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计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程第第2 2章章 计算机软件基础计算机软件基础 1/4/20231第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2.1 计算机中常用的数制计算机中常用的数制2.2 计算机中的数据与编码 2.3 计算机软件系统 第第2 2章章 计算机软件基础计算机软件基础 1/4/20232第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1数制数制 数制也称为计数制，是指用一组固定的符号和统一的数制也称为计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。规则来表示数值的方法。2进位计数制进位计数制 按进位的方法进行计数，称为进位计数制。在日常生按进位的方法进行计数，称为进位计数制。在日常生活和计算机中采用的都是进位计数制。活和计算机中采用的都是进位计数制。2.1.1 进位计数制进位计数制 1/4/20233第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3数位、基数和位权数位、基数和位权 在进位计数制中有数位、基数和位权三个要素。在进位计数制中有数位、基数和位权三个要素。(1)数位：是指数码在一个数中所处的位置。数位：是指数码在一个数中所处的位置。(2)基数：是指在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数基数：是指在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数，例如十进位计数制中，每个数位上可以使用的数码码的个数，例如十进位计数制中，每个数位上可以使用的数码为为09十个数码，即其基数为十。十个数码，即其基数为十。(3)位权：是指在某种进位计数制中，每个数位上的数码所代表位权：是指在某种进位计数制中，每个数位上的数码所代表的数值的大小，等于在这个数位上的数码乘上一个固定的数值，的数值的大小，等于在这个数位上的数码乘上一个固定的数值，这个固定的数值就是此种进位计数制中该数位上的位权。数码这个固定的数值就是此种进位计数制中该数位上的位权。数码所处的位置不同，代表数的大小也不同。所处的位置不同，代表数的大小也不同。2.1.1 进位计数制进位计数制 1/4/20234第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1十进制十进制 十进位计数制简称十进制。十进制数具有下列特点：十进位计数制简称十进制。十进制数具有下列特点：（1）有十个不同的数码符号）有十个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。（2）每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置(数位数位)，按，按“逢十进一逢十进一”来决定其实际数值，即各数位的位权是以来决定其实际数值，即各数位的位权是以10为为底的幂次方。底的幂次方。2.1.2 常用的进位计数制常用的进位计数制 1/4/20235第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2二进制二进制 二进位计数制简称二进制。二进制数具有下列特点：二进位计数制简称二进制。二进制数具有下列特点：有两个不同的数码符号有两个不同的数码符号0，1。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一逢二进一”来决定其实际数值。来决定其实际数值。2.1.2 常用的进位计数制常用的进位计数制 1/4/20236第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3八进制八进制八进位计数制简称八进制。八进制数具有下列特点：八进位计数制简称八进制。八进制数具有下列特点：1)有八个不同的数码符号有八个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7。2)每个数码符号根据它在这个数中的数位，按每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一逢八进一”来来决定其实际的数值。决定其实际的数值。2.1.2 常用的进位计数制常用的进位计数制 1/4/20237第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程4十六进制十六进制 十六进位计数制简称为十六进制。十六进制数具有下列十六进位计数制简称为十六进制。十六进制数具有下列两个特点：两个特点：1)它有十六个不同的数码符号它有十六个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。由于数字只有。由于数字只有09十个，而十六十个，而十六进制要使用十六个数字，所以用进制要使用十六个数字，所以用AF六个英文字母分别表六个英文字母分别表示数字示数字1015。2)每个数码符号根据它在这个数中的数位，按每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一逢十六进一”来决定其实际的数值。来决定其实际的数值。