第2章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

1、第二章第二章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(3(3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)) ) 2.1 2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理( (掌握掌握) )2.1.1 2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng)軟件軟件硬件硬件主機(jī)主機(jī)運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器內(nèi)存內(nèi)存CPUCPU隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器(RAM)(RAM)只讀存儲器只讀存儲器(ROM)(ROM)高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) 外外 存：軟、硬盤、光盤、閃存存：軟、硬盤、光盤、閃存 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等

2、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等外部設(shè)備外部設(shè)備系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux語言處理程序：語言處理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等 通用應(yīng)用軟件：辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫通用應(yīng)用軟件：辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫專用應(yīng)用軟件：企業(yè)的管理信息系統(tǒng)專用應(yīng)用軟件：企業(yè)的管理信息系統(tǒng)2.1.2 2.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成馮馮. .諾依曼思想諾依曼思想：v計(jì)算機(jī)由五大計(jì)算機(jī)由五大模塊組成模塊組成v程序與數(shù)據(jù)一程序與數(shù)據(jù)一樣存放

3、在內(nèi)存樣存放在內(nèi)存v二進(jìn)制二進(jìn)制存儲器存儲器數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流運(yùn)算器運(yùn)算器外存儲器外存儲器輸輸出出設(shè)設(shè)備備內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器輸輸入入設(shè)設(shè)備備控制器控制器計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)和外設(shè)計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)和外設(shè)計(jì)算機(jī)五大部件的功能計(jì)算機(jī)五大部件的功能1.1.運(yùn)算器運(yùn)算器 運(yùn)算器也稱算術(shù)邏輯單元運(yùn)算器也稱算術(shù)邏輯單元( (ALU，Arithmetic and Logic Arithmetic and Logic Unit)Unit)，是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。，是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。 2.2.控制器控制器 控制器是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心。其功能是控制計(jì)控制器是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮

4、中心。其功能是控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作，使計(jì)算機(jī)自動地執(zhí)行程序。算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作，使計(jì)算機(jī)自動地執(zhí)行程序。 運(yùn)算器運(yùn)算器 控制器控制器控制整個(gè)控制整個(gè)計(jì)算機(jī)所計(jì)算機(jī)所有部件的有部件的工作工作執(zhí)行算術(shù)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏運(yùn)算和邏輯運(yùn)算輯運(yùn)算CPU中央處理器中央處理器3. 3. 存儲器存儲器 存儲器是存放數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個(gè)記憶單元由存儲器是存放數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個(gè)記憶單元由8 8位二進(jìn)制位組成，是計(jì)算機(jī)中各種信息存儲和交流的中心。存儲位二進(jìn)制位組成，是計(jì)算機(jī)中各種信息存儲和交流的中心。存儲器通常分為內(nèi)部存儲器（簡稱內(nèi)存儲器、內(nèi)存）和外部存儲器（器通常分為內(nèi)部存儲器（簡稱內(nèi)存儲器

5、、內(nèi)存）和外部存儲器（簡稱外存儲器、外存）兩大類。簡稱外存儲器、外存）兩大類。 存儲器存儲器外存儲器存放外存儲器存放大量信息大量信息內(nèi)存儲器信息內(nèi)存儲器信息交流中心交流中心位、字節(jié)、字長和地址位、字節(jié)、字長和地址 位（位（BitBit）：簡記為：簡記為b b。是計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)的最小單位。是計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)的最小單位。 字節(jié)（字節(jié)（ByteByte）：簡記為：簡記為B B。8 8 個(gè)二進(jìn)制位為一個(gè)字節(jié)。字節(jié)個(gè)二進(jìn)制位為一個(gè)字節(jié)。字節(jié)是存儲數(shù)據(jù)的基本單位。是存儲數(shù)據(jù)的基本單位。 字長（字長（Word)Word)：CPUCPU在單位時(shí)間內(nèi)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。

6、字長是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。字長越長，的位數(shù)。字長是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。字長越長，精度越高。精度越高。 地址（地址（AddressAddress）：）：在計(jì)算機(jī)中，內(nèi)存被分成一個(gè)個(gè)字節(jié)，在計(jì)算機(jī)中，內(nèi)存被分成一個(gè)個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)都由一個(gè)惟一的地址來標(biāo)識。每個(gè)字節(jié)都由一個(gè)惟一的地址來標(biāo)識。1KB = 21KB = 210 10 B = 1024 BB = 1024 B1MB = 21MB = 210 10 KB = 1024 KBKB = 1024 KB1GB = 21GB = 210 10 MB = 1024 MBMB = 1024 MB1TB = 21TB = 210 10

