第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)信息部:郭志強(qiáng)E-Mail：guozhiqiang@基礎(chǔ)教學(xué)樓B座3142課程要求課程性質(zhì)：考試課(非集中考試）成績?cè)u(píng)定：平時(shí)成績30%（出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度、作業(yè)、測驗(yàn)、上機(jī)操作）期末考試成績70%授課學(xué)時(shí)：課堂講授24學(xué)時(shí)，機(jī)房上機(jī)32學(xué)時(shí)上機(jī)要求：上機(jī)禁止玩游戲、聊天、戴耳機(jī)、在機(jī)房吃東西、打電話上機(jī)安排：第4～19周基礎(chǔ)教學(xué)樓B座答疑時(shí)間：統(tǒng)一答疑，見教務(wù)處通知。3課程要求課前準(zhǔn)備：移動(dòng)存儲(chǔ)器（如：U盤或移動(dòng)硬盤）學(xué)習(xí)目標(biāo)：自從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生以來，已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)，計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了整個(gè)信息化社會(huì)的發(fā)展。在21世紀(jì)，掌握以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力，是現(xiàn)代大學(xué)生必備的基本素質(zhì)?？傮w目標(biāo)：認(rèn)識(shí)以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)和現(xiàn)代文化中的地位和作用，提高信息素養(yǎng)。4課程要求具體目標(biāo)：了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與基本工作原理。了解操作系統(tǒng)的功能與其中一些重要概念。掌握計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用技能。了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體等技術(shù)的基本概念、相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。學(xué)習(xí)方法：做好復(fù)習(xí)、筆記從簡、加強(qiáng)上機(jī)練習(xí)。教材：……參考書：《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》楊振山龔沛曾高教出版社

《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程》王移芝高教出版社

《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》馮博琴高教出版社5課程內(nèi)容：第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第2章微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)第3章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)第4章文字處理軟件Word2003第5章電子表格處理軟件Excel2003第6章演示文稿制作軟件PowerPoint2003第7章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用第8章數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)第9章多媒體應(yīng)用基礎(chǔ)第10章信息安全*第11章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與算法基本概念與基礎(chǔ)知識(shí)常用辦公軟件主要應(yīng)用領(lǐng)域的：基本概念基本技術(shù)（下學(xué)期介紹）6第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)概述

1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生

1.1.2計(jì)算機(jī)的分代與分類

1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.2計(jì)算機(jī)中信息的表示與編碼

1.2.1

數(shù)制的概念

1.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換

1.2.3

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的組織形式

1.2.4

計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算

1.2.5計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示71.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生手工到機(jī)械自動(dòng)史前時(shí)期：我們的祖先就采用樹枝、石塊和貝殼計(jì)數(shù)；唐代時(shí)期：開始使用算盤；1622年：英國數(shù)學(xué)家奧特瑞德設(shè)計(jì)了計(jì)算尺；1642年：法國數(shù)學(xué)家Pascal發(fā)明了世界上第一臺(tái)只能完成加法運(yùn)算的加法器；1673年：德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨設(shè)計(jì)了能進(jìn)行加、減、乘、除和開方運(yùn)算的計(jì)算器；1822年：英國數(shù)學(xué)家巴比奇提出了自動(dòng)計(jì)算機(jī)的基本概念設(shè)計(jì)出差分機(jī)和分析機(jī)。機(jī)械計(jì)算到電動(dòng)計(jì)算1884年：美國工程師霍雷斯創(chuàng)造了第一臺(tái)電動(dòng)計(jì)算機(jī)，用于人口普查；1944年，美國哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)教授霍華德?艾肯提出設(shè)計(jì)思想，由IBM承建，設(shè)計(jì)出“MARKⅠ”計(jì)算機(jī)。機(jī)電全自動(dòng)到電子數(shù)字1946年，第一臺(tái)數(shù)字式計(jì)算機(jī)ENIAC誕生在美國，從此人類社會(huì)進(jìn)入以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的信息時(shí)代。8查爾斯.巴比奇的差分機(jī)和分析機(jī)1812年差分機(jī)1834年設(shè)計(jì)：分析機(jī)