2.1.2 常用的进位计数制常用的进位计数制 1/4/20238第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1.十进制数转化为二进制数、八进制数、十六十进制数转化为二进制数、八进制数、十六进制数进制数 将十进制整数转化为其他进制整数，可以采用将十进制整数转化为其他进制整数，可以采用“短除短除法法”，即用基值去除十进制数，所得到的余数从下往上读，即用基值去除十进制数，所得到的余数从下往上读，便得到其他进制的数。便得到其他进制的数。2.1.3 数制的相互转化数制的相互转化 1/4/20239第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2.二进制、八进制、十六进制转化为十进二进制、八进制、十六进制转化为十进制数制数 将其它进制的数转化为十进制数，采用将其它进制的数转化为十进制数，采用“按权展开，相按权展开，相加求和加求和”的方法，即用多项式展开，然后逐项累加。的方法，即用多项式展开，然后逐项累加。2.1.3 数制的相互转化数制的相互转化 1/4/202310第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3.二进制与八进制之间的相互转化二进制与八进制之间的相互转化 由于由于23=8，因此二进制与八进制之间的相互转化采用因此二进制与八进制之间的相互转化采用“三位一组三位一组”的原则，即从右往左每三位二进制数转化成一的原则，即从右往左每三位二进制数转化成一位八进制数，同样，每一位八进制数转化为三位二进制数。位八进制数，同样，每一位八进制数转化为三位二进制数。2.1.3 数制的相互转化数制的相互转化 1/4/202311第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程4.二进制与十六进制之间的相互转化二进制与十六进制之间的相互转化 由于由于24=16，因此二进制与十六进制之间的相互转化因此二进制与十六进制之间的相互转化采用采用“四位一组四位一组”的原则，即从右往左每四位二进制数转化的原则，即从右往左每四位二进制数转化成一位十六进制数，同样，每一位十六进制数转化为四位二成一位十六进制数，同样，每一位十六进制数转化为四位二进制数。进制数。2.1.3 数制的相互转化数制的相互转化 1/4/202312第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1什么是数据什么是数据 数据是可由人工或自动化手段加以处理的那些事实、概数据是可由人工或自动化手段加以处理的那些事实、概念、场景和指示的表示形式，包括字符、符号、表格、声音、念、场景和指示的表示形式，包括字符、符号、表格、声音、图形和图像等。数据可在物理介质上记录或传输，并通过外图形和图像等。数据可在物理介质上记录或传输，并通过外围设备被计算机接收，经过处理而得到结果。数据能被送入围设备被计算机接收，经过处理而得到结果。数据能被送入计算机加以处理，包括存储、传送、排序、归并、计算、转计算机加以处理，包括存储、传送、排序、归并、计算、转换、检索、制表和模拟等操作，以得到人们需要的结果。数换、检索、制表和模拟等操作，以得到人们需要的结果。数据经过加工并赋予一定的意义后，便成为信息。据经过加工并赋予一定的意义后，便成为信息。2.2.1 计算机中的数据1/4/202313第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2.数据的单位数据的单位 在计算机中常用到的基本数据单位有位、字节、字三种。在计算机中常用到的基本数据单位有位、字节、字三种。2.2.1 计算机中的数据1/4/202314第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1）位（）位（bit）位位又又称称比比特特，是是计计算算机机中中表表示示信信息息的的最最小小信信息息单单位位，1bit表示一位二进制数，它可能是表示一位二进制数，它可能是1，也可能是，也可能是0。2.2.1 计算机中的数据1/4/202315第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2）字节（）字节（Byte）字节是计算机存储信息的最基本信息单位，也是信息字节是计算机存储信息的最基本信息单位，也是信息数据的基本单位，数据的基本单位，1Byte（通常简记（通常简记1B）用）用8位二进制数表位二进制数表示，共能表示示，共能表示28=256种不同的状态。下面是常用的一些字节种不同的状态。下面是常用的一些字节单位：单位：1KB（千字节）（千字节）=210B=1024B1MB（兆字节）（兆字节）=210KB=220B1GB（吉字节）（吉字节）=210MB=220KB=230B 我们常说的我们常说的1KB，通常指，通常指1024B，而不是，而不是1000B。2.2.1 计算机中的数据1/4/202316第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3）字（）字（Word）一个字由若干个字节组成，用于表示数据或信息的长一个字由若干个字节组成，用于表示数据或信息的长度。字的位数一般与计算机的数据宽度有关，有的计算机上度。字的位数一般与计算机的数据宽度有关，有的计算机上规定一个字为规定一个字为8位，有的规定为位，有的规定为16位，有的规定为位，有的规定为32位，一位，一般来说字的长度越长，计算机的性能也就越好。般来说字的长度越长，计算机的性能也就越好。