計算機基礎(chǔ)數(shù)值運算

1、計算機基礎(chǔ)知識1-1計算機基礎(chǔ)知識一、什么是計算機一、什么是計算機 計算機是一種能對各種信息進行存儲和計算機是一種能對各種信息進行存儲和高速處理的工具或電子機器。高速處理的工具或電子機器。 對上述定義要強調(diào)兩點：對上述定義要強調(diào)兩點： 計算機不僅是一個計算工具，而且還計算機不僅是一個計算工具，而且還是一個信息處理機。是一個信息處理機。 計算機不同于其它任何機器，它能存計算機不同于其它任何機器，它能存儲程序，并按程序的引導(dǎo)自動存取和處理數(shù)儲程序，并按程序的引導(dǎo)自動存取和處理數(shù)據(jù)，輸出人們所期望的信息。據(jù)，輸出人們所期望的信息。1-2計算機基礎(chǔ)知識二、計算機的發(fā)展史二、計算機的發(fā)展史 1.1.電子

2、計算機的誕生電子計算機的誕生 19461946年年2 2月月, ,美國賓夕法尼亞大學(xué)物理學(xué)美國賓夕法尼亞大學(xué)物理學(xué)家莫克利和工程師?？颂貫槭椎臄?shù)十人共同家莫克利和工程師?？颂貫槭椎臄?shù)十人共同開發(fā)了世界上第一臺通用數(shù)字電子計算機開發(fā)了世界上第一臺通用數(shù)字電子計算機(ENIAC)(ENIAC)。1-3計算機基礎(chǔ)知識 Electronic Numerical Integrator And Calculator 簡稱簡稱ENIAC，譯為電子數(shù)字積分機和計算機，譯為電子數(shù)字積分機和計算機1-4電子管電子管:18000:18000只只電阻電阻:70000:70000個個電容電容:10000:10000只只

3、繼電器繼電器:1500:1500個個耗電耗電:140kW/h:140kW/h占地占地:170m:170m2 2重量重量:30:30噸噸速度速度:5000:5000次次/ /秒秒計算機基礎(chǔ)知識1-5 ENIACENIAC的主要任務(wù)是分析炮彈軌跡。的主要任務(wù)是分析炮彈軌跡。 當(dāng)當(dāng)ENIACENIAC公開展出時，一條炮彈的軌道用公開展出時，一條炮彈的軌道用20s20s就能算出來，比炮彈本身的飛行速度還快。就能算出來，比炮彈本身的飛行速度還快。 19491949：EDSAC(EDSAC(英國劍橋大學(xué)英國劍橋大學(xué)) )19511951：EDVAC(EDVAC(美國賓夕法尼亞大美國賓夕法尼亞大學(xué)學(xué)) )計

4、算機基礎(chǔ)知識 2. 2.計算機的發(fā)展階段計算機的發(fā)展階段代別代別第一代第一代1946-19581946-1958第二代第二代1959-19641959-1964第三代第三代1965-19701965-1970第四代第四代1971-1971-現(xiàn)在現(xiàn)在電子器件電子器件電子管電子管晶體管晶體管集成電路集成電路大規(guī)模和超大大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路存儲器存儲器水銀延遲線水銀延遲線磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁盤、磁帶磁盤、磁帶半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器磁盤、磁帶磁盤、磁帶半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器磁盤、光盤磁盤、光盤運算速度運算速度5000-5000-幾萬幾萬 幾十萬幾十萬- -百萬

5、百萬 百萬百萬- -幾百萬幾百萬幾百萬幾百萬- -幾億幾億處理方式處理方式機器語言機器語言匯編語言匯編語言算法語言算法語言操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)實時處理實時處理分時處理分時處理網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計算科學(xué)計算數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理實時控制實時控制各行各業(yè)各行各業(yè)典型機種典型機種ENIACENIACEDVACEDVACIBM 7090IBM 7090CDC 6600CDC 6600IBM 360IBM 360PDP-IIPDP-IIVAX-IIVAX-IIIBM PC/AppleIBM PC/Apple1-6計算機基礎(chǔ)知識創(chuàng)新：基本元器件創(chuàng)新：基本元器件生物計算生物計算機機采用生物工

6、程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子制成生物采用生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子制成生物芯片，其運算過程是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化芯片，其運算過程是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。量子計算量子計算機機采用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)采用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。信息沿著聚合物移動，從而進行運算。光計算機光計算機采用光學(xué)技術(shù)，由光器件構(gòu)成的計算機。在光采用光學(xué)技術(shù)，由光器件構(gòu)成的計算機。在光器件方面研制的基本部件有：用于進行圖像處器件方面研制的基本部件

