第1章信息與計(jì)算機(jī)

1、第一章第一章 信息與計(jì)算機(jī)信息與計(jì)算機(jī)v 1.1 信息與信息科學(xué)v 1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用v 1.3 信息在計(jì)算機(jī)中的表示與編碼v 1.4 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)v 1.5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.1 1.1 信息與信息科學(xué)信息與信息科學(xué)v本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 1.1.1 信息信息 1.1.2 信息技術(shù)信息技術(shù) 1.1.3 信息科學(xué)信息科學(xué) 1.1.4 信息化社會(huì)與信息素養(yǎng)信息化社會(huì)與信息素養(yǎng)v重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 信息，信息技術(shù)，信息科學(xué)的定義 幾次信息革命第第1 1章章1.11.1節(jié)節(jié)1.1.1 信息信息v信息的定義 信息是指音訊，消息，情報(bào) 信息是在通訊的任何可逆的重新編碼或翻譯中那些不變的東西

2、信息是我們適應(yīng)外部世界，并且使這種適應(yīng)為外部世界感覺到的過程 從概率的角度看，信息是以消除不確定性的東西 信息是系統(tǒng)的組織程度或有序程度的標(biāo)記 信息是數(shù)據(jù)處理的結(jié)果 信息是以物質(zhì)能量在時(shí)空某一不均勻分布的整體形式所表達(dá)的物質(zhì)狀態(tài)第第1 1章章1.11.1節(jié)節(jié)1.1.11.1.11.1.2 信息技術(shù)信息技術(shù)v信息技術(shù)的定義信息技術(shù)的定義 凡是能擴(kuò)展人的信息功能的技術(shù)都是信息技術(shù)。包括感測技術(shù)，通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)v五次信息革命五次信息革命 語言的使用 文字的創(chuàng)造 印刷術(shù)的發(fā)明 電報(bào)，電話，廣播，電視的發(fā)明和普及應(yīng)用 計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用及計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代通訊技術(shù)的結(jié)合第第1 1章章1.11.1

3、節(jié)節(jié)1.1.21.1.21.1.3 信息科學(xué)信息科學(xué)v信息科學(xué)的定義信息科學(xué)的定義 信息科學(xué)是以信息為主要的研究對(duì)象，以信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和應(yīng)用方法為主要的研究內(nèi)容，以計(jì)算機(jī)等技術(shù)為主要研究工具，以擴(kuò)展人類的信息功能為主要目標(biāo)的一門新興的綜合性學(xué)科v信息科學(xué)的發(fā)展信息科學(xué)的發(fā)展 數(shù)學(xué)家香農(nóng)創(chuàng)立信息論，為信息科學(xué)奠定初步基礎(chǔ) 信息和控制是信息科學(xué)的基礎(chǔ)和核心 知識(shí)工程，專家系統(tǒng)，自然語言理解系統(tǒng)，智能機(jī)器v未來研究方向未來研究方向 信源理論和信息的獲取，信息的傳輸，儲(chǔ)存，檢索，變換和處理，信號(hào)測量分析處理顯示，模式信息處理，知識(shí)信息處理，決策和控制第第1 1章章1.11.1節(jié)節(jié)1.1.31.1.31

4、.1.4 信息化社會(huì)與信息素養(yǎng)信息化社會(huì)與信息素養(yǎng)v1.信息化社會(huì)信息化社會(huì) （1）信息化 （2）信息社會(huì) （3）我國社會(huì)的信息化v2.信息素養(yǎng)信息素養(yǎng) 三個(gè)層面：文化素養(yǎng)，信息素養(yǎng)，信息技能第第1 1章章1.11.1節(jié)節(jié)1.1.41.1.41.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用v本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 1.2.1 1.2.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概論計(jì)算機(jī)發(fā)展概論 1.2.2 1.2.2 計(jì)算機(jī)分類及基本特點(diǎn)計(jì)算機(jī)分類及基本特點(diǎn) 1.2.3 1.2.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 1.2.4 1.2.4 計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用v重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的

