計算機基礎知識課件第1章 計算機基礎知識與計算思維VIP

第1章計算機基礎知識與計算思維計算機與信息科學學院1主要內(nèi)容1.1 概論1.2 計算機系統(tǒng)組成1.3 計算機數(shù)制與數(shù)據(jù)表示1.4 計算思維簡介1.5 本章小結21.1 概論1.1.1計算機發(fā)展簡史 1.1.2我國計算機的發(fā)展

1.1.3計算機的特點

1.1.4

計算機的分類

1.1.5計算機的應用領域 1.1.6計算機的發(fā)展趨勢

31.1.1計算機發(fā)展簡史4

結繩計數(shù)數(shù)字文字發(fā)明前算籌商周時代算盤中國唐代第一種手動式計數(shù)器計算尺1622年，英國WilliamOughtred

手動式、減、乘、除、指數(shù)和三角函數(shù)運算加法器1642年，法國BlaisePascal

機械式，只能做加法計算器1673年，德國GottfriedLeibniz

機械式，加、減、乘、除和開方差分機1812年，英國CharlesBabbage

分析機1834年，英國CharlesBabbage

將毛筆、硯、印章等結合在一起，形成一套珠算記錄工具。古印加人的結繩

我國漢代的琉璃算籌5

查爾斯.巴貝奇

1812年差分機1834年分析機

差分機和分析機三部分組成：(1)由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；(2)運算裝置；(3)能對操作順序進行控制，并選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結果的裝置。6

HowardAiken博士發(fā)現(xiàn)了查爾斯.巴貝奇的論文,在IBM的支持下，用機電方式制造了MARKIMARKII和MARKIII是電子計算機MARKI計算機（1944年）51尺長重5噸750,000部份合并而成有72個累加器，每一個有自己的算術部件，及23位數(shù)的寄存器。

7

阿蘭·圖靈和馮·諾依曼計算機科學奠基人英國科學家阿蘭.圖靈主要貢獻：建立圖靈機模型，奠定了可計算理論的基礎提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念

電子計算機之父：美籍匈牙利數(shù)學家馮.諾依曼美國計算機學會(ACM)1966年設立圖靈獎主要貢獻：與同事研制人類第二臺計算機EDVAC“存儲程序”概念馮·諾依曼計算機奠定了現(xiàn)代計算機體系結構和工作原理電子計算機的問世

1946年，歷史上真正注冊的第一臺計算機誕生了，它的名字叫ENIAC。由于它是第一臺注冊專利的計算機，所以后人就將它公認為第一臺計算機。81946年2月由賓州大學研制的ENIAC電子計算機時代的到來

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計算機重達30噸占地250m2啟動功耗150000瓦18000個電子管每秒5千次加減運算沒有存儲器采用十進制計算機發(fā)展的四個階段9時代年份器件軟件運算速度應用一

1946-1957電子管機器語言匯編語言數(shù)千～數(shù)萬次運算／秒科學計算二1958-1964晶體管高級語言數(shù)十萬～數(shù)百萬次運算／秒數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三1965-1970集成電路操作系統(tǒng)、結化構程序設計數(shù)百萬～數(shù)千萬次運算／秒文字處理圖形處理四1971年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、分時系統(tǒng)、網(wǎng)絡等

