計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)章節(jié)計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述

1.1計(jì)算機(jī)基本組成及工作原理

1.2數(shù)制與編碼

1.3運(yùn)算基礎(chǔ)1.4邏輯代數(shù)及邏輯電路

1.5第2頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)目的：了解計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1

計(jì)算機(jī)發(fā)展概述第3頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)引入

現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)在我們的日常生活中無(wú)處不在，你了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史嗎？

返回下一頁(yè)第4頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)與一般計(jì)算工具的差別存儲(chǔ)器的大小運(yùn)算能力定義電子計(jì)算機(jī)是一種能按預(yù)先存儲(chǔ)的程序，對(duì)以數(shù)字形式出現(xiàn)的信息進(jìn)行處理的電子裝置。1.1

計(jì)算機(jī)發(fā)展概述P1上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第5頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

結(jié)繩計(jì)數(shù)是計(jì)算機(jī)的“遠(yuǎn)古史”

籌算是計(jì)算機(jī)的“古代史”中國(guó)算盤與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)技術(shù)的發(fā)展1.從籌算到算盤

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返回下一頁(yè)第6頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1614年，耐普爾利用對(duì)數(shù)原理制造一臺(tái)乘法機(jī)。奧托里把對(duì)數(shù)刻在木板上，后發(fā)展為現(xiàn)在的計(jì)算尺。1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家布萊斯·帕斯卡發(fā)明簡(jiǎn)易機(jī)械計(jì)算機(jī)。1671年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨把帕斯卡機(jī)器加以改進(jìn),使它既可以做加減法，又可以做乘除法運(yùn)算。圓柱型對(duì)數(shù)計(jì)算尺帕斯卡帕斯卡加法器2.機(jī)械計(jì)算器

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返回下一頁(yè)第7頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1820年，英格蘭的查爾斯·巴貝奇設(shè)計(jì)了“差分機(jī)”(計(jì)算機(jī)之父）

英國(guó)數(shù)學(xué)家喬治·布爾1854年提出符號(hào)邏輯（布爾代數(shù)）20世紀(jì)30年代末期，英國(guó)數(shù)學(xué)家艾倫·圖靈描述了假想機(jī)器（圖靈機(jī)）20世紀(jì)30年代后期，艾肯和IBM公司的工程師小組完成了“MarkI”布爾巴貝奇MarkⅠ第一臺(tái)差分機(jī)2.機(jī)械計(jì)算器（序）

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返回下一頁(yè)第8頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四ENIAC是世界公認(rèn)的第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。1946年2月由美國(guó)賓州大學(xué)的莫克萊和埃克特研制；18000多個(gè)電子管、1500多個(gè)繼電器、占地170平方米、重量30噸、計(jì)算速度5千次/秒；每次至多只能存儲(chǔ)20個(gè)十進(jìn)制數(shù)；弱點(diǎn)：存儲(chǔ)容量小，尚未采用“程序存儲(chǔ)”方式；電子管太多第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)P1上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第9頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖靈對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)貢獻(xiàn)：建立了圖靈機(jī)的理論模型，發(fā)展了可計(jì)算性理論；提出了定義機(jī)器智能的圖靈測(cè)試。馮·諾依曼貢獻(xiàn)：建立現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)，即馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。

整個(gè)系統(tǒng)是由五大基本部件組成，即由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備組成；采用二進(jìn)制，使用機(jī)器語(yǔ)言,指令通過(guò)操作碼來(lái)完成簡(jiǎn)單的操作；采用存儲(chǔ)程序的思想，對(duì)計(jì)算進(jìn)行集中的順序控制。馮.諾依曼圖靈現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的杰出人物P1上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第10頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四所謂現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是指采用先進(jìn)的電子技術(shù)來(lái)代替陳舊落后的機(jī)械或繼電器技術(shù)。以構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件的邏輯元件為標(biāo)志，大致經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路到大規(guī)模超大規(guī)模集電路計(jì)算機(jī)等四個(gè)發(fā)展階段。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展P2重點(diǎn)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第11頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)

采用電子管作為邏輯開(kāi)關(guān)元件；存儲(chǔ)器使用水銀延遲線、靜電存儲(chǔ)管、磁鼓等；外部設(shè)備采用紙帶、卡片、磁帶等；使用機(jī)器語(yǔ)言，50年代中期開(kāi)始使用匯編語(yǔ)言，但沒(méi)有操作系統(tǒng)

體積龐大、笨重、耗電多、可靠性差、速度慢、維護(hù)困難

典型機(jī)器

ENIAC、EDVAC、UNIVAC、IBM701、IBM650

應(yīng)用

科學(xué)計(jì)算1.第一代電子計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第12頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)使用半導(dǎo)體晶體管作為邏輯開(kāi)關(guān)元件；使用磁芯作為主存儲(chǔ)器，輔助存儲(chǔ)器采用磁盤和磁帶；輸入輸出方式有了很大改進(jìn)；開(kāi)始使用操作系統(tǒng)，有了各種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。體積減小、重量減輕、耗電量減少、速度加快、可靠性增強(qiáng);典型機(jī)器IBM的7090、7094、7040、7044應(yīng)用數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、科學(xué)計(jì)算2.第二代電子計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第13頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)使用中、小規(guī)模集成電路作為邏輯開(kāi)關(guān)元件；開(kāi)始使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。輔存仍以磁盤,磁帶為主；外部設(shè)備種類和品種增加；開(kāi)始走向系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化；操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，高級(jí)語(yǔ)言數(shù)量增多。計(jì)算機(jī)的體積、重量進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度和可靠性進(jìn)一步提高

典型機(jī)器IBM370系列、IBM360系列、富士通F230系列等。

應(yīng)用系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大型科學(xué)計(jì)算、科技工程各領(lǐng)域。3.第三代電子計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第14頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)使用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路作為邏輯開(kāi)關(guān)元件；主存采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，輔存采用大容量的軟、硬磁盤，并開(kāi)始引入光盤；外部設(shè)備有了很大發(fā)展，開(kāi)始采用光字符閱讀器（OCR）,掃描儀、激光打印機(jī)和各種繪圖儀；操作系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。計(jì)算機(jī)的體積、重量、功耗進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量、可靠性等大幅度提高。

