模塊一 win7 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、模塊一計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)通過本模塊的學(xué)習(xí)，讀者可以了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程、應(yīng)用領(lǐng)域、工作原理及分類，理解字符和漢字的編碼知識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)制的表示及二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)二進(jìn)制與十進(jìn)制（整數(shù)）之間的轉(zhuǎn)換字符和漢字的編碼本模塊知識(shí)點(diǎn)小節(jié)1.1 計(jì)算機(jī)概述1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用及分類1.5二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則1.31.41.6數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)的性能和硬件組成 計(jì)算機(jī)是一種能夠存儲(chǔ)程序，并能按照程序自動(dòng)、高速、精確地進(jìn)行大量計(jì)算和信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。 世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)于1946年2月誕生于美國賓夕法尼

2、亞大學(xué)，名為ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator，電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)），中文名為“埃尼亞克” 這臺(tái)計(jì)算機(jī)由美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院的科學(xué)家研制，用于美國軍方進(jìn)行彈道計(jì)算和氫彈的研制。它由18 000多個(gè)電子管、7 000多個(gè)電阻、10 000多個(gè)電容器以及6 000多個(gè)開關(guān)組成，占地面積約170 平方米，整個(gè)機(jī)器重量為30多噸，功率174千瓦。1.1.1計(jì)算機(jī)的誕生1.1 計(jì)算機(jī)概述1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段計(jì)算機(jī)時(shí)代起迄年份物理器件存儲(chǔ)器軟 件應(yīng)用范圍第1代19461957電子管延遲線、磁鼓機(jī)器語言、匯編語言 科學(xué)計(jì)算

3、第2代19581964晶體管磁芯、磁帶匯編語言和高級(jí)語言科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理第3代19651971中小規(guī)模集成電路半導(dǎo)體、磁盤高級(jí)語言不斷發(fā)展，出現(xiàn)了操作系統(tǒng)逐步廣泛應(yīng)用 第4代1972至今大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路半導(dǎo)體、磁盤、光盤操作系統(tǒng)不斷完善，開發(fā)了應(yīng)用軟件普及到社會(huì)、生活各方面 根據(jù)電子計(jì)算機(jī)所采用的物理器件，計(jì)算機(jī)的發(fā)展分成4個(gè)階段：1.1.3中國計(jì)算機(jī)的發(fā)展情況 1958 年8月1日，我國第一臺(tái)小型電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)103機(jī)誕生。該機(jī)字長32位，每秒運(yùn)算30次，采用磁鼓內(nèi)部存儲(chǔ)器，容量為1 KB。1987年，第一臺(tái)國產(chǎn)的286型計(jì)算微機(jī)長城286正式推出。1988年，第一臺(tái)國產(chǎn)386微

4、型計(jì)算機(jī)長城386推出，中國發(fā)現(xiàn)首例計(jì)算機(jī)病毒。2009年，中國首臺(tái)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”誕生，該機(jī)每秒運(yùn)行1206萬億次。2010年，曙光推出了完全自主設(shè)計(jì)、完全擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于“龍芯”處理器的千萬億次“曙光6000”超級(jí)計(jì)算機(jī)。1巨型化 天文、軍事、仿真、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域需要進(jìn)行大量的計(jì)算，要求計(jì)算機(jī)有更高的運(yùn)算速度、更大的存儲(chǔ)量，這就需要研制功能更強(qiáng)的巨型計(jì)算機(jī)。目前最快的巨型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度已達(dá)每秒數(shù)億億次以上。1.1.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)2微型化 微型化是指計(jì)算機(jī)向使用方便、體積小、成本低和功能齊全的方向發(fā)展。專用微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)大量應(yīng)用于儀器、儀表和家用電器中，使儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)“

5、智能化”。筆記本式計(jì)算機(jī)已經(jīng)大量進(jìn)入辦公室和家庭，智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)（俗稱平板電腦）不斷涌現(xiàn)，迅速普及到人們的社會(huì)生活中。1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)3網(wǎng)絡(luò)化 隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用、無線移動(dòng)通信技術(shù)的成熟以及計(jì)算機(jī)處理能力的不斷提高，面向全球網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的各類新型微型計(jì)算機(jī)和信息終端將成為主要產(chǎn)品。特別是移動(dòng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，能夠隨時(shí)交換和處理信息，已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。4智能化 計(jì)算機(jī)將具備更多的智能成分，具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及自然語言能力。除了提供自然的輸入手段（如語音輸入、手寫輸入）外，計(jì)算機(jī)能讓人產(chǎn)生身臨其境感覺的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是這一領(lǐng)域發(fā)

6、展的集中體現(xiàn)。1.1.5 未來新型的計(jì)算機(jī)1光子計(jì)算機(jī) 光子計(jì)算機(jī)即全光數(shù)字計(jì)算機(jī)，以光子代替電子，以光互連代替導(dǎo)線互連，以光硬件代替計(jì)算機(jī)中的電子硬件，以光運(yùn)算代替電運(yùn)算。與電子計(jì)算機(jī)相比，光計(jì)算機(jī)的無導(dǎo)線計(jì)算機(jī)信息傳遞平行通道密度極大。 光計(jì)算機(jī)還具有與人腦相似的容錯(cuò)性。系統(tǒng)中某一元件損壞或出錯(cuò)時(shí)，并不影響最終的計(jì)算結(jié)果。2DNA分子計(jì)算機(jī) 1994年11月，美國南加州大學(xué)的阿德勒曼博士用DNA堿基對(duì)序列作為信息編碼的載體，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算。阿德勒曼在科學(xué)雜志上公布了DNA計(jì)算機(jī)的理論，引起了各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。阿德勒曼的DNA計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)不同，計(jì)算不再只是簡單的物理性質(zhì)的加減操作，它

7、增添了化學(xué)性質(zhì)的切割、復(fù)制、粘貼、插入和刪除等種種方式。DNA計(jì)算機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于其驚人的存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度。英國研究人員于2013年1月成功研制出DNA硬盤，1克DNA的存儲(chǔ)容量大約為2 PB，相當(dāng)于約300萬張CD。用DNA存儲(chǔ)數(shù)據(jù)理論上可保存數(shù)千年。1.1.4 未來新型計(jì)算機(jī)3納米計(jì)算機(jī)納米是一個(gè)計(jì)量單位，納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積不過數(shù)百個(gè)原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎無須耗費(fèi)任何能源，而且其性能要比今天的計(jì)算

