代第四代 （1971） 超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路 幾百萬幾百萬幾億（次幾億（次/秒）秒） 計算機(jī)發(fā)展的幾個階段 1010 2.計算機(jī)的分類 微型計算機(jī)（微型計算機(jī)（P

8、CPC）以微處理器為中央處理單 元而組成的個人計算機(jī)稱為PC機(jī)（微機(jī)）。 價格便宜；應(yīng)用于各個領(lǐng)域價格便宜；應(yīng)用于各個領(lǐng)域 （1 1）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類 1111 工作站工作站 是一種高檔微機(jī)系統(tǒng)，其最突出的特點是圖形功能強(qiáng)，具有是一種高檔微機(jī)系統(tǒng)，其最突出的特點是圖形功能強(qiáng)，具有 很強(qiáng)的圖形交互與處理能力，因此在工程領(lǐng)域、特別是在很強(qiáng)的圖形交互與處理能力，因此在工程領(lǐng)域、特別是在計計 算機(jī)輔助設(shè)計（算機(jī)輔助設(shè)計（CADCAD）領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。）領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 2.計算機(jī)的分類 （1 1）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類

9、1212 其特點表現(xiàn)在通用性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的綜合處理能力、性其特點表現(xiàn)在通用性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的綜合處理能力、性 能覆蓋面廣等，主要應(yīng)用在科研、商業(yè)和管理部門。能覆蓋面廣等，主要應(yīng)用在科研、商業(yè)和管理部門。 大型通用機(jī)大型通用機(jī) 2.計算機(jī)的分類 （1 1）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類 1313 巨型機(jī)巨型機(jī) 它的運算速度最快、性能最高、技術(shù)最復(fù)雜。巨型機(jī)主它的運算速度最快、性能最高、技術(shù)最復(fù)雜。巨型機(jī)主 要用于解決大型機(jī)也難以解決的復(fù)雜問題，如：天氣預(yù)要用于解決大型機(jī)也難以解決的復(fù)雜問題，如：天氣預(yù) 報、分子模型、密碼破譯、軍事科學(xué)計算等報、分子模型、密碼破譯、軍事科

10、學(xué)計算等 2.計算機(jī)的分類 （1 1）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類）按計算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類 1414 n通用計算機(jī)通用計算機(jī)：用于解決不同類型問題。用 途廣泛、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 n專用計算機(jī)專用計算機(jī)：為某種特定目的設(shè)計。如， 用于數(shù)控機(jī)床、銀行存取款等的計算機(jī)。 針對性強(qiáng)、效率高，結(jié)構(gòu)相對簡單 2.計算機(jī)的分類 （2 2）按計算機(jī)使用范圍分類）按計算機(jī)使用范圍分類 1515 3.計算機(jī)的主要特點 n自動控制能力 n高速運算能力 n很強(qiáng)的記憶能力 n很高的計算精度 n邏輯判斷能力 n通用性強(qiáng) 1616 4.計算機(jī)的應(yīng)用 （）科學(xué)計算（）科學(xué)計算 p計算數(shù)學(xué)、計算物理、計算天文學(xué)、計算生物學(xué)計算

11、數(shù)學(xué)、計算物理、計算天文學(xué)、計算生物學(xué) p工程設(shè)計工程設(shè)計 p天氣預(yù)報天氣預(yù)報 （）數(shù)據(jù)處理（）數(shù)據(jù)處理 p數(shù)據(jù)處理、分析、采集、存貯、傳送、檢索等數(shù)據(jù)處理、分析、采集、存貯、傳送、檢索等 p數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) p圖形圖象處理系統(tǒng)圖形圖象處理系統(tǒng) 1717 （）過程控制（）過程控制 洲際導(dǎo)彈，航天飛機(jī)洲際導(dǎo)彈，航天飛機(jī) 采集信息采集信息最佳值最佳值 自動調(diào)節(jié)和控制 （）計算機(jī)輔助系統(tǒng)（）計算機(jī)輔助系統(tǒng) CAD,CAM,CAICAD,CAM,CAI 4.計算機(jī)的應(yīng)用 1818 （5 5）人工智能）人工智能(AI)(AI) p智能機(jī)器人：感應(yīng)和識別能力，能回答問題智能機(jī)器人：感應(yīng)和識別能力，能回

