大學計算機基礎大學課件高級語言程序設計之計算機基礎三

1、計算機中正負數的表示法 l通常一個數字的前面加上符號“+”或“”表示這個數是正數或是負數。而計算機無法識別“+”或“”這兩個符號，解決的辦法就是將數的最高位設置為符號位，規(guī)定“0”代表正數，“1”代表負數。l例如,(+1101101)2和(110110)2在計算機中分別表示為01101101和11101101。這兩個數的最高位0和1就是符號位。l符號在機器中已經數碼化了。符號數字化后給運算帶來了一定的方便。在現代計算機中,數有三種表示方法:原碼表示法、反碼表示法和補碼表示法。 原碼表示法l原碼表示法是把二進制數x與它的符號位放在一起考慮,使之成為統(tǒng)一的一組數碼。l原碼相對于x來說,其數值部分并

2、沒改變,只是將其最高位作為符號位,即當符號為正時用“?！北硎?為負時用“1”表示。l原碼（位）l 符號位：正 負， 尾數為原數碼l 例 x1=+26=+1,1010B x1原=0001,1010l x2=-26=-1,1010B x2原=1001,1010l x3=+0 x3原=0000,0000l x4=-0 x4原=1000,0000l * 符號不參加尾數運算反碼表示法l正數的反碼和原碼一樣:負數的反碼符號為“1”,數值部分的數碼與原碼中的數碼相反,即“0變1,1變成0。l反碼（位）l符號位： 正 負 l 正數尾數為原數碼自己l 負數尾數為原數碼自己各位分別求反l 例: x1=+1,101

3、0B x1反=0001,1010l x2=-1,1010B x2反=1110,0101l x3=+0 x3反=0000,0000l x4=-0 x4反=1111,1111l * 符號參加尾數運算符號數碼化反碼減法l反碼減法（即用反碼運算實現減法運算）只需加負數的反碼,l并需注意循環(huán)進位l例：（8)(11)(+1000B)(+0001B)(原碼相減)l (+1000B)(-0001B)（原碼相減）l 0000,100011111110（反碼表示）l 0000,0111 反碼l 0000,0111 原碼l0 0 0 0 1 0 0 0l+ 1 1 1 1 1 1 1 0l 1 0 0 0 0 0

4、1 1 0 l l 循環(huán)進位后為 0 0 0 0,0 1 1 1補碼表示法（位）l正數的補碼與原碼相同,負數的補碼就是其反碼在末位加上1。l正“” 負“” l正數尾數為原數自身， 負數尾數為原數求反，末位l 例：x1=+11010B x1補=0001,1010l x2=-11010B x2補=1110,0110l x3=+0 x3補=0000,0000 l x4=-0 x4補=0000,0000l 符號參加尾數運算符號數碼化l 補碼減法只需加負數的補碼，高位進位丟失小結l引入這三種碼的概念主要是為計算機運算方便,有了補碼可以把減法運算轉化為加法運算,可以提高計算機的運算速度。l. 表示規(guī)則：

5、正數:尾數不變 負數:尾數分別求原、反、補、移碼l. 轉換規(guī)則： 正數：不變 負數：符號位為，尾數區(qū)別對待原、反、補碼的算術運算 l.原碼運算(自己練習)l. 反碼運算（位）l 00011010 (+26) 00000110 (+6) l + 11100101 (-26) + 11111011 (-4)l 11111111 (-0)反碼 100000001 l 循環(huán)進位l 00000010 (+2)反碼 補碼運算（位） l 00011010 (+26) 00000110 (+6)l + 11100110 (-26) + 11111100 (-4)l 100000000 (0)補 1000000

6、10 (+2) l 進位位丟失l 算術運算與邏輯運算二進制的算術運算l. 加法l 規(guī)則：000, 011, 1110, 向高位進位l 例：1010.10011011.111010110.0111l. 減法l規(guī)則：00110, 101, 011, 向高位 借位l例： 1110.1001l 1011.0111l 0011.0010l 乘法l規(guī)則：00010, 111l例：101111111 l 101l 11l 101l 101l 1111 除法l規(guī)則：010, 111,l 例：10011111l 11l 11 1001l -11l 11l -11l 0邏輯運算l邏輯運算的數學基礎是布爾代數(Bo

7、olean Algebra)即二值代數，即變量和運算結果只有兩個可能的值“0”、“”，亦即“真”（True）、“假”(False)，l多位邏輯變量參與運算時，各位獨立進行。 邏輯加（“或”運算）l A+B=C 或寫成ABCl 規(guī)則： 000, 011, 101, 111邏輯或電路BC邏輯乘（“與”運算）l ABC 或寫成ABcl 規(guī)則： 000, 010, 100, 111 邏輯與電路BC邏輯反（“非”運算）lC = Al規(guī)則：l0 = 1l1 = 0 邏輯反電路C例題lx1010 y1011l zx y1011 l zx y1010l -stop-第三章 操作系統(tǒng)3.1.1 操作系統(tǒng)的定義操

