章電子計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、1 章 電子計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第電子計(jì)算機(jī)是人類20世紀(jì)最偉大的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一。世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) 誕生于1946年。幾十年來(lái)，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，已經(jīng)成為人們今天使用最為廣泛的現(xiàn)代化工具。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為中心的計(jì)算機(jī)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)的迫切性。計(jì)算機(jī)知識(shí)和技術(shù)已經(jīng)被看成是一種基礎(chǔ)文化，是現(xiàn)代社會(huì)中個(gè)人知識(shí)結(jié)構(gòu)的一個(gè)必不可少的部分。要利用計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題，就應(yīng)當(dāng)對(duì)計(jì)算機(jī)有一個(gè)最基本的了解，例如：計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、基本組成及其信息表示，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本常識(shí)，計(jì)算機(jī)病毒等。本章主要討論以上問(wèn)題。1.

2、1 電子計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.1.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展1946年2月，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生，稱為“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（electronic numerical integrator and calculator）”，簡(jiǎn)稱ENIAC。它是由莫克利（J. Mauchly）教授和他的學(xué)生?？颂兀↗. P. Eckert）博士共同研制完成。第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)共用了18 000個(gè)電子管、10 000只電容和7 000個(gè)電阻，總重30噸，功率150千瓦，占地面積170平方米，每秒執(zhí)行5 000次加法運(yùn)算。雖然它和今天的計(jì)算機(jī)相比而言還相當(dāng)“笨拙”，功能也遠(yuǎn)不如現(xiàn)在的一臺(tái)普通微

3、機(jī)，但它卻在人類文明史上具有劃時(shí)代的意義，表明了計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)。人們根據(jù)計(jì)算機(jī)的性能和當(dāng)時(shí)的軟硬件技術(shù)狀況，將計(jì)算機(jī)的發(fā)展劃分為4個(gè)階段，每一階段在技術(shù)上都是一次新的突破，在性能上都是一次質(zhì)的飛躍。目前科學(xué)家正在致力于研制和開(kāi)發(fā)第五代電子計(jì)算機(jī)。1第一代：電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代（19461957年）其主要特點(diǎn)是：（1）使用電子管作為基本邏輯部件，體積大、耗電多，可靠性差、成本高。（2）采用電子射線管作為存儲(chǔ)部件，容量小，后來(lái)外存儲(chǔ)器使用了磁鼓存儲(chǔ)信息，擴(kuò)充了容量。（3）沒(méi)有系統(tǒng)軟件，只能用機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編程；輸入與輸出主要用穿孔的紙帶或卡片，編程與上機(jī)都很費(fèi)時(shí)費(fèi)力。2第二代：晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代（

4、19581964年）其主要特點(diǎn)是：（1）用晶體管代替電子管作為基本邏輯部件，具有速度快、壽命長(zhǎng)、重量輕、體積小、省電等優(yōu)點(diǎn)。（2）普遍采用磁芯作為主存儲(chǔ)器，采用磁盤/磁鼓作為外存儲(chǔ)器。（3）出現(xiàn)系統(tǒng)軟件，提出了操作系統(tǒng)概念，出現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言，如FORTRAN、ALGO- L60等。3第三代：集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（19651970年）其主要特點(diǎn)是：（1）使用中、小規(guī)模集成電路作為基本邏輯部件，從而使計(jì)算機(jī)體積更小、耗電更省、成本更低、運(yùn)算速度有了更大提高。（2）采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存，使存儲(chǔ)容量和存取速度有了大幅度的提高，增強(qiáng)了系統(tǒng)的處理能力。（3）系統(tǒng)軟件有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)。（4）在

5、程序設(shè)計(jì)方法上采用了結(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。4第四代：大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（1971年至今）其主要特點(diǎn)是：（1）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)了微型計(jì)算機(jī)。（2）作為主存的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其集成度越來(lái)越高，容量越來(lái)越大；外存儲(chǔ)器廣泛使用軟、硬磁盤和光盤，近年來(lái)還出現(xiàn)了優(yōu)盤和可移動(dòng)磁盤。（3）各種便捷的輸入輸出設(shè)備相繼出現(xiàn)。（4）軟件產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，各種實(shí)用軟件層出不窮。（5）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)把世界緊密聯(lián)系在一起。（6）多媒體技術(shù)崛起。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，日本、美國(guó)、歐洲等發(fā)