8、機(jī)強(qiáng)大許多倍。4量子計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，利用原子的量子特性進(jìn)行信息處理。由于原子具有在同一時(shí)間處于兩個(gè)不同位置的奇妙特性，即處于量子位的原子既可以代表0或1，也能同時(shí)代表0和1以及0和1之間的中間值，故無論從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還是處理的角度，量子位的能力都是晶體管電子位的兩倍。 加拿大量子計(jì)算公司D-Wave于2011年正式發(fā)布了全球第一款商用型量子計(jì)算機(jī)D-Wave One，它采用了128-qubit（量子比特）的處理器，理論運(yùn)算速度遠(yuǎn)超現(xiàn)有超級(jí)電子計(jì)算機(jī)，售價(jià)高達(dá)一千萬美元。1.2.1 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1具有超強(qiáng)的“記憶”能力 計(jì)算機(jī)依靠各種存儲(chǔ)設(shè)備，可以把原始數(shù)

9、據(jù)、中間結(jié)果、運(yùn)算指令以及人們事先為計(jì)算機(jī)編制的工作步驟等存儲(chǔ)起來，以備隨時(shí)調(diào)用。存儲(chǔ)器不但能夠存儲(chǔ)大量的信息，而且能夠快速準(zhǔn)確地存入或取出這些信息。2運(yùn)行速率高，運(yùn)算能力強(qiáng) 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件采用的是電子器件，其運(yùn)算速率非常之高。一般微型計(jì)算機(jī)機(jī)運(yùn)算速度可達(dá)幾十兆幾千兆次/秒，速率高的計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度可達(dá)幾十億次/秒乃至數(shù)千萬億次/秒以上。而且，由電子管升級(jí)到晶體管，再升級(jí)到小規(guī)模集成電路、中大規(guī)模集成電路等，其運(yùn)算速率還以每隔幾年提高一個(gè)數(shù)量級(jí)的水平不斷發(fā)展。1.2.1 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)3計(jì)算精度高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高 計(jì)算機(jī)計(jì)算精度高，其數(shù)字位數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行取舍。圓周率的計(jì)算從古至今，我國古代數(shù)

10、學(xué)家祖沖之只算得值為小數(shù)點(diǎn)后8位；德國人魯?shù)婪蛴昧艘簧木Π阎稻_到35位?，F(xiàn)在，電子計(jì)算機(jī)已把值計(jì)算到10億位以上。4自動(dòng)化程度高 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的操作運(yùn)算是根據(jù)人們預(yù)先編制的程序自動(dòng)控制執(zhí)行的。只要預(yù)先輸入包含一連串指令的處理程序，計(jì)算機(jī)便會(huì)依次取出指令，逐條執(zhí)行，完成各種規(guī)定的操作，直到得出結(jié)果為止。 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制不需要人工的直接干預(yù)，這樣，計(jì)算機(jī)將人類從重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來，也可以完成人類無法完成的工作，如精密儀器的生產(chǎn)、特殊環(huán)境物品的制造、危險(xiǎn)地域的勘探。5具有邏輯判斷能力計(jì)算機(jī)具有邏輯判斷和推理能力，不僅能計(jì)算數(shù)值數(shù)據(jù)，也能處理非數(shù)值數(shù)據(jù)，使計(jì)算機(jī)能廣泛應(yīng)用于非數(shù)值數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，

11、如診治疾病、語言翻譯、控制機(jī)器人等。1.2.1 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)5具有邏輯判斷能力 計(jì)算機(jī)具有邏輯判斷和推理能力，不僅能計(jì)算數(shù)值數(shù)據(jù)，也能處理非數(shù)值數(shù)據(jù)，使計(jì)算機(jī)能廣泛應(yīng)用于非數(shù)值數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，如診治疾病、語言翻譯、控制機(jī)器人等。1.2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1科學(xué)計(jì)算 科學(xué)計(jì)算是指利用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計(jì)算。 例如，建筑設(shè)計(jì)中為了確定構(gòu)件尺寸，通過彈性力學(xué)導(dǎo)出了一系列的復(fù)雜方程，長期以來由于計(jì)算方法跟不上而一直無法求解。而計(jì)算機(jī)不但能求解這類方程，并且引起了彈性理論上的一次突破，出現(xiàn)了有限單元法。2過程控制（或?qū)崟r(shí)控制） 計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制方面的應(yīng)用大大促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)的提

12、高。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，可以節(jié)省勞動(dòng)力、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)原料和降低成本。 例如：在化工、電力、冶金等生產(chǎn)過程中，用計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集各種參數(shù)，監(jiān)測并及時(shí)控制生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)；在導(dǎo)彈、衛(wèi)星的發(fā)射過程中，用計(jì)算機(jī)隨時(shí)精確地控制飛行軌道與狀態(tài)；在有高溫爐窯的工作場所，用計(jì)算機(jī)隨時(shí)檢測與控制爐窯的溫度等等。1.2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用3數(shù)據(jù)處理（或信息處理） 數(shù)據(jù)處理是指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、整理、分類、統(tǒng)計(jì)、加工、利用、傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱。目前，數(shù)據(jù)處理已廣泛地應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、企事業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理與決策、情報(bào)檢索、圖書管理、電影電視動(dòng)畫設(shè)計(jì)、會(huì)計(jì)電算化等各個(gè)行業(yè)。4文字處理

13、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和字處理軟件的開發(fā)，改變了過去人們手不離筆的文字處理方式，人們可以直接在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行文字輸入、格式排版，并且可以非常方便地進(jìn)行修改，節(jié)約人力，工作效率高，還可以長期保存。1.2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用5辦公自動(dòng)化辦公自動(dòng)化簡稱OA，是建立在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)以及辦公設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)之上的高效的人-機(jī)信息處理系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)使用面最廣的一種應(yīng)用?，F(xiàn)在很多公司、單位都使用計(jì)算機(jī)來處理公司的業(yè)務(wù)、統(tǒng)計(jì)公司的財(cái)務(wù)。6娛樂休閑使用計(jì)算機(jī)可以播放VCD、DVD和MP4文件，也可以玩游戲。計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為很多家庭娛樂休閑的必備“家用電器”7上網(wǎng)、聊天、收發(fā)郵件如，可以從網(wǎng)上查詢商品價(jià)格，查詢飛機(jī)和火車的

14、運(yùn)行時(shí)刻表，并從網(wǎng)上訂票。通過網(wǎng)絡(luò)還可以收發(fā)電子郵件，與遠(yuǎn)在異國他鄉(xiāng)的親人和朋友進(jìn)行聯(lián)系；通過網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信軟件，還可以與朋友在網(wǎng)上聊天。總1.2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用8教學(xué)隨著計(jì)算機(jī)的普及，一種新的學(xué)習(xí)方式也應(yīng)運(yùn)而生，這就是計(jì)算機(jī)教學(xué)。人們可以通過計(jì)算機(jī)從各種各樣的多媒體教學(xué)軟件中獲得知識(shí)。9計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（1）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)效果的一種技術(shù)。例如在建筑設(shè)計(jì)中，利用CAD進(jìn)行力學(xué)計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、繪制建筑圖紙等。（2）計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM) 利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作的過程。例如，在產(chǎn)品的制造過程中，由計(jì)算機(jī)控