2.2.1 计算机中的数据1/4/202317第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3数据的表示数据的表示 计算机中处理的数据都是以二进制形式表示的，以字节计算机中处理的数据都是以二进制形式表示的，以字节的形式存放的。以一个字节（的形式存放的。以一个字节（8位）为例，规定最高（最左位）为例，规定最高（最左边）位为符号位（通常边）位为符号位（通常0表示是正数，表示是正数，1表示是负数），其余表示是负数），其余为数值位，这种存储在计算机里且符号被数值化的数，称为为数值位，这种存储在计算机里且符号被数值化的数，称为机器数机器数。2.2.1 计算机中的数据1/4/202318第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 机器数的编码（即机器数的表示）有三种形式：机器数的编码（即机器数的表示）有三种形式：原码、原码、反码和补码。反码和补码。正数的三种编码与该数的二进制形式一致，而负数的正数的三种编码与该数的二进制形式一致，而负数的三种编码的最高位都是三种编码的最高位都是1，数值位若是原码则与该数（无符，数值位若是原码则与该数（无符号）的二进制形式一致，若是反码则将该数的二进制形式按号）的二进制形式一致，若是反码则将该数的二进制形式按位取反（即位取反（即0变变1，1变变0），若是补码则将该数的二进制形式），若是补码则将该数的二进制形式按位取反后加按位取反后加1。2.2.1 计算机中的数据1/4/202319第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 计算机中，把一些常用的字母、符号、数字和文字等非计算机中，把一些常用的字母、符号、数字和文字等非数值信息用规定的代码表示，这一过程称为计算机信息编码，数值信息用规定的代码表示，这一过程称为计算机信息编码，使用二进制数表示的文字和符号称为二进制编码。当我们输使用二进制数表示的文字和符号称为二进制编码。当我们输入字符入字符“B”时，计算机接收到的是字符时，计算机接收到的是字符“B”的二进制编的二进制编码码“01000010”，并对其进行存储，在显示时，又将，并对其进行存储，在显示时，又将“01000010”转化为字符转化为字符“B”。计算机只有采用统一的编。计算机只有采用统一的编码方案，才能便于进行信息的存储、处理和传送。码方案，才能便于进行信息的存储、处理和传送。2.2.2 信息的编码 1/4/202320第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程计算机常用的文字编码有字符编码（计算机常用的文字编码有字符编码（ASCII）和汉字）和汉字编码两种编码两种1BCD码（二码（二十进制编码）十进制编码）BCD编码方法很多，通常采用的是编码方法很多，通常采用的是8421编码。这种编编码。这种编码较为自然、简单。其方法是用四位二进制数表示一位十进码较为自然、简单。其方法是用四位二进制数表示一位十进制数，自左至右每一位对应的位权分别是制数，自左至右每一位对应的位权分别是8，4，2，1。值得。值得注意的是，四位二进制数有注意的是，四位二进制数有00001111十六种状态，这里我十六种状态，这里我们只取了们只取了00001001十种状态。而十种状态。而10101111六种状态在这六种状态在这种编码中没有意义。种编码中没有意义。2.2.2 信息的编码 1/4/202321第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2.字符编码（字符编码（ASCII码）码）目前国际上普遍采用的字符系统是七单位的目前国际上普遍采用的字符系统是七单位的ASCII码码(美国国家信息交换标准字符码美国国家信息交换标准字符码)，它包括，它包括10个十进制数码，个十进制数码，26个英文字母和一定数量的专用符号，如个英文字母和一定数量的专用符号，如$、%、等，共等，共128个元素，因此二进制编码需个元素，因此二进制编码需7位，加一位偶校位，加一位偶校验位，共验位，共8位一个字节。表位一个字节。表2.3列出了七单位的列出了七单位的ASCII码字码字符编码表。符编码表。2.2.2 信息的编码 1/4/202322第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 ASCII码码规规定定8个个二二进进制制位位的的最最高高一一位位为为0，余余下下的的7位位可可以以给给出出128个个编编码码，表表示示128个个不不同同的的字字符符。其其中中95个个编编码码，对对应应着着计计算算机机终终端端能能敲敲入入并并且且可可以以显显示示的的95个个字字符符，打打印印机机设设备备也也能能打打印印这这95个个字字符符，如如大大小小写写各各26个个英英文文字字母母，09这这10个个数数字字符符，通通用用的的运运算算符符和和标标点点符符号号、*、/、等等等等。另另外外的的33个个字字符符，其其编编码码值值为为031和和127，则则不不对对应应任任何何一一个个可可以以显显示示或或打打印印的的实实际际字字符符，它它们们被被用用作作控控制制码码，控控制制计计算算机机某某些些外外围围设设备备的的工工作作特特性性和和某某些些计计算算机机软软件的运行情况。件的运行情况。2.2.2 信息的编码 1/4/202323第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3.