第一章計算機系統(tǒng)基礎知識

江南大學信息工程學院計算機文化根底第一章計算機系統(tǒng)根底知識§1-1計算機與信息社會§1-2信息在計算機內(nèi)的表示2§1.1計算機與信息社會內(nèi)容：1.1.1計算機的開展1.1.2計算機的分類1.1.3信息技術與信息處理1.1.4計算機在信息社會中的應用計算機文化根底31.1.1計算機的開展計算機的概念計算機Computer電腦依靠程序自動、高速、精確地完成各種信息存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計算、過程控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娮釉O備。根本局部是由電子元器件組成的電路，電路按照“數(shù)字〞方式進行工作——數(shù)字電子計算機(DigitalElectronicComputer)。計算機與以往任何一種工具的不同點在于它能夠把人們從繁重的腦力勞動中(局部)解放出來。計算機文化根底41.1.1計算機的開展近代計算機的產(chǎn)生英國科學家阿蘭·圖靈

AlanMathisonTuring,1912-1954建立了圖靈機(TuringMachine,TM)模型，奠定了可計算理論的根底提出圖靈測試理論，闡述了機器智能的根本概念圖靈獎——計算機界的諾貝爾獎

美國計算機學會(ACM)于1966年設立頒發(fā)給計算機科學領域的領先科研人員計算機文化根底51.1.1計算機的開展近代計算機的產(chǎn)生美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼

JohnvonNeumann,1903-1957提出了著名的“馮·諾依曼原理〞,即“存儲程序和程序控制〞的原理計算機由五個局部組成，包括：運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備

采用了二進制，不但數(shù)據(jù)采用二進制，指令也采用二進制；

建立了存儲程序，指令和數(shù)據(jù)便可一起放在存儲器里，并作同樣處理。計算機文化根底61.1.1計算機的開展近代計算機的產(chǎn)生第一臺計算機

ENIAC

ElectronicNumericalIntegratorandCalculator

(電子數(shù)字積分計算機)1946年2月

由美國賓夕法尼亞大學研制成功計算機文化根底71.1.1計算機的開展近代計算機的產(chǎn)生ENIAC

最早用于彈道計算采用電子管為根本元件的電子線路來完成運算和存儲，每秒可進行5000次加法或減法，可以在3/1000秒時間內(nèi)做完兩個10位數(shù)乘法，能夠真正自動運行。使用了17468個電子管、15000個繼電器、70000多只電阻器，10000多只電容器、占地170平方米、重80噸、耗電量140千瓦、價格40萬美元。計算機文化根底81.1.1計算機的開展近代計算機的產(chǎn)生ENIAC

后改進為通用計算機

并又進行過屢次改造兩大缺點：

沒有存儲器；

用布線板進行控制非常麻煩。在1965年10月最后切斷電源計算機文化根底91.1.1計算機的開展計算機的開展簡史第一代1946年~1957年

電子管計算機體積龐大、運算速度低、功耗大、可靠性差。使用機器語言或匯編語言來編制程序，內(nèi)存采用水銀延遲線和繼電器，僅供少數(shù)專業(yè)人員使用，主要進行科學計算。計算機文化根底電子管計算機IBM701101.1.1計算機的開展計算機的開展簡史第二代1958年~1964年

晶體管計算機體積縮小、功耗降低、速度加快、可靠性提高。內(nèi)存使用磁芯存儲器，外存使用磁帶，開始出現(xiàn)高級語言，開展了一些單道和多道管理程序，應用拓展到數(shù)據(jù)處理和實時控制。計算機文化根底貝爾實驗室使用800只晶體管組裝了世界上第一臺晶體管計算機TRADIC111.1.1計算機的開展計算機的開展簡史第三代1964年~20世紀70年代

中小規(guī)模集成電路計算機可靠性大大提高、功耗進一步減小、運算速度進一步提高。內(nèi)存采用半導體存儲器，外存采用磁盤，操作系統(tǒng)開始開展，高級語言數(shù)量增多，應用范圍逐步擴展。計算機文化根底集成電路計算機IBM360121.1.1計算機的開展計算機的開展簡史第四代20世紀70年代至今

大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機性能大大提高、價格下降、體積縮小、穩(wěn)定性好、運算速度極快。廣泛采用各種新型元器件，各種高級語言日益完善，應用軟件日益豐富，應用范圍迅速擴展。計算機文化根底超級計算機——藍色基因/L131.1.1計算機的開展各代計算機的根本情況計算機文化根底

第一代(1946~1957)第二代(1958~1964)第三代(1965~1970)第四代(約1971~現(xiàn)在)邏輯元件電子管晶體管中小規(guī)模集成電路大規(guī)模超大規(guī)模集成電路處理速度幾千次幾百萬次幾千萬次數(shù)億次運算/秒內(nèi)存儲器汞延遲線磁芯半導體半導體內(nèi)存容量幾千字節(jié)幾萬字節(jié)幾兆字節(jié)幾十兆字節(jié)外存儲器磁鼓磁鼓磁帶磁帶磁盤磁盤光盤外部設備讀卡機、紙帶機讀卡機、紙帶機、電傳打字機讀卡機、打印機、繪圖機…鍵盤、顯示器、打印機、繪圖機等編程語言機器語言匯編語言高級語言匯編語言高級語言高級語言第四代語言系統(tǒng)軟件

