new第1章計(jì)算機(jī)

1、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)廣西大學(xué)計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院主講： 姚 明和提示 下一次課請(qǐng)按座位表就坐 本門課程的期評(píng)成績(jī)由兩部分組成： 筆試(60%校內(nèi)統(tǒng)考)、平時(shí)成績(jī)(40%，期末機(jī)試+作業(yè)+實(shí)驗(yàn)+考勤） 考試采取4+1方案 必考章節(jié)：第1、2、3、4、5、8章 選考章節(jié)：第6章 或 第7章模塊1計(jì)算機(jī)基本知識(shí)模塊2操作系統(tǒng)及應(yīng)用模塊3字表處理軟件使用模塊4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)模塊5（可選）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)模塊6（可選）多媒體技術(shù)基礎(chǔ)筆試 20%20%20%20%20%20%機(jī)試 0%20%40%20%20%20% 美國(guó)能源部發(fā)布的報(bào)告：計(jì)算科學(xué)目前已經(jīng)與理論科學(xué)、實(shí)驗(yàn)科學(xué)一起，成為獲得

2、科學(xué)發(fā)現(xiàn)的三大支柱。1.1 計(jì)算科學(xué)1 計(jì)算思維20062006年，周以真年，周以真教授提出計(jì)教授提出計(jì)算思維的概念算思維的概念計(jì)算計(jì)算思維思維：是：是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)的一系列思維活動(dòng)。美國(guó)卡內(nèi)基美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授梅隆大學(xué)周以真教授計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家。不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家。 兩個(gè)罪犯某天偶然相遇相識(shí)，準(zhǔn)備共同搶劫銀行，但作案前失手被擒。警方懷疑他們意圖搶

3、劫，苦干證據(jù)只夠起訴非法持有槍械，于是將其分開審訊。 為離間雙方，警方分別對(duì)兩人說：若都保持沉默(“合作”)，則一同入獄1年；若是互相檢舉(互相“背叛”)，則一同入獄8年若你認(rèn)罪并檢舉對(duì)方(“背叛”對(duì)方)，他保持沉默，他入人獄20年，你可以獲釋(反之亦然) prisoners dilemma 結(jié)果兩人都招供了，選擇了背叛（警察最希望看到的結(jié)果）。 由囚徒困境可知，公共生活中，如果每個(gè)人都從眼前利益、個(gè)人利益出發(fā)，結(jié)果會(huì)對(duì)整體的利益(間接對(duì)個(gè)人的利益)造成傷害。另一種情形：罪犯雙方是好朋友如果雙方不止一次相遇，“背叛”可能在出獄以后遭到報(bào)復(fù)，那么雙方在每次相遇時(shí)會(huì)作何選擇？假設(shè)未來會(huì)有無數(shù)次相遇

4、，如何選擇才會(huì)使得自身總利益最大化？ 為解決此難題，美國(guó)曾組織競(jìng)賽，要求參賽者根據(jù)“重復(fù)囚徒困境” 來設(shè)計(jì)程序。 將程序輸入計(jì)算機(jī)反復(fù)互相博弈，以最終得分評(píng)估優(yōu)劣(雙方合作各得3分；雙方背叛各得1分；一方合作一方背叛，合作方得0分，背叛方得5分)；有些程序采用“隨機(jī)”對(duì)策；有些采用“永遠(yuǎn)背叛”對(duì)策；有些采用“永遠(yuǎn)合作”對(duì)策； 結(jié)果，加拿大多倫多大學(xué)的阿納托爾拉帕波特教授的“一報(bào)還一報(bào)”策略?shī)Z得了最高分。 我方在第一次相遇時(shí)選擇“合作”，之后就采取對(duì)方上一次的選擇。這意味著： 在對(duì)方每一次背叛后，我方就“以牙還牙”，也背叛一次； 對(duì)方每一次合作后，我方就“以德報(bào)德”一次； 如果你選擇“永遠(yuǎn)背叛”

5、策略，你或許會(huì)在第一局拿到最高分，但之后的各局可能都只能拿到低分，最后雖然可能“戰(zhàn)勝”不少對(duì)手，但由于總分很低，最終難逃被淘汰出局的命運(yùn)。 所以除非很難與對(duì)方再次相遇，不用擔(dān)心其日后的反應(yīng)，才可選擇對(duì)抗與背叛； 而在長(zhǎng)期互動(dòng)、博弈的關(guān)系中，“一報(bào)還一報(bào)”是最佳策略：它是善意的，從不首先背叛；它不迂腐，不管過去相處多好，仍然對(duì)背叛有反應(yīng)；它是寬容的，不因一次背叛而選擇玉石俱焚。三字經(jīng)：人之初，性本善 美籍匈牙利科學(xué)家馮諾依曼提出“存儲(chǔ)程序，由程序控制”的計(jì)算機(jī)工作原理。又稱為“馮諾依曼原理”。該原理確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的工作方式，分為4個(gè)步驟： 第第1 1步：將程序和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器。步：