包含：輸入、處理、存儲(chǔ)、輸出及控制5個(gè)基本裝置。例如：由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)庫提出了自動(dòng)計(jì)算的設(shè)想1812年設(shè)計(jì)：差分機(jī)查爾斯.巴比奇9每秒只能做5000次加減運(yùn)算重達(dá)30噸占地250m2啟動(dòng)功耗150千瓦18000個(gè)電子管保存80個(gè)字節(jié)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)：ENIAC1946年2月由賓州大學(xué)研制成功，用于軍事目的。電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)10阿蘭.圖靈英國科學(xué)家兩個(gè)主要貢獻(xiàn)：建立圖靈機(jī)（TuringMachine）模型，探討了計(jì)算機(jī)的基本概念；提出圖靈測試，用來測試一臺(tái)計(jì)算機(jī)是否具備思維能力，奠定了“人工智能”的理論基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)科學(xué)的奠基人——阿蘭·圖靈圖靈獎(jiǎng)：為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)。美國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)于1966年創(chuàng)立了“圖靈獎(jiǎng)”，圖靈獎(jiǎng)是計(jì)算機(jī)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的諾貝爾獎(jiǎng)。11另一個(gè)計(jì)算機(jī)之父——馮.諾依曼美籍匈牙利數(shù)學(xué)家研制成人類第二臺(tái)電子計(jì)算機(jī)：EDVACElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer(離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī))馮·諾依曼機(jī)：馮?諾依曼對(duì)人類最大的貢獻(xiàn)是最早提出“程序存儲(chǔ)”的思想，即程序跟數(shù)據(jù)一樣存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里，由一個(gè)專門設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行解讀和執(zhí)行，根據(jù)這一原理制造的計(jì)算機(jī)被稱為馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)。馮.諾依曼五十多年來，雖然計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從性能指標(biāo)、運(yùn)算速度、工作方式、應(yīng)用領(lǐng)域等方面與當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)有很大的差別，但基本結(jié)構(gòu)沒有改變，都屬于馮·諾依曼機(jī)。12ENIAC的發(fā)明僅僅表示計(jì)算機(jī)的問世，對(duì)以后研制的計(jì)算機(jī)沒有什么影響。EDVAC的發(fā)明才為現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和工作原理奠定了基礎(chǔ)13第一款商用計(jì)算機(jī)——UNIVACUNIVAC：通用自動(dòng)計(jì)算機(jī)UNIVAC:UniversalAutomaticComputer1951年開始生產(chǎn)用于公眾領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理共生產(chǎn)了近50臺(tái)奠定了計(jì)算機(jī)工業(yè)的基礎(chǔ)141.1.2計(jì)算機(jī)的分代與分類1.計(jì)算機(jī)的分代按照計(jì)算機(jī)所采用的物理器件，一般將計(jì)算機(jī)分成4代：第一代：1946-1958 電子管計(jì)算機(jī)第二代：1958-1964 晶體管計(jì)算機(jī)第三代：1964-1971 集成電路計(jì)算機(jī)第四代：1971年迄今 大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（第五代：智能計(jì)算機(jī)）15電子管計(jì)算機(jī)采用電子管作為計(jì)算機(jī)的邏輯元件內(nèi)存：采用水銀延遲線外存：紙帶、卡片、磁帶、磁鼓等用機(jī)器語言或匯編語言編寫程序運(yùn)算速度慢：每秒僅幾千次內(nèi)存容量?。簬譑B體積龐大；造價(jià)高應(yīng)用領(lǐng)域：軍事、科研代表機(jī)型：IBM650、IBM704、IBM709電子管16晶體管計(jì)算機(jī)采用晶體管作為計(jì)算機(jī)的邏輯元件內(nèi)存使用器件：磁心存儲(chǔ)器外存：有了磁盤、磁帶軟件：提出了操作系統(tǒng)的概念、出現(xiàn)了高級(jí)語言運(yùn)算速度：每秒幾十萬次內(nèi)存容量：幾十KB體積??；造價(jià)低可靠性大大提高應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、事務(wù)處理代表機(jī)型：IBM7090、CDC7600、ATLAS磁心存儲(chǔ)器晶體管計(jì)算機(jī)17集成電路計(jì)算機(jī)采用小規(guī)模集成電路（SSI）和中規(guī)模集成電路（MSI）作為計(jì)算機(jī)的邏輯元件。主存儲(chǔ)器：開始使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器：磁盤和磁帶。軟件：出現(xiàn)了操作系統(tǒng)；高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言有了很大的發(fā)展；提出結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計(jì)方法。運(yùn)算速度：每秒幾十萬次到幾百萬次體積更??；造價(jià)更低。計(jì)算機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化、通用化、機(jī)種系列化發(fā)展。應(yīng)用領(lǐng)域：各種領(lǐng)域代表機(jī)型：IBM360、CDC7600集成電路一臺(tái)百萬次集成電路計(jì)算機(jī)18大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)采用大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）作為計(jì)算機(jī)的邏輯元件半導(dǎo)體存儲(chǔ)器完全代替了磁心存儲(chǔ)器外存：速度和容量大幅度提升運(yùn)算速度：高達(dá)每秒幾十萬億次軟件更完善：操作系統(tǒng)更加完善。出現(xiàn)了各種類型的應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件已成為現(xiàn)代工業(yè)的一部分。數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域：現(xiàn)在社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域LSI和VLSI19智能計(jì)算機(jī)把信息采集、存儲(chǔ)、處理、通信同人工智能結(jié)合在一起面向知識(shí)處理，能進(jìn)行并行計(jì)算，具有形式化推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋的能力，能夠幫助人們進(jìn)行判斷、決策、開拓未知領(lǐng)域和獲得新的知識(shí)。人機(jī)之間可以直接通過自然語言（聲音、文字）或圖形、圖像交流和傳輸信息。1981年10月，日本開始研制第五代計(jì)算機(jī)，后來，美國等國家都先后投入巨資來研制第五代計(jì)算機(jī)。第五代計(jì)算機(jī)的研制得了一定的研究成果，但至今仍沒有研制出真正具備智能特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)。202.計(jì)算機(jī)的分類按綜合性能指標(biāo)分類巨型機(jī)：速度最快、處理能力最強(qiáng)例如：我國的天河一號(hào),運(yùn)算速度達(dá)每秒千萬億次

