大學計算機基礎(chǔ)課件系列-1

1、網(wǎng)絡(luò)與計算中心大學計算機基礎(chǔ)大學計算機基礎(chǔ)2011年年10月制作月制作網(wǎng)絡(luò)與計算中心2任課教師：黃慶鳳任課教師：黃慶鳳聯(lián)系方式：聯(lián)系方式子郵箱：電子郵箱：hqf- 網(wǎng)絡(luò)與計算中心互動：調(diào)查5/25/20223有沒有人沒有用過計算機哪個行業(yè)沒有計算機的影子你能想到的計算機的酷酷的應用沒有做不到，只有想不到?jīng)]有做不到，只有想不到網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算技術(shù)和計算機是現(xiàn)代社會、經(jīng)濟和科技的基石之一互動：調(diào)查5/25/20224網(wǎng)絡(luò)與計算中心思維性思維性 + 實踐性實踐性網(wǎng)絡(luò)與計算中心章名章名學時學時備注備注計算機基礎(chǔ)知識計算機基礎(chǔ)知識4介紹調(diào)查問卷介紹調(diào)查問卷; 學習團隊的學習團

2、隊的組織組織計算機軟件應用基礎(chǔ)計算機軟件應用基礎(chǔ) 4網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與Internet 4數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)4多媒體技術(shù)基礎(chǔ)多媒體技術(shù)基礎(chǔ)3復習復習1網(wǎng)上調(diào)查問卷網(wǎng)上調(diào)查問卷考試形式考試形式 : 平時成績平時成績 40% + 筆試筆試 60% (期末期末 閉卷閉卷)教學日歷教學日歷理論授課學時安排表理論授課學時安排表網(wǎng)絡(luò)與計算中心一、實驗學時一、實驗學時 驗證性驗證性實驗實驗2020學時（課內(nèi)）、學時（課內(nèi)）、2 2個個綜合大作業(yè)綜合大作業(yè)（課外）（課外） ，1 1個個設(shè)計性大作業(yè)設(shè)計性大作業(yè)（課外）。（課外）。二、實驗成績評定二、實驗成績評定 平時表現(xiàn)平時表現(xiàn) + + 驗證性實驗

3、驗證性實驗 2020分分 + + 綜合大作業(yè)綜合大作業(yè)1010分分 + + 設(shè)計性大作業(yè)設(shè)計性大作業(yè)1010分分 三、實驗的組織形式三、實驗的組織形式以以實驗小組實驗小組（約（約6-86-8人）為學習團隊，充分發(fā)揮學習基礎(chǔ)人）為學習團隊，充分發(fā)揮學習基礎(chǔ)好的學生的積極性，要求相互幫助，共同進步。好的學生的積極性，要求相互幫助，共同進步。大學計算機基礎(chǔ)門戶網(wǎng)站地址大學計算機基礎(chǔ)門戶網(wǎng)站地址:202.114.18.8提醒各班班長到主校區(qū)提醒各班班長到主校區(qū)(南南6樓樓)四樓實驗室四樓實驗室 領(lǐng)取學生的上機登錄帳號、密碼。領(lǐng)取學生的上機登錄帳號、密碼。實驗學時、內(nèi)容與安排實驗學時、內(nèi)容與安排網(wǎng)絡(luò)與計

4、算中心第一章第一章 計算機概論計算機概論1.1 計算思維概述計算思維概述 1.2 計算機應用案例計算機應用案例1.3 數(shù)據(jù)在計算機中的表示數(shù)據(jù)在計算機中的表示1.4 計算機系統(tǒng)組成和工作原理計算機系統(tǒng)組成和工作原理8重點：重點：1. 1. 理解計算思維概念及計算思維案例理解計算思維概念及計算思維案例2. 2. 了解計算機發(fā)展史，掌握標志性變遷了解計算機發(fā)展史，掌握標志性變遷3. 3. 了解計算機主要應用領(lǐng)域了解計算機主要應用領(lǐng)域4 4、理解、理解0 0和和1 1，數(shù)據(jù)在計算機中的表示，數(shù)據(jù)在計算機中的表示5. 5. 掌握馮掌握馮諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與計算中心 Compu

5、tational thinking will be a fundamental skill used by everyone in the world by the middle of the 21st Century.1972 年。年。 第七位圖靈獎第七位圖靈獎(1972年年) 獲得者獲得者Jeannette M. WingJeannette M. Wing 周以真周以真卡內(nèi)基卡內(nèi)基-梅隆大學教授梅隆大學教授 Edsger_Dijkstra: 我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習慣習慣,從而也將深刻的影響著我們的思維能力從而也將深刻的影響著我

