第1章 計算機基礎(chǔ)知識 知識點梳理匯總

第1章計算機基礎(chǔ)知識本章要點在計算機的內(nèi)存，"工廠"相當于現(xiàn)在計算機的運算器，“控制桶”相當作了重大改革，提出了用機電方法而不是純機械方法來實現(xiàn)分析機教，1944年終于制成了改進的巴MarkI世界上公認的第一臺數(shù)字式電子計算機是1946年由美國賓夕法尼亞大學任教的物理第二次世界大戰(zhàn)中美國陸軍彈道研究所為了解決彈道問題所涉及的許造的，與現(xiàn)代的計算機相比，它體積龐大，耗電量也特別大，而存儲容度也非常慢。但在當時它的功能確實出類拔萃。例如，它可以在1秒內(nèi)進行5000次加減運算，2.8毫秒便可進行一次乘法運算，比當時IBM公司生產(chǎn)的MarkI計算機快1000倍，在的正確結(jié)果，用MarkI做要20分鐘，而用ENIAC只需30秒。但它也明顯地存在著很多缺點，如它體積龐大，重約30噸，整個機器占據(jù)了170m2;機器中用了17468只電子管，約1500只繼電器，10000多只電容器，7000余只電阻及其他各類電氣元件，運行時，耗電量很大，約為150000W。另外，它的存儲容量卻很小，只能存20個字長為10位的十進制數(shù)。假如讓現(xiàn)代的人使用它，最不能容忍的則是編排程序都要靠然而，在ENIAC誕生之前，在美國依阿華大學數(shù)學物理系任教的阿塔納索夫于1940年在缺乏資金的情況下，用了300只電子管及電阻、電容等元器件完成了世界上真正的第一臺電子計算機——ABC機，它能做加減法運算，可以存儲300個數(shù)字。因為其太簡陋，校方?jīng)]有看到這個“怪物”的前景，停止資助了進一步的研究工作1940年12月，莫齊利在賓夕法尼亞大學召開的有關(guān)科學發(fā)展的美國聯(lián)盟會議上作了關(guān)于用模擬計算機解決氣象難題的使用潛力問題的報告，會上幸運地遇見了阿塔納索夫并獲知阿塔納索夫的杰出創(chuàng)造，莫齊利驚訝萬分，于是不惜花幾用電子管組成計算機的設(shè)想，這一方案得到了美國陸軍彈道研究所的40萬美元的資助。當時正值第二次世界大戰(zhàn)之際，新武器研制中的算已遠遠滿足不了要求，急需自動計算的機器。于是在美國陸軍部的資科學家每克服它的一個缺點，都對計算機的發(fā)展帶來了很大的影響。置存儲器，將符號化的計算步驟放在存儲器中，然后依次取出存儲的內(nèi)容1944年9月，馮·諾依曼在獲得官方特許的情況下考察了ENIAC,經(jīng)過存儲程序，也就是現(xiàn)在稱為內(nèi)存的部件；另外還在機器內(nèi)擯棄了原來的十進制編碼而采用齊利為首的技術(shù)界人士之間發(fā)生了嚴重的意見分歧而使EDVAC的研制擱淺，直到1952年儲方式，運算速度為每秒670次加減法，每秒170次乘法，程序和數(shù)據(jù)的輸入采用紙帶，從第一臺計算機的誕生到現(xiàn)在，計算機走過了50多年的發(fā)展(1)計算機發(fā)展的初期階段這個階段大約是1946年世界上第一臺電子計算機誕生到20世紀70年代末個人計算機開始普及應(yīng)用之前的這個階段。其特點是計算機的應(yīng)用范圍基本局限于軍事、科學計算及工業(yè)大企業(yè)的大量數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用的范圍很小，以及傳統(tǒng)計算機的劃分中人們根據(jù)計算機核心部件所用邏輯元件的種類劃分為第一代機從第一臺計算機的出現(xiàn)直至20世紀50年代后期，這一時期的計算機的主要20世紀50年代后期～20世紀60年代中期出現(xiàn)的第二代計算機采用晶體管作為基本物理器件，并采用了監(jiān)控程序，這是操作系OSCOBOL與第一代計算機相比，晶體管計算機體積小，成本低，期，計算機不僅應(yīng)用在軍事與尖端技術(shù)上，而且應(yīng)用在工程設(shè)計1964年4月，IBM公司推出了采用新概念設(shè)計的計算機IBM360,宣布了第三代計算機的誕生。