大型、通用、較快、較強(qiáng)大型機(jī)：作“客戶機(jī)/服務(wù)器”的服務(wù)器 作“終端/主機(jī)”的主機(jī)

小型機(jī)：規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)試制周期短 工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡單

工作站：專長處理某類事務(wù)的獨(dú)立計(jì)算機(jī)；介于PC與小型機(jī)之間；高分辨率；大容量內(nèi)外存，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)；圖形功能強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)(PC):小、巧、輕、使用方便、便宜 中央處理器：一個(gè)芯片(多個(gè))服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多用戶提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

如文件、數(shù)據(jù)庫、打印服務(wù)器等嵌入式計(jì)算機(jī)：不獨(dú)立使用；嵌入到各種設(shè)備。211.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢*1.計(jì)算機(jī)發(fā)展的新技術(shù)

（1）嵌入式技術(shù)將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中，將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)一體化。將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中的一種技術(shù)。

（2）網(wǎng)格計(jì)算利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè)計(jì)算是由成千上萬個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”，這種計(jì)算方式叫網(wǎng)格計(jì)算。優(yōu)勢：數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)；能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。（3）中間件技術(shù)介于應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件。是通用的，基于某種標(biāo)準(zhǔn)，可以被重用。22（1）光子計(jì)算機(jī)利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)。超高速；強(qiáng)大的并行處理能力；大存儲(chǔ)量；強(qiáng)抗干擾能力。（2）生物計(jì)算機(jī)（分子計(jì)算機(jī)）采用生物芯片(由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成)運(yùn)算速度快；耗能低；巨大的存儲(chǔ)能力；高智能。（3）量子計(jì)算機(jī)利用原子的狀態(tài)來代表數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。解題速度快；存儲(chǔ)量大；搜索能力強(qiáng)；安全性高等。（4）納米計(jì)算機(jī)把傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，體積小、幾乎不需要耗能，性能強(qiáng)大。（5）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)用簡單的數(shù)據(jù)處理單元模擬人腦的神經(jīng)元，從而模擬人腦的邏輯思維、記憶、推理、設(shè)計(jì)和分析等智能行為。2.未來發(fā)展趨勢微型化、巨型化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化、智能化。例如：231.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理電子商務(wù)過程控制CAD/CAM/CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）多媒體技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)人工智能……241.2

計(jì)算機(jī)中信息的表示與編碼計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)來表示信息，通過處理數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的處理。信息：是各種事物的變化和特征的反映，又是事物之間相互作用和聯(lián)系的表征。數(shù)據(jù)：信息的載體。如數(shù)值、文字、語言、圖形、圖像等都是不同形式的數(shù)據(jù)。信息與數(shù)據(jù)的區(qū)別：信息是有意義的，數(shù)據(jù)則沒有意義。

