講稿 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、講稿 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第1頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 本章主要講解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史、基本組成和工作原理以及數(shù)制和編碼等最基礎(chǔ)的知識(shí)。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)該掌握以下內(nèi)容：l 將計(jì)算機(jī)發(fā)展劃分為四個(gè)階段的標(biāo)志l 計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)及其理解l 馮諾依曼原理和馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖l 計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)l 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換方法l 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法l ASCII碼和漢字編碼l 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)方向第2頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.1 概述1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

2、第3頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史 從1946年美國賓夕法尼大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)的英文縮寫）至今，短短五十多年的時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。元件制作工藝水平的不斷提高是計(jì)算機(jī)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此以計(jì)算機(jī)元器件的變革作為標(biāo)志，將計(jì)算機(jī)的發(fā)展劃分為四個(gè)階段，這四個(gè)階段通常稱為計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)時(shí)代 。第4頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1第一代計(jì)算機(jī)（19461958年）其主要特征是采用電子管作為主要元器件。2第二代計(jì)算機(jī)（19581964年）其主要特征是

3、由電子管改為晶體管。 3第三代計(jì)算計(jì)算機(jī)導(dǎo)論機(jī)（19641974年）其主要特征是用半導(dǎo)體中小規(guī)模集成電路代替分立元件的晶體管。 4第四代計(jì)算機(jī)（1974年至今）其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計(jì)算機(jī)的主要功能部件。 第5頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1運(yùn)算速度快、精度高 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，慢則每秒數(shù)萬次，快則每秒上億次?，F(xiàn)在世界上最快的計(jì)算機(jī)每秒可以運(yùn)算幾十億次以上。如果與每秒一百萬次的計(jì)算機(jī)相比，它連續(xù)工作一小時(shí)所完成的工作量，一個(gè)人一生也做不完。 計(jì)算機(jī)的字長越長，其精度越高。目前的個(gè)人計(jì)算機(jī)的精度已經(jīng)達(dá)到了十位、十六有效數(shù)字。對(duì)

4、于氣象預(yù)報(bào)等復(fù)雜、時(shí)間性強(qiáng)的工作，沒有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單靠手工已無法實(shí)現(xiàn)。第6頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三2具有邏輯判斷和記憶能力 計(jì)算機(jī)有準(zhǔn)確的邏輯判斷能力和高超的記憶能力?？梢园妖嫶蟮膰窠?jīng)濟(jì)信息或一個(gè)大圖書館的全部文獻(xiàn)資料目錄和索引存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，隨時(shí)提供情報(bào)檢索服務(wù)。 計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力、邏輯判斷能力和記憶能力三者的結(jié)合，使之可以模仿人的某些智能活動(dòng)。因此，計(jì)算機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是計(jì)算的工具，而是人類腦力延伸的重要助手。有時(shí)把計(jì)算機(jī)稱作“計(jì)算機(jī)”，就是這個(gè)原因。第7頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三3高度的自動(dòng)化和靈活性 計(jì)算機(jī)采

5、取存儲(chǔ)程序方式工作，即把編好的程序輸入計(jì)算機(jī)，機(jī)器便可依次逐條執(zhí)行。這就使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化和靈活性。 每臺(tái)計(jì)算機(jī)提供的基本功能是有限的，這是在設(shè)計(jì)和制造時(shí)就決定了的。然而，計(jì)算機(jī)區(qū)別于其他機(jī)器之處，就在于這些有限的功能，可以在人的精心編排設(shè)計(jì)下，快速自動(dòng)地完成多種多樣基本功能序列。從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的通用性，達(dá)到計(jì)算機(jī)應(yīng)用的各種目的。 第8頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩大部分組成。 1.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 由一系列電子元器件按照一定邏輯關(guān)系聯(lián)接而成，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)由

6、操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、以及各種軟件工具等各種軟件程序組成。計(jì)算機(jī)軟件指揮、控制計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運(yùn)行、工作，從而達(dá)到我們預(yù)定的目標(biāo)。 第9頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成 控制器 只讀存儲(chǔ)器（ROM） 隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM） 硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主機(jī)部分外圍部分軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件（DOS 、Windows、UNIX等） 應(yīng)用軟件（Office、Photoshop等）中央處理器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器外存儲(chǔ)器（硬盤、軟盤、光盤）輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀）輸出設(shè)備（顯示器、打印機(jī)）第10頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 1

7、.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（1）馮諾依曼原理（Von Neumann）（2）計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)（3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)第11頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（1）馮諾依曼原理（Von Neumann） 計(jì)算機(jī)的基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制。 該原理最初是由匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼于1945年提出來的，故稱為馮諾依曼原理。 按照馮諾依曼原理構(gòu)造的計(jì)算機(jī)又稱馮諾依曼計(jì)算機(jī)，其體系結(jié)構(gòu)稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)。目前計(jì)算機(jī)已發(fā)展到了第四代，基本上仍然遵循著馮諾依曼原理和結(jié)構(gòu)。但是，為了提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)高度并行化，當(dāng)今的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已對(duì)馮諾依曼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多變革，如指令流水線技術(shù) 。第

8、12頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)如下： 采用存儲(chǔ)程序方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，兩者沒有區(qū)別，指令同數(shù)據(jù)一樣可以送到運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，即由指令組成的程序是可以修改的。 存儲(chǔ)器是按地址訪問的線性編址的唯一結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元的位數(shù)是固定的。 指令由操作碼和地址碼組成。 通過執(zhí)行指令直接發(fā)出控制信號(hào)控制計(jì)算機(jī)的操作。 機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過運(yùn)算器。 數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。第13頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（2）計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)硬件通常由五部分組成：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器

