计算机基础课件ppt-第1章 绪论.pdf

第第第第1 1章章章章绪绪绪绪论论论论第第第第1 1章章章章绪绪绪绪论论论论1.1计算机基本知识概述1.2信信息息在在计算机中的存储1.3计算机在相关专业领域中的应用 3“差差分分机机”是是一一种种能能进进行行加加减减计计算算和和简简单单函函数数运运算算的的自自动动计计算算装装置置，同同时时它它也也可可以以完完成成数数表表编编制制工工作作，它它的的出出现现大大大大缩缩短短了了浩浩繁繁的的计计算算过过程程。1822 差差分分机机1822 1822 英英国国人人 巴巴贝贝奇奇 差差分分机机计算机诞生 他他提提出出：计算机装置应该具有有通通用用性性，能能解解决决数数学学上上的的各各种种问题，不仅可以进行数字运算算，还可以进行逻辑运算。巴贝奇的分析机同现代计算机一样可以编程，而且分析机所涉及及到到的的有有关关程程序序方方面面的的概概念念，也也与与现代计算机一致。 1834 1834年年，巴巴贝贝奇奇又又完完成成了了一一项项新新计计算算装装置置的的构构想想，把把这这种种装装置置命命名名为为“分分析析机机”，它它是是现现代代数数字字计计算算机机的的前前身身。1834 分分析析机机1834 1834 英英国国人人 巴巴贝贝奇奇 分分析析机机 它它是是一一种种抽抽象象的的计计算算模模型型，用用来来精精确确定定义义可可计计算算函函数数。它它是是由由一一个个控控制制器器，一一条条可可以以无无限限延延伸伸的的带带子子和和一一个个在在带带子子上上左左右右移移动动的的读读写写头头组组成成的的。19361936年年 英英国国人人 阿阿兰麦麦席席森森图灵 图灵机人人工工智智能能之之父父图图灵灵提提出出该该机机器器应应具具备备一一些些基基本本功功能能：具具有有存存储储设设备备，可可以以存存储储数数据据具具有有一一种种语语言言，方方便便编编程程和和运运算算具具有有输输入入设设备备，通通过过扫扫描描方方式式具具有有计计算算意意向向，即即控控制制程程序序运运行行能能够够连连续续执执行行指指令令计计算算科科学学之之父父6 19461946年年2 2月月, ,世世界界上上第第一一台台数数字字电电子子计计算算机机 ENIACENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator 电电子子数数字字积积分分计计算算机机)在在美美国国宾宾夕夕法法尼尼亚亚大大学学诞诞生生。它它的的诞诞生生是是基基于于军军事事的的考考虑虑，是是为为了了精精确确计计算算复复杂杂的的弹弹道道特特性性和和火火力力射射程程表表。战战战战争争争争计算机的诞生ENIAC(1946)ENIAC(1946)1800018000个个电电子子管管占占地地170170平平方方米米重重达达3030吨吨耗耗电电150150千千瓦瓦保保存存8080个个字字节节每每秒秒5 5千千次次加加、减减法法运运算算价价值值4040万万美美元元19491949年年，英英国国剑剑桥桥大大学学完完成成了了第第一一台台“存存储储程程序序”控控制制的的实验室计计算算机机EDSACEDSAC（延延迟迟存存储储自自动动计计算算机机）19511951年年，第第一一台台“存存储储程程序序”控控制制的的商品化计计算算机机UNIVAC-IUNIVAC-I（通通用用自自动计算机）问世19521952年年，冯冯. .诺诺依依曼曼领领导导的的研研制制小小组组研研制制成成功功并并投投入入使使用用了了第第一一台台“存存储程序”式式计计算算机机EDVAC(EDVAC(离离散散变变量量自自动动电电子子计计算算机机）ENIAC缺点:无无无无存存存存储储器器、布布线线接接板板控控制制、手手工工操操作作n n 巴巴贝贝奇奇-差差分分机机和和分分析析机机n n 图图 灵灵-图图灵灵机机n n 冯冯. .诺诺依依曼曼-“ “存存储储程程序序与与程程序序控控制制” ”原原理理计算机的起源冯冯 诺依曼原理即即计计算算机机能能自自动动地地完完成成运运算算或或处处理理过过程程的的基基础础是是存存储储程程序序和和程程序序控控制制。 Von Neumann&程程序序和和数数据据在在计计算算机机中中用用二二进进制制数数表表示示；&计计算算机机的的工工作作过过程程是是由由存存储储程程序序控控制制的的； 计计算算机机能能自自动动、正正确确地地按按人人们们的的意意图图工工作作，是是由由于于人人们们已已事事先先把把计计算算机机如如何何工工作作的的程程序序和和原原始始数数据据通通过过输输入入设设备备送送到到计计算算机机的的存存储储器器中中。