《大學信息技術(shù)導論》第二章計算機系統(tǒng)

《大學信息技術(shù)導論》

第2章

2004年8月

A

2008北京奧運寄言LanZhou.管會生

我們不能錯過天時、

地利、人和的機遇。我們

要尋找一切機會向世界準

確地表達和表現(xiàn)我們自己。

第二章計算機系統(tǒng)LanZhou.〃》3"”s7ty管會生

2.1計算機的分類與微型計算機的發(fā)展

一項新技術(shù)的出現(xiàn)到它被投入實際應用的時間已

大大縮短。紙張的推廣用了1000年時間，蒸氣機為80

/年，電話50年，飛機20年，而晶體管3年，激光僅2個

<月。今天微機的運算速度和功能完全可以與當年中、

I小型機相媲美，加上客戶機/服務器技術(shù)的興起，以

>大、中、小型機為中心的計算模式受到了巨大沖擊。

件于是計算機的格局產(chǎn)生了兩極分化，出現(xiàn)了微機為一

M極，而超級計算機為另一極的新格局。1971年，一只

B12平方毫米的Intel芯片，其處理能力是當年花費40

W萬美元的ENIAC的12倍，而售價每片僅200美元。

2.1.1計算機的分類與特點LanZhou.University管會生

按規(guī)模和功能分類

C1J大型計算機(Mainframe)

(2)超級計算機(Supercomputer)

C3J小型計算機(Minicomputer)

C4J工作站(Workstation)

C5J微型機(Microcomputer)

C6J筆記本(Notebookcomputer)

2.1.1計算機的分類與特點LanZhou.Univxsity管會生

計算機的特點

(1)運算速度快

(2)計算精度高

(3)存儲容量大

(4)工作自動化

(5)判斷能力強

美國實施阿波羅登月計劃時若沒有電子計

算機是不可想象的。曾有100多所大學、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、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。如此龐

大的團隊僅組織管理靠人力也是無法完成的。

2.1.1計算機的分類與特點IILanZhouUnivfvsixy管會生

計算機在各領(lǐng)域中的應用

1.科學計算和工程計算

2.數(shù)據(jù)處理

3.過程控制

4.計算機輔助設(shè)計(CAD)和輔助教學(CAI)

5.人工智能CAIJ

2.1.2微型計算機的發(fā)展LanZhou.管會生

>微型計算機也稱為PC(PersonalComputer),

即個人計算機，又簡稱微機

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

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

A1989年4月，Intel公司推出Intel80486微處

理器

2.1.2微型計算機的發(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像集德翻..而

19714004PHOS40.7M162300

1995PentiumPro.CMOS323375500000

I.

翦阻金學信息學院

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

「中央處理器T算術(shù)邏輯運算器（ALU）

[—主機一（CPU）L控制器（cu）

L內(nèi)存儲器一ROM（只讀存儲器）

1.計算機系統(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、菱競嵐

L掃描儀、光筆

I一顯小番

L輸出設(shè)備T—打印機、音箱

1-繪圖儀、耳機

一不間斷電源（UPS）

微機系統(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）

一操作系統(tǒng)+Windows,OS/2（單用戶、多任務）

LXENIX,UNIX（多用戶、多任務）

「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應用軟件

圖2.1微型計算機的系統(tǒng)構(gòu)成

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

2.微機性能指標

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

據(jù)的二進制位數(shù)（32或64）。

（2）運算速度運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）、每秒浮點運算萬億次（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的運行速度。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（?。┗?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)絡和多媒體PC機，除以上

諸項指標外，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)?？紤]機器的兼容性、可維護性、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.計算機硬件的概念

?計算機硬件（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)、

精密機械技術(shù)、高密度組裝加工技術(shù)）

?人機工程學

?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）

?計算機電源

翦阻金學信息學院

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

2?微型計算機系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)

圖2.2微型計算機系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)

■■■/司物上￥信息學糜

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

2.微型計算機系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)