5、主要特征 按元器件劃分，各代電子計(jì)算機(jī)的特征 計(jì)算機(jī)分類第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概論計(jì)算機(jī)發(fā)展概論v“圖靈機(jī)圖靈機(jī)”為計(jì)算機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)為計(jì)算機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ) “圖靈機(jī)”不是一種具體的機(jī)器，而是一種理論模型，可用來制造一種十分簡單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的計(jì)算裝置。計(jì)算機(jī)理論之父計(jì)算機(jī)理論之父 A.M TuringA.M Turing第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.11.2.11.2.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概論計(jì)算機(jī)發(fā)展概論v馮馮諾依曼型計(jì)算機(jī)諾依曼型計(jì)算機(jī) 工作原理：存儲(chǔ)程序，順序控制 基本思想： 計(jì)算機(jī)可以使用二進(jìn)制 計(jì)算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)都可以存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi) 基本結(jié)

6、構(gòu) 存儲(chǔ)器，運(yùn)算器，控制器，輸入設(shè)備，輸出設(shè)備v世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī) 1946年2月，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)于美國賓州大學(xué)誕生，取名ENIACJohn von Neuman第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.11.2.11.2.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概論計(jì)算機(jī)發(fā)展概論v計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段 1.第一代計(jì)算機(jī)(19461956) 使用電子管作主要元件，耗電多，發(fā)熱量大，運(yùn)算速度一般每秒為數(shù)千次至數(shù)萬次。 存儲(chǔ)容量小，初期用水銀延遲線或靜電存儲(chǔ)器，容量僅有數(shù)千字節(jié)，后期采用磁鼓與磁芯，容量有較大提高。 程序設(shè)計(jì)使用機(jī)器語言或匯編語言，輸入輸出主要用穿孔的紙帶或卡片，編程與

7、上機(jī)都很費(fèi)時(shí)。 2.第二代計(jì)算機(jī)(19551964) 用晶體管代替電子管來作開關(guān)元件，具有速度快，壽命長，輕、小、省等優(yōu)點(diǎn)。 普遍使用磁芯存儲(chǔ)器為主存儲(chǔ)器。 匯編語言更普遍，高級(jí)語言也開始投入使用。第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.11.2.11.2.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概論計(jì)算機(jī)發(fā)展概論 3.第三代計(jì)算機(jī)(19641970 ) 中、小規(guī)模集成電路投入使用 系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化 4.第四代計(jì)算機(jī)(1971) 使用大規(guī)模集成電路VLSI (Very Large Scale Integration)和超大規(guī)模集成電路ULSI (Ultra Large Scale Integration)制作開關(guān)邏

8、輯部件； 性能價(jià)格比大幅度躍升； 產(chǎn)品更新的速度加快； 軟件配置空前豐富。第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.11.2.11.2.2 計(jì)算機(jī)分類及基本特點(diǎn)計(jì)算機(jī)分類及基本特點(diǎn)v 1.計(jì)算機(jī)常見分類方法計(jì)算機(jī)常見分類方法 （1）主機(jī) （2）小型機(jī) （3）個(gè)人計(jì)算機(jī) （4）巨型機(jī) （5）小巨型機(jī) （6）工作站v 2.基本特點(diǎn)基本特點(diǎn) （1）處理速度快 （2）運(yùn)算精度高 （3）存儲(chǔ)能力強(qiáng) （4）具有邏輯判斷能力 （5）可靠性高第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.21.2.21.2.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢v發(fā)展方向發(fā)展方向 （1）巨型化 （2）微型化 （3）網(wǎng)絡(luò)化 （4）智能化 （5

9、）多媒體化 （6）未來計(jì)算機(jī) 生物計(jì)算機(jī) 電子計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.31.2.31.2.4 計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用v1.科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算v2.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理v3.實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)控制v4.計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) （1）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) （2）計(jì)算機(jī)輔助制造 （3）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) （4）計(jì)算機(jī)輔助測試 （5）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)v5.人工智能人工智能v6.計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)模擬第第1 1章章1.21.2節(jié)節(jié)1.2.41.2.41.3 信息在計(jì)算機(jī)中的表示與編碼信息在計(jì)算機(jī)中的表示與編碼v本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 1.3.1 信息在計(jì)算機(jī)中

