大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)第1章計算機(jī)系統(tǒng)概述與社會信息化.ppt_第1頁
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文檔簡介

1、1/70,公共計算機(jī)教學(xué)與研究中心,大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ),曹成志,2/70,課程介紹,非計算機(jī)專業(yè)本科學(xué)生必修課,4學(xué)分 理論講授14周,共計14*4=56學(xué)時 實驗16學(xué)時,共計8次實驗課,實驗內(nèi)容參看大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)與自測參考書,3/70,成績:百分制,其中 課堂出勤及作業(yè)10分 上機(jī)實驗10分 期末考試80分 期末考試形式:在計算機(jī)中答題,題型為填空、單選和多選題三種。 考試時間:預(yù)計第十六周,課程介紹,4/70,課程內(nèi)容,計算機(jī)與社會信息化 微型計算機(jī)及常用軟件 操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 信息安全與社會責(zé)任 算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ) 程序設(shè)計基礎(chǔ),5/

2、70,計算機(jī)的發(fā)展歷程、分類及應(yīng)用;,信息技術(shù)概述;,計算機(jī)硬件組成及各主要部件的功能;,計算機(jī)系統(tǒng)組成;,計算機(jī)軟件分類;,計算機(jī)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo);,數(shù)制及其轉(zhuǎn)換;,文字信息編碼。,本章主要內(nèi)容,數(shù)值型數(shù)據(jù)的存儲;,計算機(jī)的算術(shù)與邏輯運算;,6/70,一種可以接受輸入、處理數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、可編程并能產(chǎn)生輸出的一種電子裝置。,計,計算機(jī)主要特點:計算精度高、處理速度快、存儲容量大、自動化程度高、適用范圍廣和通用性強(qiáng)。,算,機(jī),7/70,計算機(jī)的發(fā)展,1936年英國科學(xué)家圖靈,首次提出邏輯機(jī)模型圖靈機(jī),并建立算法理論,被譽(yù)為計算機(jī)之父。,計算機(jī)理論奠基人:,圖靈的主要貢獻(xiàn): 建立圖靈機(jī)模型

3、,奠定了可計算理論基礎(chǔ); 提出圖靈測試,闡述機(jī)器智能概念 。,圖靈獎,創(chuàng)于1966,每年由美國計算機(jī)學(xué)會(ACM)頒發(fā)。,計算機(jī)最高獎項:,19世紀(jì)50年代,英國數(shù)學(xué)家喬治布爾創(chuàng)立邏輯代數(shù),奠定電子計算機(jī)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ) 。,8/70,1946年2月誕生于美國賓州大學(xué),電子數(shù)值積分計算機(jī),ENIACElectronic Numerical Integrator And Calculator)。,第一臺計算機(jī)的誕生,5000次加法/秒 體重28噸 占地170m2 18800只電子管 1500個繼電器 功率150KW,ENIAC存在明顯缺點: 是存儲容量很??; 是采用外接線路連接的方法設(shè)計計算程序。

4、,9/70,存儲程序控制:存儲程序?qū)崿F(xiàn)自動計算,采用二進(jìn)制數(shù):便于硬件實現(xiàn),又有簡單的運算規(guī)則。,1948年8月,著名美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出EDVAC (electronic Discrete Variable Automatic Computer,離散變量自動電子計算機(jī))計算機(jī)方案。,馮諾依曼計算機(jī)方案:,計算機(jī)基本結(jié)構(gòu):運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備,馮諾依曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu),10/70,計算機(jī)發(fā)展的4個階段,一代: 電子管計算機(jī),二代: 晶體管計算機(jī),三代:中小規(guī)模集成電路計算機(jī),四代:大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機(jī),19461958 體積大; 運算速度慢(1萬次/秒); 電

