哈工大大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1課件

大學(xué)計(jì)算機(jī)

第2章計(jì)算原理哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院金野2022/11/122第2章計(jì)算原理2.1理解0和1

2.2圖靈機(jī)-計(jì)算機(jī)的理論模型2.3馮諾依曼計(jì)算機(jī)2.4計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與虛擬機(jī)器2.5信息表示與處理2022/11/12301燈泡亮/滅01線路通/斷01電壓高/低門開/關(guān)012.1理解0和1“0”和“1”可以表示任何事物的兩種狀態(tài)成功和失敗、對(duì)與錯(cuò)、真與假、陰與陽(yáng)、表與里2022/11/125乾天坤地坎水震雷艮(gen)山巽（xun)風(fēng)離火兌沼澤111000001110010101100011三位數(shù)碼表八卦六位數(shù)碼表六十四卦乾坤屯蒙需訟師比1111110000000100011000100101111110100000100100000和1表示易經(jīng)的八卦、六十四卦2022/11/1260和1與《易經(jīng)》易經(jīng)八卦與八個(gè)自然現(xiàn)象天地山澤火水風(fēng)雷八卦抽象形成了本體概念乾坤震坎離巽艮兌本體概念可擴(kuò)展應(yīng)用范圍代數(shù)：乾一，兌二，離三，震四，巽五，坎六，艮七，坤八。方位：乾南，坤北，離東，坎西，兌東南，震東北，巽西南，艮西北陰陽(yáng)：乾、坎、艮、震屬陽(yáng)卦其中艮為少男坎為中男震為長(zhǎng)男;坤、兌、離、屬陰卦其中：兌為少女離為中女巽為長(zhǎng)女……2022/11/1270和1與《易經(jīng)》《易經(jīng)》是一種人工編碼系統(tǒng)《易經(jīng)》是一種符號(hào)語(yǔ)義系統(tǒng)2022/11/1280和1與邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算：操作數(shù)和結(jié)果都只能是真和假（1和0）。位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)、借位。例：人是會(huì)死的AND蘇格拉底是人蘇格拉底是會(huì)死的邏輯運(yùn)算符：“與”（AND）“或”（OR）“非”（NOT）“異或”（XOR）2022/11/1210“或”運(yùn)算：只要有任何一把鑰匙便能開門“或”運(yùn)算兩個(gè)操作數(shù)有一個(gè)為真，結(jié)果就為真，否則為假。0OR000OR111OR011OR112022/11/1212在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用利用邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)算法功能；對(duì)二進(jìn)制碼串進(jìn)行變換；邏輯運(yùn)算構(gòu)成條件，控制程序運(yùn)行；分支控制；循環(huán)控制；2022/11/1214數(shù)值信息的表示－進(jìn)位制10210110010-110-2(245.25)十有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9共十個(gè)數(shù)碼；每個(gè)數(shù)碼的位置決定了它的值——位權(quán)10i逢十進(jìn)一、借一當(dāng)十；(245.25)十

=2×102+4×101+5×100+2×10-1+5×10-2十進(jìn)制(Decimal)位權(quán)數(shù)碼基值2022/11/1215r進(jìn)制N=(dn-1dn-2……d2d1d0.d-1d-2……d-m)r有0,1,……,r-1共r個(gè)數(shù)碼數(shù)碼的位置決定了數(shù)碼的“權(quán)”：ri逢r進(jìn)一、借一當(dāng)r、高數(shù)位的1相當(dāng)于低數(shù)位的r“r”----基值，r進(jìn)制

例如：12進(jìn)制（月）

24進(jìn)制（晝夜）

60進(jìn)制（小時(shí)/分鐘/秒）2022/11/12162進(jìn)制(Binary)：由數(shù)碼0和1組成；位權(quán)2i逢2進(jìn)1，借1當(dāng)2；