10、的表示 1.3.2 信息編碼 1.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 信息存儲(chǔ)單位的換算 常用的數(shù)字編碼 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的表示方法第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.1 信息在計(jì)算機(jī)中的表示信息在計(jì)算機(jī)中的表示v1.信息表示信息表示 計(jì)算機(jī)內(nèi)部都采用二進(jìn)制形式來表示 使用二進(jìn)制的原因 二進(jìn)制數(shù)在物理上最容易實(shí)現(xiàn)，如電壓的“低”與“高”恰好表示“ 0 ”和“ 1 ” 二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算簡單，如采用十進(jìn)制數(shù)，有 55 種求和與求積的運(yùn)算規(guī)則，而二進(jìn)制數(shù)僅有 3 種（0+0=0，0+1=1，1+1=10和00=0，01=0，11=1） 二進(jìn)制數(shù)的“ 0 ”和“ 1 ”正好與邏輯命題的

11、兩個(gè)值“否”和“是”或稱“假”和“真”相對(duì)應(yīng)，為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和邏輯判斷提供了便利的條件第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.11.3.11.3.1 信息在計(jì)算機(jī)中的表示信息在計(jì)算機(jī)中的表示v2.信息存儲(chǔ)單位信息存儲(chǔ)單位 位（ bit ），簡記為 b ，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)信息的最小單位。一個(gè)二進(jìn)制位只能表示 0 或 1 字節(jié)（ byte ），簡記為 B ，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)信息的基本單位。一個(gè)字節(jié)由 8 個(gè)二進(jìn)制位組成，即 1 B = 8 b 字（ word ），一個(gè)字通常由一個(gè)字節(jié)或若干個(gè)字節(jié)組成，是計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理時(shí)一次存取、加工和傳送的數(shù)據(jù)長度。字長是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，字長

12、越長，計(jì)算機(jī)一次所能處理信息的實(shí)際位數(shù)就越多，運(yùn)算精度就越高，最終表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)的處理速度越快 單位換算：1B=8b,1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.11.3.11.3.2 信息編碼信息編碼v定義定義 用按一定規(guī)則組合而成的若干位二進(jìn)制碼來表示數(shù)或字符v分類分類 1.數(shù)字編碼 定義：是指用若干位二進(jìn)制代碼來表示一位十進(jìn)制數(shù) BCD碼用四位權(quán)為8421的二進(jìn)制數(shù)來表示等值的一位十進(jìn)制數(shù) 【例1.1】(731)10 =(?) BCD； (731)10 =(011100110001) 2 2.字符編碼 ASCII

13、碼；有7位和8位的兩種第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.21.3.21.3.2 信息編碼信息編碼 3.漢字編碼 漢字輸入碼 漢字機(jī)內(nèi)碼 字形輸出碼 點(diǎn)陣圖形碼 4.Unicode編碼 它用兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)字符，因此允許表示 65536 個(gè)字符，世界上幾乎所有的書面語言都能用單一的 Unicode 編碼表示 前 128 個(gè) Unicode 字符是標(biāo)準(zhǔn) ASCII 字符，接下來的是 128 個(gè)擴(kuò)展的 ASCII 字符，其余的字符供不同的語言使用 5.信息的內(nèi)部表示和外部顯示第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.21.3.21.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v1.進(jìn)制數(shù)及表示方法進(jìn)制數(shù)及表示方

14、法 K進(jìn)制數(shù)的性質(zhì) 在K進(jìn)制中，具有K個(gè)數(shù)字符號(hào) 在K進(jìn)制中，由低位向高位是按“逢K進(jìn)一”的規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)； K進(jìn)制的基數(shù)是“K”，K進(jìn)制數(shù)的第i位(i=n，2，1，0，-1，-2)的權(quán)為“K”，并約定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0。（86795.13）10（11111.11）2第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 常用的數(shù)制 K=10為十進(jìn)制，可使用0，1，9共10個(gè)數(shù)字符號(hào)； K=2 為二進(jìn)制，可使用0，1共2個(gè)數(shù)字符號(hào)； K=8 為八進(jìn)制，可使用0，1，7共8個(gè)數(shù)字符號(hào)； K=16為十六進(jìn)制，可使用0，1，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)共16個(gè)數(shù)字符