5、子管存儲容量(2KB)小; 程序設(shè)計為機(jī)器語言。,19581964 晶體管、磁芯存儲器,內(nèi)存儲器容量可以達(dá)到32KB; 運算速度為300萬次/秒; 程序設(shè)計有匯編語言、FORTRAN 等。,19641970 小規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體存儲器、磁盤,內(nèi)存儲器容量8MB256MB; 運算速度110億次/秒; 軟件有操作系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫等 。,1971年至今 用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體存儲器、磁盤、磁帶、光盤和微處理器,內(nèi)存儲器容量可達(dá)256MB4096MB; 運算速度已經(jīng)達(dá)到10億次以上/秒; 軟件增加專家系統(tǒng)、面向?qū)ο箝_發(fā)工具和支撐環(huán)境等。,11/70, 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加完

6、善,計算機(jī)的發(fā)展趨勢,一些簡單的自動裝置(如機(jī)械手)將得到廣泛應(yīng)用。它們用微電腦內(nèi)核,帶有“眼睛”(攝像機(jī)),甚至用自然語言與人類進(jìn)行交流,完成特定的使命。, 人工智能進(jìn)一步發(fā)展,計算機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)調(diào)、相互補(bǔ)充,融于一體;世界范圍內(nèi)的高速寬帶網(wǎng)即將建成。,將由磁、光或DNA來制造,即所謂磁計算機(jī)、光子計算機(jī)、生物計算機(jī)和量子計算機(jī)。, 未來新型計算機(jī),12/70,采用磁場來控制晶體管,能使每平方厘米所容納的晶體管數(shù)量增加近千倍。預(yù)計其性能將比目前微處理器性能提高4萬倍。,磁計算機(jī),利用光的高速和無干擾性,使用光學(xué)元件(光觸發(fā)器)構(gòu)成處理器。,光子計算機(jī),以生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白分子為主要原

7、料,具有巨大的存儲能力;信息以波的形式傳輸。,生物計算機(jī),是利用處于多現(xiàn)實態(tài)下的原子進(jìn)行運算的計算機(jī)。,量子計算機(jī),13/70,計算機(jī)分類,按計算機(jī)運算速度、字長、存儲容量、軟件配置及用途等多項性能指標(biāo)劃分為:高性能計算機(jī)、微型計算機(jī)、工作站、服務(wù)器和嵌入式計算機(jī)等。, 高性能計算機(jī),是指運算速度最快、處理能力最強(qiáng)的計算機(jī),傳統(tǒng)稱之為巨型機(jī)或大型計算機(jī)。目前,高性能計算機(jī)的運算速度可達(dá)到35萬億次/秒,峰值運算速度可達(dá)到40萬億次/秒。,計算機(jī)分類及應(yīng)用,14/70,介于微機(jī)與小型機(jī)之間的高檔微機(jī)系統(tǒng),配有高速運算處理部件;有很大虛擬存儲空間;人機(jī)交互圖形接口和網(wǎng)絡(luò)通信接口,有功能齊全的軟件;

8、可達(dá)20個CPU。, 工作站,計算機(jī)作為一個信息處理部件,嵌入到其他設(shè)備中,使其成為智能化和自動化程度更高的設(shè)備。軟件固化到計算機(jī)內(nèi)部,用戶不可修改。, 嵌入式計算機(jī), 微型計算機(jī),發(fā)展速度較快,性能價格比高,應(yīng)用廣泛。也稱個人計算機(jī)(PCPersonal Computer)。,15/70,高性能計算機(jī),用于網(wǎng)絡(luò)管理、運行應(yīng)用程序、處理網(wǎng)絡(luò)工作站成員的信息請求等。分為文件服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等。, 服務(wù)器,服 務(wù) 器 機(jī),目前計算機(jī)技術(shù)正朝著高性能和微型化兩個方向發(fā)展。,16/70,計算機(jī)的主要應(yīng)用,指信息收集、轉(zhuǎn)換、分類、統(tǒng)計、存儲和輸出等,從中篩選出有價值數(shù)據(jù)。也稱非數(shù)值計