7、 GB = 1024 GBGB = 1024 GB7 6 5 4 3 2 1 0字節(jié)字節(jié) ByteByte位位 BitBit4. 輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備1 1）輸入設(shè)備）輸入設(shè)備 輸入設(shè)備用來接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將其轉(zhuǎn)換輸入設(shè)備用來接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識別的形式存放在內(nèi)存中。常用的輸入設(shè)備有：成計(jì)算機(jī)可以識別的形式存放在內(nèi)存中。常用的輸入設(shè)備有： 2 2）輸出設(shè)備）輸出設(shè)備 輸出設(shè)備用于將存放在內(nèi)存中由計(jì)算機(jī)處理得到的結(jié)果數(shù)據(jù)輸出設(shè)備用于將存放在內(nèi)存中由計(jì)算機(jī)處理得到的結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兡軌蚪邮艿男问?。常用的輸出設(shè)備有：轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兡軌蚪邮艿男问健?/p>

8、常用的輸出設(shè)備有： 鍵盤鍵盤 鼠標(biāo)鼠標(biāo) 掃描儀掃描儀 手寫輸入板手寫輸入板 數(shù)字化儀數(shù)字化儀 CRTCRT、液晶顯示器、液晶顯示器 激光、噴墨、針式）打印機(jī)激光、噴墨、針式）打印機(jī) 繪圖儀繪圖儀2.1.3 2.1.3 計(jì)算機(jī)基本工作原理計(jì)算機(jī)基本工作原理1. 計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng) 指令是能被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定指令是能被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成一種操作。了計(jì)算機(jī)能完成一種操作。操作碼操作碼 操作數(shù)操作數(shù) 指令指令 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分類分類操作碼操作碼 要完成的操作類型或性質(zhì)要完成的操作類型或性質(zhì)操作數(shù)操作數(shù) 操作的內(nèi)容或所在的地址操作的內(nèi)容或所在的

9、地址 If GotoIf Goto And Or And OrCPUCPU內(nèi)存內(nèi)存I/OI/O設(shè)備設(shè)備主機(jī)主機(jī)對計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等對計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等u 數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)傳送指令u 數(shù)據(jù)處理指令數(shù)據(jù)處理指令u 程序控制指令程序控制指令u 輸入輸出指令輸入輸出指令u 其它指令其它指令 2. 2. 計(jì)算機(jī)基本工作原理計(jì)算機(jī)基本工作原理 1) 1) 指令的執(zhí)行過程指令的執(zhí)行過程一條指令的執(zhí)行過程分為以下一條指令的執(zhí)行過程分為以下3 3步驟：步驟： 取指令取指令 按照指令計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲器中取出指按照指令計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲器中取出指令，并送往指令寄存器。令，并送往指令寄存器。 分

10、析指令分析指令 對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電器對操作碼進(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；由地址碼確定操作數(shù)地址。位信號；由地址碼確定操作數(shù)地址。 執(zhí)行指令執(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。列控制信息，去完成該指令所要求的操作。 一條指令執(zhí)行完成，指令計(jì)數(shù)器加一條指令執(zhí)行完成，指令計(jì)數(shù)器加1 1 或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計(jì)數(shù)器，然后回到入程序計(jì)數(shù)器，然后回到。取指令取指令

11、分析指令分析指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令計(jì)算機(jī)基本工作原理計(jì)算機(jī)基本工作原理 一般把計(jì)算機(jī)完成一條指令所花費(fèi)的時(shí)間稱為一般把計(jì)算機(jī)完成一條指令所花費(fèi)的時(shí)間稱為1 1個(gè)指令周個(gè)指令周期，指令周期越短，指令執(zhí)行越快。通常所說的期，指令周期越短，指令執(zhí)行越快。通常所說的CPU主頻或工主頻或工作頻率，就反映了指令執(zhí)行周期的長短。作頻率，就反映了指令執(zhí)行周期的長短。 計(jì)算機(jī)的工作就是執(zhí)行程序，即自動連續(xù)地執(zhí)行一系列計(jì)算機(jī)的工作就是執(zhí)行程序，即自動連續(xù)地執(zhí)行一系列指令，指令，而程序開發(fā)人員的工作就是編制程序。而程序開發(fā)人員的工作就是編制程序。1. 1. 程序程序 程序就是為完成某一處理任務(wù)而設(shè)計(jì)的一系列指令的有程

12、序就是為完成某一處理任務(wù)而設(shè)計(jì)的一系列指令的有序集合。序集合。2. 2. 程序的執(zhí)行過程程序的執(zhí)行過程 CPUCPU不斷地取指令、分析指令、執(zhí)行指令直至遇到停止命不斷地取指令、分析指令、執(zhí)行指令直至遇到停止命令結(jié)束的過程。令結(jié)束的過程。2.2 2.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換及運(yùn)算數(shù)制轉(zhuǎn)換及運(yùn)算( (掌握掌握) ) 在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，數(shù)據(jù)的存儲和處理都是采用二進(jìn)制數(shù)，采在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，數(shù)據(jù)的存儲和處理都是采用二進(jìn)制數(shù)，采用二進(jìn)制數(shù)的主要原因是：用二進(jìn)制數(shù)的主要原因是：（1 1）二進(jìn)制數(shù)在物理上最容易實(shí)現(xiàn)。）二進(jìn)制數(shù)在物理上最容易實(shí)現(xiàn)。（2 2）二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則簡單，這將使計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)大）二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則簡單