典型機(jī)器IBM的4300系列、3080系列、3090系列，以及IBM9000系列

應(yīng)用事務(wù)處理、智能模擬、普及到社會(huì)生活各個(gè)方面4.第四代電子計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第15頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四人工智能（AI）：是研究如何用人工的方法和技術(shù)來(lái)模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，以實(shí)現(xiàn)某些“機(jī)器思維”或腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的一門學(xué)科。第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FGCS:):

就是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，智能計(jì)算機(jī)由以下幾個(gè)部分組成：知識(shí)庫(kù)（KB:KnowledgeBank）知識(shí)庫(kù)計(jì)算機(jī)(KBM:KnowledgeBankMachine）知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)(KBMS)問(wèn)題求解和推理機(jī)智能接口系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)5.人工智能和第五代電子計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第16頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四課堂交互現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與微型機(jī)劃分的標(biāo)準(zhǔn)有什么不同？現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：電子器件不同微型機(jī)：微處理器的位數(shù)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第17頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展P2~3

微型計(jì)算機(jī)的分代是以微處理器的位數(shù)為依據(jù)的，共分四代。

第一代微型計(jì)算機(jī)第二代微型計(jì)算機(jī)第三代微型計(jì)算機(jī)第四代微型計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第18頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)字長(zhǎng)：4位/8位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：1200～2000 時(shí)鐘頻率：0.5～0.8MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：10～15μS 地址總線：4/8條 CPU舉例40041.第一代微型計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第19頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)

字長(zhǎng)：8位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：5000～9000 時(shí)鐘頻率：1～2.5MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：1～2μS 地址總線：16條 微處理器（CPU）舉例Intel8080、Intel8085、M6800、Z-8080802.第二代微型計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第20頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)字長(zhǎng)：16位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：2萬(wàn)~7萬(wàn) 時(shí)鐘頻率：5~10MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.4~0.75μS 地址總線：20/24條 微處理器（CPU）舉例：Intel8086、Intel8088 、Intel80286、M680003.第三代微型計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第21頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)字長(zhǎng)：32/64位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：10萬(wàn)以上 時(shí)鐘頻率：25～150MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.125μS 地址總線：24/32條 微處理器（CPU）舉例Intel80386、Intel80486、奔騰系列等4.第四代微型計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第22頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成?！拔ⅰ钡暮x是指體積小、重量輕且價(jià)格低廉、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。微型計(jì)算機(jī)的組成第23頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四CPU是計(jì)算機(jī)的核心，其重要性好比大腦對(duì)于人一樣，因?yàn)樗?fù)責(zé)處理、運(yùn)算計(jì)算機(jī)內(nèi)部的所有數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)機(jī)一般包含以下配件：第24頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四主板安裝在機(jī)箱內(nèi)，是微機(jī)最基本的也是最重要的部件之一。第25頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四硬盤全名溫徹斯特式硬盤，是電腦主要的存儲(chǔ)媒介之一。內(nèi)存條是連接CPU和其他設(shè)備的通道，起到緩沖和數(shù)據(jù)交換作用。第26頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光驅(qū)是電腦用來(lái)讀寫光碟內(nèi)容的機(jī)器，是臺(tái)式機(jī)里比較常見(jiàn)的一個(gè)配件。顯卡是連接顯示器和個(gè)人電腦主板的重要元件，是個(gè)人電腦最基本組成部分之一。第27頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四鍵盤是計(jì)算機(jī)的一個(gè)非常重要的輸入設(shè)備。鼠標(biāo)的使用是為了能代替鍵盤那些繁瑣的指令，使計(jì)算機(jī)的操作更加簡(jiǎn)便。電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，它提供計(jì)算機(jī)中所有部件所需要的電能。第28頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四機(jī)箱主要作用是放置和固定各電腦配件，起到一個(gè)承托和保護(hù)作用，此外，電腦機(jī)箱具有屏蔽電磁輻射的重要作用。。顯示器是將一定的電子文件通過(guò)特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的一種顯示工具。第29頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四筆記本電腦：一種體積更小、重量更輕的便攜式微型機(jī)單片計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)的主要部件集成在一塊芯片上，也稱單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)的發(fā)展歷史可分為三個(gè)階段：

初級(jí)單片機(jī)階段（1976-1978）高性能單片機(jī)階段（1978年以后）16位單片機(jī)推出階段（1982年以后）其他微型計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第30頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四工作原理數(shù)字計(jì)算機(jī)（DigitalComputer）模擬計(jì)算機(jī)(AnalogComputer)混合計(jì)算機(jī)(Hybridcomputer)按應(yīng)用

通用計(jì)算機(jī)(GeneralPurposeComputer)專用計(jì)算機(jī)(SpecialPurposeComputer)綜合性能指標(biāo)

巨型機(jī)（SuperComputer）大型機(jī)（MainFrameComputer）小型機(jī)（MiniComputer）微型機(jī)（MicroComputer）工作站（Workstation）服務(wù)器（Server）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（NetComputer）計(jì)算機(jī)分類上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第31頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四巨型機(jī)(Supercomputer)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的價(jià)格昂貴、功能強(qiáng)大，多用于戰(zhàn)略武器、空間技術(shù)、石油勘探、天氣預(yù)報(bào)。社會(huì)模擬等。它從技術(shù)上朝兩個(gè)方向發(fā)展：

開(kāi)發(fā)高性能器件，縮短時(shí)鐘周期，提高單機(jī)性能采用多處理器結(jié)構(gòu)，提高機(jī)器性能，用于尖端領(lǐng)域，代表國(guó)家的計(jì)算機(jī)科學(xué)水平。典型巨型計(jì)算機(jī)：

如美國(guó)的ILLIAC-IV型計(jì)算機(jī)（每秒1.5億次）、CRAY-1型計(jì)算機(jī)（每秒1億次）?！般y河”系列計(jì)算機(jī)和“曙光一號(hào)”并行計(jì)算機(jī)等，標(biāo)志著我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)能獨(dú)立研制出巨型機(jī)的國(guó)家之一。巨型機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第32頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四運(yùn)算速度可達(dá)5000億次的“神威”計(jì)算機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第33頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四綜合化、智能化網(wǎng)絡(luò)化、高速化、整體化、協(xié)同化多樣化、大眾化微小化、低能耗、低污染、縮微化、綠色化商品化集成化、高效化上一頁(yè)