当当计计算算机机运运行行时时，控控制制器器就就可可以以把把这这些些指指令令一一一一从从存存储储器器中中取取出出来来，加加以以翻翻译译，并并按按指指令令的的要要求求进进行行相相应应的的操操作作，直直到到结结束束。存储程序与程序控制原理v第第一一代代：（46-5746-57）逻逻辑辑元元件件电电子子管管，内内存存延延迟迟线线或或磁磁芯芯，外外存存纸纸带带、卡卡片片或或磁磁带带，工工作作速速度度为为几几千千几几万万次次秒秒，应应用用科科学学计计算算，编编程程语语言言主主要要采采取取机机器器语语言言。v第第二二代代: : （58-6458-64）逻逻辑辑元元件件晶晶体体管管，内内存存磁磁芯芯，外外存存磁磁带带或或磁磁盘盘，工工作作速速度度为为几几十十万万次次秒秒，应应用用事事务务管管理理及及工工业业控控制制，编编程程语语言言主主要要是是汇汇编编语语言言，fortran,cobol.fortran,cobol.提提出出了了操操作作系系统统的的概概念念。计算机的发展v第第三三代代: :（64-7064-70）逻逻辑辑元元件件中中小小规规模模集集成成电电路路，内内存存采采用用半半导导体体存存储储器器，工工作作速速度度为为几几十十万万几几千千万万次次秒秒, ,软软件件设设计计中中提提倡倡模模块块化化、结结构构化化程程序序设设计计, ,以以及及对对话话式式的的语语言言。v第第四四代代: : （7171年年到到今今）逻逻辑辑元元件件（超超）大大规规模模集集成成电电路路，内内存存半半导导体体存存储储器器，外外存存磁磁盘盘和和光光盘盘工工作作速速度度几几百百万万几几千千万万次次秒秒，软软件件操操作作系系统统和和应应用用软软件件，应应用用以以计计算算机机网网络络为为特特征征。出出现现了了面面向向对对象象程程序序化化设设计计语语言言。计算机的发展 第第一一代代 第第二二代代 第第三三代代 第第四四代代名 称电电子子管管计计算算机机晶晶体体管管计计算算机机集集成成电电路路计计算算机机大大,超超大大规规模模集集成成电电路路计计算算机机存在时间 1946至至19571958至至19641965至至19701971至至今今代表器件电电子子管管晶晶体体管管中中、中中小小规规模模大大、超超大大规规模模内存储器水水银银延延迟迟线线或或磁磁鼓鼓磁磁芯芯半半导导体体存存储储器器高高集集成成度度半半导导体体存存储储器器外存储器磁磁带带磁磁盘盘, 磁磁带带高高速速磁磁盘盘大大容容量量磁磁盘盘和和光光盘盘应用范围数数值值计计算算数数值值计计算算数数据据处处理理数数值值计计算算 数数据据处处理理(文文字字图图形形)信信息息处处理理数数值值计计算算 数数据据处处理理 信信息息处处理理代表产品ENIAC IBM-7000系系列列机机IBM-360PDP-11微微机机, 巨巨型型机机和和工工作作站站软 件机机器器语语言言 汇汇编编语语言言高高级级语语言言提提出出OS概概念念QB C 操操作作系系统统开开始始广广泛泛运运用用数数据据库库、网网络络等等计算机的发展史中国计算机发展史1）1958年年，中中科科院院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机103机机（八八一一型型）,标志着我国第一台电子计算机的诞生。2）1983年年，国国防防科科技技大大学学研研制制成成功功运运算算速速度度每每秒秒上上亿次的银河-I巨巨型型机机，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑。3）1992年年，国国防防科科技技大大学学研研究究出出银河-II通通用用并并行行巨巨型型机机，峰峰值速度达每秒秒4亿次浮点运算（相当于每秒10亿次基本运算操作）。4）2002年年，曙曙光光公公司司推推出出完完全全自自主主知知识产权的“龙腾”服服务器，龙腾服务器器采采用用了了“龙芯-1”CPU，该服务器是国内第一台完全实现自有产权的产品品，在在国国防防、安安全全等等部部门将发挥重大作用。 5）2010年年，以以美美国国两两院院院院士士、“世世界界超超级涡轮式刀片计算机之父”陈世卿博博士士为首的专家团队回归祖国后研发出的超级计算机为天津国家超级计算算机机中中心心的的天天河河-1A，速速度度为每秒2.5千千万万亿次。 1 1. . 巨巨型型化化 速速度度极极快快,存存储储容容量量很很大大,功功能能极极强强超超大大型型计计算算机机。 2. 2. 微微型型化化 性性能能优优越越,集集成成度度高高,体体积积小小,价价格格便便宜宜,使使用用方方便便的的微微型型计计算算机机 3. 