6、達(dá)國(guó)家都宣布開(kāi)始新一代計(jì)算機(jī)的研究，先后出現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)等提法。比較普遍的觀點(diǎn)是新一代計(jì)算機(jī)應(yīng)該是智能型的，它能模擬人的智能行為，理解人類自然語(yǔ)言，并繼續(xù)向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化方向發(fā)展。1.1.2 電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)從古至今，人類發(fā)明了無(wú)數(shù)的機(jī)器，幾乎所有的機(jī)器都是人類體能的一種延伸，惟獨(dú)計(jì)算機(jī)有別于其他任何機(jī)器，在一定條件下能代替人腦自動(dòng)工作。電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主要有以下4個(gè)方面：（1）運(yùn)算速度快；（2）計(jì)算精度高；（3）具有記憶和邏輯判斷的能力；（4）具有自動(dòng)執(zhí)行程序的能力。1.1.3 電子計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)按其功能可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。專用計(jì)

7、算機(jī)是指為解決某一專門問(wèn)題而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，功能單一，適應(yīng)性差，但是在特定用途下最有效、最經(jīng)濟(jì)，速度最快。通用計(jì)算機(jī)是指為解決多方面問(wèn)題而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，功能齊全，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適應(yīng)性強(qiáng)，目前所說(shuō)的計(jì)算機(jī)一般都是指通用計(jì)算機(jī)。根據(jù)計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題的規(guī)模、功能、速度、存儲(chǔ)容量等綜合性指標(biāo)，1989年11月，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）的一個(gè)委員會(huì)根據(jù)當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，提出將計(jì)算機(jī)劃分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、服務(wù)器和工作站6類，現(xiàn)將它們分別介紹如下：1巨型機(jī)巨型計(jì)算機(jī)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度最快，存儲(chǔ)容量大，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，價(jià)格最昂貴，主要用于進(jìn)行極其復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算和研究。2大型機(jī)大型機(jī)規(guī)

8、模僅次于巨型機(jī)，有比較完善的指令系統(tǒng)和豐富的外部設(shè)備，主要用于計(jì)算中心和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。3小型機(jī)小型機(jī)與大型機(jī)相比，成本較低，規(guī)模較小，維護(hù)容易。小型機(jī)用途廣泛，既可用于科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，也可用于生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集及分析處理。4微型機(jī)微型機(jī)又稱為“個(gè)人計(jì)算機(jī)”，簡(jiǎn)稱PC（personal computer），是第四代計(jì)算機(jī)時(shí)期出現(xiàn)的一個(gè)機(jī)種，它雖然問(wèn)世較晚，卻發(fā)展迅猛?，F(xiàn)在初學(xué)者接觸和認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)基本上都是從PC開(kāi)始的。自1971年Intel公司研制成功第一個(gè)微處理器Intel 4004以來(lái)，微處理器經(jīng)歷了4位（4004）、8位（8080）、16位（8086）、32位（80386、804

9、86）和64位（Pentium）等5代。微型機(jī)由微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和輸入輸出接口等芯片組裝，使得它較之小型機(jī)體積更小，價(jià)格更低，靈活性更好，可靠性更高，使用更加方便。微型機(jī)是我們?nèi)粘Ｉ钪衅毡槭褂玫囊环N機(jī)型。5服務(wù)器在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，可供多個(gè)用戶共享的、高性能的計(jì)算機(jī)就是服務(wù)器。與普通計(jì)算機(jī)相比，服務(wù)器一般具有大容量的存儲(chǔ)設(shè)備和豐富的外部設(shè)備，其上運(yùn)行的是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，要求較高的運(yùn)行速度。服務(wù)器上的資源可供網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)用戶同時(shí)共享。6工作站工作站（workstation）實(shí)際上就是一臺(tái)高檔微機(jī)，是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)電腦。工作站通常都配有大屏幕顯示器和大容量的內(nèi)、外存儲(chǔ)器，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和高性

