計算機基礎知識(2)講述

1、第一章 計算機基礎知識本章主要內(nèi)容計算機發(fā)展的四個階段計算機的主要特點馮諾依曼原理和馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖計算機的主要技術(shù)指標進制及其相互轉(zhuǎn)換表示方法計算機中數(shù)的表示方法第一節(jié) 概述一、計算機的定義 計算機是一種自動地、高速地、精確地、具有記憶（存儲）能力、邏輯判斷能力、可靠性能的數(shù)字化信息 處理電子設備。二、計算機的誕生 1941年，阿塔納索夫，雛形計算機ABC 1945年，?？颂?、戈德斯坦等，第一臺計算 機ENIAC第一節(jié) 概述三、計算機的發(fā)展 第一代電子管電子管計算機（1946-1958） 特點：速度慢，內(nèi)存小，體積大，造價貴 第二代晶體管晶體管計算機（1958-1964） 特點：速度稍快，內(nèi)存

2、稍大，體積縮小，成本降低 第三代中小規(guī)模集成電路中小規(guī)模集成電路計算機（1964-1974） 特點：速度較快，體積更小，造價更低 第四代大規(guī)模大規(guī)模/超大規(guī)模集成電超大規(guī)模集成電 路路計算機（1974-至今） 特點：速度最快，內(nèi)存最大，體積最小，成本最低第一節(jié) 概述四、計算機的特點 運算速度快、計算機精度高（計算精度32 位以上） 具有邏輯判斷和記憶個能力 高度的自動化和靈活性五、計算機系統(tǒng)組成 計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)組成第一節(jié) 概述1. 硬件：硬件：構(gòu)成計算機的電子的、機械的物理 實體，即看得見摸得著的電子元器件2.硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)=輸入設備+輸出設備+存儲器+運算器

3、+控制器（見書P5 馮諾依曼圖） 存儲器=主存儲器（內(nèi)存）+輔存儲器（外存） 運算器+控制器=中央處理器（CPU） 運算器+控制器+主存儲器=主機 輸入設備+輸出設備+輔助存儲器=外部設備第一節(jié) 概述3. 計算機系統(tǒng)主要技術(shù)指標（P5-6） 字長：指CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的寬度或位數(shù)。 主頻：CPU內(nèi)核電路的實際運行頻率，也是CPU 自身工作頻率。 運算速度：常用單位時間內(nèi)執(zhí)行多少條指令來表 示。（MIPS） 內(nèi)存容量：常以字節(jié)字節(jié)作為單位 （存儲器單位換算） 數(shù)據(jù)輸入輸出速率：主機與外部設備交換速率第一節(jié) 概述六、計算機的系統(tǒng)軟件 1.軟件：軟件：提高計算機使用率、擴大計算機功能的 程序總稱，它

4、由各種程序和數(shù)據(jù)組成。 2.軟件系統(tǒng)的組成 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)=系統(tǒng)軟件+應用軟件 系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)和各種各種系統(tǒng)使用程序。 應用軟件：應用軟件：為特定目的開發(fā)或購置的應用程序。 操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)是對計算機系統(tǒng)的硬件、 軟件資源進行控制和管理，方便用戶， 提高系統(tǒng)資源利用率的程序系統(tǒng)(圖示)第一節(jié) 概述七、計算機的應用（P18） 1. 科學計算 2. 事務處理 3. 過程控制 4. 輔助設計 5. 人工智能 6. 網(wǎng)絡應用第二節(jié) 數(shù)制與編碼 計算機中的信息用二進制的形式表示一、計算機中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 1. 數(shù)制的基本概念 一個數(shù)的展開式：N=dn-1bn-1 + dn-2