6、將程序和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器。 第第2 2步步：計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)從存儲(chǔ)器中取出程序指令送到控制從存儲(chǔ)器中取出程序指令送到控制器進(jìn)行處理，分析該指令要做什么事。器進(jìn)行處理，分析該指令要做什么事。 第第3 3步：控制器根據(jù)指令的含義發(fā)出相應(yīng)的命令，步：控制器根據(jù)指令的含義發(fā)出相應(yīng)的命令，如加法、減法等，將存儲(chǔ)單元中存放的操作數(shù)據(jù)取出如加法、減法等，將存儲(chǔ)單元中存放的操作數(shù)據(jù)取出送往運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，再把運(yùn)算結(jié)果送回存儲(chǔ)器指定送往運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，再把運(yùn)算結(jié)果送回存儲(chǔ)器指定的單元中。的單元中。 第第4 4步：當(dāng)步：當(dāng)運(yùn)算完成運(yùn)算完成后，將結(jié)果通過輸出設(shè)備輸出。后，將結(jié)果通過輸出設(shè)備輸出。1.2計(jì)算機(jī)

7、工作原理計(jì)算機(jī)工作原理計(jì)算機(jī)分類計(jì)算機(jī)分類按信息按信息表示形表示形式和處式和處理方式理方式的不同的不同進(jìn)行分進(jìn)行分類類 數(shù)字計(jì)算機(jī)：數(shù)字計(jì)算機(jī)：內(nèi)部的信息用數(shù)字內(nèi)部的信息用數(shù)字“0”和和“1”來表示。來表示。 數(shù)字模擬混合計(jì)數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)：算機(jī)：模擬計(jì)算機(jī)：模擬計(jì)算機(jī)：用連續(xù)變化的模擬用連續(xù)變化的模擬量來表示信息的量來表示信息的 。按照計(jì)按照計(jì)算機(jī)的算機(jī)的規(guī)模與規(guī)模與性能進(jìn)性能進(jìn)行分類行分類 巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī) 工作站工作站微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī) 按用途分類按用途分類通用通用計(jì)算計(jì)算機(jī)機(jī)專用專用計(jì)算計(jì)算機(jī)機(jī)大中型計(jì)算機(jī)大中型計(jì)算機(jī) 小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)能做什么？計(jì)算機(jī)能做什么？科學(xué)

8、與工程計(jì)算 天氣預(yù)報(bào)、衛(wèi)星發(fā)射與控制、太空探索、數(shù)學(xué)計(jì)算（= ？）等信息處理 信息管理（學(xué)籍、圖書館、OA、銀行） 、信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘（沃爾瑪超市的“啤酒與尿布”的故事多媒體技術(shù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 看電影聽音樂娛樂等電子商務(wù) C TO C、B TO B、B TO C、O TO O、M TO C等過程控制 工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) CAD、CAM、CAI等人工智能 智能家用電器、計(jì)算機(jī)智能醫(yī)生、計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、智能機(jī)器等 人人機(jī)較量機(jī)較量計(jì)算機(jī)是否會(huì)取代人甚至超越人呢？計(jì)算機(jī)是否會(huì)取代人甚至超越人呢？如果說未來的計(jì)算機(jī)是否會(huì)取代人甚至超越如果說未來的計(jì)算機(jī)是否會(huì)取代人甚至超越人？估計(jì)

9、沒有誰可以確切的回答。人？估計(jì)沒有誰可以確切的回答。但如果是現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)，我們可以肯定的但如果是現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)，我們可以肯定的回回答：不會(huì)答：不會(huì)！海爾沈陽(yáng)智能互聯(lián)工廠：用戶在家“造”冰箱腦電波控制的機(jī)器手臂1.1 計(jì)算機(jī)的誕生計(jì)算機(jī)的誕生1642 開創(chuàng)電子計(jì)算機(jī)時(shí)代開創(chuàng)電子計(jì)算機(jī)時(shí)代計(jì)算機(jī)的誕生1854年，英國(guó)數(shù)學(xué)家布爾布爾（George Boole，1824 - 1898）提出了符號(hào)邏輯的思想，數(shù)十年后形成了計(jì)算機(jī)科學(xué)軟件的理論基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)的誕生英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈圖靈（Alan Turing，1912 - 1954）提出了著名的“圖靈機(jī)”模型，探討了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本概念，理論上證明了研制通用數(shù)

