第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識第1章講課人：***目錄01計(jì)算機(jī)是什么02計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展03數(shù)制和信息編碼04計(jì)算機(jī)的基本工作原理05計(jì)算思維基礎(chǔ)知識導(dǎo)圖本章主要通過闡述計(jì)算機(jī)是什么，將讀者帶入計(jì)算機(jī)的世界，從而介紹了計(jì)算機(jī)的誕生以及計(jì)算機(jī)的四個(gè)發(fā)展階段，重點(diǎn)講解了計(jì)算機(jī)的數(shù)制與信息編碼、計(jì)算機(jī)的基本工作原理，最后闡述了讀者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的思維是什么，給讀者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)指明了方向。本章內(nèi)容計(jì)算機(jī)是什么第1章01人們把21世紀(jì)稱為信息化時(shí)代，其標(biāo)志就是計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用。在人類科學(xué)發(fā)展的歷史上，還沒有哪個(gè)學(xué)科像計(jì)算機(jī)科學(xué)這樣發(fā)展得如此迅速，并對人類的生活、學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生如此巨大的影響。計(jì)算機(jī)是一門科學(xué)，但計(jì)算機(jī)本身也是一種科學(xué)工具，掌握計(jì)算機(jī)知識以及必要的計(jì)算機(jī)技能，將使我們更有信心地迎接未來。1.1.1信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息系統(tǒng)（Information

System)的一個(gè)基本功能是能夠?yàn)樾枰咛峁┨囟ǖ男畔?，例如一個(gè)圖書信息系統(tǒng)可以包含許多讀者需要的圖書信息。計(jì)算機(jī)是一個(gè)現(xiàn)代信息系統(tǒng)必要的組成部分。1.1.1信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)從計(jì)算機(jī)的角度看，一個(gè)信息系統(tǒng)的信息處理只是一個(gè)“計(jì)算過程”，構(gòu)成該過程有6個(gè)要素：計(jì)算過程硬件軟件數(shù)據(jù)/信息用戶過程/處理通信1.1.2數(shù)據(jù)處理機(jī)

計(jì)算機(jī)所進(jìn)行的工作都和數(shù)據(jù)相關(guān)，這里我們所指的數(shù)據(jù)是廣義的，它可以是數(shù)字、數(shù)值，也可以是一組代碼，比如儲戶的賬號、身份證代碼等；也可以是一種標(biāo)識，如一個(gè)圖形的形狀；也可以是字母、符號等。這樣，我們可以把計(jì)算機(jī)簡單地定義為能夠處理數(shù)據(jù)的機(jī)器或裝置。圖1-1計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理機(jī)的模型1.1.3

具有程序能力的數(shù)據(jù)處理機(jī)如果考慮到上述計(jì)算機(jī)模型所存在的問題，如圖1-2所示，一個(gè)改進(jìn)的計(jì)算機(jī)模型，它是在上述模型的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)部分----程序。程序（Program)可以簡單地理解為按照一定的步驟進(jìn)行工作；作為專業(yè)術(shù)語，程序是指完成特定功能的計(jì)算機(jī)指令的集合。圖1-2

具有程序能力的計(jì)算機(jī)模型計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展第1章021.2.1歷史上的自動(dòng)計(jì)算裝置人類最原始的計(jì)數(shù)方法是從石塊、手指、木棍、貝殼、繩結(jié)等物品開始，到了春秋戰(zhàn)國時(shí)期，我國出現(xiàn)了“算籌”，就是用人工制成的小棒來進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而進(jìn)行加、減、乘、除等運(yùn)算，我們都知道我國著名的數(shù)學(xué)家祖沖之將圓周率計(jì)算到了小數(shù)點(diǎn)后7位，就是借助“算籌”來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)繩計(jì)數(shù)

算籌計(jì)數(shù)

