信息技术基础导论.ppt

信息技术基础主讲 卓皓卓皓 现代教育技术中心现代教育技术中心联系方式 电子邮件:新浪微博：5052201128，答疑解惑、发布作业答案、教学通知、图文教程、新技术动态等考试方式 期末考试以课堂考试或者大作业为主主要考察实践技能、实际动手操作能力期末总评成绩=期末考试成绩*0.7+平时成绩*0.3 其中，平时成绩包括考勤和日常作业学习结束后需参加全国计算机等级（一级）考试，一般是第二学期第一个月全国计算机等级考试证书在国内具有权威效力，公务员考试、教师招考、社会招聘等一般均需要该证书2022/11/224第章 计算机基础知识2022/11/225本章要求：基本知识点了解计算机的发展、特点及用途掌握计算机中使用的数制及数制间的转换弄清计算机的主要组成部件及其功能重点及难点计算机系统中数据的表示形式数制之间的转换原码、反码、补码的概念及计算浮点数码制逻辑运算基础2022/11/226主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机常用的数制及编码1.3 常见的信息编码1.4 计算机系统的组成2022/11/2271.1 计算机概述计算机概述计计算算机机是是一一种种能能按按照照事事先先存存储储的的程程序序，自自动动、高高速速进进行行大大量量数数值值计计算算和和各各种种信信息息处处理理的的现现代代化智能电子装置。化智能电子装置。什么是计算机什么是计算机2022/11/228 计算机的发展概况第一代 电子管计算机第二代 晶体管计算机第三代 中小规模集成电路计算机第四代 大规模和超大规模集成电路计算机n n19461946年第一台计算机年第一台计算机年第一台计算机年第一台计算机ENIACENIAC在美国宾夕法在美国宾夕法在美国宾夕法在美国宾夕法尼亚大学问世。人们常按制造计算机尼亚大学问世。人们常按制造计算机尼亚大学问世。人们常按制造计算机尼亚大学问世。人们常按制造计算机所用所用所用所用的主要元器件的主要元器件的主要元器件的主要元器件将计算机分为将计算机分为将计算机分为将计算机分为四代四代四代四代：体积庞大、速度低、成体积庞大、速度低、成体积庞大、速度低、成体积庞大、速度低、成本高、可靠性差、内存本高、可靠性差、内存本高、可靠性差、内存本高、可靠性差、内存容量小容量小容量小容量小体积大大减小、速度提体积大大减小、速度提体积大大减小、速度提体积大大减小、速度提高、可靠性和内存容量高、可靠性和内存容量高、可靠性和内存容量高、可靠性和内存容量有较大提高有较大提高有较大提高有较大提高速度、可靠性和速度、可靠性和速度、可靠性和速度、可靠性和内存容量都进一内存容量都进一内存容量都进一内存容量都进一步提高，外设种步提高，外设种步提高，外设种步提高，外设种类繁多类繁多类繁多类繁多速度可靠性和内速度可靠性和内速度可靠性和内速度可靠性和内存容量又有了很存容量又有了很存容量又有了很存容量又有了很大提高大提高大提高大提高 人类追求的计算工具1642 Blaise Pascal加法器加法器加法器加法器Charles BabbageCharles Babbage1822 1822 差分机差分机1833 1833 分析机分析机MARK IMARK IENIACENIAC电子计算机时代电子计算机时代香侬香侬香侬香侬是现代信息论的著名创始人。是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中，年，香侬在发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。以通过继电器电路来实现。阿塔纳索夫阿塔纳索夫阿塔纳索夫阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：提出了计算机的三条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证 精度；精度；2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运 算，以保证计算速度；算，以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分 离的结构。离的结构。奠定现代计算机发展的重要人物和思想Claude ShannonClaude Shannon 图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 EDSACEDSAC 冯诺依曼计算机存储程序工作原理计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KW2022/11/2214 计算机的发展概况1第一代（1946年1958年）：电子管阶段 基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅数KB。其数据表示主要是定点数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于军事和科学研究工作。其代表机型有IBM 650（小型机）、IBM 709（大型机）。