8進(jìn)制(Octal)：由數(shù)碼0,1,2,3,4,5,6,7位權(quán)8i逢8進(jìn)1，借1當(dāng)8；

16進(jìn)制(Hexadecimal)：由數(shù)碼0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F組成；位權(quán)16i逢16進(jìn)1，借1當(dāng)16計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)制數(shù)2022/11/1217r進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換(245.25)16=2×162+4×161+5×160+2×16-1+5×16-2(245.25)8=2×82+4×81+5×80+2×8-1+5×8-2(101.11)2=1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2N=(dn-1dn-2……d2d1d0.d-1d-2……d-m)r?--=1nmiiird=2022/11/1218整數(shù)部分乘基取整法直到小數(shù)部分為0取整數(shù)序列順序除基取余法直到商為0將余數(shù)倒序十進(jìn)制到r進(jìn)制的轉(zhuǎn)換小數(shù)部分．2022/11/1220乘除法運(yùn)算可轉(zhuǎn)為多次加減法運(yùn)算來(lái)進(jìn)行0+001+010+111+10加法運(yùn)算0–001–011–100–11減法運(yùn)算二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算規(guī)則二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算是位相關(guān)運(yùn)算，即逢二進(jìn)一、借一當(dāng)二2022/11/1221

操作數(shù)運(yùn)算符AB運(yùn)算結(jié)果C與運(yùn)算（AND)000010100111或運(yùn)算(OR)000011101111非運(yùn)算(NOT)01100110二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算2022/11/12230和1與編碼什么是編碼？為什么用0和1編碼？數(shù)值如何編碼？字符如何編碼？英文中文多媒體信息如何編碼？其它信息如何編碼？信息表示與處理2022/11/1224編碼：是以若干位數(shù)碼或符號(hào)的不同組合來(lái)表示一組對(duì)象的方法；

例1：0----男，1----女 例2：000---星期一001---星期二010---星期三

011---星期四100---星期五101---星期六

110---星期日 例3：學(xué)生的學(xué)號(hào)是對(duì)學(xué)生的編碼。什么是編碼？2022/11/1226計(jì)算機(jī)中的信息均是用0和1表示的0和1可以表示數(shù)值性信息，如整數(shù)、小數(shù)二進(jìn)位制/編碼0和1也可以表示非數(shù)值性信息,如文字和圖片編碼任何信息只要能用0和1表示，就能利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)的世界里只有“0”和“1”2022/11/1227BCD碼：BinaryCodedDecimal(二–十進(jìn)制編碼)。

4位二進(jìn)制數(shù)實(shí)現(xiàn)十個(gè)數(shù)字符號(hào)的編碼。BCD碼:十個(gè)數(shù)字符號(hào)的編碼十進(jìn)制

01234

BCD碼 00000001001000110100 十進(jìn)制

56789

BCD碼 01010110011110001001 2022/11/1228ASCII碼—英文字符的編碼ASCII碼:美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(ANSI)制定的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）（1967年公布）用7位編碼，包括英文字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等共128個(gè)字符,用8位存儲(chǔ)，最高位為0。擴(kuò)展ASCII碼：8位編碼，00h～7Fh定義與ASCII碼一致；代碼80h～FFh可定義成表示另外的字符。打印ASCII字符Python語(yǔ)言(/)打印BEL(二進(jìn)制：0000111；十進(jìn)制7)>>>printchr(7)

輸出：Beep聲打印字符’a’>>>printchr(97)

輸出：a>>>printbin(ord('a'))

輸出：0b11000012022/11/1231245的十進(jìn)制記為245245的二進(jìn)制記為

11110101245的八進(jìn)制記為365245的十六進(jìn)制記為F5245的BCD碼記為001001000101245的ASCII碼記為001100100011010000110101同一信息不同表示方法的對(duì)比2022/11/12320和1與電子元器件與、或、非門的電路實(shí)現(xiàn)電子元器件加法器2022/11/1233

十進(jìn)制：齒輪或具有十種穩(wěn)定狀態(tài)二進(jìn)制：具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)繼電器電子管晶體管光子信號(hào)量子比特