算盤帕斯卡機(jī)械計(jì)算機(jī)1.2.2第一臺電子計(jì)算機(jī)1939年，美國依阿華大學(xué)的阿塔納索夫（John

Atanasoff)和他的助手貝里（K.Berry)建造了能求解方程的電子計(jì)算機(jī)。這臺計(jì)算機(jī)后來被稱為

ABC(Atanasoff

BerryComputer)。ABC沒有投入實(shí)際使用，但它的一些設(shè)計(jì)思想?yún)s為今天的計(jì)算機(jī)所采用。哈佛大學(xué)的霍華德，鄧肯在IBM公司的資助下，制造了馬克1號（Mark

I）計(jì)算機(jī)，速度很慢，一個(gè)乘法運(yùn)算需要3-5s。有人把ABC作為第一臺“電子數(shù)字計(jì)算機(jī)”，也有人認(rèn)為真正的第一臺計(jì)算機(jī)是ENIAC。ENIAC之所以具有里程碑的意義，是因?yàn)樗堑谝慌_可以真正運(yùn)行的并全部采用電子裝置的計(jì)算機(jī)。誕生于1946年2月14日的美國賓夕法尼亞大學(xué)，研制者為賓西法尼亞大學(xué)的毛赫利博士（John

Mauchly)和他的研究生艾克特（J.P.Eckert)。ENIAC參考了ABC的許多設(shè)計(jì)方法。馬克1號（Mark

I）計(jì)算機(jī)ENIAC計(jì)算機(jī)1.2.3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)

第一代計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī)第三代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)1.2.3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)

第一代計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī)第三代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)1946-1959年，第一代計(jì)算機(jī)為電子管計(jì)算機(jī)。一臺名叫UNIVAC(UniversalAutomaticComputer）通用自動(dòng)計(jì)算機(jī)的機(jī)器在1952年美國大選中預(yù)測艾森豪威爾獲勝，預(yù)測結(jié)果和實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果完全相同，它在當(dāng)時(shí)所產(chǎn)生的轟動(dòng)效應(yīng)使計(jì)算機(jī)披上萬能的外衣，達(dá)到神話的地步。工作人員正在操作UNIVAC(通用自動(dòng)計(jì)算機(jī)）1.2.3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)

第一代計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī)第三代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)1959-1963年，第二代計(jì)算機(jī)為晶體管計(jì)算機(jī)。1947年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室宣布世界上第一只晶體管研制成功。經(jīng)過十年多的時(shí)間，晶體管替代了電子管成了計(jì)算機(jī)的主要元件。與電子管相比，晶體管體積小，功耗低，更重要的是它的可靠性比電子管要高很多。晶體管1.2.3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)

第一代計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī)第三代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)1963-1975年，第三代計(jì)算機(jī)叫做集成電路（Integrated

Circuits,IC)計(jì)算機(jī)。它的應(yīng)用雖然起自1963年，但作為第三代計(jì)算機(jī)重要標(biāo)志的集成電路在1958年就被發(fā)明了。集成電路對電子計(jì)算機(jī)的制造是一場變革。它從根本上改變了計(jì)算機(jī)的制造過程：在拇指大小的硅片上集成成千上萬個(gè)電子元件，如圖1-9所示，這使計(jì)算機(jī)能夠有更大的內(nèi)存和處理器，而成本卻大大降低。計(jì)算機(jī)不再昂貴，小公司也可以使用了－這個(gè)意義是非同尋常的！集成電路板1.2.3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)

第一代計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī)第三代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)1975至今，由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組裝成的計(jì)算機(jī)，被稱為第四代電子計(jì)算機(jī)。第四代計(jì)算機(jī)的另一個(gè)重要的發(fā)展方向是高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)(Interne)的全開放結(jié)構(gòu)使世界上數(shù)以億計(jì)的各種計(jì)算機(jī)被連接到一起，形成了一個(gè)覆蓋全球的巨大信息網(wǎng)絡(luò)，因而誕生了被稱為繼報(bào)紙，雜志、廣播及電視之后的“第四媒體”，而且是影響最大的新型傳媒。Apple