15、制機(jī)器的運(yùn)行，處理生產(chǎn)過程中所需的數(shù)據(jù)，控制和處理材料的流動(dòng)以及對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測等。1.2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用9計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（3）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI) 在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行各種教學(xué)活動(dòng)。CAI可以為學(xué)生提供一個(gè)良好的個(gè)人化學(xué)習(xí)環(huán)境。10虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)是利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物，他可以是現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)寫照，也可以是純粹構(gòu)想出來的世界。虛擬現(xiàn)實(shí)在近年來獲得了飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，例如虛擬工廠、3D影院、數(shù)字校園、虛擬主持人等。1.2.3 計(jì)算機(jī)的分類1按信息表示形式和處理方

16、式的不同進(jìn)行分類（1）數(shù)字計(jì)算機(jī) 數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息用數(shù)字“0”和“1”來表示。數(shù)字計(jì)算機(jī)精度高、存儲(chǔ)量大、通用性強(qiáng)。人們通常所說的計(jì)算機(jī)就是指電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。（2）模擬計(jì)算機(jī) 模擬計(jì)算機(jī)是用連續(xù)變化的模擬量來表示信息，計(jì)算精度較低，所有的處理過程均需模擬電路來實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗外界干擾能力差。美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于1947年研制出第一臺(tái)全電子直流模擬計(jì)算機(jī)。（3）數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī) 數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)既能處理數(shù)字量，又能處理模擬量。我國于20世紀(jì)60年代中期，先后研制出多種型號(hào)的數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)。如M-2、M-6等混合模擬計(jì)算機(jī)。1.4 計(jì)算機(jī)的分類2按照計(jì)算機(jī)的用途進(jìn)行分類（1）通用計(jì)算

17、機(jī) 通用計(jì)算機(jī)的用途廣泛，功能齊全，可適用于各個(gè)領(lǐng)域。一般的數(shù)字計(jì)算機(jī)多屬此類。（2）專用計(jì)算機(jī) 專用計(jì)算機(jī)是為某一特定用途而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。它的硬件和軟件的配置依據(jù)解決特定問題的需要而定。如工廠使用的工控機(jī)、超市收銀機(jī)等就是專用計(jì)算機(jī)。1.2.3 計(jì)算機(jī)的分類3按照計(jì)算機(jī)的規(guī)模與性能進(jìn)行分類（1）巨型計(jì)算機(jī) 巨型計(jì)算機(jī)（又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)）是運(yùn)行速度最快、處理信息量最大、容納用戶最多、價(jià)格最高的一種計(jì)算機(jī)。（2）大型計(jì)算機(jī) 大型計(jì)算機(jī)在規(guī)模上不及巨型計(jì)算機(jī)，但也有很高的運(yùn)算速度、很大的存儲(chǔ)容量和很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，一般用于大型企業(yè)和一般的科研部門，以及需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和管理的其他部門和機(jī)

18、構(gòu)。IBM公司是全球大型計(jì)算機(jī)的主要提供商，平均每臺(tái)IBM大型計(jì)算機(jī)的起步價(jià)約為100萬美元。1.2.3 計(jì)算機(jī)的分類3按照計(jì)算機(jī)的規(guī)模與性能進(jìn)行分類（3）小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)用途廣泛，既可用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理，也可用于生產(chǎn)過程自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集及分析處理。（4）微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)采用微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口等芯片組裝，使得它比小型計(jì)算機(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，現(xiàn)在我們個(gè)人使用的計(jì)算機(jī)就屬于微型計(jì)算機(jī)。（5）服務(wù)器服務(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，運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，要求較高的運(yùn)行速度，其中的資源可供網(wǎng)絡(luò)用戶共享。（6）工作站1.

19、2.3 計(jì)算機(jī)的分類3按照計(jì)算機(jī)元器件分類按照元器件的不同，目前計(jì)算機(jī)可以分為電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件也在不斷更新，將來計(jì)算機(jī)的發(fā)展將趨向于利用超導(dǎo)電子元器件的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、利用光學(xué)器件以及光電路代替電子元器件電路的光學(xué)計(jì)算機(jī)、利用有機(jī)化合物作為元器件的生物計(jì)算機(jī)等新興的高端計(jì)算機(jī)。 美籍匈牙利科學(xué)家馮諾依曼提出“存儲(chǔ)程序，由程序控制”的計(jì)算機(jī)工作原理。 “存儲(chǔ)程序控制”原理又稱為“馮諾依曼原理”。該原理確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的工作方式，分為4個(gè)步驟： 第1步：將程序和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器。 第2步：計(jì)算機(jī)

20、從存儲(chǔ)器中取出程序指令送到控制器進(jìn)行處理，分析該指令要做什么事。 第3步：控制器根據(jù)指令的含義發(fā)出相應(yīng)的命令，如加法、減法等，將存儲(chǔ)單元中存放的操作數(shù)據(jù)取出送往運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，再把運(yùn)算結(jié)果送回存儲(chǔ)器指定的單元中。 第4步：當(dāng)運(yùn)算完成后，將結(jié)果通過輸出設(shè)備輸出。1.3.1計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成 馮諾依曼結(jié)構(gòu)架構(gòu)五大核心部件功能1、 輸入設(shè)備 Input devices：從計(jì)算機(jī)外部輸入信息2 、存儲(chǔ)器 Memory Unit：存放數(shù)據(jù)、指令等4 、控制器 Control Unit (CU)： 分析指令，控制指令的執(zhí)行，協(xié)調(diào)其它部件工作3 、運(yùn)算器 Arithmetic and Logic Unit (

21、ALU)： 執(zhí)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算5 、輸出設(shè)備 Output devices ：將加工后的信息輸出1.3.3計(jì)算機(jī)的硬件組成1.3.3 計(jì)算機(jī)硬件主機(jī)箱音箱鼠標(biāo)鍵盤顯示器臺(tái)式計(jì)算機(jī)外觀計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重要的組成部分，其基本功能是接受計(jì)算機(jī)程序，并在程序的控制下完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。計(jì)算機(jī)硬件是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的有形的物理設(shè)備的總稱，是所有軟件的物質(zhì)基礎(chǔ)。2.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)臺(tái)式計(jì)算機(jī)主機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)各種計(jì)算機(jī)的外觀 桌面一體機(jī)智能手機(jī)筆記本式計(jì)算機(jī)平板計(jì)算機(jī)無論計(jì)算機(jī)的外觀如何變化，其內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)都大同小異，都屬于馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，均擁有輸入設(shè)備、控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)

