大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第1章

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(shì)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(shí)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)2/3/20231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(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推進(jìn)了社會(huì)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，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(shí)及學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的作用和方法。2/3/202321.1信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化1.1.1信息化社會(huì)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(dòng)下，信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)和信息網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)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(huì)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(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)。2/3/202332.信息化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用⑴信息化加速當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型⑵信息化促進(jìn)經(jīng)濟(jì)迅速增長⑶信息化推動(dòng)經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程⑷信息化促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的崛起3.信息化社會(huì)，亦既是社會(huì)的信息化。信息化具有"四化"和"四性"的特點(diǎn)。⑴信息化的“四化”：智能化、電子化、全球化、非群體化。⑵信息化的“四性”：綜合性、競(jìng)爭性、滲透性、開放性。2/3/20234續(xù)1.1.2信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化1.信息與數(shù)據(jù)⑴數(shù)據(jù)（Data）數(shù)據(jù)是在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的基本對(duì)象，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物的符號(hào)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。⑵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(duì)接收者來說是具有確定意義的，它不但會(huì)對(duì)人們當(dāng)前和未來活動(dòng)產(chǎn)生影響，而且會(huì)對(duì)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)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(jí)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。2/3/20235⑶信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系：（1）數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)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(hào)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⑴數(shù)據(jù)處理(data

processing)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、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(dòng)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(duì)數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)值的和非數(shù)值的。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，是通過使用軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理的中心問題。⑵數(shù)據(jù)處理應(yīng)用⑶數(shù)據(jù)處理方式2/3/202361.1.3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(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，使用計(jì)算機(jī)的意識(shí)和利用計(jì)算機(jī)獲取、表示、存儲(chǔ)、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(shí)的意識(shí)；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(shí)和技能，用計(jì)算機(jī)解決本專業(yè)領(lǐng)域的問題。2/3/20237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(duì)于一些相對(duì)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(shí)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)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)不能脫離應(yīng)用，要有意識(shí)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(shí)到計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，知識(shí)更新快的特點(diǎn)，培養(yǎng)自己終生學(xué)習(xí)的能力。

2/3/202381.2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(chǔ)的程序，自動(dòng)、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(dòng)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，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。2/3/20239續(xù)2.計(jì)算機(jī)的類型①按用途分類（1）專用計(jì)算機(jī)

大多是針對(duì)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(chǎng)合而推出的計(jì)算機(jī)，可靈活應(yīng)用于多種。②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)

2/3/202310續(xù)

③按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類

（1）巨型機(jī)（超級(jí)計(jì)算機(jī)）巨型機(jī)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它是目前運(yùn)算速度最高、存儲(chǔ)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(jí)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(dòng)控制、大型分析儀器、測(cè)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)。2/3/202311續(xù)

（4）工作站

工作站是介于小型機(jī)與PC（PersonalComputer，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(duì)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(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中。

2/3/202312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)

2/3/202313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：⑴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；⑵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(hào)、圖形、圖像以及聲音在內(nèi)的所有可轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的信息。⑶采用“存儲(chǔ)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(chǔ)器，然后自動(dòng)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。⑷具有高速的運(yùn)算和超強(qiáng)的信息存儲(chǔ)與處理能力。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都配有大容量的存儲(chǔ)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(chǔ)器采用可更換的磁盤、磁帶或光盤，可構(gòu)成海量存儲(chǔ)器，例如，一張５英寸光盤即可存儲(chǔ)多部象《紅樓夢(mèng)》這樣的長篇小說或數(shù)十年《人民日?qǐng)?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。⑸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(shí)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(dòng)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。2/3/202314續(xù)4.計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)⑴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64位等。⑵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(duì)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。⑶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PentiumⅢ/866、PentiumIV/3.2分別表示主時(shí)鐘頻率為866MHz和3.2GHz。⑷存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器以字節(jié)為單位，其容量表示存儲(chǔ)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(chǔ)器容量的單位。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。2/3/202315馮·諾伊曼對(duì)計(jì)算機(jī)的主要貢獻(xiàn)：提出了以二進(jìn)制和存儲(chǔ)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)（Turingmachine）模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)；提出圖靈測(cè)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（1903－1957）1.2.2計(jì)算機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展2/3/2023161.2.2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)（1946～1957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（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）的電子數(shù)字積分式計(jì)算機(jī)，宣告了人類第一臺(tái)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(chǔ)部件，容量很小，后來外存儲(chǔ)器使用了磁鼓存儲(chǔ)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。2/3/202317第一臺(tái)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