9、算,雖然數(shù)據(jù)量大,但計算方法簡單。,主要解決科學(xué)研究和工程中數(shù)值計算問題。, 科學(xué)計算, 數(shù)據(jù)處理,又稱實時控制,是指利用計算機(jī)的高速度和善判斷特點,將計算機(jī)用于實時采集和分析處理數(shù)據(jù),根據(jù)控制模型進(jìn)行計算和判斷,直接干預(yù)生產(chǎn)過程,校正偏差,對所控制的對象進(jìn)行調(diào)整,實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。, 過程控制,17/70,包括計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)和計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)等。, 計算機(jī)輔助系統(tǒng),CAD是以計算機(jī)為工具,對產(chǎn)品或工程進(jìn)行總體設(shè)計、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。,CAI是借助課件系統(tǒng)完成教學(xué)的方法,課件系統(tǒng)是一類教學(xué)軟件。,CAM用計算機(jī)代替人控

10、制和操作設(shè)備(如車床)進(jìn)行生產(chǎn)或加工產(chǎn)品(如零件),它的輸入可能是產(chǎn)品工藝圖或控制開關(guān)信號,輸出是對相關(guān)設(shè)備的控制信號。,18/70,將人腦演繹推理的思維過程、規(guī)則、策略和技巧等編成計算機(jī)程序;在計算機(jī)中存儲一些公理和推理規(guī)則,使計算機(jī)自動解決問題和推導(dǎo)結(jié)論。, 人工智能,機(jī)器人 :是一種自動化機(jī)器,具備一些與人或生物相似的智能,如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力。,專家系統(tǒng):是模擬專家智能的一類軟件。將專家的豐富知識和經(jīng)驗總結(jié)出來預(yù)先存入計算機(jī),配上相應(yīng)軟件。,模式識別:重點研究圖形(含符號和圖像)識別和語言識別,給機(jī)器人裝備視覺器官和聽覺器官。如:指紋識別。,19/70,又稱假想現(xiàn)實

11、,是指“用計算機(jī)及相關(guān)設(shè)備合成的人工世界”。通過多種傳感設(shè)備使應(yīng)用者“投入”到該環(huán)境中,實現(xiàn)與環(huán)境直接進(jìn)行交互的目的。,信息高速公路(Information Super-Highway)的概念源于美國, 1991年美國參議員戈爾提出:將美國所有信息庫及信息網(wǎng)絡(luò)連成一個全國性大網(wǎng),使各種形態(tài)的信息在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中高速傳輸。 。, 信息高速公路, 虛擬現(xiàn)實,多媒體計算機(jī)集聲音、圖像和文字于一體,集電視、錄像、光盤存儲、電子印刷和計算機(jī)通信技術(shù)之大成,將計算機(jī)應(yīng)用引入無所不能的廣闊領(lǐng)域。, 多媒體技術(shù),20/70,信息技術(shù)概述,信息技術(shù)以計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為核心,客觀存在事物及其運動狀態(tài)的

12、表征。, 信息,信息的載體,是信息的具體表示形式。,數(shù)據(jù),聽課,21/70,時效性,信息的基本特征,普遍性,寄載性,共享性,可識別性,可加工性,只要有事物存在或變化,就存在信息。,信息寄載于事物上,不能獨立于事物之外。,信息是一種資源,可以為人類所共享。,信息價值因時間或地點不同而發(fā)生變化。,直接(通過眼、耳和鼻等)和間接識別。,從中提煉出有價值的信息。,22/70, 數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)包括各種數(shù)值數(shù)據(jù)、字符數(shù)據(jù)(如英文字母、漢字、標(biāo)點符號和運算符等)、圖形、圖像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)等。在計算機(jī)內(nèi),任何形式的數(shù)據(jù)都用二進(jìn)制數(shù)表示。,數(shù)據(jù)處理通常是指對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、傳送、轉(zhuǎn)換、分類