數(shù)億～數(shù)十億次運算／秒社會的各個領域電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路1.1.2我國計算機的發(fā)展1958年組裝調(diào)試成功第一臺電子管計算機（103機）1959年研制成大型通用電子管計算機（104機），1960年研制成第一臺我國自己設計的通用電子管計算機（107機）1964年我國開始推出第一批晶體管計算機，如108、109機以及320機等1971年研制成第三代集成電路計算機，如150機。1974年后DJS-130晶體管計算機形成了小批量生產(chǎn)。1982年采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的DJS-150機1983年國防科技大學推出向量運算速度達1億次的銀河I型巨型計算機。101.1.2我國計算機的發(fā)展1997年銀河III投入運行，速度每秒130億次，內(nèi)存容量為9.15GB。20世紀90年代以來，我國微型計算機形成大批量、高性能的生產(chǎn)局面，并且發(fā)展迅速，而且還產(chǎn)生了許多我國自己的知名微型計算機品牌，如聯(lián)想等。2009年10月中國國防科技大學研制成功的中國運算速度最快的超級計算機“天河一號”。2013年5月，我國研制成功世界上首臺5億億次(50PFlops)超級計算機——“天河二號”。2018年11月，新一期全球超級計算機500強榜單在美國達拉斯發(fā)布，中國超算“神威·太湖之光”位列第三名。在此之前，“神威·太湖之光”已連續(xù)四次蟬聯(lián)最快計算機寶座。1112“天河二號”超級計算機13“神威·太湖之光”超級計算機1.1.3計算機的特點（1）具有快速運算的能力（2）具有邏輯判斷和記憶功能（3）高度的自動化（4）通用性強（5）計算精度高141.1.4計算機的分類15按綜合性能指標分類高性能計算機（巨型機或大型機）：

速度最快(數(shù)萬億次/秒)、處理能力最強。如：NECEarthSimulator，每秒35萬億次浮點運算，峰值40萬億次。工作站：介于PC與小型機之間高檔微機系統(tǒng)

高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強微型計算機：體積小、功耗低、成本低、靈活性大。又分為臺式機、筆記本及掌上電腦(PDA)等。小型機：小型機規(guī)模小，結構簡單（與上述機型相比較），價格便宜，而且通用性強，維修使用方便。計算機的分類16按處理數(shù)據(jù)類型分類數(shù)字計算機:所處理的數(shù)據(jù)是數(shù)字量，處理后的結果仍以數(shù)字的形式輸出。

混合計算機:可以接受模擬量或數(shù)字量的運算，最后以連續(xù)的模擬量或離散的數(shù)字量為輸出結果模擬計算機:所處理的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，稱為模擬量機。

計算機的分類17按用途分類通用機:面向多種應用領域和算法的計算機。

專用機:針對某一特定應用領域或面向某種算法而研制的計算機，如：工業(yè)控制機等。

1.1.5計算機的應用領域（1）科學計算（2）信息處理（3）過程控制（4）計算機輔助系統(tǒng)（5）通信與網(wǎng)絡（6）人工智能181.1.6計算機發(fā)展趨勢（1）巨型化（2）微型（3）網(wǎng)絡化（4）多媒體化（5）智能化（6）新型化191.2 計算機的組成1.2.1 計算機結構及工作原理1.1.2 計算機硬件系統(tǒng)

1.1.3 計算機軟件系統(tǒng)

1.1.4 計算機的維護

201.2.1計算機結構及工作原理21系統(tǒng)軟件應用軟件計算機系統(tǒng)分為：硬件+軟件硬件軟件計算機系統(tǒng)的組成22計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主機中央處理器運算器控制器內(nèi)存儲器只讀存儲器隨機存儲器主板外部設備輸入設備（鼠標、鍵盤、掃描儀等）輸出設備（顯示器、打印機等）外存儲器（U盤、光盤、移動硬盤等）軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件（Windows、Unix、Ubantu等）應用軟件（Office、PS、游戲軟件、教學輔助軟件等）計算機的五大部件23馮·諾依曼結構圖：