12、答問題 p專家系統(tǒng)：分析、決策專家系統(tǒng)：分析、決策 p模式識別：文字識別、圖紙識別等智能翻譯模式識別：文字識別、圖紙識別等智能翻譯 （6 6）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 p網(wǎng)絡(luò)可視電話、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)可視電話、網(wǎng)絡(luò)游戲、EmailEmail、網(wǎng)頁宣傳、商業(yè)應(yīng)用、網(wǎng)頁宣傳、商業(yè)應(yīng)用 （7 7）多媒體計算機(jī)系統(tǒng)）多媒體計算機(jī)系統(tǒng) p電子出版、教學(xué)、休閑娛樂電子出版、教學(xué)、休閑娛樂 4.計算機(jī)的應(yīng)用 1919 1.2 計算機(jī)的組成與工作原理 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) （設(shè)備）（設(shè)備） 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) （程序、數(shù)據(jù)、文檔）（程序、數(shù)據(jù)、文檔） 2020 1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理 John von Neum

13、ann 馮馮諾依曼諾依曼 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) （1）存儲程序工作原理 計算機(jī)的兩個基本能力：一是能夠存儲程 序，二是能夠自動地執(zhí)行程序。 計算機(jī)是利用“存儲器”（內(nèi)存）來存放 所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件 可以依次從存儲器中取出程序中的每一條 指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部 指令任務(wù)為止。 （2）使用二進(jìn)制 1. 1.計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2121 （3）由5個部分組成 輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備 運算器運算器 存儲器存儲器 控制器控制器 1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理 1. 1.計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2222 n運算器運算器 運算器的主

14、要功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運算器的主要功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯 運算。運算。 n控制器控制器 控制器是指揮與控制計算機(jī)各功能部件協(xié)同控制器是指揮與控制計算機(jī)各功能部件協(xié)同 工作，自動執(zhí)行計算機(jī)程序的部件。工作，自動執(zhí)行計算機(jī)程序的部件。 控制器一般是由控制器一般是由指令指針寄存器指令指針寄存器IP、指令寄、指令寄 存器存器IR、指令譯碼器、指令譯碼器ID、控制邏輯電路、控制邏輯電路和和時鐘時鐘 控制電路控制電路等組成。等組成。 1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理 1. 1.計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2323 n存儲器存儲器 存儲程序和被處理的數(shù)據(jù)以及運算的結(jié)果。存儲程序和被處理的數(shù)

15、據(jù)以及運算的結(jié)果。 按存儲器在微機(jī)中的不同地位，可以分為：按存儲器在微機(jī)中的不同地位，可以分為：主主 存、高速緩沖存儲器。存、高速緩沖存儲器。 n輸入設(shè)備輸入設(shè)備 n輸出設(shè)備輸出設(shè)備 1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理 1. 1.計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2424 2.2.軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 存儲程序工作原理的計算機(jī)決定了它的使用方式：存儲程序工作原理的計算機(jī)決定了它的使用方式： 編寫程序和運行程序編寫程序和運行程序 用來編寫程序的計算機(jī)語言包括：用來編寫程序的計算機(jī)語言包括：機(jī)器語言、匯機(jī)器語言、匯 編語言編語言和和高級語言高級語言，分別位于三個層次。，分別位于三個層次。 u0000

16、0100 0000 1111 u ADD AX，15 u X=A+B*C 2525 程序和指令程序和指令 是對計算機(jī)進(jìn)行程序控制的是對計算機(jī)進(jìn)行程序控制的。 是為完成一項特定任務(wù)而用某種計算機(jī)語言是為完成一項特定任務(wù)而用某種計算機(jī)語言 編寫的編寫的。 所有的指令的所有的指令的稱為計算機(jī)的稱為計算機(jī)的 機(jī)器指令格式機(jī)器指令格式 操作碼操作碼 操作數(shù)操作數(shù) 機(jī)器執(zhí)行什么操作機(jī)器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對象（具體數(shù)、存放位置）執(zhí)行對象（具體數(shù)、存放位置） 2626 程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程 啟動地址啟動地址IPIP 取指：指令取指：指令I(lǐng)RIR IP+1 IP+1 IPIP 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 停機(jī)停機(jī)