操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)實用程序操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應用范圍科學計算科學計算自動控制數(shù)據(jù)處理應用于各方面在各個領域得到更廣泛的應用141.1.1計算機的開展我國的

超級計算機2003年11月,國家863方案重要工程,中國國家網(wǎng)格主結點,聯(lián)想“深騰6800〞超級計算機研制成功。實測性能達每秒4.183萬億次浮點運算，列世界當前TOP500第14位。計算機文化根底聯(lián)想深騰6800超級計算機基于機群體系結構，包括265個四路IA64結點機，1060個主頻為1.3GHz的安騰2處理器，1套機群基礎架構，其內(nèi)存總容量為2.2TB，磁盤總容量為81TB。151.1.1計算機的開展我國的

超級計算機曙光4000A

每秒峰值運算速度11萬億次，在04年公布的全球高性能計算機TOP500排行榜中位列全球第十。使用了2560個AMD公司的Opteron芯片，存儲容量到達42TB，除CPU和Linux平臺系統(tǒng)外，其他部件都使用了自己的技術。計算機文化根底161.1.1計算機的開展我國的

超級計算機天河一號

配備了14336顆Intel六核處理器、2048顆我國自主研發(fā)的飛騰八核處理器，實測運算速度可以到達每秒2570萬億次。成為當時世界上最快的超級計算機，獲得當年全球超級計算機前500強排行榜第一。計算機文化根底171.1.1計算機的開展我國的

超級計算機天河二號

2021年5月，由國防科技大學研制的天河二號超級計算機系統(tǒng)，以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算的優(yōu)異性能位居第41屆世界超級計算機500強排名榜首。計算機文化根底181.1.1計算機的開展馮·諾依曼原理目前的計算機系統(tǒng)所采用的根本工作原理由美籍匈牙利科學家馮·諾依曼在1945年提出根本要點：存儲程序和程序控制計算機由五個局部組成，包括：運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備，以存儲器為中心。把程序和數(shù)據(jù)存放在計算機的存儲器內(nèi)，當用戶啟動存放在存儲器中的程序后，由程序去控制計算機的運行。計算機按照程序中規(guī)定的次序逐條地執(zhí)行該程序中的指令。指令規(guī)定了計算機必須完成的操作，它包含了在何處取得數(shù)據(jù)、進行何種操作、操作結果存放在何處。計算機的控制器負責有序地取出指令，并對指令進行譯碼，將其轉換為控制信號，控制相關部件去完成規(guī)定的操作。計算機文化根底191.1.1計算機的開展計算機的開展趨勢——新一代計算機巨型化：開展高速度、大容量、功能更強大的巨型計算機。微型化：利用微電子技術和超大規(guī)模集成電路技術進一步縮小計算機的體積。網(wǎng)絡化：將計算機技術和現(xiàn)代通信技術緊密結合起來，組成功能強、規(guī)模大的計算機網(wǎng)絡。智能化：通過人工智能技術使計算機具有模擬人的感覺和思維的能力。多媒體化：計算機不僅能夠處理文字、數(shù)字、符號等文本信息，而且能夠處理聲音、圖形圖象、動畫視頻等多種表現(xiàn)媒體信息。計算機文化根底201.1.2計算機的分類按照工作原理分類電子模擬式計算機

計算機采用模擬電路作為根本的組成局部，其內(nèi)部信息用連續(xù)量表示。電子數(shù)字式計算機

計算機采用數(shù)字電路作為根本的組成局部，其內(nèi)部信息用離散量表示。電子混合式計算機

計算機的根本組成局部既有模擬電路又有數(shù)字電路，其內(nèi)部信息分別采用連續(xù)量和離散量來表示。計算機文化根底211.1.2計算機的分類按照用途和使用范圍分類通用計算機

通用計算機是針對大多數(shù)用戶的大多數(shù)應用而研制的。特點是通用性強，具有較強大的綜合處理能力，能夠解決各種類型的問題，配用的軟件也是通用性很強的軟件。專用計算機

專用計算機是為某一種類型的應用專門研發(fā)制造的。專用計算機往往針對解決的特定問題配用了專門的硬件和軟件和外部設備，所以能夠高速、可靠地解決特定的問題。計算機文化根底221.1.2計算機的分類按照IEEE標準分類

按照計算機的運算速度、字長、存儲容量等綜合性

巨型機(Supercomputer)小巨型機(MiniSupercomputer)大型主機(Mainframe)超級小型機(SuperMinicomputer)工作站(Workstation)個人計算機(PersonalComputer)

臺式機(Desktopcomputer)

筆記本機(Notebook)