II計(jì)算機(jī)，1977IBMPC數(shù)制和信息編碼第1章031.3.1常用數(shù)制1.十進(jìn)制

十進(jìn)制是我們常用的數(shù)制，由0,1,2,3,4,5,6,7,8,9共10個(gè)數(shù)字符號表示。采用“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”規(guī)則進(jìn)行進(jìn)、退位方法。每一位的權(quán)值是10i，關(guān)于權(quán)值我們會在1.3.2中講到。2.二進(jìn)制

二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制，由0,1共2個(gè)數(shù)字符號表示。采用“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”規(guī)則進(jìn)行進(jìn)、退位方法。每一位的權(quán)值是2i。1.3.1常用數(shù)制3.八進(jìn)制

八進(jìn)制是計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制，由0,1,2,3,4,5,6,7共8個(gè)數(shù)字符號表示。采用“逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”規(guī)則進(jìn)行進(jìn)、退位方法。每一位的權(quán)值是8i。4.十六進(jìn)制

十六進(jìn)制是計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制，由0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F共16個(gè)符號表示，其中0-9用數(shù)字符號表示，A,B,C,D,E,F共6個(gè)字符符號分別表示10,11,12,13,14,15。采用“逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六”規(guī)則進(jìn)行進(jìn)、退位方法。每一位的權(quán)值是16i。1.3.2數(shù)制的相關(guān)概念1.基數(shù)數(shù)制中所包含的用來表示數(shù)值的符號的個(gè)數(shù)稱為該數(shù)制的基數(shù)。如十進(jìn)制由0,1,2,3…9十個(gè)數(shù)字符號表示，所以十進(jìn)制的基數(shù)為10；二進(jìn)制由0,1兩個(gè)數(shù)字符號表示，所以二進(jìn)制的基數(shù)為2。2.權(quán)權(quán)就是數(shù)字中當(dāng)前位置所代表的值，也稱為位值。如十進(jìn)制數(shù)個(gè)位的權(quán)是1表示有幾個(gè)1，十位的權(quán)是10，表示有幾個(gè)10，百位的權(quán)是100，表示有幾個(gè)100。可以看出權(quán)值實(shí)際上是基數(shù)的整數(shù)次冪，如十進(jìn)制數(shù)個(gè)位的權(quán)是1，也就是100，十位的權(quán)是10，也就是101，百位的權(quán)是100，也就是102，依次類推。小數(shù)點(diǎn)右邊從第一位開始，權(quán)值分別是0.1（10-1）,0.01（10-2）依次類推。同理，對于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，同樣的位權(quán)值為從小數(shù)點(diǎn)開始往左的每一位權(quán)分別是20,21,22….；從小數(shù)點(diǎn)開始往右的每一位權(quán)分別是2-1,2-2,2-3….。對于八進(jìn)制和十六進(jìn)制也是相似的，只不過分別是80,81,82…和160,161,162…而已。1.3.2數(shù)制的相關(guān)概念3.按權(quán)展開

了解了基數(shù)和權(quán)的概念后，我們來看下數(shù)值的按權(quán)展開。首先從我們熟悉的十進(jìn)制來看，十進(jìn)制的123，按權(quán)展開如下：對于二進(jìn)制的10110，按權(quán)展開如下：由此可見，按權(quán)展開的方法就是用當(dāng)前數(shù)位上的值乘以該位的位權(quán)，展開后各進(jìn)制數(shù)就轉(zhuǎn)換成了十進(jìn)制對應(yīng)的數(shù)值。1.3.3計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制