17、指令譯碼？指令譯碼？ 轉(zhuǎn)移地址轉(zhuǎn)移地址 IPIP 結(jié)結(jié) 束束 轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移指令 2727 計算機(jī)軟件分類（計算機(jī)軟件分類（1 1） 只有版權(quán)的擁有者才能復(fù)制、出售或分發(fā)。 你可以合法地制作拷貝并分發(fā)，但不能出售。 版權(quán)擁有申請版權(quán)擁有申請 制作拷貝他用制作拷貝他用 更改軟件更改軟件 軟件軟件：指示計算機(jī)完成任務(wù)的、以電子格式存儲的 指令序列和相關(guān)的數(shù)據(jù)。 2828 計算機(jī)軟件分類（計算機(jī)軟件分類（2 2） 軟件 系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件 操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動 實用工具 編譯系統(tǒng) 文字處理 電子表格 演示軟件 圖形軟件 視頻軟件 上網(wǎng)軟件 學(xué)習(xí)課件 娛樂軟件 商務(wù)軟件 協(xié)助計算 機(jī)執(zhí)行基 本任務(wù)。 協(xié)助人們

18、 完成某項 任務(wù)。 2929 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 最基本的系統(tǒng)軟件，其它的所有軟件都是建立在操作系 統(tǒng)的基礎(chǔ)上。 用來提供一種讓計算機(jī)用戶控制分配和使用計算機(jī)資源 的方法，以增強(qiáng)操作系統(tǒng)的功能。 設(shè)備驅(qū)動程序告訴計算機(jī)中的操作系統(tǒng)如何使用某一硬件。 即插即用一項用于自動處理PC機(jī)硬件設(shè)備安裝的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 編譯器是程序員將高級語言編寫的指令翻譯成可以在計 算機(jī)上執(zhí)行的代碼的軟件開發(fā)工具。 3030 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 協(xié)助計算機(jī)完成它的基本硬件操作，并與應(yīng)用 程序進(jìn)行交互，完成諸如打印和存儲數(shù)據(jù)等應(yīng)用任務(wù)。 管理硬件資源 協(xié)調(diào)后臺工作 提供用戶與計算 機(jī)的交互接口 3131 1.3 1.3 數(shù)制與編

19、碼數(shù)制與編碼 數(shù)制數(shù)制：按進(jìn)位的原則進(jìn)行計數(shù)，逢按進(jìn)位的原則進(jìn)行計數(shù)，逢N N進(jìn)進(jìn)1 1，采用位權(quán)表，采用位權(quán)表 示法示法 1.1.計算機(jī)中的數(shù)制計算機(jī)中的數(shù)制 （1 1）計算機(jī)本身采用二進(jìn)制）計算機(jī)本身采用二進(jìn)制 為什么選用二進(jìn)制？關(guān)鍵是由電路狀態(tài)決定的，為什么選用二進(jìn)制？關(guān)鍵是由電路狀態(tài)決定的， 在計算機(jī)中在計算機(jī)中“a”a”的二進(jìn)制是的二進(jìn)制是0110000101100001 0 1 1 0 0 0 0 10 1 1 0 0 0 0 1 3232 （2 2）計算機(jī)程序中普遍采用十進(jìn)制和十六進(jìn)制）計算機(jī)程序中普遍采用十進(jìn)制和十六進(jìn)制 雖然二進(jìn)制在計算機(jī)底層使用，但對于人來雖然二進(jìn)制在計算機(jī)

20、底層使用，但對于人來 說記憶使用太繁瑣，所以在計算機(jī)程序中經(jīng)常說記憶使用太繁瑣，所以在計算機(jī)程序中經(jīng)常 使用十進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。使用十進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。 1.3 1.3 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼 3333 （3 3）常用進(jìn)位計數(shù)制表示方法）常用進(jìn)位計數(shù)制表示方法 不同的計數(shù)制以基數(shù)（不同的計數(shù)制以基數(shù)（RadixRadix）來區(qū)分。若以）來區(qū)分。若以R R 代表代表 基數(shù)，則基數(shù)，則 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)R R 2 2，使用，使用0 0、1 1共共2 2個數(shù)符個數(shù)符 八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)R R 8 8，使用，使用0 0、1 1、2 2、66、7 7共共8 8個數(shù)符個數(shù)符 十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)R R