9、、運(yùn)算器和控制器。這五部分之間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)如下圖，稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖，其以運(yùn)算器為中心。第14頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 輸入設(shè)備。如：鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀等 。 輸出設(shè)備。如：屏幕顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等。 存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置，為了對(duì)存儲(chǔ)的信息進(jìn)行管理，把存儲(chǔ)器劃分成單元，每個(gè)單元的編號(hào)稱為該單元的地址。存儲(chǔ)器內(nèi)的信息是按地址存取的。向存儲(chǔ)器內(nèi)存入信息也稱為“寫入”。寫入新的內(nèi)容則覆蓋了原來的舊內(nèi)容。從存儲(chǔ)器里取出信息，也稱為“讀出”。信息讀出后并不破壞原來存儲(chǔ)的內(nèi)容，因此信息可以重復(fù)取出，多次利用。 計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器和輔助存

10、儲(chǔ)器兩種，通常分別簡稱為主存和輔存。 第15頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 運(yùn)算器。 運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行加工處理的部件。它在控制器的控制下與內(nèi)存交換信息，負(fù)責(zé)進(jìn)行各類基本的算術(shù)運(yùn)算和與、或、非、比較、移位等各種邏輯判斷和操作。此外，在運(yùn)算器中還含有能暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或結(jié)果的寄存器。 控制器。 控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心。它負(fù)責(zé)對(duì)指令進(jìn)行分析、判斷，發(fā)出控制信號(hào)，使計(jì)算機(jī)的有關(guān)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，確保系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。 控制器和運(yùn)算器一起組成了計(jì)算機(jī)的核心，稱為中央處理器，即CPU（Central Processing Unit）。通常把控制器、運(yùn)算器和主存儲(chǔ)器一起稱為主機(jī)，而其

11、余的輸入、輸出設(shè)備和輔助存儲(chǔ)器稱為外部設(shè)備。第16頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 字長。字長的長短直接影響計(jì)算機(jī)的功能強(qiáng)弱、精度高低和速度的快慢。目前，Intel Pentium系列的微型計(jì)算機(jī)均為64位機(jī)，隨著芯片制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類計(jì)算機(jī)的字長都有加長的趨勢。 時(shí)鐘周期和主頻。計(jì)算機(jī)的中央處理機(jī)對(duì)每條指令的執(zhí)行是通過若干個(gè)微操作來完成的。這些微操作是按時(shí)鐘周期的節(jié)拍來“動(dòng)作”的。時(shí)鐘周期的微秒數(shù)反映出計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。有時(shí)也用時(shí)鐘周期的倒數(shù)，時(shí)鐘頻率（兆頻），即我們習(xí)慣所說的主頻來表示。 第17頁，共127頁，2022年，5月20

12、日，7點(diǎn)32分，星期三 運(yùn)算速度。 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是衡量計(jì)算機(jī)水平的一項(xiàng)主要指標(biāo)，它取決于指令執(zhí)行時(shí)間。運(yùn)算速度的計(jì)算方法多種多樣，目前常用單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行多少條指令來表示。而計(jì)算機(jī)執(zhí)行各種指令所需時(shí)間不同，因此常根據(jù)在一些典型題目計(jì)算中，各種指令執(zhí)行的頻度以及每種指令執(zhí)行時(shí)間來折算出計(jì)算機(jī)的等效速度。 內(nèi)存容量。 存儲(chǔ)器的容量反映計(jì)算機(jī)記憶信息的能力。它常以字節(jié)為單位表示。一個(gè)字節(jié)為八個(gè)二進(jìn)制位，即1byte = 8bit。 210=1024=1Kbytes 220=1Mbytes 230=1Gbytes 第18頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 數(shù)據(jù)輸入輸出最高速率

13、。 主機(jī)與外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的速率也是影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作速度的重要因素。由于各種外部設(shè)備本身工作的速度不同，常用主機(jī)所能支持的數(shù)據(jù)輸入輸出最大速率來表示。第19頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三2.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 定義：軟件是指用來指揮計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序的總和以及開發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需的技術(shù)資料。 軟件系統(tǒng)的主要任務(wù)：提高機(jī)器的使用效率、發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)器的功能和用途，為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供方便。 分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 系統(tǒng)軟件又分為：操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、軟件工具等。 應(yīng)用軟件又包括：應(yīng)用軟件包和用戶程序。 （1）系統(tǒng)軟件 （2）應(yīng)用軟

14、件第20頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 （1）系統(tǒng)軟件 一般把靠近內(nèi)層、為方便使用和管理計(jì)算機(jī)資源的軟件，稱為系統(tǒng)軟件。 系統(tǒng)軟件的功能：主要是簡化計(jì)算機(jī)操作，擴(kuò)展計(jì)算機(jī)處理能力和提高計(jì)算機(jī)的效益。 兩個(gè)主要特點(diǎn)：一是通用性。即無論哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)用戶都要用到它們；二是基礎(chǔ)性，即應(yīng)用軟件要在系統(tǒng)軟件支持下編寫和運(yùn)行。第21頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 操作系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件的核心是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)（Operating System，簡稱OS）是由指揮與管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的程序模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的一種大型軟件系統(tǒng)，其功能是管理計(jì)算機(jī)的全

15、部硬件資源和軟件資源，為用戶提供高效、周到的服務(wù)界面。例如，IBMPC及其兼容機(jī)的運(yùn)行要有PCDOS或Windows的支持。沒有配備任何軟件的硬件計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。裸機(jī)向外部世界提供的界面只是機(jī)器指令，為了馴服令人費(fèi)解且難以使用的裸機(jī)，用戶及其他程序都利用了系統(tǒng)軟件，即通過操作系統(tǒng)來使用計(jì)算機(jī)。 第22頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 語言處理系統(tǒng) 程序設(shè)計(jì)語言按其發(fā)展的過程和應(yīng)用級(jí)別分為機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言。匯編語言也是一種面向機(jī)器的語言。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就是在具體計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)軟件，用戶用它來建立、管理、維護(hù)、使用數(shù)據(jù)庫等。 軟