JIIIIZIIIIL^

—CZSJ^S^^設(shè)備I

MH?MW

tw

E運算器抨制器

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a命令

偷出世備

喻出傷口控制器

粉出命令

在計算機的工作過程中，存儲器和運算器均聽從控

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

算機的核心，它在很大程度上決定了計算機的性能

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,

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

任何一個計算機系統(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,如陣列處理機或向量計算機)、多

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

于并行計算機。

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為是一種并行處理形式，如工

作站機群或工作站網(wǎng)絡。

提高計算機系統(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領(lǐng)域中最受重視的研究領(lǐng)域之一。

司用上？信息學院

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

賽揚

奔騰3

奔騰4冬

翦阻金學信息學院

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)和標志寄存器(FLR-

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

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

將參與運算的

數(shù)據(jù)和/或運算

結(jié)果

標志寄存器存放ALU

運算結(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

制下運算器的活動是：

CPU的控制信號運算器執(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

“作加法運算”在ALU中實現(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

計算機的工作原理2J±J3JzJ5jLanZhou.管會生

運算邃輻

單元

單元預

取

譯單

元

單

元

數(shù)喏譽存.

。*。<3

O*XOO

oRQ

ON。指令線存

運算（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、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、攝像頭、“貓”二

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

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

運行時對系統(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體存儲器、磁表面存儲器

底和光存儲器等。

V半導體存儲器可分為動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機存

?取存儲器(SRAM)、視頻隨機存取存儲器(VRAM)等。半導體存儲器也

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

在計算機內(nèi)部，數(shù)據(jù)是以二進制的形式存儲和運算的。

數(shù)據(jù)存儲單伍:伍、字節(jié)、字、機器字反

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

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

按地址進行存、取;因為RAM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

翦也金學信息學院

2.2.3存儲器與磁盤陣列LanZhou.University管會生

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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)絡附加存儲）

（3）SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)絡）

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

實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行、交叉或單獨存儲操作。

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，有多種商品進入市場，但尚存在一些理論

,與實際問題有待解決。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的信息，如數(shù)據(jù)、命令等轉(zhuǎn)

換成計算機所能接受的電信號。輸入設(shè)備主要包括：鍵盤、鼠標、

掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、條形碼閱讀器、數(shù)字攝像機、數(shù)碼像

機、麥克風、觸摸屏等。

2.輸出設(shè)備

計算機產(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、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。它負責管理計算機系統(tǒng)的各

種硬件資源。例如：CPU、內(nèi)存、磁盤空間、外部

設(shè)備等。并且負責解釋用戶對機器的管理命令，使

它轉(zhuǎn)換為機器實際的操作。

每一臺微機都要有一個功能強大的操作系統(tǒng)來管

理它的運行。一個功能強大的操作系統(tǒng)可以提供用

戶需要的各種應用程序，管理其它軟件的運行。OS

是附在計算機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)運行的環(huán)境分類

有實時操作系統(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

有單任務操作系統(tǒng)與多任務操作系統(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

有個人計算機操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡操作系統(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)（對多個處理機進行自動的任務調(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?、函?shù)式與邏輯程序等）2

g并行語言的編譯（如編譯指導或宏處理）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是由芬蘭科學家LinusTorvalds于1991年編寫的一個

操作系統(tǒng)內(nèi)核。當時他還是芬蘭赫爾辛基大學計算機系的學生。

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)進行改進、擴充、完善，并做出了關(guān)鍵性的貢獻。計

算機的許多大公司如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組織倡導的generalpubliclicence(GPL)

規(guī)則而開發(fā)的，其源代碼可以免費向一般公眾提供。

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，功能強大，而且具有移植

性好，兼容性較強以及伸縮性和互操作性強等特色,

故被認為是操作系統(tǒng)的經(jīng)典。

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

2.4.1n進制數(shù)的基數(shù)與權(quán)