6、們的思維能力.1.1 計算思維的提出計算思維的提出網(wǎng)絡(luò)與計算中心10v科學方法科學方法 理論方法、實驗方法、計算方法理論方法、實驗方法、計算方法v科學思維科學思維 理論思維理論思維 實驗思維實驗思維 計算思維計算思維 運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解的涵蓋了計算機科統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解的涵蓋了計算機科學之廣度的一系列思維活動。學之廣度的一系列思維活動。 本質(zhì)：抽象，自動化本質(zhì)：抽象，自動化網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算機的優(yōu)勢？計算機的優(yōu)勢？u速度快速度快: 復雜的大型問題的求解復雜的大型問題的求解地球物理探測地球物理探測對天體演

7、變的研究對天體演變的研究對上億人口的社會學研究對上億人口的社會學研究2010年年11月月17日日“天河一號天河一號”二期系統(tǒng)（二期系統(tǒng)（4700萬億次和萬億次和2566萬億次）萬億次）1小時小時:13億億*340；1天天:1臺雙核的高檔桌面電腦運算臺雙核的高檔桌面電腦運算620年以上。年以上。 日本的日本的“京京”u計算機仿真計算機仿真:無法在現(xiàn)實世界中進行實驗的研究無法在現(xiàn)實世界中進行實驗的研究核武器爆炸核武器爆炸地震、洪水地震、洪水恐怖襲擊等災害性事件恐怖襲擊等災害性事件網(wǎng)絡(luò)與計算中心v用四個字來概括：用四個字來概括： 抽象、算法抽象、算法v用八個字來概括：用八個字來概括： 合理抽象、高效

8、算法合理抽象、高效算法網(wǎng)絡(luò)與計算中心v 考慮這些日常中的事例： 當你去上學校時，會把需要的東西放進背包-這就是預置和緩存。 當你弄丟東西時，你會沿走過的路回尋-這就是回推。 在什么時候你停止租用照相機而為自己買一個呢？這就是在線算法。 在超市付賬時你應當去排哪個隊呢？這就是多服務(wù)器系統(tǒng)的性能模型。 為什么停電時你們家仍然在做午飯吃？這就是設(shè)計的冗余性。網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維能解決哪些問題？v問題是否可計算問題是否可計算？不可計算的準則：不可計算的準則：1）永不停止）永不停止 2）時間太長，效率太低）時間太長，效率太低不可計算的問題：不可計算的問題：1）圖靈停機問題）圖靈停機問題 2）評價一個藝

9、術(shù)作品的好壞）評價一個藝術(shù)作品的好壞計算思維能解決計算思維能解決可計算的問題可計算的問題 網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維能解決哪些問題？v問題是否可計算問題是否可計算？不可計算的準則：不可計算的準則：1）永不停止）永不停止 2）時間太長，效率太低）時間太長，效率太低不可計算的問題：不可計算的問題：1）圖靈停機問題）圖靈停機問題 2）評價一個藝術(shù)作品的好壞）評價一個藝術(shù)作品的好壞計算思維能解決計算思維能解決可計算的問題可計算的問題 網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維如何解決問題u合理抽象合理抽象，即-建立有效的計算模型建立有效的計算模型u高效算法高效算法，即用計算的方法解決現(xiàn)實問題，即用計算的方法解決現(xiàn)實問題p高效

10、？高效？時間復雜度時間復雜度空間復雜度空間復雜度p以空間換時間以空間換時間網(wǎng)絡(luò)與計算中心17問題可計算嗎？問題可計算嗎？算法設(shè)計算法設(shè)計模型建立模型建立問題抽象問題抽象優(yōu)化算法優(yōu)化算法性能比較性能比較改用其它方法改用其它方法是否否否否否否網(wǎng)絡(luò)與計算中心1.2計算機應用案例-室內(nèi)裝潢網(wǎng)絡(luò)與計算中心1.2計算機應用案例-嵌入式網(wǎng)絡(luò)與計算中心1.2計算機應用案例-核爆炸探測器網(wǎng)絡(luò)與計算中心 1.2 計算機應用案例計算機應用案例-生物計算生物計算AGCAAGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATA1.2 計算機

11、應用案例計算機應用案例網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三231.3.2、數(shù)據(jù)在計算機中的表示、數(shù)據(jù)在計算機中的表示1.3.1、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換1.3.3、信息編碼、信息編碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三2401計算機世界的兩個基本色計算機世界的兩個基本色-信息表示的基礎(chǔ)信息表示的基礎(chǔ)簡單的外在，深刻的內(nèi)涵簡單的外在，深刻的內(nèi)涵邏輯運算邏輯運算 與、或、非與、或、非算術(shù)運算算術(shù)運算 +,-,+,-,，,編碼編碼 文字，圖片，聲音文字，圖片，聲音一切力量之源！一切力量之源！網(wǎng)絡(luò)與計算中心帕斯卡發(fā)明帕斯卡發(fā)明人類有史以人類有史以來第一臺機來第一臺機械計算機械計算