7、有：用于進行圖像處理的快速傅立葉變換部件，用于進行信息處理理的快速傅立葉變換部件，用于進行信息處理的光乘法、加法運算器。的光乘法、加法運算器。1-7計算機基礎(chǔ)知識3.3.計算機的計算機的發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢巨型化巨型化( (功能巨型功能巨型化化) )巨型化是指具有高速運算、大存儲容量和巨型化是指具有高速運算、大存儲容量和功能強大的計算機系統(tǒng)，如：功能強大的計算機系統(tǒng)，如：ILLIAC-IVILLIAC-IV、銀河機、深超銀河機、深超-21C(1.5-21C(1.5萬億次萬億次/ /秒秒) )。微型化微型化( (體積微型體積微型化化) )微型化包括臺式微型機、筆記本電腦、掌微型化包括臺式微型機、筆記

8、本電腦、掌上電腦。摩爾定律：集成電路上電腦。摩爾定律：集成電路翻一番翻一番/18/18個月個月網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化( (資源網(wǎng)絡(luò)資源網(wǎng)絡(luò)化化) )網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計算機技術(shù)，把分散在不同地點的計算機互連起來，按把分散在不同地點的計算機互連起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達到所有用戶都照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達到所有用戶都可共享數(shù)據(jù)、軟硬件資源的目的。如：可共享數(shù)據(jù)、軟硬件資源的目的。如：InternetInternet。 智能化智能化( (處理智能處理智能化化) )智能化就是要求計算機能模擬人的感覺和智能化就是要求計算機能模擬人的感覺和思維能力，如：專家系統(tǒng)和機

9、器人。思維能力，如：專家系統(tǒng)和機器人。1-8計算機基礎(chǔ)知識三、計算機的分類三、計算機的分類 1.1.按計算機用途分類按計算機用途分類 通用計算機通用計算機：為了能夠解決各種問題，：為了能夠解決各種問題，具有較強的通用性而設(shè)計的計算機。具有較強的通用性而設(shè)計的計算機。 它具有一定的運算速度和存儲容量，帶它具有一定的運算速度和存儲容量，帶有通用的外設(shè)，配備各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟有通用的外設(shè)，配備各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。件。 專用計算機專用計算機：為了解決一個或一類特定：為了解決一個或一類特定問題而專門設(shè)計的計算機。問題而專門設(shè)計的計算機。 其軟硬件的配置依據(jù)解決問題的需要而其軟硬件的配置依據(jù)解決問題

10、的需要而定。定。1-9計算機基礎(chǔ)知識 2.2.按處理對象分類按處理對象分類 數(shù)字式電子計算機數(shù)字式電子計算機：處理非連續(xù)變：處理非連續(xù)變化的化的數(shù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時間上是離散的。據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時間上是離散的。 其基本運算部件是數(shù)字邏輯電路。其基本運算部件是數(shù)字邏輯電路。 模擬式電子計算機模擬式電子計算機：處理連續(xù)變化的數(shù)：處理連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時間上是連續(xù)的。據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時間上是連續(xù)的。 其基本運算部件是由運算放大器構(gòu)成的其基本運算部件是由運算放大器構(gòu)成的微分器、積分器和通用函數(shù)運算器等組成。微分器、積分器和通用函數(shù)運算器等組成。 混合式電子計算機混合式電子計算機：可處理數(shù)字量和模：

11、可處理數(shù)字量和模擬量擬量1-10計算機基礎(chǔ)知識 3.3.按規(guī)模和處理能力分類按規(guī)模和處理能力分類(IEEE)(IEEE) 巨型機巨型機：超級計算機：超級計算機, ,功能最強功能最強, ,價格最價格最貴。貴。 小巨型機小巨型機：與巨型機相比，價格大幅降：與巨型機相比，價格大幅降低。低。 大型機大型機：主機，具有很強的管理和處理：主機，具有很強的管理和處理數(shù)據(jù)的能力，在大企業(yè)、銀行等單位使用。數(shù)據(jù)的能力，在大企業(yè)、銀行等單位使用。 小型機小型機：中小企業(yè)，：中小企業(yè)，VAX-II, DJS-2000VAX-II, DJS-2000。 工作站工作站：高檔微機，具有很強的圖形處：高檔微機，具有很強的圖

12、形處理能力，應(yīng)用于計算機輔助設(shè)計，理能力，應(yīng)用于計算機輔助設(shè)計，SunSun工作工作站。站。 個人計算機個人計算機：IBM PCIBM PC，AppleApple1-11計算機基礎(chǔ)知識四、計算機的特點四、計算機的特點 1.1.運算速度快運算速度快：每秒數(shù)萬億次，氣象預(yù)：每秒數(shù)萬億次，氣象預(yù)報報 2.2.計算精度高計算精度高：理論上不受限制，圓周：理論上不受限制，圓周率率 3.3.存儲能力強存儲能力強：中等規(guī)模圖書館：中等規(guī)模圖書館 4.4.具有邏輯判斷能力具有邏輯判斷能力：算術(shù)運算：算術(shù)運算 邏輯運算邏輯運算 判斷或比較判斷或比較 5.5.具有自動執(zhí)行能力具有自動執(zhí)行能力：無需人工干預(yù)：無需人

