計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第一章教案

1、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-1參考書(shū)：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 馮博琴著 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 黃國(guó)興著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-2一、什么是計(jì)算機(jī)一、什么是計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)是一種能對(duì)計(jì)算機(jī)是一種能對(duì)各種信息各種信息進(jìn)行進(jìn)行存儲(chǔ)存儲(chǔ)和高速和高速處理處理的工具或電子機(jī)器。的工具或電子機(jī)器。 對(duì)上述定義要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：對(duì)上述定義要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)： 計(jì)算機(jī)不僅是一個(gè)計(jì)算工具，而且還是一計(jì)算機(jī)不僅是一個(gè)計(jì)算工具，而且還是一個(gè)個(gè)信息處理機(jī)信息處理機(jī)。 計(jì)算機(jī)不同于其它任何機(jī)器，它能計(jì)算機(jī)不同于其它任何機(jī)器，它能存儲(chǔ)程存儲(chǔ)程序序，并按程序的引導(dǎo)自動(dòng)存取和處理數(shù)據(jù)，輸出，并按程序的引導(dǎo)自動(dòng)存取和處理數(shù)據(jù)，輸出人們所期望的信息。人們所期望的信息。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知

2、識(shí)1-3二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展史二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 1.1.電子計(jì)算機(jī)的誕生電子計(jì)算機(jī)的誕生19461946年年2 2月月, ,美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)物理學(xué)家美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)物理學(xué)家莫克利和工程師埃克特為首的數(shù)十人共同開(kāi)發(fā)了莫克利和工程師?？颂貫槭椎臄?shù)十人共同開(kāi)發(fā)了世界上世界上第一臺(tái)第一臺(tái)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)(ENIAC)(ENIAC)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-4 Electronic Numerical Integrator And Calculator 簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)ENIAC，譯為電子數(shù)字積分與計(jì)算機(jī)，譯為電子數(shù)字積分與計(jì)算機(jī)電子管電子管:18000:18000只只電阻電阻:70000:70

3、000個(gè)個(gè)電容電容:10000:10000只只繼電器繼電器:1500:1500個(gè)個(gè)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(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)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(kāi)展出時(shí)，一條炮彈的軌道用公開(kāi)展出時(shí)，一條炮彈的軌道用20s20s就能算出來(lái)，比炮彈本身的飛行速度還快。就能算出來(lái)，比炮彈本身的飛行速度還快。 19491949：EDSACEDSAC電子延遲儲(chǔ)存自動(dòng)電子延遲儲(chǔ)存自動(dòng)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)( (英國(guó)劍橋大學(xué)英國(guó)劍橋大學(xué)

4、, ,維克教授維克教授) )19511951：EDVACEDVAC離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)( (美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)) )世界上首次實(shí)現(xiàn)世界上首次實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 第一臺(tái)現(xiàn)代意義第一臺(tái)現(xiàn)代意義的通用計(jì)算機(jī)的通用計(jì)算機(jī), ,首首次使用二進(jìn)制次使用二進(jìn)制計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-6 0808年年1 1月，英國(guó)發(fā)布了該國(guó)最大月，英國(guó)發(fā)布了該國(guó)最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)的超級(jí)計(jì)算機(jī)HECToRHECToR ，在全球位，在全球位列第列第1717名。名。 它造價(jià)它造價(jià)1.131.13億英鎊，運(yùn)算速度為億英鎊，運(yùn)算速度為每秒每秒100100萬(wàn)億次萬(wàn)億次。相當(dāng)于。相當(dāng)于1.2

5、1.2萬(wàn)臺(tái)臺(tái)式萬(wàn)臺(tái)臺(tái)式電腦滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；它的存儲(chǔ)能力同樣電腦滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；它的存儲(chǔ)能力同樣令人贊嘆不已，相當(dāng)于令人贊嘆不已，相當(dāng)于32003200臺(tái)臺(tái)160GB160GB的硬盤(pán)。的硬盤(pán)。 0808年年6 6月美國(guó)月美國(guó)IBMIBM公司展示了迄公司展示了迄今全球運(yùn)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)今全球運(yùn)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)走鵑，運(yùn)算速度首次超過(guò)每秒走鵑，運(yùn)算速度首次超過(guò)每秒10001000萬(wàn)億次萬(wàn)億次。 走鵑造價(jià)走鵑造價(jià)1 1億多美元，占地億多美元，占地557557平方米，重平方米，重226.8226.8噸，包括噸，包括69486948個(gè)個(gè)雙核計(jì)算機(jī)芯片。雙核計(jì)算機(jī)芯片。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-7 2. 2.計(jì)算

6、機(jī)的發(fā)展階段計(jì)算機(jī)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(chǔ)器存儲(chǔ)器水銀延遲線(xiàn)水銀延遲線(xiàn)磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁盤(pán)、磁帶磁盤(pán)、磁帶半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器磁盤(pán)、磁帶磁盤(pán)、磁帶半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器磁盤(pán)、光盤(pán)磁盤(pán)、光盤(pán)運(yùn)算速度運(yùn)算速度5000-5000-幾萬(wàn)幾萬(wàn)幾十萬(wàn)幾十萬(wàn)- -百萬(wàn)百萬(wàn)百萬(wàn)百萬(wàn)- -幾百萬(wàn)幾百萬(wàn)

7、幾百萬(wàn)幾百萬(wàn)- -幾億幾億處理方式處理方式機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言算法語(yǔ)言算法語(yǔ)言操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理實(shí)時(shí)處理分時(shí)處理分時(shí)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(jì)算科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)控制各行各業(yè)各行各業(yè)典型機(jī)種典型機(jī)種ENIACENIACEDVACEDVACIBM 7090IBM 7090CDC 6600CDC 6600IBM 360IBM 360PDP-IIPDP-IIVAX-IIVAX-IIIBM PC/AppleIBM PC/Apple計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-8創(chuàng)新：基本元器件創(chuàng)新：基本元器件生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)采用蛋白質(zhì)分子制成的生物芯片，速度將快采用