16、件工具 軟件工具是軟件開發(fā)、實(shí)施和維護(hù)過程中使用的程序。如輸入階段的編輯程序、運(yùn)行階段的連接程序、測試階段的排錯(cuò)程序、測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生程序等。第23頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 （2）應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶利用計(jì)算機(jī)軟、硬件資源為解決各類應(yīng)用問題而編寫的軟件。應(yīng)用軟件一般包括用戶程序及其說明性文件資料。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的推廣與普及，應(yīng)用軟件將會(huì)逐步地標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并逐步地按功能組合成各種軟件包以方便用戶的使用。應(yīng)用軟件的存在與否并不影響整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，但它必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。例如，WPS、Word、Excel等。第24頁，共127頁，2022年，5

17、月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.2 數(shù)制與編碼1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換 1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示 1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼 第25頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換 1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制2.十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換3.十進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換4.二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換第26頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制 根據(jù)不同的進(jìn)位原則，可以得到不同的進(jìn)位制。在日常生活中，人們廣泛使用的是十進(jìn)制數(shù)，有時(shí)也會(huì)遇到其他進(jìn)制的數(shù)，例如，鐘表上，六十秒鐘為一分鐘，六十分鐘為一小時(shí)，即為六十進(jìn)制。

18、在計(jì)算機(jī)中，最常使用的是： (1)十進(jìn)制 (2)二進(jìn)制 (3)八進(jìn)制 (4)十六進(jìn)制 第27頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 （1）十進(jìn)制 十進(jìn)制記數(shù)法有兩個(gè)特點(diǎn)： 它有十個(gè)不同的記數(shù)符號(hào)：0、1、2、9。每一位數(shù)只能用這十個(gè)記數(shù)符號(hào)之一來表示，稱這些記數(shù)符號(hào)為數(shù)碼。 它采用逢十進(jìn)一的原則計(jì)數(shù)。小數(shù)點(diǎn)前面自右向左，分別為個(gè)位、十位、百位、千位等，相應(yīng)地，小數(shù)點(diǎn)后面自左向右，分別為十分位、百分位、千分位等。各個(gè)數(shù)碼所在的位置稱為數(shù)位。第28頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例如：十進(jìn)制數(shù)666.66 個(gè)位的6表示其本身的數(shù)值；而十位的6，表示其

19、本身數(shù)值的十倍，即610，百位的6，則代表其本身數(shù)值的一百倍，即6100；而小數(shù)點(diǎn)右邊第一位小數(shù)位的6表示的值為60.1；第二位小數(shù)位的6表示的值為60.01。 因此這個(gè)十進(jìn)制數(shù)可以用多項(xiàng)式展開寫成： 666.66 610 2610 1610 061016102第29頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 如果用a i表示某一位的不同數(shù)碼，對(duì)任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)A，可用多項(xiàng)式表示為： Aa n110 n1a 110 1a 010 0a1101am10m 在上式中，m、n為正整數(shù)，n為小數(shù)點(diǎn)左邊的位數(shù)，m為小數(shù)點(diǎn)右邊的位數(shù)，即m、n為相應(yīng)的數(shù)位值。各個(gè)數(shù)碼由于所在數(shù)位不同而乘以1

20、0的若干次冪稱為相應(yīng)數(shù)位的“權(quán)”?！皺?quán)”的底數(shù)稱為進(jìn)位制的基數(shù)。在這里，因?yàn)槭鞘M(jìn)制數(shù)，所以基數(shù)是10。 以上是十進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)機(jī)理，在正常書寫時(shí)，各數(shù)碼的“權(quán)”隱含在數(shù)位之中，即： A a n1 a n2 a 1 a 0 .a 1 am 第30頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 （2）二進(jìn)制 二進(jìn)制記數(shù)法也有兩個(gè)特點(diǎn)： 它有兩不同的記數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼：0和1。 它采用逢二進(jìn)一的原則計(jì)數(shù)。也就是說，進(jìn)位基數(shù)是2。數(shù)碼在不同的數(shù)位所代表的值也是不相同的，各數(shù)位的“權(quán)”是以2為底的冪。 第31頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例如： （10110.1）

21、2 12 4 02 3 12 1 02 0 121 （22.5）10 任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)B，可以展開成多項(xiàng)式之和,即 B = b n12 n1 +b n22 n2 +b 12 1+b 02 0+ b121 +bm2m 第32頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 其中，b I 的取值為0或1，n為小數(shù)點(diǎn)左邊的位數(shù)，m為小數(shù)點(diǎn)右邊的位數(shù)。 二進(jìn)制記數(shù)法各數(shù)位的“權(quán)”，整數(shù)部分從小數(shù)點(diǎn)開始向左分別為1，2，4，8，16，32，；小數(shù)部分的“權(quán)”，從小數(shù)點(diǎn)向右分別為0.5, 0.25, 0.125，。 二進(jìn)制的基數(shù)是2，數(shù)位的“權(quán)”是以2 為底數(shù)的冪。一般書寫時(shí)，各數(shù)碼的“權(quán)”隱含