10、字計(jì)算機(jī)的可行性。并提出著名的“圖靈測(cè)試”計(jì)算機(jī)的誕生匈牙利出生的美籍?dāng)?shù)學(xué)家馮馮諾依曼諾依曼（John von Neumann，1903 1958）1945年提出了在數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器中存放程序的概念。這是所有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的范式，被稱為“馮諾依曼結(jié)構(gòu)”，按這一結(jié)構(gòu)建造的計(jì)算機(jī)稱為存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)，又稱為通用計(jì)算機(jī)。長(zhǎng)達(dá)101頁(yè)的EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer，“離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)”的簡(jiǎn)稱）方案是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)劃時(shí)代的文獻(xiàn).目前最快的計(jì)算機(jī)目前最快的計(jì)算機(jī)-天河二號(hào)天河二號(hào)2015年11月國(guó)際TOP500組織最新全球超級(jí)計(jì)算機(jī)50

11、0強(qiáng)榜單出籠，中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)研制的天河二號(hào)（Tianhe-2）超級(jí)計(jì)算機(jī)以持續(xù)計(jì)算速度每秒33.86千萬億次的優(yōu)越性能連續(xù)第六度稱雄。天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由170個(gè)機(jī)柜組成，包括125個(gè)計(jì)算機(jī)柜、8個(gè)服務(wù)機(jī)柜、13個(gè)通信機(jī)柜和24個(gè)存儲(chǔ)機(jī)柜，占地面積720平方米，內(nèi)存總?cè)萘?400萬億字節(jié)，存儲(chǔ)總?cè)萘?2400萬億字節(jié)，最大運(yùn)行功耗17.8兆瓦。落戶位置為廣州大學(xué)城，由中山大學(xué)管理。時(shí)代時(shí)代年份年份器件器件軟件軟件應(yīng)用應(yīng)用一一 46-5846-58電子管電子管機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算二二58-6458-64晶體管晶體管高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制數(shù)據(jù)處理工業(yè)控

12、制 三三64-7064-70集成電路集成電路操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)文字處理圖形處理文字處理圖形處理四四7171年迄今年迄今大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段根據(jù)電子計(jì)算機(jī)所采用的物理器件，計(jì)算機(jī)的發(fā)展分成4個(gè)階段：計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)微型化智能化巨型化網(wǎng)絡(luò)化未來新型計(jì)算機(jī)未來新型計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)DNA計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的新技術(shù)計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù) 將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到

13、應(yīng)用系統(tǒng)之中。系。系統(tǒng)統(tǒng)和功能軟件固化起來，類似和功能軟件固化起來，類似BIOS的工作方式。的工作方式。 應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等2網(wǎng)格網(wǎng)格計(jì)算和云計(jì)算計(jì)算和云計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算則是聚合分散的資源，支持大型集中式應(yīng)用（一個(gè)大的網(wǎng)格計(jì)算則是聚合分散的資源，支持大型集中式應(yīng)用（一個(gè)大的應(yīng)用分到多處應(yīng)用分到多處執(zhí)行）。執(zhí)行）。云云計(jì)算是以相對(duì)集中的資源，運(yùn)行分散的應(yīng)用（大量分散的應(yīng)用計(jì)算是以相對(duì)集中的資源，運(yùn)行分散的應(yīng)用（大量分散的應(yīng)用在若干大的中心在若干大的中心執(zhí)行）。執(zhí)行）。網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算3中間件技術(shù)中間件技術(shù) 中間件是介于應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件，也有人中間件是

14、介于應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件，也有人認(rèn)為它應(yīng)該屬于操作系統(tǒng)中的一部分。人們?cè)谑褂弥虚g件時(shí)，往往認(rèn)為它應(yīng)該屬于操作系統(tǒng)中的一部分。人們?cè)谑褂弥虚g件時(shí)，往往是一組中間件集成在一起，構(gòu)成一個(gè)平臺(tái)（包括開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平是一組中間件集成在一起，構(gòu)成一個(gè)平臺(tái)（包括開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)），但在這組中間件中必需要有一個(gè)通信中間件，即中間件臺(tái)），但在這組中間件中必需要有一個(gè)通信中間件，即中間件=平平臺(tái)臺(tái)+通信，這個(gè)定義也限定了只有用于分布式系統(tǒng)中才能稱為中間通信，這個(gè)定義也限定了只有用于分布式系統(tǒng)中才能稱為中間件，同時(shí)還可以把它與支撐軟件和實(shí)用軟件區(qū)分開來。件，同時(shí)還可以把它與支撐軟件和實(shí)用軟件區(qū)分開來。