五大基本模塊二進制運算器為中心計算機的五大部件24現(xiàn)代計算機結構圖：

五大基本模塊二進制存儲器為中心計算機的五大部件25存儲器用來存放數(shù)據(jù)和程序。運算器用來完成算術運算和邏輯運算，并將運算的中間結果暫存在運算器內(nèi)。控制器用來控制、指揮程序和數(shù)據(jù)的輸入、運行以及處理運算結果。輸入設備用來將人們熟悉的信息形式轉(zhuǎn)換為機器能識別的信息形式。輸出設備可以將機器運算結果轉(zhuǎn)換為人們熟悉的信息形式。1.2.2計算機硬件系統(tǒng)26主機輸入設備輸出設備外存設備網(wǎng)絡設備中央處理器主板存儲器…總體來說，計算機硬件包括主機和外設外設1.中央處理器（CPU）27處理器控制器運算器控制整個計算機所有部件的工作執(zhí)行算術運算和邏輯運算主要性能指標：字長和主頻。2.主板2829精英P55主板3.存儲器30圖存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個記憶單元由8位二進制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。存儲器存儲器通常分為內(nèi)存儲器和外存儲器內(nèi)存：RAM（RandomAccessMemory，即讀寫存儲器）和ROM（ReadOnlyMemory，即只讀存儲器）

外存：軟盤、硬盤、光盤和閃存（FlashMemory）

存放大量信息的外存儲器信息交流中心內(nèi)存儲器3.存儲器31每個記憶單元由8位二進制位組成。1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB字節(jié)BYTE76543210位Bit4.輸入輸出設備32常用輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、音頻輸入設備、視頻輸入設備等。常用輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀、等。1.2.3計算機軟件系統(tǒng)33

計算機軟件分類系統(tǒng)軟件：是指專為計算機系統(tǒng)本身配置的用于管理、操縱和維護計算機使其正常高效運行的各種軟件。是計算機正常運行不可缺少的軟件。應用軟件：為解決某個應用問題而開發(fā)的軟件。開發(fā)軟件：程序設計語言，由計算機語言及其翻譯系統(tǒng)組成。系統(tǒng)軟件34（1）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）是計算機正常運行的必要軟件，負責管理計算機軟硬件資源的分配、調(diào)度、輸入/輸出控制和數(shù)據(jù)管理等基本工作，使計算機能夠自動高效地運行。沒有OS的支持，任何軟件都不能在計算機上運行。操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的位置系統(tǒng)軟件35（2）實用程序?qū)嵱贸绦颍║tilityPrograms）又稱為服務程序（ServicePrograms）是指支持和維護計算機正常處理工作的每一種軟件。這些程序在計算機軟硬件管理工作中執(zhí)行某個專門功能。如：診斷程序負責對計算機設備的故障以及對某個程序中的錯誤進行檢測、辨認和定位以便操作者排除和糾正，除此之外，還有追蹤程序、輸入輸出程序、監(jiān)督和管理程序、調(diào)試程序等。開發(fā)軟件36計算機語言是指計算機能夠理解并據(jù)此執(zhí)行的符號指令體系。根據(jù)人機對語言的可讀程度分為1.機器語言（MachineLanguage）2.匯編語言（AssemblyLanguage）3.高級語言（High-LevelLanguage）（1）機器語言機器語言就是以二進制代碼形式表示的機器指令的集合。每臺計算機都配有自己的指令集合（即指令系統(tǒng)）。指令是指示計算機進行某種操作的命令。如應在什么地方提取數(shù)據(jù)、進行什么運算、結果存放在什么地方等等。因此，一條指令通常包括操作碼和操作數(shù)兩部分。操作碼表示這條指令執(zhí)行何種操作，而操作數(shù)是指示操作的對象或參數(shù)。機器語言也被稱為計算機低級語言，因為它的機器指令全都是由0和1這些二進制碼組合而成的，因此用機器語言編寫的程序（也稱為機器語言程序）能被計算機直接識別和執(zhí)行，所以計算機語言運行速度最快。37操作碼

操作數(shù)

機器語言38例如，計算A=15+10的機器語言程序如下：1011000000001111 ：把15放入累加器A中0010110000001010 ：10與累加器A的值相加，結 果仍放入A中11110100 ：結束，停機編程工作量大，難學、難記、難修改，只適合專業(yè)人員使用；由于不同的計算機，其指令系統(tǒng)不同，機器語言隨機而異，通用性差，是面向機器的語言。機器語言優(yōu)點：程序代碼不需要翻譯，所占空間少，執(zhí)行速度快?，F(xiàn)在已經(jīng)沒有人用機器語言直接編程了。