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重達(dá)30噸占地250m2啟動(dòng)工耗150000瓦18000個(gè)電子管保存80個(gè)字節(jié)ENIAC主機(jī)房2/3/2023182．第二階段晶體管計(jì)算機(jī)（1958～1964年）

1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制成了第一臺(tái)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)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(chǔ)器，采用磁盤/磁鼓作為外存儲(chǔ)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(jí)語言。例如，F(xiàn)ORTRAN、COBOL、ALGOL等。2/3/202319續(xù)3．第三階段集成電路計(jì)算機(jī)(1965～1969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、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(chǔ)器作為主存，取代了原來的磁芯存儲(chǔ)器，使存儲(chǔ)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。2/3/202320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（VeryLargeScaleIntegration，VLSI），在一個(gè)小硅片上容納相當(dāng)于幾萬個(gè)到幾十萬個(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(chǔ)器，其集成度越來越高，容量越來越大；外存儲(chǔ)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(chǎng)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(chǔ)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)。2/3/202321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(jí)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(huì)的各個(gè)領(lǐng)域2/3/202322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(tái)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Intel4004、一片320位（40字節(jié)）的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、一片256字節(jié)的只讀存儲(chǔ)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(tái)4位微型電子計(jì)算機(jī)。

⑴第一代微機(jī)

1972年由Intel公司研制的8位微處理器Intel8008，Intel8008代表了第一代微處理器。

⑵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。

⑶第三代微機(jī)2/3/202323續(xù)

第三代微處理器是在1978年研制的，是主要采用H-MOS（High-performanceMOS）新工藝的16位微處理器。其典型產(chǎn)品是Intel公司的Intel8086。

⑷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66MHz～200MHz。1998年Intel公司推出PentiumⅡ、后來又推出PentiumⅢ、PentiumⅣ。3.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

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

2/3/202324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(chǔ)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(chǔ)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)。

2/3/202325續(xù)（5）智能化

計(jì)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(shí)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)2/3/2023261.2.3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(cè)、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(hào)化的信息，是信息的符號(hào)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(duì)數(shù)據(jù)資料的收集、存儲(chǔ)、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)（ComputerAidedDesign，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2/3/202327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（ComputerAidedManufacturing，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(jí)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(cè)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)（ComputerAssistedInstruction，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-機(jī)對(duì)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(chǔ)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。

2/3/202328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(shí)工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)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)（ElectronicCommerce）是指通過計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行商務(wù)活動(dòng)，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(jí)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。2/3/2023291.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)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)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(tái)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)。2/3/2023301.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)1.3.2

系統(tǒng)的組成機(jī)計(jì)算1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

2/3/2023311.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)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(chǔ)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(duì)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)的外層是其他軟件，最外層是用戶程序或文檔。2/3/202332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2/3/2023331.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)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(chǔ)方式。（3）由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)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(shí)別并執(zhí)行的命令，是程序設(shè)計(jì)的最小單位。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。2/3/202334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(chǔ)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(chǔ)方式。即謂存儲(chǔ)程序工作原理，就是在計(jì)算機(jī)中設(shè)置存儲(chǔ)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(chǔ)器中，機(jī)器一經(jīng)啟動(dòng)，就能按照程序指定的邏輯順序依次取出存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行譯碼和處理，自動(dòng)完成由程序所描述的處理工作。（3）由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件組成計(jì)算機(jī)。2．指令指令是能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的命令，是程序設(shè)計(jì)的最小單位。2/3/202335指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，完成一種操作。IfGoto……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

＋－×÷AndOr……CPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對(duì)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2/3/202336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。指令的執(zhí)行過程分為以下4個(gè)步驟：①取指令按照指令計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出指令，并送往指令寄存器。②分析指令對(duì)指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對(duì)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(hào)；由地址碼確定操作數(shù)地址。③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。④一條指令執(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①。3．指令的執(zhí)行過程2/3/202337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(chǔ)器取出一條指令從程序所在首地址開始，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序指令的執(zhí)行過程示意圖2/3/2023381.4計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼1.4.1數(shù)制與編碼1．?dāng)?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。

2/3/2023391.4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00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F2/3/2023401.4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：1∧1=11∧0=00∧1=00∧0=0式中“∧”是邏輯與的運(yùn)算符。例：11001010∧11000101=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：1∨1=11∨0=10∨1=10∨0=0式中“∨”是邏輯或的運(yùn)算符。例：11001010∨11000101=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“ˉ”是邏輯非的運(yùn)算符。

2/3/2023411.4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(duì)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(hào)、漢字等）。（1）ASCII碼ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，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(chǔ)中占一個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)制位）。共有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(duì)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。2/3/2023421.4計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼

①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(hào)7445個(gè)。

②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。③漢字機(jī)內(nèi)碼：是供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行漢字存儲(chǔ)、加工處理和傳輸統(tǒng)一使用的二進(jìn)制代碼，簡稱內(nèi)碼。④漢字字形碼：是指漢字字庫中存儲(chǔ)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。

⑤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。

2/3/202343

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(hào)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2/3/202344數(shù)制的基礎(chǔ)知識(shí)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(hào)（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。

2/3/202345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(hào)數(shù)目，稱為基數(shù)。例如十進(jìn)制數(shù)是由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十個(gè)數(shù)字符號(hào)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(hào)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。2/3/202346N=Sn-1×rn-1＋Sn-2×rn-2＋…＋S0×r0＋S-1×r-1＋…＋S-m×r-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(hào)（例如0，1，2，…，r-1）表示數(shù)值基數(shù)權(quán)數(shù)碼678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-22/3/202347計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中通常所使用的數(shù)制有四種：二進(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(chǎng)合，為了避免混淆，通常我們?cè)跀?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)2/3/202348例1

在十進(jìn)制數(shù)中，3058.72按權(quán)值展開：

(3058.72)10＝3×103+0×102+5×101+8×100+7×10-1+2×10-2例2在二進(jìn)制數(shù)中，10111.01按權(quán)值展開為：(10111.01)2＝1×24+0×23+1×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-22/3/202349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-12/3/202350常用進(jìn)位數(shù)制010-1610之間整數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系2/3/202351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(duì)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(hào)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2/3/202352一、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(hào)：0、1；逢2進(jìn)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0÷1=0,1÷1=12/3/2023533.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“∨”0∨0=0，0∨1=1，1∨0=1，1∨1=1例如：1100∨1010＝1110邏輯與（邏輯乘）：運(yùn)算符有“∧”0∧0=0，0∧1=0，1∧0=0，1∧1=1例如：1100∧1010＝1000邏輯非：運(yùn)算符為“”1的非為0，0的非為1例如：1101=00102/3/2023541、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2/3/202355例：求（1100101.101）2的等值十進(jìn)制數(shù)(1100101.101)2=1×26+1×25+0×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=（101.625）10即(1100101.101)2=(101.625)102/3/2023562、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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的進(jìn)制數(shù)2/3/202357

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(duì)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。2/3/202358十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)舉例（185）10=（？）2（185）10=（10111001）2246………0223………0211………125………122………121………020……1185292………1余數(shù)2/3/202359（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)2/3/202360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

0.5773×2=1.154610.1546×2=0.309200.3092×2=0.618400.6184×2=1.236810.2368×2=0.473600.4736×2=0.947200.9472×2=1.89441所以，（0.5773）10≈(0.1001001)2

2/3/202361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?2/3/2023622）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。最后將每次得到的余數(shù)（必定是0～7）按逆序排列便是對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。2/3/202363（185）10=（？）8（185）10=（271）882………780………2185

823………1余數(shù)除八取余2/3/202364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)8

2/3/202365

(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0～7）按正序排列就是對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制小數(shù)。2/3/202366

【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20.8592 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62/3/202367

0.9888 余下的小數(shù)部分

×?87.9104 整數(shù)部分為70.9104 余下的小數(shù)部分

×?87.2832 整數(shù)部分為70.2832 余下的小數(shù)部分最后結(jié)果為(0.3574)10≈

(0.26677)8?。請(qǐng)同學(xué)們驗(yàn)證！2/3/2023683）十進(jìn)制數(shù)化成十六進(jìn)制數(shù)舉例（3981）10=(?)16（3981）10=（F8D）161615…….…8160……...15(F)

398116248………13(D)余數(shù)除16取余2/3/2023693、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)2/3/2023701）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“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(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)寫出，即為對(duì)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(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)即可。2/3/202371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)：010110101.?011010