2.4.2四種進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換

2.4.3字符的二進制編碼

■■■/司物上￥信息學限

2.4.1n進制數(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

翦阻金學信息學院

各進位制數(shù)的對應關(guān)系LanZhou.University管會生

表2.2各進位制數(shù)的對應關(guān)系

十進制二進制八進制十六進制

0000000

1000111

2001022

3001133

4010044

5010155

6011066

7011177

810001081

91001119

10101012A

11101113B

12110014C

13110115D

14111016E

15111117F

16100002010

二進制概念

為什么在計算機中必須使用二進

制數(shù),而不能用常用的十進制數(shù)？

原因就一條——易于實現(xiàn)和運算

具體點說：

①易于物理實現(xiàn)

②運算規(guī)則簡單

③機器可靠性高

④易于邏輯運算

計算機的語言——二進制

￡信息復制的精確性

態(tài)運算規(guī)則簡單(R(

￡電子線路制造計算機成為可能

?,，我認識她已有111年了。

N進制的概念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

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

三個概念：

基數(shù)、N進制、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

四種進制數(shù)：

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

■■■/司物上￥信息學限

N進制的概念￡ajiZhou.管會生

“逢N進一，借一當N”

十進制N=10,可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

二進制N=2,可使用0,1

八進制可彳吏用0,1,2,3,4,5,6,7

十六進制N=16,可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F

2.4.2四種進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換||七二蹩

1.十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進制數(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。

翦也金學信息舉院

例：149.6875D=10010101.1011BLanZhou.University管會生

十進制整數(shù)

余

余

余

余

余

余

余

余

十進制小數(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

2.4.2四種進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換||二第魯

2,二進制、八進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換規(guī)則：

由于八進制數(shù)的1位數(shù)相當于二進制

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

進制數(shù)，只需以小數(shù)點為界，整數(shù)部分

向左，小數(shù)部分向右，將每位八進制數(shù)

用相應的3位二進制數(shù)取代，即可分別轉(zhuǎn)

換成二進制的整數(shù)和小數(shù)。注意，無論

是向左還是向右，最后不足3位二進制數(shù)

時都用零補足3位。同理，可以將二進制

數(shù)轉(zhuǎn)換為相應的八進制數(shù)。

4.2四種進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換||盅/鱉

3,二進制、十六進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換規(guī)則：

由于十六進制數(shù)的1位數(shù)相當于二進制的

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

時，只需以小數(shù)點為界，整數(shù)部分向左，小

數(shù)部分向右，每位十六進制數(shù)用相應的4位二

進制數(shù)取代，即可分別轉(zhuǎn)換成二進制的整數(shù)

和小數(shù)。無論是向左還是向右，最后不足4位

時都用零補足4位。同理，可以將二進制數(shù)轉(zhuǎn)

換為相應的十六進制數(shù)。

翦也金學信息學院

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

以小數(shù)點為界，以小數(shù)點為界,

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

進制數(shù)用相應的3位六進制數(shù)用相應的4

二進制數(shù)取代，即可位二進制數(shù)取代，即

分別轉(zhuǎn)換成二進制的可分別轉(zhuǎn)換成二進制

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

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

應的八進制數(shù)相應的十六進制數(shù)

■侖是向左還是向右，最后不足位數(shù)都用零補足

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

把747.6560轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。

747:-65，60

111100111?110101110B

即：747.6560=111100111.110101110B

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

001101111100011?100101111B

jjj?j

15743-4570

即：1101111100011.100101111B=15743.4570

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

000。10C111100011-100101110110B

,Jr.]JfJr.]Jr,JfJr

1BE3-976H

BP：1101111100011.10010111011B=1BE3.976H

.3字符的二進制編碼ILajiZhou.UnaMsity管會生

?ASCII碼是美國信息交換標準碼(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信息學院

2.4.3字符的二進制編碼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

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司用上？信息學院

2.4.3字符的二進制編碼