它分大、中、小型等6個型號，具有通用化、系列化、標準化的特點。式等方面保持統(tǒng)一，使用戶在低檔機上編寫的程序可以不加修改地運行在以后性第四代計算機從20世紀70年代初～20世紀80年代初，其特征是以大規(guī)模集成電路VLSI為計算機主要功能部件，用16KB、64KB或集成度更高的半導體存儲器作為主存儲器，計算速度可達每秒幾百萬次至上億次。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面發(fā)展了并計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)等。在軟件方面發(fā)展了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式計算機的適用范圍，不斷地增加指令系統(tǒng)中的指令，并考慮盡量縮短系列計算機增設(shè)新型號機或高檔機時，為維護老用戶在軟件不得不繼承老機器指令系統(tǒng)中的全部指令，這也使得同一系列雜，后來稱這些計算機為"復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機",簡稱CLSC。指令系統(tǒng)中指令總數(shù)的20%,而占指令總數(shù)20%的最復(fù)雜指令卻差不多占用了控制存儲器容量的80%。1975年IBM的JhonCocke提出精簡指令系統(tǒng)(簡稱RISC)的想法。RISC計算機的特點是通過簡化指令使計算機的結(jié)構(gòu)更加簡單合理，從而提超標量流水線技術(shù)，以增加指令執(zhí)行的并行度，減少指令的執(zhí)行周期，家早在20世紀70～80年代就提出了制造非馮·諾依曼式計算機以及著手開發(fā)研制第五代智能計算機，其目標為新一代的計算機應(yīng)具有自動識別自的結(jié)構(gòu)模式。但是究竟什么是智能計算機呢?這個問題早在20世紀30年代電子計算機還論，1936年圖靈從數(shù)學的角度提出了計算機的模型之后，又界定了檢驗":一個人在不知情的情況下，通過一種特殊的方式與相互隔開的人和機器進行問答，如果在相當長的時間內(nèi)，他分辨不出與他交流的對象哪一個是藍"計算機，但都總是無法通過圖靈檢驗，人工智能仍然任重道遠。(2)計算機的普及應(yīng)用階段從1975年美國的一個小公司MITS利用Intel的8080處RAMAltair8800微電腦開始，就掀起了計算機微型化和個人計算機普及應(yīng)用的熱潮，直到20世紀70育時期。此時計算機的主流產(chǎn)品還是大、中、小型主要生產(chǎn)的為大、中、小型各個系列的計算機，每臺的售價都在100萬美元以上，非常昂貴，因此IBM根本沒有把生產(chǎn)1萬美元以內(nèi)的微型機的利潤看在眼中。然而1976年21歲的喬布斯(StevenJobs)和26歲的StephenWozniak在汽車庫里組裝個人計算機，并成立了一家蘋果公司以及開始向市場推出紅極一時的apple個人計算機，售價僅為每臺1350美元的appleⅡ在短短的四年中，銷售額由1977年的100萬美元急速攀升至1980年的1.17億美元，極大地震撼了IBM公司在計算機界"龍頭老大"的地位，為此IBM公司才在1980另外從軟件方面的發(fā)展來說，20世紀70年代微型機才出現(xiàn)，各生產(chǎn)商生產(chǎn)的機型很單用戶的微型機編寫了世界上第PLIMKB茨(BillGates)的微軟公司以5萬美元買下并重寫成為了后來的MS-DOS(PC-DOS)操作人計算機市場，便將PC機的機器架構(gòu)公諸于世，于是在IBM公司PC機推出并急劇占領(lǐng)成，同時計算機的應(yīng)用也隨著廉價的以DOS為操作系統(tǒng)的PC兼容機而逐漸普及。