（2）匯編語言匯編語言是在機器語言的基礎上改進而來的，它使用符號代替二進制代碼來表示指令。匯編語言的優(yōu)點也就在于較機器語言更容易記憶和學習。用匯編語言編寫的程序稱為源程序，源程序經(jīng)過匯編程序的加工和翻譯后成為計算機可執(zhí)行的目標程序。39（2）匯編語言例如:用ADD表示加、SUB表示減、JMP表示程序跳轉(zhuǎn)等等，這種指令助記符的語言就是匯編語言。例:計算A=15+10的匯編語言程序：MOV A，15 ：把15放入累加器A中ADD A，10 ：10與累加器A相加，結果存入A中HLT ：結束，停機匯編語言克服了機器語言難讀等缺點，保持了其編程質(zhì)量高，占存儲空間少，執(zhí)行速度快的優(yōu)點。常用于過程控制等編程。匯編語言面向機器，使用者需要專業(yè)知識。匯編語言編寫的程序，必須翻譯成機器語言，才能被計算機執(zhí)行。40（3）高級語言高級語言是一種在語句和命令上比較接近人們學習習慣和自然語言（英文）的編程語言。另外它的運算符和算式也與數(shù)學中的用法很接近。這些都使人們易學、易用和易記，并且高級語言不再依賴于某臺計算機。例如，計算A=15+10的BASIC語言程序如下：A=15+10 ‘15與10相加的結果放入A中PRINTA ‘輸出AEND ‘程序結束41（3）高級語言常用的高級語言有：BASIC（最簡單，適合初學者使用）FORTRAN（適合于科學計算）C（應用于系統(tǒng)軟件程序設計等）COBOL（適合于商業(yè)、經(jīng)濟管理）PASCAL（結構程序設計語言）DBASEIII、FOXBASE、FOXPRO（數(shù)據(jù)庫管理）隨著計算機技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)在又出現(xiàn)了許多基于面向?qū)ο蟮母呒壵Z言。如DELPHI、C++、PB、PHP、Java、C#、ObjectiveC、python等等。42應用軟件43應用軟件（ApplicationSoftware）是指為了讓計算機應用到社會生活各個領域之中（即將人類社會生活中的某些事務交給計算機進行處理）所設計編制出的一些程序或軟件產(chǎn)品。所有應用軟件都是針對社會生活中某一類特定問題使用計算機來解決而設計的一組程序。如：﹡讓計算機從事文字工作的字處理應用軟件，

﹡從事印刷排版工作的排版軟件，

﹡從事輔助教學（ComputerAssistedInstruction，CAI）工作的CAI軟件，﹡

輔助工程設計（Computer-AidedDesign，CAD）和制造（Computer-AidedManufacturing，CAM）的CAD和CAM軟件

﹡從事各種信息管理（ManagementInformationSystem，MIS）工作的MIS軟件等。1.2.4計算機維護電腦的外部連接：（1）主機與顯示器的連接；（2）鍵盤、鼠標與主機的連接；（3）音箱等設備與主機的連接；（4）機箱、顯示器、音箱等電源線的連接。（5）各類聯(lián)網(wǎng)設備的連接。原則：1.首先插頭和插座形狀匹配

2.形狀匹配的情況下進行顏色匹配。4445電源鼠標鍵盤CRT顯示器打印機網(wǎng)線音箱麥克風串口：接調(diào)制解調(diào)器等視頻采集Usb:接U盤等LCD顯示器Linein:接音響設備的Lineout46461.2.4計算機的維護1．日常保養(yǎng)2．硬件維護3．人工診斷：直接觀察法插拔法試探法交換法4．自動診斷（程序診斷）5．軟件維護6．工具軟件471.3 計算機的數(shù)制481.3.1 數(shù)制概述