13、、排序、計算和輸出等操作。,信息數(shù)字化,信息數(shù)字化是將事物的信息進(jìn)一步抽象、提取和規(guī)范化,使之成為計算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)。,23/70,高速度、網(wǎng)絡(luò)化,多媒體化,多學(xué)科結(jié)合,智能化,信息化水平是衡量一個國家或地區(qū)國際競爭力、現(xiàn)代化程度、綜合國力和經(jīng)濟(jì)成長能力的重要標(biāo)志。,現(xiàn)代信息技術(shù),信息技術(shù)是利用信息科學(xué)原理和方法,研究產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存儲、處理和利用信息的技術(shù),又稱信息工程。信息技術(shù)由計算機(jī)、通信和控制技術(shù)構(gòu)成。,信息技術(shù)的發(fā)展趨勢,信息化社會,信息化社會是以信息活動為社會發(fā)展的基本活動。,24/70,硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng),外存儲器,運算器,控制器,應(yīng)用軟件,內(nèi)存儲器,輸出設(shè)備,主機(jī),

14、外設(shè),中央處理器(cpu),ROM,RAM,系統(tǒng)軟件,輸入設(shè)備,硬磁盤,軟磁盤,光盤,鍵盤,鼠標(biāo),顯示器,打印機(jī),繪圖儀,計算機(jī)系統(tǒng)組成,操作系統(tǒng),語言處理程序,編輯程序,連接程序,調(diào)試程序、故障檢查程序,監(jiān)控程序、診斷程序,各種軟件包,數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序,匯編程序,編譯程序,解釋程序,掃描儀,25/70,計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,計算機(jī)硬件(Hardware):是指計算機(jī)系統(tǒng)中看得見、摸得著的物理實體。硬件系統(tǒng)的基本功能是執(zhí)行計算機(jī)指令系統(tǒng)中的各種指令。,內(nèi)存儲器和中央處理器構(gòu)成主機(jī)。 在計算機(jī)硬件系統(tǒng)中不屬于主機(jī)的設(shè)備都是外部設(shè)備,簡稱外設(shè)。 主機(jī)和外設(shè)合在一起構(gòu)成計算機(jī)硬件系統(tǒng)。 通常將一個僅由硬

15、件組成的計算機(jī)稱為裸機(jī)。,26/70,計算機(jī)硬件組織結(jié)構(gòu)由控制器、運算器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備5大部件組成。,27/70,輸入數(shù)據(jù)或程序,1,2,3,1,執(zhí)行運算指令,2,3,4,5,6,1,輸出設(shè)備,2,3,4,6,5,4,各部件運行狀態(tài),控制流,數(shù)據(jù)流,28/70,中央處理器, 運算器,中央處理器是計算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心,計算機(jī)的主要性能取決于CPU。,計算機(jī)用來進(jìn)行算術(shù)、邏輯運算的部件。,算術(shù)邏輯運算單元ALU,寄存器組,內(nèi)部總線,運算器,算術(shù)邏輯運算單元ALU:執(zhí)行算術(shù)和邏輯運算的裝置,其核心是加法器。,內(nèi)部總線:中央處理器內(nèi)部信息傳送的公共通道。,寄存器組:用于暫存參加運算的操作數(shù)和

16、中間結(jié)果。,29/70,是整個計算機(jī)的神經(jīng)中樞,負(fù)責(zé)從存儲器中取出指令、翻譯指令、分析指令,向其他部件發(fā)出控制信號(指令),控制、協(xié)調(diào)計算機(jī)各組件自動、連續(xù)地執(zhí)行指令,控制整個計算機(jī)有條不紊地工作。,控制器的功能:, 控制器,程序計數(shù)器(PC),指令譯碼器(ID),指令寄存器(IR),控制器,時序控制電路,微操作 控制電路,取指令:控制器生成指令地址,發(fā)出取指令信號,從存儲器中取出指令暫存在指令寄存器中。,分析指令:由指令譯碼器分析指令的操作要求,將指令分解成一系列微操作。,執(zhí)行指令:執(zhí)行一系列微操作命令,使各部件完成相應(yīng)的動作。,中斷處理:用于處理非預(yù)期事件。,30/70,存儲器是用于存儲程