13、，這將使計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)大大簡化。大簡化。（3 3）二進(jìn)制數(shù)的兩個(gè)數(shù)字符號）二進(jìn)制數(shù)的兩個(gè)數(shù)字符號“1”1”和和“0”0”正好與邏輯命題正好與邏輯命題的兩個(gè)值的兩個(gè)值“真真”和和“假假”相對應(yīng)，為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算提供相對應(yīng)，為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算提供了便利的條件。了便利的條件。 二進(jìn)制數(shù)書寫冗長，為了書寫方便，一般用十六進(jìn)制數(shù)或二進(jìn)制數(shù)書寫冗長，為了書寫方便，一般用十六進(jìn)制數(shù)或八進(jìn)制數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的簡化表示。八進(jìn)制數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的簡化表示。2.2.1 2.2.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制 i1nmiira N=aN=an-1n-1r rn-1n-1a an-2n-2r rn-2n-2a a0 0r

14、 r0 0a a-1-1r r-1-1a a-m-mr r-m-mR R 進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù) N N 可表示為：可表示為： R R 進(jìn)制數(shù)用進(jìn)制數(shù)用 r r 個(gè)基本符號（例如個(gè)基本符號（例如0 0，1 1，2 2，r-1r-1）表）表示數(shù)值。示數(shù)值。r r 稱為該數(shù)制的稱為該數(shù)制的基數(shù)基數(shù)，而數(shù)制中每一個(gè)固定位置對，而數(shù)制中每一個(gè)固定位置對應(yīng)的單位值稱為應(yīng)的單位值稱為權(quán)權(quán)。 基數(shù)基數(shù)權(quán)權(quán)數(shù)碼數(shù)碼678.34=6678.34=610102 2+7+710101 1+8+810100 0 +3+31010-1-1+4+41010-2-2(678.34)10 =6102+7101+8100+310-1+4

15、10-2 各位的各位的“權(quán)權(quán)” 100 10 1 0.1 0.012.2.2 2.2.2 不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 1. r 1. r 進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)碼乘以各自的權(quán)的累加數(shù)碼乘以各自的權(quán)的累加 例：例：(10101)(10101)B B = 2 = 24 42 22 21 = 211 = 21(101.11)(101.11)B B = 2 = 22 21 12 2-1-12 2-2 -2 = 5.75= 5.75(101)(101)O O = 8 = 82 2 0 0 1 = 65 1 = 65 (71)(71)O O = 7= 78 81 11 = 5

16、1 = 5(101A)(101A)H H = 16= 163 30 0161610 = 410610 = 4106(56.07)(56.07)D D = 5 = 510101 16 610100 07 71010-2-2進(jìn)制表示符號進(jìn)制表示符號B B 二進(jìn)制二進(jìn)制O O 八進(jìn)制八進(jìn)制D D 十進(jìn)制十進(jìn)制H H 十六進(jìn)制十六進(jìn)制2. 2. 十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成 r r 進(jìn)制進(jìn)制整數(shù)部分：整數(shù)部分：除以除以 r r取余數(shù)，直到商為取余數(shù)，直到商為0 0，余數(shù)從右到左排列。，余數(shù)從右到左排列。小數(shù)部分：小數(shù)部分：乘以乘以 r r取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。100(D) =

17、 100(D) = 144(O) 144(O) = = 64(H)64(H)例例 100.345(D)1100100.01011(B)100.345(D)1100100.01011(B)1.3800.34520.69022 0.760 2 1.520 2 10025022521226232100 00 01 10 00 01 11 1 1.04八進(jìn)制八進(jìn)制10081281804 44 41 110016604 46 616十六進(jìn)制十六進(jìn)制3. 3. 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的關(guān)系二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的關(guān)系 八進(jìn)八進(jìn)制制 對應(yīng)對應(yīng)二進(jìn)制二進(jìn)制 十六進(jìn)十六進(jìn)制制對應(yīng)對應(yīng)二進(jìn)制二進(jìn)制 十

18、六進(jìn)十六進(jìn)制制 對應(yīng)對應(yīng)二進(jìn)制二進(jìn)制0 00000000 0000000008 8100010001 10010011 1000100019 9100110012 20100102 200100010A A101010103 30110113 300110011B B101110114 41001004 401000100C C110011005 51011015 501010101D D110111016 61101106 601100110E E111011107 71111117 701110111F F111111114. 4. 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、十

