《大學(xué)信息技術(shù)導(dǎo)論》第二章計算機(jī)系統(tǒng)

《大學(xué)信息技術(shù)導(dǎo)論》

第2章

2004年8月

A

2008北京奧運(yùn)寄言LanZhou.管會生

我們不能錯過天時、

地利、人和的機(jī)遇。我們

要尋找一切機(jī)會向世界準(zhǔn)

確地表達(dá)和表現(xiàn)我們自己。

第二章計算機(jī)系統(tǒng)LanZhou.〃》3"”s7ty管會生

2.1計算機(jī)的分類與微型計算機(jī)的發(fā)展

一項新技術(shù)的出現(xiàn)到它被投入實(shí)際應(yīng)用的時間已

大大縮短。紙張的推廣用了1000年時間，蒸氣機(jī)為80

/年，電話50年，飛機(jī)20年，而晶體管3年，激光僅2個

<月。今天微機(jī)的運(yùn)算速度和功能完全可以與當(dāng)年中、

I小型機(jī)相媲美，加上客戶機(jī)/服務(wù)器技術(shù)的興起，以

>大、中、小型機(jī)為中心的計算模式受到了巨大沖擊。

件于是計算機(jī)的格局產(chǎn)生了兩極分化，出現(xiàn)了微機(jī)為一

M極，而超級計算機(jī)為另一極的新格局。1971年，一只

B12平方毫米的Intel芯片，其處理能力是當(dāng)年花費(fèi)40

W萬美元的ENIAC的12倍，而售價每片僅200美元。

2.1.1計算機(jī)的分類與特點(diǎn)LanZhou.University管會生

按規(guī)模和功能分類

C1J大型計算機(jī)(Mainframe)

(2)超級計算機(jī)(Supercomputer)

C3J小型計算機(jī)(Minicomputer)

C4J工作站(Workstation)

C5J微型機(jī)(Microcomputer)

C6J筆記本(Notebookcomputer)

2.1.1計算機(jī)的分類與特點(diǎn)LanZhou.Univxsity管會生

計算機(jī)的特點(diǎn)

(1)運(yùn)算速度快

(2)計算精度高

(3)存儲容量大

(4)工作自動化

(5)判斷能力強(qiáng)

美國實(shí)施阿波羅登月計劃時若沒有電子計

算機(jī)是不可想象的。曾有100多所大學(xué)、幾十個

研究所、2萬多個廠家、約42萬人參加了該項目

的研究和生產(chǎn)。涉及火箭、冶金、化工、空間醫(yī)

學(xué)、天文、氣象等十幾個領(lǐng)域，歷時11年于1969

年完成了地面、空間和登月的全部任務(wù)。如此龐

大的團(tuán)隊僅組織管理靠人力也是無法完成的。

2.1.1計算機(jī)的分類與特點(diǎn)IILanZhouUnivfvsixy管會生

計算機(jī)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.科學(xué)計算和工程計算

2.數(shù)據(jù)處理

3.過程控制

4.計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)和輔助教學(xué)(CAI)

5.人工智能CAIJ

2.1.2微型計算機(jī)的發(fā)展LanZhou.管會生

>微型計算機(jī)也稱為PC(PersonalComputer),

即個人計算機(jī)，又簡稱微機(jī)

A1981年8月12日(PC誕生日)，IBM公司采用

Intel8088微處理器推出第一臺字長為8位的

IBMPC

>1982年推出了IBMPC/XT

>1983年Apple公司采用Motorola公司開發(fā)的

M6800微處理器，推出字長16位的LISA微機(jī)

A1984年，IBM采用Intel80286,推出IBM

PC/AT(AdvancedTechnology)

>1985年，IBM推出采用32位微處理器的Intel

80386微機(jī)

A1989年4月，Intel公司推出Intel80486微處

理器

2.1.2微型計算機(jī)的發(fā)展LanZhou.University管會生

>Intel公司是世界上生產(chǎn)微處理器的最大公司，它的產(chǎn)品份額占世

界市場的80%以上，大部分微型計算機(jī)配備它的微處理器。Intel/

公司自殖出奔騰之后，又相繼推出了性能價格比更具競爭力的J

奔騰、晨1能奔騰(PentiumPro)、多能奔騰(Pentium

MMX)和奔蹲II、奔騰III、P4

表2,14004與PentiumPro的比較

年代名稱林料時鐘球強(qiáng)像集德翻..而

19714004PHOS40.7M162300

1995PentiumPro.CMOS323375500000

I.