15、 第一次上機(jī)作業(yè)第一次上機(jī)作業(yè) 單擊“開始”“所有程序”“附件”“寫字板”，打開寫字板窗口 輸入以下文字：十個(gè)數(shù)字：0123456789二十六個(gè)英文字母：ABCDEFGhijklmnopqrstuvwxyz中文標(biāo)點(diǎn)符號(hào)：。，：“ ”？ 、 ！你已掌握的計(jì)算機(jī)知識(shí)水平介紹（50個(gè)字以上） 單擊“文件”“保存”，以學(xué)號(hào)+姓名為文件名（例如：534110327張三)，存儲(chǔ)到E:根目錄 點(diǎn)擊屏幕右下角的圖標(biāo)提交作業(yè) 接收老師傳送到d:的文件1.6.計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)制概念制概念 數(shù)的表示方法和規(guī)則稱為數(shù)制。凡是按照進(jìn)位方式進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)制稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。進(jìn) 制數(shù) 碼進(jìn)位規(guī)則基 數(shù)十進(jìn)制0，1，2，9逢十進(jìn)一10二

16、進(jìn)制0，1逢二進(jìn)一2八進(jìn)制0，1，2，7逢八進(jìn)一8十六進(jìn)制0，1，2，9，A，B，F(xiàn)逢十六進(jìn)一16計(jì)算機(jī)書籍中常用的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制“逢逢 進(jìn)進(jìn)，借，借當(dāng)當(dāng) ”1.6 數(shù)制數(shù)制與編碼與編碼十十 進(jìn)進(jìn) 制制二二 進(jìn)進(jìn) 制制八八 進(jìn)進(jìn) 制制十六進(jìn)制十六進(jìn)制0 00 00 00 01 11 11 11 12 210102 22 23 311113 33 34 41001004 44 45 51011015 55 56 61101106 66 67 71111117 77 78 81000100010108 89 91001100111119 91010101010101212A A1111101110

17、111313B B1212110011001414C C1313110111011515D D1414111011101616E E1515111111111717F F常用的幾種數(shù)制之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系書寫書寫格式格式 計(jì)算機(jī)書籍中的數(shù)制書寫格式進(jìn) 制書寫格式十進(jìn)制(26)10 或 26(10) 或 26二進(jìn)制(11010)2 或 11010(2) 八進(jìn)制(32)8 或 32(8) 十六進(jìn)制(1A)16 或 1A(16) 或 1AH 或 0 x1A1.6 計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制編碼計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制編碼1電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)2可靠性強(qiáng)3運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單4便于邏輯判斷 1 0 1 0 0 1 0 11

18、0i 稱為第稱為第i項(xiàng)的權(quán)。如項(xiàng)的權(quán)。如102 、101 、100分別稱為百位、十位、分別稱為百位、十位、個(gè)位的權(quán)。個(gè)位的權(quán)。 基數(shù)基數(shù)權(quán)權(quán)數(shù)碼數(shù)碼578.37=5102+7101+8100 +310-1+710-2同理，二進(jìn)制數(shù)也可按通式展開1.6十進(jìn)制十進(jìn)制我們熟知的十進(jìn)制數(shù)，按我們熟知的十進(jìn)制數(shù)，按通式通式展開，可得：展開，可得：（1011）2=123 + 022 + 121 + 120 1.6.3 二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換1二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)（方法：按權(quán)相加） 方法方法：將一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開成一個(gè)多項(xiàng)式，：將一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開成一個(gè)多項(xiàng)式，然后按十進(jìn)

19、制的運(yùn)算規(guī)則求和，即可得到該二進(jìn)制數(shù)然后按十進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則求和，即可得到該二進(jìn)制數(shù)等值的十進(jìn)制數(shù)等值的十進(jìn)制數(shù)。例：將二進(jìn)制數(shù)100110轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。（100110）2=125+024+023+122+121+020 =32+4+2 =（38）10十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（逐次除2取余法） 方法方法：將十進(jìn)制整數(shù)除以基數(shù)：將十進(jìn)制整數(shù)除以基數(shù)2 2，取余數(shù)，把得到的商，取余數(shù)，把得到的商再除以基數(shù)再除以基數(shù)2 2，取余數(shù)，取余數(shù)，這個(gè)過程一直繼續(xù)進(jìn)行下去，這個(gè)過程一直繼續(xù)進(jìn)行下去，直到商為直到商為0 0，然后將所得余數(shù)以相反的次序排列，就得到對(duì)，