5、bn-2 + d1b1 + d0b0 + d-1b-1 + +d-mb-m 其中：n 整數(shù)的總位數(shù) m 小數(shù)的總位數(shù) d下標 表示該位的數(shù)碼 b 表示進位制的基數(shù) b上標 表示該位的位權(quán) 第二節(jié)數(shù)制與編碼經(jīng)常使用的表示數(shù)制的方法： a. 在數(shù)字后面加相應的英文字母 B表示二進制，O表示八進制，D表示十進制 （?？墒÷裕?，H表示十六進制數(shù)。 相應表示：1101B 、126O、879D、570Hb. 在括號外面加數(shù)字下標 相應表示：(1101)2 、(126)8、(879)10 、(570)16 （不同數(shù)制的基數(shù)、數(shù)碼、進位關(guān)系和表示法見書本P9表1.1）第二節(jié)數(shù)制與編碼2. 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 例1

6、.1 將十進制整數(shù)(103)10轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。 采用“除2倒取余”法： 例1.2 將十進制小數(shù)(0.8125)10轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù)。 采用“乘2順取整”法： 例1.3 將十進制整數(shù)(1685)10轉(zhuǎn)換為八進制小數(shù)。 采用“除8倒取余”法： 第二節(jié)數(shù)制與編碼例1.4 將十進制整數(shù)(2347)10轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)。 采用“除16倒取余”法：例1.5 將十進制整數(shù)(0.7125)10轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)。 采用“乘8順取整”法：例1.6 將十進制小數(shù)(0.8129)10轉(zhuǎn)換為十六進制小數(shù)。 采用“乘16順取整”法：第二節(jié)數(shù)制與編碼例1.7 將二進制數(shù)(1011001.101)2轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。 采用“按

7、位權(quán)展開求和”法：例1.10 將八進制整數(shù)(3157.462)8轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。 采用“一分為三”法：例1.11 將二進制整數(shù)(10011010110.10101011)2轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。 采用“三合一”法：第二節(jié) 數(shù)制與編碼關(guān)于2-8、2-16進制之間轉(zhuǎn)換運算的補充： 采用8421法，即記住0-3號上的二進制權(quán)數(shù)，然后將八或十六進制數(shù)拆成8421的和。在8421的權(quán)中，含有哪個，就將該權(quán)所在的位置置1。權(quán)數(shù)與編號的對應如下表：編號 3 2 1 0權(quán)數(shù) 8 4 2 1 23 22 21 20第二節(jié) 數(shù)制與編碼二、計算機中數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 1. 基本概念基本概念 a. 數(shù)值編碼：計算機內(nèi)部表示二進

8、制數(shù)的方法。 b. 機器數(shù)：把一個數(shù)及其符號在機器中的表示 加以數(shù)值化，這樣的數(shù)稱為機器數(shù)。 c. 真值：機器數(shù)所代表的數(shù)。 計算機中正負號的表示：計算機中正負號的表示： 通常規(guī)定每個字長的最高位為符號位，用“0”表示正數(shù)，用“1”表示負數(shù)。第二節(jié) 數(shù)制與編碼2. 帶符號數(shù)的原碼、反碼、補碼表示帶符號數(shù)的原碼、反碼、補碼表示 在計算機中對帶符號數(shù)的表示方法有原碼原碼、補碼補碼和反碼反碼三種形式。 原碼原碼表示法規(guī)定符號位用數(shù)碼符號位用數(shù)碼0 0表示正號，用數(shù)碼表示正號，用數(shù)碼1 1表表示負號，數(shù)值部分按一般二進制形式表示。示負號，數(shù)值部分按一般二進制形式表示。 反碼反碼表示法規(guī)定正數(shù)的反碼和原

9、碼相同正數(shù)的反碼和原碼相同，負數(shù)的反碼負數(shù)的反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位求反。是對該數(shù)的原碼除符號位外各位求反。 正數(shù)的補碼正數(shù)的補碼與原碼相同，與原碼相同，負數(shù)補碼負數(shù)補碼則先對該數(shù)的原碼則先對該數(shù)的原碼除符號外各位取反，然后末位加除符號外各位取反，然后末位加第二節(jié) 計算機中的信息表示三、計算機中常用的編碼 1. 美國信息交換標準代碼（ASCII） 2. 二-十進制編碼BCD碼 8421編碼：用4位二進制數(shù)表示1位十進制數(shù)， 自左至右每位對應的權(quán)位是8、4、2、1。 如356D的BCD碼為：0011 0101 0110 3.漢字編碼 見課本P18作業(yè)P21 1-1、 1- 3 、 1-