21、1010，使用，使用0 0、1 1、2 2、88、9 9共共1010個數(shù)符個數(shù)符 十六進(jìn)制十六進(jìn)制R R1616，使用，使用0 0、1 1、2 2、88、9 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F 共共1616個數(shù)符個數(shù)符 1.3 1.3 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼 3434 (4)(4)計數(shù)制的不同表示計數(shù)制的不同表示 在數(shù)字后加字母在數(shù)字后加字母B B表示二進(jìn)制數(shù)，加字母表示二進(jìn)制數(shù)，加字母O O表示八表示八 進(jìn)制數(shù)，進(jìn)制數(shù)， 加字母加字母D D表示十進(jìn)制數(shù)，加字母表示十進(jìn)制數(shù)，加字母H H表示十表示十 六進(jìn)制數(shù)。六進(jìn)制數(shù)。 1.3 1.3 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼 (69)10(?)2

22、 16 14016 140 16 16 8 8 C C(12)(12) 0 0 8 8 結(jié)果為(8C)16 除法取余法：除法取余法：除基數(shù)取余數(shù)、 由下而上排列。示例：示例： 2.2.進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 （1 1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)為其它進(jìn)制）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)為其它進(jìn)制 (140)10(?)16 2 69 2 34 1 2 17 0 2 8 1 2 4 0 2 2 0 2 1 0 0 1 結(jié)果為(1000101)2 3636 （2 2）非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)）非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 通用使用的方法是將各非十進(jìn)制數(shù)按系數(shù)和權(quán)展開求和。系通用使用的方法是將各非十進(jìn)制數(shù)按系數(shù)和權(quán)展開求和。系

23、 數(shù)是指進(jìn)制數(shù)的各個數(shù)值位，權(quán)是指數(shù)值位對應(yīng)的單位值，就是數(shù)是指進(jìn)制數(shù)的各個數(shù)值位，權(quán)是指數(shù)值位對應(yīng)的單位值，就是 以基數(shù)以基數(shù)R R為底的對應(yīng)位次冪。為底的對應(yīng)位次冪。 轉(zhuǎn)換公式：轉(zhuǎn)換公式： (F)(F)R R =a =an-1 n-1 R Rn-1 n-1 + a + an-2 n-2 R Rn-2 n-2 + . + a + . + a1 1R R1 1 + a + a 0 0 R R0 0 示例：示例： (11011.1)(11011.1)2 2 = 1 = 12 24 4+1+12 23 3 + 0 + 02 22 2 + 1 + 12 21 1 +1 +12 20 0 +1 +12

24、 2-1 -1 = 16 + 8 + 0 +2 +1 +0.5 = 27.5 = 16 + 8 + 0 +2 +1 +0.5 = 27.5 (2C3A)(2C3A)16 16 = = 2 2 16163 3 + 12 + 1216162 2 + 3 + 316161 1 + 10 + 1016160 0 =2 =24096 + 124096 + 12256 + 3256 + 316 + 1016 + 101=113221=11322 權(quán)由數(shù)制和位置決定權(quán)由數(shù)制和位置決定 系數(shù)系數(shù) 3737 (3) (3) 八進(jìn)制十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換八進(jìn)制十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 因為因為2 23 3=

25、8=8，所以每一位八進(jìn)制數(shù)可以用一個，所以每一位八進(jìn)制數(shù)可以用一個3 3位二進(jìn)位二進(jìn) 制數(shù)表示制數(shù)表示; ;因為因為2 24 4=16=16，所以每一位十六進(jìn)制數(shù)可以，所以每一位十六進(jìn)制數(shù)可以 用一個用一個4 4位二進(jìn)制數(shù)表示。位二進(jìn)制數(shù)表示。 八進(jìn)制八進(jìn)制01234567 二進(jìn)制二進(jìn)制000001010011100101110111 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 01234567 二進(jìn)制二進(jìn)制 00000001001000110100010101100111 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 89ABCDEF 二進(jìn)制二進(jìn)制 10001001101010111100110111101111 3838 二進(jìn)制二進(jìn)制 十六進(jìn)