13、工干預(yù)1-12計算機基礎(chǔ)知識五、計算機的應(yīng)用領(lǐng)域五、計算機的應(yīng)用領(lǐng)域 1.1.科學(xué)計算或數(shù)值計算科學(xué)計算或數(shù)值計算 利用計算機來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)利用計算機來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計算。中提出的數(shù)學(xué)問題的計算。 實際問題實際問題數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型計算量大。計算量大。 2.2.數(shù)據(jù)處理或信息處理數(shù)據(jù)處理或信息處理 指對數(shù)據(jù)進行收集、存儲、整理、分類、指對數(shù)據(jù)進行收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計、加工、檢索和傳播等一系列活動的統(tǒng)統(tǒng)計、加工、檢索和傳播等一系列活動的統(tǒng)稱。稱。 信息時代海量數(shù)據(jù)的管理和有效利用。信息時代海量數(shù)據(jù)的管理和有效利用。1-13計算機基礎(chǔ)知識 3. 3.過程控

14、制或?qū)崟r控制過程控制或?qū)崟r控制 利用計算機及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最優(yōu)利用計算機及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對控制對象進行自動調(diào)節(jié)或自動控值迅速地對控制對象進行自動調(diào)節(jié)或自動控制。制。 無人自動化工廠。無人自動化工廠。 4.4.計算機輔助技術(shù)計算機輔助技術(shù) 計算機輔助設(shè)計：計算機輔助設(shè)計：CADCAD 計算機輔助制造計算機輔助制造：CAMCAM 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)- -CIMS-CIMS 計算機輔助教學(xué)計算機輔助教學(xué)：CAICAI1-14計算機基礎(chǔ)知識 5. 5.人工智能人工智能 利用計算機模擬或部分模擬人的智能活利用計算機模擬或部分模擬人的智能活動，如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)

15、、圖像識別動，如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、圖像識別等。等。 實用技術(shù)：智能機器人、專家系統(tǒng)實用技術(shù)：智能機器人、專家系統(tǒng) 6.6.通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò) InternetInternet網(wǎng)上銀行、網(wǎng)上訂票網(wǎng)上銀行、網(wǎng)上訂票 網(wǎng)上教學(xué)、網(wǎng)上醫(yī)療網(wǎng)上教學(xué)、網(wǎng)上醫(yī)療 網(wǎng)上稅收、網(wǎng)上出版網(wǎng)上稅收、網(wǎng)上出版1-15計算機基礎(chǔ)知識一、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換一、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 1.1.什么是數(shù)制什么是數(shù)制 數(shù)制是用一組固定的數(shù)碼和一套統(tǒng)一的數(shù)制是用一組固定的數(shù)碼和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目的方法。規(guī)則來表示數(shù)目的方法。：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置無關(guān)。典型的非進位記數(shù)制它在數(shù)中的位置無關(guān)。典型的非進

16、位記數(shù)制是羅馬數(shù)字，例如羅馬數(shù)字是羅馬數(shù)字，例如羅馬數(shù)字中中:,:,：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置有關(guān)。例如，十進制數(shù)在數(shù)中的位置有關(guān)。例如，十進制數(shù) 123.45123.451-16計算機基礎(chǔ)知識 ：數(shù)位：是指數(shù)碼在一個數(shù)中所處的位置。數(shù)位：是指數(shù)碼在一個數(shù)中所處的位置?；鶖?shù)：指各種進位記數(shù)制中允許選用基本基數(shù)：指各種進位記數(shù)制中允許選用基本數(shù)碼的個數(shù)。例如十進制的數(shù)碼有：數(shù)碼的個數(shù)。例如十進制的數(shù)碼有： 0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,2,3,4,5,6,7,8,9基數(shù)是基數(shù)是1010位權(quán)：每個數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼位權(quán)：每個數(shù)碼所表示的數(shù)值

17、等于該數(shù)碼乘以一個與數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù)，這個乘以一個與數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù)，這個常數(shù)叫做權(quán)值。例如：常數(shù)叫做權(quán)值。例如： 123.4123.41 110102 2+2+210101 1+3+310100 0 +4+41010-1-11-17計算機基礎(chǔ)知識 2.2.幾種進位記數(shù)制幾種進位記數(shù)制1-18數(shù)數(shù)制制 十十進進制制 二二進進制制 八八進進制制 十十六六進進制制 數(shù)數(shù)碼碼個個數(shù)數(shù) 0 0, ,1 1, , ,9 9 0 0, ,1 1 0 0, ,1 1, , ,7 7 0 0, ,1 1, , ,9 9, , A A, ,B B, ,C C, ,D D, ,E E, ,F F 基基