例如：病歷卡上記載病人的體溫39oC是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)39本身是沒有意義的。當(dāng)數(shù)據(jù)以某種形式經(jīng)過處理、描述或與其它數(shù)據(jù)比較時(shí)，才能成為信息。某個(gè)病人的體溫是39oC，這才是信息，信息是有意義的。25編碼：編碼是用數(shù)據(jù)表示信息的方案。使用少量符號(hào)、按照一定規(guī)則、表示大量的信息例如：身份證編碼郵政編碼物品編碼電報(bào)碼漢字國標(biāo)碼

……261.2.1

數(shù)制的概念1.十進(jìn)制

數(shù)碼：0，1，2，…，9基數(shù)r：10進(jìn)位：逢十進(jìn)一位權(quán)：10n

表示：用D表示（Decimal）,如:(123.45)D

或123.45D例：1234.56=1103+2102+3101+4100+510-1+610-22.二進(jìn)制數(shù)碼：0，1基數(shù)r：2進(jìn)位：逢二進(jìn)一位權(quán)：2n表示：用B表示（Binary），如:(1101.11)B

或1101.11B例：(1101.11)B=123+122+021+120+12-1+12-2=(13.75)D（人們利用符號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法）273.八進(jìn)制基本符號(hào)：0，1，2，…7基數(shù)r：8進(jìn)位：逢八進(jìn)一權(quán)：8n

表示：用O表示（Octal）例：(1234.56)O=183+282+381+480+58-1+68-2=(668.71875)D4.十六進(jìn)制基本符號(hào)：數(shù)字0-9,A,B,C,D,E,F組成基數(shù)r：16進(jìn)位：逢十六進(jìn)一權(quán)：16n表示：用H表示（Hexadecimal）例：(38BA)H=3163+8162+11161+10160=(14522)D

(A.C)H=10160+1216-1=(10.75)D28數(shù)制對(duì)照表十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制八進(jìn)制0000111121022311334100445101556110667111778100081091001911101010A12111011B13121100C14131101D15141110E16151111F17291.2.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換1.r進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)碼乘以各自的權(quán)的累加

(an...a1a0.a-1...a-m)

r=anrn+…+a1r1+a0r0+a-1r-1+...a-mr-m

例：

1234.56=1103+2102+3101+4100+510-1+610-2(1234.56)O=183+282+381+480+58-1+68-2

=(668.71875)D(38BA)H=3163+8162+11161+10160=(14522)D

(A.C)H=10160+1216-1=(10.75)D30整數(shù)部分：除以r取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右到左排列。小數(shù)部分：乘以r取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。(100)D=(144)O=(64)H轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制:100812818044110016604616轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制：例(100.345)D≈(1100100.01011)B100250225212262321000100112取余數(shù)0101.3800.34520.69022

0.7602

1.5202

1.040取整數(shù)112.十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成r進(jìn)制313.八（十六）進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制每一個(gè)八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的三位。每一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的四位。

(2C1D)H=(0010

1100

0001

1101

)B

2C1D(7123)O=(111

001

010

011

)B71234.二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成八(十六)進(jìn)制整數(shù)部分：從右向左按三(四)位進(jìn)行分組，不足補(bǔ)零。小數(shù)部分：從左向右按三(四)位進(jìn)行分組，不足補(bǔ)零。

(1

101

101

110.110

101)B=(1556.65)O155665(11

0110

1110.1101

01)B=(36E.D4)H36ED432

計(jì)算機(jī)中為何采用二進(jìn)制？可行性只有0，1兩個(gè)數(shù)碼，采用電子器件很容易物理上實(shí)現(xiàn)。可靠性只有兩種狀態(tài)，在傳輸和處理時(shí)不容易出錯(cuò)，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)。簡易性二進(jìn)制的運(yùn)算法規(guī)簡單，使得計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器結(jié)構(gòu)簡化，控制簡單。邏輯性

0、1兩種狀態(tài)代表邏輯運(yùn)算中的“假”和“真”，便于用邏輯代數(shù)作為工具研究邏輯線路。331.2.3

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的組織形式存儲(chǔ)器：保存數(shù)據(jù)的位置，由許多存儲(chǔ)單元組成：……字節(jié)Byte76543210位Bit位：Bit字節(jié)：Byte，B1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB字長：CPU能一次處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。如8位CPU，32位CPU，64位CPU等。地址：每個(gè)字節(jié)有一個(gè)地址尋址范圍：與地址線根數(shù)有關(guān)8位二進(jìn)制0102…FF341.2.4