常稱為NovellLAN,在此系統(tǒng)下的每一臺工作站的操作的界面及DOSNovellLAN發(fā)展迅猛，幾經(jīng)升級并一直延續(xù)到20世紀90年代中期都是組建微機局域網(wǎng)的低了計算機學習使用的成本，從而極大地加速了計算機的普及應(yīng)用，對從上述計算機的發(fā)展經(jīng)歷不難看出，計算機的普及應(yīng)用是計共同發(fā)展，并且相輔相成、相互推動、相互適應(yīng)而發(fā)展起來的。這個階(3)計算機文化階段計算機作為一種文化提出來是在1981年瑞士洛桑召開的第三次世界計算機教育大會上由前蘇聯(lián)學者伊爾肖夫首次提出的，雖然伊爾肖夫提出的是“計二文化",與現(xiàn)在所講到的計算機文化有本質(zhì)的區(qū)別，但其不同致使人類在思維方式、行為方式、生活方式等人類生存方式的方方面計算機文化階段是計算機普及應(yīng)用發(fā)展到一定的程度才出現(xiàn)的，計算機軟硬件的發(fā)展不斷拓展應(yīng)用空間，使其逐步覆蓋人類活動的各從20世紀70年代開始，微機在美國逐漸普及，特別是apple機的出現(xiàn)，應(yīng)用微機辦公成了必然趨勢，因此在1978—1979兩年間，幾乎同時鐘能計算50個格子，比手工計算機快得多，更為奇妙的是在某一格行列的相應(yīng)數(shù)據(jù)還能自動調(diào)整改變。到19VisiCalc分別于1982年和1983年斥巨資向兩個軟件方向進軍，雖然幾經(jīng)周折，但最后都因微軟的規(guī)模經(jīng)濟逐漸占了上風，特別是在微軟推出Windows操作系統(tǒng)后以及1993年微軟把字處共享數(shù)據(jù)，極大地方便了用戶的使用，更使其他辦公軟件望塵莫及。辦1981年8月12日，IBM公司的PC機橫空出世，其優(yōu)良的性能使蘋果機相形見絀，蘋果公司的喬布斯也不甘心，立即組織人員投入了新產(chǎn)品的研究工作，分別于1983年初和創(chuàng)了第一臺圖形用戶界面的機器，而且還在電腦上第一次采用了鼠標是性能絕倫，其配置為摩托羅拉32位、主頻8MHz的68000微處理器芯片，內(nèi)存為128KB,金托斯電腦的用戶界面為大眾型的圖形用戶平臺并且可以像人一樣1985年11月，微軟公司推出了Windows1.0版本，由于微機硬件性能跟不上和欠缺應(yīng)加大力度開發(fā)Windows的應(yīng)用軟件。1989年Intel公司發(fā)布486芯片后，在微機的硬件性能大幅度提高的同時，微軟公司的辦公應(yīng)用軟件也漸成氣候，1987年10月推出全新的Windows版本的電子表格Excel;1990年完成Word的視窗1.0版本的字處理軟件后微軟的業(yè)績便扶搖直上：1990年5月22日，Windows3.0推出，5個星期內(nèi)賣出38萬套，到年底銷售總量超過200萬套；1992年4月6日，Windows3.1推出，年內(nèi)賣出2700萬套，個人計算機的硬件及軟件相互牽制且相輔相成地發(fā)展到20世紀90年代，已經(jīng)為多媒體計算機的誕生打下了良好的基礎(chǔ)，在人類步入20世紀90年代之時個人計算機就僅僅剩下不會說話唱歌而已了。計算機要完成多媒體化，除了在20世紀90年代以前，計算機存儲容量一直是限制計算機發(fā)展的瓶頸之一，90年代~90年代中期，個人計算機的外存儲器——硬盤容量只有MB分辨率為352×240、24位/像素)大約7.5MB,500MB容量的硬盤也只能存一分多鐘的視頻文件，由此看來在90年代解決多媒體問題比較困難了。