12、機萊布尼茨改進萊布尼茨改進了帕斯卡的計了帕斯卡的計算機使之能夠算機使之能夠進行連續(xù)運算進行連續(xù)運算賓西法尼亞大賓西法尼亞大學教授莫契利學教授莫契利和埃克特研制和?？颂匮兄瞥晒Τ晒NIAC。馮馮.諾伊曼結(jié)構(gòu)諾伊曼結(jié)構(gòu)1642167419461945-2011數(shù)制是十進制數(shù)制是十進制利用齒輪的不利用齒輪的不同位置表示不同位置表示不同的數(shù)值同的數(shù)值每一個齒輪有每一個齒輪有十格，小齒輪十格，小齒輪轉(zhuǎn)一圈大齒輪轉(zhuǎn)一圈大齒輪走一格走一格-實現(xiàn)實現(xiàn)十位十進制數(shù)十位十進制數(shù) 數(shù)制是十進制數(shù)制是十進制 首次首次提出了提出了“二進制二進制”數(shù)的數(shù)的概念概念 “步進輪步進輪”的的裝置能夠連續(xù)裝置能夠連續(xù)重復地做加

13、法重復地做加法 數(shù)制是十進制數(shù)制是十進制 以電子管為元以電子管為元器件器件 運算速度達到運算速度達到每秒鐘每秒鐘5000次次加法加法 170平方米、平方米、30噸噸 計算機硬件由五個基計算機硬件由五個基本部分組成。本部分組成。 采用二進制采用二進制 存儲程序的思想，即存儲程序的思想，即程序和數(shù)據(jù)一樣，存程序和數(shù)據(jù)一樣，存放在存儲器中放在存儲器中 1950研制成研制成EDVACENIAC和和EDVAC的建造者的建造者均為均為莫契利和埃莫契利和埃克特克特 數(shù)制是二進制數(shù)制是二進制 以電子管為元以電子管為元器件器件 “存儲程序存儲程序”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 1次加法次加法/864微秒微秒 可靠、可生產(chǎn)可靠、可生

14、產(chǎn) 著名報告著名報告“關(guān)關(guān)于于EDVAC的的報報告草案告草案”在早期設(shè)計的計算裝置中在早期設(shè)計的計算裝置中, ,使用的并不是二進制使用的并不是二進制網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三26第第4 4代代 & & 大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路 從從7070年開始至現(xiàn)在年開始至現(xiàn)在運算速度每秒幾億次運算速度每秒幾億次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)科學研究、經(jīng)濟管理科學研究、經(jīng)濟管理 從從6262年到年到7070年年運算速度每秒運算速度每秒40004000萬次萬次第第3 3代代 & & 中小規(guī)模集成電路中小規(guī)模集成電路操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)文字處理圖像處理

15、文字處理圖像處理第第2 2代代 & & 晶體管晶體管. .從從5656年到年到6262年年運算速度每秒運算速度每秒300300萬次萬次高級語言高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制第第1 1代代 & & 電子管電子管從從EDVACEDVAC到到19561956年年運算速度每秒幾萬次運算速度每秒幾萬次機器語言匯編語言機器語言匯編語言科學應用科學應用計算機在中國計算機在中國網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三27第第5 5代代 創(chuàng)新技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)生物計算機生物計算機 納米計算機納米計算機 量子計算機量子計算機 光計算機光計算機 超導計算機超導計算機網(wǎng)絡(luò)與計算中心

16、2022年5月25日星期三28采用二進制采用二進制摒棄十進制摒棄十進制n運算規(guī)則簡單：兩個二進制數(shù)和、積運算組合各有三種，運運算規(guī)則簡單：兩個二進制數(shù)和、積運算組合各有三種，運算規(guī)則簡單，有利于簡化計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高運算速度。算規(guī)則簡單，有利于簡化計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高運算速度。 n適合邏輯運算：邏輯代數(shù)是邏輯運算的理論依據(jù)，二進制只適合邏輯運算：邏輯代數(shù)是邏輯運算的理論依據(jù)，二進制只有兩個數(shù)碼，正好與邏輯代數(shù)中的有兩個數(shù)碼，正好與邏輯代數(shù)中的“真真”和和“假假”相吻合。相吻合。n技術(shù)實現(xiàn)簡單：計算機是由邏輯電路組成，邏輯電路通常只技術(shù)實現(xiàn)簡單：計算機是由邏輯電路組成，邏輯電路通常只有兩個狀態(tài)

17、，開關(guān)的接通與斷開，這兩種狀態(tài)正好可以用有兩個狀態(tài)，開關(guān)的接通與斷開，這兩種狀態(tài)正好可以用“1”1”和和“0”0”表示。表示。 2022年5月25日星期三29減法運算減法運算加法運算加法運算0+0=00+1=11+0=11+1=100-0=01-0=10-1=11-1=0乘除法運算可轉(zhuǎn)為多次加減法運算來進行乘除法運算可轉(zhuǎn)為多次加減法運算來進行算術(shù)運算算術(shù)運算10111 (23)10+) 10011 (19)10101010) 1001110111000 10-運算規(guī)則簡單運算規(guī)則簡單1.3.1、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三300和和1與邏輯與邏