10、4 、 1- 8、 1- 9、 1-10 下個星期一交 十進制數(shù)13689.2576的展開式表示： 13689.2576 =1*105-1+3*105-2+6*105-3 +8*105- 4+9*105-5+2*10-1+5*10-2+ 7*10-3+ 6*10-4=1*104+3*103+6*102+8*101+9*100+ 2*10-1+5*10-2+ 7*10-3+6*10-4 十進制數(shù)的展開式舉例數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.1 2 103 2 51 余數(shù)為1 2 25 余數(shù)為1 2 12 余數(shù)為1 2 6 余數(shù)為0 2 3 余數(shù)為0 2 1 余數(shù)為1 2 0 余數(shù)為1所以， (103)10= (1

11、100111)2數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.2 0.81522=1.625 取整數(shù)位1 0.6252=1.25 取整數(shù)位1 0.25 2=0.5 取整數(shù)位0 0.5 2=1.0 取整數(shù)位1 所以，(0.8125)10= (0.1101)2數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.3 8 1685 8 210 余數(shù)為5 8 26 余數(shù)為2 8 3 余數(shù)為2 8 0 余數(shù)為3 所以， (1685)10= (3225)8數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.4 16 2347 16 146 余數(shù)為11（十六進制為B） 16 9 余數(shù)為2 16 0 余數(shù)為9 所以， (1685)10= (92B)16數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.5 0.7125 8 =5.7 取整數(shù)位5

12、0.78 = 5.6 取整數(shù)位5 0.6 8 = 4.8 取整數(shù)位4 0.8 8 = 6.4 取整數(shù)位6 所以，(0.7125)10 (0.5546)8注意：注意： 有些轉(zhuǎn)換不一定使得小數(shù)為0，只要按要求取夠有效位數(shù)即可。數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.6例1.6 0.8129 16=13.0064 取整數(shù)位13（十六進制為D） 0.0064 16=0.1024 取整數(shù)位0 0.1024 16=1.6384 取整數(shù)位1 0.6384 16=10.2144 取整數(shù)位10（十六進制為A） 取數(shù)據(jù)的計算精度為小數(shù)后4位數(shù)。 所以，(0.8129)10=(0.D01A)16數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.7、1.10例1.7 (10

13、11001.101)2=126 +1 24 +123+1 20 +12-1+12-3= 64+16+8+1+0.5+0.125 = (89.625)10 例1.10 3 1 5 7. 4 6 2 011 001 101 111. 100 110 010所以， (3157.462)8=(11001101111.100110010)2 數(shù)制轉(zhuǎn)換 例1.11例1.11 010 011 010 110. 101 010 110 2 3 2 6. 5 2 6 所以， (10011010110.101010110)2= (2326.526)10 8421轉(zhuǎn)換法舉例二進制數(shù) 1 1 1 1 0 1 八進制數(shù)

14、 7=4 + 2 + 1 5=4 + 0 + 1對應的權(quán)數(shù) 22 21 20 22 21 20二進制位號 2 1 0 2 1 0二進制數(shù) 1 1 1 0十六進制數(shù) E=8 + 4+ 2+ 0對應的權(quán)數(shù) 23 22 21 20 二進制位號 3 2 1 0原、反、補碼舉例例 （設機器字長為8） 若 N1=+1000100， N2=1000100， 則 N1原=01000100 N2原=11000100 N1反=01000100 N2反=10111011 N1補=01000100 N2補=10111100數(shù)據(jù)的存儲單位及其轉(zhuǎn)換1、位（bit):一位二進制數(shù)0或12、字節(jié)：8位二進制數(shù)3、字：2 個字節(jié)4、千字節(jié)（KB） 1KB=1024B5、兆字節(jié)（MB） 1MB=1024K