3. 网网络络化化 资资源源共共享享 4 4. . 智智能能化化 具具有有“逻逻辑辑判判断断”和和“直直感感”功功能能 计算机的发展趋势1.2 计算机的特点与分类1、计算机的特点2、计算机的分类1.运运算算速速度度快快：高高速速电电子子器器件件，存存储储程程序序的的设设计计 思思想想。巨巨型型机机运运算算速速度度可可达达万万亿亿次次/秒秒，PC机机也也有有数数亿亿次次/秒秒 ： 2.计计算算精精度度高高：计计算算机机内内部部采采用用二二进进制制记记数数，运运算算精精度度随随字字长长位位数数增增加加而而提提高高，目目前前PC机机的的字字长长已已达达64位位；3.具具有有“记记忆忆”功功能能：内内存存 硬硬盘盘容容量量飞飞速速递递增增；4.具具有有逻逻辑辑判判断断能能力力：可可以以进进行行逻逻辑辑推推理理和和定定理理证证明明。5.具具有有自自动动执执行行程程序序的的能能力力：计计算算机机可可以以自自动动完完成成工工作作 直直到到完完成成任任务务，不不需需人人工工干干预预。计算机的特点 1.按按所所处处理理的的信信号号分分： （1）电电子子数数字字计计算算机机：处处理理数数字字化化信信息息，并并用用数数字字电电路路对对数数字字信信息息进进行行数数字字处处理理。 （2）电电子子模模拟拟计计算算机机：以以模模拟拟方方式式处处理理模模拟拟量量的的计计算算机机。 （3）数数模模混混合合计计算算机机：数数字字和和模模拟拟有有机机结结合合的的计计算算机机。 2.按按用用途途分分： （1）专专用用机机：为为解解决决特特定定问问题题、实实现现特特殊殊功功能能而而设设计计的的计计算算机机。功功能能单单一一，适适应应性性差差。 （2）通通用用机机：功功能能齐齐全全，适适应应性性强强。 计算机的分类3、按按计计算算机机规规模模分分: (1)(1)巨巨型型计计算算机机: : 主主要要用用于于国国防防顶顶尖尖技技术术及及具具有有超超高高速速大大型型计计算算任任务务的的应应用用领领域域, ,如如天天气气预预报报、材材料料分分析析、金金融融预预测测等等。Eg: Eg: 银银河河I I、IIII、IIIIII代代 ( ( 神神威威一一号号 运运算算速速度度达达12.312.3万万亿亿次次/ /秒秒) ) (2(2) )微微型型计计算算机机: :微微型型机机又又称称个个人人计计算算机机、PC PC 机机。主主要要分分为为三三类类：台台式式计计算算机机，笔笔记记本本计计算算机机和和掌掌上上电电脑脑。 (3)(3)工工作作站站：建建立立在在RISC/UNIXRISC/UNIX平平台台上上的的计计算算机机，主主要要用用于于图图形形图图象象处处理理和和计计算算机机辅辅助助设设计计中中，实实际际上上是是一一台台性性能能更更高高的的微微机机。计算机的分类 计算机的分类服服务器 服服务器是一种在网络环境中为多个用户提供服务的计算机系统。从从硬硬件件上上来来说，一台高端的微型机也可以充当服务器，关键是它安装网络操作系统、网络协议和各种服务软件。服务器可分为文件服务器、数据据库服务器、应用服务器和通信服务器等。嵌嵌入入式式计算机 嵌嵌入入式式计算机是指作为一个信息处理部件，嵌入到应用之中的计算机机。嵌嵌入入式式计算机与通用型计算机最大的区别是运行固化的软件，用户很很难或不能改变。嵌入式计算机应用最广泛，数量超过微型机。目前广泛泛应用于各种家用电器之中，如电冰箱、自动洗衣机、数字电视机、数码相机等。1.1.科科学学计计算算：目目前前科科学学计计算算仍仍然然是是计计算算机机的的主主要要的的应应用用领领域域之之一一。2.2.信信息息处处理理：是是计计算算机机最最广广泛泛的的应应用用领领域域，决决定定了了计计算算机机应应用用的的主主要要方方向向。3.3.过过程程控控制制：用用计计算算机机对对生生产产过过程程进进行行及及时时采采集集检检测测信信息息，按按最最佳佳值值立立即即对对被被控控制制对对象象进进行行自自动动调调节节和和控控制制。计算机的应用领域4.4.计计算算机机辅辅助助系系统统： （1）计计算算机机辅辅助助设设计计CAD（Computer Aided Design ）：用用计计算算机机帮帮助助设设计计人人员员进进行行设设计计。 （2）计计算算机机辅辅助助制制造造（ Computer Aided Manufactory）CAM：用用计计算算机机直直接接控控制制产产品品的的加加工工和和生生产产。 （3）计计算算机机辅辅助助教教学学CAI（Computer Aided Instruction ）：用用计计算算机机使使用用课课件件来来辅辅助助教教师师教教学学并并帮帮助助学学生生学学习习。计算机的应用领域还还有有辅辅助助测测试试CAT辅辅助助工工程程CAE5.5.人人工工智智能能：用用计计算算机机模模拟拟人人的的感感应应、判判断断、理理解解、学学习习和和问问题题求求解解等等人人类类的的智智能能活活动动。6.6.网网络络应应用用：现现代代计计算算机机技技术术与与通通讯讯技技术术相相结结合合构构成成了了计计算算机机网网络络，以以达达到到资资源源共共享享和和数数据据传传输输的的目目的的。计算机的应用领域计算机中信息的表示计算机能表示和处理的信息包括数值型数据、字符型数据、图形图象和视频数据以及音频数据 。信信息息在在计算机内部都是以二进制的形式表现。数数数数值值值值 十十十十二二二二进进进进制制制制转转转转换换换换西西西西文文文文 ASCII ASCII ASCII ASCII码码码码 中中中中文文文文 输输输输入入入入码码码码机机机机内内内内码码码码转转转转换换换换 声声声声音音音音、图图图图像像像像 模模模模数数数数转转转转换换换换 二二二二十十十十进进进进制制制制转转转转换换换换 西西西西文文文文字字字字形形形形码码码码 汉汉汉汉字字字字字字字字形形形形码码码码 数数数数模模模模转转转转换换换换 内内内内存存存存输输输输入入入入设设设设备备备备 输输输输出出出出设设设设备备备备数数数数值值值值西西西西文文文文中中中中文文文文声声声声音音音音、图图图图像像像像 在在日日常常生生活活中中使使用用的的数数制制有有很很多多种种，但但在在计计算算机机中中通通常常采采用用二二进进制制。这这是是因因为为电电子子元元器器件件最最容容易易实实现现的的是是电电路路的的通通断断、电电位位的的高高低低、电电极极的的正正负负，而而在在逻逻辑辑学学中中也也常常常常用用到到二二值值逻逻辑辑，这这都都是是因因为为两两状状态态的的系系统统具具有有稳稳定定性性（非非此此即即彼彼），以以及及抗抗干干扰扰性性等等特特性性。计算机中使用的数制为什么要使用二进制（1）可可行行性性：物物理理上上容容易易实现（2）逻辑性：二进制中的“0”和和“1”刚好可以对应逻辑值中的“真真”和和“假假”（3）简易性：二进制运算法则比较简单（4）可可靠靠性性：二二进制只有0和和1两两个个数数，传输和处理理时不易出错，使计算机得到高可靠保障计计算算机机中中常常用用数数制制及及其其表表示示1 1、十十进进制制数数的的表表示示数数字字符符号号：0 0、1 1 8 8、9 9 （基基数数为为 1010）；位位 权权：以以十十为为底底的的幂幂；进进位位规规则则：逢逢十十进进一一，借借一一当当十十；用用字字母母D表表示示 例例如如：1 2 3 . 4=1 102 + 2 101+ 3 100 +4 10-1 10210110010-1位权左左边边的的叫叫做做位位置置计计数数法法，右右边边的的叫叫做做按按权权展展开开式式。计计算算机机中中常常用用数数制制及及其其表表示示2 2、二二进进制制数数的的表表示示数数字字符符号号：0 0、1 1 （基基数数为为 2 2）；位位 权权：以以二二为为底底的的幂幂；进进位位规规则则：逢逢二二进进一一，借借一一当当二二；用用字字母母B表表示示例例如如： (1 0 1 1)2 = (1 23+0 22+1 21+1 20)10 23 22 21 20 位置计数法按权展开表示十进制数计计算算机机中中常常用用数数制制及及其其表表示示3 3、八八进进制制数数的的表表示示 数数字字符符号号：0 0、1 1 、2 2 6 6、7 7（基基数数为为 8 8）； 位位 权权：以以八八为为底底的的幂幂； 进进位位规规则则：逢逢八八进进一一，借借一一当当八八；用用O或或者者Q表表示示例例如如： (4 5 . 7 6)8 = (4 81+5 80 +78-1+6 8-2 )1081 80 8-1 8-2位置计数法按权展开计计算算机机中中常常用用数数制制及及其其表表示示4 4、十十六六进进制制数数的的表表示示 数数字字符符号号：0 0、1 1 8 8、9 9、A A、B B F F（基基数数为为1616）； 位位 权权：以以十十六六为为底底的的幂幂； 进进位位规规则则：逢逢十十六六进进一一，借借一一当当十十六六；用用字字母母H表表示示例例如如：(3 B E. 6)16 = (3162+11161+14160+616-1 )10162 161 160 16-1位置计数法按权展开 数制表示 