個人數(shù)字助理(PDA)計算機文化根底231.1.3信息技術與信息處理關于信息技術信息

信息既是對各種客觀存在的事物的變化和特征的反映，又是各個事物之間作用和聯(lián)系的表征。人類就是通過接受信息來認識事物的，信息是對人們有用的，是接受者原來不了解的知識。信息是客觀世界的一種本質(zhì)屬性，它同物質(zhì)、能源一樣重要，是人類生存和社會開展的三大根本資源之一。計算機文化根底241.1.3信息技術與信息處理關于信息技術數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是指存儲在某種媒體上的可以識別的物理符號。數(shù)據(jù)通常作為信息的載體，用來表示信息，表示同一信息的數(shù)據(jù)可以有多種多樣的存在形式。數(shù)據(jù)不僅包括數(shù)字、字母、文字、符號，而且包括聲音、圖形、圖象、動畫、影象等。人們以各種存儲設備來存儲數(shù)據(jù)；通過各種軟件來管理數(shù)據(jù)；使用各種應用程序來對數(shù)據(jù)進行加工處理。計算機文化根底251.1.3信息技術與信息處理關于信息技術信息和數(shù)據(jù)是兩個相互聯(lián)系但完全不同的概念。

信息是有意義的，而數(shù)據(jù)可以無意義；信息是有用的，而數(shù)據(jù)可以無用；信息必須是真實的，而數(shù)據(jù)可以是虛假的。所謂“數(shù)據(jù)處理〞是指將數(shù)據(jù)經(jīng)過處理轉換為信息的過程。計算機文化根底261.1.3信息技術與信息處理關于信息技術信息技術(InformationTechnology,IT)

泛指與信息的獲取、存儲、加工、處理等方面相關的科學與技術。 聯(lián)合國教科文組織對信息技術的定義為：應用在信息的加工和處理中的科學、技術與工程的訓練方法和管理技巧；上述方面的技巧與應用；計算機及其人機相互作用；與這些方面相對應的社會、經(jīng)濟、文化等各種因素。計算機文化根底271.1.3信息技術與信息處理信息技術包含的內(nèi)容信息根底技術

是信息技術的根底局部，它包括信息學和控制論方面的根底研究，還包括新材料、新器件、新能源的開發(fā)制造技術。 在信息根底技術方面，開展最快、影響最大、應用最廣泛的是微電子技術和光電子技術。計算機文化根底信息學

信息學是以信息為研究對象，以計算機等技術為研究工具，擴展人類的信息功能為主要目標的一門綜合性學科。信息論是由美國數(shù)學家香農(nóng)創(chuàng)立的，它是用概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法，從量的方面來研究系統(tǒng)的信息如何獲取、加工、處理、傳輸和控制的一門科學?？刂普?/p>

控制論是研究各類系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制規(guī)律的科學。它是自動控制、通訊技術、計算機科學、數(shù)理邏輯、神經(jīng)生理學、統(tǒng)計力學、行為科學等多種科學技術相互滲透形成的一門橫斷性學科。它研究生物體和機器以及各種不同基質(zhì)系統(tǒng)的通訊和控制的過程，探討它們共同具有的信息交換、反響調(diào)節(jié)、自組織、自適應的原理和改善系統(tǒng)行為、使系統(tǒng)穩(wěn)定運行的機制，從而形成了一大套適用于各門科學的概念、模型、原理和方法。281.1.3信息技術與信息處理信息技術包含的內(nèi)容集成電路

微電子技術是現(xiàn)代電子信息技術的根底，它以集成電路的研發(fā)制造為核心。

集成電路是將晶體管、電阻、電容等電子元器件集成制造在同一個硅片上的電子器件。小規(guī)模集成電路(SSI)在每平方毫米上集成幾十個元器件中規(guī)模集成電路(MSI)在每平方毫米上集成幾百個元器件大規(guī)模集成電路(LSI)在每平方毫米上集成幾千個元器件超大規(guī)模集成電路(VLSI)在每平方毫米上集成幾萬個元器件。計算機文化根底硅片291.1.3信息技術與信息處理信息技術包含的內(nèi)容信息系統(tǒng)技術

信息系統(tǒng)技術是關于信息獲取、處理、傳輸、控制等方面的技術，它包括遙測遙感、人工智能、現(xiàn)代通信、現(xiàn)代控制論等多個不同方面。信息應用技術

信息應用技術以各種實際應用目標為研究的落腳點。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育科研等各個領域，信息技術的應用目的、應用模式、應用技術、應用方法各有不同。信息應用技術就是研究如何使這些模式、技術、方法更快捷更有效。計算機文化根底301.1.3信息技術與信息處理信息處理信息處理通常也稱為數(shù)據(jù)處理

信息處理是指利用計算機系統(tǒng)對信息進行采集、轉換、分類、存儲、計算、加工、查詢、檢索、統(tǒng)計、分析、傳輸和輸出等操作。通過這些操作，人們可以從浩如煙海的信息中找到所需要的信息，不僅可以了解事物的歷史和現(xiàn)狀，還可對其開展趨勢作出預測。計算機文化根底311.1.3信息技術與信息處理信息處理計算機信息處理的特點①速度快、精度高②具有強大的“記憶〞能力③信息傳輸能力極強④可提供友善的使用方式和豐富的信息輸出形式⑤可以幫助用戶開發(fā)各種信息處理系統(tǒng)計算機文化根底321.1.4計算機在信息社會中的應用計算機的主要應用領域工商業(yè)