既然人們已經(jīng)習(xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，其書寫也很方便，而二進(jìn)制數(shù)書寫起來位數(shù)長，看起來也不能一目了然、那么在計(jì)算機(jī)中為什么要使用二進(jìn)制數(shù)呢？在計(jì)算機(jī)內(nèi)采用二進(jìn)制編碼比其他進(jìn)制數(shù)具在如下優(yōu)點(diǎn)：工作可靠性高適合邏輯運(yùn)算易于物理實(shí)現(xiàn)運(yùn)算規(guī)則簡單1.3.3計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單易于物理實(shí)現(xiàn)工作可靠性高適合邏輯運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)只需要使用兩個(gè)不同的數(shù)字符號，任何可以表示兩種不同狀態(tài)的物理器件都可以用來表示二進(jìn)制數(shù)的一位。具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件容易實(shí)現(xiàn)，如電壓的高和低、電燈的亮和滅、開關(guān)的通和斷、這樣的兩種狀態(tài)恰好可以表示二進(jìn)制數(shù)中的“0”和‘1’。二進(jìn)制與高、低電平狀態(tài)1.3.3計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單易于物理實(shí)現(xiàn)工作可靠性高適合邏輯運(yùn)算從運(yùn)算操作的簡便性上考慮，十進(jìn)制的加法和乘法運(yùn)算規(guī)則各有55條，而二進(jìn)制的加法和乘法規(guī)則只有3條，在進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)非常簡便，簡化了運(yùn)算器等物理器件的設(shè)計(jì)。1.3.3計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單易于物理實(shí)現(xiàn)工作可靠性高適合邏輯運(yùn)算由于電壓的高低、電流的有無兩種狀態(tài)分明，因此采用二進(jìn)制的數(shù)字信號可以提高信號的抗干擾能力，可靠性高。1.3.3計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單易于物理實(shí)現(xiàn)工作可靠性高適合邏輯運(yùn)算

二進(jìn)制的“0”和“1”兩種狀態(tài)，可以表示邏輯值的“真（True)”和“假（False)”，因此采用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算非常方便。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1.二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制

在1.3.2的按權(quán)展開中，我們已經(jīng)學(xué)到，將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開即可轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，這里不在重復(fù)介紹。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換2.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制

因十進(jìn)制整數(shù)部分與十進(jìn)制小數(shù)部分與二進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換的規(guī)則不同，所以應(yīng)該分別對整數(shù)部分和小數(shù)部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換。下面我們分別介紹十進(jìn)制整數(shù)部分與十進(jìn)制小數(shù)部分與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。（1）十進(jìn)制整數(shù)部分與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

十進(jìn)制整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的方法概括起來就是“除2取余，取倒序”。也就是將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)不斷的除以2，如果除盡余數(shù)為0，如果除不盡余數(shù)為1，直至商為0為止，然后將每次得到的余數(shù)倒序取出，就是對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換【例1-1】將十進(jìn)制整數(shù)27轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換（2）十進(jìn)制小數(shù)部分與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

十進(jìn)制小數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的方法概括起來就是“乘2取整，取正序”。也就是將一個(gè)十進(jìn)制小數(shù)乘以2，記錄下得到的整數(shù)部分，然后再對得到的積的小數(shù)部分再乘以2，然后記錄下得到的整數(shù)部分，依次循環(huán)，直到小數(shù)部分為0或者達(dá)到所要求的精度為止。然后將得到的整數(shù)部分按正序取出，即轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換【例1-2】將十進(jìn)制數(shù)0.375轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換3.簡便的8421法轉(zhuǎn)換

對于二進(jìn)制和十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，按照位權(quán)的理解，可以不必使用上面所講的“除2取余，取倒序”和“乘2取整，取正序”的方法，而是用位權(quán)填充的8421法快速的得出轉(zhuǎn)換結(jié)果。轉(zhuǎn)換時(shí)首先從小數(shù)點(diǎn)開始左右各位的位權(quán)依次標(biāo)出，然后按照轉(zhuǎn)換的數(shù)值依次填充即可。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換【例1-3】使用8421法進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)據(jù)145.625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，二進(jìn)制數(shù)據(jù)1011.011轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換對于二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的方法也類似：1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換4.二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)

