大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)-第1章概要課件

1、第1章 計(jì)算機(jī)概述1.1信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化 教學(xué)目的 了解計(jì)算機(jī)的基本概念、發(fā)展及未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢了解數(shù)據(jù)與信息的基本關(guān)系及數(shù)據(jù)處理過程、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和組成、計(jì)算機(jī)數(shù)制與編碼的表示掌握微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、分類和應(yīng)用1.2 計(jì)算機(jī)概述1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)本 章 習(xí) 題1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼1.6 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 10/11/20221第1章 計(jì)算機(jī)概述1.1信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化 教學(xué)目的1.2 隨著信息技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類社會的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推進(jìn)了社會信息化的發(fā)展，同時(shí)，給計(jì)算機(jī)文化也增添了新的內(nèi)涵，

2、本章從信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化出發(fā)，介紹計(jì)算機(jī)的基本概念及組成、計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、計(jì)算機(jī)基本功能及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等內(nèi)容，使讀者較為全面的地了解計(jì)算機(jī)基本知識及學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的作用和方法。10/11/20222 隨著信息技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)1.1信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化 1.1.1 信息化社會 1.信息化概述 信息化是指在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)快速發(fā)展的推動下，信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)和信息網(wǎng)絡(luò)在社會經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域所發(fā)揮的作用，（日益突出，）并逐步主導(dǎo)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的過程。信息資源已成為世界范圍的重要戰(zhàn)略資源，信息產(chǎn)業(yè)已成為世界各國新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，信息

3、技術(shù)正以其滲透性與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)廣泛地結(jié)合起來，成為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的助力器，大力推進(jìn)信息化是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的大趨勢。10/11/202231.1信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化 1.1.1 信息化社會 10/12.信息化對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用 信息化加速當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型 信息化促進(jìn)經(jīng)濟(jì)迅速增長 信息化推動經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程 信息化促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的崛起3.信息化社會，亦既是社會的信息化。 信息化具有四化和四性的特點(diǎn)。 信息化的“四化”：智能化、電子化、全球化、非群體化。 信息化的“四性”：綜合性、競爭性、滲透性、開放性。10/11/202242.信息化對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用10/10/20224續(xù)1.1.2 信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)

4、文化1.信息與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data） 數(shù)據(jù)是在計(jì)算機(jī)中存儲的基本對象，是對現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物的符號表示，可以是數(shù)值數(shù)據(jù)，如23.4、-666、6900、￥870929等；也可以是非數(shù)值數(shù)據(jù)，如文字、圖形、圖像聲音、語音等。單純的數(shù)據(jù)形式是不能完全表達(dá)其內(nèi)容，需要經(jīng)過解釋。因此，數(shù)據(jù)和關(guān)于數(shù)據(jù)的解釋是不可分割的。數(shù)據(jù)的解釋是關(guān)于數(shù)據(jù)含義的說明。數(shù)據(jù)的含義稱為語義。信息(Information) 信息是一種已經(jīng)加工為特定形式的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)形式對接收者來說是具有確定意義的，它不但會對人們當(dāng)前和未來活動產(chǎn)生影響，而且會對接受者的決策具有實(shí)際價(jià)值。數(shù)據(jù)與信息有著不可分割的聯(lián)系，信息是由處理系統(tǒng)加工過的數(shù)

5、據(jù)，它是一種原料和成品之間的關(guān)系。 信息的特性：事實(shí)性、等級性、精確性、完整性、可壓縮性、及時(shí)性、擴(kuò)散撒性、傳輸性、經(jīng)濟(jì)性、共享性。10/11/20225續(xù)1.1.2 信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化10/10/20225信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系：（1）數(shù)據(jù)是信息的符號表示，或稱載體；（2）信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是數(shù)據(jù)的語義解釋。；（3）數(shù)據(jù)是符號化的信息。；（4）信息是語義化的數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)處理，也叫信息處理數(shù)據(jù)處理(dataprocessing) 對數(shù)據(jù)的采集、存儲、檢索、加工、變換和傳輸?shù)目偤头Q為數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)可由人工或自動化裝置進(jìn)行處理，經(jīng)過解釋并賦予一定的意義之后，便成為信息。對數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)值的和非數(shù)值

6、的。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護(hù)，是通過使用軟件對數(shù)據(jù)處理的中心問題。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用數(shù)據(jù)處理方式10/11/20226信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系：10/10/202261.1.3計(jì)算機(jī)方法論 當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到社會的各個(gè)領(lǐng)域，使用計(jì)算機(jī)的意識和利用計(jì)算機(jī)獲取、表示、存儲、傳輸、處理、控制信息的基本技能，應(yīng)用信息、協(xié)同工作、解決實(shí)際問題等方面的能力，已成為衡量一個(gè)人文化素質(zhì)高低的重要標(biāo)志之一。 讀者在學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程時(shí)，注意，計(jì)算機(jī)不僅是一種工具，而且計(jì)算機(jī)學(xué)科還有一種獨(dú)特的分析問題、解決問題的思維方式和處理問題的方法。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是非計(jì)算機(jī)專業(yè)最

7、先開設(shè)的計(jì)算機(jī)課程，主要任務(wù): 能揭示計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的特色及其歷史； 能充分展示計(jì)算機(jī)領(lǐng)域能做些什么，但不必去深究其原理； 使讀者了解計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣； 培養(yǎng)讀者學(xué)科全局觀，并且培養(yǎng)隨著學(xué)科的發(fā)展不斷更新知識的意識； 能讓讀者了解本專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具有的計(jì)算機(jī)基本知識和技能，用計(jì)算機(jī)解決本專業(yè)領(lǐng)域的問題。10/11/202271.1.3計(jì)算機(jī)方法論10/10/20227在學(xué)習(xí)時(shí)注意：1.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)需要體現(xiàn)基礎(chǔ)課教學(xué)的特征，對于一些相對穩(wěn)定的、基礎(chǔ)性的、能夠長期受益的內(nèi)容，要認(rèn)真學(xué)習(xí)，做到舉一反三；2.注重了解計(jì)算機(jī)知識的內(nèi)在統(tǒng)一性與外在差異性，了解計(jì)算機(jī)獨(dú)特的思維方式；3.計(jì)算機(jī)基