翦阻金學(xué)信息學(xué)院

2.1.3微機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成及主要性能指標(biāo)LanZhou.University管會生

「中央處理器T算術(shù)邏輯運(yùn)算器（ALU）

[—主機(jī)一（CPU）L控制器（cu）

L內(nèi)存儲器一ROM（只讀存儲器）

1.計算機(jī)系統(tǒng)r

（主存）LRAM（讀寫存儲器）

I—磁盤丁軟盤

I—硬盤

廠外存儲器----盒式磁帶、閃存

「硬件一（輔存）1—光盤，磁光盤

腱盤、觸摸屏

-外部設(shè)備輸入設(shè)備——鼠標(biāo)、菱競嵐

L掃描儀、光筆

I一顯小番

L輸出設(shè)備T—打印機(jī)、音箱

1-繪圖儀、耳機(jī)

一不間斷電源（UPS）

微機(jī)系統(tǒng)-L鋪助設(shè)備-A/D/A模/數(shù)/模轉(zhuǎn)換器

-MODEM（調(diào)用j解謫器）

「DOS（單用戶、單任務(wù)）

一操作系統(tǒng)+Windows,OS/2（單用戶、多任務(wù)）

LXENIX,UNIX（多用戶、多任務(wù)）

「匯編語言編譯程序

廠系統(tǒng)軟件--語言編譯程序J■高級語言編譯、解釋程序

L軟件一-服務(wù)程序（故障檢查和診斷程序等）

L數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）

L應(yīng)用軟件

圖2.1微型計算機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.3微機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成及主要性能指標(biāo)||（二~三；烹煮鱉

2.微機(jī)性能指標(biāo)

（1）字長字長以二進(jìn)制位為單位，其大小是指計算機(jī)CPU能同時直接處理的數(shù)

據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)（32或64）。

（2）運(yùn)算速度運(yùn)算速度用每秒鐘能執(zhí)行多少條指令來表示，單位一般用百萬次/

秒（MIPS）、每秒浮點(diǎn)運(yùn)算萬億次（萬億FLOP）。

（3）內(nèi)存容量內(nèi)存容量一般以MB為單位。內(nèi)存容量與所用CPU有關(guān)。

（4）時鐘頻率（主頻）時鐘頻率簡稱主頻，是指計算機(jī)CPU在單位時間（秒）

內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。主頻在很大程度上決定著計算機(jī)的運(yùn)行速度。主頻的單位是兆

赫茲（MHz）。目前用GHz。

（5）存取周期存儲器完成一次讀（取）或?qū)懀ù妫┬畔⒉僮魉璧臅r間稱為存

儲器的存取時間或訪問時間，而連續(xù)完成讀（或?qū)懀┧璧淖疃虝r間間隔，稱為

存儲器的存取周期。

（6）連接因特網(wǎng)的能力和多媒體的操作能力對于網(wǎng)絡(luò)和多媒體PC機(jī)，除以上

諸項指標(biāo)外，還要提出連接、訪問因特網(wǎng)的能力和多媒體操作的能力。

還要經(jīng)常考慮機(jī)器的兼容性、可維護(hù)性、漢字處理能力、性能價格比等。

電腦商的報價：P42.4G/256MB/80GB(7200)HDD/52XVCD/64M顯卡/

(10/100)網(wǎng)卡/聲卡/L44/17”數(shù)控，5100元

2.2計算機(jī)系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)||LanZhou.管會生

2.2.1硬件的概念及基本結(jié)構(gòu)

1.計算機(jī)硬件的概念

?計算機(jī)硬件（ComputerHardware）

■硬件工程技術(shù)（微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、磁記錄技術(shù)、

精密機(jī)械技術(shù)、高密度組裝加工技術(shù)）

?人機(jī)工程學(xué)