8、作系統(tǒng):用于管理和控制計算機硬件和軟件資源的一組程序計算機硬件與其它軟件的接口用戶和計算機的接口 裸機操作系統(tǒng)應用程序用戶 虛擬機=裸機+操作系統(tǒng)主要功能有： 處理機管理 存儲管理 設備管理 信息(文件)管理操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)概述概述操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能 操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)的功能: :處理機管理處理機管理, ,存儲管存儲管理理, ,設備管理設備管理, ,文件管理文件管理, ,進程管理。進程管理。(1)(1)處理機管理處理機管理: : 在單道作業(yè)或單用戶以及多道作業(yè)或多用戶的在單道作業(yè)或單用戶以及多道作業(yè)或多用戶的情況下，處理機管理負責處理機的調度策略，使用分情況下，處理機管理負責處理

9、機的調度策略，使用分配和資源回收等。配和資源回收等。注注: : 作業(yè)作業(yè): :是指計算機為完成用戶賦予的任務而進行的是指計算機為完成用戶賦予的任務而進行的一切操作。一切操作。 (2)存儲管理: 存儲管理負責給程序和數據分配內存空間，保護并實現存儲管理負責給程序和數據分配內存空間，保護并實現存取操作，從而保證各作業(yè)占用的存儲空間不發(fā)生矛盾，相存取操作，從而保證各作業(yè)占用的存儲空間不發(fā)生矛盾，相互之間無干擾?；ブg無干擾。(3)設備管理: 設備管理負責各種輸入設備管理負責各種輸入/ /輸出設備與中央處理機內存輸出設備與中央處理機內存之間的數據傳遞。之間的數據傳遞。 根據需要把接口控制器和輸入根據需

10、要把接口控制器和輸入/ /輸出設備分配給請求輸出設備分配給請求輸入輸入/ /輸出操作的程序，并啟動設備完成實際的輸入輸出操作的程序，并啟動設備完成實際的輸入/ /輸輸出操作。出操作。 還常采用虛擬技術和緩沖技術盡可能地發(fā)揮設備和主還常采用虛擬技術和緩沖技術盡可能地發(fā)揮設備和主機并行工作的能力。機并行工作的能力。 (4)文件管理: 常稱為信息管理，負責存取文件，對常稱為信息管理，負責存取文件，對整個文件庫進行管理。例如，進行文件目整個文件庫進行管理。例如，進行文件目錄管理、文件存儲空間的分配等。錄管理、文件存儲空間的分配等。(5)進程管理:所謂進程管理是指處理機執(zhí)行程序，對所謂進程管理是指處理機

11、執(zhí)行程序，對數據進行處理的全過程所進行的管理，負數據進行處理的全過程所進行的管理，負責組織和控制作業(yè)的運行責組織和控制作業(yè)的運行, ,決定什么時候誰決定什么時候誰可使用處理機?？墒褂锰幚頇C。即負責作業(yè)的輸入輸出、調度與控制。操作系統(tǒng)的分類一、操作系統(tǒng)的分類一、操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)按界面分類圖形用戶界面操作系統(tǒng)命令行界面操作系統(tǒng)：按用戶數分類多用戶操作系統(tǒng)單用戶操作系統(tǒng)按任務數分類多任務操作系統(tǒng)單任務操作系統(tǒng)按系統(tǒng)功能分類分時操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng):（1）按與用戶對話的界面分類l命令行界面操作系統(tǒng)：用戶只能在命令提命令行界面操作系統(tǒng)：用戶只能在命令提示符后輸入命令才能操作計

12、算機。如示符后輸入命令才能操作計算機。如MS MS dosdos，NovellNovelll圖形用戶界面操作系統(tǒng)：每一個文件、文圖形用戶界面操作系統(tǒng)：每一個文件、文件夾和應用程序都以圖標來表示，所有命件夾和應用程序都以圖標來表示，所有命令都組織成菜單或以按鈕的形式列出。運令都組織成菜單或以按鈕的形式列出。運行程序無需知道命令的具體格式和語法。行程序無需知道命令的具體格式和語法。只需單擊或者雙擊對應圖標即可運行。如只需單擊或者雙擊對應圖標即可運行。如Windows NTWindows NT、 Windows 2000/XPWindows 2000/XP、網絡版、網絡版NovellNovell等等

13、（2 2）按照能夠支持的用戶數為標準分類）按照能夠支持的用戶數為標準分類 單用戶操作系統(tǒng)：只能完成一個用戶提交的任務。如單用戶操作系統(tǒng)：只能完成一個用戶提交的任務。如MS dosMS dos， Windows 2000 /XPWindows 2000 /XP等。等。 多用戶操作系統(tǒng)：能夠管理和控制由多臺計算機通過多用戶操作系統(tǒng)：能夠管理和控制由多臺計算機通過通信口連接起來組成的一個工作環(huán)境并未多個用戶服務的通信口連接起來組成的一個工作環(huán)境并未多個用戶服務的操作系統(tǒng)。如操作系統(tǒng)。如UNIX,XENIXUNIX,XENIX。（3 3）按是否能夠運行多個任務為標準分類）按是否能夠運行多個任務為標準分