10、能的圖形處理功能，易于聯(lián)網(wǎng)。1.1.4 電子計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛滲透到人類社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。從科研、生產(chǎn)、國(guó)防、文化、教育、衛(wèi)生直到家庭生活，都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)提供的服務(wù)。計(jì)算機(jī)促進(jìn)了生產(chǎn)率的大幅度提高，把社會(huì)生產(chǎn)力提高到前所未有的水平。其主要應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為以下幾類：1科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，也是當(dāng)初發(fā)明計(jì)算機(jī)的初衷。與人工計(jì)算相比，計(jì)算機(jī)不僅速度快，而且精度高。今天，科學(xué)計(jì)算在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中所占的比重不斷下降，但在天文、地質(zhì)、生物、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科以及空間技術(shù)、新材料研制、原子能研究等高新技術(shù)領(lǐng)域中，仍然占有重要的地位。許多領(lǐng)域?qū)τ?jì)算的精度和速度仍不時(shí)提出更高的

11、要求。2數(shù)據(jù)處理早在20世紀(jì)50年代，人們就開(kāi)始把登記賬目等單調(diào)的事務(wù)工作交給計(jì)算機(jī)處理。20世紀(jì)60年代初期，大銀行、大企業(yè)和政府機(jī)關(guān)紛紛用計(jì)算機(jī)處理賬冊(cè)、管理倉(cāng)庫(kù)或統(tǒng)計(jì)報(bào)表，從數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、整理到檢索統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大，很快就超過(guò)了科學(xué)計(jì)算，成為最大的計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。直到現(xiàn)在，數(shù)據(jù)處理在所有計(jì)算機(jī)應(yīng)用中仍穩(wěn)居第一位，耗用的機(jī)時(shí)大約占全部計(jì)算機(jī)應(yīng)用機(jī)時(shí)的三分之二。數(shù)據(jù)處理是現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)。它不僅用來(lái)處理日常的事務(wù)，而且能支持科學(xué)的管理與決策。隨著數(shù)據(jù)處理應(yīng)用的發(fā)展，在硬件上刺激了大容量存儲(chǔ)器和高速度、高質(zhì)量輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，在軟件上推動(dòng)了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、表處理軟件、繪圖軟件以及

12、分析和預(yù)測(cè)軟件等軟件包的開(kāi)發(fā)。3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/輔助制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD，computer aided design）是利用計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，并使人們從單調(diào)枯燥、繁重易錯(cuò)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，以便從事更有創(chuàng)造性的勞動(dòng)?，F(xiàn)在，CAD已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、船舶、汽車、紡織、服裝、化工、建筑以及計(jì)算機(jī)自身的設(shè)計(jì)之中。計(jì)算機(jī)輔助制造（computer aided manufacturing，CAM）是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的管理、控制和操作，如應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理生產(chǎn)過(guò)程中所需要的數(shù)據(jù)并控制機(jī)器的運(yùn)行，控制材料和半成品部件的流動(dòng)，以及對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試和檢

13、驗(yàn)等。CAM技術(shù)可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。4辦公自動(dòng)化辦公自動(dòng)化（office automation）簡(jiǎn)稱OA，是20世紀(jì)70年代中期首先在發(fā)達(dá)國(guó)家中發(fā)展起來(lái)的一門綜合性技術(shù)。它是計(jì)算機(jī)、通信與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是目前適用面最廣的應(yīng)用之一。長(zhǎng)期以來(lái)，辦公離不開(kāi)筆和紙，但是隨著PC和字處理軟件的推廣，一個(gè)由PC、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等構(gòu)成的現(xiàn)代辦公環(huán)境逐步形成。近幾年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)的推廣和OA設(shè)備的完善，辦公自動(dòng)化在電子郵件系統(tǒng)、遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)、高密度電子文件、多媒體綜合處理等方面都有許多新進(jìn)展。一個(gè)由OA網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)的新辦公系統(tǒng)，最終將取代傳統(tǒng)的分

14、散的辦公室，更好地適應(yīng)信息社會(huì)的需要。5網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的單機(jī)使用。隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已從獨(dú)立的單機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代。從美國(guó)國(guó)防部高級(jí)計(jì)劃研究署決定建立ARPA（Advanced Research Project Agency）網(wǎng)，到現(xiàn)在的Internet，已經(jīng)形成了跨越全球的網(wǎng)絡(luò)。另外像校園網(wǎng)、銀行內(nèi)部網(wǎng)等，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)處不在。利用網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)資源共享，同時(shí)人們可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送電子郵件（E-mail）、傳真、進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換等，還可利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)上尋呼、實(shí)時(shí)的網(wǎng)上交談（chat）、網(wǎng)上電話、網(wǎng)上課堂、網(wǎng)上視頻會(huì)議等。6人工智能