8、蛋白質(zhì)分子制成的生物芯片，速度將快1010萬(wàn)萬(wàn)倍，能耗倍，能耗1010億分之一，具有自組織、自調(diào)節(jié)、自?xún)|分之一，具有自組織、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)和再生能力。修復(fù)和再生能力。量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)采用一種鏈狀分子聚合物的特性來(lái)表示開(kāi)與關(guān)的采用一種鏈狀分子聚合物的特性來(lái)表示開(kāi)與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來(lái)改變分子的狀態(tài)，使信息狀態(tài)，利用激光脈沖來(lái)改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動(dòng)，從而進(jìn)行運(yùn)算。沿著聚合物移動(dòng)，從而進(jìn)行運(yùn)算。光計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī)采用光學(xué)技術(shù)，由光器件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。光子代采用光學(xué)技術(shù)，由光器件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。光子代替電子，速度將快替電子，速度將快10001000倍以上，大存儲(chǔ)量，極強(qiáng)倍以上，大存儲(chǔ)量

9、，極強(qiáng)的抗干擾能力。的抗干擾能力。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-93.3.計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)巨型化巨型化( (功能巨型化功能巨型化) )巨型化是指具有高速運(yùn)算、大存儲(chǔ)容量和功能巨型化是指具有高速運(yùn)算、大存儲(chǔ)容量和功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如：走鵑強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如：走鵑(1000(1000萬(wàn)億次萬(wàn)億次/ /秒秒) )，曙光，曙光4000A(114000A(11萬(wàn)億次萬(wàn)億次/ /秒秒) )。微型化微型化( (體積微型化體積微型化) )微型化包括臺(tái)式微型機(jī)、筆記本電腦、掌上電微型化包括臺(tái)式微型機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦。摩爾定律：集成電路腦。摩爾定律：集成電路翻一番翻一番/18/18個(gè)月個(gè)月網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)

10、絡(luò)化( (資源網(wǎng)絡(luò)化資源網(wǎng)絡(luò)化) )網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分散在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互連起來(lái)，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)散在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互連起來(lái)，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達(dá)到所有用戶(hù)都可共享數(shù)據(jù)、議相互通信，以達(dá)到所有用戶(hù)都可共享數(shù)據(jù)、軟硬件資源的目的。如：軟硬件資源的目的。如：InternetInternet。 智能化智能化( (處理智能化處理智能化) )智能化就是要求計(jì)算機(jī)能模擬人的感覺(jué)和思維智能化就是要求計(jì)算機(jī)能模擬人的感覺(jué)和思維能力，如：專(zhuān)家系統(tǒng)和機(jī)器人。能力，如：專(zhuān)家系統(tǒng)和機(jī)器人。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-10摩爾定律的由來(lái)：摩爾定律的由來(lái)：摩爾定律的

11、摩爾定律的“始作俑者始作俑者”是戈頓是戈頓摩爾，大名鼎鼎的芯片摩爾，大名鼎鼎的芯片制造廠(chǎng)商制造廠(chǎng)商IntelIntel公司的創(chuàng)始人之一。公司的創(chuàng)始人之一。19651965年年4 4月月1919日，摩爾應(yīng)邀為日，摩爾應(yīng)邀為電子學(xué)電子學(xué)雜志雜志3535周年專(zhuān)刊周年專(zhuān)刊寫(xiě)了一篇觀(guān)察評(píng)論報(bào)告，題目是：寫(xiě)了一篇觀(guān)察評(píng)論報(bào)告，題目是：“讓集成電路填滿(mǎn)更多的元讓集成電路填滿(mǎn)更多的元件件”。摩爾應(yīng)這家雜志的要求對(duì)未來(lái)十年間半導(dǎo)體元件工業(yè)的發(fā)。摩爾應(yīng)這家雜志的要求對(duì)未來(lái)十年間半導(dǎo)體元件工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)言。據(jù)他推算，到展趨勢(shì)作出預(yù)言。據(jù)他推算，到19751975年，在面積僅為四分之一平年，在面積僅為四分之一平

12、方英寸的單塊硅芯片上，將有可能密集方英寸的單塊硅芯片上，將有可能密集6500065000個(gè)元件。個(gè)元件。 19751975年；摩爾在國(guó)際電信聯(lián)盟年；摩爾在國(guó)際電信聯(lián)盟IEEEIEEE的學(xué)術(shù)年會(huì)上提交了一的學(xué)術(shù)年會(huì)上提交了一篇論文，對(duì)篇論文，對(duì)“密度每年回一番密度每年回一番”的增長(zhǎng)率進(jìn)行了重新審定和修正，的增長(zhǎng)率進(jìn)行了重新審定和修正，把把“每年翻一番每年翻一番”改為改為“每?jī)赡攴环績(jī)赡攴环?。功能提升一倍，價(jià)格。功能提升一倍，價(jià)格下降一倍。下降一倍。摩爾定律到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？摩爾定律到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？ 19751975年，在一種新出現(xiàn)的電荷器件存儲(chǔ)器芯片中，的的確年，在一種新出現(xiàn)的電荷器件存儲(chǔ)器芯片中

13、，的的確確含有將近確含有將近6500065000個(gè)元件，與十年前摩爾的預(yù)言的確驚人地一致！個(gè)元件，與十年前摩爾的預(yù)言的確驚人地一致！ 另?yè)?jù)另?yè)?jù)IntelIntel公司公布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，單個(gè)芯片上的晶體管數(shù)目，公司公布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，單個(gè)芯片上的晶體管數(shù)目，從從19711971年年40044004處理器上的處理器上的23002300個(gè)，增長(zhǎng)到個(gè)，增長(zhǎng)到19971997年年P(guān)entium IIPentium II處理處理器上的器上的7.57.5百萬(wàn)個(gè)，百萬(wàn)個(gè)，2626年內(nèi)增加了年內(nèi)增加了32003200倍，與摩爾定律相當(dāng)接近倍，與摩爾定律相當(dāng)接近實(shí)際。實(shí)際。 1965 1965年，摩爾的實(shí)驗(yàn)室也只能將年