8、礎(chǔ)學(xué)習(xí)不能脫離應(yīng)用，要有意識培養(yǎng)自己更好地利用計(jì)算機(jī)去解決專業(yè)領(lǐng)域中的問題及日常事務(wù)問題；4. 借鑒該課程的特殊性，通過學(xué)習(xí)認(rèn)識到計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，知識更新快的特點(diǎn)，培養(yǎng)自己終生學(xué)習(xí)的能力。 10/11/20228在學(xué)習(xí)時(shí)注意：10/10/202281.2 計(jì)算機(jī)概述1.2.1(電子數(shù)字)計(jì)算機(jī)的基本概念的基本概念、類型及特點(diǎn)1.概念 計(jì)算機(jī)是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備，它具有運(yùn)算速度快、計(jì)算精確度高、記憶能力強(qiáng)、自動控制、邏輯判斷等特點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)有兩個(gè)突出的特點(diǎn)：數(shù)字化和通用性。 （1）數(shù)字化 指計(jì)算機(jī)在處理信息時(shí)完全采用數(shù)字方式，

9、其他非數(shù)字形式的信息，要設(shè)法轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式才能由計(jì)算機(jī)來處理； （2）通用性 采用內(nèi)存程序控制原理的計(jì)算機(jī),能夠解決一切具有“可解算法”的問 題。10/11/202291.2 計(jì)算機(jī)概述1.2.1(電子數(shù)字)計(jì)算機(jī)的基本概念的續(xù)2. 計(jì)算機(jī)的類型 按用途分類 （1）專用計(jì)算機(jī) 大多是針對某種特殊的要求和應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，有專用的硬件 和專用的軟件。 （2）通用計(jì)算機(jī) 為滿足大多數(shù)應(yīng)用場合而推出的計(jì)算機(jī)，可靈活應(yīng)用于多種。按處理數(shù)據(jù)的方式分類（1）數(shù)字計(jì)算機(jī) （2）模擬計(jì)算機(jī)（3）數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī) 10/11/202210續(xù)2. 計(jì)算機(jī)的類型10/10/202210續(xù) 按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和處理能

10、力分類 （1）巨型機(jī)（超級計(jì)算機(jī)） 巨型機(jī)又稱超級計(jì)算機(jī)，它是目前運(yùn)算速度最高、存儲容量最大、處 理能力最強(qiáng)、工藝技術(shù)性能最先進(jìn)的通用超級計(jì)算機(jī)，主要用于復(fù)雜的科 學(xué)計(jì)算和軍事等專用領(lǐng)域。我國研制的銀河機(jī)、曙光機(jī)均屬于巨型機(jī)。 （2）大/中型機(jī) 大/中型機(jī)又稱大/中型計(jì)算機(jī)。廣泛地應(yīng)用于科學(xué)和工程計(jì)算、信息的 加工處理、企事業(yè)單位的事務(wù)處理等方面。這類計(jì)算機(jī)具有極強(qiáng)的綜合處理 能力和極廣泛的性能覆蓋面，通用性強(qiáng)。 （3）小型機(jī) 小型機(jī)規(guī)模較小，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、維修使用方便、易于操作維 護(hù)、設(shè)計(jì)試制周期短、軟件開發(fā)成本低、便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝技術(shù)。它 們已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制、大型分析儀器

11、、測量設(shè)備、企業(yè)管理、大 學(xué)和科研機(jī)構(gòu)等，同時(shí)也可以作為大型與巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助計(jì)算機(jī)。10/11/202211續(xù) 按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類 10/10/2022續(xù) （4）工作站 工作站是介于小型機(jī)與PC（Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī)）之間的 一種高檔的微型機(jī)。其運(yùn)算速度比微型機(jī)快，且有較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)功能。主要 用于特殊的專業(yè)領(lǐng)域，如圖像處理、輔助設(shè)計(jì)等。 （5）微型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī)簡稱微機(jī)，是當(dāng)今最為普及的機(jī)型。它體積小、功耗低、 功能強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活，對使用環(huán)境要求低，性能價(jià)格比明顯地優(yōu) 于其他類型的計(jì)算機(jī)。 （6）服務(wù)器 服務(wù)器是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多用戶提供服務(wù)的

12、共享設(shè)備，一般分為文件 服務(wù)器、計(jì)算服務(wù)器、通信服務(wù)器和打印服務(wù)器等，該設(shè)備連接在網(wǎng)絡(luò)上 網(wǎng)絡(luò)用在通信軟件的支持下遠(yuǎn)程登錄，共享各種服務(wù)。 （7）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) 一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的終端設(shè)備，內(nèi)存容量大、通信功能強(qiáng)，但本 機(jī)中不一定配置外存，所需要的程序和數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中。 10/11/202212續(xù) （4）工作站10/10計(jì)算機(jī)的分類 按綜合性能指標(biāo)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、通用、較快、較強(qiáng)大型機(jī)： 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

13、護(hù)簡單 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)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)芯片網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：基于Java技術(shù)的客戶機(jī)系統(tǒng) 10/11/202213計(jì)算機(jī)的分類 按綜合性能指標(biāo)分類巨型機(jī)：速度最快、處理能力最續(xù) 3.計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn) 現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)與以往的計(jì)算工具有著本質(zhì)的區(qū)別。它不僅高速地進(jìn)行數(shù)字計(jì)算與信息處理，而且具有超強(qiáng)的記憶功能和高可靠性的邏輯判斷能力。主要特點(diǎn)可概括如下： 由基本電子器件構(gòu)成，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)方式。若按物理結(jié)構(gòu)，僅能進(jìn)行一般的算術(shù)邏輯運(yùn)算； 除了數(shù)值計(jì)算和邏輯運(yùn)算之外，計(jì)算機(jī)還能處理包括數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像