26、制十六進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制 八進(jìn)制八進(jìn)制 一位拆三位一位拆三位 一位拆四位一位拆四位 整數(shù)從右向左四位并一位整數(shù)從右向左四位并一位 小數(shù)從左向右四位并一位小數(shù)從左向右四位并一位 整數(shù)從右向左三位并一位整數(shù)從右向左三位并一位 小數(shù)從左向右三位并一位小數(shù)從左向右三位并一位 (3) (3) 八進(jìn)制十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換八進(jìn)制十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 3939 100100 110110 110110 111111. .010010 1 10000 (4 6 6 7(4 6 6 7 . 2 4). 2 4)8 8 示例：示例： 00001111 10111011 01110111. .010101

27、01 ( 3( 3 B B 7 . 5 ) 7 . 5 )16 16 4040 （4 4）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制小數(shù)）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制小數(shù) 乘乘R R取整法：取整法：用十進(jìn)制小數(shù)乘基數(shù)，當(dāng)積為0或達(dá)到要 求的精度時，將結(jié)果的整數(shù)部分由上而下排列。 示例：示例： 0.625 2 1.250 整數(shù)整數(shù)=1=1 2 0.50 整數(shù)整數(shù)=0=0 2 1.0 整數(shù)整數(shù)=1=1 結(jié)果為：結(jié)果為：0.1010.101 4141 把（把（1101101110.111101101110.11）2 2和（和（4EB74EB7）16 16轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換 為十進(jìn)制數(shù)；把為十進(jìn)制數(shù)；把255255，6553565

28、535，179179分別轉(zhuǎn)分別轉(zhuǎn) 換為二進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。換為二進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。 課后練習(xí)：課后練習(xí)： 4242 3. 3.計算機(jī)中信息的表示和編碼計算機(jī)中信息的表示和編碼 數(shù)字計算機(jī)是指在計算機(jī)中各種信息用數(shù)字代碼表示。數(shù)字計算機(jī)是指在計算機(jī)中各種信息用數(shù)字代碼表示。 在物理機(jī)制上，數(shù)字代碼以數(shù)字型信號表示。在物理機(jī)制上，數(shù)字代碼以數(shù)字型信號表示。 數(shù)字信號是一種在時間上或空間上離散的信號，目前常數(shù)字信號是一種在時間上或空間上離散的信號，目前常 用二位邏輯值用二位邏輯值0 0、1 1表示。多位信號的組合可表示廣泛的表示。多位信號的組合可表示廣泛的 信息，處理時可進(jìn)行逐位處理。信息，處理時可

29、進(jìn)行逐位處理。 u數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) u字符字符 u圖像圖像 u聲音聲音 u視頻視頻 u狀態(tài)和程序狀態(tài)和程序 4343 3.3.計算機(jī)中信息的表示和編碼計算機(jī)中信息的表示和編碼 （1 1）計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法：原碼）計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法：原碼 即：即：+77 0 1001101 01001101 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù) +77+77 符號位正為符號位正為0負(fù)為負(fù)為1真值真值 在計算機(jī)中，連同符號位一起數(shù)碼化的數(shù)，在計算機(jī)中，連同符號位一起數(shù)碼化的數(shù)， 就稱為機(jī)器數(shù)，如上例中的就稱為機(jī)器數(shù)，如上例中的0100110101001101；使；使 用正負(fù)號加其絕對值的表示方法，稱為該用正負(fù)號加其絕對值的表示方法，稱為

30、該 數(shù)的真值，如上例中的數(shù)的真值，如上例中的+77+77和和+1001101B+1001101B。 原碼，以數(shù)值原碼，以數(shù)值 的符號加上數(shù)的符號加上數(shù) 值的二進(jìn)制表值的二進(jìn)制表 示組成的編碼示組成的編碼 4444 （2 2）計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法：反碼和補(bǔ)碼）計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法：反碼和補(bǔ)碼 帶帶 符符 號號 的的 機(jī)機(jī) 器器 數(shù)數(shù) -77-77 1 1 0 0 1 1 0 1 原碼原碼 1 0 1 1 0 0 1 0 反碼反碼 1 0 1 1 0 0 1 1 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 正數(shù)正數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示是相同的的原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示是相同的 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)反碼：原碼的符號位不變，數(shù)值位反碼：原碼