14、，摩爾的實(shí)驗(yàn)室也只能將5050只元件集成在一個(gè)芯片上，只元件集成在一個(gè)芯片上，摩爾的預(yù)測(cè)聽(tīng)起來(lái)好像是科幻小說(shuō)。但事實(shí)證明，摩爾的預(yù)預(yù)言摩爾的預(yù)測(cè)聽(tīng)起來(lái)好像是科幻小說(shuō)。但事實(shí)證明，摩爾的預(yù)預(yù)言是準(zhǔn)確的，目前最先進(jìn)的集成電路已含有是準(zhǔn)確的，目前最先進(jìn)的集成電路已含有1717億個(gè)晶體管。億個(gè)晶體管。摩爾定律的前景：摩爾定律的前景： 摩爾定律問(wèn)世摩爾定律問(wèn)世4040年年多了，半導(dǎo)體芯片制造工藝水平以一種令多了，半導(dǎo)體芯片制造工藝水平以一種令人目眩的速度提高著。處理器芯片的主頻已高達(dá)人目眩的速度提高著。處理器芯片的主頻已高達(dá)2G2G，20112011年將含年將含有有1010億個(gè)晶體管；存儲(chǔ)器的容量的提升

15、速度也十分驚人地驗(yàn)證了億個(gè)晶體管；存儲(chǔ)器的容量的提升速度也十分驚人地驗(yàn)證了摩爾預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)。摩爾預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)。 但是，摩爾定律不可能無(wú)止境地持續(xù)！但是，摩爾定律不可能無(wú)止境地持續(xù)！ 一旦芯片上線(xiàn)條的寬度達(dá)到一旦芯片上線(xiàn)條的寬度達(dá)到1010納米數(shù)量級(jí)時(shí)，相當(dāng)于只有幾納米數(shù)量級(jí)時(shí)，相當(dāng)于只有幾個(gè)分子的大小，材料的物理和化學(xué)性能將發(fā)生質(zhì)的變化，致使采個(gè)分子的大小，材料的物理和化學(xué)性能將發(fā)生質(zhì)的變化，致使采用現(xiàn)行工藝的半導(dǎo)體器件不能正常工作，摩爾定律也就要走到它用現(xiàn)行工藝的半導(dǎo)體器件不能正常工作，摩爾定律也就要走到它的盡頭了。的盡頭了。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-11三、計(jì)算機(jī)的分類(lèi)三、計(jì)算機(jī)的分類(lèi) 1.1.按計(jì)算

16、機(jī)用途分類(lèi)按計(jì)算機(jī)用途分類(lèi) 通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)：為了能夠解決各種問(wèn)題，具：為了能夠解決各種問(wèn)題，具有較強(qiáng)的通用性而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。有較強(qiáng)的通用性而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。 它具有一定的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量，帶有它具有一定的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量，帶有通用的外設(shè)，配備各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。通用的外設(shè)，配備各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 專(zhuān)用計(jì)算機(jī)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)：為了解決一個(gè)或一類(lèi)特定問(wèn)：為了解決一個(gè)或一類(lèi)特定問(wèn)題而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。題而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。 其軟硬件的配置依據(jù)解決問(wèn)題的需要而定。其軟硬件的配置依據(jù)解決問(wèn)題的需要而定。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-12 2.2.按處理對(duì)象分類(lèi)按處理對(duì)象分類(lèi) 數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)數(shù)字式電子計(jì)

17、算機(jī)：處理非連續(xù)變：處理非連續(xù)變化的數(shù)化的數(shù)據(jù)，據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是離散的。這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是離散的。 其基本運(yùn)算部件是數(shù)字邏輯電路。其基本運(yùn)算部件是數(shù)字邏輯電路。三大優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)、精度、邏輯處理。三大優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)、精度、邏輯處理。 模擬式電子計(jì)算機(jī)模擬式電子計(jì)算機(jī)：處理連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，：處理連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是連續(xù)的。這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是連續(xù)的。 其基本運(yùn)算部件是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的微分其基本運(yùn)算部件是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的微分器、積分器和通用函數(shù)運(yùn)算器等組成。器、積分器和通用函數(shù)運(yùn)算器等組成。 混合式電子計(jì)算機(jī)混合式電子計(jì)算機(jī)：可處理數(shù)字量和模擬量：可處理數(shù)字量和模擬量計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1

18、-13 3.3.按規(guī)模和處理能力分類(lèi)按規(guī)模和處理能力分類(lèi)(IEEE)(IEEE) 巨型機(jī)巨型機(jī)：超級(jí)計(jì)算機(jī)：超級(jí)計(jì)算機(jī), ,功能最強(qiáng)功能最強(qiáng), ,價(jià)格最貴。價(jià)格最貴。 小巨型機(jī)小巨型機(jī)：與巨型機(jī)相比，價(jià)格大幅降低。：與巨型機(jī)相比，價(jià)格大幅降低。 大型機(jī)大型機(jī)：主機(jī)，具有很強(qiáng)的管理和處理數(shù)據(jù)：主機(jī)，具有很強(qiáng)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。的能力，在大企業(yè)、銀行等單位使用。 小型機(jī)小型機(jī)：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(jī)，具有很強(qiáng)的圖形處理能：高檔微機(jī)，具有很強(qiáng)的圖形處理能力，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，力

19、，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，SunSun工作站。工作站。 個(gè)人計(jì)算機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)：IBM PCIBM PC，AppleApple計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-14四、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)四、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1.1.運(yùn)算速度快運(yùn)算速度快：每秒數(shù)萬(wàn)億次，氣象預(yù)報(bào)：每秒數(shù)萬(wàn)億次，氣象預(yù)報(bào) 2.2.計(jì)算精度高計(jì)算精度高：理論上不受限制，圓周率：理論上不受限制，圓周率 3.3.存儲(chǔ)能力強(qiáng)存儲(chǔ)能力強(qiáng)：中等規(guī)模圖書(shū)館：中等規(guī)模圖書(shū)館 4.4.具有邏輯判斷能力具有邏輯判斷能力：算術(shù)運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算 判斷或比較判斷或比較 5.5.具有自動(dòng)執(zhí)行能力具有自動(dòng)執(zhí)行能力：無(wú)需人工干預(yù)：無(wú)需人工干預(yù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-15五、計(jì)算機(jī)的