22、器、輸出設(shè)備五大核心部件。運(yùn)算器和控制器是信息處理的中心部件，所以它們合稱為“中央處理單元”（CPU：Central Processing Unit）。存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和控制器在信息處理操作中起主要作用，是計(jì)算機(jī)硬件的主體部分，通常被稱為“主機(jī)”。存儲(chǔ)器（memory）是計(jì)算機(jī)的主要工作部件，其作用是存放數(shù)據(jù)和各種程序。而輸入（Input）設(shè)備和輸出（Output）設(shè)備統(tǒng)稱為“外部設(shè)備”，簡稱為外設(shè)或I/O設(shè)備。 個(gè)人計(jì)算機(jī)的硬件組成1.3.4 計(jì)算機(jī)軟件及分類軟件與硬件是相輔相成的，沒有軟件，就沒有人機(jī)交互界面，用戶根本無法使用計(jì)算機(jī)。而要讓計(jì)算機(jī)使用更加方便，就需要開發(fā)具有各種功能用途的軟件

23、來豐富計(jì)算機(jī)的功能。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重要的、必不可少的組成部分。計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各類程序、有關(guān)文檔以及所需數(shù)據(jù)的總稱。 完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要硬件（Hardware）和軟件（Software）兩部分。硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)則是人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息交流的媒介。1.3.4計(jì)算機(jī)的軟件及分類硬件軟件兩者缺一不可軟件系統(tǒng)層次圖 軟件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)軟件分類 1）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（operating system，OS）是直接運(yùn)行在裸機(jī)上的底層的系統(tǒng)軟件，它的主要功能是管理計(jì)算機(jī)的各種軟、硬件資源，組織計(jì)算機(jī)的工作流程，提高資源利用率，方便用戶使用計(jì)算機(jī)并能為其他軟件的開發(fā)與使用

24、提供必要的支持。例如：DOS（磁盤操作系統(tǒng)）、Windows操作系統(tǒng)、UNIX操作系統(tǒng)、Linux操作系統(tǒng)等。1系統(tǒng)軟件2）語言處理程序 （1）匯編程序：其作用是將匯編語言源程序翻譯成目標(biāo)程序。（2）解釋程序：解釋程序?qū)Ω呒?jí)語言源程序的語句從頭到尾掃描一句，翻譯一句，執(zhí)行一句，不生成目標(biāo)程序，直至結(jié)束。（3）編譯程序：編譯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行一次或幾次掃描后，最終翻譯成可以直接執(zhí)行的目標(biāo)代碼，對(duì)目標(biāo)程序進(jìn)行連接裝配后得到“可執(zhí)行程序”，程序要運(yùn)行時(shí)，只需直接運(yùn)行該可執(zhí)行程序即可，編譯產(chǎn)生的目標(biāo)代碼可以重復(fù)執(zhí)行，無須重新編譯，所以運(yùn)行速度快。但這種方式不夠靈活，每次修改源程序后，必須重新編譯、連接。

25、1系統(tǒng)軟件2）語言處理程序 計(jì)算機(jī)并不能直接接收和執(zhí)行用匯編語言或高級(jí)語言編寫的源程序。源程序在輸入計(jì)算機(jī)時(shí)，必須經(jīng)由語言處理程序“翻譯”成機(jī)器語言形式的目標(biāo)程序，才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別和執(zhí)行。1系統(tǒng)軟件3） 程序設(shè)計(jì)語言 程序程序是指揮計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)某一特定功能的一組命令序列，是指令的有序集合，是由程序計(jì)數(shù)器控制的一系列語句和指令程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)、編制、調(diào)試程序的方法和過程，其內(nèi)容涉及有關(guān)的程序基本概念、編程工具、方法以及方法學(xué)等，是目標(biāo)明確的智力活動(dòng)。計(jì)算機(jī)語言計(jì)算機(jī)語言指用于人與計(jì)算機(jī)之間通信的語言，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞信息的媒介。計(jì)算機(jī)語言主要分為機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言3種。使用匯

26、編語言和高級(jí)語言編寫的程序稱為源程序，而使用機(jī)器語言編寫的程序則稱為目標(biāo)程序。1系統(tǒng)軟件1）計(jì)算機(jī)語言 機(jī)器語言機(jī)器語言是二進(jìn)制編碼形式的機(jī)器指令及其使用規(guī)則的集合。它是目前計(jì)算機(jī)硬件唯一可以直接識(shí)別和執(zhí)行的語言。如某種計(jì)算機(jī)的指令為10110110 00000000，它表示讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次加法操作；而指令10110101 00000000則表示進(jìn)行一次減法操作。它們的前8位表示操作碼，而后8位表示地址碼。匯編語言匯編語言是一種符號(hào)語言。例如：LDA x 表示取數(shù)x。每一種處理器都會(huì)有自己專屬的匯編語言語法規(guī)則和編譯器。即使是同一種類型的處理器，也可能擁有不同的匯編語言編譯器。低級(jí)語言包括機(jī)器

27、語言和匯編語言，這兩種語言都是面向機(jī)器的語言高級(jí)語言高級(jí)語言接近人們?nèi)粘Ｊ煜さ淖匀徽Z言和數(shù)學(xué)語言，可讀性強(qiáng)，編程方便。目前絕大部分的程序員編寫程序時(shí)多使用高級(jí)語言。高級(jí)語言有許多種，使用比較普遍的有C、C+、Pascal、C#、Visual Basic、Delphi、Java、Python、Lisp和Prolog等。1系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS） 為了有效地處理和利用大量的數(shù)據(jù)、妥善地保存和管理這些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能就是保障數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，響應(yīng)數(shù)據(jù)庫用戶的操作請(qǐng)求。例如DB2、Access、Microsoft SQL Server、Oracle、

28、Sybase等都是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)服務(wù)程序是指一些公用的工具性的程序，如：系統(tǒng)服務(wù)程序（1）連接裝配程序。（2）編輯程序。（3）測試程序。（4）診斷程序。1系統(tǒng)軟件2應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是用戶為解決某些具體問題而開發(fā)和研制或向開發(fā)商購買的專用軟件，是針對(duì)某一應(yīng)用領(lǐng)域、面向最終用戶的軟件，應(yīng)用軟件需要系統(tǒng)軟件的支持。應(yīng)用軟件可以是應(yīng)用軟件包，也可以是用戶定制的程序，還可以是套裝軟件。應(yīng)用軟件包是標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)軟件，通常由計(jì)算機(jī)制造商或軟件開發(fā)公司為了向不同組織銷售多份備份而開發(fā)出來的。1.3.5程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 計(jì)算例子s=x+y-z，用C語言實(shí)現(xiàn)，可寫成：main() /*程序開始*/ int x,y

29、,z; int s; printf(please input x:); /*提示輸入x*/ scanf(%d,x); /*從鍵盤輸入x值*/ printf(please input y:); scanf(%d,y); printf(please input z:); scanf(%d,z); s=x+y-z; /*計(jì)算x+y-z 的結(jié)果值存入s*/ printf(x+y-z=%d,s); /*輸出s*/1.3.5 程序設(shè)計(jì)方法 1算法程序設(shè)計(jì)的過程就是分析要解決的實(shí)際問題，得出解決問題的具體方法和步驟，并且用某種計(jì)算機(jī)語言編寫成可執(zhí)行程序的過程。在這個(gè)過程中需要構(gòu)建合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并設(shè)計(jì)有效的算