?集成電路（P38：小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路）

?輸入和輸出設(shè)備（終端設(shè)備）

?計算機(jī)電源

翦阻金學(xué)信息學(xué)院

2.2.1硬件的概念及基本結(jié)構(gòu)LanZhou.University管會生

2?微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)

圖2.2微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)

■■■/司物上￥信息學(xué)糜

2.2.1硬件的概念及基本結(jié)構(gòu)ILa/iZhou.Univ“Hy管會生

2.微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)

JIIIIZIIIIL^

—CZSJ^S^^設(shè)備I

MH?MW

tw

E運(yùn)算器抨制器

數(shù)據(jù)流

中央處理器（CPU）地址

控制流

1硬件的概念及基本結(jié)構(gòu)LanZhou.管會生

存儲器、運(yùn)算器和控制器在工作中的關(guān)系

外6儲器

（取）恢據(jù)

恩

:時人辿備內(nèi)＜（儲制

地彈器

i＜＜）我匕

（如程序.蜥----------

蛤效抵）

檢政IV

入序取

命指指

令

,運(yùn)a命令

偷出世備

喻出傷口控制器

粉出命令

在計算機(jī)的工作過程中，存儲器和運(yùn)算器均聽從控

制器的指揮。是上下級的關(guān)系。

2.2.2微處理器與并行處理系統(tǒng)LanZhou.管會生

1.CPU

微處理器Microprocessor,即中央處理部件（CPU）,是微型計

算機(jī)的核心，它在很大程度上決定了計算機(jī)的性能

世界上第一塊CPU:

1971年H月，英特爾做

出了全球首片微處理器

4004

AMD

微處理器市場中的雙雄之一的Advanced

MicroDevice設(shè)備公司，推出了代號為

HAMMER（鐵錘）的處理器

2.2.2微處理器與并行處理系統(tǒng)

2000年2月23日，來自

祖國寶島一威盛（VIA）

電子的第一代CyrixIII

處理器.6月初，有著

“預(yù)言家”之稱的

Samuel（塞繆爾）以新

一代CyrixHI處理器的

形象閃亮登場

2.2.2微處理器與并行處理系統(tǒng)II

2.并行處理系統(tǒng)

并行處理系統(tǒng)(ParallelProcessingSystem)是利用多個功能部件,

或多個處理機(jī)同時工作來提高系統(tǒng)性能或可靠性的計算機(jī)系統(tǒng)。,

任何一個計算機(jī)系統(tǒng)都包含某種程度的并行性，但如果只具有硬

件基本操作的并行性，如一個數(shù)據(jù)的所有位同時傳送，許多門電

路同時工作等，不能認(rèn)為是并行處理系統(tǒng)。

單指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD,如陣列處理機(jī)或向量計算機(jī))、多

指令流單數(shù)據(jù)流(MISD)和多指令流多數(shù)據(jù)流(MIMD)的計算機(jī)都屬

于并行計算機(jī)。

并行處理系統(tǒng)的研究與發(fā)展涉及計算理論、算法、計算機(jī)體

系結(jié)構(gòu)、硬件、軟件(包括操作系統(tǒng)、編譯、編程環(huán)境與程序語言

等)以及性能評價等方面。并行處理系統(tǒng)與分布式處理系統(tǒng)有密切

關(guān)系，隨著數(shù)字通信技術(shù)的不斷發(fā)展，兩者的界限越來越模糊。

從廣義上講，分布式處理也可以認(rèn)為是一種并行處理形式，如工

作站機(jī)群或工作站網(wǎng)絡(luò)。

提高計算機(jī)系統(tǒng)的處理能力今后主要將依靠并行處理技術(shù)。并

行處理已成為計算機(jī)領(lǐng)域中最受重視的研究領(lǐng)域之一。

司用上？信息學(xué)院

2.2.2微處理器與并行處理系統(tǒng)LcnZhou.UnfvaHy管會生

賽揚(yáng)