31、的符號位不變，數(shù)值位 取反（取反（0 0 變變1 1，1 1變變 0 0） 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)補(bǔ)碼：反碼加補(bǔ)碼：反碼加1 1 4545 （3 3）信息編碼）信息編碼 英文字符編碼（英文字符編碼（ASCIIASCII碼）碼） 用用7 7位二進(jìn)制表示一個字符，共有位二進(jìn)制表示一個字符，共有128128個字符，如個字符，如 0 0數(shù)字的數(shù)字的ASCIIASCII碼是碼是00110000B (30H)00110000B (30H)，數(shù)字，數(shù)字8 8的的ASCIIASCII碼碼 是是00111000B (38H)00111000B (38H)，字符，字符A A的的ASCIIASCII碼是碼是01000001B 0

32、1000001B (41H)(41H) 高高 三三 位位 低低 四四 位位 000001010011100101110111 0000 SP0Pp 0001 ！1AQaq 0010 “2BRbr 0011 #3CScs 0100 $4DTdt 0101 %5EUeu 0110 Kk 1100 ,Nn 1111 /?O_oD E L 0-9對應(yīng)對應(yīng)30H-39H（4857） A-Z對應(yīng)對應(yīng)41H-5AH （6590） a-z對應(yīng)對應(yīng)61H-7AH（97122） 4646 漢字編碼漢字編碼 漢字編碼以區(qū)位碼為核心分為幾種編碼：漢字編碼以區(qū)位碼為核心分為幾種編碼： 輸入碼 國標(biāo)碼 機(jī)內(nèi)碼：區(qū)位碼的特

33、殊形式高位為1 字形碼：漢字點陣輸出編碼 （3 3）信息編碼）信息編碼 4747 區(qū)位碼區(qū)位碼字符集由三部分組成：分別是各種符號、數(shù)字、字符集由三部分組成：分別是各種符號、數(shù)字、 字母及漢語拼音；一級常用漢字，按拼音排序；二級常用字母及漢語拼音；一級常用漢字，按拼音排序；二級常用 漢字，按部首排序。三部分共七千多個字符，因此國標(biāo)碼漢字，按部首排序。三部分共七千多個字符，因此國標(biāo)碼 需用兩個字節(jié)來表示這些字符。需用兩個字節(jié)來表示這些字符。 區(qū)位碼是將這些字符按其排列位置構(gòu)成一個二維平面區(qū)位碼是將這些字符按其排列位置構(gòu)成一個二維平面 圖，共包含圖，共包含9494行，行，9494列。行號即區(qū)號，列號

34、即位號。每一列。行號即區(qū)號，列號即位號。每一 個漢字或字符都有一個唯一的位置編碼，該編碼即字符所個漢字或字符都有一個唯一的位置編碼，該編碼即字符所 在的區(qū)號及位號的二進(jìn)制代碼（在的區(qū)號及位號的二進(jìn)制代碼（7 7位區(qū)號在左，位區(qū)號在左，7 7位位號在位位號在 右）。右）。 國標(biāo)碼國標(biāo)碼是指在每個漢字的區(qū)號和位號都分別加上是指在每個漢字的區(qū)號和位號都分別加上3232 （或（或20H20H）。）。 內(nèi)碼內(nèi)碼用于區(qū)分漢字編碼與西文編碼，區(qū)分方法之一是用于區(qū)分漢字編碼與西文編碼，區(qū)分方法之一是 將漢字國標(biāo)碼兩個字節(jié)的最高位置將漢字國標(biāo)碼兩個字節(jié)的最高位置1 1 （3 3）信息編碼）信息編碼 4848 輸

35、入碼：輸入碼：漢字輸入編碼方法分為四類漢字輸入編碼方法分為四類：（：（1 1）數(shù)字）數(shù)字 編碼，例如國標(biāo)碼、區(qū)位碼；（編碼，例如國標(biāo)碼、區(qū)位碼；（2 2）字音編碼，例）字音編碼，例 如微軟拼音；（如微軟拼音；（3 3）字型編碼，例如五筆輸入法；）字型編碼，例如五筆輸入法； （4 4）形音編碼，結(jié)合字音編碼和字型編碼的優(yōu)點。）形音編碼，結(jié)合字音編碼和字型編碼的優(yōu)點。 字形碼：字形碼：字形碼是指字形的點陣信息的數(shù)字代碼。字形碼是指字形的點陣信息的數(shù)字代碼。 存放在漢字庫中。字型碼有顯示字形碼和打印字形存放在漢字庫中。字型碼有顯示字形碼和打印字形 碼兩種。根據(jù)輸出的去向?qū)h字輸出在顯示器上或碼兩種。