14、以及聲音在內(nèi)的所有可轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的信息。 采用“存儲程序”的方式進(jìn)行工作。它將待處理的數(shù)據(jù)和處理該數(shù)據(jù)的程序事先送輸入存儲器，然后自動執(zhí)行。因此，計(jì)算機(jī)的全部工作過程是執(zhí)行程序的過程。 具有高速的運(yùn)算和超強(qiáng)的信息存儲與處理能力。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都配有大容量的存儲器，僅微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存器容量就有幾十MB幾GB；外存儲器采用可更換的磁盤、磁帶或光盤，可構(gòu)成海量存儲器，例如，一張英寸光盤即可存儲多部象紅樓夢這樣的長篇小說或數(shù)十年人民日報(bào)的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可達(dá)千萬億次/秒以上，數(shù)秒內(nèi)可完成數(shù)百人需要幾十甚至幾百年才能完成的工作。 與通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，構(gòu)成跨地區(qū)、跨國界乃至全球的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各種資源

15、共享。為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的工效，就需要聯(lián)網(wǎng)，因此可以說：“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”。 總之，人們所進(jìn)行的任何復(fù)雜的腦力工作，只要能分解成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的基本操作，并以計(jì)算機(jī)所能識別的形式表示出來，存入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就能模仿人腦，按照人們的意愿自動工作，所以有人把計(jì)算機(jī)稱為“電腦”。作為電腦，它不能完全代替人腦，但有許多超越人腦的能力。它為人們所制造，為人們服務(wù)，以完成各種復(fù)雜又系統(tǒng)的工作。10/11/202214續(xù) 3.計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)10/10/202214續(xù)4.計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)字長字長是計(jì)算機(jī)一次直接處理二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，一般與運(yùn)算器的位數(shù)一致。字長越長，精度越高，常見的字長有8位、16位、32位和6

16、4位等。運(yùn)算速度運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒執(zhí)行基本指令的條數(shù)。它反映計(jì)算機(jī)運(yùn)算和對數(shù)據(jù)信息處理的速度，其單位為次/秒、百萬次/秒、萬億次/秒等。主頻主頻是指計(jì)算機(jī)的主時(shí)鐘頻率，它在很大程度上反映了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，因此人們也常以主頻來衡量計(jì)算機(jī)的速度。其單位是赫茲（Hz），常以MHz、GHz表示，比如Pentium/866、PentiumIV/3.2分別表示主時(shí)鐘頻率為866 MHz和3.2GHz。存儲器容量存儲器以字節(jié)為單位，其容量表示存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)的能力，也是計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。常以千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、千兆字節(jié)（KMB）或吉字節(jié)（GB）或者兆兆字節(jié)（MMB或TB）表示存儲器

17、容量的單位。除此之外，還有功耗、無故障率、電源電壓以及軟件兼容性等性能。 10/11/202215續(xù)4.計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)10/10/202215馮諾伊曼對計(jì)算機(jī)的主要貢獻(xiàn)：提出了以二進(jìn)制和存儲程序工作原理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。五十多年來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)沒有變。 英國科學(xué)家艾蘭.圖靈（1912-1954） 1936年建立著名的圖靈機(jī)（Turing machine）模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)；提出圖靈測試，闡述了機(jī)器智能的概念 。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼（19031957）1.2.2 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展10/11/202216馮諾伊曼對計(jì)算機(jī)的主要貢獻(xiàn)：提出了以二進(jìn)制和存儲程序工作

18、原1.2.2 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展1.2.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程1第一階段電子管計(jì)算機(jī)（19461957年） 1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院正式通過驗(yàn)收的名ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）的電子數(shù)字積分式計(jì)算機(jī)，宣告了人類第一臺電子計(jì)算機(jī)的誕生。主要特點(diǎn)：采用電子管作為基本邏輯部件，體積大、用電量大、壽命短，可靠性差、 成本高；采用電子射線管作為存儲部件，容量很小，后來外存儲器使用了磁鼓存儲信息，擴(kuò)充了容量；輸入輸出設(shè)備落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出錯(cuò)；沒有系統(tǒng)軟件，只能用機(jī)器語言和匯編語言編程。10/1

19、1/2022171.2.2 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展1.2.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)1946年2月由賓州大學(xué)研制成功的ENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來 Electronic Numerical Integrator And Calculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重達(dá)30噸占地250m2啟動工耗150000瓦18000個(gè)電子管保存80個(gè)字節(jié)ENIAC主機(jī)房10/11/202218第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)1946年2月由賓州大學(xué)研制成功的ENI2第二階段 晶體管計(jì)算機(jī)（19581964年） 1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制成了第一臺晶體管計(jì)算機(jī) TRADIC。1958年，美國研制成功了全部使用晶體管的計(jì)

20、算 機(jī)，從而誕生了第二代計(jì)算機(jī)。 主要特點(diǎn)：采用晶體管作為基本邏輯部件，體積減小、重量輕、能耗低、成本下降，計(jì)算機(jī)的可靠性和運(yùn)算速度均得到提高；普遍采用磁芯作為存儲器，采用磁盤/磁鼓作為外存儲器；開始有了系統(tǒng)軟件（監(jiān)控程序），提出了操作系統(tǒng)概念，出現(xiàn)了高級語言。例如，F(xiàn)ORTRAN、COBOL、ALGOL等。10/11/2022192第二階段 晶體管計(jì)算機(jī)（19581964年） 10/1續(xù)3第三階段 集成電路計(jì)算機(jī) (19651969年) 集成電路是把多個(gè)電子元件集中在幾平方毫米的基片上形成的邏輯電路。 主要特點(diǎn)：采用中、小規(guī)模集成電路制作各種邏輯部件，從而使計(jì)算機(jī)體積小、重量更輕、耗電更省、

21、壽命更長、成本更低、運(yùn)算速度有了更大的提高；采用半導(dǎo)體存儲器作為主存，取代了原來的磁芯存儲器，使存儲器的存取速度有了大幅度的提高，增加了系統(tǒng)的處理能力；系統(tǒng)軟件有了很大發(fā)展， 出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)，多用戶可以共享計(jì)算機(jī)軟硬件資源；在程序設(shè)計(jì)方面上采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，為研制更加復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證。10/11/202220續(xù)3第三階段 集成電路計(jì)算機(jī) (19651969年) 1續(xù)4第四階段大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1970年至今） 從20世紀(jì)70年代末期開始出現(xiàn)超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integration，VLSI），在一個(gè)小硅片上容納相當(dāng)于幾萬個(gè)到幾