电子管2022/11/2215 计算机的发展概况2第二代（1959年1964年）：晶体管阶段 基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术的发展，运算速度达每秒几十万次，内存容量增至几十KB。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有IBM 7094、CDC 7600。晶体管2022/11/2216 计算机的发展概况3第三代（1965年1970年）：集成电路阶段 基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅集成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，体积越来越小，价格越来越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了操作系统。其代表机型有IBM360。集成电路2022/11/2217 计算机的发展概况4第四代（1971年现在）：大规模/超大规模集成电路阶段 基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，20世纪70年代以来，集成电路制作工艺取得了迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关。超大规模集成电路第一代第一代（19461956）电子管电子管5千千4万（次万（次/秒）秒）第二代第二代（19571964）晶体管晶体管几十万几十万百万（次百万（次/秒）秒）第三代第三代（19651970）集成电路集成电路百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（197190年代）年代）集成电路集成电路几百万几百万几亿（次几亿（次/秒）秒）1964年年911机机1966年年112机机 计算机发展的几个阶段2022/11/2219计算机发展的几个阶段时代年份器件软件应用一 46-58电子管机器语言汇编语言 科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制 三64-71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域2022/11/2220 计算机的特点高速运算能力计算精度高和可靠的判断能力具有记忆和逻辑判断能力具有自动控制能力2022/11/2221 计算机的应用n n科学计算（数值计算）科学计算（数值计算）科学计算（数值计算）科学计算（数值计算）w w如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算n n数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）w w对数据进行收集、分类、排序、存储、计算等操作对数据进行收集、分类、排序、存储、计算等操作对数据进行收集、分类、排序、存储、计算等操作对数据进行收集、分类、排序、存储、计算等操作n n自动控制自动控制自动控制自动控制 无人驾驶飞机的控制无人驾驶飞机的控制无人驾驶飞机的控制无人驾驶飞机的控制n n计算机辅助设计（计算机辅助设计（计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）和辅助教学（）和辅助教学（）和辅助教学（）和辅助教学（CAICAI）n n人工智能（人工智能（人工智能（人工智能（AIAI）方面的研究和应用）方面的研究和应用）方面的研究和应用）方面的研究和应用w w专家系统专家系统专家系统专家系统 (Expert system(Expert system）w w机器人机器人机器人机器人 (Robert)(Robert)n n多媒体（多媒体（多媒体（多媒体（MultimediaMultimedia）技术应用）技术应用）技术应用）技术应用2022/11/2222 计算机的应用（1）1.科学计算：科学计算：解决科学技术和工程设计中存在的大量的数解决科学技术和工程设计中存在的大量的数学计算问题。例如，求解上千阶的微分方程组、几百个学计算问题。例如，求解上千阶的微分方程组、几百个方程的线性方程组、大型矩阵运算等方程的线性方程组、大型矩阵运算等.2.数据处理数据处理：数据处理泛指任何形式的计算机管理和操纵：数据处理泛指任何形式的计算机管理和操纵数据的过程，例如，企业管理、库存管理、帐目计算、数据的过程，例如，企业管理、库存管理、帐目计算、信息情报检索等。信息情报检索等。3.实时控制实时控制：计算机的速度不断提高，计算机的指令周期计算机的速度不断提高，计算机的指令周期已降到几已降到几ns级，使得许多生产过程的实时控制成为可能。级，使得许多生产过程的实时控制成为可能。例如，化工生产过程中的压力、流量、温度等参数的控例如，化工生产过程中的压力、流量、温度等参数的控制制。2022/11/2223 计算机的应用（2）4.