DNA分子01電壓高/低01線路通/斷元器件容易實(shí)現(xiàn)2022/11/1234邏輯門實(shí)現(xiàn)與門或門非門2022/11/1235與門邏輯門符號(hào)表示或門非門FBFAFAABB1＋異或門半加器邏輯圖異或運(yùn)算與運(yùn)算邏輯門與電路CPU2022/11/1237一位全加器：計(jì)算兩個(gè)數(shù)位的和并生成正確進(jìn)位的電路（兩個(gè)異或門+兩個(gè)與門+一個(gè)或門）一位全加器邏輯圖輸入輸出AiBiCi-1SiCi0000000110010100110110010101011100111111其中Ai為被加數(shù)，Bi為加數(shù)，相鄰低位來(lái)的進(jìn)位數(shù)為Ci-1，輸出本位和為Si。向相鄰高位進(jìn)位數(shù)為Ci2022/11/12382.2圖靈機(jī)-計(jì)算機(jī)的理論模型2.2.1圖靈與圖靈機(jī)2.2.2圖靈機(jī)的思想2.2.3圖靈機(jī)模型2022/11/12392.2.1圖靈與圖靈機(jī)阿蘭·圖靈（1912-1954）英國(guó)數(shù)學(xué)家計(jì)算機(jī)邏輯學(xué)家計(jì)算機(jī)科學(xué)之父人工智能之父1936年提出圖靈機(jī)模型ACM圖靈獎(jiǎng)：計(jì)算機(jī)界的“諾貝爾獎(jiǎng)”2022/11/12402.2.2圖靈機(jī)的思想

圖靈機(jī)裝置基本動(dòng)作可以這樣表示圖靈機(jī):輸入+當(dāng)前狀態(tài)==>輸出+后一狀態(tài).2022/11/1241圖靈機(jī)模型輸入集合輸出集合內(nèi)部狀態(tài)固定的程序圖靈機(jī)模型直觀形象，清楚地解釋了算法概念采用有限的、機(jī)械的步驟解決具體的問(wèn)題。2.2.3圖靈機(jī)模型2022/11/12422.3馮諾依曼計(jì)算機(jī)2.3.1馮諾依曼計(jì)算機(jī)2.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)工作過(guò)程2022/11/12432.3.1馮諾依曼計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)由五大部件組成;采用存儲(chǔ)程序的方式；程序能夠自動(dòng)執(zhí)行；輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸入數(shù)據(jù)輸出結(jié)果輸入程序程序： 是指令序列的集合；指令：是計(jì)算機(jī)最基本的操作單位。CPU2022/11/1244存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備控制臺(tái)電源命令回答命令回答取出的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)取出的命令命令/地址外部設(shè)備主機(jī)中央處理器(CPU)主機(jī)顯示器軟磁盤打印機(jī)鼠標(biāo)鍵盤2.3.1馮諾依曼計(jì)算機(jī)2022/11/1245運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制臺(tái)電源控制器接通電源啟動(dòng)控制器工作發(fā)送指令地址取出的指令發(fā)送操作數(shù)地址取出的操作數(shù)通知運(yùn)算器計(jì)算發(fā)送保存結(jié)果的地址保存結(jié)果計(jì)算機(jī)硬件工作過(guò)程2022/11/1246

硬件:硬件是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體,看得見摸得著的設(shè)備。例：顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤、音箱、主機(jī)……軟件:軟件是指控制硬件按指定要求進(jìn)行工作的由有序命令構(gòu)成的程序。例：操作系統(tǒng)、音頻播放器、上網(wǎng)軟件……硬件與軟件的關(guān)系——人的肉體與靈魂硬件是軟件存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是軟件功能的實(shí)際操作者；軟件是用來(lái)描述實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的規(guī)則和流程。2.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2022/11/1247計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)包含五大部分運(yùn)算器:算術(shù)和邏輯運(yùn)算部件控制器:指揮控制中心存儲(chǔ)器:存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的地方內(nèi)存儲(chǔ)器:直接與CPU交換數(shù)據(jù)和程序外存儲(chǔ)器:與內(nèi)存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)和程序輸入設(shè)備:將數(shù)據(jù)和程序從外部傳送計(jì)算機(jī)內(nèi)部輸出設(shè)備:將處理結(jié)果顯示出來(lái)2022/11/1248計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備(外)外部設(shè)備掃描儀控制器運(yùn)算器