17、序和數(shù)據(jù)的部件。,存儲器基本操作:,讀操作,寫操作,存儲器,讀操作:從存儲器中取出指定內(nèi)容,存儲器中原有內(nèi)容不變。,寫操作:將指定的內(nèi)容存入存儲器中。,在計算機(jī)內(nèi)部,程序中的指令和數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制代碼形式存儲。存儲器的基本功能就是存儲二進(jìn)制形式的各種信息。,31/70,字節(jié)(Byte):在計算機(jī)中以字節(jié)為單位存儲信息,一個字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)組成,簡寫成大寫B(tài)。,存儲容量單位:,存儲器,比特(bit):1位二進(jìn)制數(shù)為1個比特,簡寫成小寫b。,字長:CPU一次能處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。,位(bit),字長,字節(jié)Byte (8位),32/70,KB(千字節(jié)) MB(兆字節(jié)) GB(千兆字節(jié))。,其它常用

18、單位:,1B8b,1GB1024MB,1MB1024KB,1KB1024B,換算關(guān)系:,=210B,=220 B,=230 B,33/70,外部長久存儲區(qū)域。 輔助存儲器有磁盤、光盤以及U盤等。,半導(dǎo)體材料 訪問速度快 暫時性 價高,光、磁材料 訪問速度慢 永久性 價低, 主存儲器(內(nèi)存), 輔助(外)存儲設(shè)備,內(nèi)存包含隨機(jī)存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。,34/70,只讀存儲器(Readonly Memory, ROM):只讀存儲器在出廠時已寫入含有系統(tǒng)初始化程序、操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序及多種硬件驅(qū)動等程序,并被固化。只能讀取,不能寫入。系統(tǒng)斷電掉電后信息不丟失。, 主存儲器(內(nèi)存),隨機(jī)

19、存儲器(Random Access Memory, RAM):保存正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù),它由記憶元件和電子線路構(gòu)成,是臨時存儲區(qū)域,系統(tǒng)斷電后信息丟失,35/70,軟盤存儲器, 輔助存儲器(外存),36/70, 硬盤存儲器,正面,背面,打開,磁頭,電源口,信息口,37/70,輸入輸出設(shè)備,輸入輸出(I/O)系統(tǒng)的主要功能是對指定外部設(shè)備進(jìn)行輸入輸出操作。, 輸入設(shè)備,向主機(jī)輸入程序、原始數(shù)據(jù)和操作命令等信息的設(shè)備,常用輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。,38/70, 輸出設(shè)備,將計算機(jī)處理后的信息轉(zhuǎn)換成人們能識別的形式。常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。,39/70,系統(tǒng)軟

20、件和應(yīng)用軟件。,計算機(jī)軟件分類, 軟件分類:,為運行、管理和維護(hù)計算機(jī)所編制的各種程序和文檔的總和。, 軟件:,數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔,Int x,y,z; Scanf(“%d%d”, If(xy) z=x; Else z=y;,+,40/70,管理計算機(jī)系統(tǒng)資源,指揮計算機(jī)系統(tǒng)自動協(xié)調(diào)地運行,高效率地工作,是用戶與計算機(jī)之間的接口。,系統(tǒng)軟件,用于計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部管理、維護(hù)、控制和運行;計算機(jī)程序編輯、翻譯、裝入、控制和運行等軟件。為應(yīng)用軟件提供運行平臺,為開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)提供工具。, 操作系統(tǒng)(OS),DOS,硬件,41/70,通過計算機(jī)語言可以編寫程序,控制計算機(jī)完成預(yù)定任務(wù)。計算機(jī)語言分為機(jī)器語言、

21、匯編語言和高級語言。如C語言、VB和VC等。, 語言處理系統(tǒng), 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng), 服務(wù)程序,完成一些與管理計算機(jī)系統(tǒng)資源及文件有關(guān)的任務(wù)。,管理數(shù)據(jù)庫的軟件,主要面向解決數(shù)據(jù)處理的非數(shù)值計算問題。,42/70,應(yīng)用軟件,針對某一應(yīng)用目的而開發(fā)的軟件。, 通用應(yīng)用軟件, 專用應(yīng)用軟件,支持最基本的應(yīng)用,廣泛地應(yīng)用于幾乎所有專業(yè)領(lǐng)域。如:PhotoShop、AuthorWare等。,專用于某一個專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用軟件,如應(yīng)用于醫(yī)院、金融、鐵路、無紙化考試、選課和成績管理等方面。,43/70,計算機(jī)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo),計算機(jī)工作過程是執(zhí)行程序的過程。程序為一系列指令的有序集合。,計算機(jī)的指令系統(tǒng),指