36、根據(jù)輸出的去向?qū)h字輸出在顯示器上或 打印機(jī)上。打印機(jī)上。 （3 3）信息編碼）信息編碼 4949 64646464點陣，點陣， 共占共占512512字節(jié)字節(jié) 5050 編碼交換流程編碼交換流程 5151 0 0行行 1515行行 0 0 1515 列列 列列 多少多少多少點陣？多少點陣？ 占用幾個字節(jié)？占用幾個字節(jié)？ 每個字節(jié)的每個字節(jié)的16進(jìn)制進(jìn)制 表示是多少？表示是多少？ 5252 Unicode Unicode編碼編碼 雙字節(jié)字符集（通用字符集）雙字節(jié)字符集（通用字符集） 由由 Unicode Unicode 協(xié)會開發(fā)的能表示幾乎世界上所有協(xié)會開發(fā)的能表示幾乎世界上所有 書寫語言的字符

37、編碼標(biāo)準(zhǔn)。書寫語言的字符編碼標(biāo)準(zhǔn)。Unicode Unicode 字符清單有字符清單有 多種代表形式，包括多種代表形式，包括 UTF-8UTF-8、UTF-16 UTF-16 和和 UTF-32UTF-32。 5353 Unicode Unicode編碼編碼 256256 可以把UNICODE想象成這樣：讓所有的字符（包括英文）都用2 個字節(jié)（2個8位）表示，這樣就有了一個256 * 256 = 65536個 格子的大棋盤。在這個棋盤中，中（簡繁）日韓（還包括越南） 文字作為CJK字符集都放在一定的區(qū)位內(nèi)，為了減少重復(fù)，各 種語言中寫法一樣的字共享一個“棋格”。 5454 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) 主

38、機(jī)主機(jī)外部設(shè)備外部設(shè)備 CPU 內(nèi)存內(nèi)存 儲器儲器 運算器運算器 控制器控制器 寄存器寄存器 隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器 只讀存儲器只讀存儲器 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 外部設(shè)備外部設(shè)備 1.4 1.4 微型計算機(jī)的硬件組成微型計算機(jī)的硬件組成 5555 1.4 1.4 微型計算機(jī)的硬件組成微型計算機(jī)的硬件組成 主機(jī)主機(jī)是包含電源電源、存儲設(shè)備存儲設(shè)備和電電 路板路板的機(jī)箱，其中電路板上有計 算機(jī)的主處理器主處理器和內(nèi)存內(nèi)存。 監(jiān)視器監(jiān)視器是計算機(jī)的主要輸出 設(shè)備，它將來自計算機(jī)顯卡顯卡 的電信號轉(zhuǎn)換為屏幕上的彩 色亮點，從而形成圖像。 硬盤驅(qū)動器硬盤驅(qū)動器一般 安裝在系統(tǒng)單元 內(nèi)，當(dāng)其工

39、作時， 機(jī)箱上的指示燈 會亮。 軟盤驅(qū)動器軟盤驅(qū)動器將數(shù)據(jù)寫 到軟盤軟盤上，當(dāng)其工作 時，其指示燈就亮， 警告用戶此時不要取 出軟盤。 CD-ROM和和DVD 驅(qū)動器驅(qū)動器采用激光 技術(shù)從光盤光盤上讀 取數(shù)據(jù)。 鼠標(biāo)鼠標(biāo)是一種輸入 指示設(shè)備，幫助 用戶操作對象并 選擇菜單項。 鍵盤鍵盤作為多數(shù)計算機(jī) 的主要輸入設(shè)備。 聲卡聲卡位于 系統(tǒng)單元 內(nèi)，提供 到揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器、 麥克風(fēng)麥克風(fēng)和 耳機(jī)耳機(jī)的連 接。 5656 5757 5858 5959 6060 微機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖微機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 微機(jī)的硬件由微機(jī)的硬件由CPUCPU、存儲器存儲器、輸入輸入/ /輸出設(shè)備輸出設(shè)備構(gòu)成；構(gòu)成； 輸入輸入/ /輸

