第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)1任課教師：張春英E-mail：hblg_zcy@126.com電話學(xué)安排總學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)，4、6、8、10-14周2學(xué)習(xí)：提前預(yù)習(xí)+課堂討論+部分講授+上機(jī)實(shí)踐+課后練習(xí)+作業(yè)考試：階段考試+期末考試方式：每部分結(jié)束后有階段考試，全部上機(jī)進(jìn)行；學(xué)期末有

期末考試成績：平時(shí)成績%30+階段成績%30+期末成績%40

平時(shí)成績=出勤5%+作業(yè)%15+實(shí)驗(yàn)報(bào)告%10推薦學(xué)習(xí)3學(xué)習(xí)網(wǎng)站：愛課程網(wǎng)：/，查找“大學(xué)計(jì)算機(jī)”這門課程，有同濟(jì)大學(xué)和北京交通大學(xué)兩個(gè)共享資源。中國大學(xué)MOOC：http:///course

大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維導(dǎo)論（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）

大學(xué)計(jì)算機(jī)（西安交通大學(xué)）FTP資源下載：3參考書籍：李鳳霞主編，《大學(xué)計(jì)算機(jī)》和《大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)》不插電的計(jì)算機(jī)科學(xué)（華中科技大學(xué)出版社）數(shù)學(xué)之美（吳軍）史蒂夫·喬布斯傳（[美]沃爾特·艾薩克森）作業(yè)方式4上機(jī)實(shí)踐：指實(shí)踐教程中的任務(wù)，由老師布置，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交到FTP服務(wù)器指定文件夾下：ftp://3。

用戶名和密碼：zcyup實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)報(bào)告書由教師提供，學(xué)生在指定位置下載，做完實(shí)驗(yàn)填寫該報(bào)告，提交到指定位置。網(wǎng)絡(luò)作業(yè)：每2周教師布置一次網(wǎng)絡(luò)作業(yè)，學(xué)生在任何可登陸校園網(wǎng)的地方完成該作業(yè)，每次作業(yè)自動(dòng)生成成績。具體完成方式上機(jī)時(shí)再演示。教學(xué)日歷5理工科教學(xué)日歷（24+16學(xué)時(shí)）周次理論教學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時(shí)安排理論實(shí)驗(yàn)3第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一圖靈機(jī)模型與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)虛擬拆裝21實(shí)驗(yàn)四一條指令的執(zhí)行過程4第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)二計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與計(jì)算21實(shí)驗(yàn)三字符編碼與信息交換6第2章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1Windows7的基本操作22實(shí)驗(yàn)2Windows7的文件管理實(shí)驗(yàn)六文件管理與磁盤恢復(fù)7第3章文字處理軟件Word2010實(shí)驗(yàn)4Word2010文檔的輸入和編輯21實(shí)驗(yàn)5Word2010文檔排版8第3章文字處理軟件Word2010實(shí)驗(yàn)6Word2010制作表格和插入對(duì)象219第4章電子表格處理軟件Excel2010實(shí)驗(yàn)7Excel2010工作表操作與圖表制作2110第4章電子表格處理軟件Excel2010實(shí)驗(yàn)8Excel2010數(shù)據(jù)管理21第5章演示文稿制作軟件PowerPoint201011第6章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)9PowerPoint2010演示文稿制作22實(shí)驗(yàn)10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接與檢查12第6章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)11Internet信息搜索、瀏覽和獲取22實(shí)驗(yàn)七廣域網(wǎng)通信與郵件傳輸13第7章多媒體技術(shù)實(shí)驗(yàn)14PhotoShop圖像處理22實(shí)驗(yàn)15Flash動(dòng)畫制作14第8章數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)16Access數(shù)據(jù)庫操作2115第8章數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)16Access數(shù)據(jù)庫操作21第1章