奔騰3

奔騰4冬

翦阻金學(xué)信息學(xué)院

2.2.2微處理器與并行處理系統(tǒng)LanZhou.University管會生

舁肅由算術(shù)邏輯單元(ALU—ArithmeticLogicUnit),多路選擇器(Ml,

M2,M3),一組通用寄存器(RI,R2,R3,R4)和標(biāo)志寄存器(FLR-

FlagRegister）組成。這些部件配合完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

多路選擇器

用于從多路

通用寄存器輸入中選擇

用于暫時存放

一路作為輸出

來自主存的即

將參與運(yùn)算的

數(shù)據(jù)和/或運(yùn)算

結(jié)果

標(biāo)志寄存器存放ALU

運(yùn)算結(jié)果的一些狀態(tài)

7

2.2.2微處理器與并行處理系統(tǒng)LanZhou.管會生

舉例說明運(yùn)算器的工作過程:

若要將寄存器R1和R2中的數(shù)相加，結(jié)果存入R2中。則在CPU的控

制下運(yùn)算器的活動是：

CPU的控制信號運(yùn)算器執(zhí)行的動作

〃送R1中數(shù)到ALU〃R1中數(shù)經(jīng)Ml輸入到ALU,表示為A

〃送R2中數(shù)到ALU"R2中數(shù)經(jīng)M2輸入到ALU,表示為B

“作加法運(yùn)算”在ALU中實(shí)現(xiàn)A+B,結(jié)果輸出到M3

“結(jié)果送入R2”M3向R2輸入結(jié)果數(shù)據(jù)，結(jié)果存儲在R2中

計算機(jī)的工作原理2J±J3JzJ5jLanZhou.管會生

運(yùn)算邃輻

單元

單元預(yù)

取

譯單

元

單

元

數(shù)喏譽(yù)存.

。*。<3

O*XOO

oRQ

ON。指令線存

運(yùn)算（處理）存儲（記錄）控制（協(xié)調(diào)）

主板LanZhou.管會生

是電腦系統(tǒng)中最大的一塊電路板，它的英文名字叫做“Mainboard”]

或“Motherboard”，還有人稱之為“Systemboard"，簡稱M/B。主

板上布滿了各種電子元件、插槽、接口等。它為CPU、內(nèi)存和各種功能<

（聲、圖、通信、網(wǎng)絡(luò)、TV、SCSI等）卡提供安裝插座（槽）；為各種'J

磁、光存儲設(shè)備、打印和掃描等I/O設(shè)備以及數(shù)碼相機(jī)、攝像頭、“貓”二

（Modem）等多媒體和通訊設(shè)備提供接口，實(shí)際上電腦通過主板將CPU/

等各種器件和外部設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來形成一套完整的系統(tǒng)。電腦在正常J

運(yùn)行時對系統(tǒng)內(nèi)存、存儲設(shè)備和其它I/O設(shè)備的操控都必須通過主板來完成。7

2.2.3存儲器與磁盤陣列in

i.存儲器的分類

按存儲器在計算機(jī)中的作用分類,存儲器可以分為主存J

儲器(即內(nèi)存)、輔助存儲器(即外存)、緩沖存儲器等。

按存儲媒體分類,存儲器可以分為半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器

底和光存儲器等。

V半導(dǎo)體存儲器可分為動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存

?取存儲器(SRAM)、視頻隨機(jī)存取存儲器(VRAM)等。半導(dǎo)體存儲器也

牒可用來作只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、可擦編程只

|讀存儲器(EPROM)、電可擦編程只讀存儲器(EEPROM)、快可擦編程只

照讀存儲器(FlashEPROM)o

R'常用的磁表面存儲器有磁帶存儲器和磁盤存儲器。磁盤存儲器

可分為硬磁盤存儲器和軟磁盤存儲器。

j光存儲器可分為只讀型光(CD-ROM)存儲器、一寫多讀(WORM)光

」存儲器和可擦光存儲器等。

2.2.3存儲器與磁盤陣列LanZhou.管會生

2.數(shù)據(jù)存儲單位

在計算機(jī)內(nèi)部，數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制的形式存儲和運(yùn)算的。

數(shù)據(jù)存儲單伍:伍、字節(jié)、字、機(jī)器字反

KB(Kilobytes)1KB=1024BC210J

MB(Megabytes)1MB=1024KB(220)

GB(Gigabytes)1GB=1024MB(23。)

TB(Terabytes)1TB=1024GB己40)