19、六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換 1 1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八、十六進(jìn)制數(shù)）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八、十六進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成八二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成八( (十六十六) )進(jìn)制，以小數(shù)點(diǎn)為中心向左、右兩進(jìn)制，以小數(shù)點(diǎn)為中心向左、右兩邊分組，每三邊分組，每三（四）（四）位為一組，兩頭不足三位為一組，兩頭不足三（四）（四）位的，整數(shù)位的，整數(shù)部分冠部分冠“0”0”，小數(shù)部分補(bǔ)，小數(shù)部分補(bǔ)“0”0”。 1110.11 (B) = 001 110.110 (B) =16.6(O) 111110.11(B)=0011 1110.1100 (B) = 3E.C (H) 2 2）八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)）八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 將

20、八將八( (十六十六) )進(jìn)制的每一位用三進(jìn)制的每一位用三（四）（四）位二進(jìn)制數(shù)來表示即位二進(jìn)制數(shù)來表示即可。每三可。每三（四）（四）位為一組。一位八進(jìn)制數(shù)對應(yīng)位為一組。一位八進(jìn)制數(shù)對應(yīng)三三位二進(jìn)制數(shù)，位二進(jìn)制數(shù)，一位十六進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)對應(yīng)四四位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù) 723.14(O) = 111 010 011 . 001 100(B) 2CA.5F(H) = ?(B)2.2.3 2.2.3 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算也包括加、減、乘和除四則運(yùn)算，但二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算也包括加、減、乘和除四則運(yùn)算，但運(yùn)算更簡單。運(yùn)算更簡單。加法運(yùn)算：加法運(yùn)算：本位的被加數(shù)

21、、加數(shù)和來自低位的進(jìn)位。逢二進(jìn)一本位的被加數(shù)、加數(shù)和來自低位的進(jìn)位。逢二進(jìn)一，有，有4 4種加法運(yùn)算法則。種加法運(yùn)算法則。減法運(yùn)算：減法運(yùn)算：本位的被減數(shù)、減數(shù)和向高位的借位（借位為本位的被減數(shù)、減數(shù)和向高位的借位（借位為1 1，否，否則為則為0 0）。）。乘法運(yùn)算：乘法運(yùn)算：有有4 4種運(yùn)算法則。種運(yùn)算法則。除法運(yùn)算：除法運(yùn)算：有三種法則。有三種法則。 在計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制的加法是基本運(yùn)算，乘、除可以通過加、在計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制的加法是基本運(yùn)算，乘、除可以通過加、減和移位來實(shí)現(xiàn)，而減法真正實(shí)現(xiàn)是加上一個(gè)負(fù)數(shù)，其主要是減和移位來實(shí)現(xiàn)，而減法真正實(shí)現(xiàn)是加上一個(gè)負(fù)數(shù)，其主要是運(yùn)用了補(bǔ)碼運(yùn)算。運(yùn)用了補(bǔ)碼運(yùn)算

22、。2.2.4 2.2.4 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 1. 1. 邏輯數(shù)據(jù)的表示邏輯數(shù)據(jù)的表示 二進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制數(shù)的0 0和和1 1在邏輯上可以代表真與假、是與非等。在邏輯上可以代表真與假、是與非等。2. 2. 邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算 邏輯運(yùn)算的結(jié)果為邏輯值。邏輯運(yùn)算的結(jié)果為邏輯值。1 1）邏輯非運(yùn)算）邏輯非運(yùn)算 若若A A為原事件，則邏輯非表示與原事件含義相反，常用為原事件，則邏輯非表示與原事件含義相反，常用A A表示。表示。 運(yùn)算規(guī)則：運(yùn)算規(guī)則： 0 = 1 1 = 00 = 1 1 = 02 2）邏輯與運(yùn)算）邏輯與運(yùn)算 該運(yùn)算也稱為邏輯乘，表示當(dāng)該運(yùn)算也稱為邏輯乘，表示當(dāng)A A、B

23、B兩個(gè)事件同時(shí)滿足結(jié)果才為兩個(gè)事件同時(shí)滿足結(jié)果才為真。真。 運(yùn)算規(guī)則：運(yùn)算規(guī)則：0 01 = 0 11 = 0 10 = 0 00 = 0 00 = 0 10 = 0 11 = 11 = 13 3）邏輯或運(yùn)算）邏輯或運(yùn)算 表示當(dāng)表示當(dāng)A A、B B兩個(gè)事件只要有一個(gè)滿足時(shí)結(jié)果就為真。兩個(gè)事件只要有一個(gè)滿足時(shí)結(jié)果就為真。 運(yùn)算規(guī)則：運(yùn)算規(guī)則：0 00 = 0 00 = 0 01 = 1 11 = 1 10 = 1 10 = 1 11 = 11 = 12.3 2.3 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示( (了解了解) ) 計(jì)算機(jī)中任何形式的數(shù)據(jù)（數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲計(jì)算機(jī)中任何形式的數(shù)