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)的類型1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示61.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展什么是計(jì)算機(jī)？計(jì)算機(jī)是一種處理信息的工具，它能自動(dòng)、高速、精確地對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、傳送和加工處理。信息處理工具智能化信息存儲(chǔ)、傳送、加工71.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-起源古代甲骨文數(shù)字（約公元前1500年）8算籌（起源于周朝，公元前1000年）91.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-起源算盤（可能起源于唐朝，流行于宋朝，公元800年左右）101.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-起源帕斯卡加法器（1642年，法國數(shù)學(xué)家）111.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-歷史巴貝奇分析機(jī)模型（1822年，英國數(shù)學(xué)家）121.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-歷史第一臺(tái)現(xiàn)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ABC（阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)）131.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-歷史阿塔納索夫計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)三原則：（1）以二進(jìn)制的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，以保證運(yùn)算精度；（2）利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算，以保證運(yùn)算速度；（3）采用計(jì)算功能與存儲(chǔ)功能相分離的結(jié)構(gòu)，以簡化計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。141946年，世界上第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)在美國誕生了。5000次加法/秒體重30噸占地170m218000多只電子管1500個(gè)繼電器1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-歷史15第五代：具有人工智能的計(jì)算機(jī)——研制中第一代（1946--1955）電子管5千--4萬（次/秒）第二代（1956--1963）晶體管幾萬—幾十萬（次/秒）第三代（1964--1971）集成電路幾十萬--百萬（次/秒）第四代（1971--至今）超大規(guī)模集成電路幾百萬--百億（次/秒）1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-歷史16云計(jì)算（CloudComputing）是一種通過Internet以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)的、可伸縮的、虛擬化資源的計(jì)算模式。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（MobileInternet）是指互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)、平臺(tái)、商業(yè)模式和應(yīng)用與移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合并實(shí)踐的活動(dòng)的總稱。物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings）顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-新技術(shù)1975年，第一臺(tái)微機(jī)

Altair8800（牛郎星）171.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-微機(jī)“牛郎星”微機(jī)的意義：微型化的設(shè)計(jì)方法OEM（原始設(shè)備生產(chǎn)廠商）生產(chǎn)方式開放式設(shè)計(jì)思想硬件與軟件分離DIY（自己動(dòng)手做）181.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-微機(jī)蘋果公司的AppleII微機(jī)（1977年）19CPU：6502系列，主頻4MHz

內(nèi)存：64KB可擴(kuò)展至128KB

外存：2個(gè)5.25‘軟驅(qū)

視頻：80x25行字符輸出1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-微機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)IBMPC5150（1981年）20CPU：Intel8088，工作頻率4.77MHz內(nèi)存：16KB外存：160KB5.25”軟盤顯示器：11.5”單色操作系統(tǒng)：MS-DOS1.0價(jià)格：3045美元。1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展-微機(jī)計(jì)算機(jī)主要組成部件：半導(dǎo)體集成電路芯片機(jī)電部件計(jì)算機(jī)主要產(chǎn)品：大型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)211.2計(jì)算機(jī)的類型221.2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案專用設(shè)計(jì)集群設(shè)計(jì)（占80%左右）集群計(jì)算機(jī)：利用多臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，組成一個(gè)計(jì)算機(jī)群，使多臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠像一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)那樣統(tǒng)一管理和并行計(jì)算。231.2.2大型計(jì)算機(jī)2012年6月，美國IBM公司生產(chǎn)的“紅杉”超級(jí)計(jì)算機(jī)榮獲世界最快計(jì)算機(jī)桂冠。241.2.2大型計(jì)算機(jī)占地318平方米96個(gè)機(jī)柜，160萬個(gè)處理器，1.6TB內(nèi)存持續(xù)測試達(dá)到：每秒16324萬億次運(yùn)算峰值運(yùn)算速度：每秒20132萬億次我國國防科技大學(xué)研制的“天河1號(hào)”計(jì)算機(jī)，2010年11月排名世界500強(qiáng)計(jì)算機(jī)第1名251.2.2大型計(jì)算機(jī)2560個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，6144個(gè)3.0GHz的IntelXeon處理器，2560片顯卡，內(nèi)存總?cè)萘繛?8TB點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信帶寬：40Gbit/s峰值計(jì)算速度：每秒鐘2570萬億次。PC系列微機(jī)261.2.3微機(jī)臺(tái)式微機(jī)（PC）筆記本微機(jī)（PC）PC服務(wù)器蘋果系列微機(jī)271.2.3微機(jī)臺(tái)式微機(jī)（Mac）筆記本微機(jī)（Mac）平板微機(jī)281.2.3微機(jī)嵌入式系統(tǒng)的基本組成嵌入式系統(tǒng)是為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或者作為設(shè)備的一部分?！扒度搿笔菍⑽⑻幚砥髟O(shè)計(jì)和制造在某個(gè)設(shè)備內(nèi)部的意思。291.2.4嵌入式系統(tǒng)