20、應(yīng)用領(lǐng)域五、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 1.1.科學(xué)計(jì)算或數(shù)值計(jì)算科學(xué)計(jì)算或數(shù)值計(jì)算 利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。出的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。 實(shí)際問(wèn)題實(shí)際問(wèn)題數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型計(jì)計(jì)算量大。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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、整理、分類(lèi)、統(tǒng)指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、整理、分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)、加工、檢索和傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱(chēng)。計(jì)、加工、檢索和傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱(chēng)。 信息時(shí)代海量數(shù)據(jù)的管理和有效利用。信息時(shí)代海量數(shù)據(jù)的管理和有效利用。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-16 3. 3.過(guò)程控制或?qū)崟r(shí)控制過(guò)程控制或?qū)崟r(shí)控制 利用計(jì)算

21、機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅利用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)控制。速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)控制。 無(wú)人自動(dòng)化工廠(chǎng)。無(wú)人自動(dòng)化工廠(chǎng)。 4.4.計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：CADCAD 計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造：CAMCAM 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)- -CIMS-CIMS 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)：CAICAI計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-17 5. 5.人工智能人工智能 利用計(jì)算機(jī)模擬或部分模擬人的智能活動(dòng)，利用計(jì)算機(jī)模擬或部分模擬人的智能活動(dòng)，如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別等。如感知、判斷、理解、學(xué)

22、習(xí)、圖像識(shí)別等。 實(shí)用技術(shù)：智能機(jī)器人、專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)用技術(shù)：智能機(jī)器人、專(zhuān)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)上出版計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-18一、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)制數(shù)制是用一組是用一組固定的數(shù)碼固定的數(shù)碼和一套統(tǒng)一的和一套統(tǒng)一的規(guī)則規(guī)則來(lái)表示數(shù)目的方法。來(lái)表示數(shù)目的方法。：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置無(wú)關(guān)。典型的非進(jìn)位記數(shù)制是羅馬數(shù)數(shù)中的位置無(wú)關(guān)。典型的非進(jìn)位記數(shù)制是羅馬數(shù)字，例如羅馬數(shù)字

23、中字，例如羅馬數(shù)字中:,:,：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)：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(jìn)制數(shù)中的位置有關(guān)。例如，十進(jìn)制數(shù) 123.45123.45計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-19 ： 基數(shù)基數(shù)：指各種進(jìn)位記數(shù)制中允許選用基本：指各種進(jìn)位記數(shù)制中允許選用基本數(shù)碼的個(gè)數(shù)數(shù)碼的個(gè)數(shù)。例如十進(jìn)制的數(shù)碼有：。例如十進(jìn)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)位權(quán)：每個(gè)數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼：每個(gè)數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個(gè)與數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù)，這個(gè)常數(shù)乘以一個(gè)與數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù)，這個(gè)常數(shù)叫做權(quán)值，或曰

24、位權(quán)。例如：叫做權(quán)值，或曰位權(quán)。例如： 123.4123.41 110102 2+2+210101 1+3+310100 0 +4+41010-1-1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-20 2.2.幾種進(jìn)位記數(shù)制幾種進(jìn)位記數(shù)制計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-21幾種進(jìn)制數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系幾種進(jìn)制數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414151500000000000100010010001000110011010001000101010101100110011101111000100010011001

25、1010101010111011110011001101110111101110111111110 01 12 23 34 45 56 67 7101011111212131314141515161617170 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9A AB BC CD DE EF F計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-22 3.3.不同進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的互換二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的互換 人人十進(jìn)制，計(jì)算機(jī)十進(jìn)制，計(jì)算機(jī)二進(jìn)制二進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制 十進(jìn)制十進(jìn)制 方法：方法：例如：(101.1)(101.1)2 2=1=12 22 2+0+02 21 1+1+

26、12 20 0+1+12 2-1-1=(5.5)=(5.5)1010也可以寫(xiě)作：也可以寫(xiě)作：101.1101.1B B=1=12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1=5.5=5.5D D計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-23 十進(jìn)制十進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)有整數(shù)和小數(shù)兩部分。十進(jìn)制數(shù)有整數(shù)和小數(shù)兩部分。方法方法: : 整數(shù)部分采用整數(shù)部分采用 小數(shù)部分采用小數(shù)部分采用 然后通過(guò)小數(shù)點(diǎn)將轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)連接然后通過(guò)小數(shù)點(diǎn)將轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)連接起來(lái)即可。例如：起來(lái)即可。例如： (215.6875)(215.6875)1010= =(?)(?)2 2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-24例如

27、，把十進(jìn)制整數(shù)（215）10 換成二進(jìn)制數(shù)，結(jié)果是（11010111）2 。 2 2 1 5 余 1 21 0 7 余 1 2 5 3 余 1 2 2 6 余 0 2 1 3 余 1 2 6 余 0 2 3 余 1 21 余 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 最高位 最低位計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-25例如把（0.6875）10 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)，結(jié)果為（0.1011）2 0.6875 2 1 0 1 1 1.3750 整數(shù)為1 2 0.7500 整數(shù)為0 2 1.5000 整數(shù)為1 2 1.0000 整數(shù)為1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-26(110001011)(110001011)2 2=(?)=(

28、?)1010(1011000100)(1011000100)2 2=(?)=(?)1010計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-27(1050.2625)(1050.2625)1010=(?)=(?)2 2(357.113)(357.113)1010=(?)=(?)2 2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-28 二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的互換二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的互換 二進(jìn)制二進(jìn)制 八進(jìn)制八進(jìn)制 方法：方法： 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)向左右兩端，每三位一組，以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)向左右兩端，每三位一組，不足三位添不足三位添0 0補(bǔ)足；補(bǔ)足；每組三位二進(jìn)制合并成一位八進(jìn)制數(shù)碼。每組三位二進(jìn)制合并成一位八進(jìn)制數(shù)碼。 例如：例如：(1011100.0010101

29、1)(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 6計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-29 八進(jìn)制八進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制方法方法: : 將每一位八進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制將每一位八進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)。數(shù)。 例如：例如： (123.67)(123.67)8 8=(?)=(?)2 2 1 2 3 . 6 7 ( 1 2 3 . 6 7 (八進(jìn)制八進(jìn)制) ) 001,010,011