將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的方法類似，由于八進(jìn)制數(shù)0-7的表示，需要3位二進(jìn)制，十六進(jìn)制0-F的表示需要4位二進(jìn)制，因此二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制和十六進(jìn)制時(shí)，只需要三位一組或四位一組進(jìn)行轉(zhuǎn)換即可，劃分時(shí)從小數(shù)點(diǎn)開始分別往左往右進(jìn)行劃分，如果遇到高位不足三位或者四位時(shí)，可用0補(bǔ)齊。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換【例1-4】將（100101101）2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換【例1-5】將（100101101）2轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換（2）八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)是一個(gè)逆運(yùn)算。將八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的每一位數(shù)展開成三位、四位的二進(jìn)制數(shù)即可。1.3.4數(shù)制間的轉(zhuǎn)換【例1-6】將（341）8轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)?！纠?-7】將（1A4）16轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。5.十進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換（2）八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

和十進(jìn)制與二進(jìn)制間轉(zhuǎn)換類似，可用八進(jìn)制與十六進(jìn)制的定義規(guī)則來完成向十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，反向的轉(zhuǎn)換同樣可采用“除8取余“和“乘8取整”的方法可將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)，而用“除16取余”和“乘16取整”的方法可將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)。5.十進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換【例1-8】將十進(jìn)制整數(shù)396轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。5.十進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換【例1-9】將十進(jìn)制數(shù)0.71875轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制得方法與例1-8與1-9類似，將“除八”與“乘八”改為“除十六”與“乘十六”即可1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算1.算數(shù)運(yùn)算

二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算與十進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算一樣，也包括加、減、乘和除四則運(yùn)算，但運(yùn)算更簡單、其實(shí)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，二進(jìn)制的加法是基本運(yùn)算，乘、除可以通過加、減和移位來實(shí)現(xiàn)、面減法實(shí)質(zhì)是加上一個(gè)負(fù)數(shù)，這主要是應(yīng)用了補(bǔ)碼運(yùn)算，這樣就可使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器結(jié)構(gòu)更加簡單，穩(wěn)定性更好。1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算（1）二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算規(guī)則是：0=0+00+1=11+0=11+1=10(被加數(shù)和加數(shù)為1時(shí)，結(jié)果本位為0,按逢二進(jìn)一向高位進(jìn)1)【例1-10】二進(jìn)制數(shù)1011+1110的算式如下：1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算（2）二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算規(guī)則是：0-0-01-1-01-0=110-1=1(被減數(shù)個(gè)位為0,減數(shù)為1時(shí)，結(jié)果本位為1,向高位借1)【例1-11】二進(jìn)制數(shù)11011-1110的算式如下：1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算2.邏輯運(yùn)算

計(jì)算機(jī)不僅可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，而且也能夠進(jìn)行邏輯運(yùn)算，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)中使用了實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的電路，并利用邏輯代數(shù)的規(guī)則進(jìn)行各種邏輯判斷。1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算（1）邏輯數(shù)據(jù)的表示

二進(jìn)制數(shù)的1和0,在邏輯上可代表真與假、是與非、對與錯(cuò)、有與無。這種具有邏輯性的量稱為邏輯量，邏輯量之間的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算，邏輯運(yùn)算是以二進(jìn)制數(shù)為基礎(chǔ)的。1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算（2）邏輯運(yùn)算在計(jì)算機(jī)中，邏輯數(shù)據(jù)的值用于判斷某個(gè)事件成立與否，成立為真，反之為假，例如，“今天是晴天”這個(gè)事件用A表示，則事件A成立為1,不成立為0。邏輯運(yùn)算主要包括三種基本運(yùn)算；邏輯或（邏輯加）、邏輯與（邏輯乘）、邏輯非。在邏輯運(yùn)算中，把邏輯變量的各種可能組合與對應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果列成表格，這種表格稱為真值表，一般在真值表中用1表示真，用0表示假。1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算①邏輯非運(yùn)算邏輯非表示同原事件A含義相反，可用表示，邏輯非的運(yùn)算規(guī)則如下：1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算②邏輯與運(yùn)算邏輯與也稱為邏輯乘，通常用“AND”、“x”、“，”、“A”表示，邏輯與表示當(dāng)A、B兩個(gè)事件同時(shí)為真時(shí)，結(jié)果才為真，A,B兩個(gè)事件只要有一個(gè)為假，則結(jié)果為假。1.3.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算③邏輯或運(yùn)算邏輯或也稱為邏輯加，通常用“OR”、“＋”、“V”表示。邏輯或表示當(dāng)A、B兩個(gè)事件只要有一個(gè)為真，結(jié)果就為真，只有當(dāng)A、B兩個(gè)事件都為假時(shí)，結(jié)果才為假。1.3.6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示及處理1.定點(diǎn)數(shù)表示