↓?↓↓?↓↓

八進(jìn)制數(shù)：265.32所以(10110101.01101)2=(265.32)82/3/2023722）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(duì)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)：345.23?↓↓↓↓↓二進(jìn)制數(shù)：011100101.010011所以(345.23)8=(11100101.010011)22/3/2023733）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”、即：以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，小數(shù)部分從左至右，每四位一組，不足四位時(shí)，整數(shù)部分在高端補(bǔ)齊，小數(shù)部分在低端補(bǔ)齊。然后，把每一組二進(jìn)制數(shù)用一位相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)位置不變，即得到十六進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，概括為“一位拆四位”，即把一位十六進(jìn)制數(shù)寫成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，然后按位連接即可。2/3/202374例:將(10111010111101.10111)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。解：0010111010111101.10111000↓↓↓↓↓↓2EBD.B8故:(10111010111101.10111)2=(2EBD.B8)162/3/202375例:將(3A7C.9D)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)：?3A7C.9D↓↓↓↓↓↓二進(jìn)制數(shù)：0011101001111100.10011101故：(3A7C.9D)16=(11101001111100.10011101)22/3/202376十進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換：有兩種方法。一是直接轉(zhuǎn)換法，二是間接轉(zhuǎn)換法。直接轉(zhuǎn)換法是十進(jìn)制與八、十六進(jìn)制直接轉(zhuǎn)換。這種方法完全類似于十進(jìn)制與二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只是除2取余法變成除8取余法或除16取余法等等，在此不一一介紹。間接轉(zhuǎn)換法是借助于與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換借助于與八進(jìn)制的轉(zhuǎn)換則更方便、快捷，請(qǐng)同學(xué)們思考！2/3/202377

三、計(jì)算機(jī)中信息的編碼

在計(jì)算機(jī)中只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)碼信息，因此，一切字母、數(shù)字、符號(hào)等信息都要用二進(jìn)制特定編碼來表示。編碼就是指對(duì)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(hào)、漢字等）。2/3/202378(1)、數(shù)字編碼

向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)或從輸出設(shè)備看到的數(shù)通常是用人們習(xí)慣的十進(jìn)制進(jìn)行的。不過，這樣的十進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中要用二進(jìn)制編碼來表示。最常用的BCD碼就是842lBCD碼，這種編碼最自然，易識(shí)別。它是用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，每一位對(duì)應(yīng)的權(quán)分別是8、4、2、1。四位二進(jìn)制數(shù)可組合成十六種狀態(tài)，對(duì)0~9十個(gè)數(shù)字的編碼只取1001十種狀態(tài)，其余六種狀態(tài)不用。

2/3/202379十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼01234500000001001000110100010167891011011001111000100100010000000100012/3/202380(2)西文字符編碼

英文字母和其它字符也必須按一定的規(guī)則，用二進(jìn)制編碼后才能在計(jì)算機(jī)上使用。目前在微型計(jì)算機(jī)中普通采用的編碼是ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange-美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼)，編碼見課本P20表2-2。它是用七位二進(jìn)制編碼，共能表示128(即27)個(gè)字符，其中包括數(shù)字字符(0~9)、大小寫英文字母及各種可打印的符號(hào)等。由于計(jì)算機(jī)中最基本的信息單位是字節(jié)，即8個(gè)二進(jìn)制位，所以ASCII的機(jī)器內(nèi)碼為每個(gè)字符占8位，其中最高位為“0”或用作奇偶校驗(yàn)，剩下7位用于編碼。

2/3/202381美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼ASCII碼SP:320-9:48-57A-Z:65-90a-z:97-122ASCII碼的十進(jìn)制表示:2/3/202382ACSII碼的128個(gè)常用字符中，控制字符（非圖形字符碼值）：0～32，127；普通字符：94個(gè)。例如：“a”字符的編碼為1100001，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97；換行0AH10回車0DH13空格 20H 32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a(chǎn)’～‘z’61H～7AH97～1222/3/202383(3)漢字編碼

漢字處理過程如下圖所示:

漢字處理過程的不同環(huán)節(jié)的編碼方法不同:①漢字輸入碼音碼類：全拼、雙拼、微軟拼音、搜狗拼音法和智能ABC等形碼類：五筆字型法、鄭碼輸入法等。2/3/202384②漢字國標(biāo)碼(GB2312－80)

“中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換漢字編碼”，代號(hào)為GB2312-80，即國標(biāo)碼.將所有國標(biāo)漢字與符號(hào)組成一個(gè)94×94的方陣，共有漢字和圖形符號(hào)7445個(gè)；圖形符號(hào)從1區(qū)到9區(qū)，計(jì)682個(gè)；國標(biāo)漢字從16區(qū)到87區(qū)，共72區(qū)，每區(qū)94個(gè)漢字，共計(jì)6763個(gè)漢字,其中：一級(jí)漢字（常用）：16區(qū)到55區(qū)，計(jì)3755個(gè)，按漢語拼音順序排列。二級(jí)漢字（不常用）：56區(qū)到87區(qū)，計(jì)3008個(gè)，按偏旁部首順序排列，部首依筆劃多少排列。區(qū)位碼：每一個(gè)漢字或字符由行號(hào)與列號(hào)表示，行號(hào)稱為