20、然后將所得余數(shù)以相反的次序排列，就得到對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例：把十進(jìn)制例：把十進(jìn)制8383轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：則則（）（）（）（）十十 進(jìn)進(jìn) 制制 二二 進(jìn)進(jìn) 制制不停地除以不停地除以2 2 直到商直到商為為0 0為止為止按權(quán)相加數(shù)制間轉(zhuǎn)換（整數(shù)）數(shù)制間轉(zhuǎn)換（整數(shù)）倒取余數(shù)倒取余數(shù)(11001) 21241231202525小練習(xí)：十進(jìn)制456轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制是？ 二進(jìn)制10101010轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制是？十十 進(jìn)進(jìn) 制制 八八 進(jìn)進(jìn) 制制不停地除不停地除以以8 8 直到商直到商為為0 0為止為止按權(quán)相加數(shù)制間轉(zhuǎn)換（整數(shù)）數(shù)制間轉(zhuǎn)換（整數(shù)）倒取余數(shù)倒取余數(shù)（165）8=182 + 68

21、1 + 580=1171.6文本文本信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示與表示與存儲(chǔ)存儲(chǔ)-編碼編碼1.英文字符的編碼英文字符的編碼 ACSII碼(American Standard Code for Information Interchange)：中文名為：美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼 ASCII碼用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符。通過查ASCII碼表可得到每一個(gè)字符的ASCII碼值。例如：“A”字符的ASCII編碼為1000001。 在計(jì)算機(jī)內(nèi)，每個(gè)字符的ASCII碼用1個(gè)字節(jié)（8位）來存放，字節(jié)的最高位為校驗(yàn)位，通常用“0”填充，后7位為編碼值。例如，大寫字母A在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)時(shí)的代碼為01000001

22、。01000001 d d6 6d d5 5d d4 4d d3 3d d2 2d d1 1d d0 000000000100101001001101110010010110111011011111100000000NULNULDLEDLESPSP0 0 P P p p00010001SOHSOHDC1DC1! !1 1A AQ Qa aq q00100010STXSTXDC2DC2 2 2B BR Rb br r00110011EXTEXTDC3DC3# #3 3C CS Sc cs s01000100EOTEOTDC4DC4$4 4D DT Td dt t01010101ENQENQNAK

23、NAK% %5 5E EU Ue eu u01100110ACKACKSYNSYN& &6 6F FV Vf fv v01110111BELBELETBETB 7 7G GW Wg gw w10001000BSBSCANCAN( (8 8H HX Xh hx x10011001HTHTEMEM) )9 9I IY Yi iy y10101010LFLFSUBSUB* *: :J JZ Zj jz z10111011VTVTESCESC+ +; ;K K k k 11001100FFFFFSFS，N N n n 11111111SISIUSUS/ /? ?O O_ _o oDELDELASCII

24、碼表碼表漢字輸入漢字輸入碼碼 輸入輸入碼所解決的問題是如何使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤碼所解決的問題是如何使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤把漢字輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。漢字輸入法編碼主要把漢字輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。漢字輸入法編碼主要包括音碼、形碼、音形碼、無理碼以及手寫、包括音碼、形碼、音形碼、無理碼以及手寫、語(yǔ)音錄入等方法語(yǔ)音錄入等方法。 流行流行的輸入法軟件有搜狗拼音輸入法的輸入法軟件有搜狗拼音輸入法、極點(diǎn)、極點(diǎn)五五筆輸入法筆輸入法、訊、訊飛語(yǔ)音輸入法、百度手寫輸入法飛語(yǔ)音輸入法、百度手寫輸入法等等1.6漢字編碼漢字編碼 漢字漢字在計(jì)算機(jī)在計(jì)算機(jī)內(nèi)要內(nèi)要轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成 0 0 和和 1 1的代碼才能存儲(chǔ)的代碼才能存儲(chǔ), ,占占兩個(gè)字

25、節(jié)的位置。輸入進(jìn)來的漢字先轉(zhuǎn)為國(guó)標(biāo)碼兩個(gè)字節(jié)的位置。輸入進(jìn)來的漢字先轉(zhuǎn)為國(guó)標(biāo)碼, ,再轉(zhuǎn)換再轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)碼成機(jī)內(nèi)碼。（2 2）國(guó)標(biāo)碼）國(guó)標(biāo)碼國(guó)標(biāo)碼國(guó)標(biāo)碼(GB2312(GB23121980)1980)規(guī)定每個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)來表示，規(guī)定每個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)來表示，每個(gè)字節(jié)每個(gè)字節(jié)只用只用后后7 7位，因此可以表示的漢字?jǐn)?shù)為位，因此可以表示的漢字?jǐn)?shù)為214=16 384214=16 384個(gè)。個(gè)。如：如：“啊啊” ” 的國(guó)標(biāo)碼的國(guó)標(biāo)碼查表得查表得 1.6漢字編碼漢字編碼 （3 3）機(jī)內(nèi)碼）機(jī)內(nèi)碼漢字機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示漢字的代碼，主要用來對(duì)漢漢字機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示漢字的代碼，主要用來對(duì)漢字進(jìn)行存