方法名称十进制二进制八进制十六进制基数R102816位权Rk10k2k8k16k数字符号090，10709AF进位规则逢十进一逢二进一逢八进一逢十六进一计算机中数制的表示各各数数制制间间的的转转换换1、R进制转换为十进制2、十进制转换成二进制3、十进制转换成十六进制3、二进制与八进制之间的转换4、二进制与十六进制之间的转换R R进进制制转转换换为为十十进进制制 公式S=anRn+an-1Rn-1 + +a1R1 +a0R0 +a-1R-1 + + a-mR-m 例: (1011)2 = 1 23+0 22+1 21+1 20 =(11)10 (145)8 = 1 8 2 + 4 81 +5 8 0 =(101)10 (145)16 = 1 16 2 + 4 161 +5 16 0 =(325)10 R R进进制制转转换换为为十十进进制制（10101）2=（21）10（145）8 =(101) 10（A2F）16 =（2607）10练练习习：十十进进制制转转换换成成二二进进制制方方法法：将将整整数数部部分分和和小小数数部部分分分分别别转转换换（1 1）整整数数部部分分的的转转换换 规规则则：除除以以二二取取余余，直直至至商商为为零零，将将所所得得余余数数 用用倒倒序序排排列列。例例如如：将将十十进进制制的的数数(26)10转转换换成成二二进进制制的的数数十十进进制制转转换换成成二二进进制制262131=a1余数 262321200=a00=a21=a31=a4（26）10 =（11010） 2至商为零倒序排列十十进进制制转转换换成成二二进进制制练练习习（整整数数部部分分十十进进制制转转换换成成二二进进制制）：（213） 10 =（11010101） 2（32） 10 =（100000） 2（96） 10 =（1100000） 2十十进进制制转转换换成成二二进进制制（2）小小数数部部分分的的转转换换 规规则则： 乘乘二二取取整整，直直到到小小数数部部分分为为零零或或达达到到要要求求的的精精度度，所所得得整整数数顺顺序序排排列列。 特特别别注注意意：若若题题目目没没有有要要求求精精度度，则则保保留留小小数数点点后后六六位位。 例例如如：把把(0.56)(0.56)1010转转换换成成二二进进制制数数 ( (精精确确到到小小数数点点后后五五位位) )十十进进制制转转换换成成二二进进制制0.56 2 =1.12a-1=1整数部分0.12 2 =0.24a-2=00.24 2 =0.48a-3=00.48 2 =0.96a-4=00.96 2 =1.92a-5=1顺序排列达到精度（0.56）10 = （0.10001）2注注意意整整数数部部分分不不参参加加连连乘乘十十进进制制转转换换成成二二进进制制由由上上面面的的 (26)10 =（11010)2 和和 (0.56)10 = （0.10001)2 可可以以得得出出 (26.56)10 = （11010.10001）2试试一一试试：精精度度达达到到小小数数点点后后4位位 (0.23)10 = (0.5773)10 =(0.0011)2(0.1001)2十十进进制制转转换换成成十十六六进进制制方方法法：和和十十进进制制转转换换成成二二进进制制类类似似，也也是是将将整整数数部部分分和和小小数数部部分分分分别别转转换换。规规则则为为：整整数数部部分分：“除除以以16取取余余，直直至至商商为为0 0”；小小数数部部分分：“乘乘16取取整整，直直到到小小数数部部分分为为零零或或达达到到要要求求的的精精度度”例例如如：把把(958.6484375)10转转换换成成十十六六进进制制十十进进制制转转换换成成十十六六进进制制9581659B=a1余数 163160E=a03=a2（958)10 =（3BE)16至商为零倒序排列整整数数部部分分：十十进进制制转转换换成成十十六六进进制制0.6484375 16 =10.375a-1=A整数部分0. 375 16 =6.0a-2=6顺序排列商为0(0.6484375)10 =（0.A6)16注注意意整整数数部部分分不不参参加加连连乘乘所以(958.6484375)10 =(3BE.A6)16二二进进制制和和八八进进制制数数之之间间的的转转换换00001001201030114100510161107111八八进进制制二二进进制制 由由于于8 8是是2 2的的整整数数次次幂幂，即即为为8=28=23 3，所所以以1 1个个1 1位位八八进进制制数数就就相相当当于于1 1个个3 3位位二二进进制制数数。