18、輯現(xiàn)實世界中處處體現(xiàn)邏輯現(xiàn)實世界中處處體現(xiàn)邏輯今天你吃了沒有？今天你吃了沒有？ 今年的寒假是不是要提前??？今年的寒假是不是要提前??？你們班有沒有身高一米九以上的男生?。磕銈儼嘤袥]有身高一米九以上的男生??？0 1真與假，對與錯，是與否真與假，對與錯，是與否二進制邏輯運算二進制邏輯運算2022年5月25日星期三31異或運算異或運算或運算或運算0 OR 0=00 OR 1=11 OR 0=11 OR 1=1NOT 0=1NOT 1=0邏輯運算邏輯運算10111 AND) 10011 OR)1001110111101 11與運算與運算非運算非運算0 AND 0=00 AND 1=01 AND 0=01

19、 AND 1=10 XOR 0=00 XOR 1=11 XOR 0=11 XOR 1=0 100111.3.1、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換2022年5月25日星期三32R3.9kBAFV2V1FAB(a)(b)&FAB(c)FAB 01燈泡燈泡亮亮/ /滅滅0 1電壓電壓高高/ /低低與電路與電路或電路或電路非電路非電路UCC(+5V)R3.9kABFV1V2R3.9kBAFV2V1FAB(a)(b)FAB(c)1FABFA(a)FA(b)1FA(c)邏輯符號邏輯符號與與或或非非電子線路電子線路0 0與與1 1 元器件容易實現(xiàn)元器件容易實現(xiàn)元器件容易實現(xiàn)元器件容易實現(xiàn)CPU

20、半加法器半加法器1.3.1、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三3320=121=222=4=2+223=2+2+224=2+2+2+25=32=2+2+26=64=2+2+2+. 萊布尼茲：萊布尼茲：1與與0，一切數(shù)字的神奇淵源，一切數(shù)字的神奇淵源德國德國 1674-17160和和1與數(shù)與數(shù)-計算思維：計算思維：復雜分解為簡單之疊加復雜分解為簡單之疊加任意一個自然數(shù)都可以用任意一個自然數(shù)都可以用0、1之和來表示之和來表示1.3.1、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三34十進制十進制二進制二進制八或十六進制八

21、或十六進制1234561.3.1、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換、二進制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三35十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)分如下兩部分轉(zhuǎn)換十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)分如下兩部分轉(zhuǎn)換:1 1）整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法）整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法2 2）小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法）小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三36除除2 取余法取余法例：（例：（97）10 =（ ）2為了區(qū)別不同進制的數(shù)，為了區(qū)別不同進制的數(shù)，數(shù)值用括號括起來，數(shù)值用括號括起來，在右下角用一個腳標表示進制數(shù)。在右下角用一個腳標表示進制數(shù)。？1100001余數(shù)余數(shù)97248 1224 0212 026 023 021

22、120 1高位高位低位低位總結(jié)：總結(jié)：整數(shù)部整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法為：分轉(zhuǎn)換方法為：除除2 2 取余法。即取余法。即反復除反復除2 2 ，直到，直到商為商為 0 0，然后反，然后反向取余即可。向取余即可。網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三37例例:（0.8125）10 = ( )2乘乘2取整法取整法。即：。即：1.將小數(shù)乘將小數(shù)乘2后取其整數(shù)；后取其整數(shù)；2.將剩余的小數(shù)重復剛才的過將剩余的小數(shù)重復剛才的過程，直到剩余小數(shù)為程，直到剩余小數(shù)為0或做到或做到規(guī)定位數(shù)為止。規(guī)定位數(shù)為止。注意：先求得的整數(shù)為高位，注意：先求得的整數(shù)為高位，后求得的整數(shù)為低位。后求得的整數(shù)為低位。？0.11010.8

23、1252X1.6250 1整數(shù)整數(shù)0.62521.250 10.2520.5 00.521.0 1高位高位低位低位XXX網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年年5月月25日星期三日星期三38v十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)的方法知道了。那十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)的方法知道了。那么十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進制數(shù)、十六進制數(shù)或么十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進制數(shù)、十六進制數(shù)或者任意者任意(R)進制數(shù)進制數(shù)的方法也就知道了。的方法也就知道了。v方法為：方法為：v整數(shù)部分轉(zhuǎn)化方法為：除整數(shù)部分轉(zhuǎn)化方法為：除R取余法。取余法。v小數(shù)部分的轉(zhuǎn)化方法為：乘小數(shù)部分的轉(zhuǎn)化方法為：乘R取整法。取整法。網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三39例如：十進