15、人工智能（artificial intelligence）簡(jiǎn)稱AI，是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬與人的智能有關(guān)的復(fù)雜行為，如語(yǔ)言理解、圖像識(shí)別、常識(shí)性推理、判斷和學(xué)習(xí)、規(guī)劃問(wèn)題求解的能 力等。人工智能領(lǐng)域包括自然語(yǔ)言處理、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)、問(wèn)題求解、自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、智能數(shù)據(jù)庫(kù)檢索系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、機(jī)器人等方面。在過(guò)去的20年中，已相繼建立了一些具有人工智能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)下棋、機(jī)器人足球賽、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)翻譯、專家系統(tǒng)等。7計(jì)算機(jī)輔助教育計(jì)算機(jī)輔助教育（CBE，computer based education）包括計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（computer aided instruction，CAI

16、）和計(jì)算機(jī)管理教學(xué)（computer managed instruction，CMI）兩個(gè) 部分。利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大、具有人機(jī)對(duì)話功能和處理各種信息的功能等設(shè)計(jì)制作的CAI課件，可以模擬各學(xué)科的教學(xué)過(guò)程，突破某些利用傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以解決的教學(xué)難點(diǎn)。CAI最大的特色是交互教育和個(gè)別輔導(dǎo)，做到因材施教。當(dāng)然，利用因特網(wǎng)（Internet），還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育和網(wǎng)上教學(xué)。1.2 電子計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示信息是事物存在的方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及這種方式或狀態(tài)的直接或間接的表達(dá)。因此，信息并非事物本身，而是表征事物，即由事物發(fā)出的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)和信號(hào)等。在人類社會(huì)中，信息是以文字、語(yǔ)言、聲音、圖像、圖

17、形、氣味、顏色、光譜等形式出現(xiàn)的。信息是人類社會(huì)賴以存在和發(fā)展的必不可少的基本要素之一。數(shù)據(jù)是描述客觀事物的數(shù)、字符以及所有能輸入計(jì)算機(jī)并能被計(jì)算機(jī)處理的符號(hào)集合。數(shù)據(jù)是信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示形式。1.2.1 電子計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)算初學(xué)者看到計(jì)算機(jī)豐富多彩的應(yīng)用，有時(shí)會(huì)覺(jué)得“不可思議”。實(shí)際上不論計(jì)算機(jī)的應(yīng)用如何千變?nèi)f化，總是離不開(kāi)信息處理；而信息處理的方法，又離不開(kāi)三類基本運(yùn)算，即算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。1算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算是計(jì)算機(jī)的最基本運(yùn)算。在計(jì)算機(jī)的中央處理單元（CPU）中有一個(gè)稱為運(yùn)算器的核心部件，支持計(jì)算機(jī)執(zhí)行加、減、乘、除等四則運(yùn)算。其余的復(fù)雜運(yùn)算，如函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算、對(duì)數(shù)運(yùn)

18、算等都可以轉(zhuǎn)化為四則運(yùn)算進(jìn)行計(jì)算。隨著計(jì)算機(jī)在科學(xué)計(jì)算方面的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的數(shù)值計(jì)算方法，就是研究把各種復(fù)雜的計(jì)算轉(zhuǎn)化為能用基本運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的方法。在某些比較簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)上，甚至可以只用加法就可以實(shí)現(xiàn)一切運(yùn)算。2關(guān)系運(yùn)算所謂關(guān)系運(yùn)算是比較兩個(gè)數(shù)據(jù)的大小關(guān)系的運(yùn)算。關(guān)系運(yùn)算符包括“大于（>）”、“大于等于（>=）”、“等于（=）”、“小于（<）”、“小于等于（<=）”、“不等于（<>、！=）”等種類。關(guān)系運(yùn)算可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，關(guān)系運(yùn)算的使用十分普遍。數(shù)據(jù)排序、數(shù)據(jù)檢索、實(shí)時(shí)控制、模式識(shí)別等都需要建立在比較的基礎(chǔ)上。關(guān)系運(yùn)算在計(jì)算機(jī)應(yīng)