30、.110111 ( 001,010,011.110111 (二進(jìn)制二進(jìn)制) ) (123.67) (123.67)8 8=(1010011.110111)=(1010011.110111)2 2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-30 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的互換二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的互換 二進(jìn)制二進(jìn)制 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 方法：方法： 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)向左右兩端，每四位一組，以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)向左右兩端，每四位一組，不足四位添不足四位添0 0補(bǔ)足；補(bǔ)足；每組四位二進(jìn)制合并成一位十六進(jìn)制數(shù)。每組四位二進(jìn)制合并成一位十六進(jìn)制數(shù)。例如：例如：(1011110.00011)(1011110.00011)2 2=(?)=(?)1

31、616 (0101,1110.0001,1000) (0101,1110.0001,1000)2 2=(5E.18)=(5E.18)1616 5 E . 1 8 5 E . 1 8計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-31 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制方法方法: : 將每一位十六進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)將每一位十六進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)。制數(shù)。 例如：例如：(123.EF)(123.EF)1616=(?)=(?)2 2 1 2 3 . E F ( 1 2 3 . E F (十六進(jìn)制十六進(jìn)制) ) 0001,0010,0011.1110,1111 ( 0001,0010,0011.1110,1111 (二進(jìn)

32、制二進(jìn)制) ) (123.EF) (123.EF)1616=(100100011.11101111)=(100100011.11101111)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-32(11110001010110)(11110001010110)2 2 =(?)=(?)8 8(3BF6.A1)(3BF6.A1)16 16 =(?)=(?)2 2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-33(11110001010110)(11110001010110)2 2 =(?)=(?)1616(3746.21)(3746.21)8 8 =(?)=(?)2 2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-34 4.4.計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制在物理上很容

33、易實(shí)現(xiàn)：在物理上很容易實(shí)現(xiàn)：電路的導(dǎo)通或截止電路的導(dǎo)通或截止磁性材料的正極或反極磁性材料的正極或反極在邏輯上容易判斷：在邏輯上容易判斷：“真真”與與“假假”“有有”與與“無(wú)無(wú)”二進(jìn)制的特點(diǎn)：二進(jìn)制的特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、可靠性高電路簡(jiǎn)單、可靠性高 運(yùn)算簡(jiǎn)便、邏輯性強(qiáng)運(yùn)算簡(jiǎn)便、邏輯性強(qiáng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-35二、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位二、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位 1.1.位位(bit(bit，b)b) 位是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位，一個(gè)二進(jìn)位是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位，一個(gè)二進(jìn)制位只能表示兩種狀態(tài)：制位只能表示兩種狀態(tài)：0 0和和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(gè)字節(jié)

34、是由字節(jié)是數(shù)據(jù)處理的基本單位，一個(gè)字節(jié)是由八位二進(jìn)制數(shù)組成。八位二進(jìn)制數(shù)組成。1Byte=8bit 1Byte=8bit 如：如：0100000101000001計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量大小是以字節(jié)數(shù)來(lái)度量的，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量大小是以字節(jié)數(shù)來(lái)度量的，所以字節(jié)也常被成為所以字節(jié)也常被成為存儲(chǔ)單位存儲(chǔ)單位，如：如：KBKB、MBMB、GBGB和和TBTB。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-36 1KB=1024B1KB=1024B2 21010B B 1MB=10241MB=10241024B=21024B=22020B B 1GB=10241GB=1024102410241024B=21024B=23030B B1TB

35、=10241TB=102410241024102410241024B1024B2 24040B B 3.3.字字(Word)(Word) 字是字是CPUCPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)一次一次存取、加工和傳存取、加工和傳送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。一個(gè)字通常由一個(gè)或若干個(gè)字節(jié)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。一個(gè)字通常由一個(gè)或若干個(gè)字節(jié)組成組成。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)性能越強(qiáng)。性能越強(qiáng)。 常用的字長(zhǎng)常用的字長(zhǎng)：8 8位、位、1616位、位、3232位、位、6464位位等等。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-37三、計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示三、計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示 數(shù)值型數(shù)據(jù)有正、負(fù)之分，通常人們?cè)跀?shù)字前面數(shù)值型數(shù)據(jù)有正、負(fù)之分，通常人們?cè)跀?shù)字前面

36、冠以冠以“+”+”“-”-”符號(hào)來(lái)表示數(shù)的正負(fù)，而在計(jì)算機(jī)符號(hào)來(lái)表示數(shù)的正負(fù)，而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)部“+”+”號(hào)和號(hào)和“-”-”號(hào)也需要用一位二進(jìn)制表示。號(hào)也需要用一位二進(jìn)制表示。一般規(guī)定：用數(shù)值型數(shù)據(jù)的一般規(guī)定：用數(shù)值型數(shù)據(jù)的最高位最高位表示數(shù)值的正表示數(shù)值的正負(fù)符號(hào)，稱(chēng)為負(fù)符號(hào)，稱(chēng)為符號(hào)位符號(hào)位，“0”0”表示表示“+”+”，“1”1”表表示示“-”-”號(hào)。號(hào)。把這種連同數(shù)字和符號(hào)組合在一起的二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)把這種連同數(shù)字和符號(hào)組合在一起的二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)為為機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)，機(jī)器數(shù)所表示的，機(jī)器數(shù)所表示的實(shí)際值實(shí)際值稱(chēng)為稱(chēng)為真值真值。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-38即：即：+77 0 1001101機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)010

37、01101+77+77 符號(hào)位符號(hào)位真值真值機(jī)機(jī)器器數(shù)數(shù)/ /真真值值計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-39例如例如：用用8 8位位二進(jìn)制碼表示二進(jìn)制碼表示4545(+45)(+45)10 10 ( (+ +101101)101101)2 2( (0 00 0101101)101101)機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)(-45)(-45)10 10 ( (- -101101)101101)2 2( (1 10 0101101)101101)機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù) 在計(jì)算機(jī)中，機(jī)器數(shù)可以用不同的碼制來(lái)表在計(jì)算機(jī)中，機(jī)器數(shù)可以用不同的碼制來(lái)表示。示。 常用的碼制有：常用的碼制有：原碼原碼表示法表示法反碼反碼表示法表示法補(bǔ)碼補(bǔ)碼表示法表示法計(jì)算