计算机辅助设计和制造：计算机辅助设计和制造：CAD/CAM系统已发展成为系统已发展成为更高级的计算机集成制造系统更高级的计算机集成制造系统(CIMS)。5.人工智能：人工智能：是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，它是在控制论、计算机科学、仿生学、生理学等基它是在控制论、计算机科学、仿生学、生理学等基础上发展起来的新兴边缘学科。础上发展起来的新兴边缘学科。6.通信和文字处理：通信和文字处理：包括文字信息的产生、修改、编辑、包括文字信息的产生、修改、编辑、复制、保存、检索、传输等，通信和文字处理是实复制、保存、检索、传输等，通信和文字处理是实现办公自动化、电子邮件、计算机会议和计算机出现办公自动化、电子邮件、计算机会议和计算机出版等新技术的必由之路。版等新技术的必由之路。7.多媒体技术：多媒体技术：图形、声音、静态图像、动画、动态图图形、声音、静态图像、动画、动态图像等多媒体技术。像等多媒体技术。2022/11/2224 计算机的应用（3）8.网络技术与信息高速公路网络技术与信息高速公路：把分布在不同地域的独立把分布在不同地域的独立的计算机系统用通信设施连接起来，以实现数据通的计算机系统用通信设施连接起来，以实现数据通信和资源共享。网络从地域范围大小上分为局域网信和资源共享。网络从地域范围大小上分为局域网和广域网。和广域网。9.教育：教育：包括计算机辅助教学、知识信息系统、自然语包括计算机辅助教学、知识信息系统、自然语言处理等。计算机辅助教学生动、形象、易于理解，言处理等。计算机辅助教学生动、形象、易于理解，是提高教学质量的重要手段之一。是提高教学质量的重要手段之一。10.军事：军事：包括军队自动化指挥系统、计算机作战模拟、包括军队自动化指挥系统、计算机作战模拟、军事信息处理武器的自动控制、精确制导武器、军军事信息处理武器的自动控制、精确制导武器、军用机器人、数字化部队、后勤保障等。用机器人、数字化部队、后勤保障等。2022/11/2225 计算机的发展方向 未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向巨型化（不是体积大，而是速度高、容量大、功能强）微型化（体积缩小、重量减轻）网络化（分散的计算机联成网）智能化（计算机将具有一定的“思维能力”）方向发展。CRAY-CRAY-计算机发展巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机超级计算机超级计算机超级计算机1975年世界上第一台超级计算机年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。算的高科技领域。中国超级计算机：中国超级计算机：国防科技大学研制的国防科技大学研制的“银河银河1号号”、“银河银河2号号”和和“银河银河3号号”国家职能计算机中心推出的国家职能计算机中心推出的“曙光曙光1000”、“曙光曙光200I”和和“曙光曙光3000”银河银河银河银河2022/11/2227计算机发展巨型化 u社会在不断发展，人类对自然世界的认识活社会在不断发展，人类对自然世界的认识活动也越来越多，很多情况要求计算机对数据动也越来越多，很多情况要求计算机对数据进量的运算，如，数学命题的证明、行星轨进量的运算，如，数学命题的证明、行星轨迹的计算以及航天飞机、宇宙飞船的设计等迹的计算以及航天飞机、宇宙飞船的设计等等。这些应用对计算机速度的要求也越来越等。这些应用对计算机速度的要求也越来越高。高。u“巨型化巨型化”在这里并不是通常意义上的大小，在这里并不是通常意义上的大小，主要是指机器的性能主要是指机器的性能运算速度等。运算速度等。Altair 8800 计算机发展微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。信息机器，一种个人的信息机器。2022/11/2229计算机发展微型化u一方面，一方面，随着计算机的应用日益广泛，在一些特定随着计算机的应用日益广泛，在一些特定场合，需要很小的计算机场合，需要很小的计算机(如航天飞机，由于燃料的如航天飞机，由于燃料的关系，设计原则是为了减少每一克而奋斗关系，设计原则是为了减少每一克而奋斗)，所以计，所以计算机的重量、体积都变得越来越小，但功能并不减算机的重量、体积都变得越来越小，但功能并不减少。少。u另一方面，另一方面，随着计算机在世界上日益普及，个人电随着计算机在世界上日益普及，个人电脑正逐步由办公设备变为电子消费品。人们要求电脑正逐步由办公设备变为电子消费品。人们要求电脑除了要保留原有的性能之外，还要有时尚的外观、脑除了要保留原有的性能之外，还要有时尚的外观、轻便小巧、便于操作等特点，如平板电脑、手持电轻便小巧、便于操作等特点，如平板电脑、手持电脑等。今后个人电脑在电脑中所占的比重将会越来脑等。今后个人电脑在电脑中所占的比重将会越来越大，使用也将会越来越方便。越大，使用也将会越来越方便。计算机发展网络化计算机网络：计算机网络：计算机网络：计算机网络：计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信技术结合的产物。