18、數(shù)數(shù) 1 10 0 2 2 8 8 1 16 6 規(guī)規(guī)則則 逢逢十十進進一一 借借一一當(dāng)當(dāng)十十 逢逢二二進進一一 借借一一當(dāng)當(dāng)二二 逢逢八八進進一一 借借一一當(dāng)當(dāng)八八 逢逢十十六六進進一一 借借一一當(dāng)當(dāng)十十六六 權(quán)權(quán) 1 10 0i i 2 2i i 8 8i i 1 16 6i i 形形式式表表示示 D De ec ci im ma al l B Bi in na ar ry y O Oc ct ta al l H He ex xa ad de ec ci im ma al l 注注：i i 為為整整數(shù)數(shù) ( (N N) )R R= =a an n- -1 1R Rn n- -1 1+ +a

19、 an n- -2 2R Rn n- -2 2+ + +a a1 1R R1 1+ +a a0 0R R0 0+ +a a- -1 1R R- -1 1+ + +a a- -m mR R- -m m 其其中中：R R 表表示示基基數(shù)數(shù)，a a 表表示示某某進進制制的的數(shù)數(shù)碼碼 幾種進位計數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系幾種進位計數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系計算機基礎(chǔ)知識十進制十進制二進制二進制八進制八進制十六進制十六進制0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414151500000000000100010010001000110011010001000101010101

20、1001100111011110001000100110011010101010111011110011001101110111101110111111110 01 12 23 34 45 56 67 7101011111212131314141515161617170 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9A AB BC CD DE EF F1-19幾種進制數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系幾種進制數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系計算機基礎(chǔ)知識 3.3.不同進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換不同進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 二進制數(shù)與十進制數(shù)的互換二進制數(shù)與十進制數(shù)的互換 人人十進制，計算機十進制，計算機二進制二進制 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進

21、制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù) 按權(quán)展開，然后求和，就可把二進制數(shù)按權(quán)展開，然后求和，就可把二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。例如：轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。例如： (101.1)(101.1)2 21 1* *2 22 2+0+0* *2 21 1+1+1* *2 20 0+1+1* *2 2-1-1 ( ? )( ? )10101-20計算機基礎(chǔ)知識 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù) 十進制數(shù)有整數(shù)和小數(shù)兩部分。十進制數(shù)有整數(shù)和小數(shù)兩部分。 在轉(zhuǎn)換時，整數(shù)部分采用在轉(zhuǎn)換時，整數(shù)部分采用 小數(shù)部分采用小數(shù)部分采用 然后通過小數(shù)點將轉(zhuǎn)換后的二進制數(shù)連然后通過小數(shù)點將轉(zhuǎn)換后的二進制數(shù)連接起來即可。例如：接起

22、來即可。例如： (105.625) (105.625)1010=(?)=(?)2 21-21計算機基礎(chǔ)知識 二進制數(shù)與八進制數(shù)的互換二進制數(shù)與八進制數(shù)的互換 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù) ：以小數(shù)點為基準(zhǔn)，整數(shù)部分：以小數(shù)點為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右到左，小數(shù)部分從左到右，每三位一組，從右到左，小數(shù)部分從左到右，每三位一組，不足三位添不足三位添0 0補足補足, ,然后把每組的三位二進制數(shù)然后把每組的三位二進制數(shù)按權(quán)展開后相加，得到相應(yīng)的一位八進制數(shù)碼，按權(quán)展開后相加，得到相應(yīng)的一位八進制數(shù)碼，再按權(quán)的順序連接即得相應(yīng)的八進制數(shù)。再按權(quán)的順序連接即得相應(yīng)的八進制數(shù)。 例如：例如：(10

23、11100.00101011)(1011100.00101011)2 2=(?)=(?)8 8 (001,011,100.001,010,110) (001,011,100.001,010,110)2 2=(134.126)=(134.126)8 8 1 3 4 . 1 2 6 1 3 4 . 1 2 61-22計算機基礎(chǔ)知識 八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù) ：將每一位八進制數(shù)寫成對：將每一位八進制數(shù)寫成對應(yīng)的三位二進制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。應(yīng)的三位二進制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。 例如：例如： (123.67)(123.67)8 8=(?)=(?)2 2 1 2 3 . 6 7 (

24、 1 2 3 . 6 7 (八進制八進制) ) 001,010,011.110111 ( 001,010,011.110111 (二進制二進制) ) (123.67) (123.67)8 8=(1010011.110111)=(1010011.110111)2 21-23計算機基礎(chǔ)知識 二進制數(shù)與十六進制數(shù)的互換二進制數(shù)與十六進制數(shù)的互換 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù) ：以小數(shù)點為基準(zhǔn)，整數(shù)部：以小數(shù)點為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右到左，小數(shù)部分從左到右，每四位一分從右到左，小數(shù)部分從左到右，每四位一組，不足四位添組，不足四位添0 0補足補足, ,然后把每組的四位二然后把每組的四位二