可喜的是從60年代起一家總部位于歐洲荷蘭的著名電器設(shè)備公司——飛利浦(PHILIPS)公司為研制高畫質(zhì)電影和高保并采用數(shù)字信號的記錄方式CDCompactDisk公司一起攜起手來進一步完善CD技術(shù)，1981年在薩爾斯堡復(fù)活節(jié)音樂會上，第一CD播放的《合唱》交響曲清脆悅耳，令專門請來的德國柏林愛樂交響揚先生和在場的音樂評論家為之傾倒，CD取得了巨大的成功!1985年，飛利浦公本的索尼公司再度合作發(fā)表只讀光盤的標準命名為CD-ROM,之后CD-ROM便漸漸走進了個人計算機的機箱內(nèi)，從90年代PCCDROM它在微機的配件中被稱為"光盤驅(qū)動器",簡稱為光驅(qū)，每張光盤的存儲容量為640MB,但這在90年代初已算是海量了。就更不可能。這當中的3個限制，即存儲容量限制、計算機處理速度限制和傳輸帶寬的限制都要求媒體信息量減少，因此就不得不考慮對媒體信息數(shù)據(jù)的壓活動圖像及伴音壓縮的有關(guān)研究及制定壓縮編碼的標準，簡稱MPEG,19MPEG成為國際標準，要求在可接受的質(zhì)量下，把視頻及其伴音壓縮到速率大約為1.2MB/s~1.5MB/s的單一的數(shù)據(jù)流，這樣用CD-ROM驅(qū)動器來播放每秒30幀的全活動電影就可以-IV為國際標準，傳輸率最大為64MB/s。90年代CD-ROM正好解決了大容量存儲介質(zhì)的要個人電腦說話，實際上早在1984年蘋果公司的麥金托斯Mac雖然它發(fā)出的聲音比較粗糙，但為了這一點粗糙的聲音喬布斯在它的主板上內(nèi)置了一個8位的數(shù)字音效裝置，應(yīng)該說他就是聲卡的雛形。假如喬布斯能很敏銳個類似于聲卡的裝置的商業(yè)前景的話，也許個人計算機的歷史將又是聲卡之父則是一位名叫沈望傅的新加坡的華人，從小特別喜愛鋼琴的沈望傅1981年成立了他的創(chuàng)新科技公司，為了圓兒時的夢想，創(chuàng)新公司幾經(jīng)磨難，在1984年研制的CUBIC99型電腦也終于能夠開口說話了，1987年創(chuàng)新公司的第沈望傅向他的“電腦鋼琴”一步一步地逼進，1989年創(chuàng)新公司在原卡”,1991年創(chuàng)新公司又經(jīng)改進推出具有20復(fù)音立體聲音效的“超級聲霸卡”(SBPro),談到計算機的多媒體不得不講到多媒體的創(chuàng)始人尼葛洛龐帝先生。19帝教授在麻省理工學院院長魏斯納的積極支持下創(chuàng)辦了媒工作并不被人們理解，甚至還受到電腦科學界的排斥，但經(jīng)過十驗室的多媒體電腦的概念及其創(chuàng)新的思想終于被1991年推出的多媒體個人電腦得以證實。定“思維”的工具并采用了“數(shù)字化”的手段去征服人類大量信息的傳遞只有以光盤為載體通過市場傳播，其速度慢、成本高這種信息的傳播和接收的方式就已經(jīng)實現(xiàn)，那是美國國防部高級研究計劃局建成的跨越美國東西部的名為ARPANET的網(wǎng)絡(luò)，最初只有4臺，到1973年已經(jīng)發(fā)展到了40臺，1983年為100多臺，并且跨越了美洲大陸，連通了美國的許多高等院校，甚至于通過衛(wèi)星與歐洲等地的計算機網(wǎng)絡(luò)互相聯(lián)通。但ARPANET值凸現(xiàn)，于是美國政府同意在ARPANET的基礎(chǔ)上建設(shè)全國的信息高速公路，取名為說到Internet,我們不得不講到一位計算機界最值得尊敬的英國科學家蒂姆·伯1991年初伯納斯·李便將自己發(fā)明的全球信息網(wǎng)毫無保留地放到了互聯(lián)網(wǎng)上，于是很快為了使Internet大眾化，1993年4月，在美國伊利諾州立大學國家超級電腦應(yīng)用中心 出市場，這引起了1998年美國司法部及19個州的政府聯(lián)合控告其利用操作系統(tǒng)的市場優(yōu)一個不可或缺的部分：工作、學習、娛樂、休閑都離不開網(wǎng)絡(luò)也都成了網(wǎng)絡(luò)的一部分；生產(chǎn)、管理、決策、投資也無一不成了戰(zhàn)爭幫兇，衛(wèi)星、飛機、導彈、坦克都成了網(wǎng)絡(luò)控制的武器，帶有與網(wǎng)絡(luò)隨時聯(lián)系的計算機。