38、機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-40 對(duì)于對(duì)于n n位字長(zhǎng)的數(shù)值，最高位為符號(hào)位字長(zhǎng)的數(shù)值，最高位為符號(hào)位，正數(shù)用位，正數(shù)用0 0表示，負(fù)數(shù)用表示，負(fù)數(shù)用1 1表示；其余表示；其余n-1n-1位數(shù)位數(shù)值部分用二進(jìn)制形式表示。值部分用二進(jìn)制形式表示。例如例如: : 字長(zhǎng)字長(zhǎng)8 8位，位， + +1011110111原原 0 000001011110111 - -1011110111原原 1 100001011110111+0+0原原0 000000000000000-0-0原原1 100000000000000計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-41例，假設(shè)字長(zhǎng)為例，假設(shè)字長(zhǎng)為8 8，求十進(jìn)制數(shù)，求十進(jìn)制數(shù)+78+78和和-78-

39、78的原碼。的原碼。因?yàn)橐驗(yàn)?(78)(78)1010(1001110)(1001110)2 2所以所以 +78+78原原0 010011101001110 -78 -78原原1 110011101001110 簡(jiǎn)單直觀(guān)、與真值轉(zhuǎn)換方便。簡(jiǎn)單直觀(guān)、與真值轉(zhuǎn)換方便。 對(duì)乘除法符號(hào)位的判斷方便。對(duì)乘除法符號(hào)位的判斷方便。 對(duì)加、減法運(yùn)算比較復(fù)雜，不能對(duì)加、減法運(yùn)算比較復(fù)雜，不能直接直接對(duì)對(duì)兩個(gè)同號(hào)數(shù)相減或兩個(gè)異號(hào)數(shù)相加。兩個(gè)同號(hào)數(shù)相減或兩個(gè)異號(hào)數(shù)相加。p15p15為計(jì)算機(jī)中方便進(jìn)行加減法而引入為計(jì)算機(jī)中方便進(jìn)行加減法而引入反碼反碼和和補(bǔ)碼補(bǔ)碼。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-42正數(shù)正數(shù)的反碼與原碼相同的反碼與

40、原碼相同; ;負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)的反碼的反碼是對(duì)該數(shù)的原碼除符號(hào)位外各位是對(duì)該數(shù)的原碼除符號(hào)位外各位取反取反，即，即0 0變變1 1，1 1變變0 0。例如例如: :若機(jī)器字長(zhǎng)為若機(jī)器字長(zhǎng)為8 8位，位， + +1011110111反反0 000101110010111 - -1011110111反反1 111010001101000 +0+0反反 0000000000000000 -0-0反反 1111111111111111計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-43規(guī)定：規(guī)定：正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是對(duì)該數(shù)的原碼除符號(hào)位外各位是對(duì)該數(shù)的原碼除符號(hào)位外各位取反取反，最，最末位加末

41、位加1 1，即即求反加求反加1 1。例例: : 若機(jī)器字長(zhǎng)為若機(jī)器字長(zhǎng)為8 8位，位， + +1011110111補(bǔ)補(bǔ)0 000101110010111 - -1011110111補(bǔ)補(bǔ)1 111010011101001 +0+0補(bǔ)補(bǔ) 00000000 00000000 -0-0補(bǔ)補(bǔ) 0000000000000000計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-441 0 1 1 0 0 1 01 1 0 0 1 1 0 1帶帶符符號(hào)號(hào)的的機(jī)機(jī)器器數(shù)數(shù)-77-77 原碼原碼反碼反碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼例例: : 設(shè)字長(zhǎng)為設(shè)字長(zhǎng)為8 8位，求位，求7777的補(bǔ)碼。的補(bǔ)碼。1 0 1 1 0 0 1 1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-45 對(duì)于對(duì)于n

42、n位二進(jìn)制數(shù)：位二進(jìn)制數(shù)： 8 8位：位：- -127127-0-0，+0+0+127 +127 共共256256個(gè)值個(gè)值 1616位：位：- -3276732767-0-0，+0+0+32767+32767 8 8位：位：-128-128+127 +127 共共256256個(gè)值個(gè)值 1616位：位：-32768-32768+32767+32767計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-46引入補(bǔ)碼后，加減法運(yùn)算都可以用加法來(lái)實(shí)引入補(bǔ)碼后，加減法運(yùn)算都可以用加法來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)減法變?yōu)榧臃▉?lái)運(yùn)算。現(xiàn)，也就是說(shuō)減法變?yōu)榧臃▉?lái)運(yùn)算。 XXYY補(bǔ)補(bǔ)XX補(bǔ)補(bǔ)YY補(bǔ)補(bǔ) XXYY補(bǔ)補(bǔ)XX(-Y)(-Y)補(bǔ)補(bǔ)XX補(bǔ)補(bǔ)-Y-Y補(bǔ)補(bǔ)

43、例例：用補(bǔ)碼計(jì)算十進(jìn)制數(shù)：用補(bǔ)碼計(jì)算十進(jìn)制數(shù) 33-6533-65? ?計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-47寫(xiě)出二進(jìn)制數(shù)寫(xiě)出二進(jìn)制數(shù) 1010 1010 的原碼、反碼和補(bǔ)碼的原碼、反碼和補(bǔ)碼寫(xiě)出二進(jìn)制數(shù)寫(xiě)出二進(jìn)制數(shù) -1010 -1010 的原碼、反碼和補(bǔ)碼的原碼、反碼和補(bǔ)碼已知已知XX補(bǔ)補(bǔ) = 11100= 11100，求，求 X (X (真值真值) ) 10101010原原 = = 0 010101010 10101010反反 = = 0 01010101010101010補(bǔ)補(bǔ) = = 0 010101010 -1010-1010原原 = = 1 110101010 -1010-1010反反 = = 1