15、號(hào)。 數(shù)制的書寫格式 二進(jìn)制數(shù)可以用后綴B表示，也可以用括號(hào)和下標(biāo)2表示。例如，1010B與(1010)2 八進(jìn)制用后綴Q，十六進(jìn)制用后綴H，也可以用括號(hào)和下標(biāo)表示，例如：271Q，(271)8 ,1C2FH,(1C2F) 16第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v 二、十六、八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)二、十六、八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 【例1.2】 （11010.101）2=124 +12 3 +122 +12 1 +12 0 +12 -1 +12 -2 +12 -3 =16+80+200.50+0.125 =(26.625)10 （B7A.8)

16、16=B1627161A160816-1 =11256+716+101+80.0625 =(29385)10 （275.04)8=28278158008-1+48-2 =264 + 78 +51+0+0.0625 =(1890625)10第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 1.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二（十六、八）進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二（十六、八）進(jìn)制數(shù) 整數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則 【例1.3】(13)10=(?)2 例子 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)的規(guī)則：除2取余，直至商為0，結(jié)果為從下向上。 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為八（十六）進(jìn)制整數(shù)的規(guī)則為：除8（16）取余，

17、直至商為0，結(jié)果為從下向上。 小數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則 【例1.4】(0.625)10=(?)2 例子 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二（十六、八）進(jìn)制小數(shù)的規(guī)則為：“乘2（16、8）取整，直至小數(shù)為0，結(jié)果從上向下”。第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 1.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v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) 由于八（十六）進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為8（16），二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為2，兩者滿足8=23（16=24），故每位八（十六）制數(shù)可以轉(zhuǎn)換為等值的三（四）位二進(jìn)制數(shù)，反之亦然。 轉(zhuǎn)換方法：將八（十六）進(jìn)制數(shù)的每一位展開為三（四）位二進(jìn)制數(shù)，去掉整數(shù)首部和小數(shù)尾部的0

18、即可。 【例15】(7DC4)16=( ? )2 將每位十六進(jìn)制數(shù)寫成四位二進(jìn)制數(shù)，便得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。如下所示： 求得(7D.C4)16=(1111101.110001)2。第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 1.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成（十六）進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成（十六）進(jìn)制數(shù) 轉(zhuǎn)換方法：以小數(shù)點(diǎn)為中心向兩邊，每 三 (四) 位分成一組(首尾不足者補(bǔ)0)，將每組二進(jìn)制數(shù)寫成與之對(duì)應(yīng)的八（十六）進(jìn)制數(shù)。 【例1.6】(11110.11101)2 = (?)8 轉(zhuǎn)換過程如下所示： 先將（11110.11101)2寫成（011110.111010)2

19、，然后按： 求得( 11110.11101)2 = (36.72)8 第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換【例例1.31.3】(13)(13)1010=(?)=(?)2 2 設(shè)：(13)10=(BnBn-1B2B1B0 )2 (1) 其中(1)式Bi=0 或Bi=1 (i=0，1，2，n)，右邊二進(jìn)制整數(shù)按權(quán)展開得十進(jìn)制整數(shù) (13)10=(BnBn-1 B2B1B0)2 =Bn2n +Bn-12n-1B222B121B020 =2（Bn2n -1+ Bn-12n-2B221B120)B0 即13=2（Bn2n -1+ Bn-12n-2B221

20、B120) B0 由此得出，B0是13除2的余數(shù)（為1）， 即B0=1 Bn2n -1+ Bn-12n-2B221B120是13除2的商（為6）， 即6=Bn2n -1+ Bn-12n-2B221B120 以此類推，B1是6除2的余數(shù)（為0）， B1=0；B2 是3（6除2的商）除2的余數(shù)（為1）， B2 =1；B3 是1（3除2的商）除2的余數(shù)（為1），B3=1，此時(shí)1除2的商為0。 求得： (13)10=(B3B2B1B0)2 =(1101)2第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v【例例1.41.4】(0.625)(0.625)1010=(

21、?)=(?)2 2設(shè)：(0.625)10=(0.B-1B-2 B-m)2 -(2)其中(2)式B-i =0 或B-i =1(i=1，2，m)，右邊二進(jìn)制小數(shù)按權(quán) 展開得十進(jìn)制小數(shù)(0.B-1B-2B-m)2= B-12-1+ B-22-2B-m2-m即，十進(jìn)制小數(shù)0.625= B-12-1+ B-22-2 B-m2-m -(3) (3)式兩邊同乘以2，得：1+0.25= B-1+ B-22-1B-m2-m+1 由此推出，B-1=1，0.25= B-22-1B-m2-m+1 同理可得，B-2=0，B-3=1，最后求得：(0.625)10=(0.B-1B-2B-m)2=(0.101)2 注意：在用