計算機文化正是由這些使具并借助信息的“高速公路”高速傳播信息而使人們感覺到年夏研制成功運行速度為每秒1萬次的104機，這是我國研制的第一臺大型通用電子管數(shù)字計算機。103機和104機的研制成功，填補了我國在計算機技術(shù)領(lǐng)域的空白，為促進我國計算機技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻。1964年研制成功晶體管計算機，1971路為主要器件的DJS系列機。在微型計算機方面，研制開發(fā)了長城系列、紫金系列、聯(lián)想在國際高科技競爭日益激烈的今天，高性能計算機技術(shù)及應(yīng)用水平億次巨型電子計算機銀河一Ⅱ研制成功。1997年6月，每秒130億浮點運算，全系統(tǒng)內(nèi)存1995年5月曙光1000研制完成，這是我國獨立研制的第一套大規(guī)模并行機系統(tǒng)，打破了國外在大規(guī)模并行機技術(shù)方面的封鎖和壟斷。1998年，曙光2000-I誕生，它的峰值運算速度為每秒200億次浮點運算。1999年9月，曙光2000-Ⅱ超級系統(tǒng)問世，它是國家863計劃的重大成果，峰值速度達到每秒1117億次，內(nèi)存高達50GB。1999年9月，江澤民主席親筆題名“神威”的并行計算機研制成功并投入運行，其峰值運算速度可高達系統(tǒng)科學3840億浮點運算，位居當今全世界已投入商業(yè)運行的前500位高性能計算機的第48位。體，包括知識、信仰、藝術(shù)、道德、法律、習慣以及作為社會一份子組織結(jié)構(gòu)和精神產(chǎn)品，是人類在幾千年的文明進化過程中積累起計算機從問世直至發(fā)展到今天，才短短五十多年時間，但計算機生活方式、交往方式等都在發(fā)生巨大的變化，計算機已不再是單純著地提高了生產(chǎn)、工作、生活的效率和節(jié)奏與水平，在軟科學作用，因此它已被公認為是現(xiàn)代技術(shù)的神經(jīng)中樞，是未來信息社會背景下，從對計算機的技術(shù)研究，又上升到了對計算機的科學盡管在1946年世界第一臺電子計算機ENIAC就已經(jīng)問世，但是直到1963年美國斯坦關(guān)于算法的學問，主要涉及研究算法的理論、執(zhí)行算法的機器具體算法的分析。這種提法大體反映了20世紀50年代計算機硬、軟件取得的成就，包括核心作用的是‘能量’;在計算機革命中它將被‘信息’取代"。是研究信息結(jié)構(gòu)的表示、變換、傳輸、利用，這是很大的進步息處理之內(nèi)涵，強調(diào)了計算機科學的數(shù)學統(tǒng)一性。20世紀60年代對自動機理論、形式語言理論、運算語義和數(shù)學語義理論進行了抽象研20世紀70年代后，人們又提出計算機科學是計算機工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)的觀點。例如對軟件工程的理論研究；對知識表示、存儲和利用的研究等近年來，人們逐漸意識到“計算機科學”一詞不能概括社會信息化提出過窄，而“信息學”才是在計算機不斷創(chuàng)新的環(huán)境中發(fā)展起來的，到20世紀末，人們在進行算法分析時發(fā)現(xiàn)之前并不要求設(shè)計程序，而在實現(xiàn)細節(jié)被引入之前就介紹類庫，把它作為編寫軟件的虛擬機，理論通過證明的形式與經(jīng)典工程學科相比具有共同的學科架構(gòu)。從而逐步認識到事實上，這時人們對計算機科學本身的認識才頗為深刻，計算機學和工程居中，從研究的范疇上統(tǒng)稱為計算學科。