01第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

1、第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識12345計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)計(jì)算機(jī)的信息單位數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示計(jì)算機(jī)概述1. 電子計(jì)算機(jī)的誕生計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史根據(jù)馮諾依曼原理，1946年，世界上第一臺電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī) ENIAC ( Electronic Numerical Integrator And Calculator )在美國誕生。重達(dá)30噸占地250m2啟動(dòng)工耗150000瓦18000個(gè)電子管保存80個(gè)字節(jié)計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)分代時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一1946-1955電子管機(jī)器語言與匯編語言科學(xué)計(jì)算二1956-1963晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三1964-

2、1971集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四1971-1980大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域五1980-今大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路把信息采集、存儲、處理、通信同人工智能結(jié)合的智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域劃分標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)計(jì)算機(jī)制造過程中各邏輯功能部件采用的電子器件的不同進(jìn)行劃分。計(jì)算機(jī)概述未來新型計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī) 利用光作為信息的傳輸媒體 生物計(jì)算機(jī)（分子計(jì)算機(jī)）20世紀(jì)80年代中期開始研制，其最大的特點(diǎn)是采用了生物芯片量子計(jì)算機(jī)是指利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。納米計(jì)算機(jī)從MEMS（Micro Electromechanical Sys

3、tem，微電子機(jī)械系統(tǒng)）起步，把傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī)分類 按性能分類巨型機(jī)速度最快、處理能力最強(qiáng)。例如：曙光4000L644GB內(nèi)存，浮點(diǎn)運(yùn)算達(dá)每秒3萬億次大型機(jī)大型、通用、較快、較強(qiáng)。作“客戶機(jī)/服務(wù)器”的服務(wù)器。作“終端/主機(jī)”的主機(jī)。小型機(jī)規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)試制周期短。工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡單。微型計(jì)算機(jī)小、巧、輕、使用方便、價(jià)格便宜。中央處理器：一個(gè)芯片。工作站介于PC與小型機(jī)之間。高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)的指標(biāo)存儲容量的單位是字節(jié)（Byte，縮寫為B）。常用的單位還有千字節(jié)KB，兆字節(jié)MB和千兆（吉

4、）字節(jié)或千兆字節(jié)GB，千千兆字節(jié)TB。計(jì)算機(jī)CPU的處理速度可以用每秒鐘處理的指令數(shù)來表示，也可以用每秒鐘處理的事務(wù)數(shù)來表示。是指CPU能夠存儲多少位的數(shù)據(jù)，位數(shù)越多，CPU一次能夠處理的信息量就越大。通常8位二進(jìn)制數(shù)稱為一個(gè)字節(jié)（Byte），簡稱B。16位是一個(gè)字（Word），32位是一個(gè)漢字長。 位(Bit) 速度容量可靠性帶寬系統(tǒng)的可靠性通常用平均無故障時(shí)間（Mean Time Between Failure，MTBF）和平均故障修復(fù)時(shí)間（Mean Time To Repair，MTTR）來表示。MTBF是指多長時(shí)間系統(tǒng)發(fā)生一次故障。MTTR是指修復(fù)一次故障所需要的時(shí)間。如果系統(tǒng)的MTB

5、F時(shí)間很長，MTTR時(shí)間很短，那么該系統(tǒng)的可靠性就很高。計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速率也稱為帶寬，他反映計(jì)算機(jī)的通信能力，單位為bps，表示每秒鐘傳輸一位。常用的單位還有Kbps、Mbps、Gbps等。 計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)的指標(biāo)第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識12345計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)計(jì)算機(jī)的信息單位數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)數(shù)據(jù)與信息、信息技術(shù)和信息社會(huì)信息是對人有用的數(shù)據(jù)，他們可能影響到人們的行為與決策。一般來說，信息既是對各種事物變化的描述和特征的反映，又是事物之間相互作用和聯(lián)系的表示。數(shù)據(jù)（Data）是信息（Information）的載體，是對事實(shí)、概念或指令的一種特殊表達(dá)形式

6、。數(shù)據(jù)可分為數(shù)值型和非數(shù)值型（文字、圖形、圖像、音頻、動(dòng)畫、視頻等）。數(shù)據(jù)與信息信息社會(huì)給人們帶來的是全新的生活和工作方式。在信息社會(huì)里，信息是技術(shù)、信息是知識、信息是一種寶貴的資源。計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)數(shù)據(jù)與信息、信息技術(shù)和信息社會(huì)信息技術(shù)（Information Technology，IT）是指人類在獲取信息、處理信息、傳播信息和存儲信息中所用到的技術(shù)。信息技術(shù)信息社會(huì)計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用1科學(xué)計(jì)算2數(shù)據(jù)（或信息）處理3過程控制（或?qū)崟r(shí)控制）4計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)5人工智能6電子商務(wù)7虛擬現(xiàn)實(shí)8信息高速公路第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識12345計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)計(jì)算機(jī)的信息單位

7、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示1.3計(jì)算機(jī)的信息單位1位（Bit）是計(jì)算機(jī)中構(gòu)成信息的最小單位。一位二進(jìn)制數(shù)（取值為0或1）可表示21=2個(gè)信息。2字節(jié)（Byte）是計(jì)算機(jī)中的基本信息單位。一個(gè)字節(jié)可以代表一個(gè)數(shù)字、一個(gè)字母或一個(gè)特殊符號，它能表示256種字符。3字（Word）是位的組合，其長度通常是1個(gè)字節(jié)的整數(shù)倍。它是計(jì)算機(jī)一次性進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算的單位。4字的位數(shù)叫做字長，是計(jì)算機(jī)一次可處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。一般來說，字的長度愈長，計(jì)算機(jī)的性能也就愈好。第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識12345計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)計(jì)算機(jī)的信息單位數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示