24、據(jù)（數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音、視頻等）都采用二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換，采用二進(jìn)制是因?yàn)椋阂?、視頻等）都采用二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換，采用二進(jìn)制是因?yàn)椋簐物理上容易實(shí)現(xiàn)，可靠性強(qiáng)。物理上容易實(shí)現(xiàn)，可靠性強(qiáng)。v運(yùn)算簡單，通用性強(qiáng)。運(yùn)算簡單，通用性強(qiáng)。v計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)的0 0和和1 1，便于表示和進(jìn)行邏輯運(yùn)算。，便于表示和進(jìn)行邏輯運(yùn)算。輸入設(shè)備輸入設(shè)備數(shù)值：十?dāng)?shù)值：十 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制轉(zhuǎn)換西文：西文：ASCIIASCII碼碼漢字：輸入碼漢字：輸入碼 機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換聲音、圖像：聲音、圖像： 模模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備輸出設(shè)備二二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 數(shù)值數(shù)值字形碼字形碼 西文西文漢

25、字字形碼漢字字形碼 漢字漢字?jǐn)?shù)數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換模轉(zhuǎn)換 聲音、圖像聲音、圖像內(nèi)存內(nèi)存2. 2. 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 定點(diǎn)數(shù)約定小數(shù)點(diǎn)隱含在某一固定位置上為定點(diǎn)表示法；定點(diǎn)數(shù)約定小數(shù)點(diǎn)隱含在某一固定位置上為定點(diǎn)表示法；小數(shù)點(diǎn)位置可以任意浮動的為浮點(diǎn)表示法。小數(shù)點(diǎn)位置可以任意浮動的為浮點(diǎn)表示法。2.3.1 2.3.1 數(shù)值數(shù)值符號數(shù)的機(jī)器數(shù)表示符號數(shù)的機(jī)器數(shù)表示數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示統(tǒng)稱為機(jī)器數(shù)，其特點(diǎn)是：數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示統(tǒng)稱為機(jī)器數(shù)，其特點(diǎn)是： 數(shù)的數(shù)的符號數(shù)值化符號數(shù)值化；小數(shù)點(diǎn)小數(shù)點(diǎn)約定在一個(gè)約定在一個(gè)固定位置固定位置上，不占上，不占用用1 1個(gè)數(shù)位；機(jī)器個(gè)數(shù)位；機(jī)器數(shù)表示的范圍受到數(shù)表

26、示的范圍受到字長和數(shù)據(jù)類型的字長和數(shù)據(jù)類型的限制限制。 符號位 “0 0”表示正 、 “1 1”表示負(fù)1 10 01 10 01 11 10 00 0定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)定點(diǎn)整數(shù)整數(shù) S小數(shù)點(diǎn)小數(shù)點(diǎn)無符號位無符號位S小數(shù)點(diǎn)小數(shù)點(diǎn)定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)小數(shù) 定定 點(diǎn)點(diǎn) 數(shù)：數(shù)：約定小數(shù)點(diǎn)隱含在某一固定位置上。約定小數(shù)點(diǎn)隱含在某一固定位置上。定點(diǎn)整數(shù)：定點(diǎn)整數(shù)：約定小數(shù)點(diǎn)位置在機(jī)器數(shù)的最右邊。約定小數(shù)點(diǎn)位置在機(jī)器數(shù)的最右邊。定點(diǎn)小數(shù)：定點(diǎn)小數(shù)：約定的小數(shù)點(diǎn)位置在符號位和有效數(shù)值部分之間，約定的小數(shù)點(diǎn)位置在符號位和有效數(shù)值部分之間，定點(diǎn)小數(shù)是純小數(shù)，所有數(shù)值的絕對值均小于定點(diǎn)小數(shù)是純小數(shù)，所有數(shù)值的絕對值均小于1

27、 1。浮浮 點(diǎn)點(diǎn) 數(shù)：數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置可以任意浮動。小數(shù)點(diǎn)的位置可以任意浮動。小數(shù)點(diǎn)位置不固定的浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置不固定的浮點(diǎn)數(shù)-1101.010(B) = -0.1101010.1101012 2 100100（B B）階碼階碼數(shù)符數(shù)符階符階符尾數(shù)尾數(shù)0001001011010100N = N = d d2 2p p = = 數(shù)符數(shù)符尾數(shù)尾數(shù)2 2階符階符階碼階碼尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍 定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)小數(shù)規(guī)格化的形式：尾數(shù)規(guī)格化的形式：尾數(shù)的絕對值大于等于的絕對值大于等于0.10.1并且小于并且小于1 1，從而，從