30、法，因此有：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法程序設(shè)計(jì)1算法 算法（algorithm）是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令。算法代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機(jī)制，也就是說，能夠?qū)σ欢ㄒ?guī)范的輸入，在有限時(shí)間內(nèi)獲得所要求的輸出。如果一個(gè)算法有缺陷，或不適用于某個(gè)問題，執(zhí)行這個(gè)算法將不會(huì)解決這個(gè)問題。不同的算法可能用不同的時(shí)間、空間或效率來完成同樣的任務(wù)。一個(gè)算法的優(yōu)劣可以用空間復(fù)雜度與時(shí)間復(fù)雜度來衡量。2.算法的特征 1）有窮性（finiteness）2）確切性（definiteness）3）輸入項(xiàng)（input）4）輸出項(xiàng)（output）5）可行性（effectiveness） 算法的描

31、述 一個(gè)算法可以用自然語言、計(jì)算機(jī)程序語言或其他語言來說明，唯一的要求是該說明必須精確地描述計(jì)算過程。例如age=int(input(age:) #將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為int整數(shù)類型if age 18: print(你不能到網(wǎng)吧。) print(不過你能到動(dòng)物園。)else : print(你能到網(wǎng)吧。) print(也能到動(dòng)物園。)#這句話位于if語句之內(nèi)print(我說的對(duì)嗎？) #這句話位于if語句之外3程序 程序是用程序設(shè)計(jì)語言描述的，適合計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令（語句）序列。程序是為了實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)或解決特定問題而設(shè)計(jì)出來的，能讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)操作，或執(zhí)行某一任務(wù)，一般可以分為系統(tǒng)程序和應(yīng)

32、用程序兩大類。程序是由序列組成的，告訴計(jì)算機(jī)如何完成一個(gè)具體的任務(wù)。4程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu) 1）順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)表示程序中的各操作是按照它們出現(xiàn)的先后順序執(zhí)行的。4程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu) 2）選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)表示程序的處理步驟出現(xiàn)了分支，它需要根據(jù)某一特定的條件選擇其中的一個(gè)分支執(zhí)行。選擇結(jié)構(gòu)有單選擇、雙選擇和多選擇三種形式。4程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu) 3）循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)表示程序反復(fù)執(zhí)行某個(gè)或某些操作，直到某條件為假（或?yàn)檎妫r(shí)才可終止循環(huán)。補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)： 程序設(shè)計(jì)方法兩大類 面向過程在解決問題時(shí)采用功能分解方法，即將一個(gè)系統(tǒng)看作一些功能塊的組合，這些功能塊可以被進(jìn)一步分解，直到參與設(shè)計(jì)和編程

33、的人員可以理解的步驟和過程為止。面向過程的程序設(shè)計(jì)方法只允許全部程序均由順序、分支和循環(huán)3類基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成。常用的面向過程程序設(shè)計(jì)的高級(jí)語言主要有C語言、Basic語言、Pascal語言、Fortran語言、COBOL語言、Ada語言等。面向?qū)ο笸ㄟ^面向?qū)ο蟮姆绞?，將現(xiàn)實(shí)世界的事物抽象成對(duì)象，現(xiàn)實(shí)世界中的關(guān)系抽象成類、繼承，幫助人們實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象與數(shù)字建模。更有利于采用人能理解的方式對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)與編程。系統(tǒng)可以像搭積木一樣被快速開發(fā)出來。常用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的高級(jí)語言主要有Java、C+、C# 、Visual Basic、Delphi等。兩種程序設(shè)計(jì)方法對(duì)比 面向過程程序的可重

34、用性差通訊機(jī)制幾乎空白數(shù)據(jù)處理范圍較小程序的數(shù)據(jù)與操作相分離面向?qū)ο蟪绦虿灰桌斫獬鯇W(xué)者入門有困難程序的依賴性分析有難度兩種方法對(duì)比-開發(fā)五子棋游戲 面向過程 開始游戲 黑子先走 繪制畫面 判斷輸贏 輪到白子 繪制畫面 判斷輸贏 返回步驟2 輸出最后結(jié)果將上述9個(gè)步驟分別用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，問題就解決了。面向?qū)ο蠛诎纂p方，這兩方的行為是一模一樣的棋盤系統(tǒng)，負(fù)責(zé)繪制畫面規(guī)則系統(tǒng)，負(fù)責(zé)判定諸如犯規(guī)、輸贏等第一類對(duì)象（玩家對(duì)象）負(fù)責(zé)接受用戶輸入，并告知第二類對(duì)象（棋盤對(duì)象）棋子布局的變化棋盤對(duì)象接收到棋子的變化就要負(fù)責(zé)在屏幕上面顯示出這種變化利用第三類對(duì)象（規(guī)則系統(tǒng)）來對(duì)棋局進(jìn)行判定。面向?qū)ο蟮南嚓P(guān)理論 類

35、對(duì)象方法繼承封裝多態(tài)抽象1.4 數(shù)制與數(shù)制的編碼1.4.1 數(shù)制的概念 按進(jìn)位的原則進(jìn)行記數(shù)的方法稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制?！斑M(jìn)位計(jì)數(shù)制”簡稱為“位制”。例如：逢十進(jìn)一即十進(jìn)位制，人類屈指計(jì)數(shù)沿襲至今且最為習(xí)慣；十六進(jìn)位制為中藥或金器等采用的計(jì)量單位；秒進(jìn)分鐘、分鐘進(jìn)小時(shí)則為六十進(jìn)位制基數(shù)，是指各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中允許選用基本數(shù)碼的個(gè)數(shù)。例如，十進(jìn)制的數(shù)碼有0、1、2、3、4、5、6、7、8和9，因此，十進(jìn)制的基數(shù)為10。1.4 數(shù)制與數(shù)制的編碼1.4.1 計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制編碼1電路簡單，容易實(shí)現(xiàn) 二進(jìn)制只有兩個(gè)數(shù)碼0和1。它的每一位可用任何具有兩個(gè)不同穩(wěn)定狀態(tài)的元件或電路來表示，如電壓的高低，可分別

36、表示0、1。2可靠性強(qiáng) 利用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槊课粩?shù)據(jù)只有高低兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)受到一定程度的干擾時(shí)，仍能可靠地分辨出它是高還是低。3運(yùn)算規(guī)則簡單 兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的“加法運(yùn)算”組合只有3種（即0+0，0+1，1+1），運(yùn)算規(guī)則簡單，有利于簡化計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)算速度。4便于邏輯判斷 二進(jìn)制的兩個(gè)數(shù)碼0和1正好與邏輯判斷中的“真（True）”和“假（False）” 相對(duì)應(yīng)。在進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，每位累計(jì)到一定數(shù)量后，向高位進(jìn)一，而本位又從零開始累計(jì)因此在一個(gè)多位數(shù)中，同一個(gè)數(shù)字處于不同位置上，它所表征的數(shù)值是不同的，也就是說它的“權(quán)”值是不同的。該權(quán)由基數(shù)的某次冪決定。例