1.3.2 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1.3.3 二進制數(shù)的運算

1.3.4數(shù)據(jù)與信息的表示1.3.1

數(shù)制概述49

生活中我們常用的十進制數(shù)，實際上是一種各位帶權的編碼678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-2N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mr進制數(shù)N可表示為：推廣之，一個R進制數(shù)可用

r個基本符號（例如0，1，2，…，r-1）表示數(shù)值?；鶖?shù)權數(shù)碼50

計算機能夠識別和處理的信號都是二進制數(shù)字信號。二進制是逢二進一的數(shù)字表示方法，原因有四點：1．電路簡單計算機是由邏輯電路組成的，邏輯電路通常只有兩個狀態(tài)。如：開關的“通”和“斷”，電壓的“高”和“低”。這兩種狀態(tài)正好用二進制的0和1來表示。2．工作可靠兩種狀態(tài)電路表示兩個數(shù)據(jù)，數(shù)字傳輸和處理不容易出錯，因而電路更加可靠。3．簡化運算

二進制運算法則簡單，便于用邏輯電路實現(xiàn)。如一位二進制加法運算法則只有4條：

0+0=00+1=11+0=11+1=0(進位)

而一位十進制數(shù)的加法運算法則有100條。4．邏輯性強計算機工作原理是建立在邏輯運算基礎上的，邏輯代數(shù)是邏輯運算的理論依據(jù)。二進制只有兩個數(shù)碼，正好代表邏輯代數(shù)的“true（真）”和“false（假）”。

1.3.2數(shù)制間的轉(zhuǎn)換十進制二進制八進制十六進制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010511．十進制與二進制的相互轉(zhuǎn)換（1）二進制數(shù)→十進制數(shù)：以2為基數(shù)按權展開并相加。二進制數(shù)用(N)2表示。如：(0)2，(1)2，(10)2，(101)2等。二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)常用公式：

Mn×2n-1+Mn-1×2n-2....M2×21+M1×20

其中：M為每位二進制數(shù)(0或1)，N為二進制位數(shù)。例：求(1101.101)2的等值十進制數(shù)。(1101.101)2

=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=8+4+0+1+0.5+0+0.125=(13.625)10

521．十進制與二進制的相互轉(zhuǎn)換（2）十進制數(shù)→二進制數(shù)：整數(shù)部分和小數(shù)部分分別用不同的方法進行轉(zhuǎn)換。整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用的是:除以2取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右到左排列。

小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用的是:乘以2取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。53例：把(13.625)10轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。54提示：在小數(shù)轉(zhuǎn)換時，有些十進制小數(shù)不能轉(zhuǎn)換為有限位的二進制小數(shù)，則只有用近似值表示。例：(0.57)10不能用有限位二進制表示，如果求6位小數(shù)近似值，則得(0.57)10≈(0.100100)22．十進制與八進制的相互轉(zhuǎn)換八進制數(shù)→十進制數(shù)：以8為基數(shù)按權展開并相加。(125.5)8=1x82+2x81+5x80+5x8-1

=64+16+5+0.625=85.625552．十進制與八進制的相互轉(zhuǎn)換十進制數(shù)→八進制數(shù)：整數(shù)部分，除8取余；小數(shù)部分，乘8取整。(212.54)10：

(212.52)10≈324.41256212826…..483…..2…..308整數(shù)部分0.524.16…..4…..1…..2小數(shù)部分x8x81.28x82.243．十進制與十六進制的相互轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)→十進制數(shù)：以16為基數(shù)按權展開并相加。十進制數(shù)→十六進制數(shù)：整數(shù)部分，除16取余；小數(shù)部分，乘16取整。574．二進制與八進制的相互轉(zhuǎn)換（1）二進制數(shù)→八進制數(shù)：二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)所采用的轉(zhuǎn)換原則是：“三位并一組”，即以小數(shù)點為界，整數(shù)部分從右向左每3位為一組，若最后一組不足3位，則在最高位前面添0補足3位，然后將每組中的二進制數(shù)按權相加得到對應的八進制數(shù)；小數(shù)部分從左向右每3位分為一組，最后一組不足3位時，尾部用0補足3位，然后按照順序?qū)懗雒拷M二進制數(shù)對應的八進制數(shù)即可。例：把(1101001.1011)2轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)。