22、上述規(guī)則實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制小數(shù)的轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)出現(xiàn)乘積的小數(shù) 部分總不等于0的情況，這表明此時(shí)的十進(jìn)制小數(shù)不能轉(zhuǎn)換為有限 位的二進(jìn)制小數(shù)，出現(xiàn)了“循環(huán)小數(shù)”。如： (0.6)10=(0.100110011001)2第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)及浮點(diǎn)表示二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)及浮點(diǎn)表示 定點(diǎn)數(shù)的定義 是指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置是固定不變的 定點(diǎn)整數(shù)表示的數(shù)值范圍為-1111111+1111111，即-27+127-1 例如，二進(jìn)制數(shù)1011和1011都是非整數(shù)，若將它們都乘以比例因子22，則得 101122=10110 101122=1011在

23、8位字長的計(jì)算機(jī)中可分別表示為第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)表示法 定義 是指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置不是固定的，或者說是“浮動(dòng)的”。 對(duì)于任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N都可以表示為：N=2E(S)式中，E稱為階碼，它是一個(gè)二進(jìn)制正整數(shù)；E前的號(hào)為階碼的正負(fù)號(hào)，稱為階符(Ef)。S稱為尾數(shù)，它是一個(gè)二進(jìn)制正小數(shù)；S前的號(hào)為尾數(shù)的正負(fù)號(hào)，稱為尾符(Sf)。式中“2”是階碼E的底數(shù)第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 例如，二進(jìn)制數(shù)1011和1011的記階表示形式為當(dāng)E=11且Ef為“”，S=

24、01011且Sf為“”時(shí)，有：+1011=211(01011)當(dāng)E=10且Ef為“”，S=01011且Sf為“”時(shí)，有： -1011=210(01011)第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v 二進(jìn)制數(shù)的原碼，反碼及補(bǔ)碼的表示二進(jìn)制數(shù)的原碼，反碼及補(bǔ)碼的表示 正數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼形式相同，即最高位為0，表示正數(shù)，其余位表示數(shù)值的大??； 負(fù)數(shù)的原碼：最高位為1，表示負(fù)數(shù)，其余位表示數(shù)值的大小； 負(fù)數(shù)的反碼：對(duì)其原碼逐位取反（符號(hào)位除外）； 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：在其反碼的末位加1。參見表1-4。 在計(jì)算機(jī)中，采用補(bǔ)碼運(yùn)算的優(yōu)點(diǎn)是可以將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換成加法運(yùn)

25、算，并且符號(hào)位與其他位一樣地參與運(yùn)算，十分方便。注意，運(yùn)算結(jié)果仍為補(bǔ)碼。請(qǐng)記?。贺?fù)數(shù)的補(bǔ)碼不表示其數(shù)值，再對(duì)它求一次補(bǔ)碼才是它的值。 無論用哪一種方法表示有符號(hào)數(shù)都有一定的范圍，超過此范圍則發(fā)生溢出，從而導(dǎo)致運(yùn)算結(jié)果的錯(cuò)誤，這一點(diǎn)是不可忽視的。第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v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)制的算術(shù)運(yùn)算和十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算相同，但運(yùn)算法則更為簡單。二進(jìn)制的加減乘除運(yùn)算法則都只有三條。 加法規(guī)則：= +=+= +=10 減法規(guī)則：-= -= -= 10 -= 乘法規(guī)則：=0 1= 除法規(guī)則：= =（不能作除數(shù)） 進(jìn)行

26、二進(jìn)制數(shù)加法與減法運(yùn)算時(shí)，只要注意按“逢2進(jìn)1”和“借1當(dāng)2”處理就行了。例如1010011010000 ，101001100100第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換110111011011=100011111011=100011111010101010=10110=101第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.3.3 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換v二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算 運(yùn)算規(guī)則見表1-5 例如： 對(duì)1010求非（反）運(yùn)算：按位取反，即1變0，0變1，結(jié)果為0101。第第1 1章章1.31.3節(jié)節(jié)1.3.31.3.31.