內(nèi)存儲(chǔ)器芯片電路板CPU2022/11/1249Modem調(diào)制解調(diào)器/電話外部設(shè)備都與主機(jī)相連接2022/11/1250內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器硬盤、優(yōu)盤…CPU批量交換數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)交換數(shù)據(jù)

內(nèi)存只能臨時(shí)保存，外存可永久保存

內(nèi)存存取速度快，外存存取速度慢

內(nèi)存價(jià)昂貴,容量小;

外存價(jià)格低廉,容量大內(nèi)存和外存內(nèi)存直接與CPU交換數(shù)據(jù)和程序;外存與內(nèi)存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)和程序;2022/11/1251計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)分為兩大類:系統(tǒng)軟件: ——

教學(xué)輔助工作程序的集合;管理和控制硬件和應(yīng)用軟件協(xié)調(diào)工作;為上層應(yīng)用軟件提供服務(wù)；充分發(fā)揮軟硬件性能,使系統(tǒng)高效、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行;應(yīng)用軟件: ——教學(xué)工作程序的集合;為特定的應(yīng)用而開發(fā)的軟件。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2022/11/1253計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)系2022/11/1254控制臺(tái)電源CPU內(nèi)存儲(chǔ)器操作系統(tǒng)外存儲(chǔ)器應(yīng)用程序數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)……BIOSROM程序計(jì)算機(jī)軟件的工作過(guò)程2022/11/1255CPU等待用戶輸入CPU接受用戶輸入用戶鍵入命令CPUCPUCPUCPUCPU分析用戶輸入尋找該命令的程序CPU將該命令程序裝入內(nèi)存CPUCPU命令開始工作完成工作操作系統(tǒng)應(yīng)用程序計(jì)算機(jī)軟件的工作過(guò)程2022/11/12562.4計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與虛擬機(jī)器

計(jì)算機(jī)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)器2022/11/1257人如何與計(jì)算機(jī)溝通?機(jī)器語(yǔ)言自然語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言翻譯機(jī)器語(yǔ)言自然語(yǔ)言？掌握第三方語(yǔ)言2022/11/1258算法、程序與語(yǔ)言的基本概念算法：是規(guī)定某一任務(wù)怎樣完成的一組步驟。

程序：用計(jì)算機(jī)可以理解的一組指令對(duì)算法進(jìn)行的描述。 2022/11/1259算法、程序與語(yǔ)言的基本概念計(jì)算機(jī)語(yǔ)言：是用于編寫程序的語(yǔ)言。是編寫程序的一組記號(hào)和一組規(guī)則的集合。程序設(shè)計(jì)：是指設(shè)計(jì)、編輯、調(diào)試程序的方法和過(guò)程。

2022/11/1260算法、程序與語(yǔ)言的關(guān)系算法解決問(wèn)題的步驟程序計(jì)算機(jī)能夠理解與執(zhí)行的解決問(wèn)題的步驟程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言書寫步驟的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、語(yǔ)法規(guī)則以便人和計(jì)算機(jī)都能理解2022/11/1261計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展過(guò)程基本概念機(jī)器指令：是計(jì)算機(jī)硬件可以直接執(zhí)行的二進(jìn)制指令。