工商業(yè)是計算機應用的傳統(tǒng)領域之一，在許多公司企業(yè)中，計算機信息處理系統(tǒng)都是企業(yè)正常運作的必不可少的手段。

在工廠中，計算機除了用來進行自動控制和企業(yè)管理外，還用來進行新產(chǎn)品的研發(fā)設計。

在商業(yè)上，不僅使用計算機來對商品的進貨、銷售、庫存、統(tǒng)計分析等經(jīng)營環(huán)節(jié)進行管理，還可以通過計算機決策支持系統(tǒng)(DSS)來幫助指定經(jīng)營方案和長期開展戰(zhàn)略。計算機文化根底331.1.4計算機在信息社會中的應用計算機的主要應用領域科研教育

科學研究一直是計算機應用的重要領域。從航空航天到海洋科學，從氣象觀測到地球物理，從宇宙天體到根本粒子的各個方面，都使用計算機來監(jiān)測與收集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行計算分析對結果進行比較鑒別并判斷其重要性。

在教育領域，計算機除了象其他領域一樣用來進行教學管理外，還廣泛應用在計算機輔助教學(CAI)和計算機遠程教育方面。計算機文化根底341.1.4計算機在信息社會中的應用計算機的主要應用領域政府機關

計算機在政府機關的應用非常廣泛，從公文的起草、發(fā)布、管理到日常業(yè)務的自動化辦公，從各項信息的收集整理到規(guī)章制度的討論研究，從民意民情的了解到開展規(guī)劃的制定，計算機以及網(wǎng)絡都起著重要的作用。

所謂“電子政府〞，就是在Internet上建立一個“虛擬的政府〞(網(wǎng)站)，通過網(wǎng)絡來發(fā)布資料、檔案、規(guī)章制度、日常工作方案，通過網(wǎng)絡來傳遞各個部門的文件資料和召開網(wǎng)絡會議，通過網(wǎng)絡來征集市民的意見建議，通過網(wǎng)絡進行納稅、行政審批、工程審查等政府業(yè)務。計算機文化根底351.1.4計算機在信息社會中的應用計算機的主要應用領域醫(yī)藥衛(wèi)生

在醫(yī)藥衛(wèi)生領域，計算機除了應用在電子病歷、電子處方、病房管理、藥品管理等常規(guī)方面外，還用于醫(yī)療診斷和新藥研制。

利用Internet進行的遠程診療技術，大城市的醫(yī)生專家可以幫助遙遠農(nóng)村小鎮(zhèn)的醫(yī)生完成醫(yī)學診斷和指導手術進行。計算機文化根底361.1.4計算機在信息社會中的應用計算機的主要應用領域休閑娛樂

網(wǎng)絡游戲是計算機在休閑娛樂中應用的一個重要方面。通過多媒體技術、三維動畫技術以及新型設備的支持，可以在虛擬的現(xiàn)實場景中進行游戲對決。

計算機電影特技和計算機動畫是計算機在休閑娛樂中應用的另一個重要方面。

網(wǎng)絡電影電視、網(wǎng)絡數(shù)碼音樂、網(wǎng)絡聊天等應用，也成為各個網(wǎng)站的重要效勞內(nèi)容。計算機文化根底371.1.4計算機在信息社會中的應用計算機的主要應用方面科學計算

即數(shù)值計算，用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數(shù)學問題。自動控制

又稱為過程控制，通過計算機來實時采集數(shù)據(jù)并且按照最正確情況對被控制設備進行控制和調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)處理

利用計算機來對各種數(shù)據(jù)進行記錄、整理、統(tǒng)計、分析、加工、利用、傳播等操作。信息加工

利用計算機對各種圖象信息進行整理、加工、記錄、變換、增強、重現(xiàn)等操作。計算機文化根底381.1.4計算機在信息社會中的應用計算機的主要應用方面計算機輔助工作

包括計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助教學(CAI)等方面。人工智能

用計算機模擬人類的判斷、理解、學習、求解、識別等智能活動。

它包括三個方面：知識工程、模式識別、機器人學。電子商務(ElectronicBusiness,EB)

利用計算機和網(wǎng)絡而進行的商務活動。辦公自動化(OfficeAutomation,OA)

利用計算機和網(wǎng)絡技術，集成各種形式的信息資源，為事務處理、管理工作、決策判斷提供一個高效率的工作平臺。計算機文化根底391.1.4計算機在信息社會中的應用計算機應用中計算技術的開展單主機計算(MainframeComputing)

單主機計算的主要特征是由單臺計算機構成計算系統(tǒng)，系統(tǒng)的信息處理根本都在本地機器上完成。這種計算模式在計算機應用的早期被廣泛使用，目前的中小規(guī)模應用中也大量存在。分布式客戶機/效勞器計算(DistributedClient/ServerComputing)