26、儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)炔僮鳌Ｗ诌M(jìn)行存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)炔僮?。?guó)標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)前添國(guó)標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)前添1 1即可轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)碼即可轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)碼. .例：例：“啊啊” 的機(jī)內(nèi)碼的機(jī)內(nèi)碼表示為表示為 1011000010100001（B0A1） 字節(jié)最高位的字節(jié)最高位的“1 1”作為識(shí)別漢字的標(biāo)志，計(jì)算機(jī)在處理作為識(shí)別漢字的標(biāo)志，計(jì)算機(jī)在處理最高位是最高位是“1 1”的代碼時(shí)把它理解為漢字，是的代碼時(shí)把它理解為漢字，是“0 0”時(shí)把它時(shí)把它理解為理解為ASCIIASCII碼字符。碼字符。漢字漢字字型碼字型碼 漢字字型碼又稱字模，用于漢字在顯示屏或打印機(jī)上漢字字型碼又稱字模，用于漢字在顯示屏或打印機(jī)上輸出。漢字字型

27、碼通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣和矢量表示輸出。漢字字型碼通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣和矢量表示方式。方式。 點(diǎn)陣點(diǎn)陣表示方式就是將漢字看成是由一個(gè)矩形框內(nèi)的許表示方式就是將漢字看成是由一個(gè)矩形框內(nèi)的許多點(diǎn)構(gòu)成的，有筆畫的位置用黑點(diǎn)表示，沒筆畫的位置用多點(diǎn)構(gòu)成的，有筆畫的位置用黑點(diǎn)表示，沒筆畫的位置用白點(diǎn)白點(diǎn)表示。表示。用一組二進(jìn)制數(shù)表示點(diǎn)陣，用用一組二進(jìn)制數(shù)表示點(diǎn)陣，用0 0表示白點(diǎn)，用表示白點(diǎn)，用1 1表示黑點(diǎn)。根據(jù)輸出漢字的要求不同，點(diǎn)陣的大小也不同。表示黑點(diǎn)。根據(jù)輸出漢字的要求不同，點(diǎn)陣的大小也不同。簡(jiǎn)易型漢字為簡(jiǎn)易型漢字為16161616點(diǎn)陣，提高型漢字為點(diǎn)陣，提高型漢字為24242424點(diǎn)陣

28、、點(diǎn)陣、32323232點(diǎn)陣等。點(diǎn)陣數(shù)越多，字型越美觀，所占存儲(chǔ)空間也點(diǎn)陣等。點(diǎn)陣數(shù)越多，字型越美觀，所占存儲(chǔ)空間也越越大大。 已知已知漢字點(diǎn)陣的大小，就可以計(jì)算出存儲(chǔ)一個(gè)漢字漢字點(diǎn)陣的大小，就可以計(jì)算出存儲(chǔ)一個(gè)漢字所需占用的字節(jié)空間，即所需占用的字節(jié)空間，即字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)= =點(diǎn)陣行數(shù)點(diǎn)陣列數(shù)點(diǎn)陣行數(shù)點(diǎn)陣列數(shù)/8/8。例如存儲(chǔ)一個(gè)例如存儲(chǔ)一個(gè)16161616點(diǎn)陣漢字所需的字節(jié)數(shù)為：點(diǎn)陣漢字所需的字節(jié)數(shù)為：161616/8=32B16/8=32B。漢字漢字字型碼字型碼各種漢字代碼之間的關(guān)系各種漢字代碼之間的關(guān)系音 碼 形 碼 音 形 碼 顯 示 漢 字 打 印 漢 字 漢 字 輸 入 國(guó) 標(biāo) 碼