25、進制數(shù)按權(quán)展開后相加，得到相應(yīng)的一位十進制數(shù)按權(quán)展開后相加，得到相應(yīng)的一位十六進制數(shù)碼，再按權(quán)的順序連接即得相應(yīng)的六進制數(shù)碼，再按權(quán)的順序連接即得相應(yīng)的十六進制數(shù)。十六進制數(shù)。 例如：例如：(1011110.00011)(1011110.00011)2 2=(?)=(?)1616 (0101,1110.0001,1000) (0101,1110.0001,1000)2 2=(5E.18)=(5E.18)1616 5 E . 1 8 5 E . 1 81-24計算機基礎(chǔ)知識 十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù) ：把一位十六進制數(shù)寫成對：把一位十六進制數(shù)寫成對應(yīng)的四位二進制數(shù)，然后按

26、權(quán)連接即可。應(yīng)的四位二進制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。 例如：例如：(123.EF)(123.EF)1616=(?)=(?)2 2 1 2 3 . E F ( 1 2 3 . E F (十六進制十六進制) ) 0001,0010,0011.1110,1111 ( 0001,0010,0011.1110,1111 (二進制二進制) ) (123.EF) (123.EF)1616=(100100011.11101111)=(100100011.11101111) 十進制數(shù)十進制數(shù):512D:512D或或512 512 二進制數(shù)二進制數(shù):1011:1011B B 八進制數(shù)八進制數(shù):127Q :127Q 十

27、六進制數(shù)十六進制數(shù):A8H:A8H1-25計算機基礎(chǔ)知識 4.4.計算機為什么采用二進制計算機為什么采用二進制 電路簡單電路簡單：計算機是由邏輯電路組成，：計算機是由邏輯電路組成，而邏輯電路通常只有兩個狀態(tài)。而邏輯電路通常只有兩個狀態(tài)。 可靠性高可靠性高：兩個狀態(tài)表示的二進制兩個：兩個狀態(tài)表示的二進制兩個數(shù)碼，數(shù)字傳輸和處理不容易出錯。數(shù)碼，數(shù)字傳輸和處理不容易出錯。 運算簡單運算簡單：二進制運算法則簡單。：二進制運算法則簡單。 邏輯性強：邏輯性強：計算機工作原理是建立在邏計算機工作原理是建立在邏輯運算基礎(chǔ)上的，邏輯代數(shù)是邏輯運算的理輯運算基礎(chǔ)上的，邏輯代數(shù)是邏輯運算的理論依據(jù)。論依據(jù)。1-2

28、6計算機基礎(chǔ)知識1-27計算機基礎(chǔ)知識二、數(shù)據(jù)的存儲單位二、數(shù)據(jù)的存儲單位 1.1.位位(bit(bit，b)b) 位是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位，一個位是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位，一個二進制位只能表示兩種狀態(tài)，如二進制位只能表示兩種狀態(tài)，如0 0、1 1。 2.2.字節(jié)字節(jié)(Byte(Byte，B)B) 字節(jié)是數(shù)據(jù)處理的基本單位，一個字節(jié)字節(jié)是數(shù)據(jù)處理的基本單位，一個字節(jié)是由八位二進制數(shù)組成。是由八位二進制數(shù)組成。1Byte=8bit1Byte=8bit0100000101000001 存儲器容量大小的單位：存儲器容量大小的單位：KBKB、MBMB、GBGB。1-28計算機基礎(chǔ)知識 1KB1K

29、B2 210101024B1024B 1MB 1MB2 210102 2101010241024102410241048576B1048576B 1GB 1GB2 210102 210102 21010102410241024102410241024 1073741824B1073741824B 3.3.字字(Word)(Word) 字是字是CPUCPU通過數(shù)據(jù)總線一次存取、加工和傳通過數(shù)據(jù)總線一次存取、加工和傳送數(shù)據(jù)的長度。一個字通常由一個或若干個字送數(shù)據(jù)的長度。一個字通常由一個或若干個字節(jié)組成節(jié)組成。字長越長，字長越長，計算機計算機性能越強。性能越強。 常用的字長常用的字長：8 8位、位、

30、1616位、位、3232位、位、6464位位等等。1-29計算機基礎(chǔ)知識三、計算機中數(shù)的表示三、計算機中數(shù)的表示 1.1.機器數(shù)與真值機器數(shù)與真值 數(shù)值型數(shù)據(jù)數(shù)值型數(shù)據(jù)( (符號數(shù)字符號數(shù)字)數(shù)碼化數(shù)碼化 規(guī)定規(guī)定：0 0，1 1 例如例如：(+68)(+68)1010(01000100)(01000100)2 2 (-68) (-68)1010(11000100)(11000100)2 2 機器數(shù)機器數(shù)：將符號和數(shù)字組合的二進制數(shù)：將符號和數(shù)字組合的二進制數(shù) 真值真值：由機器數(shù)所表示的實際值大?。河蓹C器數(shù)所表示的實際值大小1-30計算機基礎(chǔ)知識 2. 2.原碼、反碼和補碼原碼、反碼和補碼 原