定點(diǎn)數(shù)的含義是約定小數(shù)點(diǎn)在某一固定位置上，定點(diǎn)數(shù)的表示法有兩種約定：定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)。整數(shù)用定點(diǎn)數(shù)表示時(shí)，約定小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)值的最右邊。整數(shù)分兩類：無符號整數(shù)和有符號整數(shù)。1.3.6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示及處理1.定點(diǎn)數(shù)表示

定點(diǎn)數(shù)的含義是約定小數(shù)點(diǎn)在某一固定位置上，定點(diǎn)數(shù)的表示法有兩種約定：定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)。整數(shù)用定點(diǎn)數(shù)表示時(shí)，約定小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)值的最右邊。整數(shù)分兩類：無符號整數(shù)和有符號整數(shù)。1.3.6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示及處理1.定點(diǎn)數(shù)表示

定點(diǎn)數(shù)的含義是約定小數(shù)點(diǎn)在某一固定位置上，定點(diǎn)數(shù)的表示法有兩種約定：定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)。整數(shù)用定點(diǎn)數(shù)表示時(shí)，約定小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)值的最右邊。整數(shù)分兩類：無符號整數(shù)和有符號整數(shù)。（1）無符號整數(shù)無符號整數(shù)常用于表示地址等正整數(shù)，可以是8位、16位、32位或更多位數(shù)。1.3.6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示及處理（2）有符號整數(shù)

有符號整數(shù)使用一個(gè)二進(jìn)制位作為符號位，一般最高位為符號位，“0”代表正號“＋”（正數(shù)）、“1”代表負(fù)號“－”（負(fù)數(shù)），其余各位用來表示數(shù)值的大小，可以采用不同的方法表示有符號整數(shù)、一般有原碼、反碼和補(bǔ)碼。原碼：表示是將最高位作符號位，其余各位用數(shù)值本身的絕對值（二進(jìn)制形式）表示。反碼：如果一個(gè)數(shù)值為正，則它的反碼與原碼相同；如果一個(gè)數(shù)值為負(fù)，則符號位為1,其余各位是對數(shù)值位取反。補(bǔ)碼：正數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼都是相同的；負(fù)數(shù)的最高位為1,其余各位為數(shù)值位的絕對值取反，然后對整個(gè)數(shù)加1。1.3.6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示及處理2.浮點(diǎn)數(shù)表示

在一定的字長下，整數(shù)表示的數(shù)值范圍是有限的，這在許多應(yīng)用特別是科學(xué)計(jì)算中是不夠用的。因此，為了能在計(jì)算機(jī)中表示既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的數(shù)以及一些特別大的數(shù)或特別小的數(shù)，通常引入浮點(diǎn)表示方法來表示實(shí)數(shù)。1.3.7文字的表示及處理1.西文字符編碼

目前，計(jì)算機(jī)中使用最廣泛的西文字符編碼是ASCII碼，另外還有EBCDIC碼。（1）ASCII碼

我們常用的字符編碼是ASCII（AmericanStandardCodeInformationInterchange，美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）。它是美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會制定的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了常用的字符對應(yīng)的編號，目前該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被認(rèn)定為國際標(biāo)準(zhǔn)，適用于所有拉丁文字字母。（2）EBCDIC碼

符號數(shù)據(jù)的表示方法除了最常用的ASCII編碼外，還有一種用8位二進(jìn)制數(shù)位表示一個(gè)字符的擴(kuò)充二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換碼EBCDIC。1.3.7文字的表示及處理2．漢字編碼