19、用中占有重要的地位。3邏輯運(yùn)算在計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)中，有表示正確或錯(cuò)誤判斷的邏輯數(shù)據(jù)。與算術(shù)數(shù)據(jù)不同，邏輯數(shù)據(jù)只能表示“真”、“假”兩種數(shù)值。通常用“T（True）”或“1”表示真，“F（False）”或“0”表示假。對(duì)邏輯數(shù)據(jù)的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算。在邏輯運(yùn)算中經(jīng)常使用的邏輯運(yùn)算符有“與”、“或”、“非”三種。若有邏輯數(shù)據(jù)A和邏輯數(shù)據(jù)B，則對(duì)它們進(jìn)行邏輯運(yùn)算可得如下命題：· A與B：當(dāng)邏輯數(shù)據(jù)A和邏輯數(shù)據(jù)B同時(shí)為真（“T”）時(shí)，該命題為真，當(dāng)邏輯數(shù)據(jù)A和邏輯數(shù)據(jù)B中任一個(gè)為假（“F”）時(shí)，該命題都為假。· A或B：當(dāng)邏輯數(shù)據(jù)A和邏輯數(shù)據(jù)B中任一個(gè)為真（“T”）時(shí)，該命題都為真，

20、當(dāng)邏輯數(shù)據(jù)A和邏輯數(shù)據(jù)B都為假（“F”）時(shí)，該命題才為假。· 非A：當(dāng)邏輯數(shù)據(jù)A為真（“T”）時(shí)，該命題為假，當(dāng)邏輯數(shù)據(jù)A為假（“F”）時(shí)，該命題為真。表1.1、表1.2和表1.3中列出了3種邏輯運(yùn)算的輸入與輸出的關(guān)系。 表1.1 “與”運(yùn)算 表1.2 “或”運(yùn)算 表1.3 “非”運(yùn)算輸入A輸入B輸出結(jié)果輸入A輸入B輸出結(jié)果輸入A輸出結(jié)果0011010100010011010101110110在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，經(jīng)常要對(duì)一件事的真、假作出判斷。如果判斷的問(wèn)題比較復(fù)雜，就要用到邏輯運(yùn)算。例如，某單位要招聘30歲以下（條件A）的男性（條件B）若干名，那么對(duì)每個(gè)應(yīng)聘者都應(yīng)檢查兩個(gè)條件：條件A（

21、年齡小于等于30）和條件B（性別為男），只有A和B兩個(gè)條件都滿足，才允許他報(bào)名。在一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，上述三種運(yùn)算通常都有，只不過(guò)所占的比例不同。例如在科學(xué)計(jì)算類應(yīng)用中，算術(shù)運(yùn)算比重一般比較大；而在數(shù)據(jù)處理類應(yīng)用中，關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算可能用得更多一些。1.2.2 電子計(jì)算機(jī)中的數(shù)制1進(jìn)位計(jì)數(shù)制在日常生活中人們習(xí)慣于用十進(jìn)制計(jì)數(shù)。十進(jìn)制的特點(diǎn)是“逢十進(jìn)一”。在十進(jìn)制數(shù)中，需要用到10個(gè)數(shù)字符號(hào)09，即十進(jìn)制數(shù)中的每一位數(shù)字都是這10個(gè)數(shù)字符號(hào)之一。除了十進(jìn)制數(shù)外，有時(shí)也采用其他進(jìn)制計(jì)數(shù)。例如，計(jì)算時(shí)間采用六十進(jìn)制，1分鐘為60秒，其特點(diǎn)為“逢六十進(jìn)一”。一切進(jìn)位計(jì)數(shù)制都有兩個(gè)共同點(diǎn)，即按基數(shù)來(lái)進(jìn)位

22、或借位；用位權(quán)值來(lái)計(jì)數(shù)。（1）基數(shù)不同的計(jì)數(shù)制是以基數(shù)來(lái)區(qū)分的：· 十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是10，用09十個(gè)數(shù)碼表示，逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。· 二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是2，用0、1兩個(gè)數(shù)碼表示，因此二進(jìn)制數(shù)是由0和1組成的。· 八進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是8，用07八個(gè)數(shù)碼表示。· 十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是16，用09十個(gè)數(shù)碼和A、B、C、D、E、F六個(gè)字符表示。如果用R表示基數(shù)，則在執(zhí)行加法和減法時(shí)，要遵守“逢R進(jìn)一，借一當(dāng)R”的 規(guī)則。（2）位權(quán)在一個(gè)十進(jìn)制數(shù)中，同一個(gè)數(shù)字符號(hào)在不同位置上所代表的值是不同的。例如，數(shù)字8在十位數(shù)位置上表示80，在百位數(shù)位置上表示800，而在小數(shù)點(diǎn)后第一