27、4 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)v本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 1.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 1.4.2 主板和BIOS 1.4.3 I/O接口和系統(tǒng)總線v重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 計(jì)算機(jī)的基本組成以及各組成的基本功能 RAM和ROM的區(qū)別第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)v計(jì)算機(jī)由五大基本部分組成計(jì)算機(jī)由五大基本部分組成 運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)圖第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.11.4.11.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)v控制器控制器 控制器是計(jì)算機(jī)的指揮控制中心v運(yùn)算器運(yùn)算器 運(yùn)算器是

28、執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件，它的任務(wù)是在控制器的指揮下，對(duì)信息進(jìn)行加工處理，包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元ALU（Arithmetical Logical Unit）、累加器、狀態(tài)寄存器和通用寄存器組等組成 運(yùn)算器和控制器等集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，該芯片稱為CPU 字長：CPU字長即計(jì)算機(jī)字長，簡稱字長。在計(jì)算機(jī)中，作為一個(gè)整體被傳送和運(yùn)算的一串二進(jìn)制數(shù)碼稱為字。字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長 主頻：指CPU工作時(shí)的時(shí)鐘頻率第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.11.4.11.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)v 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分類 內(nèi)存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器v

29、 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器 內(nèi)存地址 內(nèi)存由許多存儲(chǔ)單元組成，每一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放若干位數(shù)據(jù)代碼，該代碼可以是指令，也可以是數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)容量 是描述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力的指標(biāo) RAM和ROM：內(nèi)存分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory）和只讀存儲(chǔ)器ROM（Read Only Memory）兩種。 ROM中的信息一般只能讀出而不能寫入，斷電后，ROM中的原有信息保持不變，在計(jì)算機(jī)重新開機(jī)后，ROM中的信息仍可被讀出 RAM用于存放CPU正在處理、即將處理或處理完畢的數(shù)據(jù)，是CPU可以直接訪問（可讀/寫）的存儲(chǔ)器。一旦關(guān)閉計(jì)算機(jī)（斷電），RAM中的信息就丟失了第第1 1章章1.41.

30、4節(jié)節(jié)1.4.11.4.11.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 高速緩沖存儲(chǔ)器Cache 由于RAM的運(yùn)行速度和CPU之間有一個(gè)數(shù)量級(jí)的差距，這就限制了CPU速度潛力的發(fā)揮。為了彌補(bǔ)這個(gè)差距，人們?cè)赗AM和CPU之間設(shè)置一種高速緩沖存儲(chǔ)器Cache。Cache的運(yùn)行速度高于RAM，與CPU速度差不多，但容量較小。Cache中的數(shù)據(jù)是RAM的常用副本，在程序運(yùn)行中，當(dāng)需要取指令或數(shù)據(jù)時(shí)，CPU先檢查Cache中是否有該內(nèi)容，若有就從Cache中取出，否則從主存儲(chǔ)器取出，這樣就充分發(fā)揮了CPU的潛力。 虛擬內(nèi)存 拿出一整片硬盤空間來充當(dāng)內(nèi)存使用，這一整片硬盤空間就是虛擬內(nèi)存 當(dāng)運(yùn)行的程

31、序和數(shù)據(jù)要占用大量RAM時(shí)，先把RAM中暫時(shí)不急用的數(shù)據(jù)存放在虛擬內(nèi)存中，用的時(shí)候再調(diào)入RAM中，這樣就大大緩解了RAM緊張的矛盾第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.11.4.11.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)v外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器 磁存儲(chǔ)器 磁帶、硬盤和軟盤：將信息記錄在涂有磁性材料的塑料帶、金屬或塑料圓盤上，靠磁頭存取信息 硬盤硬盤和磁盤驅(qū)動(dòng)器硬盤和磁盤驅(qū)動(dòng)器第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.11.4.11.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 光存儲(chǔ)器 CD CD-R CD-RW DVD 移動(dòng)存儲(chǔ)器 U盤 移動(dòng)光盤 移動(dòng)硬盤第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.