二二进进制制和和八八进进制制数数之之间间的的转转换换二二进进制制转转换换为为八八进进制制方方法法：首首先先从从小小数数点点开开始始分分别别向向左左和和向向右右把把整整数数及及小小数数部部分分每每3 3位位分分成成一一组组。若若整整数数最最高高位位不不足足3 3位位，则则在在其其最最左左边边加加0 0补补足足3 3位位。若若小小数数最最高高位位的的一一组组不不足足3 3位位，则则在在其其最最右右边边加加0 0补补足足3 3位位。例例如如：把把（1011.10101)2转转换换为为八八进进制制数数二二进进制制数数： 001001 011011. .101101 010010译 码 1 3 5 2 所以（1011.10101）2=（13.52）8二二进进制制和和八八进进制制数数之之间间的的转转换换八八进进制制转转换换为为二二进进制制方方法法：用用3位位二二进进制制数数取取代代每每一一位位八八进进制制数数 例例如如：把把(13.52)8转转换换为为二二进进制制数数 八进制数：1 3 . 5 2001 011 101 010 所所以以(13.52)8 =(1011.10101) 2二二进进制制数数和和十十六六进进制制数数之之间间的的转转换换十十六六进进制制 二二进进制制0000081000100019100120010A101030011B101140100C110050101D110160110E111070111F1111与与八八进进制制同同理理，一一位位十十六六进进制制数数相相当当于于4位位二二进进制制数数。二二进进制制数数和和十十六六进进制制数数之之间间的的转转换换方方法法： a.a.分分组组 : :将将二二进进制制数数分分别别向向左左和和向向右右把把整整数数及及小小数数部部分分每每四四位位分分成成一一组组，不不足足四四位位补补足足四四位位。 b.b.译译码码：将将分分组组后后相相应应的的二二进进制制数数对对应应相相应应的的十十六六进进制制数数二二进进制制数数和和十十六六进进制制数数之之间间的的转转换换 a. 分组：0001 1101 0010.1011 1000 b. 译码： 1 D 2 . B 8(111010010.10111)2=(1D2.B8)16练练习习：(101111001101.01101)2=(BCD.68)16(1101100.10100101) 2(6C.A5)16 =例例如如: : (111010010.10111)2=( ? )16计算机的数据单位1.1.机机器器数数：“数数”以以某某种种方方式式存存储储在在计计算算机机中中，即即 称称为为机机器器数数。一一般般以以二二进进制制的的形形式式存存放放。2.2.位位(bit)(bit)：指指二二进进制制数数的的一一位位，是是计计算算机机存存储储数数据据的的最最小小单单位位。3.3.字字节节(Byte)(Byte)： 8 8位位二二进进制制数数为为一一个个字字节节。是是最最基基本本的的数数据据单单位位，字字节节常常用用大大写写字字母母“B B”表表示示。4.4.字字(word):(word):计计算算机机处处理理数数据据时时，一一次次存存取取、加加工工和和传传送送的的数数据据长长度度成成为为一一个个字字。由由一一个个字字节节或或多多个个字字节节组组成成。计算机的数据单位5.5.字字长长: : 计计算算机机一一次次所所能能处处理理的的实实际际二二进进制制的的位位数数。是是计计算算机机性性能能的的一一个个指指标标。6.6.存存储储容容量量的的单单位位和和换换算算公公式式：存存储储容容量量的的单单位位有有：KB,MB,GB,TBKB,MB,GB,TB1 1位位为为1 1个个二二进进制制数数0 0或或1 1，1 1字字节节为为8 8位位二二进进制制数数。1KB=1024B ,1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB1KB=1024B ,1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB计计算算机机中中数数据据运运算算基基础础1 1、算算术术运运算算（1）加法运算：“逢2进1” 如： 1 1 0 1 + 1 0 1 0 1 0 1 1 1（2）减法运算：“借1当2” 如： 1 1 0 1 - 1 0 1 0 1 1思考题 内内存存地地址址编码在1000H4FFFH范范围的存储空间有多少KB（地地址址：内内存存空空间的序号，以字节为单位进行编码）解解：4FFFH 