22、在數(shù)位之中，即： B b n1 b n2 b 1 b 0 .b 1 bm 第33頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 （3）八進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制記數(shù)法的兩個(gè)特點(diǎn)是： 采用八個(gè)不同的記數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼：07。 采用逢八進(jìn)一的進(jìn)位原則。在不同的數(shù)位，數(shù)碼所表示的值等于數(shù)碼的值乘上相應(yīng)數(shù)位的“權(quán)”。例如： （456.45）8 48 258 168 0481582 （302.578125）10第34頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 一般地，任意一個(gè)八進(jìn)制數(shù)可以表示為： C c n18 n1 +c n28 n2 +c 18 1 + c 08 0+c181 +cm

23、8m 在上式中，C i 只能取07之一的值；八進(jìn)制的基數(shù)是8。 第35頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 （4）十六進(jìn)制 十六進(jìn)制記數(shù)法也有兩個(gè)特點(diǎn)： 它采用十六個(gè)不同的記數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼：09及A、B、C、D、E、F。其中A表示十進(jìn)制數(shù)10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F(xiàn)表示15。 它采用逢十六進(jìn)一的進(jìn)位原則，各位數(shù)的“權(quán)”是以16為底數(shù)的冪。 第36頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三例如：（2AF）16 216 2A16 1F16 0 216 21016 151 （687）10第37頁，共127頁，2022年，5月20日，7

24、點(diǎn)32分，星期三 一個(gè)任意的十六進(jìn)制數(shù)可以表示為： D d n116 n1 +d n216 n2 + +d 116 1+d 016 0 +d 1161 +dm16m 在上式中，d i可以取0F之一的值；十六進(jìn)制的基數(shù)是16。 第38頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三2.十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)（2）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)（3）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)（4）任意十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)第39頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 根據(jù)公式： B = b n12 n1 +b n22 n2 +

25、b 12 1+ b 02 0+b121 +bm2m 將待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)按各數(shù)位的權(quán)展開成一個(gè)多項(xiàng)式，求出該多項(xiàng)式的和就可以了。 例如： （1101.01）2 12 312 202 112 0021122 （13.25）10第40頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（2）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)逐次除2取余法： 用2逐次去除待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制整數(shù)，直至商為0時(shí)停止。每次所得的余數(shù)即為二進(jìn)制數(shù)碼，先得到的余數(shù)在低位，后得到的余數(shù)排在高位。第41頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三例如，將83轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，逐次除2取余： 2 83 1 2 41 1 2 2

26、0 0 2 10 0 2 5 1 2 2 0 2 1 1 得到的余數(shù)從先至后依次為： 1、1、0、0、1、0、1 可得到：（83）10（1010011）2第42頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（3）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)乘2取整法： 逐次用2去乘待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制小數(shù)，將每次得到的整數(shù)部分（0或1）依次記為二進(jìn)制小數(shù)b1，b2，bm。第43頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例如，將0.8125轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，逐次乘2取整： 0. 8125 2 1 . 625 2 1 . 25 2 0 . 5 2 1 . 0 可得： （0.8125）10 （

27、0.1101）2 第44頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三值得注意的是: 并非每一個(gè)十進(jìn)制小數(shù)都能轉(zhuǎn)換為有限位的二進(jìn)制小數(shù)，此時(shí)可以采用0舍1入的方法進(jìn)行處理（類似于十進(jìn)制中的四舍五入的方法）。 第45頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例如，將0.335轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，精確到0.001。 0. 335 2 0 . 67 2 1 . 34 2 0 . 68 2 1 . 36可得：（0.335）10 （0.0101）2 （0.011）2第46頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（4）任意十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 對(duì)于任意一個(gè)既

28、有整數(shù)部分，又有小數(shù)部分的十進(jìn)制數(shù)，在轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí): 只要將它的整數(shù)部分和小數(shù)部分分別按除2取余和乘2取整的法則轉(zhuǎn)換，最后把所得的結(jié)果用小數(shù)點(diǎn)連接起來即可。第47頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三必須注意: 逐次除2取余的余數(shù)是按從低位到高位的排列順序與二進(jìn)制整數(shù)數(shù)位相對(duì)應(yīng)的；逐次乘2取整的整數(shù)是按從高位向低位的排列順序與二進(jìn)制小數(shù)數(shù)位相對(duì)應(yīng)的。其共同特點(diǎn)是以小數(shù)點(diǎn)為中心，逐次向左、右兩邊排列。第48頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（1）八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 同二進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換，分別套用相應(yīng)公式 。第49頁，共127頁，

29、2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù) 分別采用除8取余法（對(duì)小數(shù)部分為乘8取整法）、除16取余法（對(duì)小數(shù)部分為乘16取整法）。注意： 在進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的過程中，對(duì)于采用除16取余法得到的余數(shù)和采用乘16取整法得到的整數(shù)，若為1015之間的數(shù)值，最后要分別用字符A、B、C、D、E、F代替。 第50頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三4.二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)（2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)（4）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)第51頁，共127頁，2022年，5月

30、20日，7點(diǎn)32分，星期三 （1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù) 因?yàn)? 38，所以三位二進(jìn)制數(shù)位相當(dāng)于一個(gè)八進(jìn)制數(shù)位，它們之間存在簡單直接的關(guān)系。 三位一并法： 從待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右兩個(gè)方向進(jìn)行，將每三位合并為一組，不足三位的以0補(bǔ)齊（注意：整數(shù)部分在前面補(bǔ)0，小數(shù)部分在末尾補(bǔ)0）。然后每三位二進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的八進(jìn)制碼（07）表示，即完成二八轉(zhuǎn)換工作。 第52頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例1 將（101010001.001）2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。 首先以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向左右兩個(gè)方向每三位劃分成一組（以逗號(hào)作為分界符）： 101，010，001.0