主要特征：系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強(qiáng)、系統(tǒng)精簡

主要應(yīng)用：工業(yè)控制、交通管理、其他應(yīng)用（軍工、商業(yè)、通信、辦公自動(dòng)化、家用電器）

嵌入式計(jì)算機(jī)301.2.4嵌入式系統(tǒng)311.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)“計(jì)算機(jī)界諾貝爾獎(jiǎng)”——圖靈獎(jiǎng)阿蘭?圖靈（AlanTuring）“計(jì)算機(jī)科學(xué)的奠基人”、“人工智能之父”英國著名數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、密碼學(xué)家提出了“圖靈機(jī)”和“圖靈測試”圖靈與圖靈機(jī)模型32圖靈與圖靈機(jī)模型圖靈機(jī)模型理論是計(jì)算學(xué)科最核心的理論之一，圖靈機(jī)模型為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)指明了方向。圖靈機(jī)由三部分組成：一條兩端都可無限延長的被分為一個(gè)個(gè)小方格的紙帶、一個(gè)有限狀態(tài)控制器和一個(gè)在帶子上可以左右移動(dòng)的讀寫頭。……a1a2……ai……an……控制器狀態(tài)q11.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)33馮?諾依曼計(jì)算機(jī)馮·諾依曼：美籍匈牙利數(shù)學(xué)家，提出了著名的“存儲(chǔ)程序”設(shè)計(jì)思想。存儲(chǔ)程序工作原理存儲(chǔ)程序到內(nèi)存自動(dòng)按地址執(zhí)行程序1949EDSACJohnVonNouma1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)34馮?諾依曼計(jì)算機(jī)馮·諾依曼計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令采用存儲(chǔ)程序方式計(jì)算機(jī)由5大部分組成馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)模型的五大部分：輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，存儲(chǔ)器，控制器，運(yùn)算器1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)35馮?諾依曼計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器控制器運(yùn)算器輸出設(shè)備輸入設(shè)備程序+數(shù)據(jù)操作命令處理結(jié)果反饋信號(hào)響應(yīng)信號(hào)請(qǐng)求信號(hào)響應(yīng)信號(hào)請(qǐng)求信號(hào)1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)36馮?諾依曼計(jì)算機(jī)1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)運(yùn)算器：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件?？刂破鳎弘娮佑?jì)算機(jī)的指揮部，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)指揮各部件的工作。存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)記憶或暫存數(shù)據(jù)的部件。輸入設(shè)備：輸入是指利用某種設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接收的編碼的過程，所使用的設(shè)備稱為輸入設(shè)備。輸出設(shè)備：用來輸出處理結(jié)果的設(shè)備?？偩€：用于連接計(jì)算機(jī)中的五大組成部件構(gòu)成一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)一圖靈機(jī)模型與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)虛擬拆裝37指令和指令系統(tǒng)指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。機(jī)器指令格式操作碼操作數(shù)機(jī)器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對(duì)象（具體數(shù)、存放位置）指令系統(tǒng)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有指令的集合。程序是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語言編寫的一組指令序列。1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)38指令和指令系統(tǒng)1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)例：計(jì)算機(jī)計(jì)算2+3的執(zhí)行步驟。第一步：輸入指令（將數(shù)據(jù)和程序輸入到存儲(chǔ)器中）第二步：取數(shù)指令（從存儲(chǔ)器取數(shù)2）第三步：取數(shù)指令（從存儲(chǔ)器取數(shù)3）第四步：加法指令（執(zhí)行2+3的運(yùn)算）第五步：存數(shù)指令（將計(jì)算結(jié)果5送到存儲(chǔ)器保存）第六步：輸出指令（輸出計(jì)算結(jié)果）執(zhí)行指令解釋指令從存儲(chǔ)器取出指令實(shí)驗(yàn)四一條指令的執(zhí)行過程391.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)微機(jī)采用以CPU為核心的控制中心分層結(jié)構(gòu)微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1-3-5-7規(guī)則（1）1個(gè)CPU（2）3大芯片（MCH，ICH，F(xiàn)WH（3）5大接口（SATA，eSATA，SIO，LAN，HAD（4）7大總線（FSB，MB，PCI-E，IHA，PCI，LPC，USB等）?！?-3-5-7”是指主要結(jié)構(gòu)而言，實(shí)際產(chǎn)品會(huì)有一些增減。401.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成41存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器馮·諾依曼體系1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)42存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器微機(jī)硬件組成1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)CPU系統(tǒng)43英特爾公司CPU產(chǎn)品酷睿（Core）系列，主要用于臺(tái)式微機(jī)和筆記本微機(jī)。至強(qiáng)（Xeon）系列，主要面向PC服務(wù)器。凌動(dòng)（Atom）系列，主要用于平板微機(jī)。CPU技術(shù)性能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)，處理字長，工作頻率，高速緩存容量，加工線路寬度，工作電壓等。處理字長CPU內(nèi)部運(yùn)算單元一次處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。目前微機(jī)CPU絕大部分為64位產(chǎn)品。工作頻率CPU每一秒鐘工作的周期數(shù)，單位Hz（赫茲），例如1GHz=10億個(gè)計(jì)算周期。1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)主板系統(tǒng)主板組成集成電路芯片，電子元器件，電路系統(tǒng)，各種總線插座和接口組成。主板的主要功能傳輸各種電子信號(hào)，部分芯片也負(fù)責(zé)初步處理一些外圍數(shù)據(jù)。441.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)南橋芯片北橋芯片PCI總線PCI- E總線CPU插座SIO接口內(nèi)存條插座主板電源插座SATA插座音頻芯片網(wǎng)絡(luò)芯片時(shí)鐘芯片SIO芯片45安裝孔CMOS電池電壓芯片信號(hào)線電容電感電阻PCB音頻接口46存儲(chǔ)器系統(tǒng)471.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)48內(nèi)存技術(shù)指標(biāo)內(nèi)存中每個(gè)存儲(chǔ)單元可存放1位（bit）二進(jìn)制數(shù)據(jù)，8個(gè)存儲(chǔ)單元稱為一個(gè)字節(jié)（Byte）。內(nèi)存容量單位：KB、MB、GB、TB。8bit（比特）=1Byte（字節(jié)）1024B＝1KB1024KB＝1MB1024MB＝1GB1024GB=1TB內(nèi)存的類型隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)的程序和數(shù)據(jù)均放在RAM中，一旦掉電，其中的數(shù)據(jù)將全部丟失。只讀存儲(chǔ)器（ROM）目前ROM一般做在微處理器芯片內(nèi)部外部ROM一般采用可讀寫的“閃存”芯片1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)491.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)501.4計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成CPU外存內(nèi)存交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)不能直接交換總線和接口51