指令格式：操作碼字段地址碼字段指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)所有機(jī)器指令的集合稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。2022/11/1262例如：完成7+10并存儲(chǔ)的一段程序10000110000001111000101100001010100101110000011111110100第一代語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言：直接用機(jī)器指令編寫 程序的語(yǔ)言叫做機(jī)器語(yǔ)言。2022/11/1263匯編語(yǔ)言：用易于理解和記憶的符號(hào)串代替機(jī)器指令編寫程序；第二代語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言源程序目標(biāo)程序匯編程序匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言助記符號(hào)代替指令2022/11/1264第二代語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言例如：完成7+10并存儲(chǔ)的一段程序：

MOVA,7 ADDA,10 MOV(7),A HLT100001100000011110001011000010101001011100000111111101002022/11/1265第二代語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言低級(jí)語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言統(tǒng)稱為低級(jí)語(yǔ)言。都是與機(jī)器相關(guān)的，可移植性差。執(zhí)行效率高，但開發(fā)效率低。2022/11/1266人類總是在不斷地夢(mèng)想……用像數(shù)學(xué)公式一樣的自然語(yǔ)言或類自然語(yǔ)言編寫程序；再開發(fā)相應(yīng)的翻譯程序自動(dòng)翻譯成機(jī)器語(yǔ)言；高級(jí)語(yǔ)言：用類似自然語(yǔ)言的語(yǔ)句編寫程序的語(yǔ)言，稱為高級(jí)語(yǔ)言。第三代語(yǔ)言：高級(jí)語(yǔ)言2022/11/1267例如：VB完成7+10并存儲(chǔ)的一段程序Result=7+10Return第三代語(yǔ)言：高級(jí)語(yǔ)言源程序目標(biāo)程序編譯程序高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言2022/11/1268第四代語(yǔ)言：可視化構(gòu)造語(yǔ)言像堆積木一樣構(gòu)造程序用積木塊(一組程序)構(gòu)造更大一些的積木塊，再用這些積木塊構(gòu)造更大的程序，…

…

。2022/11/1269解釋方式 解釋一條語(yǔ)句，執(zhí)行一條語(yǔ)句，不產(chǎn)生可執(zhí)行的目標(biāo)程序，執(zhí)行一遍，解釋一遍編譯方式

編譯程序鏈接程序可執(zhí)行程序高級(jí)語(yǔ)言程序的兩種執(zhí)行方式源程序目標(biāo)代碼2022/11/1270解釋方式的執(zhí)行過(guò)程Result=7+10Return高級(jí)語(yǔ)言源程序解釋語(yǔ)句1Result=7+10解釋解釋語(yǔ)句2Return執(zhí)行解釋代碼執(zhí)行解釋代碼

一句外文

一句中文

一句外文

一句中文口譯2022/11/1271Result=7+10Return1000011000000111100010110000101010010111高級(jí)語(yǔ)言源程序可執(zhí)行程序編譯方式英文原文AlwaysYoungMyauntJenniferisanactress.Shemustbeatleastthirty-fiveyears筆譯永保青春我姑母Jennifer是個(gè)女演員。她至少有35歲了。盡管如此，她還常在舞臺(tái)上扮演少女。Jennifer將在一中文譯文編譯鏈接2022/11/1272計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言程序更大的語(yǔ)言積木塊語(yǔ)言積木塊高級(jí)語(yǔ)言源程序匯編語(yǔ)言源程序匯編程序編譯程序1編譯程序2編譯程序3編程效率高執(zhí)行效率高計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展過(guò)程：小結(jié)2022/11/1273計(jì)算機(jī)/CPU識(shí)別與執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言程序/目標(biāo)程序編輯器編譯程序鏈接程序編寫程序階段