24、制數(shù)向十六進制數(shù)轉(zhuǎn)化例如：十進制數(shù)向十六進制數(shù)轉(zhuǎn)化（68.46）10整數(shù)部分的轉(zhuǎn)化整數(shù)部分的轉(zhuǎn)化小數(shù)部分的轉(zhuǎn)化小數(shù)部分的轉(zhuǎn)化= ( ? )16 ( 44.75C2 )16余數(shù)余數(shù)164 4160 4低位低位高位高位680.4616X7.36 7整數(shù)整數(shù)0.36165.76 50.761612.16 120.16162.56 2高位高位低位低位XXX0.56網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三40十進制數(shù)二進制數(shù)八進制數(shù)十六進制數(shù)十進制數(shù)二進制數(shù)八進制數(shù)十六進制數(shù)0000810001081111910011192102210101012A3113311101113B4100441211001

25、4C51015513110115D61106614111016E71117715111117F16?十進制數(shù)16所對應的其他進制數(shù)為多少？注意1，2，4，8所對應的二進制數(shù)注意八進制數(shù)7和十六進制數(shù)F所對應的二進制數(shù)網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年年5月月25日星期三日星期三41v 數(shù)的數(shù)的加權(quán)系數(shù)表示法加權(quán)系數(shù)表示法舉例舉例: :(123.45)(123.45)1010 = 1 = 110102 2+ 2+ 210101 1+ 3+ 310100 0+ 4+ 41010-1-1+ 5+ 51010-2-2 (1101.01)(1101.01)2 2 = 1 = 12 23 3+ 1+ 12 22 2

26、+ 0+ 02 21 1+1+12 20 0+ 0+ 02 2-1-1+1+12 2-2-2 v R R進制數(shù)的進制數(shù)的加權(quán)系數(shù)表示法加權(quán)系數(shù)表示法: :(D)(D)r r = = = d= dn n-1-1r rn-1n-1+d+dn-2n-2r rn-2n-2+ + +d d0 0r r0 0 + + d d-1-1r r-1-1+ + +d d-m-mr r-m-m其中其中d di i為系數(shù)為系數(shù),r,ri i為權(quán)值為權(quán)值,r,r為基數(shù)為基數(shù)( (進制數(shù)進制數(shù)),i),i為位置。為位置。1*nmiiird整數(shù)部分整數(shù)部分小數(shù)部分小數(shù)部分網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三42故，故，

27、R R進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)的方法為：進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)的方法為： -加權(quán)系數(shù)法加權(quán)系數(shù)法(1101.01)2 =123+ 122+ 021+120+ 02-1+12-2=(13.25)10( 104.3534 )8 =182+ 081+480+ 38-1+58-2 + 38-3+48-4(68.46)10( 44.75C2 )16= 4161+4160+ 716-1+516-2 + 1216-3+216-4 (68.46)10網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三43(1 101 001 011.101 111)2 = ( )83151571513.57.00(11 0100 1011.1

28、011 11)2 = ( )16B43BC34B.BC.00001）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)舉例）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)舉例？2）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)舉例）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)舉例網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三44( 1 5 1 3 . 5 7 )8=( )2八進制數(shù)或十六進制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)的方法為：八進制數(shù)或十六進制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)的方法為： 每一位八進制或十六進制數(shù)分解成三位或四位每一位八進制或十六進制數(shù)分解成三位或四位二進制數(shù)。注意一定要分足二進制數(shù)。注意一定要分足3位或位或4位，不足時前面位，不足時前面補零。補零。( 3 4 B . B C )16=( )21101

29、001011101111.00?11 0100 1011 1011 1100?.00網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三451 1數(shù)值數(shù)據(jù)的機內(nèi)表示數(shù)值數(shù)據(jù)的機內(nèi)表示n“位位”（BitBit）：是計算機中最小的信息單位。）：是計算機中最小的信息單位。n“字節(jié)字節(jié)”（ByteByte）：是由相連）：是由相連8 8個位組成的信息存儲單位個位組成的信息存儲單位 n“字字”（WordWord）：對于）：對于CPUCPU字長為字長為3232的計算機（以下同），的計算機（以下同），是由相連是由相連4 4個字節(jié)（即個字節(jié)（即3232位）構(gòu)成的信息存儲單位。位）構(gòu)成的信息存儲單位。1.3.2、數(shù)據(jù)在計算機

30、中的表示、數(shù)據(jù)在計算機中的表示網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三46 真值：帶符號位的二進制數(shù)真值：帶符號位的二進制數(shù) 如如: ( + 1001110 )2 、 ( - 1001110 )2 1.3.2、數(shù)據(jù)在計算機中的表示、數(shù)據(jù)在計算機中的表示網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三472 2整數(shù)在計算機內(nèi)的表示整數(shù)在計算機內(nèi)的表示 原原 碼碼 反反 碼碼 補補 碼碼1.3.2、數(shù)據(jù)在計算機中的表示、數(shù)據(jù)在計算機中的表示網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三48 規(guī)則：數(shù)值不變，符號規(guī)則：數(shù)值不變，符號“0”0”正，正，“1”1”負負 假定：機器字長為假定：機器字長為n n= +10