微處理器CPU

主存儲(chǔ)器外存接口輸入輸出接口其他I/O口各種外設(shè)鍵盤、顯示器等硬盤驅(qū)動(dòng)器AB地址DB數(shù)據(jù)CB控制總線總線是微機(jī)中各種部件之間共享的一組公共數(shù)據(jù)傳輸線路?？偩€功能數(shù)據(jù)總線用來在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)和指令地址總線用于指定數(shù)據(jù)來源與去向控制總線用來控制數(shù)據(jù)的訪問與使用總線性能總線寬度：總線一次并行傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)。有8位、16位、32位、64位等?？偩€頻率：描述總線的速度，有33MHz、66MHz、100MHz、133MHz、200MHz、400MHz、800MHz、1066MHz等。1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)1.4.3主板系統(tǒng)線寬52PCI-Ex16總線插座PCI總線插座PCI-Ex1總線插座SATA接口插座總線和接口53接口兩個(gè)硬件設(shè)備之間起連接作用的邏輯電路。接口功能在各個(gè)組成部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。常見接口硬盤/光驅(qū)接口：SATA音頻接口：LineOut、MIC等網(wǎng)絡(luò)接口：RJ-451.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備541.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)551.性能指標(biāo)性能可以通過基準(zhǔn)測試軟件進(jìn)行測試。微機(jī)的主要性能指標(biāo)CPU字長時(shí)鐘頻率內(nèi)存容量外部設(shè)備配置2.功能指標(biāo)微機(jī)提供服務(wù)的類型。3.可靠性指標(biāo)在規(guī)定工作環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的能力。4.兼容性指標(biāo)產(chǎn)品符合某一技術(shù)規(guī)范的特定要求，兩個(gè)不同廠商的產(chǎn)品，如果能夠在同一環(huán)境下應(yīng)用。1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成-硬件系統(tǒng)561.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成——軟件系統(tǒng)軟件是建立在硬件之上的程序、數(shù)據(jù)及相應(yīng)文檔的集合，是計(jì)算機(jī)硬件與用戶之間的應(yīng)用接口。系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件支撐軟件571.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成——軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件（systemsoftware）是指控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)，是無需用戶干預(yù)的各種程序的集合，主要功能是調(diào)度，監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種獨(dú)立的硬件，使得它們可以協(xié)調(diào)工作。常見的系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、語言處理程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等各種程序。581.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成——軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)：管理和控制計(jì)算機(jī)的所有硬件、軟件資源的程序。 裸機(jī)