PB(Patabytes)1PB=1024TBC250J

EB(Exabytes)1EB=1024PBC260J

2.2.3存儲器與磁盤陣列LanZhou.管會生

3.內(nèi)存1諸器具有記憶功能，能把各種信息存儲起來，是微型計算機(jī)的

主要工作存儲區(qū)，待執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)必須先從外存儲器送入內(nèi)存儲器后才

能執(zhí)行，CPU可直接訪問內(nèi)存儲器中的每個單元。

微型計算機(jī)的內(nèi)存儲器包括RAM和ROM兩部分

ROM用于存放內(nèi)容不變的信息，如:引導(dǎo)

程序、自檢程序等，在出廠時就已

裝入;ROM中的信息只能讀出不能改變，

故稱其為只讀存儲器;ROM中的信息是用

電路的結(jié)構(gòu)來表示的，斷電后信息不會丟失。

RAM用于存放現(xiàn)場程序和數(shù)據(jù);RAM中的內(nèi)容可隨時

按地址進(jìn)行存、取;因?yàn)镽AM中的信息是由電路的狀態(tài)表示的，

所以斷電后信息一般會立即丟失，故在錄人和編輯過程中應(yīng)經(jīng)常存盤,

以免因故障或斷電而造成信息丟失。

y

翦也金學(xué)信息學(xué)院

2.2.3存儲器與磁盤陣列LanZhou.University管會生

■

81

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4.外部存儲器（輔存）

（1）軟盤（2）硬盤（3）光盤

磁盤概念簡介■?LanZhou.管會生

圖磁道(cylinders)0石密道.

中存有文件分配表(FAT)(\

信息H

圖扇區(qū)(Sectors,512字節(jié))，

圖簇(Cluster)一個磁道上2

的一個或更多扇區(qū)組合成力

一個簇，簇是DOS用來存儲1

磁盤結(jié)構(gòu)及磁道扇區(qū)劃分文件信息的最小單位。<

5口寸軟盤的結(jié)構(gòu)

讀/寫保護(hù)口

軸空

索引空

磁頭

讀/寫窗口

7

口寸軟盤的結(jié)構(gòu)

3LcnZhoitUnimy管會生

翦/上？信息學(xué)院

3口寸軟盤的容量LanZhou.University管會生

容量二磁盤面數(shù)X磁道數(shù)/面X扇區(qū)數(shù)/磁道X字節(jié)數(shù)/扇區(qū)

容量=2x80x18x512(字節(jié))

1474560(字節(jié)B)

1440(KB)

1.44(MB)

硬瘵的結(jié)構(gòu)LanZhou.UnisHy管會生

柱面

扇區(qū)

柱面、磁頭、扇區(qū)

唯一確切的扇區(qū)：

0柱面、1磁頭、12扇區(qū)

硬盤容量二磁頭數(shù)X柱面數(shù)X扇區(qū)數(shù)X512B

2.2.3褥儲器與磁盤陣列首會生

5.存儲體系結(jié)構(gòu)

（1）DAS（直接連接存儲）

（2）NAS（網(wǎng)絡(luò)附加存儲）

（3）SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）

6.磁盤陣列

磁盤陣列（MagneticDiskArray）用多臺磁盤存儲器組成的|

快速大容量的外存儲子系統(tǒng)。在陣列控制器的組織管理下，能

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行、交叉或單獨(dú)存儲操作。

陣列控制器一般由微處理器、高速緩沖存儲器、接口等組成。

盤陣列是并行處理技術(shù)在外存儲器子系統(tǒng)中的卓越應(yīng)用，它巧妙地處理了速度、容量

,和成本之間的關(guān)系。雖然近年來有很大發(fā)展，有多種商品進(jìn)入市場，但尚存在一些理論

,與實(shí)際問題有待解決。這些問題主要是，小量數(shù)據(jù)寫入時的效率，與計算機(jī)系統(tǒng)連接的

14并行性，大量（例如1000臺）磁盤（或光盤）存儲器的陣列構(gòu)造等。

2.2.4輸入燃備與輸出燃備LanZhou.管會生

1.輸入設(shè)備

輸入設(shè)備用于將人們要告訴計算機(jī)的信息，如數(shù)據(jù)、命令等轉(zhuǎn)