14、類 單任務操作系統(tǒng)：用戶一次只能提交一個任務。如單任務操作系統(tǒng)：用戶一次只能提交一個任務。如MS MS dosdos。 多任務操作系統(tǒng)：系統(tǒng)可同時接受并處理用戶一次提交多任務操作系統(tǒng)：系統(tǒng)可同時接受并處理用戶一次提交的多個任務。如的多個任務。如Windows NTWindows NT、 Windows 2000/XPWindows 2000/XP、UNIXUNIX、NovellNovell等等（4）按系統(tǒng)的功能為標準分類l批處理系統(tǒng)：用戶可以把作業(yè)一批批地輸入系統(tǒng)。其主批處理系統(tǒng)：用戶可以把作業(yè)一批批地輸入系統(tǒng)。其主要特點是允許用戶將由程序、數據、以及說明如何運行要特點是允許用戶將由程序、數據

15、、以及說明如何運行該作業(yè)的操作說明書組成的作業(yè)一批批地提交系統(tǒng)，然該作業(yè)的操作說明書組成的作業(yè)一批批地提交系統(tǒng)，然后不再與作業(yè)發(fā)生交互，直到作業(yè)運行完畢后，才能根后不再與作業(yè)發(fā)生交互，直到作業(yè)運行完畢后，才能根據輸出結果分析作業(yè)運行情況，確定是否需要適當修改據輸出結果分析作業(yè)運行情況，確定是否需要適當修改。批處理系統(tǒng)現在已經不多見了。批處理系統(tǒng)現在已經不多見了。l分時操作系統(tǒng)：將分時操作系統(tǒng)：將CPUCPU的時間劃分成時間片，輪流接收的時間劃分成時間片，輪流接收和處理各個用戶從終端輸入的命令。如果用戶的某個處和處理各個用戶從終端輸入的命令。如果用戶的某個處理要求時間較長，分配的一個時間片不夠用

16、，只能暫停理要求時間較長，分配的一個時間片不夠用，只能暫停后等待下一輪時間。但由于計算機運算的高速性能和并后等待下一輪時間。但由于計算機運算的高速性能和并行工作的特點，用戶感覺不到別人也在使用這臺計算機行工作的特點，用戶感覺不到別人也在使用這臺計算機。典型的分時系統(tǒng)有。典型的分時系統(tǒng)有UNIX,LinuxUNIX,Linux。 （4）按系統(tǒng)的功能為標準分類l實時操作系統(tǒng)：對信號的輸入、計算、都能在一定的時實時操作系統(tǒng)：對信號的輸入、計算、都能在一定的時間范圍內完成輸出。如實時控制系統(tǒng)（導彈發(fā)射系統(tǒng)、間范圍內完成輸出。如實時控制系統(tǒng)（導彈發(fā)射系統(tǒng)、飛機自動導航系統(tǒng)）和實時信息處理系統(tǒng)（機票訂購系

17、飛機自動導航系統(tǒng)）和實時信息處理系統(tǒng)（機票訂購系統(tǒng)，聯(lián)機檢索系統(tǒng)）。常用的實時系統(tǒng)有統(tǒng)，聯(lián)機檢索系統(tǒng)）。常用的實時系統(tǒng)有RDOSRDOS。l網絡操作系統(tǒng)：能夠管理網絡通信和網絡上的共享資源網絡操作系統(tǒng)：能夠管理網絡通信和網絡上的共享資源，協(xié)調各個主機上任務的運行，并向用戶提供統(tǒng)一、高，協(xié)調各個主機上任務的運行，并向用戶提供統(tǒng)一、高效、方便易用的網絡接口。常用的有效、方便易用的網絡接口。常用的有Novell NetWareNovell NetWare、Windows NTWindows NT、WindowsWindows的服務器版。的服務器版。常用的操作系統(tǒng) 它是一種單用戶單任務的磁盤操作系它是

18、一種單用戶單任務的磁盤操作系統(tǒng)，簡單易學，硬件要求低，通用性強，但存儲統(tǒng)，簡單易學，硬件要求低，通用性強，但存儲能力有限。已成為標準的微機操作系統(tǒng)。能力有限。已成為標準的微機操作系統(tǒng)。 這是一種多任務多進程的操作系統(tǒng)軟件，其這是一種多任務多進程的操作系統(tǒng)軟件，其主要功能是提供一個基于鼠標器和圖標、菜單選擇的圖形主要功能是提供一個基于鼠標器和圖標、菜單選擇的圖形用戶接口用戶接口(GUI)(GUI)，允許用戶同時打開和使用多個應用程序，允許用戶同時打開和使用多個應用程序，使得計算機的使用變得更容易、更直觀。使得計算機的使用變得更容易、更直觀。 早期的早期的WindowsWindows主要有兩個系列：一是用于低檔主要有兩個系列：一是用于低檔PCPC上的上的Windows95/98Windows95/98；二是用于高檔服務器上的；二是用于高檔服務器上的Windows Windows NT3.51/4.0NT3.51/4.0。20002000年年MicrosoftMicrosoft公司推出了面向個人消費者公司推出了面向個人消費者的的Windows MeWindows Me和面向商業(yè)應用的和面向商業(yè)應用的Windows 2000Windows 2000。Windows Wind