操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件其它系統(tǒng)軟件裸機(jī)：沒裝任何軟件的計(jì)算機(jī)。591.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成——軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件（applicationsoftware）是指為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用需求而提供的專用軟件?？煞譃橛脩舫绦蚝蛻?yīng)用軟件包兩類。辦公軟件——微軟Office

圖像處理軟件——Adobe的Photoshop

媒體播放器軟件——WindowsMediaPlayer601.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成——軟件系統(tǒng)支撐軟件（supportsoftware）是指支撐各種軟件的開發(fā)與維護(hù)的軟件，又稱為軟件開發(fā)環(huán)境。它主要包括中間件、各種接口軟件和工具軟件。IBM公司的WebSphere、微軟公司的Studio.NET等。611.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成——軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言源程序可執(zhí)行程序目標(biāo)程序聯(lián)接程序高級(jí)語言匯編語言機(jī)器語言編譯解釋注意區(qū)分“源程序”與編譯系統(tǒng)的關(guān)系621.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示信息有數(shù)值、文字、聲音、圖形、圖像、視頻等形式。631.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示輸入數(shù)據(jù)程序色彩文字?jǐn)?shù)字化18，3.14結(jié)果符合人的習(xí)慣方便物理實(shí)現(xiàn)運(yùn)算控制簡單問題導(dǎo)入:為什么要用二進(jìn)制?641.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《易經(jīng)》中的0和1電路中的0和1計(jì)算機(jī)中的0和1實(shí)驗(yàn)二計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與計(jì)算問題：人習(xí)慣用十進(jìn)制，而計(jì)算機(jī)直接用的只能是二進(jìn)制。思路：讓計(jì)算機(jī)為人服務(wù)。651.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《易經(jīng)》中的0和1計(jì)算機(jī)中的0和1易經(jīng)通過陰/陽來使用0和1，起始即把0和1賦予了語義，并注意了陰陽的位置與組合關(guān)系。期望通過這些內(nèi)容反映一些規(guī)律性的內(nèi)容。01陰陽661.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《易經(jīng)》中的0和1計(jì)算機(jī)中的0和1

語義符號(hào)化：是指將現(xiàn)實(shí)世界的語義用符號(hào)表達(dá)，進(jìn)而進(jìn)行基于符號(hào)的計(jì)算的一種思維，將符號(hào)賦予不同語義，則能計(jì)算不同的現(xiàn)實(shí)世界問題。671.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《易經(jīng)》中的0和1計(jì)算機(jī)中的0和1表達(dá)成了符號(hào)，也就能夠進(jìn)行計(jì)算易經(jīng)通過陰/陽的演變(即0/1的運(yùn)算)體現(xiàn)了變化中的規(guī)律(即蘊(yùn)含的語義關(guān)系及轉(zhuǎn)換關(guān)系)例如：二十四節(jié)氣的演變規(guī)律例如：生命規(guī)律的演變規(guī)律冬至一陽生夏至一陰生681.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《電路》中的0和1計(jì)算機(jī)中的0和1串聯(lián)電路中的邏輯“與”關(guān)系邏輯“與”運(yùn)算關(guān)系表開關(guān)A開關(guān)B燈泡F0（斷開）0（斷開）0（熄滅）0（斷開）1（閉合）0（熄滅）1（閉合）0（斷開）0（熄滅）1（閉合）1（閉合）1（發(fā)亮）691.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《電路》中的0和1并聯(lián)電路中的邏輯“或”關(guān)系邏輯或運(yùn)算關(guān)系表開關(guān)A開關(guān)B燈泡F0（斷開）0（斷開）0（熄滅）0（斷開）1（閉合）1（發(fā)亮）1（閉合）0（斷開）1（發(fā)亮）1（閉合）1（閉合）1（發(fā)亮）701.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《電路》中的0和1開關(guān)A燈泡F0（斷開）1（發(fā)亮）1（閉合）0（熄滅）實(shí)現(xiàn)非功能的簡單電路邏輯非運(yùn)算關(guān)系表711.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示理解0和1《計(jì)算機(jī)》中的0和1計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制？可編碼任意信息算術(shù)運(yùn)算規(guī)則簡單