22、令是使計算機(jī)完成某個操作所發(fā)出的命令,是計算機(jī)能識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼。,所有指令集合稱為該計算機(jī)的指令系統(tǒng)。,操作碼,操作數(shù),指令要完成的操作功能及其特性。,操作對象或其所在的內(nèi)存單元地址。,10111000 00001000 00000000;將8存入累加器A中 10111000 00000111 00000000;7與A中內(nèi)容相加,存于A,如,計算A=8+7,Int x,y,z; Scanf(“%d%d”, If(xy) z=x; Else z=y;,44/70,執(zhí)行指令兩個階段:, 取指周期, 執(zhí)行周期,將要執(zhí)行的指令從內(nèi)存中取出送入CPU。,由CPU對指令進(jìn)行分析譯碼,判斷指令要完成

23、的操作,向各部件發(fā)出控制信號,完成指令。,兩種信息流:, 數(shù)據(jù)流, 控制流,指原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)和源程序等。,由控制器對指令進(jìn)行分析、解釋后向各部件發(fā)出的控制命令 。,計算機(jī)的工作過程,45/70,計算機(jī)主要技術(shù)指標(biāo),主 頻,運算速度,存儲容量,存儲周期,計算機(jī)中CPU的時鐘頻率,單位是兆赫茲(MHz)。主頻與CPU運算速度相關(guān)。,每秒執(zhí)行加法指令次數(shù),單位是百萬次/秒(MIPS) 。,包括主存容量和輔存容量,主要指主存儲器容量。,存儲器進(jìn)行一次完整的存取操作所需時間。,字 長,指CPU一次能處理二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。字長總是8的整數(shù)倍。,46/70,數(shù)制及其轉(zhuǎn)換,現(xiàn)行計算機(jī)系統(tǒng)采用二進(jìn)制

24、。為書寫和表示方便,引進(jìn)八進(jìn)制和十六進(jìn)制。,進(jìn)位計數(shù)制三要素:,位權(quán)是按所采用的基數(shù)和對應(yīng)數(shù)位來表示一個固定數(shù)。,數(shù)碼,基數(shù),位權(quán),基數(shù)是指在某種進(jìn)位計數(shù)制中所使用的數(shù)碼個數(shù)。,47/70,十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是10。數(shù)碼有0、1、2、3、4、5、6、7、8和9共10個數(shù)字符號。 數(shù)碼處于不同位置代表不同數(shù)值。, 十進(jìn)制計數(shù)制,3102010111006101810271036104,如:301.6876,=,將此式稱為按權(quán)展開表達(dá)式。,48/70,任意R進(jìn)制計數(shù)制同樣有基數(shù)R、位權(quán)Ri和按權(quán)展開的表達(dá)式。R可以是任意正整數(shù)。,用基數(shù)R的i次冪Ri表示 。,數(shù)碼,基數(shù),位權(quán),一個計數(shù)制所采用基本符號

25、的個數(shù)。,= an-1Rn-1+an-2Rn-2+a1R1+a0+a-1R-1+a-2R-2+ +a-mR-m,數(shù)值的按權(quán)展開 :(an-1an-2a1a0 .a-1a-2a-m), R進(jìn)制計數(shù)制,49/70,常用進(jìn)制數(shù)的表示,50/70,(101.11)B,如:(8323.68)D,(E3.F)H,(756.7)O,=8103+3102+2101+3100+610-1+810-2,= 122 +021+120121122,= 782 +581+680781,= 14161 +3160 +15161,進(jìn)位計數(shù)制的共同特點是: 每一種數(shù)制都有固定的基本符號(數(shù)碼); 處于不同位置的數(shù)碼所代表的值