37、如十進(jìn)制數(shù)82，字符“8”的值是8101，其中101稱為該位（十位）的權(quán)，字符“2”的值是2100，其中100稱為該位（個(gè)位）的權(quán)。1.4 數(shù)制與數(shù)制的編碼1.4.1 數(shù)制與編碼 對(duì)于任意一個(gè)R進(jìn)制數(shù)N都可用多項(xiàng)式表示法表示為： 其中，ai是數(shù)碼，R是基數(shù)，R i是權(quán)。不同的基數(shù)表示了不同的進(jìn)制數(shù)。1.4 數(shù)制與數(shù)制的編碼1.4.2常用的進(jìn)制數(shù) 進(jìn) 制數(shù) 碼進(jìn)位規(guī)則基 數(shù)十進(jìn)制0，1，2，9逢十進(jìn)一10二進(jìn)制0，1逢二進(jìn)一2八進(jìn)制0，1，2，7逢八進(jìn)一8十六進(jìn)制0，1，2，9，A，B，F(xiàn)逢十六進(jìn)一161.6 數(shù)制與編碼十 進(jìn) 制二 進(jìn) 制八 進(jìn) 制十六進(jìn)制0000111121022311334

38、10044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F常用的幾種數(shù)制之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系1.6 數(shù)制與編碼 例如，在十進(jìn)制數(shù)中，182，326用多項(xiàng)式表示法可表示為：（182）10=1102+8101+2100 （326）10=3102 + 2101 + 6100 則10i 稱為第i項(xiàng)的權(quán)。如102 、101 、100分別稱為百位、十位、個(gè)位的權(quán)。 又如，二進(jìn)制數(shù)1011用多項(xiàng)式表示法可表示為： （1011）2=123 + 022 + 121 + 120 =(11)10

39、 1.6 數(shù)制與編碼 例如 ：八進(jìn)制數(shù)165用多項(xiàng)式表示法可表示為： (182)8=(182881280)10=(130)10 （165）8=182 + 681 + 580 又如：十六進(jìn)制數(shù)2A5用多項(xiàng)式表示法可表示為：(8C2B)16=(816312162216111160)10=(35 883)10 （2A5）16=2162 + 10161 + 51601.4 數(shù)制與數(shù)制的編碼1.4.3 二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換1二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 方法：將一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開成一個(gè)多項(xiàng)式，然后按十進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則求和，即可得到該二進(jìn)制數(shù)等值的十進(jìn)制數(shù)。例：將二進(jìn)制數(shù)100110轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。（10

40、0110）2=125+024+023+122+121+020 =32+4+2 =（38）10課堂練習(xí)根據(jù)剛剛二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)的方法，完成以下八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)(182.23)8=( )10(2BC.5)16=( )10說明：把R進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的主要區(qū)別是權(quán)值的計(jì)算方法不同。從小數(shù)點(diǎn)往右數(shù)碼的位置為1m，則權(quán)為N-m，值為amN-m（a為數(shù)碼本身，m為數(shù)碼的位置，N為R進(jìn)制的基數(shù)）。1.4 數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 方法：將十進(jìn)制整數(shù)除以基數(shù)2，取余數(shù)，把得到的商再除以基數(shù)2，取余數(shù)，這個(gè)過程一直繼續(xù)進(jìn)行下去，直到商為0，然后將所得余數(shù)以相反的次序排列，就得到對(duì)

41、應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例：把十進(jìn)制83轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：則（）（）1.4 數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八（十六）進(jìn)制數(shù) 方法：將十進(jìn)制整數(shù)除以基數(shù)8（16），取余數(shù)，把得到的商再除以基數(shù)8（16），取余數(shù)，這個(gè)過程一直繼續(xù)進(jìn)行下去，直到商為0，然后將所得余數(shù)以相反的次序排列，就得到對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。：【例1.8】將182轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)，(182)10=(266)8。將812轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，(812)10=(C33)16。1.4 數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換2十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二、八、十六進(jìn)制數(shù) 方法：把十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)，可采用乘以R取整法，順序取數(shù)，直到乘積為零或者小數(shù)點(diǎn)的位數(shù)達(dá)到要求精度為止【例1.10】

42、將十進(jìn)制 (0.245)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制。因此，(0.245)10=(1000)2。提示：多次乘以2的過程可能是有限的也可能是無限的。當(dāng)乘以2后的小數(shù)部分等于0時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束。但是如果乘以2后小數(shù)部分始終不為零時(shí)，轉(zhuǎn)換過程是無限的，這時(shí)應(yīng)該根據(jù)精度要求取近似值。1.4 數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換3二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 方法：二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)時(shí)，采用“三位合一”法，將二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分從右向左每三位合為一組，最高一組不足三位時(shí)，在其左端補(bǔ)零使其成為三位，小數(shù)部分從左向右每三位合為一組，最低一組不足三位時(shí)，在其右端補(bǔ)零使其成為三位，每組用一位等價(jià)的八進(jìn)制數(shù)碼來表示即可。例如將110 0

43、101.1101轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)：(110 0101.1101) 2=(145.64)8001 100 101 . 110 100 1 4 5 . 6 41.4 數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換3八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 方法：八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，采用“一分為三法”，即將每一位八進(jìn)制數(shù)用等價(jià)的三位二進(jìn)制數(shù)表示即可。例如將53.47轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：(53.47)8 = (110 1011.1001 11)2 5 3 4 7101 011 . 100 1111.4 數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換4二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 方法：二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，采用“四位合一” 法，將二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分從右向左

44、每四位合為一組，最高一組不足四位時(shí)，在其左端補(bǔ)零使其成為四位，小數(shù)部分從左向右每四位合為一組，最低一組不足四位時(shí)，在其右端補(bǔ)零使其成為四位，每組用一位等價(jià)的十六進(jìn)制數(shù)碼來表示即可。例如，將10 1100 1010.1110 0111轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)：(10 1100 1010.1110 0111)2=(2CA.E7)16。0010 1100 1010 . 1110 0111 2 C A . E 71.4 數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換4十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 方法：十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，采用“一分為四” 法，即將每位十六進(jìn)制數(shù)用等價(jià)的四位二進(jìn)制數(shù)表示即可。例如，將D5.B2轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：(D5.B

45、2)16 = (1101 0101.1011 0010)2 D 5 B 2 1101 0101 1011 . 0010 1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則1.5.1 算術(shù)運(yùn)算數(shù)值的算術(shù)運(yùn)算包括加減乘除這些基本運(yùn)算。加 法 運(yùn) 算減 法 運(yùn) 算乘 法 運(yùn) 算除 法 運(yùn) 算0+0=00-0=000=000=00+1=10-1=1（有借位）01=001=01+0=11-0=010=010=0（違反規(guī)則）1+1=0（進(jìn)位為1）1-1=011=111=11.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則1.5.2 邏輯運(yùn)算 邏輯運(yùn)算的結(jié)果并不表示數(shù)值大小，而是表示一種邏輯概念，若成立用真或1表示，若不成立用假或0表示。常用基本邏輯運(yùn)算有以