31、10110 X1原原= 01010110 = + 0.1010110 原原= 0.1010110 X1 = - 1010110 X1原原= 11010110 X2 = - 0.1010110 原原= 1.1010110 0 0的的原碼原碼表示有兩種形式：表示有兩種形式： +0+0原原 = = 0 000000000000000 -0-0原原 = = 1 100000000000000原碼原碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三49規(guī)則：規(guī)則： 正數(shù)同正數(shù)同原碼原碼。負數(shù)的反碼。負數(shù)的反碼 符號位為符號位為 1 1，數(shù)值部分，數(shù)值部分按位取反按位取反。= +1010110 X1反反= 010

32、10110 = + 0.1010110 反反= 0.1010110 X1 = - 1010110 X1反反= 10101001 X2 = - 0.1010110 X2反反= 1.01010010 0的的反碼反碼表示有兩種形式：表示有兩種形式： +0+0反反 = = 0 000000000000000 -0-0反反 = = 1 111111111111111反碼反碼的表示方法的表示方法網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三50規(guī)則：規(guī)則： 正數(shù)同正數(shù)同原碼原碼。負數(shù)的補碼。負數(shù)的補碼 符號位為符號位為 1 1，數(shù)值部分，數(shù)值部分按位取反按位取反+1+1。= +1010110 X1補補= 010

33、10110 = + 0.1010110 補補= 0.1010110 X1 = - 1010110 X1補補= 10101010 X2 = - 0.1010110 X2補補= 1.01010100 0的的補碼補碼表示唯一：表示唯一： +0+0補補 = 00000000= 00000000 -0 -0補補 = 00000000= 00000000補碼補碼的表示方法的表示方法網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三51對時操作對時操作: :（假設(shè)將時針對為（假設(shè)將時針對為1 1時）時）u 一是將時針退一是將時針退 10-9=1 10-9=1 ； u 一是將時針向前撥一是將時針向前撥 10+3=131

34、0+3=13。這兩種方法都能對準到這兩種方法都能對準到1 1時。時。由此可以看出，減由此可以看出，減9 9和加和加3 3是等價的，就是說是等價的，就是說3 3是是(-9)(-9)對對1212的補碼，可以用數(shù)學公式表示：的補碼，可以用數(shù)學公式表示：-9-9+3 mod+3 mod1212結(jié)論：結(jié)論：負數(shù)用補碼表示時負數(shù)用補碼表示時, ,可以把減法轉(zhuǎn)化為加法?？梢园褱p法轉(zhuǎn)化為加法。補碼補碼的舉例的舉例1網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三52用做加法代替做減法用做加法代替做減法 9-2=9+(-2)9-2=9+(-2)99補補=00001001=00001001-2-2補補=11111110=

35、1111111099補補+-2+-2補補= 00001001+ 11111110= 00001001+ 11111110結(jié)果結(jié)果: 超過超過8位，最高位丟失。位，最高位丟失。故故: 9補補+-2補補= 00000111 結(jié)果為結(jié)果為700001001+) 11111110000001111補碼補碼的舉例的舉例2網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三53正機器數(shù)正機器數(shù)：符號位用：符號位用0表示，數(shù)值表示，數(shù)值不變不變。X1原原= X1反反= X1補補符號位用符號位用 表示，數(shù)值表示，數(shù)值符號位用符號位用 表示，數(shù)值表示，數(shù)值符號位用符號位用 表示，數(shù)值表示，數(shù)值或或1.3.2、數(shù)據(jù)在計算機中

36、的表示、數(shù)據(jù)在計算機中的表示網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三54（1 1）字符編碼）字符編碼 計算機中使用最多的字符包括：計算機中使用最多的字符包括：十進制數(shù)字十進制數(shù)字 0 09 9大、小寫英文字母大、小寫英文字母A AZ Z和和a az z 常用的運算符和標點符號常用的運算符和標點符號ASCII 碼：碼：美國信息交換標準碼美國信息交換標準碼 用低用低7位二進制數(shù)對一種字符編碼，位二進制數(shù)對一種字符編碼，最高位為最高位為0 0。 一共可對一共可對128種字符進行編碼。種字符進行編碼。1.3.3、信息編碼、信息編碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三550 1 2 3 4 5 6

37、789ABCDEF0 1 2 3 4 5 6 7控控制制字字符符（不不可可見見）數(shù)數(shù)字字字字符符普通字符普通字符大寫大寫英文英文字符字符小寫小寫英文英文字符字符空格空格 ASCII碼為碼為(32)100字符字符 ASCII碼為碼為(48)10A字符字符 ASCII碼為碼為(65)10a字符字符 ASCII碼為碼為(97)10回車回車 ASCII碼為碼為(13)101.3.3、信息編碼、信息編碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三56 ASCII 字符表0000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC22BRbr