31、碼原碼 規(guī)定規(guī)定：用符號位和數(shù)值位表示一個帶符：用符號位和數(shù)值位表示一個帶符號數(shù)號數(shù) 正數(shù)符號正數(shù)符號0 0，負(fù)數(shù)符號，負(fù)數(shù)符號1 1 例如例如：求二進制數(shù)：求二進制數(shù)+10011+10011，-10011-10011的原的原碼。碼。 +10011+10011原原0001001100010011 -10011 -10011原原1001001110010011 又如又如：求十進制數(shù)：求十進制數(shù)+65+65，-66-66的原碼。的原碼。1-31計算機基礎(chǔ)知識 零的原碼形式有兩種零的原碼形式有兩種： +0+0原原0000000000000000 -0 -0原原1000000010000000 原碼表

32、示數(shù)的范圍原碼表示數(shù)的范圍： 8 8位：位：-127-127+127+127 16 16位：位：-32767-32767+32767+32767 用原碼表示一個數(shù)，與真值之間轉(zhuǎn)換方用原碼表示一個數(shù)，與真值之間轉(zhuǎn)換方便。便。 對乘除法比較合適，但對加減法容易出對乘除法比較合適，但對加減法容易出錯。錯。1-32計算機基礎(chǔ)知識 反碼反碼 規(guī)定規(guī)定：正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的：正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反。反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反。 例如例如：求二進制數(shù)：求二進制數(shù)+10011+10011，-10011-10011的反的反碼。碼。 +10011+100

33、11反反0001001100010011 -10011 -10011反反1110110011101100 零的反碼形式有兩種零的反碼形式有兩種： +0+0反反0000000000000000 -0 -0反反11111111111111111-33任意數(shù)的反碼任意數(shù)的反碼的反碼即是原的反碼即是原碼本身碼本身計算機基礎(chǔ)知識 補碼補碼 規(guī)定規(guī)定：正數(shù)的補碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的：正數(shù)的補碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反，補碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反，末位加末位加1.1. 例如例如：求二進制數(shù)：求二進制數(shù)+10011+10011，-10011-10011的補的補碼。碼。 +

34、10011+10011補補0001001100010011 -10011 -10011補補1110110111101101 零的補碼形式有兩種零的補碼形式有兩種： +0+0補補0000000000000000 -0 -0補補00000000000000001-34任意數(shù)的補碼任意數(shù)的補碼的補碼即是原的補碼即是原碼本身碼本身計算機基礎(chǔ)知識-128的原碼是的原碼是10000000。 反碼是反碼是11111111 補碼是反碼補碼是反碼+1：依然是：依然是10000000。（因為加（因為加1進位了，但是只有進位了，但是只有8位，所以進位位，所以進位無法顯示）。無法顯示）。計算機基礎(chǔ)知識 補碼表示數(shù)的范

35、圍補碼表示數(shù)的范圍： 8 8位：位：-128-128+127+127 16 16位：位：-32768-32768+32767+32767 引入補碼后，減法運算可轉(zhuǎn)換為加法運引入補碼后，減法運算可轉(zhuǎn)換為加法運算。算。 X+YX+Y補補XX補補+Y+Y補補 X-Y X-Y補補X+(-Y)X+(-Y)補補XX補補+-Y+-Y補補 例如例如：用補碼計算十進制數(shù)：用補碼計算十進制數(shù) 35-6535-65? ? 目前計算機中加減法基本采用補碼運算。目前計算機中加減法基本采用補碼運算。1-36計算機基礎(chǔ)知識（35）原原=（35）補補=00100011（65）原原=01000001（-65）原原=110000

36、01（-65）補補=10111111（35-65）補補= （35）補補+ （-65）補補=1110001035-65=（11100010）補補=10011110無溢出無溢出計算機基礎(chǔ)知識1-38假設(shè)字長為假設(shè)字長為8 8，求十進制數(shù)，求十進制數(shù)+78+78和和-78-78的補的補碼碼利用補碼計算十進制數(shù)利用補碼計算十進制數(shù)3333與與6565之差，即之差，即33-65=33-65=？計算機基礎(chǔ)知識 一個正數(shù)的原碼、反碼和補碼的表示一個正數(shù)的原碼、反碼和補碼的表示形式相同，符號位置形式相同，符號位置0 0，其它位是數(shù)的真值。，其它位是數(shù)的真值。負(fù)數(shù)的原碼負(fù)數(shù)的原碼符號位符號位1 1其余位是該數(shù)的

37、絕對值其余位是該數(shù)的絕對值負(fù)數(shù)的反碼負(fù)數(shù)的反碼符號位符號位1 1其余各位逐位取反其余各位逐位取反負(fù)數(shù)的補碼負(fù)數(shù)的補碼符號位符號位1 1其余各位逐位取反，末位加其余各位逐位取反，末位加1 1 +0 +0原原0.0000.000 -0 -0原原1.0001.000不唯一不唯一 +0 +0反反0.0000.000 -0 -0反反1.1111.111不唯一不唯一 +0 +0補補000000 -0 -0補補000000唯一唯一1-39 真值零的表示：真值零的表示：計算機基礎(chǔ)知識 3. 3.定點數(shù)與浮點數(shù)定點數(shù)與浮點數(shù) 定點數(shù)定點數(shù) 定點數(shù)是小數(shù)點位置固定的數(shù)。定點數(shù)是小數(shù)點位置固定的數(shù)。 根據(jù)小數(shù)點隱含