汉字编码汉字编码汉字的输入编码汉字的输入编码汉字内码汉字内码 汉字字模码汉字字模码2.2.2 信息的编码 1/4/202324第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1真值与机器数真值与机器数 在计算机中只能用数字化信息来表示数的正、负，人们在计算机中只能用数字化信息来表示数的正、负，人们规定用规定用“0”表示正号，用表示正号，用“1”表示负号。例如，在机器中表示负号。例如，在机器中用用8位二进制表示一个数位二进制表示一个数90，其格式为：，其格式为：010110102.2.3 计算机中数据的表示 1/4/202325第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2定点数和浮点数定点数和浮点数 1）数据字、指令字）数据字、指令字 设备限制机器数所表示数的范围设备限制机器数所表示数的范围 在计算机中，一般用若干个二进制位表示一个数或一条在计算机中，一般用若干个二进制位表示一个数或一条指令，把它们作为一个整体来处理、存储和传送。这种作为指令，把它们作为一个整体来处理、存储和传送。这种作为一个整体来处理的二进制位串，称为计算机字。表示数据的一个整体来处理的二进制位串，称为计算机字。表示数据的字称为数据字，表示指令的字称为指令字。字称为数据字，表示指令的字称为指令字。2.2.3 计算机中数据的表示 1/4/202326第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2定点数和浮点数定点数和浮点数 2）定点数）定点数 定点数计算机中运算的数有整数也有小数，如何确定小定点数计算机中运算的数有整数也有小数，如何确定小数点的位置呢？通常有两种约定：一种是规定小数点的位置数点的位置呢？通常有两种约定：一种是规定小数点的位置固定不变，这时的机器数称为定点数；另一种是小数点的位固定不变，这时的机器数称为定点数；另一种是小数点的位置可以浮动，这时的机器数称为浮点数。微型机多使用定点置可以浮动，这时的机器数称为浮点数。微型机多使用定点数。数。2.2.3 计算机中数据的表示 1/4/202327第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2定点数和浮点数定点数和浮点数 3）浮点数）浮点数 浮点表示法就是小数点在数中的位置是浮动的。在以数浮点表示法就是小数点在数中的位置是浮动的。在以数值计算为主要任务的计算机中，由于定点表示法所能表示的值计算为主要任务的计算机中，由于定点表示法所能表示的数的范围太窄，不能满足计算问题的需要，因此就要采用浮数的范围太窄，不能满足计算问题的需要，因此就要采用浮点表示法。在同样字长的情况下，浮点表示法能表示的数的点表示法。在同样字长的情况下，浮点表示法能表示的数的范围扩大了。范围扩大了。2.2.3 计算机中数据的表示 1/4/202328第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3原码和补码原码和补码 机器数中，数值和符号全部数字化。计算机在进行数值机器数中，数值和符号全部数字化。计算机在进行数值运算时，采用把各种符号位和数值位一起编码的方法。常见运算时，采用把各种符号位和数值位一起编码的方法。常见的有原码、补码和反码表示法。的有原码、补码和反码表示法。1)原码表示法原码表示法 2)补码表示法补码表示法2.2.3 计算机中数据的表示 1/4/202329第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 2.3 计算机软件系统计算机软件系统2.3.1 软件分类操作系统操作系统汇编及编译系统汇编及编译系统调试系统调试系统 诊断系统诊断系统软件软件系统系统软件软件应用软件应用软件 用用户户利利用用机机器器提提供供的的系系统统软软件件（画画笔笔、媒媒体体播播放放机机等等）应应用用软软件件 程程序序设设计计语语言言所所编编制制的的各各种种程程序序（财财务务、仓仓储储系系统统等等）专专用用程程序序（楼楼宇宇自自动动化化管管理理系系统统、消防报警系统等）消防报警系统等）1/4/202330第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 系系统统软软件件是是指指管管理理、监监控控和和维维护护计计算算机机资资源源（包包括括硬硬件件和和软软件件）的的软软件件。主主要要包包括括操操作作系系统统、各各种种程程序序设设计计语语言言及其解释和编译系统、数据库管理系统等。及其解释和编译系统、数据库管理系统等。1操作系统操作系统2程序设计语言和语言处理程序程序设计语言和语言处理程序3数据库系统数据库系统2.3.2 系统软件1/4/202331第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 应应用用软软件件是是指指利利用用计计算算机机及及其其提提供供的的系系统统软软件件，为为解解决决某某一一专专门门的的应应用用问问题题而而编编制制的的程程序序集集合合。由由于于计计算算机机的的应应用用已已经经渗渗透透到到各各个个领领域域，所所以以应应用用软软件件也也是是多多种种多多样样的的。例例如如科科学学计计算算、工工程程设设计计、文文字字处处理理、辅辅助助教教学学、游游戏戏等等方方面面的的程程序序。如如Windows环环境境下下，微微软软公公司司的的 集集 成成 软软 件件 包包 Microsoft Office中中 的的 Word、Excel、PowerPoint等都属于应用软件。等都属于应用软件。2.3.3 应用软件1/4/202332第第2章章 计算机软件基础计算机软件基础