的产物。计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。2022/11/2231计算机发展网络化u因因特特网网的的建建立立正正在在改改变变我我们们的的世世界界，改改变变我我们们的的生生活活。网网络络具具有有虚虚拟拟和和真真实实两两种种特特性性，网网上上聊聊天天和和网网络络游游戏戏等等具具有有虚虚拟拟特特性性，而而网网络络通通信信、电电子子商商务务、网网络络资资源源共共享享则则具具有有真真实的特性。实的特性。u我我们们完完全全可可以以通通过过因因特特网网购购买买生生活活必必需需品品，交纳各种费用、教学、管理个人账务等等。交纳各种费用、教学、管理个人账务等等。计算机发展智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械没有灵魂的机械来来”。笛卡尔（笛卡尔（1637）人类第一个人类第一个“工业机器人工业机器人”：一头在纺织机上挑纱的一头在纺织机上挑纱的“驴驴”（1742年）年）第一代机器人第一代机器人机械手（机械手（1962年出现）年出现）第二代机器人第二代机器人具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人第三代机器人第三代机器人装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”DeepblueDeepblueGarry Kasparov Garry Kasparov 2022/11/2233计算机发展智能化u今今后后，计计算算机机在在我我们们的的生生活活中中扮扮演演的的角角色色将将会更加重要。会更加重要。u计计算算机机应应用用将将具具有有更更多多的的智智能能特特性性，能能够够帮帮助用户解决一些自己不熟悉或不愿意做的事。助用户解决一些自己不熟悉或不愿意做的事。u如，智能家电、烹调等。如，智能家电、烹调等。2022/11/22341.1.5 计算机的分类数数 字字 计计 算算 机机模模 拟拟 计计 算算 机机数数模模混混合合计计算算机机按处理对象按处理对象按使用范围按使用范围通通 用用 计计 算算 机机专专 用用 计计 算算 机机按规模按规模 巨巨 型型 计计 算算 机机大大/中型计算机中型计算机小小 型型 计计 算算 机机微微 型型 计计 算算 机机工工作作站站或或服服务务器器2022/11/22351.2 计算机常用的数制及编码数制（计数制）指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。计算机只认识“0”和“1”，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。2022/11/2236二进制数的特点：最多只有两个不同的数字符号，即 0 和 1。逢二进一。(基数为二，逢二进一，借一为二。)二进制优点：0，1两个状态易物理实现；运算规则简单。算术运算与逻辑运算容易沟通。二进制数2022/11/2237进位计数制的三要素：数位：数码在一个数中所处的位置。基数：每个数位上所能使用的数码的个数。位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的大小。（N进制数中，整数部分第i位的位权为Ni-1,小数部分第j位的位权为N-j。十进制(101.1)10110201011100110-1二进制(101.1)212202112012-1(5.5)10八进制(101.1)818208118018-1(65.125)10十六进制 (101.1)16116201611160116-1(257.0625)10 二进制与其它数制2022/11/2238二进制数与其它数制的对照表二进制 十进制 八进制 十六进制0000 0 0 00001 1 1 10010 2 2 20011 3 3 30100 4 4 40101 5 5 50110 6 6 60111 7 7 71000 8 10 81001 9 11 91010 10 12 A1011 11 13 B1100 12 14 C1101 13 15 D1110 14 16 E1111 15 17 F 2022/11/2239 不同进制数之间的转换二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制2022/11/2240十进制整数转换为二进制整数规则：规则：规则：规则：除二取余，直到商为零为止，倒排。除二取余，直到商为零为止，倒排。w例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数8686转化为二进制转化为二进制转化为二进制转化为二进制 2|86 0 2|43 1 2|21 1 2|10 0 2|5 1 2|2 0 2|1 1 0所以所以,(86)10=(1010110)22022/11/2241规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。