38、固定位置不同，可分為：根據(jù)小數(shù)點隱含固定位置不同，可分為： 定點小數(shù)定點小數(shù)： 定點整數(shù)定點整數(shù)： 例如：例如：-1011011-1011011的補碼表示為的補碼表示為1-401 10 01 10 00 01 10 01 1符號位符號位數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分小數(shù)點位置小數(shù)點位置符號位符號位數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分小數(shù)點位置小數(shù)點位置計算機基礎(chǔ)知識 浮點數(shù)（補碼表示法）浮點數(shù)（補碼表示法） 浮點數(shù)是小數(shù)點位置不固定，根據(jù)需要浮點數(shù)是小數(shù)點位置不固定，根據(jù)需要而浮動的數(shù)。它既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分。而浮動的數(shù)。它既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分。1-41階碼階碼：補碼定點整數(shù)，表示該數(shù)小數(shù)點：補碼定點整數(shù)，表示該數(shù)小數(shù)

39、點位置位置尾數(shù)尾數(shù)：補碼定點小數(shù)，表示數(shù)據(jù)的有效：補碼定點小數(shù)，表示數(shù)據(jù)的有效位數(shù)位數(shù)計算機基礎(chǔ)知識（1）對任意一個二進制數(shù)N，總可以表示成：N=2iS其中：i稱為N的階碼，S稱為N的尾數(shù)。i可以為正數(shù)也可以為負(fù)數(shù)。階碼大小決定了小數(shù)點的位置。尾數(shù)S位純小數(shù)。2為基。（2）在計算機中，浮點數(shù)用以下格式表示：階碼符號階碼符號階碼階碼數(shù)符數(shù)符尾數(shù)尾數(shù)若用16位二進制數(shù)表示一個浮點數(shù)，其中階碼部分為6位；尾數(shù)部分為10位，包括數(shù)的符號位。例：用浮點數(shù)表示十進制數(shù)-28.3125.N=(-28.3125)10=(-11100.0101)2=25（-0.111000101）2階碼：i=5=(+00101

40、)2尾數(shù)：S=（-0.111000101)2 在計算機中表示為：0001011111000101階碼符號（階碼符號（+）階碼階碼數(shù)符（數(shù)符（-）尾數(shù)（表示數(shù)的尾數(shù)（表示數(shù)的有效值有效值反映了反映了數(shù)據(jù)的精度數(shù)據(jù)的精度）計算機基礎(chǔ)知識四、計算機中信息編碼四、計算機中信息編碼 1.ASCII1.ASCII碼碼 American Standard Code for American Standard Code for Information Interchange (ASCIIInformation Interchange (ASCII，美國標(biāo)，美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼準(zhǔn)信息交換碼) )。 國際通用的信息

41、交換標(biāo)準(zhǔn)代碼國際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼(ISO (ISO 646)646)。 ASCIIASCII碼是對數(shù)字、字母、通用符號和碼是對數(shù)字、字母、通用符號和控制符號等字符進行編碼。控制符號等字符進行編碼。 ASCIIASCII碼：碼：7 7位位128128種種00000001111111000000011111111-43計算機基礎(chǔ)知識1-440 00 00 00 00 01 10 01 10 00 01 11 11 10 00 01 10 01 11 11 10 01 11 11 10 00 00 00 0N NU UL LD DL LE ES SP P0 0 P P、p p0 00 00 0

42、1 1S SO OH HD DC C1 1! !1 1A AQ Qa aq q0 00 01 10 0S ST TX XD DC C2 2“2 2B BR Rb br r0 00 01 11 1E ET TX XD DC C3 3# #3 3C CS Sc cs s0 01 10 00 0E EO OT TD DC C4 4$ $4 4D DT Td dt t0 01 10 01 1E EN NQ QN NA AK K% %5 5E EU Ue eu u0 01 11 10 0A AC CK KS SY YN N& &6 6F FV Vf fv v0 01 11 11 1B BE EL LE

43、ET TB B7 7G GW Wg gw w1 10 00 00 0B BS SC CA AN N( (8 8H HX Xh hx x1 10 00 01 1H HT TE EM M) )9 9I IY Yi iy y1 10 01 10 0L LF FS SU UB B* *: :J JZ Zj jz z1 10 01 11 1V VT TE ES SC C+ +; ;K K k k 1 11 10 00 0F FF FF FS S, , N N n n 1 11 11 11 1S SI IU US S/ /? ?O O_ _o oD DE EL L高三位高三位b b6 6b b5 5b b