計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算1.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算加法：0+0=00+1=11+0=11+1=0(向高位進(jìn)位)減法：0–0=01–1=01–0=10–1=1(向高位借位)乘法：0×0=00×1=01×0=01×1=1除法：0÷1=01÷1=1

÷0（無意義）例：求(1101)B+(1110)B

例：求(11011)B-(1110)B

在計(jì)算機(jī)中，加法、減法是基本運(yùn)算，乘法、除法可以通過轉(zhuǎn)換成加法、減法和移位來實(shí)現(xiàn)。+)1101111011110-)110111011111035(1)邏輯數(shù)的表示

用1和0分別表示真與假、是與非、對(duì)與錯(cuò)、有與無等。(2)邏輯運(yùn)算邏輯否定（邏輯非）

0=11=0邏輯乘法（邏輯與）

0×0=00×1=01×0=01×1=1

或0

0=001=010=011=1邏輯加法（邏輯或）

0+0=00+1=11+0=11+1=1或00=001=110=111=12.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算361.2.5計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值十／二進(jìn)制轉(zhuǎn)換西文ASCII碼漢字輸入碼／機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換聲音、圖像模／數(shù)轉(zhuǎn)換二／十進(jìn)制轉(zhuǎn)換西文字形碼漢字字形碼數(shù)／模轉(zhuǎn)換內(nèi)存輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)值西文漢字聲音、圖像在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，文字、聲音、圖形統(tǒng)一用0、1表示37機(jī)器數(shù)：數(shù)在計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制表示形式。符號(hào)位“0”表示正、“1”表示負(fù)10101100（2）小數(shù)點(diǎn)的表示：小數(shù)點(diǎn)約定在某一位置，不再占用一位（3）機(jī)器數(shù)的表示范圍：與用多少位來表示一個(gè)數(shù)據(jù)有關(guān)例:若用8位表示一個(gè)整數(shù),則最大值為01111111（27-1=127),最小值為11111111（-127)（1）數(shù)的符號(hào)表示：通常把最高位定義為符號(hào)位1.符號(hào)數(shù)的機(jī)器數(shù)表示382.定點(diǎn)數(shù)約定小數(shù)點(diǎn)隱含在某一固定位上（1）定點(diǎn)整數(shù)

帶符號(hào)

S小數(shù)點(diǎn)

不帶符號(hào)

不同位數(shù)定點(diǎn)整數(shù)的表示范圍

（設(shè)用補(bǔ)碼表示）：二進(jìn)制位數(shù)無符號(hào)整數(shù)范圍有符號(hào)整數(shù)范圍80～(28-1)-27～(27-1)160～(216-1)-215～(215-1)320～(232-1)-231～(231-1)定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)帶符號(hào)不帶符號(hào)39小數(shù)點(diǎn)（2）定點(diǎn)小數(shù)約定：小數(shù)點(diǎn)在符號(hào)位、有效數(shù)值部分之間定點(diǎn)小數(shù)是純小數(shù)，所有數(shù)均小于1。40(1)浮點(diǎn)數(shù)表示法（科學(xué)表示法）可以表示特大或特小的數(shù)由兩部分組成：尾數(shù)；階碼例：0.235×104

尾數(shù)：0.235；階碼：4；底數(shù)：10底數(shù)是事先約定的，在機(jī)器數(shù)中不出現(xiàn)根據(jù)階碼的不同取值，小數(shù)點(diǎn)位置是浮動(dòng)的。12.345678例：1.2345678×10+1

1234.5678×10-2

3.浮點(diǎn)數(shù)41

計(jì)算機(jī)中的浮點(diǎn)數(shù)表示成規(guī)格化形式：0.1≤|尾數(shù)|＜1

從而惟一地規(guī)定了小數(shù)點(diǎn)的位置1100110011(2)浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)形式:尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度;階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍階碼數(shù)符階符尾數(shù)

定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)例如：二進(jìn)制數(shù)110.011的規(guī)格化形式為：(0.110011)B×2(+11)B42

機(jī)器數(shù)在參與運(yùn)算時(shí)，若將符號(hào)位同時(shí)和數(shù)值參與運(yùn)算，則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)果。4.原碼、反碼、補(bǔ)碼為解決此問題，計(jì)算機(jī)中引入了原碼、反碼和補(bǔ)碼例如：求-5＋410000101-5的機(jī)器數(shù)000001004的機(jī)器數(shù)＋10001001運(yùn)算結(jié)果為-943(1)原碼