返回下一頁(yè)1.1.3計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)P6~7第34頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四超導(dǎo)計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)新型計(jì)算機(jī)1.1.3未來(lái)的新型計(jì)算機(jī)第35頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四課堂交互按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來(lái)劃分計(jì)算機(jī)的發(fā)展，經(jīng)歷了（）代。

A）4

B）6

C）7

D）3分析：按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來(lái)劃分，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代。結(jié)論：答案應(yīng)選A）上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第36頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)小結(jié)計(jì)算機(jī)的定義；與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)的技術(shù)的發(fā)展；現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展；微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展；計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)；計(jì)算機(jī)的應(yīng)用；上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第37頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四作業(yè)P4311．馮諾依曼計(jì)算機(jī)的主要特征是什么？補(bǔ)充：計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)分別是根據(jù)什么劃代的？計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)這幾代各是什么？

返回上一頁(yè)第38頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

教學(xué)目的掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成成分及各組成成分的功能了解計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。教學(xué)重點(diǎn)計(jì)算機(jī)硬件組成及各部分功能1.2計(jì)算機(jī)的基本組成及工作原理第39頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)引入

現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展，那么計(jì)算機(jī)的內(nèi)部有哪些部件組成？

返回下一頁(yè)第40頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件主機(jī)中央處理器(CPU)運(yùn)算器控制器內(nèi)存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器(ROM)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)外存儲(chǔ)器——硬盤、軟盤、光盤外部設(shè)備輸入設(shè)備——鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀輸出設(shè)備——顯示器、打印機(jī)、繪圖儀軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)程序應(yīng)用軟件文字處理軟件信息管理軟件圖形軟件輔助設(shè)計(jì)軟件各種程序包第41頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四概念

硬件系統(tǒng)：指由電子部件和機(jī)電裝置組成的計(jì)算機(jī)實(shí)體。軟件系統(tǒng)：指為計(jì)算機(jī)工作服務(wù)的全部技術(shù)資料和各種程序。功能硬件的功能：接受計(jì)算機(jī)程序,并在程序的控制下完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。軟件的功能：保證計(jì)算機(jī)硬件的功能得以充分發(fā)揮，并為用戶提供一個(gè)寬松的工作環(huán)境。關(guān)系二者缺一不可，沒(méi)有軟件的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)”裸機(jī)不能做任何工作。硬件是組成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ),軟件則是其靈魂1.2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成P7上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第42頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算即數(shù)據(jù)的加工處理實(shí)現(xiàn)記憶功能的部件用來(lái)存放計(jì)算程序及參與運(yùn)算的各種數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算程序和原始數(shù)據(jù)的輸入負(fù)責(zé)對(duì)程序規(guī)定的控制信息進(jìn)行分析、控制并協(xié)調(diào)輸入、輸出操作或內(nèi)存訪問(wèn)1.2.1計(jì)算機(jī)的基本組成P7輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的輸出重點(diǎn)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第43頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四結(jié)果數(shù)據(jù)中央處理器取數(shù)存數(shù)外部設(shè)備接口輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器程序數(shù)據(jù)外設(shè)主機(jī)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第44頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四主板北橋芯片電源插座內(nèi)存插槽硬盤插座CMOS電池CPU插槽并行打印機(jī)接口PCI總線插槽AGP總線插槽（顯卡）軟盤插座CPU風(fēng)扇電源插座南橋芯片BIOS芯片

主板有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和面板控制開(kāi)關(guān)接口、CPU插座、內(nèi)存插槽、擴(kuò)充插槽等元件。CMOS參數(shù)：通過(guò)設(shè)置CMOS參數(shù)（啟動(dòng)計(jì)算機(jī)時(shí)，按DEL鍵進(jìn)入），可修改CPU工作頻率，屏蔽掉某個(gè)硬盤（即使線纜連接了該硬盤，操作系統(tǒng)下也看不見(jiàn)）等一些系統(tǒng)設(shè)置的操作。第45頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四馮●諾依曼型計(jì)算機(jī)兩大特征：程序存儲(chǔ)采用二進(jìn)制

微型計(jì)算機(jī)的組成框圖P8重點(diǎn)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第46頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地址總線AB：用于傳送由CPU發(fā)出的地址信息，地址總線是單向總線，其位數(shù)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存空間大小--16位微機(jī)的地址總線寬度(位數(shù))為20bit，則其可尋址空間為220＝1MB。數(shù)據(jù)總線DB：用于傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向總線。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)通常與CPU的字長(zhǎng)一致，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要的性能指標(biāo)?？刂瓶偩€CB：用于傳送控制信息和時(shí)序信息。一般是雙向的。這三種總線各自干什么呢？第47頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四可減少信息傳送線路的數(shù)目。容易地?cái)U(kuò)充內(nèi)存和添加外部設(shè)備。統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)更容易使不同設(shè)備間實(shí)現(xiàn)互連。提高了系統(tǒng)的靈活性。為什么微型計(jì)算機(jī)要采用總線結(jié)構(gòu)？第48頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

指令

定義：能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的命令，是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位組成：

操作碼：計(jì)算機(jī)應(yīng)該執(zhí)行的某種操作的性質(zhì)和功能；地址碼：被操作的數(shù)據(jù)存放在何處，即指明操作數(shù)的地址程序是由完成某一特定任務(wù)的一組指令所組成。機(jī)器指令：是要計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的指令，它們?nèi)坑?和1這樣的二進(jìn)制編碼組成，其操作通過(guò)硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)。1.2.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理P9上一頁(yè)

返回下一頁(yè)操作碼操作數(shù)/地址操作碼操作數(shù)1地址操作數(shù)2地址第49頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四輸出設(shè)備執(zhí)行結(jié)果程序數(shù)據(jù)先編寫出完成這一算題的計(jì)算程序；結(jié)束指令輸入設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器微處理器地址/指令/數(shù)據(jù)分析指令取指令執(zhí)行指令結(jié)束其他指令計(jì)算機(jī)工作過(guò)程CPU工作過(guò)程程序和數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存；控制器從存儲(chǔ)器中取指令；控制器分析、執(zhí)行指令，為取下一條指令做準(zhǔn)備；