漢字信息較為復(fù)雜，不像英文信息都是由26個(gè)字符的組合而成。計(jì)算機(jī)的鍵盤上只有對應(yīng)的字符、字母按鍵，那么漢字信息如何編碼，如何存儲呢？讀者會說我們現(xiàn)在不都用鍵盤輸入嗎？鍵盤上的字母對應(yīng)漢字的拼音不就可以了？可是大家有沒有想過？如過計(jì)算機(jī)就是按拼音對應(yīng)的ASCII碼來進(jìn)行存儲，那么多同音字不都是一個(gè)編碼了嗎？如果不是，每一個(gè)漢字是如何編碼的？（1）GB2312-80漢字編碼（2）GBK漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范（3）UCS/Unicode漢字編碼（4）GB18030-2000編碼（5）BIG5編碼1.3.7文字的表示及處理3.漢字的輸入輸出（1）漢字輸入鍵盤輸人聯(lián)機(jī)手寫文字識別漢字語音識別脫機(jī)文字識別（2）漢字輸出點(diǎn)陣表示矢量表示1.3.7文字的表示及處理4.文本處理

在計(jì)算機(jī)中，用文本表示一串有意義的文字及符號信息，是最常用也是最基本的一種數(shù)字媒體，使用計(jì)算機(jī)作為文本制作的工具，比傳統(tǒng)的手寫、打字或鉛字排版等具有許多優(yōu)點(diǎn)，它提高了文本制作的質(zhì)量與效率，可以方便地進(jìn)行編輯、排版和各種分析處理（如統(tǒng)計(jì)、排序、分類、索引、檢索等）。（1）文本的編輯（2）文本的處理（3）常用文本處理軟件（4）常見文本類型1.3.7文字的表示及處理4.文本處理

在計(jì)算機(jī)中，用文本表示一串有意義的文字及符號信息，是最常用也是最基本的一種數(shù)字媒體，使用計(jì)算機(jī)作為文本制作的工具，比傳統(tǒng)的手寫、打字或鉛字排版等具有許多優(yōu)點(diǎn)，它提高了文本制作的質(zhì)量與效率，可以方便地進(jìn)行編輯、排版和各種分析處理（如統(tǒng)計(jì)、排序、分類、索引、檢索等）。（1）文本的編輯（2）文本的處理（3）常用文本處理軟件（4）常見文本類型計(jì)算機(jī)的基本工作原理第1章041.4.1圖靈機(jī)的基本思想圖靈認(rèn)為，計(jì)算是計(jì)算者（人或機(jī)器）對一條兩端可無限延長的紙帶上的一串0或1,行指令一步一步地改變紙帶上的0或1,經(jīng)過有限步驟最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號串變換過程。

圖靈機(jī)原理示意圖1.4.2馮.諾依曼計(jì)算機(jī)

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的基本思想是存儲程序的思想，即“將指令和數(shù)據(jù)以同等地位事先存于存儲器中，可按地址尋訪，機(jī)器可從存儲器中讀取指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)和自動(dòng)地執(zhí)行”，它將存儲和執(zhí)行分別進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，解決了計(jì)算速度（快）與輸入輸出速度（慢）的匹配問題。為實(shí)現(xiàn)存儲程序的思想，馮·諾依曼將計(jì)算機(jī)分解為5大部件：計(jì)算思維基礎(chǔ)第1章051.5.1計(jì)算技術(shù)與計(jì)算系統(tǒng)的奠基性思維“程序”的思維：

一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)的？系統(tǒng)可被認(rèn)為是由基本動(dòng)作（注：基本動(dòng)作是容易實(shí)現(xiàn)的）以及基本動(dòng)作的各種組合所構(gòu)成（注：多變的、復(fù)雜的動(dòng)作可由基本動(dòng)作的各種組合來實(shí)現(xiàn)）。因此實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)僅需實(shí)現(xiàn)這些基本動(dòng)作以及實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制基本動(dòng)作組合與執(zhí)行次序的機(jī)構(gòu)。對基本動(dòng)作的控制就是指令；而指令的各種組合及其次序就是程序。系統(tǒng)可以按照“程序”控制“基本動(dòng)作”的執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能