例：将十进制数0.875转化为二进制数 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0 所以(0.875)10=(0.111)2 十进制小数转换为二进制小数2022/11/2242例：例：例：例：(1999.8)(1999.8)1010=1=1 10103 3+9+9 10102 2+9+9 10101 1+9+9 10100 0+8+8 1010-1-1“权”(1101.1)2=1 23+1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（8+2+1+0.5+0.25）10 =（11.75）10 二进制数转换为十进制数n n规则规则规则规则：按按“权权”展开，求和。展开，求和。2022/11/2243二进制转换为八进制方法三合一法整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。例如：将（10100101.10111）2 转换成八进制数。（10100101.10111）2=(010 100 101.101 110)2 =（2 4 5.5 6）8 2022/11/2244方法一分为三法 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（207.54）8转换成二进制：2 0 7.5 4 010 000 111.101 100 所以，（207.54）8=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）2八进制转换为二进制2022/11/2245二进制转换为十六进制方法四合一法整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。例：(11001111.01111)2=(1100 1111.0111 1000)2 =(C F .7 8)162022/11/2246十六进制转换成二进制方法一分为四法十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111十六进制 8 9 A B C D E F二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111例如（1E4.2A）16=（0001 1110 0100.0010 1010）2 =（111100100.0010101）22022/11/2247 二进制数在计算机内的表示计算机中整数一般用定点数表示。定点数指小数点在数中有固定的位置。整数(不带符号的整数)8位：0255，16位：065535带符号整数 符号位（0：正；1：负）最高位为符号位（原码表示法）8位：-128127，16位：-32768+327672022/11/2248实数的表示 0 100101 0 11 0 100101 0 11数符数符数符数符 尾数尾数尾数尾数 阶符阶符阶符阶符 阶码阶码阶码阶码n n计算机中实数一般用计算机中实数一般用浮点数浮点数表示。表示。浮点数浮点数浮点数浮点数指小数点在数中位置不固定。指小数点在数中位置不固定。w一个一个浮点数浮点数浮点数浮点数由由阶码阶码阶码阶码（指数）和（指数）和尾数尾数尾数尾数两部分组成。两部分组成。w阶码阶码阶码阶码：尾数中的小数点应当向左或向右移动的位尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数。数。w尾数尾数尾数尾数：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间。和尾数之间。例：例：100.101=2+30.1001012022/11/22491.3 常见的信息编码十进制数的编码与表示西文信息的编码与表示中文信息的编码与表示2022/11/22501.3.1 BCD(二-十进制编码）BCD码码BCD(Binary Code Decimal)BCD(Binary Code Decimal)码是用若干个二进制码是用若干个二进制表示一个十进制数的编码，表示一个十进制数的编码，BCD BCD码有多种编码方码有多种编码方法，常用的有法，常用的有84218421码。码。84218421码码是是将将十十进进制制数数码码0 09 9中中的的每每个个数数分分别别用用4 4位位二二进进制制编编码码表表示示，对对于于多多位位数数，只只须须将将它它的的每每一一位位数数字字用用84218421码码直直接接列列出出即即可可。例例如如，十十进进制制数数转换成转换成BCDBCD码如下：码如下：(1209.56)(1209.56)1010 (0001(0001 0010 0010 0000 0000 1001.0101 1001.0101 0110 0110)BCDBCD2022/11/22511.3.1 十进制数的编码与表示十进制数8421码十进制数8421码00000100001 000010001110001 000120010120001 001030011130001 001140100140001 010050101150001 010160110160001 011070111170001 011181000180001 100091001190001 10012022/11/22521.3.2 西文信息的编码与表示u字符编码字符编码(Character Code)就是用二进制编码来表示就是用二进制编码来表示字母、数字以及专门的符号。