而計算學目前，計算機科學的研究領(lǐng)域可以概括為以下7個方面。質(zhì)量無法保證，生產(chǎn)率無法提高。因此，對新一代計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能計算機以及其他新型計算機的研究也具有深遠的缺少必要的數(shù)學性質(zhì)。新一代語言要從面向數(shù)值計算轉(zhuǎn)向知識處理，軟件復(fù)雜性無法控制的主要原因在于軟件開發(fā)的非形式化。維護效率，程序的開發(fā)過程應(yīng)是一種基于形式推理的形式化構(gòu)描述出發(fā)，應(yīng)用形式規(guī)范導出算法版本，逐步求精，直至得到面向執(zhí)行程序。由于形式規(guī)范是對求解問題的抽象描述，信息高度集中，顯然，形式化軟件構(gòu)造方法必須以科學的程序設(shè)計理計環(huán)境為支持。近年來這些方面雖取得不少進展，但距離形式化軟件人工智能的研究正將計算機技術(shù)從邏輯處理的領(lǐng)域推向現(xiàn)實世提高解決問題的綜合能力，以啟發(fā)式知識表達為基礎(chǔ)的程序語言和人工智能還包括許多分支領(lǐng)域，如人工視覺、聽覺、觸覺以及與圖像處理的研究，自然語言理解與語音合成的研究，計算機通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的日趨擴大，各行業(yè)數(shù)據(jù)庫的深入開發(fā)，如CAD、CAM、CAT、CAE、CIM(計算機集成化制造)等的廣泛使用，也為計算機科學提出許多值得研究的問題。如編碼理論，數(shù)據(jù)庫的安全與保密、異機科學使用的數(shù)學工具主要是信息論、排隊論、圖論、符號邏輯等，這技術(shù)的發(fā)展，計算機內(nèi)存儲的容量越來越大。目前一般的微機內(nèi)存容量已達64MB~家庭信息管理，特別是隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，人們可以在家戲、多媒體娛樂豐富了人們的生活；計算機教學軟件使得人們可在家里(1)數(shù)字計算機數(shù)字計算機所處理的數(shù)據(jù)是以0和1表示的二進制數(shù)字，是不連續(xù)的數(shù)字的數(shù)字量。數(shù)字計算機的優(yōu)點是精度高、存儲量大、通用性強。目前，常用的計算機大都是數(shù)字計(2)模擬計算機模擬計算機所處理的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，稱為模擬量。模擬量以電信號(3)混合計算機(1)通用計算機能適用于一般科技運算、學術(shù)研究、工程設(shè)計(2)專用計算機這是為適應(yīng)某種特殊應(yīng)用而設(shè)計的計算機，其運行程序不變，度較好。但不宜作它用。如飛機的自動駕駛儀，坦克上的火控系統(tǒng)中用這是最常用的分類方法，所依據(jù)的性能主要包括字長、存儲容備、允許同時使用一臺計算機的用戶量和價格等。根據(jù)這些性能機、大型計算機、小型計算機、微型計算機和工作站5類。(1)超級計算機(supercomputer)于解決諸如氣象、太空、能源、醫(yī)藥等尖端科學研究和戰(zhàn)略武器研制中的復(fù)雜計算。它們安裝在國家高級研究機關(guān)中，可供幾百個用戶同時使用。這和Cray-3都是著名的巨型機。我國自主生產(chǎn)的銀河-Ⅲ型百億次機、曙光-2000型機和“神威”千億次機都屬于巨型機。巨型機的研制開發(fā)是一個國家綜合國力和國防實力的(2)大型計算機(mainframe)這種機器也有很高的運算速度和很大的存儲容量，并允許相當為軟件兼容。