31、01， 然后，每三位用一個(gè)相應(yīng)八進(jìn)制數(shù)碼代替，即得： （101010001.001）2 （521.1）8第53頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例2 將（10010001.0011）2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。 首先分組（以逗號(hào)作為分界符）： 10，010，001.001，1 小數(shù)點(diǎn)的左邊，有一組“10”不足三位，應(yīng)該補(bǔ)一位0，即應(yīng)補(bǔ)為“010”；小數(shù)點(diǎn)的右邊，有一組“1”不足三位，應(yīng)該補(bǔ)兩位0，即應(yīng)補(bǔ)為“100”。則補(bǔ)0后的分組情況為： 010，010，001.001，100，即得： （10010001.0011）2 （221.14）8第54頁，共127頁，2022年，5月2

32、0日，7點(diǎn)32分，星期三（2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 此為上述轉(zhuǎn)換的逆過程。將每一位八進(jìn)制數(shù)碼用三位二進(jìn)制數(shù)碼代替，即“一分為三”。第55頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例3 將（576.35）8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 將八進(jìn)制數(shù)的每位數(shù)碼依次用三位二進(jìn)制數(shù)代替，即得： （576.35）8 （101111110.011101）2第56頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 因?yàn)? 416，因此四位二進(jìn)制數(shù)與一位十六進(jìn)制數(shù)是完全對(duì)應(yīng)的。四位一并法： 從待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右兩個(gè)方向進(jìn)行，將每四位合并為一組

33、，不足四位的以0補(bǔ)齊。然后每四位二進(jìn)制數(shù)用一個(gè)相應(yīng)的十六進(jìn)制碼（0F）表示，即完成二十六轉(zhuǎn)換工作。第57頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 例4 將（10110001.0011）2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。 首先以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向左右兩個(gè)方向每四位劃分成一組（以逗號(hào)作為分界符）： 1011，0001.0011， 然后，每四位用一個(gè)相應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)碼代替，即得： （10110001.0011）2 （B1.3）16第58頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 （4）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 與八二轉(zhuǎn)換類似，采用“一分為四”的方法，把每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)碼用四位二進(jìn)制

34、數(shù)代替就完成了十六二轉(zhuǎn)換工作。 第59頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三例6 將（576.35）16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 將八進(jìn)制數(shù)的每位數(shù)碼依次用三位二進(jìn)制數(shù)代替，即得：（576.35）16 （）2 第60頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示1正數(shù)與負(fù)數(shù)3原碼、補(bǔ)碼、反碼 4定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)2機(jī)器數(shù)和真值數(shù)第61頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 1正數(shù)與負(fù)數(shù) 在計(jì)算機(jī)中數(shù)的符號(hào)也是用數(shù)碼來表示的，一般用“0”表示正數(shù)的符號(hào)，“1”表示負(fù)數(shù)的符號(hào)，并放在數(shù)的最高位。例如： （01011）2 （11）1

35、0 （11011）2 （11）10第62頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 2機(jī)器數(shù)與真值數(shù) 通常,把在機(jī)器內(nèi)存放的正負(fù)號(hào)數(shù)碼化的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)。例如： 01011,11011把機(jī)器外部由正、負(fù)表示的數(shù)稱為真值數(shù)例如： +1011,-1011第63頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三問題：機(jī)器數(shù)中，由“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。機(jī)器數(shù)在計(jì)算時(shí)，若將符號(hào)位同時(shí)和數(shù)值參加運(yùn)算，則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果；否則，要考慮計(jì)算機(jī)結(jié)果的符號(hào)問題，將增加計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的難度，如-5+4的結(jié)果應(yīng)為-1。但在計(jì)算機(jī)中若按照上面講的符號(hào)同時(shí)和數(shù)值參加運(yùn)算，則運(yùn)算如下 -5的機(jī)器

36、數(shù) 10000101 4的機(jī)器數(shù) + 00000100 =10001001運(yùn)算結(jié)果是-9，顯然是錯(cuò)誤的。第64頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三解決辦法：在機(jī)器數(shù)中，負(fù)數(shù)有三種表示法，即原碼、反碼和補(bǔ)碼。第65頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 2原碼、補(bǔ)碼、反碼 在計(jì)算機(jī)中一個(gè)數(shù)可以采用原碼、補(bǔ)碼或反碼表示，上面講到的正數(shù)與負(fù)數(shù)表示法即為原碼表示法。 一個(gè)正數(shù)的原碼、補(bǔ)碼、反碼是相同的，而負(fù)數(shù)就不同了。 第66頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三原碼：數(shù)符位以0表示正1表示負(fù)，數(shù)值部分就是絕對(duì)值的二進(jìn)制表示，不便于加減運(yùn)算

37、反碼：對(duì)于正數(shù)與原碼相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，數(shù)符位為1，其數(shù)值部分為絕對(duì)值取反補(bǔ)碼：對(duì)于正數(shù)與原碼相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，數(shù)符位為1，其數(shù)值部分為絕對(duì)值取反最右加1，即為反碼加1可方便地實(shí)現(xiàn)正負(fù)數(shù)的加法運(yùn)算，符號(hào)位如同數(shù)值一樣參加運(yùn)算，也允許產(chǎn)生最高位的進(jìn)位第67頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三原碼： +1原=00000001 -1原=10000001反碼： +1反=00000001 -1反=11111110補(bǔ)碼： +1補(bǔ)=00000001 -1補(bǔ)=11111111第68頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 -5的補(bǔ)碼 11111011 4的補(bǔ)碼 + 00000