22、十萬個(gè)晶體 管的電子元件。 主要特點(diǎn)：基本邏輯部件采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，使計(jì)算機(jī)體積、重量、成本均大幅度降低，出現(xiàn)了微型機(jī)；作為主存的半導(dǎo)體存儲器，其集成度越來越高，容量越來越大；外存儲器除廣泛使用軟、硬磁盤外，還引進(jìn)了光盤；各種使用方便的輸入輸出設(shè)備相繼出現(xiàn)；軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，各種實(shí)用軟件層出不窮；計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把世界緊密地聯(lián)系在一起；多媒體技術(shù)崛起，計(jì)算機(jī)集圖像、圖形、聲音、文字、處理于一體，在信息處理領(lǐng)域掀起了一場革命。綜述：從第一代到第四代，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)都是相同的，即都由控制器、存儲器、運(yùn)算器和輸入輸出設(shè)備組成，稱為馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。10/11/20

23、2221續(xù)4第四階段大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1970年至今時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一 46-58電子管機(jī)器語言匯編語言 科學(xué)計(jì)算二58-64晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會的各個(gè)領(lǐng)域10/11/202222時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一 46-58電子管機(jī)器語言匯編語言 科續(xù)2.微機(jī)的發(fā)展 微機(jī)也稱為PC，是1971年出現(xiàn)的，它的誕生和迅速普及是計(jì)算機(jī)發(fā)展史中 最重大的事件。世界上第一臺微機(jī)是由美國Intel公司于1971年研制成功的。它 把計(jì)算機(jī)的全部電路做在4個(gè)芯片上，即一片4位微處理器Intel 4004

24、、一片320 位（40字節(jié)）的隨機(jī)存取存儲器、一片256字節(jié)的只讀存儲器和一片10位的寄存 器。它們通過總線連接起來，于是就組成了世界上第一臺4位微型電子計(jì)算機(jī)。 第一代微機(jī) 1972年由Intel公司研制的8位微處理器Intel 8008，Intel 8008代表了第一 代微處理器。 第二代微機(jī) 第二代微處理器是在1973年研制的，是主要采用速度較快的N溝道 MOS技術(shù)的8位微處理器。 第三代微機(jī) 10/11/202223續(xù)2.微機(jī)的發(fā)展10/10/202223續(xù) 第三代微處理器是在1978年研制的，是主要采用H-MOS（High- performance MOS）新工藝的16位微處理器。其

25、典型產(chǎn)品是Intel公司的Intel 8086。 第四代微機(jī) 從1985年起采用超大規(guī)模集成電路的32位微處理器，標(biāo)志著第四代微處 理器的誕生。1993年Intel公司推出第五代32位微處理器芯片Pentium（奔騰）， 它的外部數(shù)據(jù)總線為64位，工作頻率為66MHz200MHz。1998年Intel公司推 出Pentium、后來又推出Pentium 、Pentium。 3.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是向著巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化 和智能化5種趨向發(fā)展；二是朝著非馮諾依曼結(jié)構(gòu)模式發(fā)展。 計(jì)算機(jī)發(fā)展的五種趨向 10/11/202224續(xù) 第三代微處理器是在1978年研制的

26、，是主要續(xù) （1）巨型化 巨型化是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更高、存儲容量更大、功能更強(qiáng)。目前正 在研制的巨型計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度可達(dá)每秒百億次。存儲容量超過百萬兆字 節(jié)。 （2）微型化 微型化就是指進(jìn)一步提高集成度。利用高性能的超大規(guī)模集成電路研制 性能更加優(yōu)良、價(jià)格更加低廉、整機(jī)更加小巧的微型計(jì)算機(jī)。 （3）多媒體化 多媒體是指以數(shù)字技術(shù)為核心的圖像、聲音與計(jì)算機(jī)、通信等融為一體 的信息環(huán)境。 （4）網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)化就是用通信線路把各自獨(dú)立的計(jì)算機(jī)連接起來，形成各計(jì)算機(jī)用 戶之間可以相互通信并使用公共資源的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 10/11/202225續(xù) （1）巨型化10/10/202225續(xù) （5）智能化 計(jì)

27、算機(jī)的智能化就是指使計(jì)算機(jī)具有人的智能。能夠像人一樣思 維，讓計(jì)算機(jī)能進(jìn)行圖像識別、研究學(xué)習(xí)、探索、聯(lián)想人的語言等。 發(fā)展非馮諾依曼結(jié)構(gòu)模式 自20世紀(jì)60年代開始向兩個(gè)大方向努力，一是創(chuàng)造新的程序設(shè)計(jì)語 言，即所謂的“非馮諾依曼”語言；二是從計(jì)算機(jī)元件方面，比如提出發(fā)明 與人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相類似的新型超大規(guī)模集成電路的設(shè)想，即分子芯片。 （1）生物計(jì)算機(jī) （2）光子計(jì)算機(jī) （3）量子計(jì)算機(jī)10/11/202226續(xù) （5）智能化10/10/2022261.2.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1. 科學(xué)與工程計(jì)算（數(shù)值計(jì)算） 科學(xué)與工程計(jì)算是指計(jì)算機(jī)應(yīng)用于解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題（數(shù)值計(jì)算）。由于

28、計(jì)算機(jī)具有高運(yùn)算速度和精度以及邏輯判斷能力，可以應(yīng)用于高能物理、工程設(shè)計(jì)、地震預(yù)測、氣象預(yù)報(bào)及航天技術(shù)等領(lǐng)域。2. 數(shù)據(jù)處理（信息處理） 數(shù)據(jù)：是符號化的信息，是信息的符號表示。 信息：則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是語義化的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)的語義解釋。 數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理也稱為信息處理，主要是指計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)資料的收集、存儲、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作。 3. 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD） CAD是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力，進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到預(yù)期的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。應(yīng)用的10/11/2022