29、 機(jī) 內(nèi) 碼 地 址 碼 字 形 碼 漢 字 輸 出 漢字的輸入、漢字的輸入、處理和輸出的過程處理和輸出的過程實(shí)際上是漢字的各實(shí)際上是漢字的各種代碼之間的轉(zhuǎn)換種代碼之間的轉(zhuǎn)換過程。過程。 其他編碼其他編碼漢字內(nèi)碼內(nèi) 容 簡(jiǎn) 介GBK碼GBK編碼是中文編碼擴(kuò)展國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB即“國(guó)標(biāo)”，K是“擴(kuò)展”的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母），全稱為漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范，是對(duì)GB 2312國(guó)標(biāo)碼的擴(kuò)充，共收錄21 003個(gè)漢字和883個(gè)符號(hào)，并提供1 894個(gè)造字碼位，簡(jiǎn)體字和繁體字融為一庫(kù)GB 18030碼GB 18030是在國(guó)標(biāo)碼和漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范GBK 1.0規(guī)范基礎(chǔ)上的擴(kuò)充。它采用單字節(jié)、雙字節(jié)、四字節(jié)混合編碼，共

30、收錄了27 000多個(gè)漢字，且在統(tǒng)一的編碼框架下，為未來的擴(kuò)充提供了充足的空間。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將為制定統(tǒng)一的應(yīng)用軟件中文接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范創(chuàng)造條件BIG 5碼BIG 5碼是一個(gè)繁體字編碼方案，它廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中。它是一個(gè)雙字節(jié)編碼方案，包括440個(gè)符號(hào)，一級(jí)常用漢字5 401個(gè)，二級(jí)次常用漢字7 652個(gè)，共計(jì)13 000多個(gè)漢字UCS碼UCS碼（universal multiple-octet coded character set ，通用多八位編碼字符集）是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為各種語(yǔ)言字符制定的編碼標(biāo)準(zhǔn)。所謂“八位”就是一個(gè)字節(jié)，“多八位”就是多個(gè)字節(jié)Unicode碼 Unicod

31、e碼是可以容納世界上所有文字和符號(hào)的字符編碼方案。它為每種語(yǔ)言中的每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換和處理的要求。在創(chuàng)造Unicode之前，沒有一種編碼可以包含足夠的字符。即使是一種語(yǔ)言，例如，英語(yǔ)，也沒有哪一個(gè)編碼可以適用于所有的字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和常用的技術(shù)符號(hào)。目前許多操作系統(tǒng)和其他產(chǎn)品都支持它，Unicode標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)和支持它工具的存在是近來全球軟件技術(shù)最重要的發(fā)展趨勢(shì) 如何識(shí)別文本文件的編碼舉例：1、如果是一份電子郵件，在郵件格式的頭部有如下語(yǔ)句：Content-Type: text/plain; charset=UTF-8。2、對(duì)于IE瀏覽器，在網(wǎng)

32、頁(yè)中右擊，選取“查看源文件”，查看網(wǎng)頁(yè)頭部有如下語(yǔ)句：例如，例如，3、在“記事本”程序中輸入字符后，選擇保存時(shí)會(huì)看到在最后一個(gè)“編碼”下拉框中顯示有“ANSI、Unicode、UTF-8”等編碼選擇。46n導(dǎo)引問答題導(dǎo)引問答題n計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)制及其運(yùn)算制及其運(yùn)算n文本信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示與存儲(chǔ)文本信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示與存儲(chǔ)n數(shù)值數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的在計(jì)算機(jī)中的表示與運(yùn)算表示與運(yùn)算第二講第二講 信息與數(shù)字化信息與數(shù)字化 1.7.1 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示1數(shù)的正負(fù)表示規(guī)定規(guī)定二進(jìn)制數(shù)的最高位（最左邊的）稱為符號(hào)位，符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的最高位（最左邊的）稱為符號(hào)位，符號(hào)位為位為“0 0”表示該數(shù)為正數(shù)，

33、符號(hào)位為表示該數(shù)為正數(shù)，符號(hào)位為“1 1”表示該數(shù)為表示該數(shù)為負(fù)數(shù)。負(fù)數(shù)。例如，用例如，用8 8位二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制的位二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制的+50+50和和-50-50：（+50）10 =（00110010）2 （-50）10 =（10110010）21.7.1 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示2定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)（1）定點(diǎn)數(shù) 定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)默認(rèn)在符號(hào)位之后（小數(shù)點(diǎn)不占二定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)默認(rèn)在符號(hào)位之后（小數(shù)點(diǎn)不占二進(jìn)制位），符號(hào)位右邊的第一位是小數(shù)的最高位。進(jìn)制位），符號(hào)位右邊的第一位是小數(shù)的最高位。 例如：定點(diǎn)小數(shù)（10110000）2=（-0.375）10 定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)默認(rèn)在二進(jìn)制數(shù)的