38、0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENGNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?OoDEL注：H 表示高 3 位，L 表示低 4 位。HL0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 789ABCDEFA = (1000001)ASCII = ( )1065a = (1100001)ASCII = ( )1097表表1-41-41.3.3、信息

39、編碼、信息編碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三57（2 2）漢字編碼）漢字編碼 要想能在計算機中處理漢字，必須解決漢字的輸入編碼、存儲編碼、要想能在計算機中處理漢字，必須解決漢字的輸入編碼、存儲編碼、顯示和打印字符的編碼問題。顯示和打印字符的編碼問題。輸入碼是解決漢字輸入采用的編碼輸入碼是解決漢字輸入采用的編碼，如，如“國標區(qū)位碼國標區(qū)位碼”、“全拼全拼”、“五筆五筆”、“智能智能ABC”ABC”、“紫光華宇拼音紫光華宇拼音”等輸入編碼。等輸入編碼。我國在我國在19801980年制定了年制定了信息交換用漢字編碼字符集信息交換用漢字編碼字符集基本集基本集作為國作為國家標準家標準GB231

40、2-80GB2312-80編碼字符集，稱為編碼字符集，稱為國標碼。國標碼。在國家標準在國家標準GB2312-80GB2312-80中，每個漢字采用雙字節(jié)表示。中，每個漢字采用雙字節(jié)表示。1.3.3、信息編碼、信息編碼 -漢字編碼漢字編碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三58漢字國標碼漢字國標碼 采用兩個字節(jié)來編碼，每個字節(jié)采用兩個字節(jié)來編碼，每個字節(jié)使用低使用低7 7位，最高位為位，最高位為0 0。0XXXXXXX765432100XXXXXXX76543210第一個字節(jié)第一個字節(jié)第二個字節(jié)第二個字節(jié)01010110765432100101000076543210第一個字節(jié)第一個字節(jié)第二

41、個字節(jié)第二個字節(jié)例如：例如：“中中”的國標碼如下：的國標碼如下：其其16進制表示為：進制表示為：5650H1.3.3、信息編碼、信息編碼 -漢字編碼漢字編碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三59漢字機內(nèi)碼漢字機內(nèi)碼 如果將漢字國標碼用于計算機內(nèi)如果將漢字國標碼用于計算機內(nèi)部存儲傳輸，則漢字國標碼的每個字節(jié)和標準部存儲傳輸，則漢字國標碼的每個字節(jié)和標準ASCIIASCII碼就沒法區(qū)別了（每個字節(jié)均用低碼就沒法區(qū)別了（每個字節(jié)均用低7 7位來編位來編碼，最高位均為碼，最高位均為0 0）。）。1.3.3、信息編碼、信息編碼 -漢字編碼漢字編碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三600101

42、0110765432100101000076543210第一個字節(jié)第一個字節(jié)第二個字節(jié)第二個字節(jié)例如：例如：“中中”的國標碼為：的國標碼為：其其16進制表示為：進制表示為：5650H11010110765432101101000076543210第一個字節(jié)第一個字節(jié)第二個字節(jié)第二個字節(jié)則：則：“中中”的機內(nèi)碼如下：的機內(nèi)碼如下：其其16進制表示為：進制表示為：D6D0H1.3.3、信息編碼、信息編碼 -漢字編碼漢字編碼_ 漢字機內(nèi)碼漢字機內(nèi)碼網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三61v數(shù)制；數(shù)制；v位、字節(jié)、字、雙字；位、字節(jié)、字、雙字；v字長；字長；計算機中的單位計算機中的單位n 1 By

43、te（B）=8bit（b）n 1 kilobit（kB）=1024Bn 1 Megabit（MB）=1024KBn 1 Gigabit（GB）=1024MBn 1 Terabyte（T/TB）=1024GB 1.3節(jié)相關(guān)概念的回顧節(jié)相關(guān)概念的回顧網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三62計算機系統(tǒng)的組成與工作原理計算機系統(tǒng)的組成與工作原理1.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三63 n計算機是自動化的信息處理裝置，計算機是自動化的信息處理裝置，它采用了它采用了“存儲程序存儲程序”工作原理。工作原理。這一原理是這一原理是194619

44、46年由美籍匈牙利數(shù)年由美籍匈牙利數(shù)學家馮學家馮諾伊曼提出的，故稱為馮諾伊曼提出的，故稱為馮諾伊曼原理，其主要思想如下：諾伊曼原理，其主要思想如下：n計算機硬件由五個基本部分組成。計算機硬件由五個基本部分組成。n采用二進制。采用二進制。n存儲程序的思想，即程序和數(shù)據(jù)一存儲程序的思想，即程序和數(shù)據(jù)一樣，存放在存儲器中。樣，存放在存儲器中。1.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三64數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流取數(shù)存數(shù)地址指令（控制器控制器運算器運算器輸出輸出設(shè)備設(shè)備輸入輸入設(shè)備設(shè)備程序+數(shù)據(jù)操作命令處理結(jié)果反饋信號響應信號請求信號響應信號