29、271.2.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1. 科學(xué)與工程計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）1續(xù) 最為廣泛的是二、三維的幾何形體建模、繪圖，各種機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)等。 計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM） CAM是應(yīng)用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行產(chǎn)品制造的統(tǒng)稱，通過計(jì)算機(jī)分級控制和管理制造過程的多方面工作。它的目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)集成的信息網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測一個(gè)廣闊的相互關(guān)聯(lián)的制造作業(yè)范圍，并根據(jù)一個(gè)總體的管理策略控制每項(xiàng)作業(yè)。 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assisted Instruction，CAI） CAI是把計(jì)算機(jī)作為一種新型教學(xué)媒體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)、學(xué)生個(gè)別化教學(xué)（人-

30、機(jī)對話式）及教學(xué)管理等各教學(xué)環(huán)節(jié)，以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的教學(xué)模式。4 .數(shù)據(jù)庫應(yīng)用 數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的大量共享的數(shù)據(jù)集合。它可以供各種用戶共享，具有最小的冗余和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基本內(nèi)容之一。 10/11/202228續(xù) 最為廣泛的是二、三維的幾何形體建模、繪圖，各種機(jī)械零續(xù)5. 人工智能 人工智能是一門研究如何構(gòu)造智能機(jī)器人（智能計(jì)算機(jī)）或智能系統(tǒng)，使 它能模擬、延伸和擴(kuò)張人類智能的學(xué)科。人工智能的研究領(lǐng)域包括知識工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言處理、智能機(jī)器人和神經(jīng)計(jì)算等多個(gè)方面。6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物?，F(xiàn)在

31、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是集文 本、聲音、圖像及視頻等多媒體信息于一身的全球信息資源系統(tǒng)。 7.電子商務(wù) 電子商務(wù)（Electronic Commerce）是指通過計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行商務(wù)活動， 主要為電子商戶提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的網(wǎng)上購物、商戶之間的網(wǎng)上交易和在 線電子支付的一種新型的商業(yè)運(yùn)營模式。 8.電子政務(wù) 電子政務(wù)是指國家各級政府部門綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息 網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作模式，實(shí)現(xiàn)公務(wù)、政務(wù)、商務(wù)、事務(wù)的一體化管理與運(yùn)行。 10/11/202229續(xù)5. 人工智能10/10/2022291.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

32、和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩大部分。 1.硬件系統(tǒng)：組成一臺計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備的全體稱作計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2.軟件系統(tǒng)：指揮計(jì)算機(jī)工作的各種程序的集合稱為計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，軟件是控制和操作計(jì)算機(jī)工作的核心。 硬件是軟件工作的基礎(chǔ)，離開硬件，軟件無法工作；軟件又是硬件功能的擴(kuò)充和完善，有了軟件的支持，硬件功能才能得到充分的發(fā)揮。兩者相互滲透、相互促進(jìn)，可以說硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂，只有將硬件和軟件結(jié)合成統(tǒng)一的整體，才能稱其為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 10/11/2022301.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1.3.2 系統(tǒng)的組成機(jī)計(jì)算1

33、. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 10/11/2022311.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1.3.2 系統(tǒng)的組成機(jī)計(jì)算11.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識2計(jì)算機(jī)硬件 計(jì)算機(jī)硬件主要由中央處理器、存儲器、輸入/輸出控制系統(tǒng)和各種輸入/輸出設(shè)備等功能部件組成。每個(gè)功能部件各盡其責(zé)，協(xié)調(diào)工作。3計(jì)算機(jī)軟件 計(jì)算機(jī)軟件是相對于硬件而言的，它包括計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的各種程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔資料。計(jì)算機(jī)軟件不僅為人們使用計(jì)算機(jī)提供方便，而且在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著指揮管理的作用。4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 作為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，硬件和軟件是按一定的層次關(guān)系組織起來的。最內(nèi)層是硬件（也被稱為裸機(jī)），然后是系統(tǒng)軟件中的操作系統(tǒng)，而操作系統(tǒng)的外

34、層是其他軟件，最外層是用戶程序或文檔。10/11/2022321.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識2計(jì)算機(jī)硬件10/10/202計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)裸機(jī)操 作 系 統(tǒng)其 他 系 統(tǒng) 軟 件應(yīng) 用 軟 件應(yīng) 用 軟 件 用 戶10/11/202233計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)裸機(jī)操 作 系 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1.3.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理1工作原理 馮諾依曼提出的設(shè)計(jì)思想概括起來有如下三個(gè)要點(diǎn)：（1）采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。（2）采用程序存儲方式。（3）由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件組 成計(jì)算機(jī)。 2指令的執(zhí)行過程 指令是能夠被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的命令，是程序設(shè)計(jì)的最小單位。

35、通常，一條指令的執(zhí)行分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階段。10/11/2022341.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1.3.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理補(bǔ)充： 計(jì)算機(jī)的基本工作原理1工作原理 馮諾依曼提出了以二進(jìn)制和存儲程序工作原理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)思想概括起來有如下三個(gè)要點(diǎn)：（1）采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。（2）采用程序存儲方式。即謂存儲程序工作原理，就是在計(jì)算機(jī)中設(shè)置存儲器，將二進(jìn)制編碼表示的計(jì)算步驟與數(shù)據(jù)一起存放在存儲器中，機(jī)器一經(jīng)啟動，就能按照程序指定的邏輯順序依次取出存儲內(nèi)容進(jìn)行譯碼和處理，自動完成由程序所描述的處理工作。（3）由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備五大

36、基本部件組成計(jì)算機(jī)。 2指令 指令是能夠被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的命令，是程序設(shè)計(jì)的最小單位。10/11/202235補(bǔ)充： 計(jì)算機(jī)的基本工作原理10/10/202235指令是能被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，完成一種操作。If Goto結(jié)構(gòu)分類操作碼 操作數(shù) 數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入輸出指令 其它指令 And OrCPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等指令 操作碼 要完成的操作類型或性質(zhì)操作數(shù) 操作的內(nèi)容或所在的地址 指令10/11/202236指令是能被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，完成一種操作。If 通常，一條指令的執(zhí)行分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階段。 指