編譯程序階段執(zhí)行程序階段編譯程序編輯程序鏈接目標(biāo)程序簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)過(guò)程2022/11/1274計(jì)算機(jī)/CPU識(shí)別與執(zhí)行編輯程序源程序段3源程序段2源程序段1目標(biāo)程序3目標(biāo)程序2目標(biāo)程序1庫(kù)函數(shù)目標(biāo)程序?yàn)槭裁葱枰溄樱烤幾g程序可執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言程序鏈接程序2022/11/1275實(shí)際機(jī)器M1微程序機(jī)器M0軟件硬件虛擬機(jī)器M4用編譯程序翻譯成匯編語(yǔ)言程序虛擬機(jī)器M3用匯編程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序虛擬機(jī)器M2用機(jī)器語(yǔ)言解釋操作系統(tǒng)用微指令解釋機(jī)器指令由硬件直接執(zhí)行微指令虛擬機(jī)器2022/11/12762.5信息表示與處理2.5.1非數(shù)值型信息的表示與處理2.5.2多媒體信息的表示與處理2.5.3信息表示與處理的基本思想2022/11/1277bitBinaryDigit/1位二進(jìn)制位/0或1

Byte字節(jié)/8位二進(jìn)制位

1Byte＝8bit1KB(KiloByte) =210字節(jié)

=1024Byte1MB(MegaByte) =210KB =1024KB1GB(GigaByte) =210MB =1024MBTB(TeraByte

),PB(PetaByte

),……計(jì)算機(jī)中信息的單位存儲(chǔ)及處理鍵盤輸入輸出漢字編碼鍵盤字符串編碼漢字輸入碼二進(jìn)制串編碼漢字漢字內(nèi)碼對(duì)字形的編碼da1011010011110011字形碼2022/11/1279漢字編碼方案漢字國(guó)標(biāo)碼GB2312-80收錄7445個(gè)漢字及符號(hào)用兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)漢字或符號(hào)例:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13000-1990(簡(jiǎn)稱CJK字符集)中、日、韓國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18030-2000(簡(jiǎn)稱CJK大字符集)蒙、藏、維少數(shù)民族文字等/雙字節(jié)和四字節(jié)漢字第一字節(jié)第二字節(jié)國(guó)標(biāo)碼啊00110000001000013021H水0100101100101110432EH2022/11/12802022/11/1281b7

b6b5b4b3b2b1b0

b7

b6b5b4b3b2b1b0

0

011010001110111國(guó)標(biāo)碼1011010011110111

機(jī)內(nèi)碼

漢字機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼：用兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)漢字，每個(gè)字節(jié)的最高位都為1。例如：“大”字的國(guó)標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼2022/11/1282輸入碼：用鍵盤上的字母符號(hào)編碼漢字，以便鍵入字母符號(hào)代替鍵入漢字。常見輸入碼：拼音碼、字型碼、區(qū)位碼……

例：漢字“型”的 全拼音碼：xing

五筆字型碼：gajf g 表“一”; a 表“艸”; j 表“刂”; f 表“土”漢字輸入碼2022/11/1283字模點(diǎn)陣碼：用0和1編碼無(wú)亮點(diǎn)和有亮點(diǎn)形成字型信息,便于顯示…

…

存儲(chǔ)一個(gè)字符的點(diǎn)陣大小

8×8 8字節(jié)碼

16×16 32字節(jié)碼

24×24 72字節(jié)碼字符的顯示—字模點(diǎn)陣碼16×1612×8存儲(chǔ)字模的文件稱為字庫(kù)。2022/11/1284漢字處理過(guò)程輸入碼da鍵盤處理程序da的ASCII碼輸入法轉(zhuǎn)換程序編碼表字形碼儲(chǔ)存加工處理字形檢查程序內(nèi)碼驅(qū)動(dòng)程序“大”內(nèi)碼字模庫(kù)2022/11/1285Unicode編碼不同的編碼標(biāo)準(zhǔn)阻礙了信息交換的應(yīng)用；同一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字可以被解釋成不同的符號(hào)；不同的編碼導(dǎo)致混淆和不兼容性。Unicode：將各國(guó)的語(yǔ)言文字進(jìn)行統(tǒng)一的編碼。ISO制定的一種編碼標(biāo)準(zhǔn)UTF-8：網(wǎng)絡(luò)常用編碼標(biāo)準(zhǔn)。是一種變長(zhǎng)的編碼方式，是對(duì)Unicode的實(shí)現(xiàn)。中文字符三字節(jié)存儲(chǔ)，英文字符一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)2022/11/1286位圖圖像(點(diǎn)陣圖)每個(gè)單元格稱為--像素行數(shù)×列數(shù)--分辨率1位—