32、11.4.11.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)v輸入設(shè)備輸入設(shè)備 鍵盤 鼠標(biāo) 筆輸入設(shè)備 掃描儀 數(shù)碼相機(jī) 輸出設(shè)備鍵盤鍵盤鼠標(biāo)鼠標(biāo)筆輸入設(shè)備筆輸入設(shè)備掃描儀掃描儀數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.11.4.11.4.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)v輸出設(shè)備輸出設(shè)備 顯示器 CRT顯示器 液晶顯示器 顯卡 打印機(jī) 針式打印機(jī) 噴墨打印機(jī) 激光打印機(jī) 繪圖儀CRT顯示器顯示器液晶顯示器液晶顯示器顯卡顯卡第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.11.4.11.4.2 主板和主板和BIOSv主板主板 板主要由芯片組、CPU插座、內(nèi)存插槽、軟盤插槽和硬盤插槽、

33、PCI插槽、AGP插槽、外部接口、電源接口、BIOS等組成主板結(jié)構(gòu)主板結(jié)構(gòu)第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.21.4.21.4.2 主板和主板和BIOSvBIOS和和BIOS設(shè)置程序設(shè)置程序 BIOS和CMOS BIOS（Basic Input-Output System）為計(jì)算機(jī)基本輸入/輸出系統(tǒng)，它是一組固化在計(jì)算機(jī)主板上的一個(gè)ROM芯片上的程序。 BIOS內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)開機(jī)自檢程序、CMOS設(shè)置程序、系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序、基本輸入/輸出程序等。 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，它保存著計(jì)算機(jī)當(dāng)前的配置信息，如日期和時(shí)間、硬盤的格式和容量、內(nèi)存容量

34、等。 BIOS的設(shè)置 詳細(xì)內(nèi)容見課本P39-P40第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.21.4.21.4.3 I/O結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)總線vI/O接口接口 I/O（InputOutput）接口是指輸入/輸出設(shè)備接口 是連接外設(shè)和主機(jī)的一個(gè)“橋梁”v系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 數(shù)據(jù)總線 地址總線 控制總線微機(jī)硬件組成微機(jī)硬件組成第第1 1章章1.41.4節(jié)節(jié)1.4.31.4.31.5 1.5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)v本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 1.5.1 計(jì)算機(jī)軟件及發(fā)展 1.5.2 系統(tǒng)軟件 1.5.3 應(yīng)用軟件 1.5.4 軟件開發(fā)技術(shù) 1.5.5 微機(jī)系統(tǒng)配置與選購v重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 軟

35、件的分類第第1 1章章1.51.5節(jié)節(jié)1.5.1計(jì)算機(jī)軟件及發(fā)展計(jì)算機(jī)軟件及發(fā)展v計(jì)算機(jī)軟件定義計(jì)算機(jī)軟件定義 計(jì)算機(jī)軟件由程序和有關(guān)的文檔組成。程序是指令序列的符號(hào)表示，文檔是軟件開發(fā)過程中建立的技術(shù)資料。v計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展 第一階段（ 19461956 年）：第一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的第一個(gè)程序開始到高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言出現(xiàn)之前。 第二階段（ 19561968 年）：從高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言出現(xiàn)以后到軟件工程出現(xiàn)之前。 第三階段（ 1968 年以后）：軟件工程出現(xiàn)以后迄今為止。第第1 1章章1.51.5節(jié)節(jié)1.5.11.5.11.5.2 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件v 系統(tǒng)軟件的功能系統(tǒng)軟件的功能 （1）對(duì)硬件和軟件資源實(shí)施有效的控制和管理，從而使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)而有效地運(yùn)行。如啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，存儲(chǔ)、加載和執(zhí)行應(yīng)用程序，對(duì)文件進(jìn)行排序、檢索，將程序語言翻譯成機(jī)器語言等。 （2）為各類用戶創(chuàng)造一個(gè)方便 、靈活、安全的使用環(huán)境和人機(jī)界面。 （3）為系統(tǒng)維護(hù)人員提供便捷而有效的工具，例如設(shè)定系統(tǒng)配置、硬件故障診斷排除等工具軟件。 （4）為軟件開發(fā)提供方便的工具，例如語言編譯和解釋程序、連接程序、文本編輯程序、程序調(diào)試工具等。 （5）模擬或擴(kuò)展某些硬件功能，例如浮點(diǎn)仿真、虛擬存儲(chǔ)等。v 系統(tǒng)