37、令的執(zhí)行過程分為以下4個(gè)步驟： 取指令 按照指令計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲器中取出指令，并送往指令寄存器。 分析指令 對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信號；由地址碼確定操作數(shù)地址。 執(zhí)行指令 由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令所要求的操作。 一條指令執(zhí)行完成，指令計(jì)數(shù)器加1 或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計(jì)數(shù)器，然后回到。3指令的執(zhí)行過程10/11/202237 通常，一條指令的執(zhí)行分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階分析這條指令為取下一條指令作準(zhǔn)備若為停止指令，則停止程序的運(yùn)行完成這條指令規(guī)定的操作從存儲器取出

38、一條指令從程序所在首地址開始，啟動計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序指令的執(zhí)行過程示意圖10/11/202238分析這條指令為取下一條指令作準(zhǔn)備若為停止指令，則停止程序1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼1.4.1 數(shù)制與編碼1數(shù)制和數(shù)制間轉(zhuǎn)換 按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)叫進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱數(shù)制。任何數(shù)制都有兩個(gè)基本要素： 基數(shù)：是指在某種數(shù)制中所允許的數(shù)碼的個(gè)數(shù)。 位權(quán)：是指在某種數(shù)制中，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)碼所在位置有關(guān)的常數(shù)，這個(gè)固定的常數(shù)稱作位權(quán)。（1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù) 將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“除2取余法”。（2）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù) 將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“乘2取整

39、法”。 （3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是將二進(jìn)制數(shù)的各位按位權(quán)展開相加。 10/11/2022391.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼1.4.1 數(shù)制與編碼10/1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼（4）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制采用“逢十六進(jìn)一”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制，因此，十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為16，用數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F表示數(shù)碼。二進(jìn)制 十六進(jìn)制 二進(jìn)制 十六進(jìn)制 00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F10/11/20

40、22401.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼（4）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)相互1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼2二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算 邏輯值只有兩個(gè)，邏輯“真”（用1表示）和邏輯“假”（用0表示）。 （1）邏輯與運(yùn)算邏輯與運(yùn)算，也稱邏輯乘運(yùn)算。其運(yùn)算規(guī)則如下：11=1 10=0 01=0 00=0式中“”是邏輯與的運(yùn)算符。例：1100101011000101=11000000 （2）邏輯或運(yùn)算邏輯或運(yùn)算，也稱邏輯加運(yùn)算。其運(yùn)算規(guī)則如下：11=1 10=1 01=1 00=0式中“”是邏輯或的運(yùn)算符。例：1100101011000101=11001111 （3）邏輯非運(yùn)算邏輯非運(yùn)算，其運(yùn)算規(guī)則如下： 式中“”是邏輯

41、非的運(yùn)算符。 10/11/2022411.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼2二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算10/101.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼3編碼 計(jì)算機(jī)中所有的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制方式組織和存放的。編碼就是指對輸入到計(jì)算機(jī)中的各種數(shù)值和非數(shù)值型數(shù)據(jù)，按一定規(guī)則組合而成若干位二進(jìn)制碼來表示數(shù)或字符（字母、符號、漢字等）。（1）ASCII碼 ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange，美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局提出的一種信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。這種編碼應(yīng)用非常普遍，它使用7個(gè)二進(jìn)制位來表示字符，在計(jì)算機(jī)存儲中占一個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)制位）。共有

42、128個(gè)編碼，可以表示128個(gè)不同字符的編碼。（2）漢字編碼 計(jì)算機(jī)在處理漢字信息時(shí)也要將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制代碼，因此也需要對漢字進(jìn)行編碼。計(jì)算機(jī)的漢字信息處理系統(tǒng)在處理漢字時(shí)，不同環(huán)節(jié)使用不同的編碼。10/11/2022421.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼3編碼10/10/202241.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼 國標(biāo)交換碼：計(jì)算機(jī)處理漢字所用標(biāo)準(zhǔn)是我國于1981年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80，即中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換漢字編碼，簡稱國標(biāo)碼。共收錄漢字和圖形符號7445個(gè)。 輸入碼：為輸入漢字而設(shè)計(jì)的代碼，簡稱外碼。按輸入設(shè)備的不同，可分為鍵盤輸入、手寫輸入和語音輸入三大類。 漢字機(jī)內(nèi)碼：是

43、供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行漢字存儲、加工處理和傳輸統(tǒng)一使用的二進(jìn)制代碼，簡稱內(nèi)碼。 漢字字形碼：是指漢字字庫中存儲的漢字字形的數(shù)字化信息碼。它主要用于漢字輸出時(shí)產(chǎn)生漢字字形。 漢字地址碼：是指漢字字形碼在漢字字庫中存放位置的代碼，即字形信息的地址。 10/11/2022431.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼 國標(biāo)交換碼：計(jì) 計(jì)算機(jī)所能處理的數(shù)據(jù)、信息在計(jì)算機(jī)中都是以數(shù)字編碼形式表示的。那么這些數(shù)字編碼是以什么形式表示的？與日常表示的數(shù)有何區(qū)別？字母、漢字與符號又如何表示等等。本節(jié)將重點(diǎn)討論這些問題。也就是計(jì)算機(jī)中信息是如何表示的。補(bǔ)充：1.4.1 數(shù)制與編碼10/11/202244 補(bǔ)充：1.4.1 數(shù)制

44、與編碼10/10/20224數(shù)制的基礎(chǔ)知識 這里所說的數(shù)制，也稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。所謂進(jìn)位計(jì)數(shù)制是指按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。任何數(shù)制都有兩個(gè)基本要素： 1、基數(shù)：是指在某種數(shù)制中所允許的數(shù)字符號（簡稱數(shù)符）的個(gè)數(shù)。 2、位權(quán)：是指在某種數(shù)制中，處在不同位置上的數(shù)符所代表的值不同，一個(gè)數(shù)字在某個(gè)固定位置上所代表的值是確定的，這個(gè)固定位上的值稱為位權(quán)。位權(quán)與基數(shù)的關(guān)系是各進(jìn)位制中位權(quán)的值恰好是基數(shù)的若干次冪。 10/11/202245數(shù)制的基礎(chǔ)知識10/10/202245 進(jìn)位計(jì)數(shù)制有兩個(gè)基本特點(diǎn)： 1、逢N進(jìn)一。N是指進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示一位所需要的符號數(shù)目，稱為基數(shù)。例如十進(jìn)制數(shù)是由0、1、2、3、4、5