適合邏輯運(yùn)算

實(shí)現(xiàn)技術(shù)(電子元器件)簡單

721.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)制的概念（1）基數(shù)是一個(gè)計(jì)數(shù)制系統(tǒng)允許使用的基本數(shù)字符號(hào)（數(shù)符）的個(gè)數(shù)。例如十進(jìn)制的數(shù)符分別為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，所以十進(jìn)制的基數(shù)為10。依次類推，二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制的基數(shù)分別是2、8、16。（2）權(quán)是以基數(shù)為底的冪，表示處于該位的數(shù)字所代表的值的大小。在一個(gè)數(shù)字當(dāng)中，處在不同位置上的相同數(shù)字所表示的值也是不同的。一個(gè)數(shù)字在某個(gè)位置上的值等于該數(shù)字與這個(gè)位置上的因子的乘積，而該因子的值是由所在位置相對(duì)于小數(shù)點(diǎn)的距離來確定，這個(gè)因子就是位權(quán)。（3）進(jìn)位制：用數(shù)碼和帶有權(quán)值的數(shù)位來表示有大小關(guān)系的數(shù)值型信息的表示方法。731.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示常用數(shù)制二進(jìn)制：1)二進(jìn)制只有兩個(gè)數(shù)碼：0和1;2)二進(jìn)制數(shù)位i的權(quán)值：2i;3)二進(jìn)制表示數(shù)值：逢二進(jìn)1，借1當(dāng)二；高數(shù)位的1相當(dāng)于低數(shù)位的2。4)二稱為計(jì)數(shù)制的基值，即“二進(jìn)制”

76543210.-1-211110101.01

741.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示常用數(shù)制二進(jìn)制不方便之處：與十進(jìn)制相比，一個(gè)數(shù)值的數(shù)碼位數(shù)長，識(shí)認(rèn)比較困難。例如：245的二進(jìn)制表示：

11110101另外，二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換也不是很方便，因此引出八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。751.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示常用數(shù)制任意進(jìn)制----r進(jìn)制

r進(jìn)制的一位數(shù)表示有r個(gè)數(shù)碼：0,1,…r-1r進(jìn)制數(shù)位i的權(quán)值：rir進(jìn)制表示數(shù)值：逢r進(jìn)1，借1當(dāng)r；高數(shù)位的1相當(dāng)于低數(shù)位的r。

r稱為計(jì)數(shù)制的基值，即“r進(jìn)制”761.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示常用數(shù)制方法一：后綴腳標(biāo)數(shù)字表計(jì)數(shù)制

(dn-1dn-2……d2d1d0.d-1d-2……d-m)r其中，r為計(jì)數(shù)制的數(shù)字或漢字形式例如(365.2)10,（11011.01)2,（3460.32)8,(596.12)16方法二：利用后綴表示各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制后綴B(binary):二進(jìn)制數(shù)；后綴O(octal):八進(jìn)制數(shù)；后綴H(hex):十六進(jìn)制數(shù),后綴D(decimal):十進(jìn)制數(shù)。例如365.2D,11011.01B,3460.32O,596.12H各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制的表示方法771.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換r進(jìn)制數(shù)值的大小及其與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

(F5.4)16=F×161+5×160+4×16-1=(245.25)10781.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換(753.37)8

=

753.37O=7×82+5×81+3×80+3×8-1+7×8-2=(491.484375)10(753.37)16=

753.37H=7×162+5×161+3×160+3×16-1+7×16-2=(1875.2148)10(753.37)12=7×122+5×121+3×120+3×12-1+7×12-2=(1071.2986)10同一個(gè)數(shù)串，由于進(jìn)位制不同其所表達(dá)的數(shù)值大小也是不同的791.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換“除基取余”801.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換(139)10=()2(269)10=()8(396)10=()161000101141518C811.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換“乘基取整”821.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換例如：(0.525)10=(0.8666)16166.4166.40.525168.4166.4831.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換841.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換