46、下3種。1與運(yùn)算運(yùn)算符為AND，運(yùn)算規(guī)則如下：0 AND 0 = 0 0 AND 1 = 0 1 AND 0 = 0 1 AND 1 = 1即兩個(gè)參與運(yùn)算的數(shù)若有一個(gè)數(shù)為0，則運(yùn)算結(jié)果為0；若都為1則運(yùn)算結(jié)果為1。例如：計(jì)算機(jī)一級(jí)考試通過的條件（即筆試成績和機(jī)試成績都是60分以上）可以這樣表示：筆試成績60 AND機(jī)試成績60。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則2或運(yùn)算運(yùn)算符為OR，運(yùn)算規(guī)則如下：0 OR 0 = 0 0 OR 1 = 1 1 OR 0 = 1 1 OR 1 = 1即兩個(gè)參與運(yùn)算的數(shù)若有一個(gè)數(shù)為1，則運(yùn)算結(jié)果為1；若都為0則運(yùn)算結(jié)果為0。例如：計(jì)算機(jī)一級(jí)考試不通過（即筆試成績和機(jī)試成績有

47、一個(gè)是60分以下）的條件可以這樣表示：筆試成績60 OR機(jī)試成績60。3非運(yùn)算運(yùn)算符為NOT，運(yùn)算規(guī)則如下：NOT 0 = 1 NOT 1 = 0非運(yùn)算實(shí)現(xiàn)邏輯否定，即進(jìn)行求反運(yùn)算。例如：筆試成績不是60分以下可以這樣表示：NOT(筆試成績60)。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則1.5.4 字符數(shù)據(jù)的編碼1.英文字符的編碼 ACSII碼(American Standard Code for Information Interchange)：中文名為：美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼 ASCII碼用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符。通過查ASCII碼表可得到每一個(gè)字符的ASCII碼值。例如：“A”字符的ASCII編碼為10

48、00001。 在計(jì)算機(jī)內(nèi)，每個(gè)字符的ASCII碼用1個(gè)字節(jié)（8位）來存放，字節(jié)的最高位為校驗(yàn)位，通常用“0”填充，后7位為編碼值。例如，大寫字母A在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)時(shí)的代碼為01000001。010000010102020203位二進(jìn)制代碼串中的每一個(gè)“0”或“1”稱為“位”或者“比特”（bit），是計(jì)算機(jī)信息表示的最小單位。字（word）在計(jì)算機(jī)中作為一個(gè)整體被存取、傳送、處理的二進(jìn)制數(shù)字字符串叫做一個(gè)字或者一個(gè)單元。每個(gè)字中二進(jìn)制位數(shù)的長度稱為字長。一個(gè)字由若干字節(jié)組成，不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的字長是不同的，常見的有8位、16位、32位、64位等。字長越長，計(jì)算機(jī)一次性處理的信息位數(shù)就越多，精度就越高

49、。字長是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 。字節(jié)8位稱為1字節(jié)（B），記為1 B，為計(jì)算存儲(chǔ)器容量的基本單位。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則存儲(chǔ)單位換算單 位換 算 結(jié) 果1 B（字節(jié)）=8 bit1 KB（千字節(jié)）=1024 B=210 B1 MB（兆字節(jié)）=1024 KB=10241024 B=220 B1 GB（吉字節(jié)）=1024 MB=10241024 KB=102410241024 B=230 B1 TB（太字節(jié)）=1024 GB=10241024 MB=102410241024 KB=240 B1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示1數(shù)的正負(fù)表示 數(shù)是有正負(fù)的，那么計(jì)算機(jī)中如何表示正負(fù)符

50、號(hào)呢？計(jì)算機(jī)內(nèi)只有0和1兩種形式，因此正負(fù)號(hào)也用0和1 表示。規(guī)定二進(jìn)制數(shù)的最高位（最左邊的）稱為符號(hào)位，符號(hào)位為“0”表示該數(shù)為正數(shù)，符號(hào)位為“1”表示該數(shù)為負(fù)數(shù)。例如，用8位二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制的+50和-50：（+50）10 =（00110010）2 （-50）10 =（10110010）21.5 計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)算2定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)（1）定點(diǎn)數(shù) 定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)默認(rèn)在符號(hào)位之后（小數(shù)點(diǎn)不占二進(jìn)制位），符號(hào)位右邊的第一位是小數(shù)的最高位。 例如：定點(diǎn)小數(shù)（10110000）2=（-0.375）10 定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)默認(rèn)在二進(jìn)制數(shù)的最后（小數(shù)點(diǎn)不占二進(jìn)制位），符號(hào)位后的所有位表示的是一個(gè)整數(shù)。例如

51、：定點(diǎn)整數(shù)（10110000）2=（-48）101.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則（2）浮點(diǎn)數(shù) 浮點(diǎn)數(shù)是小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)，通常既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分。 任何二進(jìn)制數(shù)P可以如下表示：P = S 2 N 其中P、S、N均為二進(jìn)制數(shù)。S稱為P的尾數(shù)，N稱為P的階碼，階碼也就是多少次方的意思。存儲(chǔ)地址存儲(chǔ)器中每個(gè)存儲(chǔ)單元都指定一個(gè)編號(hào)，根據(jù)編號(hào)計(jì)算機(jī)就能快速地存取指定存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)，這個(gè)“編號(hào)”稱為存儲(chǔ)單元的“地址”。此單元存放A此單元存放B此單元存放C此單元存放D此單元存放E通過數(shù)據(jù)總線，可以取出存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)通過地址總線，可以定位任意一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)器由若干連續(xù)的存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有唯一

52、標(biāo)識(shí)的標(biāo)記地址，可以存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) d6d5d4d3d2d1d00000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC22BRbr0011EXTDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS，Nn1111SIUS/?O_oDELASCII碼表1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則2中文字符的編碼（1）漢字輸

53、入碼 輸入碼所解決的問題是如何使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤把漢字輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。主要可以分為3類：數(shù)字編碼、拼音編碼和字型編碼。（2）國標(biāo)碼 國標(biāo)碼全稱為國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換漢字編碼，又稱GB23121980，它給出了每個(gè)漢字的二進(jìn)制編碼的國家標(biāo)準(zhǔn)。GB23121980標(biāo)準(zhǔn)共收錄6763個(gè)漢字，其中一級(jí)漢字3755個(gè)，二級(jí)漢字3008個(gè)；同時(shí)，還收錄了包括拉丁字母、希臘字母、日文等在內(nèi)的682個(gè)全角字符。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則 國標(biāo)碼(GB23121980)規(guī)定每個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)來表示，每個(gè)字節(jié)只用前7位，因此可以表示的漢字?jǐn)?shù)為214=16384個(gè)。對(duì)于人名、古漢語等方面出現(xiàn)的罕用字，GB23121980沒