40、出設(shè)備通過輸出設(shè)備通過I/OI/O接口接口與系統(tǒng)相連；與系統(tǒng)相連； 各部件通過各部件通過總線總線連接。連接。 存存 儲儲 器器 I/OI/O 接接 口口 輸輸 入入 設(shè)設(shè) 備備 I/OI/O 接接 口口 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DBDB 控制總線控制總線 CBCB 地址總線地址總線 ABAB 輸輸 出出 設(shè)設(shè) 備備 CPUCPU 1.1.基本概念基本概念 6161 總線總線 是微機(jī)中各功能部件之間通信的信息通路，主要是微機(jī)中各功能部件之間通信的信息通路，主要 由由、和和三大總線組成，每種總線都由若三大總線組成，每種總線都由若 干根信號線（總線寬度）構(gòu)成。干根信號線（總線寬度）構(gòu)成。 存存 儲儲 器器

41、 I/OI/O 接接 口口 輸輸 入入 設(shè)設(shè) 備備 I/OI/O 接接 口口 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DBDB 控制總線控制總線 CBCB 地址總線地址總線 ABAB 輸輸 出出 設(shè)設(shè) 備備 CPUCPU 6262 中央處理器中央處理器CPUCPU 是計算機(jī)的是計算機(jī)的 心臟，用來實現(xiàn)心臟，用來實現(xiàn) 程序控制功能程序控制功能 （自動從內(nèi)存中（自動從內(nèi)存中 讀入指令和自動讀入指令和自動 執(zhí)行指令）。執(zhí)行指令）。 CPUCPU結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 地址總線地址總線 標(biāo) 志 寄存器 指令寄存器 數(shù)據(jù)暫存器 控制電路 指令譯碼器 地 址 寄存 器 指 令 指 針 寄存器 R1 R2 R3 R4 寄存器組 運

42、 算 器 PC 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 控制總線控制總線 ALU 6363 8存儲器存儲器是一種具有保存和存取信息是一種具有保存和存取信息 （程序、數(shù)據(jù)）的設(shè)備（程序、數(shù)據(jù)）的設(shè)備/ /器件，是器件，是 計算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的資源計算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的資源。 8現(xiàn)代微型計算機(jī)的存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：現(xiàn)代微型計算機(jī)的存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 高速緩存高速緩存-主存主存-外存外存 為什么采用這種結(jié)構(gòu)？為什么采用這種結(jié)構(gòu)？ 指令執(zhí)行速度依賴于內(nèi)存讀寫速度指令執(zhí)行速度依賴于內(nèi)存讀寫速度 高速高速CPUCPU需配置高速內(nèi)存需配置高速內(nèi)存 大軟件需配置大容量內(nèi)存大軟件需配置大容量內(nèi)存 高速度高速度 低成本低成本 大容量大容量 存儲器

43、與存儲系統(tǒng)存儲器與存儲系統(tǒng) 矛盾矛盾 CPUCPU 高速緩存高速緩存 M1M1M2M2 . MnMn 外存外存 2 2 外存外存 1 1 . 外存外存 n n 主存主存 外存外存 寄存器寄存器 SRAMSRAM DRAMDRAM 硬盤、光盤、硬盤、光盤、U U盤等盤等 6464 計算機(jī)的工作原理計算機(jī)的工作原理 計算機(jī)的工作原理是：計算機(jī)的工作原理是：“存儲程序存儲程序” + “程序控制程序控制” CPU 總線總線 內(nèi)存內(nèi)存 標(biāo)標(biāo) 志志 寄存器寄存器 地址總線地址總線 AB 程程 序序 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB 控制總線控制總線 CB 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 、 指令指令1 指令指令2 指令指令3 指令指令4 、 、 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3 、 指令寄存器指令寄存器 數(shù)據(jù)暫存器數(shù)據(jù)暫存器 控制電路控制電路 指令譯碼器指令譯碼器 地地 址址 寄寄 存存 器器 指指 令令 指指 針針 寄存器寄存器 R1 R2 R3 R4 寄存器組寄存器組 運運 算算 器器 PC 例 6565 6666 認(rèn)識計算機(jī)內(nèi)存認(rèn)識計算機(jī)內(nèi)存 與處理器直接相連的存放數(shù)據(jù)的器件稱為， 不直接與處理器相連的介質(zhì)如磁盤稱為。