38、100 =11111111運(yùn)算結(jié)果為11111111 ，是-1的補(bǔ)碼形式又如，（-9）+（-5）的運(yùn)算如下 -9的補(bǔ)碼 11110111 -5的補(bǔ)碼 +11111011 = 11110010丟失高位1，運(yùn)算結(jié)果機(jī)器數(shù)為11110010，是-14的補(bǔ)碼形式。第69頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三3定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) （1）定點(diǎn)數(shù)表示法 在機(jī)器中，小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)稱為定點(diǎn)數(shù)，一般采用定點(diǎn)小數(shù)表示法，即小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位與最高位之間。有時(shí)也采用定點(diǎn)整數(shù)表示法，此時(shí)將小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位的后面。定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則比較簡單，但不適宜對(duì)數(shù)值范圍變化比較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。第70頁，共

39、127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三（2）浮點(diǎn)數(shù)表示法 浮點(diǎn)數(shù)由兩部分組成，一部分用以表示數(shù)據(jù)的有效位，稱為尾數(shù)；一部分用于表示該數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置，稱為階碼。例如：0.235104 中， 0.235為尾數(shù)，4是階碼。在浮點(diǎn)表示方法中，小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動(dòng)的，階碼可取不同的數(shù)值，如十進(jìn)制實(shí)數(shù)-5134.6078可表示為- 5.134607810+3 、 - 5134.6078100 、51346.07810-1 等多種形式。 為了便于計(jì)算機(jī)中小數(shù)點(diǎn)的表示,規(guī)定將浮點(diǎn)數(shù)寫成規(guī)格化的形式,即尾數(shù)的絕對(duì)值不小于0.1并且小于1，從而唯一地規(guī)定了小數(shù)點(diǎn)的位置。第71頁，共127頁，2022年

40、，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼 計(jì)算機(jī)只能識(shí)別1和0，因此在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示的數(shù)字、字母、符號(hào)等都要以二進(jìn)制數(shù)碼的組合來代表，這就是二進(jìn)制編碼。1西文字符編碼3其他信息的編碼2漢字編碼 第72頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 1西文字符編碼 對(duì)西文字符編碼最常用的是ASCII字符編碼（American Standard Code For Information Interchange）即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼，在計(jì)算機(jī)界，尤其是在微型計(jì)算機(jī)中得到了廣泛使用。這一編碼最初是由美國制訂的，后來由國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）確定為國際標(biāo)準(zhǔn)字符編碼。第73頁，共

41、127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 ASCII碼采用七位二進(jìn)制位編碼，共可表示2 7128個(gè)字符。 計(jì)算機(jī)中常以8位二進(jìn)制，即一個(gè)字節(jié)為單位表示信息，因此將ASCII碼的最高位取0。 第74頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三2 漢字編碼用戶用輸入碼輸入漢字，輸入碼比較容易學(xué)習(xí)和記憶；系統(tǒng)由輸入碼找到相應(yīng)的內(nèi)碼，內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部對(duì)漢字的表示；要在顯示器上顯示或在打印機(jī)上打印出用戶所輸入的漢字，需要漢字的字形碼，系統(tǒng)由內(nèi)碼找到相應(yīng)的字形碼第75頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三 輸入碼：漢字的輸入編碼為了直接使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤把漢字輸

42、入到計(jì)算機(jī),就必須為漢字設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸入編碼方法。當(dāng)前采用的方法主要有以下3類： (1) 數(shù)字編碼 (2) 拼音碼 (3) 字形編碼第76頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三(1) 數(shù)字編碼：常用的是國標(biāo)區(qū)位碼,用數(shù)字串代表一個(gè)漢字輸入。 區(qū)位碼是將國家標(biāo)準(zhǔn)局公布的6763個(gè)兩極漢字分成94個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)分為94位,實(shí)際上把漢字表示成二維數(shù)組,每個(gè)漢字在數(shù)組中的下標(biāo)就是區(qū)位碼。區(qū)碼和位碼個(gè)兩位十進(jìn)制數(shù)字,因此輸入一個(gè)漢字需按鍵4次。例如“中”字位于第54區(qū)48位，區(qū)位碼為5448。第77頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三數(shù)字編碼輸入的優(yōu)點(diǎn)是無重碼，且輸

43、入碼與內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換比較方便，缺點(diǎn)是代碼難以記憶。(2) 拼音碼：拼音碼是以漢語拼音為基礎(chǔ)的輸入方法。凡掌握漢語拼音的人，不需訓(xùn)練和記憶，即可使用。但漢字同音字太多，輸入重碼率很高，因此按拼音輸入后還必須進(jìn)行同音字選擇，影響了輸入速度。 第78頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三(3) 字形編碼：字形編碼是用漢字的形狀來進(jìn)行的編碼。漢字總數(shù)雖多，但是由筆畫組成，全部漢字的組成和筆畫是有限的。因此，把漢字的筆畫用字母或數(shù)字進(jìn)行編碼，按筆畫的順序依次輸入，就能表示一個(gè)漢字。例如五筆字型編碼是最有影響的一種字形編碼方法。第79頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期

44、三漢字機(jī)內(nèi)碼(1)國標(biāo)碼：把區(qū)位碼中的區(qū)號(hào)和位號(hào)各加32就構(gòu)成了國標(biāo)碼。這是為了與ASCII碼兼容，每個(gè)字節(jié)值大于32（032為非圖形字符碼值）。第80頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三漢字機(jī)內(nèi)碼(2)一個(gè)國標(biāo)碼占兩個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)最高位仍為“0”；英文字符的機(jī)內(nèi)碼是7位ASCII碼，最高位也是“0”。因?yàn)槲魑淖址蜐h字都是字符，為了在計(jì)算機(jī)內(nèi)部能夠區(qū)分是漢字編碼還是ASCII碼，將國標(biāo)碼的每個(gè)字節(jié)的最高位由“0”變?yōu)椤?”，變換后的國標(biāo)碼稱為漢字機(jī)內(nèi)碼。第81頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三漢字字形碼點(diǎn)陣方式矢量方式 第82頁，共127頁，2