1000H + 1 = 4000H4FFFH 1000H + 1 = 4000H = = 01000100 00000000 00000000 00000000 = 214 B = 214 B = 24 KB = 16KB = 24 KB = 16KB计计算算机机中中数数据据运运算算基基础础(3）乘乘法法运运算算：与与十十进进制制数数类类同同 如： 1 0 0 1 * 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 + 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1（4）除除法法运运算算：与与十十进进制制类类同同计计算算机机中中数数据据运运算算基基础础2 2、逻逻辑辑运运算算ABA与与BA或或BA异异或或B非非A非非B0000011010111010011011111000逻逻辑辑运运算算规规则则与与运运算算：见见零零为为零零；或或运运算算：见见一一为为一一；异异或或：相相同同为为零零，不不同同为为一一；同同或或：不不同同为为零零，相相同同为为一一；1.5.5 数数值值型型信信息息的的表表示示数数值值型型信信息息分分为为 无无符符号号数数和和有有符符号号数数 在在计计算算机机当当中中, ,通通常常把把一一个个数数的的最最高高位位作作为为符符号号位位。 以以8 8位位二二进进制制数数为为例例，即即为为 D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0 D D7 7为为符符号号位位，D D6 6D D0 0 为为数数字字位位。在在符符号号位位用用0 0表表示示正正，用用1 1表表示示负负。数值型信息的表示例例如如： X=(0 1011011)2= +57 Y=(1 1011011)2= -57 这这样样连连同同一一个个符符号号位位在在一一起起作作为为一一个个数数，就就称称为为机机器器数数；而而它它的的数数值值称称为为机机器器数数的的真真值值。数值型信息的表示计计算算机机对对有有符符号号数数采采用用3 3种种表表示示方方法法：1 1、原原码码 最最高高位位为为符符号号位位：0 0表表示示正正数数，1 1表表示示负负数数 x=(+57)10 , x原 = (00111001)2 Y=( -57)10 , Y原 = (10111001)2特特点点（8 8位位二二进进制制数数码码）： 范范围围： -127-127 +127+127 （11111111111111110111111101111111） “0 0”有有两两种种表表示示 +0原 = (00000000)2 - 0原 = (10000000)2数值型信息的表示(反码)2. 2. 反反码码正正数数： 反反码码= =原原码码（最最高高位位为为符符号号位位，用用“0 0”表表示示，其其余余为为数数值值位位。 +57原= +57反 = (0 0111001)2负负数数： 其其原原码码除除符符号号位位“1 1”外外的的其其他他各各位位按按位位取取反反 -57 原= (1 0111001)2 -57 反= (1 1000110)2数值型信息的表示(反码)特特点点（8 8位位二二进进制制数数码码） ：数数值值范范围围 -127+127-127+127（10000000011111111000000001111111）当当一一个个带带符符号号数数用用反反码码表表示示时时，最最高高位位为为符符号号位位。符符号号位位为为“0 0”（即即为为正正数数）时时，后后面面7 7位位为为此此数数二二进进制制值值部部分分；当当符符号号位位为为“1 1”（即即为为负负数数）时时，后后面面7 7位位不不再再表表示示该该负负数数的的数数值值大大小小。例： -127反 = (1 0000000)2按按位位取取反反= =二二进进制制值值数值型信息的表示(补码)3.补补码码 正正数数的的补补码码的的表表示示与与原原码码和和反反码码相相同同，即即最最高高位位为为符符号号位位，用用“0 0”表表示示。其其余余为为数数值值位位。 +31+31补补= +31= +31原原= +31= +31反反=(=(0 0 0011111)2 0011111)2 负负数数的的补补码码用用其其反反码码且且在在最最后后位位加加“1 1”形形成成。 即即用用原原码码除除符符号号位位的的各各位位取取反反+ 1+ 1 。