26、不同,與它所在位置的“權(quán)”值有關(guān)。,51/70,方法:用權(quán)展開法將任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。, R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù),(301.6875)D,【例1】將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。,(13.6875)D,(1101.1011)B,123122021120121022 +,123124,【例2】將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。,48258158058-148-2,(455.54)O,(301.6875)D,2564050.6250.0625,【例3 】將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。,(12D.B)H,116221611316011161,思考:,由n個1組成的二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是多少?,各進(jìn)制間數(shù)據(jù)的

27、轉(zhuǎn)換,52/70,2|,2|, 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù),將整數(shù)與小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換,然后將結(jié)果用小數(shù)點連接起來。,整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法:采用“除R取余法”。,【例】將(301)D 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù):,2| 301,1501,余數(shù),750,371,2|,181,2|,90,2|,41,2|,20,2|,10,2|,01,最低位,最高位,(100101101)B,整數(shù)商,53/70,小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法:采用“乘R取整法”。,【例 】將(0.6876)D 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)(保留小數(shù)點后4位)。,純小數(shù),0.68762,1.3752,0.37522,0.7504,0.75042,1.5008,0.50082,1

28、.0016,最高位,最低位,(301.6876)D (100101101.1011)B,(0.1011)B,乘 積,計算到第5位,0.00162,0.0032,注:任何十進(jìn)制整數(shù)都能精確地轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制數(shù);某些十進(jìn)制小數(shù)不能精確地轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制數(shù)。,54/70, 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制之間:8123、16124,即一位八進(jìn)制數(shù)對應(yīng)3位二進(jìn)制數(shù);一位十六進(jìn)制數(shù)對應(yīng)4位二進(jìn)制數(shù)。,55/70,【例1】將二進(jìn)制數(shù)100101101.1011轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù),(0001 0010 1101.1011 )B,D,2,1,B,(12D.B4)H,【例2】將二進(jìn)制數(shù)10

29、0101101.1011轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù),(100 101 101.101 100)B,5,5,4,5,4,(455.54)O,【例3】將八(十六)進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),( )B,(2C1D.A1)H,0001,0010,1100,0001,1101,.,1010,(7123.14)O,( )B,111,001,010,011,.,001,100,56/70,機(jī)器數(shù)的概念,將機(jī)器內(nèi)存儲的帶符號數(shù)稱為機(jī)器數(shù), 而由正、負(fù)號加絕對值表示的實際數(shù)稱為真值數(shù)。,計算機(jī)內(nèi)部信息只有0和1兩種形式。規(guī)定最高位為符號位,用0表示“”號;用1表示“”號,稱為數(shù)符,其余位表示數(shù)值。,如:十進(jìn)制數(shù)193的機(jī)器數(shù)表示

30、:,(193)D (11000001)B,數(shù)符,1,數(shù)值部分,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,思考題:用一個字節(jié),分別表示無符號數(shù)和有符號數(shù),各自的最大和最小十進(jìn)制數(shù)是多少?,數(shù)值型數(shù)據(jù)的存儲,57/70,機(jī)器內(nèi)部小數(shù)點是隱含的,位置可以固定,也可以可變動。前者稱為定點數(shù),后者稱為浮點數(shù)。,定點整數(shù),定點小數(shù),小數(shù)點位置固定在數(shù)值最低位后面,表示整數(shù)。,小數(shù)點位置定在數(shù)值最高位前面,表示純小數(shù),(193)D (11000001)B,數(shù)符,0,數(shù)值部分,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,小數(shù)點位置,數(shù)符,1,數(shù)值部分,1,0,1,1,0,0,

31、0,0,0,0,0,小數(shù)點位置,(0.6875)D =(0.1011)B,0,0,0,0,定點數(shù)表示方法,58/70,當(dāng)用M位二進(jìn)制數(shù)存儲數(shù)據(jù)時,, 定點數(shù)范圍和精度,定點整數(shù)N的取值范圍是:-(2M-1-1)N(2M-1-1),定點小數(shù)N的取值范圍是:-(1-2-(M-1))N(1-2-(M-1),例:計算機(jī)內(nèi)用2個字節(jié)(16位二進(jìn)制數(shù)),能夠存儲定點小數(shù)N的范圍是:,能夠存儲定點整數(shù)N的范圍是:,-(215-1)N(215-1),即 -32767N32767;,-(1-2-15)N(1-2-15), 即-0.999969482421875N0.999969482421875。,59/70,