44、4 4低四位低四位b b3 3b b2 2b b1 1b b0 0計算機基礎(chǔ)知識1-451 10 00 00 00 01 11 1字字符符C C1 11 10 01 10 00 00 0字字符符h h1 11 10 01 10 00 01 1字字符符i i1 11 10 01 11 11 10 0字字符符n n1 11 10 00 00 00 01 1字字符符a a 例例 將將ChinaChina五個五個字字符的符的ASCIIASCII碼查出碼查出并并存放在內(nèi)存中。存放在內(nèi)存中。 ASCIIASCII碼的字符集碼的字符集： 1010個數(shù)字：個數(shù)字：0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,

45、2,3,4,5,6,7,8,9 5252個大、小寫字母個大、小寫字母 3434個特殊字符個特殊字符 比較大小比較大小：009A9AZaZazdebug zz.txt-d100L2 0B0D:0100 A8 88-Q1-52計算機基礎(chǔ)知識 漢字字形碼漢字字形碼 字形碼是一種用點陣表示漢字字形的編字形碼是一種用點陣表示漢字字形的編碼，它主要用于漢字輸出碼，它主要用于漢字輸出( (打印、顯示等打印、顯示等) )時時產(chǎn)生的漢字字形。產(chǎn)生的漢字字形。 點陣大小類型點陣大小類型：16161616、24242424 32323232、48484848以上以上 漢字庫漢字庫：一個漢字系統(tǒng)所允許使用的全：一個漢

46、字系統(tǒng)所允許使用的全部漢字部漢字的漢字字形編碼的集合。的漢字字形編碼的集合。1-53計算機基礎(chǔ)知識 例如例如：把一個方塊橫向和縱向都分為：把一個方塊橫向和縱向都分為1616格。若用格。若用1 1表示黑點，用表示黑點，用0 0表示白點，則表示白點，則16161616的點陣漢字可用的點陣漢字可用256256位二進制數(shù)來表位二進制數(shù)來表示，占用示，占用32B32B。 漢字漢字“寶寶”的的16161616點陣數(shù)字化信息點陣數(shù)字化信息：1-5402H 00H02H 00H 01H 04H 01H 04H 7FH FEH 7FH FEH40H 04H 80H 08H 00H 40H 04H 80H 08H

47、 00H 00H00H3FH F8H 01H 00H 01H 3FH F8H 01H 00H 01H 00H00H1FH F0H 01H 00H 01H 1FH F0H 01H 00H 01H 40H40H01H 20H 01H 20H 7FH 01H 20H 01H 20H 7FH FCHFCH00H 00H00H 00H計算機基礎(chǔ)知識一、計算機的啟動一、計算機的啟動1、開機：、開機： 計算機的開機也稱為冷啟動。正確的開機順序計算機的開機也稱為冷啟動。正確的開機順序是：是：先打開顯示器和打印機的電源，再打開主機先打開顯示器和打印機的電源，再打開主機的電源。冷啟動時，計算機先進行系統(tǒng)自檢。的電

48、源。冷啟動時，計算機先進行系統(tǒng)自檢。 系統(tǒng)的再啟動稱為熱啟動，一般在計算機出現(xiàn)系統(tǒng)的再啟動稱為熱啟動，一般在計算機出現(xiàn)死機或造成失誤時才進行，死機或造成失誤時才進行，熱啟動時計算機不進熱啟動時計算機不進行系統(tǒng)自檢查。行系統(tǒng)自檢查。 熱啟動的方法：熱啟動的方法： Ctrl+Alt+Del若熱啟動不起作用，使用若熱啟動不起作用，使用復(fù)位鍵復(fù)位鍵計算機基礎(chǔ)知識2、關(guān)機、關(guān)機 關(guān)機順序與開機順序相反，先關(guān)主機電源，關(guān)機順序與開機順序相反，先關(guān)主機電源，再關(guān)顯示器和打印機電源。再關(guān)顯示器和打印機電源。注意：（注意：（1）開關(guān)機順序正確，否則系統(tǒng)加電或斷電）開關(guān)機順序正確，否則系統(tǒng)加電或斷電的瞬間產(chǎn)生較大

49、的電流沖擊。的瞬間產(chǎn)生較大的電流沖擊。（2）關(guān)機后再打開計算機電源時間間隔至少）關(guān)機后再打開計算機電源時間間隔至少1分鐘分鐘。（3）禁止帶電插拔任何設(shè)備電源。）禁止帶電插拔任何設(shè)備電源。（4）在開關(guān)電源時，應(yīng)將軟盤取出，避免信息丟失。）在開關(guān)電源時，應(yīng)將軟盤取出，避免信息丟失。（5）長期不用的機器，為了避免受潮，常給機器通）長期不用的機器，為了避免受潮，常給機器通電。電。計算機基礎(chǔ)知識二、計算機的病毒防范二、計算機的病毒防范 1、計算機病毒、計算機病毒隨著計算機的應(yīng)用滲透到各個領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，伴隨著出現(xiàn)隨著計算機的應(yīng)用滲透到各個領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，伴隨著出現(xiàn)了對計算機的了對計算機的“污染污染”計算機病毒。計算機病毒。1999年年4月月26日日 CIH病毒發(fā)作，摧毀了百萬臺計算