23、位則表示0.8。通常稱某個(gè)固定位置上的計(jì)數(shù)單位為位權(quán)。在任何數(shù)制中，一個(gè)數(shù)的每個(gè)位置各有一個(gè)位權(quán)值。一個(gè)數(shù)通常可以從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始給各位編號(hào)。往左，第一位為0，依次為1、2、3、；往右，依次為1、2、3、。各位的位權(quán)值分別是其基數(shù)R的相應(yīng)編號(hào)次冪。為了便于對(duì)4種不同進(jìn)位制數(shù)的表示方法進(jìn)行比較，它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1.4所示。表1.4 4種不同進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系十 進(jìn) 制二 進(jìn) 制八 進(jìn) 制十 六 進(jìn) 制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D1411101

24、6E15111117F161000020102計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)表示在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，一切信息（包括數(shù)值、字符、計(jì)算機(jī)指令等）的存儲(chǔ)、處理與傳送均采用二進(jìn)制的形式。在計(jì)算機(jī)中的數(shù)采用二進(jìn)制表示而不是用十進(jìn)制表示。這是因?yàn)椋?電路簡(jiǎn)單。計(jì)算機(jī)是由電子器件組成的。采用二進(jìn)制，只需表示0和1兩種狀態(tài)，在電路中可以用兩個(gè)不同的狀態(tài)低電平（0）和高電平（1）來(lái)表示，其運(yùn)算電路的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。而若采用十進(jìn)制，則需要制造出10種穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件分別代表十進(jìn)制中的10個(gè)數(shù)字符號(hào)，這在技術(shù)上幾乎是不可能的。 簡(jiǎn)化運(yùn)算。二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，所以運(yùn)算法則比較簡(jiǎn)單，使計(jì)算機(jī)運(yùn)算器的硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，控制上也就簡(jiǎn)單多

25、了。 工作可靠。使用二進(jìn)制數(shù)，用電信號(hào)表示數(shù)碼只需兩個(gè)狀態(tài)，數(shù)碼越少，電信號(hào)就越少、越簡(jiǎn)單、越清楚，數(shù)字的傳輸和處理就越不容易出錯(cuò)，計(jì)算機(jī)工作的可靠性就越高。鑒于以上3個(gè)主要原因，在計(jì)算機(jī)中都使用二進(jìn)制。而人們習(xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，因此對(duì)于使用計(jì)算機(jī)的人員來(lái)說(shuō)，了解不同進(jìn)制的特點(diǎn)及它們的轉(zhuǎn)換方法是必需的。1.2.3 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)算法則非常簡(jiǎn)單。二進(jìn)制的基本運(yùn)算是加法與減法，因?yàn)槔枚M(jìn)制的加法與減法可進(jìn)行二進(jìn)制的乘法和除法運(yùn)算（即可將乘法和除法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為加法與減法運(yùn)算）。1加法加法規(guī)則：0 + 0 = 0加法規(guī)則：0 + 1 = 1 + 0 = 1加法規(guī)則：1 + 1 = 1

26、0（逢二進(jìn)位）例：二進(jìn)制數(shù)1101與1011相加 被加數(shù) (1 1 0 1)2  (13)10 加 數(shù) (1 0 1 1)2  (11)10 進(jìn) 位 +) 1 1 1 和 數(shù)  (1 1 0 0 0)2  (24)10 結(jié) 果： (1101)2 + (1011)2 = (11000)22減法減法規(guī)則：0 0 = 1 1 = 0加法規(guī)則：1 0 = 1加法規(guī)則：0 1 = 1（向高位借一）例：二進(jìn)制數(shù)11000011與00101101相減被減數(shù) (1 1 0 0 0 0 1 1)2  (195)10減 數(shù) (0 0 1 0 1 1 0 1)2  (45)10借 位 )  1 1 1 1差 數(shù) (1 0 0 1 0 1 1 0)2  (150)10結(jié) 果： (11000011)2 (00101101)2 = (10010110)2 1.2.4 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)中只有兩個(gè)數(shù)字符號(hào)0與1，其特點(diǎn)是“逢二進(jìn)一”。與十進(jìn)制數(shù)一樣，在二進(jìn)制數(shù)中，每一個(gè)數(shù)字符號(hào)（0或1）在不同的位置上具有不同的值，各位上的權(quán)值是基數(shù)2的若干次冪。例如：(101.11)2 =