這類機器通常用于大型企業(yè)、商業(yè)管理或大型數(shù)據(jù)(3)小型計算機(minicomputer)其規(guī)模比大型機要小，但仍能支持十幾個用戶同時使用。這類(4)微型計算機(microcomputer)其最主要的特點是小巧、靈活、便宜。不過通常一次只能供一微型計算機還可按字長分為8位機、16位機、32位機和64位機；按結(jié)構(gòu)分為單片機、它與功能較強的高檔微機之間差別并不十分明顯。通常量和較快的運算速度，而且配備大屏幕顯示器。主要用于圖像處理和域。不過，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，包括前幾類機器在內(nèi)，各類機再是那么明顯了。如，現(xiàn)在高檔微機的內(nèi)存容量比前幾年小型機甚在我們的日常生活中，數(shù)字編號為大家最熟悉：學生進學校后每個房啟用前每套房屋要編樓號等，實際上，它就是我們?nèi)粘Ｉ钪械囊?編碼"一詞，就同我們?nèi)粘Ｉ钪械臄?shù)字編號一樣。然而計算機中的“編碼”又與日常生活中的數(shù)字編號有區(qū)別，日常生活中的數(shù)字編號采用眾所周知，現(xiàn)代計算機的虛擬世界中，數(shù)、文字、符號、聲音彩的信息令人目不暇接，那么這些紛繁多彩的信息在計算機中是如接收的呢?實際上，在計算機中上述所有信息的表示、存儲、傳送、接收等一系列的處理都必須采用二進制編碼，這個由信息轉(zhuǎn)化為二進制編碼的過程就被稱為基2碼。是什么原因使我們放棄了原有的信息表達方式而非要采用這個叫“基2碼”的方法來表達信息呢?原來在機器內(nèi)部，信息的表示依賴于機器硬件電路的狀態(tài)，信(1)易于物理實現(xiàn)(可行性)與不舉手，它們都恰好可以對應(yīng)表示為1和0兩個符號。因而用物理器件來實現(xiàn)就相對容易，如門電路，其導通與截止兩種穩(wěn)定的物理狀態(tài)就代表了1和0兩個數(shù)學的符號。假如采用十進制，要制造具有10種穩(wěn)定狀態(tài)的物理電路，那是非常困難的。因此“基2碼”易(2)二進制數(shù)運算簡單(簡易性)有55種求和與求積的運算規(guī)則；而二進制僅各有3種，因而其運算法則相當簡單，用物理(3)機器可靠性高(可靠性)由于電壓的高低、電流的有無等都是一種質(zhì)的變化，兩種狀態(tài)十分分明。所以“基2碼"在傳遞的過程中抗干擾能力強，鑒別信息的可靠性就高。(4)通用性強(邏輯性)"基2碼"不僅成功地運用于數(shù)值信息編碼，而且適用于各種非數(shù)值信息的數(shù)字化編碼。特別是僅有的兩個符號0和1正好與邏輯命題的兩個值“真”與“假”相對應(yīng)，從而由于"基2碼”有上述的優(yōu)點，因此計算機中采用"基2碼"來表示信息，明顯地優(yōu)于其他編碼形式。"基2碼"的優(yōu)點不僅在于信息的表示方面，包括信息的存儲、信息的傳送、接收等對信息的處理，都同樣具有其他編碼所不及的優(yōu)勢，因此現(xiàn)在雖然計算機內(nèi)部均用“基2碼”來表示各種信息，但計算機與外部交往仍采用人們熟悉和便于閱讀的形式，如鍵盤的輸入仍為十進制數(shù)據(jù)、顯示來實現(xiàn)的。通過這些轉(zhuǎn)換，人們似乎感覺不到計算機內(nèi)部“基2碼”的存在。A,B,C,D,E,F21572157余數(shù) 1低位 0 0 1 1高位十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進制數(shù)時，可連續(xù)地乘以R;直到小數(shù)部分為0,或達到所要求的精度為止(小數(shù)部分可能永不為零),得到的整數(shù)即組成R進制的小數(shù)部分，此法稱為“乘要注意的是，十進制小數(shù)常常不能準確地換算為等值的二進制小數(shù)(或其他R進制數(shù)),此過程會不斷進行下去(小數(shù)位達不到0),因此只能取到一定精度：以上十進制轉(zhuǎn)換為二進制采用的是通用的方法，不便于記憶且容易搞錯，實際上用二進制的位權(quán)數(shù)與十進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系來進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的過程中就不容易出錯，這種方法第1步：57這個十進制數(shù)，比二進制位權(quán)數(shù)中2?