簡稱為C/S模式。分布式客戶機/效勞器計算是在計算機網(wǎng)絡開展起來后出現(xiàn)的計算模式。從技術上考慮，客戶機和效勞器都是邏輯上的概念，計算機應用的任務被分成兩大局部，用戶在客戶機上進行數(shù)據(jù)的輸入輸出、運行控制以及少量數(shù)據(jù)處理，而信息處理任務中的信息資源查詢、高強度數(shù)據(jù)處理、信息存儲等消耗機器資源比較多的工作由網(wǎng)絡中的效勞器來完成。計算機文化根底401.1.4計算機在信息社會中的應用計算機應用中計算技術的開展瀏覽器/效勞器計算(Browser/ServerComputing)

簡稱為B/S模式。由客戶機/效勞器計算模式開展而來，用戶通過瀏覽器向分布在網(wǎng)絡上的許多效勞器發(fā)出請求，效勞器對瀏覽器的請求進行處理，將用戶所需信息返回到瀏覽器。

主要利用了不斷成熟的WWW瀏覽器技術，結合多種Script語言(VBScript、JavaScript…)和ActiveX技術，是一種全新的軟件系統(tǒng)構造技術。網(wǎng)絡計算(NetworkComputing)

網(wǎng)絡計算是計算模式的新開展，它的主要思想是在專用軟件的控制下充分調(diào)度利用網(wǎng)絡上各種計算機的各種資源來完成預定的計算任務。

這種計算模式將會是計算機應用方式的開展方向。計算機文化根底41§1.2信息在計算機內(nèi)的表示內(nèi)容：1.2.1數(shù)據(jù)與信息1.2.2二進制數(shù)1.2.3數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示1.2.4非數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示計算機文化根底421.2.1數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是指記錄在某種媒體上的可以識別的物理符號國際標準化組織(ISO)對數(shù)據(jù)所給出的定義是：數(shù)據(jù)是對事實、概念或指令的一種特殊表達形式，這種特殊的表達形式可以用人工的方式或者用自動化的裝置進行通信、翻譯轉換或者進行加工處理。數(shù)據(jù)是“事實、概念、指令〞等具體內(nèi)容的某種表述，數(shù)據(jù)不僅包括數(shù)字、字母、文字、符號，而且包括聲音、圖形、圖象、動畫、影象等；其次，這些數(shù)據(jù)可以通過人工或自動化的方法進行通信、翻譯、處理。在計算機中，各種形式的數(shù)據(jù)以一種“特殊的表達形式〞——二進制編碼形式來表示。在信息技術領域中，數(shù)據(jù)通常分為數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)兩大類。計算機文化根底431.2.1數(shù)據(jù)與信息信息一般來說，信息既是對各種客觀存在的事物的變化和特征的反映，又是各個事物之間作用和聯(lián)系的表征。人類就是通過接受信息來認識事物的，信息是對人們有用的，是接受者原來不了解的知識。信息同物質(zhì)、能源一樣重要，是人類生存和社會開展的三大根本要素之一。由于所屬領域不同、研究角度不同，對信息存在多種不同的解釋。計算機文化根底441.2.1數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)與信息的關系信息是客觀存在的，必須是真實的、有意義的，必須對接受者有用的。數(shù)據(jù)那么只是一種表述，也可能是無用的、或是無意義的，甚至可以編造出虛假的數(shù)據(jù)。在信息技術領域中，數(shù)據(jù)通常作為信息的載體，用來表示信息，所謂“數(shù)據(jù)處理〞是指將數(shù)據(jù)經(jīng)過處理轉換從中提取有用數(shù)據(jù)(信息)的過程，所以有時也稱為“信息處理〞。對計算機系統(tǒng)而言，實際上只存在數(shù)據(jù)，而信息只是對使用系統(tǒng)的人而存在。計算機文化根底451.2.2二進制數(shù)數(shù)制關于數(shù)的記寫和命名的相關規(guī)那么的集合稱為計數(shù)制，簡稱數(shù)制。數(shù)碼(簡稱碼)：該數(shù)制記寫時所用的符號

如十進制的0,1,2,…,9基數(shù)(簡稱基)：該數(shù)制所用數(shù)碼的個數(shù)

如十進制的基為十數(shù)位(簡稱位)：數(shù)碼在數(shù)中所占據(jù)的位置

如十進制中的個位、十位等位權(簡稱權)：由數(shù)位所決定的計數(shù)根本值

如十進制個位的權為100

假定數(shù)值S用m+n+1個自左向右排列的代碼Ki(m≤i≤n)表示

即S=KnKn-1…K1K0.K-1K-2…K-m

Kj就是數(shù)碼，而i=n,n-1,…,1,0,-1,…,-m那么表示各個數(shù)位，其位權為ri計算機文化根底461.2.2二進制數(shù)數(shù)制計算機中常用的各種數(shù)制的表示： 計算機文化根底進位計數(shù)制二進制八進制十進制十六進制進位規(guī)則逢二進一逢八進一逢十進一逢十六進一數(shù)碼0,10,1,2,3,4,5,6,70,1,2,…,90,…,9,A,…,F基數(shù)r=2r=8r=10r=16位權2i8i10i16i形式表示字母BO或QDH如：123.41111101.011B173.314Q7B.66H