32、任何R進(jìn)制數(shù)都可以表示成:NSR j,階碼,尾數(shù),數(shù)符,階符,如:十進(jìn)制數(shù) 356.21,0.35621103,二進(jìn)制數(shù) 0.0011001,0.110011010,1100110111,35621102,浮點數(shù)存放形式,階符,階碼,數(shù)符,尾數(shù),(110.11)B =(0.1101110+11)B,0,11,1,11011,浮點數(shù)表示方法,規(guī)范化形式規(guī)定:尾數(shù)值的最高位為1。,1.10011011,60/70,要考慮機(jī)器字長。,原碼,補(bǔ)碼,反碼,最高位存放數(shù)的符號(0為正,1為負(fù)),數(shù)值部分以二進(jìn)制形式表示。,如:X=+1010011,【X】原0101 0011,Y=-1010011,【Y】原

33、1101 0011,正數(shù)的反碼是原碼本身;負(fù)數(shù)的反碼為對原碼按位(除符號位外)取反,即0變1,1變0。,【X】反0101 0011,【Y】反1010 1100,正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同;負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于其相應(yīng)反碼加1(在最低位加1)。,【X】補(bǔ)0101 0011,【Y】補(bǔ)1010 1101,原碼、反碼和補(bǔ)碼,61/70,(1010)B+(1101)B,=(10111)B,(1101)B-(1010)B,=(11)B,(1101)B(1010)B,=(10000010)B,(10111)B(11)B,=(111)B, 補(bǔ)碼運算規(guī)則,兩個n位二進(jìn)制數(shù)之和(差)的補(bǔ)碼等于這兩個數(shù)的補(bǔ)碼之和(差),即:

34、XY 補(bǔ)=X 補(bǔ)Y 補(bǔ) 。,計算機(jī)的算術(shù)與邏輯運算,二進(jìn)制算術(shù)運算,補(bǔ)碼運算,例:用補(bǔ)碼進(jìn)行加法運算:(+20)+(-10)=(+10)。,0001 0100,+20 補(bǔ),+,1111 0110,-10 補(bǔ),10000 1010,進(jìn)位,自然丟掉,+10 補(bǔ),62/70, 通過補(bǔ)碼加法實現(xiàn)減法運算,設(shè)兩個帶符號數(shù)分別為X和Y,X-Y=X+(-Y) X-Y 補(bǔ)=(X+-Y )補(bǔ)=X 補(bǔ)+-Y 補(bǔ),進(jìn)位,自然丟掉,例:設(shè)X=-20,Y=15,用加法進(jìn)行X-Y運算。,X 補(bǔ)=11101100,Y 補(bǔ)=00001111,-Y 補(bǔ)=11110001,1110 1100,-20 補(bǔ),+,-35 補(bǔ),-15

35、補(bǔ),1111 0001,11101 1101,63/70,邏輯值用于判斷某個條件成立與否,成立為1(真),反之為0(假)。,邏輯與運算,邏輯或運算,邏輯非運算,用“”、“”或“and”表示,用“+”、“”或“or”表示,用“-” 或“not”表示,邏輯運算,64/70,采用ASC碼。即美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)字符碼。用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個字符編碼,用8位二進(jìn)制存儲,最高位為“0”。,文字信息編碼形式,西文字符編碼,注意:表中從09、AZ、az都是順序排列的,且同一字母的小寫比大寫碼值大32。,65/70,中文字符編碼,輸入碼,國標(biāo)碼,漢字內(nèi)碼,字型碼,指使用鍵盤輸入漢字時的編碼,也稱外碼。方法有區(qū)位碼、 拼音和字形等。,國家標(biāo)準(zhǔn)GB23l2-80定義的信息交換用漢字基本字符集規(guī)定了7 445個字符編碼,其中有6 763個漢字和6

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