取下一條指令，分析執(zhí)行，如此重復(fù)操作，直至執(zhí)行完程序中的全部指令，便可獲得最終結(jié)果。計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程

第50頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四計(jì)算機(jī)的自動(dòng)計(jì)算過(guò)程就是執(zhí)行一段預(yù)先編制好的計(jì)算程序的過(guò)程；計(jì)算程序是指令的有序集合。1.2.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理P11動(dòng)畫演示上一頁(yè)

返回下一頁(yè)取指令譯碼分析指令執(zhí)行指令

計(jì)算機(jī)中一條指令的執(zhí)行過(guò)程第51頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)小結(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件及各部分的功能計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程作業(yè)P434

返回上一頁(yè)第52頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

教學(xué)目的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示方式和各種表示方式之間的內(nèi)在聯(lián)系、二進(jìn)制的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示及其原碼反碼補(bǔ)碼表示、計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼，使大家對(duì)數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方式有所了解。

教學(xué)重點(diǎn)不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示字符編碼1.3數(shù)制與編碼第53頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)引入

計(jì)算機(jī)可以處理各種各樣的數(shù)據(jù)，如文本、圖像、聲音、動(dòng)畫等，那么這些信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是如何保存的？

返回下一頁(yè)第54頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制

電路簡(jiǎn)單：計(jì)算機(jī)是由邏輯電路組成，而邏輯電路通常只有兩個(gè)狀態(tài)。

可靠性高：兩個(gè)狀態(tài)表示的二進(jìn)制兩個(gè)數(shù)碼，數(shù)字傳輸和處理不容易出錯(cuò)。

運(yùn)算簡(jiǎn)單：二進(jìn)制運(yùn)算法則簡(jiǎn)單。

邏輯性強(qiáng)：計(jì)算機(jī)工作原理是建立在邏輯運(yùn)算基礎(chǔ)上的，邏輯代數(shù)是邏輯運(yùn)算的理論依據(jù)。第55頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四按形表示按一定的編碼方法來(lái)表示數(shù)據(jù)按值表示要求在選定的進(jìn)位制中正確地表示出數(shù)值，包括數(shù)字符號(hào)、小數(shù)點(diǎn)位置及正負(fù)符號(hào)等。表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法12上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第56頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.特點(diǎn)：⑴10個(gè)有序的數(shù)字符號(hào)：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9其中：“十”為進(jìn)位基數(shù)(Base/Radix)，⑶“逢十進(jìn)一”的計(jì)數(shù)規(guī)則⑵小數(shù)點(diǎn)符號(hào)：“.”2.表示法：并列表示法PositionalNotation

多項(xiàng)式表示法PolynomialNotation簡(jiǎn)稱基數(shù)(R)。十進(jìn)制數(shù)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第57頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例：十進(jìn)制數(shù)12345.67809②多項(xiàng)式表示法

:將并列式按“權(quán)”展開(kāi)為按權(quán)展開(kāi)式，稱為多項(xiàng)式表示法。如下例：10410310210110010-110-210-310-410-5

如上所示，處在不同位置的數(shù)字具有不同的“權(quán)”，并列計(jì)數(shù)法，也稱位置表示法。萬(wàn)千百十個(gè)位位位位位小數(shù)點(diǎn)十百千萬(wàn)十萬(wàn)分分分分分位位位位位①并列表示法12345.67809=1×104+2×103+3×102+4×101+5×100+6×10-1+7×10-2+8×10-3+0×10-4+9×10-

5上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第58頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四進(jìn)位制數(shù)

所謂“數(shù)制”，即各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制。在R進(jìn)制中，具有R個(gè)數(shù)字符號(hào)，它們是0，1，2，…，（R-1）在R進(jìn)制中，由低位向高位是按“逢R進(jìn)一“的規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)。R進(jìn)制的基數(shù)（base）是R，R進(jìn)制數(shù)的第i位的權(quán)(weight)為“Ri”，并約定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0（i=n,…2，1，0，-1，-2…）。小數(shù)點(diǎn)右移一位擴(kuò)大Ｒ倍，左移一位縮小為原來(lái)的1/Ｒ倍。1.3.1進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換P12上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第59頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不同數(shù)制表示在數(shù)碼的右下角注明數(shù)制或在數(shù)的后面加一個(gè)字母。

B：二進(jìn)制數(shù)

Q：八進(jìn)制數(shù)

D：十進(jìn)制數(shù)

H：十六進(jìn)制數(shù)不同數(shù)制特點(diǎn)進(jìn)位計(jì)數(shù)制方式:每種數(shù)制使用數(shù)碼個(gè)數(shù)R稱為基數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù)制編碼符合“逢R進(jìn)位”規(guī)則。位權(quán)表示法:數(shù)制中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位值稱為權(quán)，處于不同位置數(shù)碼代表的值與它所在位置權(quán)值有關(guān)。121.3.1進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換（序）上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第60頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四進(jìn)位制二進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制

十六進(jìn)制規(guī)則基數(shù)數(shù)碼

權(quán)形式表示逢二進(jìn)一R=20,12iB逢八進(jìn)一R=80,1,2,…78iQ逢十進(jìn)一R=100,1,2,…,910iD逢十六進(jìn)一R=160,1,…,9,A,B,C,D,E,F16iH計(jì)算機(jī)中常用進(jìn)制數(shù)的表示重點(diǎn)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第61頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對(duì)應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。整數(shù)的轉(zhuǎn)換:采用除R取余法。從最后一次除得余數(shù)讀起（即從高位到低位）。

小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:采用乘R取整法，將所得小數(shù)從第一次乘得整數(shù)讀起，就是這個(gè)十進(jìn)制小數(shù)所對(duì)應(yīng)的R進(jìn)制小數(shù)R進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)→R進(jìn)制數(shù)不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換P13重點(diǎn)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第62頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

分析：使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對(duì)應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的十進(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+4+1+0.5+0.125=(101.625)10即(1100101.101)2