45、、6、7、8、9十個(gè)數(shù)字符號組成，基數(shù)為10，逢十進(jìn)一。二進(jìn)制數(shù)由0、1兩個(gè)數(shù)字符號組成，基數(shù)為2，逢二進(jìn)一。 2、采用位權(quán)表示一個(gè)數(shù)。任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫成按位權(quán)展開的多項(xiàng)式之和。10/11/202246 進(jìn)位計(jì)數(shù)制有兩個(gè)基本特點(diǎn)：10/10/202246N=Sn-1rn-1Sn-2rn-2S0r0S-1r-1S-mr-mr進(jìn)制數(shù)N可表示 為：R進(jìn)制數(shù)用 r個(gè)基本符號（例如0，1，2，r-1）表示數(shù)值基數(shù)權(quán)數(shù)碼678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-210/11/202247N=Sn-1rn-1Sn-2rn-2S0r0計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中通常所使用的數(shù)制有四種： 二

46、進(jìn)制（Binary）、八進(jìn)制（Octal）、十進(jìn)制（Decimal）和十六進(jìn)制（Hexadecimal）。約定：在幾種數(shù)制混合使用的場合，為了避免混淆，通常我們在數(shù)字后面加上： 字母B或2表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù) 字母O或8表示八進(jìn)制數(shù) 字母D或10或不加任何字母來表示十進(jìn)制數(shù) 字母H或16表示十六進(jìn)制數(shù)10/11/20224810/10/202248例1 在十進(jìn)制數(shù)中，3058.72 按權(quán)值展開： (3058.72)103103+ 0102+ 5101+ 8100+ 710-1+ 210-2例2 在二進(jìn)制數(shù)中，10111.01按權(quán)值展開為： (10111.01)2124+ 023+ 122+ 121

47、+ 120+ 02-1+ 12-210/11/202249例1 在十進(jìn)制數(shù)中，3058.72 按權(quán)值展開：10/10表： 十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的位權(quán)數(shù) 位十進(jìn)制權(quán)二進(jìn)制權(quán)八進(jìn)制權(quán)十六進(jìn)制權(quán)S01=1001=201=801=160S110=1012=218=8116=161S2100=1024=2264=82256=162S31000=1038=23512=834096=163S410000=10416=244096=8465536=164Sn-110n-12n-18n-116n-110/11/202250表： 十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的位權(quán)數(shù) 位十進(jìn)常用進(jìn)位數(shù)制010

48、- 1610之間整數(shù)的對應(yīng)關(guān)系10/11/202251常用進(jìn)位數(shù)制010 - 1610之間整數(shù)的對應(yīng)關(guān)系10/10 計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制代碼作為計(jì)算機(jī)內(nèi)部基本代碼主要有以下原因： 1、二進(jìn)制表示數(shù)字容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)用電子器件表示數(shù)字信息。顯然，制造具有二種穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件比制造具有十個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件容易得多。另外，任何物理狀態(tài)均有其對立面，如有脈沖與無脈沖，晶體管的導(dǎo)通與截止等。用0、1兩個(gè)數(shù)字符號來表示它們是很容易實(shí)現(xiàn)的。 2、二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單10/11/202252 計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制代碼作為計(jì)算機(jī)內(nèi)部基本代碼主要有以下一、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法則 1. 二進(jìn)制的特征 兩個(gè)符號：0、1； 逢2進(jìn)

49、一 2. 算術(shù)運(yùn)算規(guī)則： 加法運(yùn)算 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 10 減法運(yùn)算 0 0 = 0， 1 0=1，1 1=0 , 10 1=1 乘法運(yùn)算 0 0 = 0, 0 1 = 0, 1 0 = 0, 1 1 = 1 除法運(yùn)算 01=0, 11=1 10/11/202253一、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法則10/10/2022533. 邏輯運(yùn)算邏輯“真”（用1表示）和邏輯“假”（用0表示）邏輯或：使用的運(yùn)算符有 “” 00=0，01=1，10=1，11=1 例如：1100 10101110邏輯與（邏輯乘）：運(yùn)算符有“ ” 00=0，01=0，10=0

50、，11=1 例如：110010101000邏輯非：運(yùn)算符為“ ” 1的非為0，0的非為1例如： 1101=001010/11/2022543. 邏輯運(yùn)算10/10/2022541、任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)原則： 任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)只要寫出該進(jìn)制數(shù)的按權(quán)展開式，進(jìn)行乘法和加法運(yùn)算，得出結(jié)果即可。例：二、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換10/11/2022551、任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)原則： 任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為例： 求（1100101.101）2 的等值十進(jìn)制數(shù)(1100101.101)2=126+125+024+023+122+ 021+120+12-1 +02-2+12-3= 64+32+0+0+4+

51、0+1+0.5+0.125=（101.625）10 即 (1100101.101)2 = (101.625)1010/11/202256例： 求（1100101.101）2 的等值十進(jìn)制數(shù)10/2、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進(jìn)制數(shù) 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)需對整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)化采用“除基數(shù)取余法”，即用基數(shù)多次除被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)，直到商為0， 每次相除所得的余數(shù)，按逆序排列便是對應(yīng)的進(jìn)制數(shù)小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用“乘基數(shù)取整法”，即用基數(shù)多次乘被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分，每次相乘后，所得乘積的整數(shù)部分按正序排列就是對應(yīng)的進(jìn)制數(shù)10/11/2022572、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進(jìn)制數(shù) 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化