換成計算機(jī)所能接受的電信號。輸入設(shè)備主要包括：鍵盤、鼠標(biāo)、

掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、條形碼閱讀器、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)碼像

機(jī)、麥克風(fēng)、觸摸屏等。

2.輸出設(shè)備

計算機(jī)產(chǎn)生的結(jié)果用輸出設(shè)備送出。把從存儲器取出的電信號］

轉(zhuǎn)換為其他形式輸出，如顯示在屏幕上或打印到紙上。常見的輸'

出設(shè)備包括：屏幕顯示設(shè)備、打印機(jī)、繪圖儀等。屏幕顯示設(shè)備

用于顯示輸出各種數(shù)據(jù)。顯示器主要有陰極射線管（CRT）和液

晶顯示（LCD）以及等離子體顯示（PDP）三種類型。液晶顯示器

是目前的主流產(chǎn)品。

2.3計算機(jī)操作系統(tǒng)LanZhou.管會生

操作系統(tǒng)(OS：OperatingSystem)是最基本

、最重要的系統(tǒng)軟件。它負(fù)責(zé)管理計算機(jī)系統(tǒng)的各

種硬件資源。例如：CPU、內(nèi)存、磁盤空間、外部

設(shè)備等。并且負(fù)責(zé)解釋用戶對機(jī)器的管理命令，使

它轉(zhuǎn)換為機(jī)器實(shí)際的操作。

每一臺微機(jī)都要有一個功能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)來管

理它的運(yùn)行。一個功能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)可以提供用

戶需要的各種應(yīng)用程序，管理其它軟件的運(yùn)行。OS

是附在計算機(jī)硬件上的第一層軟件，是用戶與硬件

聯(lián)系的接口。

操作系統(tǒng)的分類與并行系統(tǒng)軟件|［一2±管會生

1.操作系統(tǒng)的分類

(1)按操作系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境分類

有實(shí)時操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和批處理操作系統(tǒng)。

(2)按管理用戶數(shù)量分類

有單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)。

(3)按同時管理的作業(yè)數(shù)分類

有單任務(wù)操作系統(tǒng)與多任務(wù)操作系統(tǒng)。

(4)按與用戶交互界面的形式分類

有字符命令界面操作系統(tǒng)和視窗圖形界面操作系統(tǒng)。

(5)按使用范圍分類

有個人計算機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

2.3.1操作系統(tǒng)的分類與并行系統(tǒng)軟件北:意第普

]—、|胤

2.并行系統(tǒng)軟件彳

并行計算機(jī)的效率在很大程度上取決于并行系統(tǒng)軟件。夕

家并行操作系統(tǒng)（對多個處理機(jī)進(jìn)行自動的任務(wù)調(diào)4

1度，使互不相關(guān)的資源同時工作），

置并行編程（包括共享變量、消息傳遞、數(shù)據(jù)并行、不

u面向?qū)ο蟆⒑瘮?shù)式與邏輯程序等）2

g并行語言的編譯（如編譯指導(dǎo)或宏處理）4

林并行編程環(huán)境（包括各種軟件編程工具與支撐系統(tǒng)）彳

■

\I.

2.3.2Windows>Linux和UnixLanZhou.管會生

1.Windows操作系統(tǒng)

Windows提供了支持多道程序運(yùn)行的窗口操作環(huán)境。該系統(tǒng)

是由美國Microsoft公司開發(fā)的。

2.linux操作系統(tǒng)

linux是由芬蘭科學(xué)家LinusTorvalds于1991年編寫的一個

操作系統(tǒng)內(nèi)核。當(dāng)時他還是芬蘭赫爾辛基大學(xué)計算機(jī)系的學(xué)生。

linux把這個系統(tǒng)放在Internet上，允許自由下載，許多人對

這個系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、擴(kuò)充、完善，并做出了關(guān)鍵性的貢獻(xiàn)。計

算機(jī)的許多大公司如IBM、Intel>Oracle>Sun、Compaq等都

大力支持linux操作系統(tǒng)。linux是一種和國際上流行的Unix同

類的操作系統(tǒng)。但是Unix是商品軟件，而linux則是一種自由

軟件。它是遵循GNU組織倡導(dǎo)的generalpubliclicence(GPL)