(1101001.1011)2=(001)(101)(001).(101)(100)=(151.54)8584．二進制與八進制的相互轉(zhuǎn)換（2）八進制數(shù)→二進制數(shù)：八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換原則是：“一位拆三位”，即把一位八進制數(shù)寫成對應的3位二進制數(shù)，然后按順序連接即可。例：把(166.47)8轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)(166.47)8=(1)(6)(6).(4)(7)=(001)(110)(110).(100)(111)2(166.47)8=(1110110.100111)2595．二進制與十六進制的相互轉(zhuǎn)換二進制數(shù)→十六進制數(shù)：轉(zhuǎn)換原則是——“四位并一體”。十六進制數(shù)→二進制數(shù)：十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換原則是：“一位拆四位”，即把一位十六進制數(shù)寫成對應的4位二進制數(shù)，然后按順序連接即可。例：把(5D.7A4)16轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。

(5D.7A4)16=(0101)(1101).(0111)(1010)(0100)=(1011101.0111101001)260快速數(shù)制轉(zhuǎn)換開始——所有程序——附件——計算器——查看——程序員缺點：暫不能轉(zhuǎn)換小數(shù)位611.3.3

二進制數(shù)的運算——算術運算

621.二進制數(shù)的加法運算:逢二進一

2.二進制數(shù)的減法運算:借一當二

加法運算法則0+0=00+1=1+0=11+1=0

1101+111011011減法運算法則0-0=1-1=01-0=10-1=111011-11101101633.二進制數(shù)的乘法運算乘法運算法則0×0=00×1=1×0=01×1=1減法運算法則0÷0=00÷1=01÷1=11101×1010000011010000+11011000001010110111110111011111110111004.二進制數(shù)的減法運算1.3.3二進制數(shù)的運算

——邏輯運算641.邏輯非運算

邏輯非的真值表 AF=A01102.邏輯與運算

邏輯與的真值表 ABF=A×B000010100111ABA⊕B000011101110653.邏輯或運算

邏輯或的真值表ABF=A+B0000111011114．邏輯異或運算

邏輯異或的真值表1.3.4 數(shù)據(jù)與信息的表示661.數(shù)據(jù)單位2.帶符號數(shù)的表示3.帶小數(shù)點數(shù)的表示4.信息表示1.數(shù)據(jù)的單位67

計算機內(nèi)部，數(shù)據(jù)存儲和運算時，通常要涉及的單位和術語有：1．位：

計算機中數(shù)據(jù)都是以二進制來表示的，一個二進制代碼稱為一位，記為bit。位是計算機中最小的信息單位。2．字節(jié)：

將八位二進制代碼為一個單元存放在一起，稱為一個字節(jié)，記為Byte。字節(jié)是計算機中最基本的存儲單位。3．字：

一條指令或一個數(shù)據(jù)信息稱為一個字。字是計算機信息交換、處理、存儲的基本單元。4．字長：CPU中每個字所包含的二進制代碼的位數(shù)，稱為字長。字長是衡量計算機性能的一個重要指標。字長越長，數(shù)據(jù)所包含的位數(shù)越多，精度越高。5．指令指揮計算機執(zhí)行某種基本操作的命令稱為指令。一條指令規(guī)定一種操作，由一系列有序指令組成的集合稱為程序。6．容量容量是衡量計算機存儲能力常用的一個名詞，主要指存儲器所能存儲信息的字節(jié)數(shù)。常用的容量單位是B、KB、MB、GB、TB，它們之間的換算關系是：1KB=1024B，1MB=1024KB，

1GB=1024MB，1TB=1024GB。682.帶符號數(shù)的表示在計算機中有符號的數(shù)字有三種表示方法：原碼、反碼和補碼。（1）原碼表示法用機器數(shù)的最高位代表符號位，其余各位是數(shù)的絕對值。符號位若為0，則表示正數(shù)，若為1，則表示負數(shù)。例如：X=+1001010Y=-1001010