黑白4位—16色彩色8位—256級(jí)灰度/256色彩色24位—24位真彩色圖像編碼像素的編碼位數(shù)決定：顏色質(zhì)量存儲(chǔ)空間大小2022/11/1287圖像編碼實(shí)例2022/11/1288位圖圖像優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，色彩豐富;缺點(diǎn)：文件大，放大失真;用于：照片、圖標(biāo)、出版印刷2022/11/1289∑∫∏……圖像編碼矢量圖像將圖像分解為曲線和直線，用數(shù)學(xué)公式定義按照需要的尺寸生成相應(yīng)的圖片2022/11/1290矢量圖像優(yōu)點(diǎn):文件小，放大不失真，線條形狀易編輯缺點(diǎn)：色彩層次不強(qiáng)，線條簡(jiǎn)單，顯示費(fèi)時(shí)用途：工程制圖，文字，插圖，簡(jiǎn)易圖標(biāo)2022/11/1291編碼方案：對(duì)連續(xù)的聲波，按照固定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣；對(duì)所得值量化（振幅），然后進(jìn)行編碼，得到聲波的數(shù)字化表示。采樣頻率：采樣時(shí)間間隔。越?。l率越高），聲音質(zhì)量越高。采樣大小：對(duì)一個(gè)采樣的編碼位數(shù)。越大，聲音質(zhì)量越高。常見的聲音文件格式PCM編碼(CD)、WAV、MP3RealAudio(rm)、WMA、MIDI……時(shí)間采樣間隔聲音編碼聲音編碼2022/11/1293視頻：時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)圖像(如25幀/秒)音頻軌文字軌視頻軌視頻編碼2022/11/1294數(shù)據(jù)壓縮為降低文本、圖片、聲音、動(dòng)畫等文件占用的存儲(chǔ)空間，降低傳輸帶寬，對(duì)文件進(jìn)行再編碼的過(guò)程。無(wú)損壓縮:壓縮過(guò)程是可逆的，可以恢復(fù)原始的數(shù)據(jù)。GIF，TIF，PCX有損壓縮:實(shí)現(xiàn)更高的壓縮率，有一定程度的數(shù)據(jù)損失，JPEG,MPEG通用的文件壓縮Winzip,WinRAR等。無(wú)損壓縮2022/11/1295主流編碼標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)圖像

JPEG：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)聯(lián)合成立的“聯(lián)合圖像專家組”于1991年3用提出了JPEG標(biāo)準(zhǔn)(JointPhotographicExpertsGroup)。其他常用編碼格式有：BMP，GIF，TIFF，…

視音頻

MPEG是MovingPicturesExpertsGroup(動(dòng)態(tài)圖象專家組)的縮寫。提出了四個(gè)版本：MPEG-1(VCD:VideoCD)、MPEG-2(DVD:DigitalVersatileDisk)、MPEG-3、MPEG-4(多媒體)。