或：123.4(1111101.011)2(173.314)8(7B.66)16471.2.2二進制數(shù)不同數(shù)制間的轉換r進制數(shù)轉換為十進制數(shù)任何一種進位制計數(shù)法所表示的數(shù)S都可以書寫為按照其位權展開的多項式之和的形式：

S=KnKn-1…K1K0.K-1K-2…K-m

S=kn-1×rn-1＋kn-2×rn-2＋…＋k1×r1＋k0×r0＋k-1×r-1

＋…＋k-m×r-m所以，只要將各個數(shù)位的數(shù)碼乘以各自的位權，然后把各個值累加起來就是該數(shù)的十進制值。

例如：(101011.01)2=1×25＋0×24＋1×23＋0×22＋1×21＋1×20

＋0×2-1＋1×2-2=43.25

(9AB.2C)16=9×162＋10×161＋11×160＋2×16-1＋12×16-2

=2475.171875計算機文化根底481.2.2二進制數(shù)不同數(shù)制間的轉換十進制數(shù)轉換為r進制數(shù) 將此十進制數(shù)分為整數(shù)與小數(shù)兩局部

對該數(shù)的整數(shù)局部連續(xù)整除r取余，直到整除所得的商為零，把所得的各個余數(shù)按照相反順序排列起來，就是r進制數(shù)的整數(shù)局部。

對該數(shù)的小數(shù)局部連續(xù)乘以r取整，直到乘后積的小數(shù)局部為零或到達所需要的精度，將取出的各個整數(shù)按照原來順序排列起來，就是r進制數(shù)的小數(shù)局部。計算機文化根底491.2.2二進制數(shù)不同數(shù)制間的轉換將123.45轉換為二進制數(shù)計算機文化根底12326123021527232120………….1………….1………….0………….1………….1………….1………….10.45×2=0.900…………0.9×2=1.81…………0.8×2=1.61…………0.6×2=1.21…………123.45=(

1111011.0111

)2501.2.2二進制數(shù)不同數(shù)制間的轉換將123.45轉換為十六進制數(shù)計算機文化根底123167160………11(B)………….70.45×16=7.207…………0.2×16=3.23…………123.45=(

7B.73

)16511.2.2二進制數(shù)不同數(shù)制間的轉換在二進制數(shù)與十六進制數(shù)間轉換計算機文化根底(5BE3.D78)16=2①十六→二：從高位到低位，一位變四位，上下位次序不變，去除無效零。②二→十六：從小數(shù)點起向兩邊，每四位劃分一組，缺乏局部用0補足，四位變一位，上下位次序不變。(0101101111100011.110101111000)23EB5D78=(5BE3.D78)16(0101101111100011.110101111000)2521.2.2二進制數(shù)不同數(shù)制間的轉換在二進制數(shù)與八進制數(shù)間轉換計算機文化根底(3576.214)16=2①八→二：從高位到低位，一位變?nèi)?，上下位次序不變，去除無效零。②二→八：從小數(shù)點起向兩邊，每三位劃分一組，缺乏局部用0補足，三位變一位，上下位次序不變。(011101111110.010001100)26753214=(5BE3.D78)16(011101111110.010001100)2531.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)的算術邏輯運算二進制數(shù)的算術運算計算機文化根底加法

基本規(guī)則為：0+0=00+1=1

1+0=11+1=0(進位)在二進制加法的執(zhí)行過程中，每一個二進制位上有3個數(shù)相加，即本位的被加數(shù)、本位的加數(shù)、來自低位的進位(有進位為1，否則為0)。減法

基本規(guī)則為：0-0=00-1=1(借位) 1-0=11-1=0在二進制減法的執(zhí)行過程中，每一個二進制位上有3個數(shù)參加操作，即本位的被減數(shù)、本位的減數(shù)、本位向高位的借位(有借位為1，否則為0)。541.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)的算術邏輯運算二進制數(shù)的算術運算計算機文化根底乘法

基本規(guī)則為：0×0=00×1=0

1×0=01×1=1二進制數(shù)的乘法可以歸結為被乘數(shù)的左移和相加操作。除法

基本規(guī)則為：0÷0=00÷1=0

1÷0無意義

1÷1=1二進制數(shù)的除法可以歸結為除數(shù)的右移和對被減數(shù)的相減操作。551.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)的算術邏輯運算二進制數(shù)的邏輯運算邏輯數(shù)據(jù)

邏輯數(shù)據(jù)用來表示真與假、是與非、對與錯，這種具有邏輯性質(zhì)的變量稱為邏輯變量，邏輯變量之間的運算稱為邏輯運算。

在邏輯代數(shù)和計算機中，用“1〞或“T〞(True)來表示真、是、對等，用“0〞或“F〞(False)來表示假、非、錯等。邏輯運算

邏輯運算用來反映事件的原因與事件的結果之間的邏輯關系。

邏輯運算的結果為邏輯值。

邏輯運算包括三種根本運算：邏輯與、邏輯或、邏輯非，由這三種根本運算可以組合、構造、推導出其他各種邏輯運算。計算機文化根底561.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)的算術邏輯運算二進制數(shù)的邏輯運算邏輯與運算