則[X]原=01001010[Y]原=11001010（2）反碼表示法正數(shù)的反碼和原碼相同，負數(shù)的反碼是對原碼除符號位外各位取反。例如：[X]反=01001010[Y]反=10110101（3）補碼表示法正數(shù)的補碼和原碼相同，負數(shù)的補碼是該數(shù)的反碼加1。例如：[X]補=01001010[Y]補=10110110693.帶小數(shù)點數(shù)的表示（1）定點數(shù)將小數(shù)點的位置固定的數(shù)稱為定點數(shù)。它又區(qū)分為定點純整數(shù)和定點純小數(shù)。

定點純整數(shù)就是將小數(shù)點固定在機器數(shù)的最低位之后，n位定點純整數(shù)表示的數(shù)值范圍是：

—（2n-1－1）~(2n-1－1)；

70S小數(shù)點定點純小數(shù)是指把小數(shù)點固定在符號位之后，n位定點純整數(shù)表示的數(shù)值范圍是：—（1－2－(n-1)）~(1－2－(n-1))71S小數(shù)點72110.011(B)=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11階碼數(shù)符階符尾數(shù)1100110011N=數(shù)符

尾數(shù)

2階符

階碼尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍規(guī)格化的形式：尾數(shù)的絕對值大于等于0.1并且小于1，從而唯一地規(guī)定了小數(shù)點的位置。

定點整數(shù)定點小數(shù)（2）浮點數(shù)浮點數(shù)是指小數(shù)點位置可以變動的數(shù)。這種表示方法類似于十進制的科學計數(shù)法，它增加了數(shù)值的表示范圍，有效的防止了溢出的發(fā)生。4.信息編碼十進制BCD碼00000100012001030011401005010160110701118100091001731）．BCD（Binary-CodedDecimal）碼將十進制的0～9這十個數(shù)字分別用四位二進制數(shù)來表示的編碼就稱為BCD碼。2）.ASCII碼(7位

)0000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010SRXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB‘7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYIy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>N^n~1111SIUS/?O_oDEL74b7b6b5

b4b3b2b1

3）．漢字編碼75(1)漢字輸入碼

音碼類全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等 形碼類五筆字型法、鄭碼輸入法等。(2)區(qū)位碼將漢字分成若干個區(qū)，每區(qū)中有94個漢字。由區(qū)號和位號（區(qū)中的位置）構成區(qū)位碼。例：“中”位于第54區(qū)48位，區(qū)位碼為5448。

“華”位于第27區(qū)10位，區(qū)位碼為2710。從16-55區(qū)為一級漢字，3755個，按漢語拼音排列(常用字)

從56-87區(qū)為二級漢字，3008個，按偏旁部首排列。區(qū)號區(qū)中位置區(qū)位碼表(僅漢字)區(qū)位碼表(全部)(3)國標碼(GB2312－80)

區(qū)號和位號各加32構成國標碼。

中:54488680華：

27105942(4)機內(nèi)碼

每個漢字占兩個字節(jié)。將國標碼的每個字節(jié)的最高位的0變?yōu)?，形成的碼叫機內(nèi)碼。漢字在設備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達形式。漢字國標碼漢字內(nèi)碼

中

8680D6D0(0101011001010000)B (1101011011010000)B

華

5942BBAA5942(0011101100101010)B (1011101110101010)B

76漢字字形編碼77(5)漢字字形碼點陣：漢字字形點陣的代碼

有16×16、24×24、32×32、48×48等編碼、存儲方式簡單、無需轉(zhuǎn)換直接輸出放大后產(chǎn)生的效果差矢量：存儲的是描述漢字字形的輪廓特征

矢量方式特點正好與點陣相反（6）漢字地址碼每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址地址碼和機內(nèi)碼要有簡明的對應轉(zhuǎn)換關系7879組平面行