目標(biāo)進(jìn)制源進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制

整數(shù)部分，除基數(shù)倒取余數(shù)；小數(shù)部分，乘基數(shù)取整數(shù)二進(jìn)制按權(quán)展開

三位并一位四位并一位八進(jìn)制一位拆三位

以二進(jìn)制為橋梁十六進(jìn)制一位拆四位以二進(jìn)制為橋梁

851.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示思考題1.請(qǐng)把你宿舍的房間號(hào)碼表示成二進(jìn)制，看結(jié)果是什么？2.用手機(jī)號(hào)碼猜年齡。以2014年為例，請(qǐng)按以下步驟做：（1）把你手機(jī)號(hào)碼的最后一位乘上2，然后加上5，再乘以50；（2）把得到的數(shù)目加上1764；（3）用上面的結(jié)果減去你的出生年份，得到的一定是一個(gè)三位數(shù)字。知道其中的奧秘嗎？這里有基數(shù)的概念嗎？如果是2015年，這個(gè)游戲還準(zhǔn)確嗎？游戲規(guī)則可以怎么修改？861.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算運(yùn)算規(guī)則簡單：逢二進(jìn)一；借一當(dāng)二。想想十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算口訣:1+1,1+2,1+3,…,1+9,2+1,…,確實(shí)復(fù)雜871.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算按位計(jì)算并考慮進(jìn)位和借位；乘除法運(yùn)算可轉(zhuǎn)為多次加減法運(yùn)算來進(jìn)行；有很多快速進(jìn)行加減乘除運(yùn)算的算法。例1:10111B+10011B=?10111+)10011010101101010B例2:10111B－10011B=?10111-)100110010000100B881.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算“與”運(yùn)算(AND):當(dāng)X和Y都為真時(shí),XANDY也為真;否則均為假。“或”運(yùn)算(OR):當(dāng)X和Y都為假時(shí),XORY也為假;否則均為真?！胺恰边\(yùn)算(NOT):當(dāng)X為真時(shí),NOTX為假;當(dāng)X為假時(shí),NOTX為真?！爱惢颉边\(yùn)算(XOR):當(dāng)X和Y都為真或都為假時(shí),XXORY為假;否則為真。“與”運(yùn)算：兩把鑰匙都有才能開門“或”運(yùn)算：只要有任何一把鑰匙便能開門891.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)整數(shù)：整數(shù)是沒有小數(shù)部分的整型數(shù)字，可以當(dāng)作小數(shù)點(diǎn)位置是固定的數(shù)字。存儲(chǔ)整數(shù)一般采用定點(diǎn)表示法，小數(shù)點(diǎn)是假設(shè)的并不實(shí)際存儲(chǔ)。例如機(jī)器字長為16位，符號(hào)位占1位，數(shù)值部分占15位，故十進(jìn)制數(shù)+32767的定點(diǎn)數(shù)表示如下所示：901.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)整數(shù)：

整數(shù)表示

無符號(hào)數(shù)

帶符號(hào)數(shù)原碼表示補(bǔ)碼表示反碼表示911.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)整數(shù)：無符號(hào)整數(shù)：不考慮符號(hào)的一連串二進(jìn)制數(shù)字序列，比如一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行次數(shù)、內(nèi)存單元的存儲(chǔ)地址等，都可以用無符號(hào)整數(shù)表示。有符號(hào)整數(shù)：負(fù)數(shù)可以用有符號(hào)整數(shù)來表示。有符號(hào)整數(shù)主要有兩種方法，一種是補(bǔ)碼記數(shù)法，另外一種方法是余碼記數(shù)法。請(qǐng)查閱資料，什么叫余碼記數(shù)法，如何表示有符號(hào)整數(shù)，請(qǐng)舉例說明。921.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示原碼、反碼和補(bǔ)碼存儲(chǔ)編碼轉(zhuǎn)換中間碼運(yùn)算編碼原碼反碼補(bǔ)碼正數(shù)的反碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼是把除符號(hào)位外的其他位變反正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為該數(shù)的反碼加1931.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示原碼、反碼和補(bǔ)碼1.定義：（1）原碼2.求法：根據(jù)定義求原碼直接寫出原碼[+0]原=00000000[-0]原=10000000[0]原的兩種表示是什么？

3.