=（101.625）10例1：求（1100101.101）2

的等值十進(jìn)制數(shù)。上一頁(yè)

返回下一頁(yè)(101.01)8=1×82+0×81+1×80+0×8-1+1×8-2

=64+1+1/16=(65.0625)10(10A.C)16=1×162+0×161+10×160+12×16-1

=256+10+0.75=(266.75)10第63頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四33解:先求（66）10等值二進(jìn)制數(shù)余數(shù)

266 即（66）10=（1000010)2再求小數(shù)部分

積的整數(shù)部分

0.625×2=1.250

10.250×2=0.500

0

0.500×2=1.000

1

即(0.625)10=(0.101)2所以：(66.625）10=(1000010.101）2注意：十進(jìn)制小數(shù)不一定都能轉(zhuǎn)換成完全等值的二進(jìn)制小數(shù)，所以有時(shí)要取近似值，有換算誤差存在。01684210100001例2：求（66.625）10等值二進(jìn)制數(shù)(?)2

分析：將此數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來(lái)。上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第64頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制間轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)→八進(jìn)制數(shù)

“三位并一位”以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每三位一組，最高位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位；小數(shù)部分從左至右，每三位一組最低有效位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位。各組三位二進(jìn)制數(shù)按22，21，20權(quán)展開(kāi)后相加，得到一個(gè)八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)

“一位拆三位”把一位八進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可二進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)

“四位并一位”以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每四位一組，最高位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位；小數(shù)部分從左至右，每四位一組最低有效位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位。各組四位二進(jìn)制數(shù)按23,

22，21，20權(quán)展開(kāi)后相加，得到一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)

“一位拆四位”把一位十六進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可重點(diǎn)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第65頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四數(shù)值數(shù)據(jù)的表示——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換

二進(jìn)制與八進(jìn)制轉(zhuǎn)換表1位八進(jìn)制數(shù)012345673位二進(jìn)制數(shù)000001010011100101110111

二進(jìn)制與十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換表1位十六進(jìn)制數(shù)012345674位二進(jìn)制數(shù)000000010010001101000101011001111位十六進(jìn)制數(shù)89ABCDEF4位二進(jìn)制數(shù)10001001101010111100110111101111第66頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四解：

001

010

111011.001

011

100

127

3.1

3

4

即：(1010111011.0010111)2=(1273.134)8例3：將（1010111011.0010111)2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)

分析：按照“三位并一位”的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。例4：將（2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

分析：按照“一位拆三位”的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。解：2

754

.4

1

010111101

100.100

001

即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第67頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四解：

001011010101·01110100

2D

5.7

4

即：（1011010101.011101)2=(2D5.74)16例5：將（1011010101.011101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

分析：按照“四位并一位”的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。例6：將（5A0B.0C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

分析：按照“一位拆四位”的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。解：5A

0

B

·0

C

01011010

0000

1011.0000

1100

即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.000011)2上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第68頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1)二進(jìn)制數(shù)1101100111.10011轉(zhuǎn)換成對(duì)的八進(jìn)制數(shù)

001

101

100

111.100

110154746

則得：（1101100111.10011)2=（1547.46)8

2)八進(jìn)制數(shù)576.32轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)（576.32)8=101

111

110.011

010

則得：(576.32)8=（101111110.01101)2

3)二進(jìn)制數(shù)1101100111.10111轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)

0011

0110

0111.1011

1000367B8

則得：（1101100111.10111)2=（367.B8)16

4)十六進(jìn)制數(shù)5FD4.A3轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)（5FD4.A3)16=0101

1111

1101

0100.1010

0011

則得：（5FD4.A3)16=（101111111010100.10100011)2

第69頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)表示P15概念指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)的表示方式。功能分類定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位之后。設(shè)字長(zhǎng)為８位，能表示的數(shù)值范圍為：00000000-01111111即0-（２7－１）定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最高位之前。設(shè)字長(zhǎng)為８位，能表示的范圍為：0.0000000~0.1111111即0-（1-２-7

）上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第70頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四浮點(diǎn)表示法:指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置不是固定的，或者說(shuō)是“浮動(dòng)”的數(shù)的表示方式：通過(guò)階碼和尾數(shù)表示：N=2±E×(±S)

E稱為階碼，它是一個(gè)二進(jìn)制正整數(shù)；E前的±為階碼的符號(hào)，稱為階符（Ef）；S稱為尾數(shù)，它是一個(gè)二進(jìn)制正小數(shù)；S前的±為尾數(shù)的符號(hào)，稱為尾符(Sf)；“２”是階碼E的底數(shù)。二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)表示P16上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第71頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四階碼尾數(shù)階符尾符例：二進(jìn)制數(shù)＋101.1和－10.11的浮點(diǎn)表示形式為上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第72頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真值一個(gè)數(shù)的正號(hào)用十表示；負(fù)號(hào)用”一”表示，即為該數(shù)的真值。例如：十進(jìn)制數(shù)+13.5→二進(jìn)制的真值為+1101.1;十進(jìn)制數(shù)-13.5→二進(jìn)制的真值為-1101.1機(jī)器數(shù)以0表示正數(shù)的符號(hào)，以1表示負(fù)數(shù)的符號(hào)，并且每一位的數(shù)值也用0和1表示之后，這樣的數(shù)叫機(jī)器數(shù)，有時(shí)也叫做機(jī)器碼符號(hào)化好處可以方便的存儲(chǔ)；在做乘法或除法時(shí)，把數(shù)的符號(hào)位按位相加后，就得到結(jié)果的符號(hào)位。其規(guī)則是正數(shù)乘正數(shù)，符號(hào)按位相加得0；正數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得1；負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得0。3.二進(jìn)制的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示P17數(shù)符（+/-）+尾數(shù)（數(shù)值的絕對(duì)值）符號(hào)（+/-）數(shù)碼化；最高位：“0”表示“+”，“1”表示“-機(jī)器數(shù)的分類原碼、反碼、補(bǔ)碼上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第73頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四原碼是一種機(jī)器數(shù)。數(shù)的原碼表示是在機(jī)器中用符號(hào)位的0和1表示數(shù)的正號(hào)和負(fù)號(hào)，而其余位表示數(shù)的本身。對(duì)于正數(shù)，X=+Xn-2Xn-3……X0，則原碼為：［X］原=0Xn-2Xn-3……X0