字位最高位為0基本多文種平面（BMP）：0組0平面，包含字母、音節(jié)及表意文字等。例如：‘A’ 41H(ASCII) 00000041H(UCS) ‘大’ 3473H(GB2312) 00005927H(UCS(6)其他漢字編碼UCS碼、Unicode碼、GBK碼、BIG5碼等

國際標準：通用多八位編碼字符集UCS(UniversalCodeSet)世界各種文字的統(tǒng)一的編碼方案，一個字符占4個字節(jié)。分為：其他漢字編碼80Unicode碼

另一國際標準：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。其字符集內(nèi)容與UCS的BMP相同。

GBK碼

GBK等同于UCS的新的中文編碼擴展國家標準，2字節(jié)表示一個漢字第一字節(jié)從81H~FEH，最高位為1；第二字節(jié)從40H~FEH，第二字節(jié)的最高位不一定是1。

BIG5編碼臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標準，包括440個符號，一級漢字5401個、二級漢字7652個，共計13060個漢字。1.4 計算機思維簡介811.4.1科學思維與計算思維1.4.2 計算機學科中蘊涵的計算思維

1.4.3 計算思維與其他學科的關系

1.4.1科學思維與計算思維

科學思維理論思維（TheoreticalThinking）理論思維又稱邏輯思維，是以推理和演繹為特征的推理思維，以數(shù)學學科為代表；實驗思維（ExperimentalThinking）實驗思維又稱實證思維，是以觀察和總結自然規(guī)律為特征的，以物理學科為代表；計算思維（ComputationalThinking）計算思維又稱構造思維，以設計和構造為特征，以計算機學科為代表。821.4.1科學思維與計算思維科學思維的含義和重要性在于它反映的是事物的本質(zhì)和規(guī)律?？茖W思維三個基本原則：在邏輯上要求嚴密的邏輯性，達到歸納和演繹的統(tǒng)一；在方法上要求辯證地分析和綜合兩種思維方法；在體系上，實現(xiàn)邏輯與歷史的一致，達到理論與實踐的具體的歷史的統(tǒng)一。2006年3月，美國卡內(nèi)基梅隆大學（CMU）的周以真（JeannetteM.Wing）教授首次對“計算思維”做了界定。周以真認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統(tǒng)和理解人類行為的，它涵蓋了計算機科學的一系列思維活動。831.4.1科學思維與計算思維國際教育技術協(xié)會（ISTE）和計算機科學教師協(xié)會（CSTA）于2011年給計算思維做了一個可操作性的定義，即計算思維是一個問題解決的過程，該過程包括以下特點：制定問題，并能夠利用計算機和其他工具來幫助解決該問題。要符合邏輯地組織和分析數(shù)據(jù)。通過抽象，如模型、仿真等，再現(xiàn)數(shù)據(jù)。通過算法思想（一系列有序的步驟），支持自動化的解決方案。分析可能的解決方案，找到最有效的方案，并且有效結合這些步驟和資源。將該問題的求解過程進行推廣并移植到更廣泛的問題中。841.4.2計算機學科中蘊涵的計算思維851.圖靈機與可計算性——模式化、抽象化思維2.馮·諾依曼結構——結構化、分治化思維3.算法與編程——流程化、自動化思維4.計算機類工程師的計算思維861．圖靈機與可計算性——模式化、抽象化思維圖靈機由以下幾個部分組成：（1）一條無限長的紙帶TAPE。（2）一個讀寫頭HEAD。（3）一套控制規(guī)則TABLE。（4）一個狀態(tài)寄存器。圖靈機是關于計算機的抽象模型。首先提煉可計算性的一般規(guī)律，然后通過抽象，剝?nèi)ナ聞詹恢匾姆矫娑P注實質(zhì)內(nèi)容，從而把復雜事務變得非常清晰。我們在學習過程中，應逐步養(yǎng)成科學地抽象問題的習慣，關注事務發(fā)展變化規(guī)律