8、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換基數(shù)：一種數(shù)制由R個(gè)基本字符組成，則基數(shù)為R。十進(jìn)制數(shù)展開如： 123.78=1*102 +2*101 +3*100 +7*10-1 +8*10-2進(jìn)制 基數(shù)基本符號二進(jìn)制R=20,1八進(jìn)制R=80,1,2,3,4,5,6,7十進(jìn)制R=100,1,2,3,4,5,6,7,8,9 十六進(jìn)制R=160,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F數(shù)制的概念數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)值的展開數(shù)=（本值位權(quán)）之和位權(quán)=(基數(shù))位序 -1 冪位序 ：小數(shù)點(diǎn)分界。向左：個(gè)位為1，十位為2，依此類推；向右：十分位為0，百分位為-1，依此類推。如十進(jìn)制數(shù)展開：987.654=9 102+8 10

9、1+7 100+6 10-1+5 10-2+4 10-3進(jìn)位計(jì)數(shù)制的進(jìn)位規(guī)則：逢 R 進(jìn) 一數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1、R進(jìn)制向十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：按位權(quán)展開(110.011)2=1 22+1 21+0 20+0 2-1+1 2-2+1 2-3=(6.375)10(751.64)8=7 82+5 81+1 806 8-1+4 8-2=(489.8125)10(2AF)16=2 162+A 161+F 160=2 162+10 161+15 160(687)10兩種重點(diǎn)轉(zhuǎn)換：R進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 2、十進(jìn)制向R進(jìn)制的轉(zhuǎn)換： 十進(jìn)制向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換： 整數(shù)部分：除基倒取

10、余數(shù)法。小數(shù)部分：乘基取整順排法。數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制向八進(jìn)制轉(zhuǎn)換： ( 348 )10 ( 534 )8 348 8=434 43 8=5.3 5 8=0.53十進(jìn)制向十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換： ( 348 )10 ( 15C )16 34816=21.C 2116=1.5 116=0.12 2、十進(jìn)制向R進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制向十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換：4位二進(jìn)制數(shù)與1位十六進(jìn)制數(shù)值相對應(yīng)（00001111對應(yīng)0F）例：( 11, 1100, 0111 )2 = (3C7 )16 0011 1100 0111 3 C 72二進(jìn)制向八進(jìn)制轉(zhuǎn)換：3位二進(jìn)制數(shù)與1位八進(jìn)制數(shù)值相對應(yīng)（000111對應(yīng)07）例：(1

11、, 111, 001, 011 )2= (1713 )8 001 111 001 011 1 7 1 313、二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換：數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換：例： ( 2D4 )16 =( 0010, 1101, 0100 )2 2 D 4 0010 1101 01004八進(jìn)制向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換：例： ( 432 )8 = ( 100, 011, 010 )2 4 3 2 100 011 01033、二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換：第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識12345計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)計(jì)算機(jī)的信息單位數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示1. 數(shù)據(jù)型數(shù)據(jù)

12、在計(jì)算機(jī)中的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼與表示任何一個(gè)非二進(jìn)制整數(shù)在算機(jī)中都是以二進(jìn)制形式存放的，并且用最高位作為數(shù)值的符號位。“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，每個(gè)數(shù)據(jù)占用一個(gè)或多個(gè)字節(jié)。2. 原碼、反碼和補(bǔ)碼計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼與表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示是以這個(gè)二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼形式表示的。任何正數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼的形式完全相同，負(fù)數(shù)則各自有不同的表示形式。 原碼：正數(shù)的符號位用0表示，負(fù)數(shù)的符號位用1表示，數(shù)值部分用二進(jìn)制表示。反碼：正數(shù)的反碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反。 補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是反碼加1。3. 數(shù)的

13、定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼與表示定點(diǎn)數(shù)分為定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)。例如，8位二進(jìn)制數(shù)-0.1010111在計(jì)算機(jī)中的定點(diǎn)表示形式為11010111。定點(diǎn)整數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)隱含固定在整個(gè)數(shù)值的最后，符號位右邊所有的位數(shù)表示的是一個(gè)整數(shù)。定點(diǎn)小數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)隱含固定在最高數(shù)據(jù)位的左邊，最大數(shù)為0。3. 數(shù)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼與表示浮點(diǎn)數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)，它既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分。在計(jì)算機(jī)中通常把浮點(diǎn)數(shù)表示為階碼和尾數(shù)兩部分，其中階碼一般用補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)表示，尾數(shù)用補(bǔ)碼或原碼定點(diǎn)小數(shù)表示。階符表示指數(shù)的符號位、階碼表示冪次、數(shù)符表示尾數(shù)的符號位、尾數(shù)

14、表示規(guī)格化后的小數(shù)值。ASCII碼(American Standard Code for Information Interchange)計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示西文字符編碼128個(gè)常用字符，用7位二進(jìn)制編碼，從0到127?？刂谱址?32，127；普通字符：94個(gè)。1個(gè)西文字符由7位二進(jìn)制數(shù)表示。在計(jì)算機(jī)內(nèi)1個(gè)西文字符占8位，最高位取0。例如：“a”字符的編碼為1100001，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97； 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示漢字編碼漢字國標(biāo)碼一個(gè)漢字占兩字節(jié)（16位），每字節(jié)最高位為0，其余由7位二進(jìn)制數(shù)表示。共6763個(gè)漢字，分兩級。漢字機(jī)內(nèi)碼（擴(kuò)展ASCII碼）漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式，每字節(jié)最高位為1。漢字輸入碼音碼類 全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等 形碼類 五筆字型法、鄭碼輸入法等 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示漢字編碼漢字字型碼打印或顯示時(shí)使用，用點(diǎn)陣構(gòu)成。點(diǎn)