對(duì)于負(fù)數(shù)，X=-Xn-2Xn-3……X0，則原碼為：［X］原=1Xn-2Xn-3……X0原碼表示法的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。缺點(diǎn):異號(hào)相加時(shí)機(jī)器首先應(yīng)判斷數(shù)的符號(hào)，然后比較兩數(shù)的絕對(duì)值，增加了機(jī)器的復(fù)雜程度。符號(hào)位+尾數(shù)部分（真值）原碼表示法上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第74頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表示方法對(duì)于正數(shù)其反碼與原碼相同；對(duì)于X=+Xn-2Xn-3……X0，則反碼為：［X］反=0Xn-2Xn-3……X0對(duì)于負(fù)的二進(jìn)制數(shù)，符號(hào)位不變，數(shù)值各位取反，即0變?yōu)椋?，l變?yōu)?。對(duì)于X=-Xn-2Xn-3……X0，則反碼為［X］反=1特點(diǎn):在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)，如觸發(fā)器，一邊表示原碼，另一邊表示反碼。正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同；負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反反碼表示法上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第75頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（+4）稱為（?8）對(duì)12的補(bǔ)碼，數(shù)學(xué)公式表示為：?8≡+4（mod12)什么是補(bǔ)碼？上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第76頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表示方法對(duì)于正數(shù)其補(bǔ)碼與原碼相同；對(duì)于X=+Xn-2Xn-3……X0，則補(bǔ)碼為：［X］補(bǔ)=0Xn-2Xn-3……X0對(duì)于負(fù)數(shù),除了符號(hào)位之外數(shù)值各位取反，末尾位加1。對(duì)于X=－Xn-2Xn-3……X0，則補(bǔ)碼為：［X］補(bǔ)=1+1特點(diǎn):負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，可把減法轉(zhuǎn)化成加法，可以用加法器實(shí)現(xiàn)減法，簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)

正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同；負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反加1補(bǔ)碼表示法上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第77頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四符號(hào)＋、－←→S0、1數(shù)值位不變?cè)a、反碼和補(bǔ)碼間關(guān)系x真值[x]原[x]反[x]補(bǔ)S不變，數(shù)值位不變(S=0)變反(S=1)S不變，數(shù)值位不變(S=0)變反后加1(S=1)注：S表示符號(hào)位記住規(guī)律上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第78頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例7：已知計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，試寫出二進(jìn)制＋101010和－101010的機(jī)器中表示的原碼、反碼和補(bǔ)碼。解：設(shè)該機(jī)器采用定點(diǎn)整數(shù)表示,則其真值形式為:X=+0101010Y=-0101010

［Ｘ］原=［Ｘ］反=［Ｘ］補(bǔ)=00101010［Y］原=10101010

［Y］反=11010101［Y］補(bǔ)=11010110原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第79頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例8：已知［X]補(bǔ)＝101101，求真值X解：先由［X］補(bǔ)求出［X］反，則得:［X］反=［X］補(bǔ)－1＝101101－1＝101100［X］反的符號(hào)位為1，故其所對(duì)應(yīng)的真值為負(fù)，且數(shù)值為［X］反的各位取反，即：

［X］反＝101100X=-10011原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第80頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四位（Bit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)（Byte）：最常用的基本單位K（kilobyte）字節(jié)

1KB=210B=1024ByteM（megabyte）字節(jié)

1MB=220B=1024KBG（gigabyte）字節(jié)

1GB=230B=1024MBT（terabyte）字節(jié)

1TB=240B=1024GBb7b6b5b4b3b2b1b010010101=27+24+22+20=149信息的存儲(chǔ)單位上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第81頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

什么是編碼？所謂編碼（code）,是指按一定規(guī)則組合而成二進(jìn)制數(shù)碼序列來(lái)表示數(shù)字符或其他符號(hào)。計(jì)算機(jī)中常用的編碼有十進(jìn)制編碼(BCD碼）、可靠性編碼（校驗(yàn)碼）字符編碼、操作編碼及漢字編碼等。4.數(shù)據(jù)的編碼表示P18上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第82頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用四位二進(jìn)制代碼對(duì)一位十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有二進(jìn)制碼的形式(四位二進(jìn)制碼)，又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)(每四位二進(jìn)制碼是一位十進(jìn)制數(shù))。例1（931）10=（？）BCD

解:（9

3

1)10

↓

↓

↓

=(1001

0011

0001)BCDBCD碼（二→十進(jìn)制碼）P18上一頁(yè)

返回下一頁(yè)以4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)。例如：[123.74]10＝[0001

0010

0011.0111

0100]BCD

可以快速進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)據(jù)與二進(jìn)制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換采用“逢十進(jìn)組”的原則亦容易實(shí)現(xiàn)第83頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四十進(jìn)制BCD碼十進(jìn)制BCD碼00000501011000160110200107011130011810004010091001十進(jìn)制數(shù)與BCD碼的對(duì)照表上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第84頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四課堂交互問(wèn)題：已知（1101.01)2，求其對(duì)應(yīng)的BCD編碼？上一頁(yè)

返回下一頁(yè)要先把（1101.01)2轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，才能再轉(zhuǎn)換成BCD編碼！第85頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目的：解決代碼在形成或傳輸過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)的安全性方法：

使代碼自身具有一種特征或能力增加信息位之間的運(yùn)算，如異或運(yùn)算⊕

增加校驗(yàn)位

作用：

不易出錯(cuò)若出錯(cuò)時(shí)易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤出錯(cuò)時(shí)易查錯(cuò)且易糾錯(cuò)分類:

格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼和海明碼等。可靠性編碼（校驗(yàn)碼）上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第86頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四格雷碼任何兩個(gè)相鄰的代碼只有1個(gè)二進(jìn)制位的狀態(tài)不同其余的二進(jìn)制位必須相同。這種編碼的好處是從一個(gè)編碼變到下一個(gè)相鄰的編碼的時(shí)候，只有一位的狀態(tài)發(fā)生變化.海明碼是一種既能檢測(cè)出錯(cuò)位并能校正出錯(cuò)位的可靠性代碼奇偶校驗(yàn)碼它由若干信息位加一個(gè)校驗(yàn)位所組成，其中校驗(yàn)位的取值將使整個(gè)代碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱奇校驗(yàn)碼；否則稱偶校驗(yàn)碼.可靠性編碼分類上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第87頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四奇偶校驗(yàn)碼示例上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第88頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)文字和符號(hào)進(jìn)行編碼的二進(jìn)制代碼稱為字符代碼。計(jì)算機(jī)中常用的字符編碼有：

ASCII編碼：用一個(gè)字節(jié)表示，最高位置0，只用低七位，收集了128個(gè)字符和符號(hào)。當(dāng)ASCII碼的最高位取1時(shí)，又可表示128個(gè)字符，這種編碼稱為擴(kuò)展ASCII碼，主要是一些制符。

EBCDIC碼：主要用在大型機(jī)器中，采用8位二進(jìn)制編碼，有256個(gè)編碼狀態(tài)，但只選用其中一部分

1.3.2字符的表示P19上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第89頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四英文字符的表示ASCII碼:7位二進(jìn)制，27=128個(gè)字符，高位為0EBCDIC碼：8位二進(jìn)制，28=256個(gè)字符Unicode碼：16位二進(jìn)制，216=65000多個(gè)字符中文字符的表示

GB2312-80，即“國(guó)標(biāo)碼”，將其機(jī)內(nèi)碼2個(gè)字節(jié)的最高位設(shè)定為“1”，解決與ASCII碼的沖突字符數(shù)據(jù)的表示第90頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四ASCII碼表P19~20上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第91頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四課堂交互問(wèn)題：GOOD的ASCII碼分別是多少？上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第92頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四字符代碼化（輸入）機(jī)內(nèi)碼輸入碼向機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換機(jī)內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換顯示輸出打印輸出字形碼

漢字信息的輸入（漢字輸入碼）漢字信息的加工（把漢字輸入碼轉(zhuǎn)換成漢字內(nèi)碼才可加工處理）漢字的輸出（只有漢字的字形碼才能在屏幕上顯示和打印機(jī)輸出）。

2．中文字符P20第93頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四漢字的輸入碼（外碼）數(shù)字編碼：如電報(bào)碼或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80規(guī)定的漢字交換碼（國(guó)標(biāo)、區(qū)位碼）來(lái)輸入漢字都是數(shù)字編碼。數(shù)字編碼法不會(huì)產(chǎn)生重碼，但難以記憶，不易推廣字音編碼：一種基于漢語(yǔ)拼音的編碼方法。由于同音字很多，因此這種編碼方法會(huì)產(chǎn)生很多重碼字形編碼：根據(jù)漢字的字形而給出編碼方法。把漢字分解為字根、部首、偏旁、筆劃等基本單位，每一種基本單位與鍵盤上的一個(gè)鍵相對(duì)應(yīng)，從而構(gòu)成一個(gè)漢字的編碼。這種輸入法不易記憶，但具有重碼少，輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)。形音編碼：形音編碼法吸取字音編碼和字形編碼兩種編碼的特點(diǎn)，使編碼規(guī)則簡(jiǎn)單，重碼少。上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第94頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四交換碼：用于漢字外碼和內(nèi)部碼的交換。

國(guó)標(biāo)碼：是國(guó)家規(guī)定的用于漢字信息處理使用的代碼的依據(jù)。國(guó)標(biāo)碼是雙字節(jié)代碼，國(guó)標(biāo)碼中的每個(gè)字符用兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行編碼，每個(gè)字節(jié)的低7位表示信息，最高位為0。

漢字的機(jī)內(nèi)碼：是供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)、加工處理傳輸統(tǒng)一使用的代碼。目前使用最廣泛的是變形的國(guó)標(biāo)碼將GB2312－80交換碼的兩個(gè)字節(jié)的最高位分別置為1而得到的。漢字的機(jī)內(nèi)碼P20上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第95頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

漢字字形碼：是指漢字字形點(diǎn)陣的代碼，用于漢字的顯示和打印。目前漢字字形的產(chǎn)生方式大多是數(shù)字式，即以點(diǎn)陣方式形成漢字。

漢字字庫(kù)：是漢字字形數(shù)字化后，以二進(jìn)制文件形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中而形成的漢字字模庫(kù)。

軟漢字字庫(kù)：漢字字庫(kù)文件存儲(chǔ)在軟盤或硬盤中。

硬漢字字庫(kù)：亦稱漢卡，漢字字庫(kù)存儲(chǔ)在漢卡中，將漢卡安裝在機(jī)器的擴(kuò)展槽中。漢字編碼P20上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第96頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四123456789012345600000001100000001000000011000000020000000110000000311000001100000114111111111111111151100000110000011611000001100000117110000011000001181111111111111111911000001100000110000000011000000010000000110000000200000001100000003000000011000000040000000110000000500000001100000006漢字字形碼上一頁(yè)