54、有收錄，不能處理。因此我國于1995年又推出了漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范GBK，又稱擴(kuò)展的國標(biāo)碼，共收錄了20902個(gè)漢字及其他字符，基本滿足計(jì)算機(jī)處理的需要。 為使計(jì)算機(jī)方便處理漢字、少數(shù)民族文字及日韓文字中的仿漢字，我國于2000年制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB18030（即信息交換用漢字編碼字符集基本集的擴(kuò)充），是我國計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須遵循的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)之一。目前，GB18030有兩個(gè)版本：GB180302000和GB180302005。GB180302000共收錄漢字27533個(gè)。GB180302005共收錄漢字70244個(gè)。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則（3）漢字機(jī)內(nèi)碼 漢字機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示漢字的代碼，主要用來

55、對(duì)漢字進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)炔僮?。漢字無論使用何種輸入碼，進(jìn)入計(jì)算機(jī)后就立即被轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)碼。漢字機(jī)內(nèi)碼占兩個(gè)字節(jié)，規(guī)則是將國標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)的最高位設(shè)為“1”后就是漢字機(jī)內(nèi)碼。如“大”字的國標(biāo)碼為0110100 1110011，其機(jī)內(nèi)碼為10110100 11110011。字節(jié)最高位的“1”作為識(shí)別漢字的標(biāo)志，計(jì)算機(jī)在處理最高位是“1”的代碼時(shí)把它理解為漢字，是“0”時(shí)把它理解為ASCII碼字符。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則（4）漢字字型碼 漢字字型碼又稱字模，用于漢字在顯示屏或打印機(jī)上輸出。漢字字型碼通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣和矢量表示方式。 點(diǎn)陣表示方式就是將漢字看成是由一個(gè)矩形框內(nèi)的許多點(diǎn)構(gòu)成的，

56、有筆畫的位置用黑點(diǎn)表示，沒筆畫的位置用白點(diǎn)表示。用一組二進(jìn)制數(shù)表示點(diǎn)陣，用0表示白點(diǎn)，用1表示黑點(diǎn)。根據(jù)輸出漢字的要求不同，點(diǎn)陣的大小也不同。簡易型漢字為1616點(diǎn)陣，提高型漢字為2424點(diǎn)陣、3232點(diǎn)陣等。點(diǎn)陣數(shù)越多，字型越美觀，所占存儲(chǔ)空間也越大。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則 已知漢字點(diǎn)陣的大小，就可以計(jì)算出存儲(chǔ)一個(gè)漢字所需占用的字節(jié)空間，即字節(jié)數(shù)=點(diǎn)陣行數(shù)點(diǎn)陣列數(shù)/8。例如存儲(chǔ)一個(gè)1616點(diǎn)陣漢字所需的字節(jié)數(shù)為：1616/8=32B。1.5 二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則（5）其他編碼 BIG-5碼是通行于中國臺(tái)灣、香港地區(qū)的一個(gè)繁體漢字編碼方案，共收錄13060個(gè)漢字，又稱“大五碼”。 Unicode

57、碼是可以容納世界上所有文字和符號(hào)的字符編碼方案。Unicode的學(xué)名是“通用多字節(jié)編碼字符集”（Universal Multiple-Octet Coded Character Set ），又稱“統(tǒng)一碼”。它為每種語言中的每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語言、跨平臺(tái)進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。 UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是一種變長的編碼方式，它可以使用14個(gè)字節(jié)表示一個(gè)字符。UTF-8是Unicode的一種實(shí)現(xiàn)方式，可以用來表示Unicode標(biāo)準(zhǔn)中的任何字符。總線結(jié)構(gòu)總線是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它提

58、供了一種多用途的、公用的通信通道，只要總線相同，主板插件就可以通用。（1）地址總線。是單向總線，主要用來傳送地址信息。CPU通過地址總線把需要訪問的內(nèi)存單元地址或外部設(shè)備端口地址傳送出去。地址總線的寬度決定了CPU的最大尋址能力，直接影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行。（2）控制總線。用來傳送控制信息，以協(xié)調(diào)各部件的操作?？刂菩畔–PU對(duì)接口電路和內(nèi)存儲(chǔ)器的讀/寫信號(hào)、中斷響應(yīng)信號(hào)等，也包括其他部件送給CPU的信號(hào)，如中斷申請(qǐng)信號(hào)、準(zhǔn)備就緒信號(hào)等。（3）數(shù)據(jù)總線?？偩€的傳輸方向是雙向的，用來傳送數(shù)據(jù)信息，是CPU同各部件交換信息的通路。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)和微處理器的位數(shù)是相一致的，是衡量微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的重要

59、指標(biāo)。 總線1.6 微型計(jì)算機(jī)的性能和硬件組成微型計(jì)算機(jī)的組成框圖2.3.1 計(jì)算機(jī)性能指標(biāo) 運(yùn)算速度字長內(nèi)存容量外存容量除了以上指標(biāo)外，評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)還要考慮機(jī)器的兼容性、可靠性，所配置的外圍設(shè)備的性能指標(biāo)以及所配置的系統(tǒng)軟件的情況等。各項(xiàng)指標(biāo)之間也不是彼此孤立的，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該把它們綜合起來考慮，而且還要遵循“性能價(jià)格比”原則。存取速度主頻（時(shí)鐘頻率）系統(tǒng)的可靠性CPU簡介包括控制器與運(yùn)算器兩大模塊。主要的工作就是提取指令，將指令譯碼和執(zhí)行。 CPU有兩個(gè)重要的性能指標(biāo)，即字長和主頻。字長是計(jì)算機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。字長越長，計(jì)算精度越高，運(yùn)算速度也越快。字長一般有16

60、位、32位或64位幾種。主頻就是CPU內(nèi)核工作時(shí)的時(shí)鐘頻率，反映了計(jì)算機(jī)的工作速度。主頻越高，計(jì)算機(jī)工作速度越快。CPU主頻=外頻倍頻系數(shù)多核CPU是指在一枚CPU中集成兩個(gè)或多個(gè)完整的計(jì)算引擎（內(nèi)核），可以在處理器內(nèi)部共享緩存，須搭配支持多CPU的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序才能發(fā)揮其性能。中央處理器CPUIntel Core 2四核Q9400存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)存RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）DRAM(內(nèi)存條)SDRAMDDR SDRAMDDR2 SDRAMDDR3 SDRAMSRAMCacheROM（只讀存儲(chǔ)器）外存硬盤光盤U盤各種移動(dòng)設(shè)備內(nèi)嵌式BIOS ROM芯片RAM內(nèi)存條硬盤ROM只讀不寫，不會(huì)因斷電而丟失