45、022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三第83頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三第84頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三注意：漢字地輸入編碼、漢字內(nèi)碼、字形碼是計(jì)算機(jī)中用于輸入、內(nèi)部處理、輸出3種不同用途的編碼，不要混為一談。第85頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三圖形和圖象數(shù)據(jù)編碼 （1）基本概念圖形一般是指通過繪圖軟件繪制的由直線、圓、圓弧、任意曲線等組成的畫面，即圖形是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的，且以矢量形式存儲(chǔ)；圖像是由掃描儀、數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)等輸入的畫面，即圖像是由真實(shí)的場景或現(xiàn)實(shí)存在的圖片輸入計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的，圖像以位圖形式

46、存儲(chǔ)。3 其他信息的編碼第86頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三圖形和圖象數(shù)據(jù)編碼 （2）基本概念動(dòng)畫每一副畫面通過一些工具軟件對(duì)圖像素材進(jìn)行編輯制作而成；動(dòng)畫是用人工合成的方法對(duì)真實(shí)世界的一種模擬視頻對(duì)視頻信號(hào)源（如電視機(jī)、攝像機(jī)等）經(jīng)過采樣和數(shù)字化后保存；而視頻影像則是對(duì)真實(shí)世界的記錄第87頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三圖形和圖象數(shù)據(jù)編碼 （3）一副圖像可認(rèn)為是由若干行和若干列的像素（Pixels）點(diǎn)組成的陣列，每個(gè)像素點(diǎn)用若干個(gè)二進(jìn)制進(jìn)行編碼，表示圖像的顏色，這就是圖像的數(shù)字化。圖像分辨率顏色深度即每一個(gè)像素點(diǎn)表示顏色的二進(jìn)制位數(shù)第88

47、頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三例如：單色圖像的顏色深度為1，則用一個(gè)二進(jìn)制位表示純白、純黑兩種情況；通過調(diào)整黑、白兩色的程度(稱顏色灰度)來有效地顯示單色圖像，一般灰度級(jí)別為256級(jí)(值為0255)，因此每個(gè)像素的顏色深度為8，占一個(gè)字節(jié)。彩色圖像顯示時(shí)，由紅、綠、藍(lán)三色通過不同的強(qiáng)度混合而成，當(dāng)強(qiáng)度分為256級(jí)(值為0255)，占24位，就構(gòu)成了224=16777216種顏色的“真彩色” 圖像。第89頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三當(dāng)要表示一個(gè)分辨率640480的“真彩色”圖像，需要6404803=900KB容量。而要在計(jì)算機(jī)上連續(xù)顯示分

48、辨率為12801024的“真彩色”圖像高質(zhì)量的電視圖像，按每秒30禎計(jì)算，顯示1分鐘，則需要1280(列)1024(行) 3(字節(jié)) 30(禎/秒) 60秒6.6GB第90頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三音頻數(shù)據(jù)的表示采樣頻率采樣頻率即每秒鐘的采樣次數(shù)。采樣點(diǎn)精度即存放每一個(gè)采樣點(diǎn)振幅值的二進(jìn)制位數(shù)聲道數(shù)第91頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三數(shù)據(jù)壓縮在保留原數(shù)據(jù)表達(dá)的信息不變或者在稍有變動(dòng)但不致于影響使用的同時(shí)盡量減少表達(dá)這些信息的數(shù)據(jù)量就是數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮有利于節(jié)省存儲(chǔ)空間，而且可有效提高數(shù)據(jù)傳輸效率無損壓縮（熵編碼）有損壓縮第92頁，共1

49、27頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三無損壓縮（1）行程編碼法(Run-length Encoding,RLE)0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 7 7 77 7 1 1 11 1 1 （8個(gè)0） （6個(gè)1） （30個(gè)7） （50個(gè)1） 0 0 00 0 8 8 8 8 （30個(gè)0） （4個(gè)8）可以編碼為：8A0A6A1A30A7A50A1A30A0A4A8 第93頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三無損壓縮（2）霍夫曼編碼（1）根據(jù)符號(hào)出現(xiàn)的概率大小按由小到大的次序排序；（2）把概率最小的兩個(gè)符號(hào)組成一個(gè)節(jié)點(diǎn)P1；（3）重復(fù)步驟（2），

50、依次得到節(jié)點(diǎn)P2，P3，P4，構(gòu)成了如圖1.17所示的一棵倒立的“樹”；其中，P4為樹根，稱為根節(jié)點(diǎn)；P1、P2、P3為樹枝，稱為枝節(jié)點(diǎn)；A、B、C、D和E為樹葉；（4）從根節(jié)點(diǎn)P4開始到對(duì)應(yīng)于每個(gè)符號(hào)的樹葉，左分支標(biāo)上“0”，右分支標(biāo)上“1”；（5）從根節(jié)點(diǎn)P4開始順著樹枝到每個(gè)葉子分別寫出每個(gè)符號(hào)的代碼第94頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三無損壓縮（3）霍夫曼編碼第95頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三無損壓縮（4）LZW算法LZW算法是一種詞典編碼法，其根據(jù)是待編碼的數(shù)據(jù)中總包含有重復(fù)代碼即詞LZW算法先編制一個(gè)基本詞典，該詞典由待壓縮數(shù)