MIDI音樂(lè)(MusicalInstrumentdigitalInterface)，WAV，MP32022/11/1296信息表示與處理的基本思想任何信息用0和1表示和處理需要：信息表示/綁定、協(xié)議/語(yǔ)言、協(xié)議解析器/語(yǔ)言編譯器。本章小結(jié)本章從認(rèn)識(shí)0和1開始,闡明信息從現(xiàn)實(shí)層(語(yǔ)義層)到物理層(硬件實(shí)現(xiàn))都可以用0和1表達(dá)與處理。2.圖靈將控制處理的規(guī)則用0和1表達(dá),將待處理的信息及處理結(jié)果也用0和1表達(dá),提出了圖靈機(jī)模型。3.馮諾依曼根據(jù)圖靈的設(shè)想設(shè)計(jì)出了馮諾依曼計(jì)算機(jī)，包括輸入部件、輸出部件、存儲(chǔ)部件和處理部件為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)模型，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)由理論向?qū)崿F(xiàn)的轉(zhuǎn)變。4.計(jì)算機(jī)的發(fā)展伴隨的是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展，從機(jī)器語(yǔ)言(現(xiàn)在向硬件層面發(fā)展的是微程序語(yǔ)言)到匯編語(yǔ)言，再到高級(jí)語(yǔ)言，到面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，進(jìn)而到現(xiàn)在的以構(gòu)造方式和事件驅(qū)動(dòng)程序?yàn)樘卣鞯牡谒拇绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，使人們使用計(jì)算機(jī)越來(lái)越方便進(jìn)而所能實(shí)現(xiàn)的功能也越來(lái)越多越來(lái)越大。5.任何信息(數(shù)值性、非數(shù)值性、多媒體)都可被表示成0，1串，也就都能被計(jì)算，因此計(jì)算技術(shù)，本質(zhì)上是將各種語(yǔ)義信息綁定于0，1及其之上的符號(hào)串，定義綁定規(guī)則形成協(xié)議或語(yǔ)言，然后通過(guò)實(shí)現(xiàn)協(xié)議解析或語(yǔ)言編譯來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力的提升，通過(guò)不斷地提取共性內(nèi)容進(jìn)行分離或分層，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的變革。本章小結(jié)checkpoint圖靈將控制處理的規(guī)則用__和__表達(dá),將待處理的信息及處理結(jié)果也用__和__表達(dá),提出了圖靈機(jī)模型。將圖像劃分成均勻的網(wǎng)格狀，每個(gè)單元格稱為什么？像素表達(dá)顏色的不同，需要編碼的位數(shù)不同。256色需要幾個(gè)二進(jìn)制位？Jpeg和mpeg分別是哪個(gè)圖像專家組的縮寫？聲音從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)需經(jīng)歷哪三個(gè)階段？245的十六進(jìn)制和BCD碼分別如何表示？1G,1M,1K的換算關(guān)系如何？國(guó)標(biāo)碼用0和1編碼漢字,每個(gè)漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部由幾個(gè)字節(jié)表示？高級(jí)語(yǔ)言的翻譯有哪兩種方式？CPU是哪三個(gè)詞的縮寫？CPU由那兩個(gè)部分組成？紙帶的讀寫打孔紙帶就是用機(jī)器語(yǔ)言編寫的程序（有孔對(duì)應(yīng)1，無(wú)孔對(duì)應(yīng)0），代表著各種數(shù)據(jù)和指令。八位位寬的IBM標(biāo)準(zhǔn)紙帶，2022/11/12101主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?nèi)存條CPU芯片軟盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)線電源硬盤驅(qū)動(dòng)器擴(kuò)展槽

擴(kuò)展卡主板機(jī)箱2022/11/12102主板----電腦的交通樞紐是計(jì)算機(jī)最基本的、最重要的部件之一，直接影響計(jì)算機(jī)的性能。內(nèi)存條插槽板卡PCI插槽CPU插槽2022/11/12103CPU（CentralProcessingUnit）2022/11/12104CPUCPU組成：運(yùn)算器，控制器，寄存器CPU的性能：運(yùn)算速度已達(dá)億次/秒。主頻：CPU每秒鐘所能完成基本操作的次數(shù)主頻越高速度越快，單位：Hz衡量運(yùn)算和處理速度的快慢字長(zhǎng)：CPU每次處理信息量的大小CPU內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算、信息傳輸所使用的基本信息單位。2022/11/12105內(nèi)存金士頓2G2022/11/12106主板內(nèi)存插槽2022/11/12107內(nèi)存的性能內(nèi)存的性能存儲(chǔ)容量存取速度可靠性、功耗內(nèi)存的分