28、而唯一地規(guī)定了小數(shù)點(diǎn)唯一地規(guī)定了小數(shù)點(diǎn)的位置。的位置。 階碼只能是一個(gè)帶符號的整數(shù)，階碼只能是一個(gè)帶符號的整數(shù)，階碼本身的小數(shù)點(diǎn)約定在階碼的最階碼本身的小數(shù)點(diǎn)約定在階碼的最右面。右面。 尾數(shù)表示數(shù)的有效部分，是純尾數(shù)表示數(shù)的有效部分，是純小數(shù)。其小數(shù)點(diǎn)約定在數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)。其小數(shù)點(diǎn)約定在數(shù)符與尾數(shù)之間。之間。 在浮點(diǎn)數(shù)表示中，階符與數(shù)符在浮點(diǎn)數(shù)表示中，階符與數(shù)符各占一位，階碼的位數(shù)表示數(shù)的大各占一位，階碼的位數(shù)表示數(shù)的大小范圍，尾數(shù)的位數(shù)表示數(shù)的精度。小范圍，尾數(shù)的位數(shù)表示數(shù)的精度。例：設(shè)階碼為例：設(shè)階碼為6 6位，尾數(shù)為位，尾數(shù)為8 8位，則二進(jìn)制數(shù)位，則二進(jìn)制數(shù)-1101.010-1101

29、.010的浮點(diǎn)數(shù)的存放形式為：的浮點(diǎn)數(shù)的存放形式為：3. 3. 帶符號數(shù)的運(yùn)算帶符號數(shù)的運(yùn)算符號位符號位 “ “0 0”表示正表示正 、 “ “1 1”表示表示負(fù)負(fù)運(yùn)算帶來問題復(fù)雜性運(yùn)算帶來問題復(fù)雜性: :1 10 01 10 01 11 10 00 0例例 -5 + 4-5 + 4的結(jié)果應(yīng)為的結(jié)果應(yīng)為 -1-1。但在計(jì)算機(jī)中若按照上面講的符。但在計(jì)算機(jī)中若按照上面講的符號位同時(shí)和數(shù)值參加運(yùn)算，則運(yùn)算如下：號位同時(shí)和數(shù)值參加運(yùn)算，則運(yùn)算如下： 10000101 -5 的 機(jī) 器數(shù) + 00000100 4 的 機(jī) 器數(shù) 10001001 運(yùn)算 結(jié) 果為 -9 若要考慮符號位的處理，則運(yùn)算變得復(fù)

30、雜。為了解決此類若要考慮符號位的處理，則運(yùn)算變得復(fù)雜。為了解決此類問題，引入了多種編碼表示方式，常用的是：問題，引入了多種編碼表示方式，常用的是：原碼、反碼和補(bǔ)原碼、反碼和補(bǔ)碼，其實(shí)質(zhì)是對負(fù)數(shù)表示的不同編碼。碼，其實(shí)質(zhì)是對負(fù)數(shù)表示的不同編碼。0X1|X|0=XX=0+7： 00000111 +0：00000000 - - 7： 10000111 - - 0：10000000 X原原=(2) (2) 反碼反碼 對于正數(shù)與原碼相同；對于負(fù)數(shù)數(shù)符位為對于正數(shù)與原碼相同；對于負(fù)數(shù)數(shù)符位為1 1，其，其數(shù)值位取反。數(shù)值位取反。0X1|X|0=XX=0 +7： 00000111 +0：00000000 -

31、 -7： 11111000 - - 0：11111111 X反反=4.4.帶符號數(shù)的表示帶符號數(shù)的表示 假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用8 8位。位。(1)(1)原碼原碼 其數(shù)符位其數(shù)符位0 0表示正，表示正，1 1表示負(fù)；其數(shù)值部分就是該數(shù)表示負(fù)；其數(shù)值部分就是該數(shù)絕對值的二進(jìn)制表示。絕對值的二進(jìn)制表示。0=X+7： 00000111 +0：00000000 0X1|X|+1 X=0 - - 7： 11111001 - - 0：00000000 X補(bǔ)補(bǔ)=(3)(3)補(bǔ)碼補(bǔ)碼 補(bǔ)碼：對于正整數(shù)其補(bǔ)碼與原碼相同；對于負(fù)數(shù)，數(shù)符補(bǔ)碼：對于正整數(shù)其補(bǔ)碼與原碼相同；對于負(fù)數(shù)，數(shù)符位為位為1

32、 1，其數(shù)值位取反，最右位加，其數(shù)值位取反，最右位加1 1，即為反碼加即為反碼加1 1。例例 -5 + 4-5 + 4。正整數(shù)4的補(bǔ)碼為 00000100；負(fù)整數(shù) -5的原碼為 10000101；反碼為 11111010；補(bǔ)碼為 11111011。 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 1 0 0 4的補(bǔ)碼 + 1 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 0 1 1 -5的補(bǔ)碼 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 補(bǔ)碼相加的結(jié)果 運(yùn)算結(jié)果1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1，正好是 -1的補(bǔ)碼形式。字符字符 1. 1. 常見的

33、信息編碼常見的信息編碼1 1）BCDBCD碼碼 BCDBCD碼就是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)。也即用四位二進(jìn)制表示碼就是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)。也即用四位二進(jìn)制表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。 （5454）D =D =（0101010001010100）BCDBCD2 2）ASCIIASCII碼碼 國際上通用的西文字符編碼就是所謂的國際上通用的西文字符編碼就是所謂的ASCIIASCII碼（碼（American American Standard Code for Information InterchangeStandard Code for Information Interchange）。）。3