51、據(jù)當(dāng)中出現(xiàn)過的每個(gè)字符構(gòu)成，然后，在不斷編碼的待壓縮數(shù)據(jù)的過程中不斷擴(kuò)充，詞典中的每個(gè)詞都有一個(gè)編號(hào)即碼數(shù)據(jù)經(jīng)過LZW算法壓縮的結(jié)果是一系列的碼第96頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三無損壓縮（4）LZW算法假設(shè)待壓縮數(shù)據(jù)為：ABBABABAC第97頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三有損壓縮（1）對(duì)聲音、圖像等多媒體信息來說，忽略一些微小的細(xì)節(jié)信息不會(huì)嚴(yán)重影響視聽質(zhì)量。因此，可以通過有意丟棄一些對(duì)視聽效果相對(duì)不太重要的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)來壓縮數(shù)據(jù)，這類壓縮方法就稱為有損壓縮。經(jīng)有損壓縮的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，重構(gòu)后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)有所不同，但不影響人對(duì)原始數(shù)

52、據(jù)表達(dá)的信息的理解JPEG：Joint Photographic Experts GroupMPEG：Moving Picture Experts Group第98頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三有損壓縮（2）JPEG：由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電工技術(shù)委員會(huì)（International Electrotechnical Commission）聯(lián)合組成的一個(gè)專家組，負(fù)責(zé)制訂靜態(tài)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)以離散余弦變換（Discrete Cosine Transform，DCT）為基礎(chǔ)的有損壓縮算法，采用以預(yù)測技術(shù)為基礎(chǔ)的無損壓縮算法以離散小波變換（Discrete

53、Wavelet Transform，DWT）為基礎(chǔ)的有損壓縮算法（JPEG2000）第99頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三有損壓縮（3）MPEG：1988年由ISO和IEC成立的聯(lián)合專家組，負(fù)責(zé)開發(fā)電視圖像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)的編碼、解碼和它們的同步等標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)包括：MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)三個(gè)部分的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法：先利用動(dòng)態(tài)預(yù)測及差分編碼方式去除相鄰兩張圖像的相關(guān)性，然后用一般量化或向量量化的方式舍去一些畫質(zhì)而提高壓縮比，最后再經(jīng)過一個(gè)可變長度的不失真型壓縮算法如霍夫曼編碼而得到最少位數(shù)的結(jié)果可以得到50:1到100:1的壓縮比第100頁，共127頁，2022

54、年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三誤碼與對(duì)策兩種策略：檢測傳輸錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)誤碼則重新傳輸或者發(fā)出錯(cuò)誤警告，如奇偶校驗(yàn)檢測并糾正誤碼，如海明（糾錯(cuò)）碼第101頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三奇偶校驗(yàn)以單字節(jié)編碼為例，可以在8位編碼的最左端增加1位，校驗(yàn)位（Parity Bit）奇校驗(yàn)（Ood Parity）校驗(yàn)位總保持使整個(gè)9位序列里有奇數(shù)個(gè)1偶校驗(yàn)（Even Parity）校驗(yàn)位總使得編碼序列含有偶數(shù)個(gè)1第102頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三糾錯(cuò)碼(Error-correcting Codes)(1)海明(糾錯(cuò))碼 (Hamming code

55、,1950)假如一個(gè)4位的編碼是（a b c d），若增加3位校驗(yàn)位（e f g），使其成為7位碼（a b c d e f），使得：a + b + c + e = 0 （1）a + b + d + f = 0 （2）a + c + d + g = 0 （3）第103頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三糾錯(cuò)碼(Error-correcting Codes)(2)海明(糾錯(cuò))碼顯然，對(duì)這7位碼，任意1位出錯(cuò)（單錯(cuò)），那么方程組必然有一個(gè)或幾個(gè)不滿足，并且各位出單錯(cuò)時(shí)，不滿足的方程各不相同第104頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.

56、3.1 科學(xué)計(jì)算1.3.2 信息處理1.3.4 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)1.3.3 自動(dòng)控制1.3.5 其他 第105頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三科學(xué)計(jì)算理論研究和工程技術(shù)中數(shù)學(xué)問題的計(jì)算是龐大的數(shù)值計(jì)算?；瘜W(xué)、物理、天文等領(lǐng)域的定理推導(dǎo)和問題求解；在地球物理勘探、氣象預(yù)報(bào)中大量圖形圖像數(shù)據(jù)的分析；衛(wèi)星、宇宙飛船運(yùn)行軌道的計(jì)算。1.3.1 科學(xué)計(jì)算第106頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三科學(xué)計(jì)算上述如果采用手工，耗費(fèi)的時(shí)間已經(jīng)比人類壽命高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。如圓周率的計(jì)算，19世紀(jì)一位外國數(shù)學(xué)家把圓周率的值計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后面707位，共花了15年的時(shí)間19

57、84年一位日本人用計(jì)算機(jī)將 計(jì)算到1000萬位，只用了24個(gè)小時(shí)第107頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三信息處理信息處理指信息的收集、識(shí)別、提取、加工、變換、存儲(chǔ)、傳遞、檢索、檢測和分析。信息可以是數(shù)值的，也可以是文字的，還可以是圖片或聲音的。1.3.2 信息處理第108頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三自動(dòng)控制自動(dòng)控制也稱為實(shí)時(shí)控制或過程控制，指通過自動(dòng)檢測裝置采集工藝過程和設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析處理，迅速對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。1.3.3 自動(dòng)控制第109頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)是指能夠部分或全部代替人完成各項(xiàng)工作(如設(shè)計(jì)、制造及教學(xué)等)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD計(jì)算機(jī)輔助制造CAM計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAI計(jì)算機(jī)輔助測試CAT等1.3.4 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)第110頁，共127頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)32分，星期三計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)通信是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信息通過通信信道傳送給其他計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將分布