45、請求信號1.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理2022年5月25日星期三651、指令、指令:是指計算機完成某個基本操作的命令。是指計算機完成某個基本操作的命令。2、指令系統(tǒng)、指令系統(tǒng):一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合。一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合。3、指令的執(zhí)行過程示意圖、指令的執(zhí)行過程示意圖:輸輸入入設(shè)設(shè)備備輸輸出出設(shè)設(shè)備備內(nèi)內(nèi)存存儲儲器器微微處處理理器器程程序序執(zhí)執(zhí)行行結(jié)結(jié)果果地地址址/ /指指令令/ /數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)控控制制命命令令控控制制命命令令1.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三663 + 5

46、輸輸入入命命令令 33 55 +取取加加法法指指令令取取操操作作數(shù)數(shù)加法加法運算運算8存儲結(jié)果存儲結(jié)果輸輸出出命命令令 881.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三67 軟件軟件 = 程序程序 + 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) + 文檔文檔系統(tǒng)系統(tǒng)軟件軟件應用應用軟件軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)程序語言處理系統(tǒng)程序語言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)服務(wù)程序：檢查、診斷、排錯服務(wù)程序：檢查、診斷、排錯通用程序：如：通用程序：如：office 辦公程序等辦公程序等專用程序：用戶程序?qū)Ｓ贸绦颍河脩舫绦?.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原

47、理網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三68打印機顯示器顯示屏/屏幕CD 驅(qū)動器游戲桿鼠標鍵盤控制臺單元軟盤驅(qū)動器揚聲器計算機硬件計算機硬件1.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三69PCI插槽插槽AGP插槽插槽CPU插槽插槽(主存主存)內(nèi)存內(nèi)存插槽插槽硬盤硬盤IDE插槽插槽軟盤軟盤IDE插槽插槽北橋芯片組北橋芯片組ROM南橋芯片組南橋芯片組USB接口組接口組游戲、聲游戲、聲音接口組音接口組并行、串行并行、串行接口組接口組主板的組成主板的組成電池電池主板主板1.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理網(wǎng)絡(luò)與計算中

48、心2022年5月25日星期三70PCI插槽插槽AGP插槽插槽CPU插槽插槽(主存主存RAM)內(nèi)存內(nèi)存插槽插槽硬盤硬盤IDE插槽插槽軟盤軟盤IDE插槽插槽北橋芯片組北橋芯片組ROM南橋芯片組南橋芯片組USB接口組接口組游戲、聲游戲、聲音接口組音接口組并行、并行、串行串行接口組接口組硬件系統(tǒng)：硬件系統(tǒng)：v CPUv 存儲系統(tǒng)v I/O設(shè)備計算機硬件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)_主板主板網(wǎng)絡(luò)與計算中心2022年5月25日星期三71計算機系統(tǒng)是一個由計算機系統(tǒng)是一個由計算機硬件系統(tǒng)和計計算機硬件系統(tǒng)和計算機軟件系統(tǒng)構(gòu)成的算機軟件系統(tǒng)構(gòu)成的完整系統(tǒng)。完整系統(tǒng)。 軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩

49、大軟件和應用軟件兩大類類 。 一個硬盤是由一個或一個硬盤是由一個或多個圓盤組成，這些多個圓盤組成，這些盤的單面或雙面上覆盤的單面或雙面上覆蓋著用于記錄數(shù)據(jù)的蓋著用于記錄數(shù)據(jù)的一層磁性物質(zhì)。一層磁性物質(zhì)。磁道、扇區(qū)、柱面磁道、扇區(qū)、柱面 。 CPUCPU能夠直接存取的存能夠直接存取的存儲設(shè)備叫做內(nèi)存。內(nèi)儲設(shè)備叫做內(nèi)存。內(nèi)存分為兩類：一類是存分為兩類：一類是只讀存儲器只讀存儲器ROMROM，一類，一類是隨機存取存儲器是隨機存取存儲器RAM RAM 。 硬件系統(tǒng)由主機和外硬件系統(tǒng)由主機和外部設(shè)備等組成。部設(shè)備等組成。 總結(jié)總結(jié)1.4、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理2022年年5月月25日星期三日星期三72 中央處理器中央處理器 (CPU) 是執(zhí)是執(zhí)行所有工作、思考所有問行所有工作、思考所有問題或進行所有處理的計算題或進行所有處理的計算機部件機部件 CPU 的部件的部件 算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元 ； 控制單元控制單元 ； 算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元 (ALU) 負負責計算機執(zhí)行的所有數(shù)學責計算機執(zhí)行的所有數(shù)學與邏輯功能與邏輯功能 控制單元控制計算機的所控制單元控制計算機的所有其他部件有其他部件中央處理器中央處理器2022年5月25日星期三73 計算機存儲器基本分為兩種類型： 內(nèi)