規(guī)則而開發(fā)的，其源代碼可以免費(fèi)向一般公眾提供。

2.3.2Windows>Linux和UnixLanZhou.管會生

3.Unix操作系統(tǒng)

UNIX是一種通用的、多用戶交互式分時操作系

統(tǒng)。它是目前使用廣泛、影響較大的主流操作系統(tǒng)

之一。由于它結(jié)構(gòu)簡練，功能強(qiáng)大，而且具有移植

性好，兼容性較強(qiáng)以及伸縮性和互操作性強(qiáng)等特色,

故被認(rèn)為是操作系統(tǒng)的經(jīng)典。

2.4計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示屬轉(zhuǎn)換LanZhou.University管會生

2.4.1n進(jìn)制數(shù)的基數(shù)與權(quán)

2.4.2四種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換

2.4.3字符的二進(jìn)制編碼

■■■/司物上￥信息學(xué)限

2.4.1n進(jìn)制數(shù)的基數(shù)與權(quán)￡ajiZhou.管會生

信息的褥儲單位

口位(bit)：度量數(shù)據(jù)的最小單位

字節(jié)(Byte):最常用的基本單位

IIIIIII口

0010101

=27+24+22+2°=149

翦阻金學(xué)信息學(xué)院

各進(jìn)位制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系LanZhou.University管會生

表2.2各進(jìn)位制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系

十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制

0000000

1000111

2001022

3001133

4010044

5010155

6011066

7011177

810001081

91001119

10101012A

11101113B

12110014C

13110115D

14111016E

15111117F

16100002010

二進(jìn)制概念

為什么在計算機(jī)中必須使用二進(jìn)

制數(shù),而不能用常用的十進(jìn)制數(shù)？

原因就一條——易于實(shí)現(xiàn)和運(yùn)算

具體點(diǎn)說：

①易于物理實(shí)現(xiàn)

②運(yùn)算規(guī)則簡單

③機(jī)器可靠性高

④易于邏輯運(yùn)算

計算機(jī)的語言——二進(jìn)制

￡信息復(fù)制的精確性

態(tài)運(yùn)算規(guī)則簡單(R(

￡電子線路制造計算機(jī)成為可能

?,，我認(rèn)識她已有111年了。

N進(jìn)制的概念LanZhou.管會生

基數(shù)與權(quán)：

用某數(shù)據(jù)后跟字母B、0、D、H來分別表示該數(shù)據(jù)是

二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)

三個概念：

基數(shù)、N進(jìn)制、位權(quán)

位權(quán)：對于多位數(shù)，處在某一位上的“產(chǎn)所表示的數(shù)值

的大小就稱為位權(quán)，一般情況下，對于R進(jìn)制數(shù)，

整數(shù)部分第i位的位權(quán)為Ri,而小數(shù)部分第j位的

位權(quán)為RT

四種進(jìn)制數(shù)：

二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)

■■■/司物上￥信息學(xué)限

N進(jìn)制的概念￡ajiZhou.管會生

“逢N進(jìn)一，借一當(dāng)N”

十進(jìn)制N=10,可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

二進(jìn)制N=2,可使用0,1

八進(jìn)制可彳吏用0,1,2,3,4,5,6,7

十六進(jìn)制N=16,可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F

2.4.2四種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換||七二蹩

1.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)；

轉(zhuǎn)換規(guī)則：整數(shù)部分轉(zhuǎn)換采用“除基取余

法，即轉(zhuǎn)換中除以基數(shù)（2、8或16）取余數(shù)，直

到商為0,最后得到的余數(shù)倒序讀出，即為結(jié)

果。小數(shù)部分轉(zhuǎn)換采用“乘基取整”法，即轉(zhuǎn)

換中采用乘基數(shù)（2、8或16）取整數(shù)，直到小數(shù)

部分的位數(shù)達(dá)到所要求的精度時為止。注意，

由于無限小數(shù)的存在，不能要求“直到小數(shù)部

分等于0%最后得到的整數(shù)順序讀出，即為結(jié)

I果。

翦也金學(xué)信息舉院

例：149.6875D=10010101.1011BLanZhou.University管會生

十進(jìn)制整數(shù)