=32大，而比2?=64要小，因此57中必然包含了一個32,用57-32=25;第2步：又對剩下的25重復(fù)以上的處理，可以看出25中必然包含一個2?=16,用第3步：對剩下的9以重復(fù)以上的處理，9中必然包含一個23=8,用9-8=1;第4步：剩下的1正好是2°。 當然，實際的處理比書寫出來要簡單，其中的一、二、三、四寫出如下式所示的連減式，就可以通過此連減式直接得到式(1),轉(zhuǎn)換也就隨之完成。9對于小數(shù)的轉(zhuǎn)換，需注意的是二進制小數(shù)與十進制小數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，如表1-1所示。0.0010.1250(1)二進制加法(2)二進制減法(3)二進制乘除法(4)二進制邏輯加運算(或)Z000011101111(5)二進制邏輯乘運算(與)XYZ000010100111 所以XAY=(6)二進制邏輯非運算一位二進制數(shù)的邏輯非運算規(guī)則如表1-4所示。0110例：X=,求又。前面討論到，在計算機內(nèi)部，各種信息都是以“基2碼”的形式出現(xiàn)的。因此存儲在計算機內(nèi)的信息必然是以二進制編碼形式存儲，而這些信息在計算機●字節(jié)(byte,縮寫為B):一個字節(jié)由八位二進制數(shù)字組成(1byte=8bit)。字節(jié)計算機的存儲器(不管是內(nèi)存還是外存)通常都是以多少字節(jié)來表示它的容量。常用×1024字節(jié))。機字，它的含義取決于機器的類型、字長以及使用者的要求。8位、16位、32位等。器字長。機器字長一般是指參加運算的寄存器所含有的二進制為保證足夠的精度，需要較長的字長，如32位、64位等。而小型機、微機一般字長為16位、32位等。在計算機內(nèi)部，除了數(shù)值信息外的其他信息，如文字、聲音、圖形頻等信息都稱為非數(shù)值信息。顯然，這些非數(shù)值信息也是采用0和1兩個符號來進行編碼ASCII碼是“美國信息交換標準代碼”的簡稱，是目前國際上碼方案。ASCⅡI碼包括0～9共10個數(shù)字，大小寫英文字母及專用符號等95種可打印字符，還有33種控制字符(如回車、換行等)。一個字符的ASCⅡ碼通常占一個字節(jié)，用七位二進制數(shù)編碼ASC可表示128個不同的符號。例如數(shù)字0～9用ASCIⅡI編碼表示為30H～39H,H指明是十六進制形式。30H轉(zhuǎn)化成二進制為，這就是機器內(nèi)數(shù)字0的ASCI碼表示。一個字符的EBCDIC碼占用一個字符，用八位二進制碼表示信息，最多可以表示出256個不同代碼。例如，數(shù)字0的EBCDIC碼為FOH,字母A的編碼為C1H,即漢字屬象形文字，與拼音文字有很大的區(qū)別，在拼音文字中少文字詞語，如英語、俄語等就屬這一類，其編碼就相對容易得多(只用一個字節(jié)),而漢字就像ASCⅡI這樣只用一個字節(jié)(八位編碼)必然是不夠的。那么漢字在計算機內(nèi)究竟如何三個字節(jié)，實際的國標碼(GB2312-80標準)就是用兩個字節(jié)編碼的。第1字節(jié)第2字節(jié)節(jié)最高位保持0,然后由軟件(或硬件)根據(jù)字節(jié)最高位來作出判斷。(1)用戶在鍵盤上先后