34、3）漢字編碼）漢字編碼 漢字的編碼主要分為三類，數(shù)字編碼，拼音，字形碼（如漢漢字的編碼主要分為三類，數(shù)字編碼，拼音，字形碼（如漢語拼音）、數(shù)字（區(qū)位碼）、或特殊符號（五筆字形）構(gòu)成。語拼音）、數(shù)字（區(qū)位碼）、或特殊符號（五筆字形）構(gòu)成。4 4）機(jī)內(nèi)碼）機(jī)內(nèi)碼 機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部對信息進(jìn)行處理、內(nèi)部存儲、傳輸機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部對信息進(jìn)行處理、內(nèi)部存儲、傳輸所用的代碼。所用的代碼。2. 2. 西文字符西文字符( (掌握掌握) ) ACSIIACSII碼碼( (American Standard Code for Information Interchange 美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼美國信息交

35、換標(biāo)準(zhǔn)代碼 ) 128 128個(gè)常用字符，用個(gè)常用字符，用7 7位二進(jìn)制編碼，從位二進(jìn)制編碼，從0 0到到127127 控制字符：控制字符：0 03232，127127；普通字符：；普通字符：9494個(gè)。個(gè)。例如：例如：“a”a”字符的編碼為字符的編碼為11000011100001，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是9797； 換行換行 0AH 100AH 10 回車回車 0DH 130DH 13 空格空格 20H 3220H 32 0 09 30H9 30H39H 39H 48485757 A AZ 41HZ 41H5AH 5AH 65659090 a az 61Hz 61H7AH 7AH

36、9797122122ASCIIASCII碼表碼表00000000 00010001 00100010 00110011 01000100 01010101 01100110 01110111 10001000 10011001 10101010 10111011 11001100 11011101 11101110 11111111000NULNULBSBSDELDELCANCANSPSP( (0 08 8 H HP PX X h hp px x001SOHSOHHTHTDC1DC1EMEM! !) )1 19 9A AI IQ QY Ya ai iq qy y010STXSTXLFLFDC2

37、DC2SUBSUB“* *2 2: :B BJ JR RZ Zb bj jr rz z011ETXETXVTVTDC3DC3ESCESC# #+ +3 3; ;C CK KS S c ck ks s 100EOTEOTFFFFDC4DC4FSFS$ $, ,4 4 F FN NV Vf fn nv v 111BELBELSISIETBETBUSUS/ /7 7? ?G GO OW Wg go ow wDELDELd d2 2d d1 1d d0 0 即低即低3 3位位d6d5d4d3 即高即高4 4位位漢字漢字信息處理流程漢字漢字信息處理流程 英文是拼音文字，采用不超過英文是拼音文字，采用不超

38、過128128種字符的字種字符的字符集就能滿足英文處理的需要，在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)符集就能滿足英文處理的需要，在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，輸入、存儲和輸出都可以使用同一種編碼，輸中，輸入、存儲和輸出都可以使用同一種編碼，輸入碼和機(jī)內(nèi)碼是一樣的。入碼和機(jī)內(nèi)碼是一樣的。 漢字是象形文字，種類繁多，漢字是象形文字，種類繁多，GB2312-80GB2312-80中常中常用漢字用漢字67636763個(gè)。因此，漢字處理技術(shù)首先要解決的個(gè)。因此，漢字處理技術(shù)首先要解決的是漢字的輸入、計(jì)算機(jī)內(nèi)部的編碼（機(jī)內(nèi)碼）及漢是漢字的輸入、計(jì)算機(jī)內(nèi)部的編碼（機(jī)內(nèi)碼）及漢字的輸出。字的輸出。 漢字通過輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)；漢字通過輸入

39、設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)；再通過漢字再通過漢字編碼系統(tǒng)將輸入碼轉(zhuǎn)換成國標(biāo)碼，將國標(biāo)碼每個(gè)字編碼系統(tǒng)將輸入碼轉(zhuǎn)換成國標(biāo)碼，將國標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)的最高位變?yōu)楣?jié)的最高位變?yōu)椤?”1”生成機(jī)內(nèi)碼；生成機(jī)內(nèi)碼；機(jī)內(nèi)碼對應(yīng)地機(jī)內(nèi)碼對應(yīng)地轉(zhuǎn)換成地址碼，從漢字庫中取到相應(yīng)的漢字字形；轉(zhuǎn)換成地址碼，從漢字庫中取到相應(yīng)的漢字字形；在輸出設(shè)備上輸出漢字。在輸出設(shè)備上輸出漢字。3. 3. 漢字編碼漢字編碼( (了解了解) )漢字輸入漢字輸入輸入碼輸入碼國標(biāo)碼國標(biāo)碼機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼地址碼地址碼字形碼字形碼漢字輸出漢字輸出(1) (1) 漢字輸入碼漢字輸入碼 輸入碼供用戶通過輸入裝置輸入到計(jì)算機(jī)而編制的編碼。輸入碼供用戶通過輸入裝置輸入