52、為任 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)采用乘2取整法。即：將十進(jìn)制小數(shù)乘以2，然后取出所得乘積的整數(shù)部分，再將純小數(shù)部分乘以2，又取出所得乘積的整數(shù)部分，直到小數(shù)部分為零或滿足精度為止，最后將所得各次乘積的整數(shù)部分按正序排列就是對應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)。 注意有時(shí)所得乘積的整數(shù)部分為零，取出的整數(shù)也是零。 10/11/202258 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)采用乘2取整法。即十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)舉例（185）10 =（？）2（185）10 =（10111001）224 6 022 3 021 1 125 122 121 020 11 8 5 29 2 1余數(shù)10/11/202259十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)舉例（

53、185）10 =（？）2（185）（0.8125）10 = ( ? )20.812521.6250 10.625021.2500 10. 250020. 5000 00. 500021. 0000 1（0.8125）10 = (0.1101)2整數(shù)10/11/202260（0.8125）10 = ( ? )20.8125例： 把0.5773轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（保留到小數(shù)點(diǎn)后7位）。 積的整數(shù)部分 0.57732=1.1546 1 0.15462=0.3092 0 0.30922=0.6184 0 0.61842=1.2368 1 0.23682=0.4736 0 0.47362=0.9472 0

54、0.94722=1.8944 1 所以，（0.5773）10 (0.1001001)2 10/11/202261例： 把0.5773轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（保留到小數(shù)點(diǎn)后7位）。1例 求（66.625）10 的等值二進(jìn)制數(shù)結(jié)果（66.625）10=（1000010.101）2 正確嗎?10/11/202262例 求（66.625）10 的等值二進(jìn)制數(shù)10/10/202）十進(jìn)制轉(zhuǎn)為八進(jìn)制 (1) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù)采用“除8取余”法。具體方法為：將十進(jìn)制數(shù)除以8，得到一個(gè)商數(shù)和一個(gè)余數(shù)，再將商數(shù)除以8，又得到一個(gè)商數(shù)和一個(gè)余數(shù)，繼續(xù)該過程，直到商數(shù)等于零為止。最后將每

55、次得到的余數(shù)（必定是07）按逆序排列便是對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。10/11/2022632）十進(jìn)制轉(zhuǎn)為八進(jìn)制10/10/202263（185）10 =（ ？ ）8（1 8 5）10 = （2 7 1）882 780 21 8 5 82 3 1余數(shù)除八取余10/11/202264（185）10 =（ ？ ）8（1 8 5）10 = 例: 將十進(jìn)制數(shù)845轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。 將十進(jìn)制數(shù)845轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)的過程如下： 8|845 8|105 余數(shù)為5 8| 13 余數(shù)為1 8| 1 余數(shù)為5 0 余數(shù)為1， 商為0，結(jié)束 因此，(845)10=(1515)810/11/202265 例: 將十進(jìn)制數(shù)845轉(zhuǎn)

56、換成八進(jìn)制數(shù)。10/10/2 (2) 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù) 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)采用“乘8取整”法。具體方法為：用8乘十進(jìn)制小數(shù)，得到一個(gè)整數(shù)部分和一個(gè)小數(shù)部分，再用8乘小數(shù)部分，又得到一個(gè)整數(shù)部分和一個(gè)小數(shù)部分，繼續(xù)該過程，直到余下的小數(shù)部分為0或滿足精度要求為止。最后將每次得到的整數(shù)部分（必定是07）按正序排列就是對應(yīng)的八進(jìn)制小數(shù)。10/11/202266 (2) 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)10/10/202266 【例】 將十進(jìn)制小數(shù)0.3574轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)。 解析：將十進(jìn)制小數(shù)0.3574轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)的過程如下： 0.3574 8 2.8592整數(shù)部分為 2 0.8

57、592 余下的小數(shù)部分 8 6.8736整數(shù)部分為6 0.8756 余下的小數(shù)部分 8 6.9888整數(shù)部分為610/11/202267 【例】 將十進(jìn)制小數(shù)0.3574轉(zhuǎn)換 0.9888 余下的小數(shù)部分 8 7.9104 整數(shù)部分為7 0.9104 余下的小數(shù)部分 8 7.2832 整數(shù)部分為7 0.2832 余下的小數(shù)部分最后結(jié)果為(0.3574)10 (0.26677)8。請同學(xué)們驗(yàn)證！10/11/20226810/10/2022683）十進(jìn)制數(shù)化成十六進(jìn)制數(shù)舉例（3981）10 = ( ? )16（3 9 8 1）10 = （F 8 D）16161 5 . 8160 .15 (F) 3

58、 9 8 1 16 2 4 8 13 (D)余數(shù)除16 取余10/11/2022693）十進(jìn)制數(shù)化成十六進(jìn)制數(shù)舉例（3981）10 = ( 3、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)10/11/2022703、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù) 計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制代碼，但二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)較多，讀寫起來，很不方便，也不直觀，即使可轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，但轉(zhuǎn)換較麻煩，為了彌補(bǔ)這一不足，人們采用了八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)來書寫數(shù)據(jù)和程序。 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)，概括為“

59、三位合一”。由于23 = 8，所以，一位八進(jìn)制數(shù)恰好等于三位二進(jìn)制數(shù)。把二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)時(shí)，從最低位開始，向左每三位分為一組，高位不夠的用“0”補(bǔ)足三位，按前表對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)寫出，即為對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。把二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制時(shí)，則從小數(shù)點(diǎn)向右每三位分為一組(最后部分不足三位的仍用“0”補(bǔ)足)，寫出對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)即可。 10/11/2022711）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù) 計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制代碼例:把二進(jìn)制數(shù)(10110101.01101)2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。 二進(jìn)制數(shù)： 010 110 101 . 011 010 八進(jìn)制數(shù)： 2 6 5 . 3 2 所以 (10110101.01101)

60、2 = (265.32) 810/11/202272例:把二進(jìn)制數(shù)(10110101.01101)2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，概括為“一位拆三位”，即把一位八進(jìn)制數(shù)寫成對應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，然后按位連接即可。例:把 (345.23)8 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 八進(jìn)制數(shù)： 3 4 5 . 2 3 二進(jìn)制數(shù)： 011 100 101 . 010 011 所以 (345.23)8 = (11100101.010011)210/11/2022732）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)3） 十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)互相轉(zhuǎn)化 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，概括為“四位合一”、