-31原=(1 0011111)2-31反=(1 1100000)2末位加1 (1 1100001)2-31补=数值型信息的表示(补码)特特点点：“0 0”只只有有一一种种表表现现形形式式 +0补= -0补= (00000000)28位位二二进进制制补补码码所所能能表表示示的的数数值值范范围围 ：-128+127（1000000001111111）一一个个用用补补码码表表示示的的二二进进制制数数, ,最最高高位位为为符符号号位位。当当符符号号位位为为“0 0”（即即正正数数）时时，其其余余7 7位位即即为为此此数数的的二二进进制制值值；但但若若为为“1 1”（即即负负数数）时时，其其余余几几位位不不是是此此数数的的二二进进制制值值。数值型信息的表示(补码) 例：X补=(10010100)2末位减“1” (10010011)2X反=除符号位按位取反 X原=(11101100)2除符号位按位取反(11101011)2末位加“1”= (11101100)2X= -1101100= -(1*26+1*25+1*23+1*22)=( -108)10数值型信息的表示小小结结： (1)(1)正正数数：原原码码= =反反码码= =补补码码 (2)(2)负负数数：补补码码= =反反码码+1+1 (3) (3)引引入入补补码码后后，使使减减法法统统一一为为加加法法。 例例： X=34-68 = 34+(-68) =（-34） x 补=34补+-68补 +34补=(00100010)2 ； -68补=(10111100)2数值型信息的表示 00100010+10111100 11011110结果为补码X=( -34)10 X原=(10100010)2X补=(11011110)2数值型信息的表示4 4、定定点点数数和和浮浮点点数数 （1 1）定定点点数数：小小数数点点位位置置固固定定不不变变，称称为为定定点点数数。 （2 2）浮浮点点数数：类类似似于于科科学学计计数数法法。一一般般形形式式为为：N=N=尾尾数数基基数数阶阶码码( (即即N=S2N=S2PP) )例例如如: :( (69.625)69.625)1010 =(+1000101.101) =(+1000101.101)2 2 =(+0.10001011012 =(+0.100010110127 7) )2 2非数值型信息的编码1、西西文文字字符符编码(ASCII码) ASCII码全称：American Standard Code for Information Interchange，即即美美国国标准信息交换代码。 字字符符型型信信息息包包括括：数数字字、字字母母、汉字、符号。 它它们是用一个个字字节中的低7位位来来表表示示的的，共共128个个不不同同的的字字符符（ 26字字母母 * 2 + 10数数字字符符号号 + 32字字符符及及运运算算符符号号 + 34控控制制字字符符 ）注注：A为为65 a为为97 0为为48 回回车车为为13；ASCII码表NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSTDLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUS0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 01118 10009 1001A 1010B 1011C 1100D 1101E 1110F 1111 高高3 3位位 0 1 2 3 4 5 6 7低低4 4位位 000 001 010 011 100 101 110 111SP！”()/：;？ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ_/abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|DEL汉字信息的数字化显显示示输输出出打打印印输输出出机机内内码码向向字字形形码码转转换换数数 字字 码码拼拼 音音 码码字字 形形 码码机机内内码码输输入入码码向向机机内内码码转转换换字字符符代代码码化化（输输入入码码）内内部部数数据据处处理理汉字编码汉汉字字输输入入码码 / / 汉汉字字外外部部码码： 数数字字编编码码/ /顺顺序序码码：区区位位码码( (以以行行/ /区区、列列/ /位位来来命命名名) ) 字字音音编编码码：全全拼拼、双双拼拼音音码码 字字形形码码：表表字字形形、五五笔笔字字形形码码 音音形形码码：自自然然码码汉汉字字交交换换码码 / /