邏輯與(And)也稱為邏輯乘，通常用×、∧、·來表示。

邏輯與表示兩個簡單事件A與B構成邏輯相乘的復雜事件，并當A與B事件同時滿足條件時整個復雜事件的結果才為真，否那么結果就為假。

邏輯與的根本運算規(guī)那么為：

0×1=01×0=00×0=01×1=1

邏輯與運算的真值表如右：

通常將邏輯與的運算規(guī)那么歸納為：“有0為0，全1為1。〞計算機文化根底571.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)的算術邏輯運算二進制數(shù)的邏輯運算邏輯或運算

邏輯或(Or)也稱為邏輯加，通常用＋、∨來表示。

邏輯或表示兩個簡單事件A與B構成邏輯相加的復雜事件，并當A與B事件中有一個滿足條件時整個復雜事件的結果就為真，否那么結果就為假。

邏輯或的根本運算規(guī)那么為：

0＋1=11＋0=10＋0=01＋1=1

邏輯或運算的真值表如右：

通常將邏輯或的運算規(guī)那么歸納為：“全0為0，有1為1。〞計算機文化根底581.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)的算術邏輯運算二進制數(shù)的邏輯運算邏輯非運算

邏輯非(Not)也稱為邏輯反，通常是在邏輯變量的上方加一條短橫線，如A。

邏輯非表示與簡單事件A含義相反，即如果A為真時使其為假、假設為假時使其為真。

邏輯非的根本運算規(guī)那么為：

0=11=0

邏輯非運算的真值表如右：

通常將邏輯與的運算規(guī)那么歸納為：“非0為1，非1為0。〞計算機文化根底591.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)據(jù)的計量單位二進制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量的計量

在計算機內(nèi)部，各種數(shù)據(jù)都是以二進制編碼的形式表示和存儲的。位(bit，縮寫為b，俗稱小b)

也常稱為比特、字位、位元，指二進制數(shù)據(jù)的每一位(“0〞或“1〞)，它是二進制數(shù)據(jù)量的最小計量單位。字節(jié)(Byte，縮寫為B，俗稱大B)

是二進制數(shù)據(jù)量的根本計量單位，數(shù)據(jù)在計算機中也是以字節(jié)為單位存儲的。一個字節(jié)由8個字位組成：

b7b6b5b4b3b2b1b0 b7是最高位，b0是最低位。字(Word)

也常稱為計算機字，它是可作為獨立的數(shù)據(jù)單位進行處理的假設干字位的組合。字所包含的字位的個數(shù)稱為字長，字長一般是字節(jié)長度的整數(shù)倍，如16、32等。計算機文化根底601.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)據(jù)的計量單位二進制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量的計量計量二進制數(shù)據(jù)量的常用單位還有：千字節(jié)(KB) 1KB=210字節(jié)=1024B兆字節(jié)(MB) 1MB=220字節(jié)=1024KB千兆字節(jié)(GB) 1GB=230字節(jié)=1024MB兆兆字節(jié)(TB) 1TB=240字節(jié)=1024GB計算機文化根底611.2.2二進制數(shù)二進制數(shù)據(jù)的計量單位二進制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸速率的計量在計算機內(nèi)部或計算機與計算機之間進行數(shù)據(jù)傳輸時，如果是采用一個字節(jié)的8個二進制位同時傳輸?shù)牟⑿蟹绞?，那么傳輸速率的計量單位為?/p>

字節(jié)/秒(BPS)

千字節(jié)/秒(KBPS) 1KBPS=1024BPS

兆字節(jié)/秒(MBPS) 1MBPS=1024KBPS在計算機網(wǎng)絡中，傳輸二進制數(shù)據(jù)通常采用一個一個字位(bit)的串行傳輸方式，傳輸速率的計量單位為：

比特/秒(bPS) 也常稱為比特率、波特率、波特

千比特/秒(KbPS) 1KbPS=210比特/秒=1024bPS

兆比特/秒(MbPS) 1MbPS=220比特/秒=1024KbPS計算機文化根底621.2.3數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)編碼

用特定的二進制代碼來表示數(shù)據(jù)或指令的過程在計算機中，所有的數(shù)據(jù)、指令都是用特定的二進制代碼來表示的。對于數(shù)值數(shù)據(jù)來說，我們把該數(shù)據(jù)本身稱為真值，把該數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)的二進制形式稱為機器數(shù)。機器數(shù)具有以下特點：

①機器數(shù)有固定的位數(shù)，表示的數(shù)值的范圍是有限制的。

②機器數(shù)把真值的符號數(shù)字化。通常用最高位表示符號。

③真值的小數(shù)點在機器數(shù)中依靠格式上的事先約定來表示。計算機文化根底631.2.3數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)原碼

