計算機基礎(chǔ)講義-第2章 計算原理

第2章計算原理1.0、1及數(shù)的進制 2.0、1、邏輯及電子器件

3.信息表示與處理4.圖靈計算5.馮?諾依曼計算機6.計算機語言與虛擬機器1.1

0、1及數(shù)的進制1.1.1十進制數(shù)

anan-1…a0.b1b2…bman?10n+an-1?10n-1+…+a0?100+b1

?10-1+b2

?10-2+…+bm

?10-m逢十進一數(shù)碼有0、1、2、3、4、5、6、7、8、91.1.2

r進制數(shù)

anan-1…a0.b1b2…bman?rn+an-1?rn-1+…+a0?r0+b1

?r-1+b2

?r-2+…+bm

?r-m逢r進一數(shù)碼有0、1、…、(r-1)1.1.3

二進制數(shù)

anan-1…a0.b1b2…bman?2n+an-1?2n-1+…+a0?20+b1

?2-1+b2

?2-2+…+bm

?2-m逢二進一數(shù)碼有0、1二進制加法運算：0011+0+1+0+1────────01110二進制減法運算：01011－0－1－0－1────────0110

例1X=10111，Y=10011，則X+Y=101010

10111

+

10011

─────

101010例2X=10111，Y=10011，則X－Y=100 10111 －10011 ─────

001001.1.4八進制數(shù)

anan-1…a0.b1b2…bman?8n+an-1?8n-1+…+a0?80+b1

?8-1+b2

?8-2+…+bm

?8-m數(shù)碼有0、1、2、3、4、5、6、7逢八進一1.1.5十六進制數(shù)

anan-1…a0.b1b2…bman?16n+an-1?16n-1+…+a0?160+b1

?16-1+b2

?16-2+…+bm

?16-m數(shù)碼有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F逢十六進一1.1.6

二進制數(shù)和十進制數(shù)轉(zhuǎn)換

①二進制→十進制1110B=1?23+1

?22+1?21+0

?20

=14D②十進制→二進制200D=?B

2200…02100…0250…0225…1212…026…023…121…10200D=11001000B

2133…1266…0233…1216…028…024…022…021…10133D=10000101B1.1.7十六進制數(shù)和十進制數(shù)轉(zhuǎn)換

①十六進制→十進制1FH=1?161+F

?160

=31D②十進制→十六進制

16200…816C…C0

200D=C8H

16133…5168…80133D=85H1.1.8二進制數(shù)和十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換

①二進制→十六進制

1101001B=69H1111001110B=3CEH②十六進制→二進制3EH=111110B

237H=1000110111B2.20、1、邏輯及電子器件2.2.10、1及邏輯運算(1)或運算只要有一個或一個以上子事件成立，整個事件即成立，這種因果關(guān)系為“或”邏輯。(2)與運算組成事件的所有子事件都成立時，整個事件才成立，這種因果關(guān)系為“與”邏輯。(3)“非”運算兩個事件的關(guān)系是相互否定的關(guān)系，它們之間的關(guān)系是“非”邏輯。0AND000AND101AND001AND11“與”運算0OR

000OR

111OR

011OR

11“或”運算NOT0

1NOT1

0“非”運算(4)邏輯運算規(guī)則用1表示“真”，用0表示“假”?！爱惢颉边\算0XOR000XOR

111XOR011XOR

10例3

X=10111，Y=10011，則XANDY=1001110111

AND10011──────10011例4X=10111，Y=10011，則XORY=10111 10111 OR10011──────

10111例5X=10111，Y=10011，則XXORY=100 10111 XOR10011

──────

00100(5)邏輯與電子元器件(a)二級管與門(b)二級管或門(c)三級管非門圖2.10與門的邏輯符號圖2.11或門的邏輯符號圖2.12非門的邏輯符號圖2.13異或門的邏輯符號FBFAFAABB1+(6)邏輯圖(7)半加器2.3信息表示與處理

用0和1編碼1)BCD碼：BinaryCodedDecimal(二-十進制編碼)十進制 01234 BCD碼 0000 0001 0010 0011 0100 十進制 56789 BCD碼 0101 0110 0111 1000 1001 十進制數(shù)5328的BCD碼為01010011001010002)ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange,美國信息交換標準碼)一個符號用8位0、1碼來表示，最高位始終為0

b8b7b6b5b4b3b2b10xxxxxxxASCII碼的例子01000001A41H01000010B42H01111111DEL7FH3)漢字編碼“大”b7

b6b5b4b3b2b1b0

b7

b6b5b4b3b2b1b0

用0和1編碼漢字,每個漢字在計算機內(nèi)部由

2個字節(jié)表示0011010001110111國標碼1011010011110111(機)內(nèi)碼漢字編碼(1)----怎樣保存由外到內(nèi)計算機內(nèi)部由內(nèi)到外“型”漢字編碼(2)----怎樣輸入用鍵盤上的字母符號編碼漢字,以便鍵入字母符號代替鍵入漢字輸入碼有若干：拼音碼、字型碼、區(qū)位碼……拼音碼：xing雙拼碼：x；其中,‘x’表聲母x,而‘；’表韻母ing五筆字型碼：gajf其中,g表字根“-”,a表開下的草字頭,j表右側(cè)立刀,f表下面土字計算機內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外“大”漢字(3)----怎樣輸出用0和1編碼無亮點和有亮點形成字型信息,便于顯示……字模點陣碼計算機內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11ooooo1oo1111111111111111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo111oooooooooooo11oo1oooooooooo11oooo1oooooooo11ooooo11ooooooo1ooooooo11ooooo1ooooooooo111o

11ooooooooooo1oo“大”漢字(4)----漢字的處理過程計算機內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外da1

0110100

1

1110111

oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11ooooo1oo1111111111111111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo111oooooooooooo11oo1oooooooooo11oooo1oooooooo11ooooo11ooooooo1ooooooo11ooooo1ooooooooo111o11ooooooooooo1oo圖像編碼位圖圖像將圖像劃分成均勻的網(wǎng)格狀，每個單元格稱為-像素像素表達顏色的不同，需要編碼的位數(shù)不同。黑白-1位256級灰度-8位16色彩色-4位256色彩色-8位24位真彩色-24位矢量圖象

把圖象分解為直線和曲線的組合，用數(shù)學(xué)公式定義這些曲線和直線。位圖圖像種類BMP—256種顏色；JPEG(JPG)—24位或數(shù)百種顏色；GIF—256或更少顏色；TIFF—多用于圖像印刷或打印PNG—

多用于web頁面聲音編碼采樣頻率采樣精度編碼方法及其保真度WAV、AU、AIFF、MP3等視頻編碼視頻：時間序列的動態(tài)圖像(如25幀/秒)數(shù)據(jù)速率壓縮比關(guān)鍵幀音頻軌文字軌視頻軌2.4圖靈機—計算機的理論模型

2.4.1圖靈機的思想

圖靈機模型圖靈機是一個七元組P=(Q,S,G,d,q0,B,F)，其中?

Q

是有窮狀態(tài)集?

S是有窮輸入字符集?

G

是有窮帶字符集?

d是狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)?

q0是初始狀態(tài)?

B

是空格符

F是有窮終結(jié)狀態(tài)集控制BX1X2X3…