34、最后（小數(shù)點(diǎn)不定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)默認(rèn)在二進(jìn)制數(shù)的最后（小數(shù)點(diǎn)不占二進(jìn)制位），符號(hào)位后的所有位表示的是一個(gè)整數(shù)占二進(jìn)制位），符號(hào)位后的所有位表示的是一個(gè)整數(shù)。例如：定點(diǎn)整數(shù)（10110000）2=（-48）10 用定點(diǎn)數(shù)表達(dá) 比如，我們定點(diǎn)數(shù)規(guī)定總共16位，其中小數(shù)占低7位 那么110.011B表達(dá)為：表達(dá)為： 0000001100110000 定點(diǎn)數(shù)就是指在一個(gè)數(shù)中，整數(shù)部分和小數(shù)部分位數(shù)固定。不同的機(jī)器規(guī)定不同，此處僅為舉例。有些機(jī)器規(guī)定定點(diǎn)數(shù)總共32位，其中小數(shù)占低13位那么有整數(shù)又有小數(shù)那么有整數(shù)又有小數(shù)110.011B110.011B如何表示呢？如何表示呢？有一個(gè)隱含小數(shù)點(diǎn) 定點(diǎn)數(shù)就是小

35、數(shù)點(diǎn)是固定不動(dòng)的，浮點(diǎn)數(shù)就是小數(shù)點(diǎn)是浮動(dòng)的。110.011B110.011B如何用浮點(diǎn)數(shù)表示呢？如何用浮點(diǎn)數(shù)表示呢？1.7.1 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)中中浮點(diǎn)浮點(diǎn)數(shù)數(shù)的表示的表示用浮點(diǎn)數(shù)表達(dá) 我們都知道，十進(jìn)制數(shù)可以用科學(xué)表達(dá)法表示：23400=0.234105 同理，一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，也可寫成如下的形式：110.011B=0.1100112+11 注意：+11稱為階碼，是一個(gè)二進(jìn)制整數(shù)，0.110011稱為尾數(shù)，是一個(gè)二進(jìn)制純小數(shù)。 浮點(diǎn)數(shù)的表示方法機(jī)器數(shù)用階碼和尾數(shù)兩部分表示，稱為浮點(diǎn)表示法。一般規(guī)定，階碼是定點(diǎn)整數(shù)，尾數(shù)是定點(diǎn)純小數(shù)。 格式：究竟這種形式究竟這種形式t t2e在機(jī)器里如何轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代

36、碼串呢？在機(jī)器里如何轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼串呢？110.011B=0.1100112+11，浮點(diǎn)格式(32位)表示為： 00000011 011001100000000000000000提示：前面一個(gè)字節(jié)表示階碼，后三個(gè)字節(jié)表示尾數(shù)浮點(diǎn)數(shù)的表示方法 例如： 256.5 =100000000.1B=0.10000000012+1001的浮點(diǎn)格式(32位)為 浮點(diǎn)表示中，尾數(shù)的大小和正負(fù)決定了所表示的數(shù)的有效數(shù)字和正負(fù)，階碼的大小和正負(fù)決定了小數(shù)點(diǎn)的位置，因此機(jī)器數(shù)小數(shù)點(diǎn)的位置隨階碼的變化而浮動(dòng)。定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的適用場(chǎng)合 一臺(tái)計(jì)算機(jī)中究竟采用定點(diǎn)表示還是浮點(diǎn)表示,要根據(jù)計(jì)算機(jī)的使用條件來確定。浮點(diǎn)數(shù)可表

37、達(dá)的小數(shù)范圍非常廣，但浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算量非常大。 一般在高檔微機(jī)以上的計(jì)算機(jī)中同時(shí)采用定點(diǎn)、浮點(diǎn)表示,由使用者進(jìn)行選擇,而功能簡(jiǎn)單的單片機(jī)中多采用定點(diǎn)表示。1.7 基本邏輯運(yùn)算基本邏輯運(yùn)算、三種基本邏輯運(yùn)算：邏輯非(NOT) 、邏輯與(AND) 、邏輯或(OR) 。2、邏輯變量的取值和運(yùn)算的結(jié)果：只有“真(True)”“假(False)”兩個(gè)值，在計(jì)算機(jī)中，可用0表示“假”，用1表示“真”。、 邏輯“與”運(yùn)算規(guī)則 (大家為真，則我為真)0 AND 00，0 AND 10，1 AND 00，1 AND 11、邏輯“或”運(yùn)算規(guī)則 (只要有一個(gè)人為真，則我為真)0 OR 00，0 OR 11，1 OR 01，1 OR 115、 邏輯“非”運(yùn)算規(guī)則NOT 01， NOT