余

余

余

余

余

余

余

余

十進(jìn)制小數(shù)

整數(shù)

0.6875

X2最高位最高位最低位

1.3750

X2

0.7500

X2

15000

X2

10000Ml

最低位

2.4.2四種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換||二第魯

2,二進(jìn)制、八進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換規(guī)則：

由于八進(jìn)制數(shù)的1位數(shù)相當(dāng)于二進(jìn)制

數(shù)的3位數(shù)，因此，從八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二

進(jìn)制數(shù)，只需以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分

向左，小數(shù)部分向右，將每位八進(jìn)制數(shù)

用相應(yīng)的3位二進(jìn)制數(shù)取代，即可分別轉(zhuǎn)

換成二進(jìn)制的整數(shù)和小數(shù)。注意，無論

是向左還是向右，最后不足3位二進(jìn)制數(shù)

時都用零補(bǔ)足3位。同理，可以將二進(jìn)制

數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。

4.2四種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換||盅/鱉

3,二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換規(guī)則：

由于十六進(jìn)制數(shù)的1位數(shù)相當(dāng)于二進(jìn)制的

4位數(shù)，因此，從十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

時，只需以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分向左，小

數(shù)部分向右，每位十六進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的4位二

進(jìn)制數(shù)取代，即可分別轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的整數(shù)

和小數(shù)。無論是向左還是向右，最后不足4位

時都用零補(bǔ)足4位。同理，可以將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)

換為相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。

翦也金學(xué)信息學(xué)院

2.4.2四種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換■?LanZhou.University管會生

以小數(shù)點(diǎn)為界，以小數(shù)點(diǎn)為界,

整數(shù)部分向左，小數(shù)整數(shù)部分向左，小數(shù)

部分向右，將每位八部分向右，將每位十

進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的3位六進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的4

二進(jìn)制數(shù)取代，即可位二進(jìn)制數(shù)取代，即

分別轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的可分別轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制

整數(shù)和小數(shù)；同理可的整數(shù)和小數(shù)；同理

將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相可將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成

應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)

■侖是向左還是向右，最后不足位數(shù)都用零補(bǔ)足

翦阻金學(xué)信息學(xué)院

四種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換*LanZhou.University管會生

把747.6560轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

747:-65，60

111100111?110101110B

即：747.6560=111100111.110101110B

把1101111100011.100101111B轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)

001101111100011?100101111B

jjj?j

15743-4570

即：1101111100011.100101111B=15743.4570

把1101111100011.10010111011B轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。

000。10C111100011-100101110110B

,Jr.]JfJr.]Jr,JfJr

1BE3-976H

BP：1101111100011.10010111011B=1BE3.976H

.3字符的二進(jìn)制編碼ILajiZhou.UnaMsity管會生

?ASCII碼是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼(American4

StandardCodeforInformationInterchange)

?ASCII采用7位編碼，可表示128個字符1

?ASCII的每個編碼占用一個字節(jié)，7

最高位(左邊第1位)為。力

?擴(kuò)展的ASCII碼稱為ASCII-8,是8位碼，I

可表示256個字符[

?ASCII碼有62個字母數(shù)字和33個可印刷字符J

?ASCII碼有33個控制符，這些控制符大多不可顯示彳

?ASCII碼中：，

數(shù)字字符編碼V大寫字母編碼V小寫字母編碼2

司鍬，4信息學(xué)院

2.4.3字符的二進(jìn)制編碼LanZhou.管會生

表2.37位ASCII碼

'、、心丁觸6b5

ooo001010Oil100101110111

1>4如1>2方「、

0000NULDLESP0@1P、p

0001S0HDC1?11AQaq

0010STXDC22BRbX

0011ETKDC3#3CScs

0100EOTDC4$4DTdt

0101ENQNAK%5EUeu

0110ACKSYN&6FVfV

0111BELETB37GWgw

1OOOBSCAN(8HXhX

1001HTEM)9IYiy

1010LFSUB*?■JZjz

.

1O11VTESC+9K[k{

1100FFFS<L\11

1101CRGS——M]Th)

■

1110SORS■>Nn

1111SIUS/?0oDEL

司用上？信息學(xué)院

2.4.3字符的二進(jìn)制編碼