原碼的表示范圍：–(2n–1–1)~(2n–1–1)

當(dāng)n=8時(shí)，原碼的表示范圍-127~+127例例941.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示原碼、反碼和補(bǔ)碼（2）反碼1.定義：2.求法：根據(jù)定義求反碼。除符號(hào)位外，按位變反3.反碼的表示范圍：–(2n–1–1)~(2n–1–1)。[+0]反=00000000[-0]反=11111111[0]反的兩種表示？當(dāng)n=8時(shí)，反碼的表示范圍是？-127~+127例反碼是中間過渡碼，可用于通過反碼求補(bǔ)碼。951.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示原碼、反碼和補(bǔ)碼（3）補(bǔ)碼例：校對(duì)時(shí)針到紅針位置：藍(lán)：順時(shí)針

+7；黃：逆時(shí)針–5?！?”8+7=8–5?對(duì)模數(shù)為12而言-5的補(bǔ)碼結(jié)果去掉模數(shù)12961.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示原碼、反碼和補(bǔ)碼1.

定義：2.

求法：根據(jù)定義求補(bǔ)碼由反碼求補(bǔ)碼（反碼+1=補(bǔ)碼）直接寫出補(bǔ)碼3.補(bǔ)碼的表示范圍：–2n–1~(2n–1–1)

當(dāng)n=8時(shí)，補(bǔ)碼的表示范圍是？-128~+127[+0]補(bǔ)=[-0]補(bǔ)=0[0]補(bǔ)的表示？例例971.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)數(shù)：實(shí)數(shù)是帶有整數(shù)部分和小數(shù)部分的數(shù)字，小數(shù)部分的存儲(chǔ)要指明其小數(shù)點(diǎn)的位置。小數(shù)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)中如何表示？兩種方法位置固定：3.14159--定點(diǎn)位置變化:3.14159--浮點(diǎn)3.14159*1000.314159*1010.0314159*102“.”的位置移動(dòng)，數(shù)的大小不變981.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)數(shù)：定點(diǎn)數(shù)的表示浮點(diǎn)數(shù)的表示991.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1.定點(diǎn)小數(shù)格式

Ns

N-1N-2…

N-m符號(hào)位數(shù)值部分小數(shù)點(diǎn)(隱含)小數(shù)點(diǎn)位置固定在某一位置。包括：定點(diǎn)小數(shù)和定點(diǎn)整數(shù)。小數(shù)點(diǎn)固定在最高數(shù)據(jù)位的左邊所有的數(shù)都是純小數(shù)只能表示小數(shù)（1）定點(diǎn)表示法1001.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)當(dāng)：X=123456時(shí)如果不是小數(shù)怎么辦？比例因子：k=1000000X’=x/k=123456/1000000=0.123456可以用定點(diǎn)小數(shù)表示了！

…...

最后的結(jié)果再乘上“比例因子”進(jìn)行中間運(yùn)算1011.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)2.定點(diǎn)整數(shù)格式：Ns

Nn-1Nn-2…

N0符號(hào)位數(shù)值部分小數(shù)點(diǎn)(隱含)小數(shù)點(diǎn)固定在最低位數(shù)字的右邊定點(diǎn)表示的特點(diǎn)?直觀、簡單、節(jié)省硬件數(shù)據(jù)范圍小，不靈活1021.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)小數(shù)點(diǎn)位置可任意移動(dòng)

M

?RE尾數(shù)基數(shù)階3.14159*1000.314159*1010.0314159*1023.14159尾數(shù)：數(shù)的有效數(shù)字階：小數(shù)在數(shù)中的實(shí)際位置（2）浮點(diǎn)表示法1031.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

階符階碼

數(shù)符尾數(shù)尾數(shù)階尾數(shù):常用定點(diǎn)小數(shù)表示，有一個(gè)符號(hào)位階:常用整數(shù)表示，有一個(gè)符號(hào)位假定：32位字長，8位作階，24位作尾數(shù)能表示的最大的數(shù)？最小數(shù)？？1041.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)當(dāng)階的符號(hào)位