例：[+1]原＝00000001[-1]原＝10000001

[+127]原＝01111111[-127]原＝11111111[+0]原＝00000000[-0]原＝10000000(2)反碼：正數(shù)同原碼，負(fù)數(shù)除符號(hào)位之外的其它各位取反例：[+1]反＝00000001[-1]反＝11111110

[+127]反＝01111111[-127]反＝10000000[+0]反＝00000000[-0]反＝11111111(3)補(bǔ)碼：正數(shù)同原碼，負(fù)數(shù)在反碼基礎(chǔ)上最低位加1

例：[+1]補(bǔ)＝00000001[-1]補(bǔ)＝11111111

[+127]補(bǔ)＝01111111[-127]補(bǔ)＝10000001

0的補(bǔ)碼：[+0]補(bǔ)＝[-0]補(bǔ)＝00000000

44利用補(bǔ)碼可以方便地進(jìn)行運(yùn)算：例：求-5+4①求-5的補(bǔ)碼：10000101→11111010→11111011②求+4的補(bǔ)碼：00000100③相加：11111111+)1111101100000100④得到的結(jié)果為某數(shù)的補(bǔ)碼：11111111

求該補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)的原碼：如果是負(fù)數(shù)，則取反加1，否則不變

11111111對(duì)應(yīng)的原碼為：10000001，即-1符號(hào)位也參加了運(yùn)算，結(jié)果正確！思考:補(bǔ)碼10000000表示的值是多少?答:-128,即8位負(fù)數(shù)所能表示的最小值452.字符的編碼字符包括：西文字符（字母、數(shù)字和各種符號(hào)）、中文字符，即所有不可做算術(shù)運(yùn)算的數(shù)據(jù)。由于計(jì)算機(jī)是以二進(jìn)制的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的，因此字符必須按特定的規(guī)則進(jìn)行二進(jìn)制編碼才能保存在計(jì)算機(jī)中。編碼的位數(shù)決定了所能表示的字符數(shù)。46ASCII碼:美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼;AmericanStandardCodeforInformationInterchange用7位二進(jìn)制編碼,可以表示128個(gè)字符?？刂谱址?3個(gè)；普通字符：95個(gè)。見P21表1-8

例如：“a”字符的編碼為1100001，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97；常見字符：換行(LF)0AH10

回車(CR)0DH13

空格(SP)20H32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a(chǎn)’～‘z’61H～7AH97～122西文字符機(jī)內(nèi)碼：7位ASCII碼，加上最高為0(1)西文字符編碼47(2)漢字編碼漢字是象形文字，種類繁多，編碼相對(duì)復(fù)雜。在一個(gè)漢字處理系統(tǒng)中，輸入、內(nèi)部處理、輸出對(duì)漢字編碼的要求不盡相同。因此需要進(jìn)行一系列漢字編碼及轉(zhuǎn)換。

輸入碼國標(biāo)碼字形碼

機(jī)內(nèi)碼

地址碼漢字輸出

漢字輸入

48①

漢字輸入碼按標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上按鍵的不同排列組合對(duì)漢字進(jìn)行編碼。目前已經(jīng)有幾百種漢字輸入編碼法。衡量編碼好壞的標(biāo)準(zhǔn)：編碼短；重碼少；好學(xué)好記。常用的兩類輸入法：音碼類：全拼、雙拼、自然碼和智能ABC、sogou輸入法等形碼類：五筆字型法、鄭碼輸入法等發(fā)展趨勢：智能化輸入。如語音輸入、手寫輸入、掃描輸入49②

漢字區(qū)位碼和漢字國標(biāo)碼國標(biāo)碼全稱:GB2312-80,信息交換用漢字編碼字符集－基本集,是中文信息處理的國家標(biāo)準(zhǔn)，也稱漢字交換碼。共6763個(gè)漢字：一級(jí)漢字：按漢語拼音排列，3755個(gè)二級(jí)漢字：按偏旁部首排列，3008個(gè)分94個(gè)區(qū),每個(gè)區(qū)94個(gè)漢字,由區(qū)號(hào)和位號(hào)構(gòu)成“區(qū)位碼”區(qū)號(hào)位號(hào)國標(biāo)碼：由區(qū)號(hào)和位號(hào)各加32構(gòu)成

例如：“中”位于第54區(qū)第48位，