返回下一頁(yè)16×16點(diǎn)陣16×16點(diǎn)陣還有24×24點(diǎn)陣還有48×48點(diǎn)陣第97頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四聲音是一種連續(xù)的隨時(shí)間變化的波，即聲波。用連續(xù)波形表示聲音的信息，稱為模擬信息。聲音在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示時(shí)需要把聲波數(shù)字化，又稱量化。在每一固定的時(shí)間間隔里對(duì)聲波進(jìn)行采樣，采得的波形稱為樣本，再把樣本（振幅的高度）量化成二進(jìn)制代碼存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)。這個(gè)過(guò)程稱為聲音的離散化或數(shù)字化，也稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換。反之，將聲音輸出時(shí)，要進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)換，即數(shù)/模轉(zhuǎn)換。常用的聲音文件擴(kuò)展名為.wav，.au，.voc和.mp31.3.3聲音信息的表示P21上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第98頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四顏色表示法:在計(jì)算機(jī)中，用RGB值來(lái)表示顏色。數(shù)字化圖像和圖形位圖圖像：計(jì)算機(jī)通過(guò)指定每個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)（或像素）在屏幕上的位置來(lái)存儲(chǔ)位圖圖像。位圖圖像文件的擴(kuò)展名為.bmp，.pcx，.tif，.jpg和.gif。矢量圖形：由一串可重構(gòu)圖形指令構(gòu)成。矢量圖形文件的擴(kuò)展名為.wmf，.dxf，.mgx和.cgm。矢量圖形與位圖圖像相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：矢量圖形占用的存儲(chǔ)空間小。矢量圖形的存儲(chǔ)依賴于圖形的復(fù)雜性，圖形中的線條、圖形、填充模式越多，所需要的存儲(chǔ)空間越大。使用矢量圖形軟件，可以方便地修改圖形?？梢园咽噶繄D形的一部分當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象，單獨(dú)地加以拉伸、縮小、移動(dòng)和刪除。1.3.4圖像和圖形信息的表示P21上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第99頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四動(dòng)畫。其每一幅畫面都是通過(guò)一些工具軟件對(duì)圖像素材進(jìn)行編輯制作而成。它是用人工合成的方法對(duì)真實(shí)世界的一種模擬。視頻。對(duì)視頻信號(hào)源（如電視機(jī)、攝像機(jī)等）經(jīng)過(guò)采樣和數(shù)字化處理后保存下來(lái)的信息。視頻影像是對(duì)真實(shí)世界的記錄。視頻文件的擴(kuò)展名為.avi，.mpg。1.3.5視頻信息的表示P22上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第100頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)小結(jié)進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示；二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示。字符編碼（ASCII、BCD）和校驗(yàn)碼（奇偶校驗(yàn)碼）；漢字的編碼（國(guó)標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼輸入碼、字形碼）；作業(yè)P43～447、8、11、12、13

返回上一頁(yè)第101頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)目的

本講主要介紹二進(jìn)制與十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算以及二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算的基本知識(shí)，通過(guò)本講的學(xué)習(xí)使大家對(duì)計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算方法有所了解。教學(xué)重點(diǎn)二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算1.4運(yùn)算基礎(chǔ)第102頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四教學(xué)引入1+1=2(十進(jìn)制)1+1=10(二進(jìn)制)1+7=10(八進(jìn)制)?

返回下一頁(yè)第103頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算

算術(shù)運(yùn)算：包括加、減、乘、除等四則運(yùn)算。

邏輯運(yùn)算：包括邏輯乘、邏輯加、邏輯非及邏輯異或等運(yùn)算運(yùn)算規(guī)則：＋、－、×、÷

加法規(guī)則：0+0=00+1=1+0=11+1=0

減法規(guī)則：0－0=01－0=11－1=00－1=1

乘法規(guī)則：0×0=00×1=1×0=01×1=1

除法規(guī)則0÷1=01÷1=1(0不能作除數(shù))1.4.1二進(jìn)制的四則運(yùn)算P23上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第104頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例9.（1010）2+（0101）2=（？）2

1010

+0101

1111

10

+ 5

15

二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第105頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例10.（1110）2?（1001）2=（？）2

1110

?1001

0101

14?9

5

二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第106頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例11.（1100）2×（1001）2=（？）2被乘數(shù)1100

×)乘數(shù)1001

1

1

00

0

0

00

0

0

0

0

1

100乘積1

1

0

1

1

00

12× 9

108

二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第107頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例12.（1001011）2÷（101）2=（？）2

101）10

0

1

0

1

1

101

1000

101

111101

101

1010005)75111115252505二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第108頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二進(jìn)制乘法可以由“加法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)。除法可以由“減法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)因此，運(yùn)算器中只需進(jìn)行加減法及左右移位操作便可實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算。計(jì)算機(jī)中，加減法通常都用補(bǔ)碼進(jìn)行。數(shù)的乘除法運(yùn)算的特點(diǎn)上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第109頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分析：運(yùn)算公式［x］補(bǔ)+［y］補(bǔ)=［x+y］補(bǔ)例13設(shè)x=+0110110，y=－1111001

求：

x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：［x］補(bǔ)=0,0110110［y］補(bǔ)=1,0000111

有：0，0110110

［x］補(bǔ)

+1，0000111

［y］補(bǔ)

1，0111101

［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)即［x+y］補(bǔ)＝［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)＝1，0111101求得x+y=－1000011

結(jié)果正確例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算P24上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第110頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例14設(shè)x=+1010011，y=+0100101

求x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：［x］補(bǔ)=0,1010011［y］補(bǔ)=0,0100101

有：0，1010011

［x］補(bǔ)

+0，0100101

［y］補(bǔ)

0，1111000

［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)即［x+y］補(bǔ)＝［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)＝0,1111000

求得x+y=+1111000

結(jié)果正確例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第111頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例15設(shè)x=-1000011，y=-0100001

求x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：［x］補(bǔ)=1,0111101［y］補(bǔ)=1,1011111

有：1,0111101

［x］補(bǔ)

+1,1011111

［y］補(bǔ)11,0011100

［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)丟失即［x+y］補(bǔ)＝［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)＝1,0011100

求得x+y=-1100100

結(jié)果正確例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第112頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例16設(shè)x=+1000101，y=+1100111

求：

x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：［x］補(bǔ)=0,1000101［y］補(bǔ)=0,1100111

有：0,1000101

［x］補(bǔ)

+0,1100111

［y］補(bǔ)

1,0101100

［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)即［x+y］補(bǔ)＝［x］補(bǔ)＋［y］補(bǔ)＝1,0101100求得x+y=－1010100

結(jié)果錯(cuò)誤●思考：如何處理溢出現(xiàn)象？例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算上一頁(yè)

返回下一頁(yè)第113頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例17設(shè)x=+1010101，y=+1100001

求：

x-y=?解：［x］補(bǔ)=0,1010101

-y=-1100001

［-y］補(bǔ)=1,0011111

有： 0，1010101

［x］補(bǔ)

+ 1，0011111

［-y］補(bǔ)

1，1110100

［x］補(bǔ)＋［-y］補(bǔ)即［x-y］補(bǔ)＝［x］補(bǔ)＋［-y］補(bǔ)＝1,1110100求