44、 101010101-1010-1010補(bǔ)補(bǔ) = = 1 101100110 X X的真值為的真值為 - -0100 0100 正數(shù)的正數(shù)的、和和均相同均相同負(fù)數(shù)的負(fù)數(shù)的符號(hào)位符號(hào)位為為1 1，其余位，其余位不變不變負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)符號(hào)位符號(hào)位為為1 1，其余位，其余位取反取反負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)符號(hào)位為符號(hào)位為1 1，其余位其余位取反后取反后+1+1X X補(bǔ)碼的補(bǔ)碼，即補(bǔ)碼的補(bǔ)碼，即為為X X的真值！的真值！計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-48 一個(gè)正數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示形式一個(gè)正數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示形式相同，符號(hào)位置相同，符號(hào)位置0 0，其它位是數(shù)的真值。，其它位是數(shù)的真值。一個(gè)負(fù)數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示形式

45、一個(gè)負(fù)數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示形式為：為：負(fù)數(shù)的原碼負(fù)數(shù)的原碼符號(hào)位符號(hào)位1 1其余位是該數(shù)的絕對(duì)值其余位是該數(shù)的絕對(duì)值負(fù)數(shù)的反碼負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位符號(hào)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(bǔ)碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼符號(hào)位符號(hào)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00000000 -0 -0原原10001000不唯一不唯一 +0 +0反反00000000 -0 -0反反11111111不唯一不唯一 +0 +0補(bǔ)補(bǔ)000000 -0 -0補(bǔ)補(bǔ)000000唯一唯一 真值零的表示：真值零的表示：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-49 定點(diǎn)數(shù)是小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)。定點(diǎn)數(shù)是小數(shù)點(diǎn)位置

46、固定的數(shù)。 根據(jù)小數(shù)點(diǎn)根據(jù)小數(shù)點(diǎn)隱含固定位置隱含固定位置不同，可分為：不同，可分為：純小數(shù)，其絕對(duì)值小于純小數(shù)，其絕對(duì)值小于1 1。純整數(shù)。純整數(shù)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-50 浮點(diǎn)數(shù)是小數(shù)點(diǎn)位置不固定，根據(jù)需要而浮浮點(diǎn)數(shù)是小數(shù)點(diǎn)位置不固定，根據(jù)需要而浮動(dòng)。它既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分。動(dòng)。它既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分。階符階符階碼階碼尾符尾符尾數(shù)尾數(shù)31 30 24 23 22 031 30 24 23 22 0階碼部分階碼部分尾數(shù)部分尾數(shù)部分階碼階碼：補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)，表示該數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置：補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)，表示該數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置尾數(shù)尾數(shù)：補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)，表示數(shù)據(jù)的有效位數(shù)：補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)，表示數(shù)據(jù)的有效位數(shù)數(shù)的取值

47、范圍數(shù)的取值范圍：-1-12 2127127(1-2(1-2-23-23) )2 2127127計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-511 1、一個(gè)數(shù)的反碼為、一個(gè)數(shù)的反碼為0000111100001111，求真值。，求真值。2 2、一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼為、一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼為1000111110001111，求真值。，求真值。3 3、(-66)(-66)1010的補(bǔ)碼是多少？的補(bǔ)碼是多少？4 4、寫(xiě)出、寫(xiě)出27-11227-112的補(bǔ)碼運(yùn)算過(guò)程。的補(bǔ)碼運(yùn)算過(guò)程。5 5、(3865.475)(3865.475)1010的浮點(diǎn)存儲(chǔ)形式是的浮點(diǎn)存儲(chǔ)形式是_?_?6 6、(-3865.475)(-3865.475)1010的浮點(diǎn)存

48、儲(chǔ)形式是的浮點(diǎn)存儲(chǔ)形式是_?_?計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-52四、計(jì)算機(jī)中信息編碼四、計(jì)算機(jī)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼信息交換碼) )。 國(guó)際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼國(guó)際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼(ISO 646)(ISO 646)。 ASCIIASCII碼是對(duì)數(shù)字、字母、通用符號(hào)和控制碼是對(duì)數(shù)字、字母、通用符號(hào)和控制符號(hào)等字符進(jìn)行編

49、碼。符號(hào)等字符進(jìn)行編碼。 ASCIIASCII碼：碼：7 7位位128128種編碼組合種編碼組合0000000111111100000001111111計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-530 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 01 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 r

50、0 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 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

51、 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 b4 4低四位低四位b b3 3b b2 2b b1 1b b0 0ASCIIASCII碼的字符集碼的字符集： 1010個(gè)數(shù)字：個(gè)數(shù)字：0 09 9 525

52、2個(gè)大、小寫(xiě)字母?jìng)€(gè)大、小寫(xiě)字母 2525個(gè)特殊字符個(gè)特殊字符比較大小比較大小：009A9AZaZazbB B. 6Bb A. 6bB B. 6Bb C. bB6 D. Bb6 C. bB6 D. Bb6BBCC計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-6610.10.在內(nèi)存若漢字以在內(nèi)存若漢字以GB2312GB2312的內(nèi)碼表示，已知存儲(chǔ)的內(nèi)碼表示，已知存儲(chǔ)6 6個(gè)字節(jié)的字符個(gè)字節(jié)的字符串，其十六進(jìn)制內(nèi)容依次為：串，其十六進(jìn)制內(nèi)容依次為：6AH6AH、B1HB1H、D2HD2H、53H53H、C8HC8H、B4HB4H，這個(gè)字符串中有這個(gè)字符串中有_個(gè)漢字。個(gè)漢字。 A. 0 B. 1 C. 2 D.3 A. 0 B

53、. 1 C. 2 D.311.11.漢字漢字“辦辦”的區(qū)位碼是的區(qū)位碼是16761676，其機(jī)內(nèi)碼是，其機(jī)內(nèi)碼是_。 A. 4908H B. B188H C. B1D8H D. B0ECH A. 4908H B. B188H C. B1D8H D. B0ECH12.12.一個(gè)漢字字形采用一個(gè)漢字字形采用32323232點(diǎn)陣時(shí)，其字形碼要占點(diǎn)陣時(shí)，其字形碼要占_._. A. 32B B. 72B C. 128B D. 288B A. 32B B. 72B C. 128B D. 288B CDC計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-671313微機(jī)內(nèi)存容量的基本單位是（微機(jī)內(nèi)存容量的基本單位是（ ）A A字符字符 B