字母、数字以及专门的符号。u在计算机系统中有两种重要的字符编码方式：在计算机系统中有两种重要的字符编码方式：ASCII和和EBCDIC。EBCDIC(扩展的二扩展的二十进制交换码十进制交换码)是是西文字符的一种编码。采用西文字符的一种编码。采用8位二进制表示，共有位二进制表示，共有256种不同的编码，可表示种不同的编码，可表示256个字符。个字符。u目前计算机中普遍采用的是目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码，即美码，即美国信息交换标准代码。国信息交换标准代码。2022/11/2253西文信息的编码与表示数字数字二进制数二进制数字符字符 二进制编码二进制编码字符编码：字符编码：字符编码：字符编码：每个字符对应一个整数值每个字符对应一个整数值字符编码标准：字符编码标准：ASCIIASCII码：码：美国标准信息交换代码美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange)规定：字节规定：字节(位位)最高位为最高位为,位给出位给出128个编码。个编码。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b00 0 0 1 0 1 0 10 0 0 1 0 1 0 12022/11/2254西文信息的编码与表示编码字符或动作 对应十进制数0111101=611000001A651100001a970001010换行100000111响铃70001101回车13128种字符：种字符：95个可见字符，个可见字符，33个控制字符个控制字符;制码 2022/11/2255 汉字编码汉字字符集与编码1981年，GB2312-80国家标准，其中有6763个汉字和682个非汉字字符，其字符及编码称为国标码又叫国际交换码。GB2312字符集的构成：一级常用汉字3755个，按汉语拼音排列二级常用汉字3008个，按偏旁部首排列非汉字字符682个2022/11/22561.3.3 中文信息的编码与表示(1)u汉字也是字符，是中文的基本组成单位。汉字也是字符，是中文的基本组成单位。汉字也是字符，是中文的基本组成单位。汉字也是字符，是中文的基本组成单位。u汉汉汉汉字字字字数数数数量量量量大大大大(目目目目前前前前汉汉汉汉字字字字的的的的总总总总数数数数已已已已超超超超过过过过6 6万万万万个个个个)、字形复杂、异体字多、同音字多。字形复杂、异体字多、同音字多。字形复杂、异体字多、同音字多。字形复杂、异体字多、同音字多。u汉汉汉汉字字字字信信信信息息息息的的的的处处处处理理理理相相相相对对对对较较较较复复复复杂杂杂杂，汉汉汉汉字字字字信信信信息息息息的的的的处处处处理理理理一一一一般般般般包包包包括括括括汉汉汉汉字字字字的的的的编编编编码码码码、输输输输入入入入、输输输输出出出出、存存存存储储储储、处理与传输。处理与传输。处理与传输。处理与传输。2022/11/22571.3.3 中文信息的编码与表示(2)1.汉字字符集与编码：汉字字符集与编码：汉字字符集与编码：汉字字符集与编码：19811981年我国颁布了年我国颁布了年我国颁布了年我国颁布了信信信信息交换用汉字编码字符集息交换用汉字编码字符集息交换用汉字编码字符集息交换用汉字编码字符集基本集基本集基本集基本集(GB2312-80)(GB2312-80)。2.汉字的输入汉字的输入汉字的输入汉字的输入：(1)(1)数字编码、数字编码、数字编码、数字编码、(2)(2)拼音编码、拼音编码、拼音编码、拼音编码、(3)(3)字形编码字形编码字形编码字形编码3.汉字的机内码汉字的机内码汉字的机内码汉字的机内码：是指计算机系统内部为存储、是指计算机系统内部为存储、是指计算机系统内部为存储、是指计算机系统内部为存储、处理和传输汉字而使用的代码，简称内码，处理和传输汉字而使用的代码，简称内码，处理和传输汉字而使用的代码，简称内码，处理和传输汉字而使用的代码，简称内码，是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。表达形式。表达形式。表达形式。2022/11/2258汉字编码4 4、汉字的输出：、汉字的输出：、汉字的输出：、汉字的输出：如要显示或打印出来，必须把如要显示或打印出来，必须把如要显示或打印出来，必须把如要显示或打印出来，必须把汉字的机内码转换成人们可以阅读的方块字汉字的机内码转换成人们可以阅读的方块字汉字的机内码转换成人们可以阅读的方块字汉字的机内码转换成人们可以阅读的方块字形式。形式。形式。形式。5 5、汉字信息处理的工作过程汉字信息处理的工作过程汉字信息处理的工作过程汉字信息处理的工作过程2022/11/2259汉字编码（续）输入码 数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如区位码，电报码。