40、到計(jì)算機(jī)而編制的編碼。音碼類：音碼類：全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABCABC等等 形碼類：形碼類：五筆字型法等；五筆字型法等；數(shù)字編碼：數(shù)字編碼：區(qū)位碼、電報(bào)碼。區(qū)位碼、電報(bào)碼。(2) (2) 漢字國標(biāo)碼漢字國標(biāo)碼(GB2312(GB231280)80) 國標(biāo)碼又稱為交換碼，它主要用于不同漢字處理系統(tǒng)之間國標(biāo)碼又稱為交換碼，它主要用于不同漢字處理系統(tǒng)之間進(jìn)行漢字交換。它與區(qū)位碼的關(guān)系是：將某個(gè)漢字的區(qū)位碼的進(jìn)行漢字交換。它與區(qū)位碼的關(guān)系是：將某個(gè)漢字的區(qū)位碼的“區(qū)號區(qū)號”和和“位號位號”分別加上十進(jìn)制的分別加上十進(jìn)制的3232。 國標(biāo)區(qū)位碼將漢字和符號

41、分為國標(biāo)區(qū)位碼將漢字和符號分為9494個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)9494個(gè)字符。個(gè)字符。 一級漢字一級漢字37553755個(gè)，按拼音排列，二級漢字個(gè)，按拼音排列，二級漢字30083008個(gè)，按偏旁個(gè)，按偏旁部首排列，部首順序按依筆劃多少排列。共部首排列，部首順序按依筆劃多少排列。共67636763個(gè)漢字。個(gè)漢字。 機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部對信息進(jìn)行處理、內(nèi)部存儲、傳輸所用的機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部對信息進(jìn)行處理、內(nèi)部存儲、傳輸所用的漢字代碼。漢字代碼。 漢字?jǐn)?shù)量多，用個(gè)字節(jié)來存放漢字的編碼。兩個(gè)字節(jié)共漢字?jǐn)?shù)量多，用個(gè)字節(jié)來存放漢字的編碼。兩個(gè)字節(jié)共1616位，可位，可以表示以表示2 21616=65

42、536=65536個(gè)可區(qū)別的碼，如果兩個(gè)字節(jié)各用位，則可表示個(gè)可區(qū)別的碼，如果兩個(gè)字節(jié)各用位，則可表示2 21414=16384=16384個(gè)可區(qū)別的碼。個(gè)可區(qū)別的碼。一個(gè)碼代表一個(gè)漢字，這已夠用了。一個(gè)碼代表一個(gè)漢字，這已夠用了。 現(xiàn)在我國的漢字信息系統(tǒng)采用了與現(xiàn)在我國的漢字信息系統(tǒng)采用了與ASCII ASCII 碼相應(yīng)的位碼方案，碼相應(yīng)的位碼方案，用個(gè)位構(gòu)成一個(gè)漢字機(jī)內(nèi)碼。用個(gè)位構(gòu)成一個(gè)漢字機(jī)內(nèi)碼。 為了實(shí)現(xiàn)中西文兼容，通常利用字節(jié)的最高位來區(qū)分某個(gè)碼值為了實(shí)現(xiàn)中西文兼容，通常利用字節(jié)的最高位來區(qū)分某個(gè)碼值是代表漢字或是代表漢字或ASCII ASCII 碼字符。其體的作法是，若最高位為碼字

43、符。其體的作法是，若最高位為“”視視為漢字符，最高位為為漢字符，最高位為“”視為視為ASCIIASCII碼字符。所以漢字的機(jī)內(nèi)碼就碼字符。所以漢字的機(jī)內(nèi)碼就在上述的國標(biāo)碼的基礎(chǔ)上，把個(gè)字節(jié)的最高位一律由在上述的國標(biāo)碼的基礎(chǔ)上，把個(gè)字節(jié)的最高位一律由“改為改為“”而構(gòu)成。而構(gòu)成。 漢字漢字 國標(biāo)碼國標(biāo)碼 漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼 中中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 華華 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B (3) (3) 漢字機(jī)內(nèi)碼漢字機(jī)內(nèi)碼 漢字字形碼又稱為漢字漢字字形碼又稱為漢字字模字模是漢字字型的字模數(shù)據(jù)，用于漢字是漢字字型的字模數(shù)據(jù)，用于漢字在顯示或打印輸出。漢字字形碼通常有兩種表示方式：在顯示或打印輸出。漢字字形碼通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣和矢量點(diǎn)陣和矢量（描述漢字字形的輪廓特征）（描述漢字字形的輪廓特征）表示方式。表示方式。 用點(diǎn)陣表示字型時(shí)，漢字字型碼就是這個(gè)漢字字型點(diǎn)陣的代碼用點(diǎn)陣表示字型時(shí)，漢字字型碼就是這個(gè)漢字字型點(diǎn)陣的代碼。是用點(diǎn)陣表示的