54、 B字節(jié)字節(jié) C C二進(jìn)制位二進(jìn)制位 D D扇區(qū)扇區(qū)1414漢字系統(tǒng)中的漢字字庫(kù)里存放的是漢字的（漢字系統(tǒng)中的漢字字庫(kù)里存放的是漢字的（ ）A A機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼 B B輸入碼輸入碼 C C字形碼字形碼 D D國(guó)標(biāo)碼國(guó)標(biāo)碼BC計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-68一、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)一、邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 1.1.邏輯變量和邏輯函數(shù)邏輯變量和邏輯函數(shù) 邏輯變量邏輯變量：這種具有邏輯屬性的變量。：這種具有邏輯屬性的變量。 邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)：隨邏輯變量的變化而改變。：隨邏輯變量的變化而改變。 表示方法表示方法：邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式、真值表真值表、卡諾圖、卡諾圖Y=f(A,B)YAB 邏輯變量和函邏輯變量和函數(shù)的值，只有數(shù)的值，

55、只有“0”0”和和“1”1”兩個(gè)值，也兩個(gè)值，也叫做叫做邏輯邏輯0 0，邏輯邏輯1 1。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-69 邏輯變量之間的運(yùn)算邏輯變量之間的運(yùn)算稱(chēng)為邏輯運(yùn)算稱(chēng)為邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算是邏輯運(yùn)算是位運(yùn)算位運(yùn)算，位與位之間沒(méi)有聯(lián)系，位與位之間沒(méi)有聯(lián)系邏輯運(yùn)算有三種基本運(yùn)算邏輯運(yùn)算有三種基本運(yùn)算或、與、非或、與、非“或或” 邏輯加邏輯加“與與” 邏輯乘邏輯乘“非非” 邏輯否定邏輯否定 （“半加半加” 異或運(yùn)算）異或運(yùn)算）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-70或運(yùn)算或運(yùn)算邏輯加法邏輯加法或運(yùn)算法則：或運(yùn)算法則：A+B=CA+B=C0+0=00+0=00+1=10+1=1 1+0=11+0=11+1=11+1=1例如：例

56、如：10100001+10011011=?10100001+10011011=?101000011010000110011011100110111011101110111011A BY=A+B0 00 00 10 11 01 01 11 10 01 11 11 1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-71與運(yùn)算與運(yùn)算邏輯乘法邏輯乘法與運(yùn)算法則：與運(yùn)算法則：A AB=CB=C0 00=00=00 01=01=0 1 10=00=01 11=11=1例如：例如：101000011010000110011011=?10011011=?1000000110000001100110111001101110100001101

57、00001A BY=AB0 00 00 10 11 01 01 11 10 00 00 01 1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-72非運(yùn)算非運(yùn)算邏輯否定邏輯否定非運(yùn)算法則：非運(yùn)算法則： = = 1 （非（非0等于等于1） = = 0 （非（非1等于等于0）例如：例如：1001= 1001= 0101100110A Y=A0 01 11 10 0計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-73半加運(yùn)算半加運(yùn)算邏輯異或邏輯異或半加運(yùn)算法則：半加運(yùn)算法則：0 00 0 11 1 01 1 10 例如：例如：1010000110100001 10011011=?10011011=? 變量相異變量相異 “1”變量相同變量相同 “0”00111

58、0101001101110100001A BY=A B0 00 00 10 11 01 01 11 10 01 11 10 0Y=A B=AB+AB計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-74 3. 3.邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)的基本定律0-10-1律律A0A00 0A+1A+11 1自等律自等律A1A1A AA+0A+0A A重疊律重疊律AAAAA AA+AA+AA A互補(bǔ)律互補(bǔ)律AAAA0 0A+AA+A1 1交換律交換律ABABBABAA+BA+BB+AB+A結(jié)合律結(jié)合律A(BC)A(BC)(AB)C(AB)CA+(B+C)A+(B+C)(A+B)+C(A+B)+C分配律分配律A(B+C)A(B+C)ABA

59、BACAC A ABCBC(A+B)(A+C)(A+B)(A+C)吸收律吸收律A(A+B)A(A+B)A AA+ABA+ABA A計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-75二、基本邏輯電路二、基本邏輯電路 1.1.與門(mén)電路與門(mén)電路 實(shí)現(xiàn)邏輯乘法功能的電路實(shí)現(xiàn)邏輯乘法功能的電路 邏輯表達(dá)式是：邏輯表達(dá)式是：F=AF=AB B 當(dāng)當(dāng)A=B=1A=B=1F=1F=1，否則否則F=0F=0 2.2.或門(mén)電路或門(mén)電路 實(shí)現(xiàn)邏輯加法功能的電路實(shí)現(xiàn)邏輯加法功能的電路 邏輯表達(dá)式是：邏輯表達(dá)式是：F=A+BF=A+B 當(dāng)當(dāng)A=B=0A=B=0F=0F=0，否則否則F=1F=1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-76 3.3.非門(mén)電路非門(mén)電路 實(shí)現(xiàn)

60、邏輯取反功能的電路實(shí)現(xiàn)邏輯取反功能的電路 邏輯表達(dá)式是：邏輯表達(dá)式是：F=AF=A 當(dāng)當(dāng)A=0A=0F=1F=1；當(dāng)；當(dāng)A=1A=1F=0F=0 4.4.與非門(mén)電路與非門(mén)電路 由與門(mén)、非門(mén)組合的電路由與門(mén)、非門(mén)組合的電路 邏輯表達(dá)式是：邏輯表達(dá)式是：F=AF=AB B 當(dāng)當(dāng)A=B=1A=B=1F=0F=0，否則，否則F=1F=1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1-77 5. 5.異或門(mén)電路異或門(mén)電路 由與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)組合的邏輯電路由與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)組合的邏輯電路 邏輯表達(dá)式是：邏輯表達(dá)式是：F=AF=AB+AB+AB B 當(dāng)當(dāng)A=B=0A=B=0或或1F=01F=0，否則，否則F=1F=1與、或、非門(mén)電路的不同組合，與、或、