音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重码多，输入速度不高，如拼音码等。形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，和不同的键相对应，如五笔字型码、表形码、首尾码等。音形码：根据汉字的读音并兼顾汉字字型而设计的编码，如自然码、声韵部形码、快速输入码等。2022/11/2260汉字编码 汉字国标码汉字国标码汉字国标码汉字国标码(GB2312(GB231280)80)每个汉字占两个字节。每个汉字占两个字节。每个汉字占两个字节。每个汉字占两个字节。一级汉字：一级汉字：一级汉字：一级汉字：37553755个；二级汉字：个；二级汉字：个；二级汉字：个；二级汉字：30083008个。个。个。个。汉字分区，每个区汉字分区，每个区汉字分区，每个区汉字分区，每个区9494个汉字。个汉字。个汉字。个汉字。机内码机内码机内码机内码计算机系统内部处理和存储汉字时所用的代码，简计算机系统内部处理和存储汉字时所用的代码，简计算机系统内部处理和存储汉字时所用的代码，简计算机系统内部处理和存储汉字时所用的代码，简称内码。称内码。称内码。称内码。汉字汉字 国标码国标码 汉字内码汉字内码 中中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B 区号区号区中位置区中位置2022/11/2261汉字编码（续）输出码：又称字型码或字模点阵码。点阵字形（“1”表示对应位置是黑点、“0”表示是空白）轮廓字形（用曲线描述，精度高、字形可变，如：Windows中的TrueType）2022/11/2262汉字编码（续）汉字字形码汉字字形码汉字字形码汉字字形码点阵：点阵：点阵：点阵：汉字字形点阵的代码汉字字形点阵的代码汉字字形点阵的代码汉字字形点阵的代码 有有有有16161616、24242424、32323232、48484848等等等等编码、存储方式简单、无需转换直接编码、存储方式简单、无需转换直接编码、存储方式简单、无需转换直接编码、存储方式简单、无需转换直接输出，放大后产生的效果差输出，放大后产生的效果差输出，放大后产生的效果差输出，放大后产生的效果差矢量：矢量：矢量：矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓存储的是描述汉字字形的轮廓存储的是描述汉字字形的轮廓存储的是描述汉字字形的轮廓特征特征特征特征 矢量方式特点正好与点阵相反矢量方式特点正好与点阵相反矢量方式特点正好与点阵相反矢量方式特点正好与点阵相反2022/11/22631.4 计算机系统的组成n n计算机系统包括：计算机系统包括：硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统。n n硬件硬件硬件硬件：指构成计算机的物理设备，即具有输入、存储、：指构成计算机的物理设备，即具有输入、存储、：指构成计算机的物理设备，即具有输入、存储、：指构成计算机的物理设备，即具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部分。计算、控制和输出功能的实体部分。计算、控制和输出功能的实体部分。计算、控制和输出功能的实体部分。n n软件软件软件软件：指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所：指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所：指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所：指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的集合。需的所有文档的集合。需的所有文档的集合。需的所有文档的集合。2022/11/2264计算机系统的组成计算机系统的组成硬件系统硬件系统（设备）（设备）软件系统软件系统（程序、文档）（程序、文档）计算机系统计算机系统计算机基础知识计算机基础知识现代计算机模型现代计算机模型2022/11/2267 计算机的基本结构n n计算机由计算机由运算器运算器、控制器控制器、存储器存储器、输入设备输入设备和和输出设备输出设备五个基本部分组成。五个基本部分组成。运算器运算器控制器控制器存储器存储器输入设备输出设备CPU2022/11/2268运算器和控制器n n运算器运算器运算器运算器又称算术逻辑单元（又称算术逻辑单元（又称算术逻辑单元（又称算术逻辑单元（ALUALU），是计算机对），是计算机对），是计算机对），是计算机对数据进行加工处理的部件。数据进行加工处理的部件。数据进行加工处理的部件。数据进行加工处理的部件。w w功能：功能：功能：功能：对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实现逻辑判断。和与、或、非等基本逻辑运算，