規(guī)那么是：機器數(shù)的最高位表示符號，“0〞表示正、“1〞表示負；剩余各位為該數(shù)值的絕對值的二進制表示。在字長8位的計算機中：

[+95]原=01011111 [-95]原=11011111

[+118]原=01110101 [-118]原=11110101因為[+0]原=00000000、[-0]原=10000000，所以數(shù)值0在原碼中不是唯一的，有“正零〞和“負零〞之分。 在8位長度的機器數(shù)中，原碼的表示范圍為+127~-127。

在16位長度的機器數(shù)中，原碼的表示范圍為+32767~-32767。計算機文化根底641.2.3數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)反碼

規(guī)那么是：對于正數(shù)，其反碼與原碼相同；對于負數(shù)，其反碼的符號位為1，數(shù)值位是其絕對值二進制的各位取反。在字長8位的計算機中：

[+95]反=01011111 [-95]反=10100000

[+118]反=01110101 [-118]反=10001010因為[+0]反=00000000、[-0]反=11111111，所以數(shù)值0在反碼中不是唯一的，也有“正零〞和“負零〞之分。 在8位長度的機器數(shù)中，反碼的表示范圍為+127~-127。

在16位長度的機器數(shù)中，反碼的表示范圍為+32767~-32767。計算機文化根底651.2.3數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)補碼

規(guī)那么是：對于正數(shù)，其補碼與原碼相同；對于負數(shù)，其補碼的符號位為1，數(shù)值位是其絕對值二進制的各位取反并加1。在字長8位的計算機中：

[+95]補=01011111 [-95]補=10100001

[+118]補=01110101 [-118]補=10001011數(shù)0的補碼表示是唯一的，[0]補=[+0]補=[-0]補=00000000。 在8位長度的機器數(shù)中，補碼的表示范圍為+127~-128。

在16位長度的機器數(shù)中，補碼的表示范圍為+32767~-32768。計算機文化根底661.2.3數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)移碼

定義是：

[x]移=2n-1+x (2n-1＞x≥-2n-1)在字長8位的計算機中：

[+95]移=11011111 [-95]移=00100001

[+118]移=11110101 [-118]移=00001011移碼的最高位與原碼、反碼和補碼不同。當真值為正時，其最高位為1；當真值為負時，其最高位為0。從形式上看，移碼和補碼除了符號位相反外，其余各位相同。移碼在計算機中主要用來表示浮點數(shù)中的階。計算機文化根底671.2.3數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)BCD碼

將十進制數(shù)表示為二進制的編碼形式，稱為十進制數(shù)的二進制編碼，簡稱二-十進制編碼或BCD(Binary-CodedDecimal)碼。BCD碼使計算機能識別、存儲十進制數(shù)，并能直接使用十進制數(shù)形式進行運算。計算機文化根底681.2.4非數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)代碼轉換計算機文化根底十進制數(shù)+95

+95=+5FH=+1011111B

真值

+→0 01011111(原碼)∴ [+95]原

=01011111

[+95]反

=01011111

[+95]補

=01011111十進制數(shù)-118

-118=-76H=-1110110B

真值

-→1 11110110(原碼)

10001001(反碼)

10001010(補碼)

∴ [-118]原

=11110110

[-118]反

=10001001

[-118]移

=10001010691.2.4非數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示機器數(shù)定點數(shù)和浮點數(shù)

真值的小數(shù)點在機器數(shù)中依靠格式上的事先約定來表示。

定點數(shù)

小數(shù)點的位置在約定中是固定的。

通常，小數(shù)點固定在數(shù)值的最高位之前或最低位之后。浮點數(shù)

小數(shù)點的位置在約定中不是固定的(浮動的)。

任一二進制數(shù)N可表示為：(±M)×2±r

其中：±為尾符、M為尾數(shù)、±為階符、r為階碼

格式：[尾符][階符][階碼][尾數(shù)]

或[階符][階碼][尾符][尾數(shù)]計算機文化根底701.2.4非數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示西文信息在計算機內(nèi)的表示西文

是指那些拉丁字母、數(shù)字、標點符號以及一些特殊符號，平時常將它們簡稱為字符(Character)。字符集

所有這些字符的集合稱為“字符集〞，在這個字符集中的每個字符都必須具有一個唯一的代碼，所有字符集中字符的代碼組成該字符集的代碼表，簡稱為“碼表〞。ASCII碼

計算機中西文信息采用的字符集以及相關的碼表是ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange美國信息交換標準代碼)。計算機文化根底71計算機文化根底DEL控制字符

（非打印字符）控制字符

（非打印字符）有形字符

〔可打印字符〕字符0~9的高3位編碼為011，低4位0000~1001(恰好是二進制形式的0~9，有利于ASCII碼與二進制碼之間的轉換)大寫字符與小寫字符的ASCII碼值相差在b5位

721.2.4非數(shù)值信息在計算機內(nèi)的表示中文信息在計算機內(nèi)的表示中文信息是由漢字組成的，漢字為象形文字，字種多、字形雜，編碼比較困難。在計算機處理漢字時，輸入、處理、存儲、傳輸、輸出的各個環(huán)節(jié)的編碼要求各不相同，所