计算机系统的基础知识.pptx

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1、教学章节教学章节计算机的发展概述计算机的发展概述 1.1计算机基本组成及工作原理计算机基本组成及工作原理 1.2数制与编码数制与编码 1.3运算基础运算基础1.4逻辑代数及逻辑电路逻辑代数及逻辑电路 1.5第1页/共139页教学目的：了解计算机的产生、发展和应用教学重点：计算机的发展1.11.1 计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述第2页/共139页教学引入 现在，计算机在我们的日常生活中无处不现在，计算机在我们的日常生活中无处不在，你了解计算机的发展史吗？在，你了解计算机的发展史吗？返返 回回下一页下一页 第3页/共139页计算机的产生 计算机与一般计算工具的差别计算机与

2、一般计算工具的差别存储器的大小存储器的大小运算能力运算能力 定义定义电电子子计计算算机机是是一一种种能能按按预预先先存存储储的的程程序序，对对以以数数字字形形式式出出现现的的信信息息进行处理的进行处理的电子装置电子装置。1.11.1 计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述 P1P1P1P1 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第4页/共139页 结绳计数结绳计数是计算机的是计算机的“远古史远古史”筹算筹算是计算机的是计算机的“古代史古代史”中国中国算盘算盘与计算机诞生有关技术的发展与计算机诞生有关技术的发展与计算机诞生有关技术的发展与计算机诞生有关技术的发展1.从筹算到算盘

3、 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第5页/共139页 1614年，耐普尔利用对数原理制造一台乘法机。奥托里把对数刻在木板上，后发展为现在的计算尺。1642年，法国数学家布莱斯帕斯卡发明简易机械计算机。1671年，德国数学家莱布尼茨把帕斯卡机器加以改进,使它既可以做加减法，又可以做乘除法运算。圆柱型对数计算尺圆柱型对数计算尺帕斯卡帕斯卡帕斯卡加法器帕斯卡加法器2.机械计算器 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第6页/共139页1820年，英格兰的查尔斯巴贝奇设计了“差分机”(计算机之父）英国数学家乔治布尔1854年提出符号逻辑（布尔代数）20世纪30年代末期，英国数学家艾伦图灵描述了假

4、想机器（图灵机）20世纪30年代后期，艾肯和IBM公司的工程师小组完成了“MarkI”布尔巴贝奇Mark第一台差分机2.机械计算器（序）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第7页/共139页ENIAC是世界公认的第一台通用电子数字计算机。1946年2月由美国宾州大学的莫克莱和埃克特研制；18000多个电子管、1500多个继电器、占地170平方米、重量30吨、计算速度5千次/秒；每次至多只能存储20个十进制数；弱点：存储容量小，尚未采用“程序存储”方式；电子管太多第一台数字电子计算机第一台数字电子计算机第一台数字电子计算机第一台数字电子计算机 P1P1P1P1 上一页上一页 返返 回回下一页下

5、一页 第8页/共139页图灵对现代计算机贡献：建立了图灵机的理论模型，发展了可计算性理论；提出了定义机器智能的图灵测试。冯诺依曼贡献：建立现代计算机基本结构，即冯诺依曼结构。整个系统是由五大基本部件组成，即由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成；采用二进制，使用机器语言,指令通过操作码来完成简单的 操作；采用存储程序的思想，对计算进行集中的顺序控制。冯冯.诺诺依依曼曼图图 灵灵现代计算机发展的杰出人物现代计算机发展的杰出人物现代计算机发展的杰出人物现代计算机发展的杰出人物 P1P1P1P1 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第9页/共139页所谓现代计算机是指采用先进的电子技术来

6、代替陈旧落后的机械或继电器技术。以构成计算机硬件的逻辑元件为标志，大致经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电子路到大规模超大规模集电路计算机等四个发展阶段。计算机的发展计算机的发展计算机的发展计算机的发展 P2 P2 重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第10页/共139页课堂交互现代计算机与微型机划分的标准有什么不同？现代计算机与微型机划分的标准有什么不同？现代计算机：现代计算机：电子器件不同微型机：微型机：微处理器的位数 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第11页/共139页特点采用电子管作为逻辑开关元件；存储器使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓等；外部设备采用纸带、卡片、磁

7、带等；使用机器语言，50年代中期开始使用汇编语言，但没有操作系统体积庞大、笨重、耗电多、可靠性差、速度慢、维护困难 典型机器ENIAC、EDVAC、UNIVAC、IBM 701、IBM 650 应用科学计算1.第一代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第12页/共139页特点使用半导体晶体管作为逻辑开关元件；使用磁芯作为主存储器，辅助存储器采用磁盘和磁带；输入输出方式有了很大改进；开始使用操作系统，有了各种计算机高级语言。体积减小、重量减轻、耗电量减少、速度加快、可靠性增强;典型机器IBM的7090、7094、7040、7044应用数据处理、工业控制、科学计算2.第二代电子计算机

8、 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第13页/共139页特点使用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件；开始使用半导体存储器。辅存仍以磁盘,磁带为主；外部设备种类和品种增加；开始走向系列化、通用化和标准化；操作系统进一步完善，高级语言数量增多。计算机的体积、重量进一步减小，运算速度和可靠性进一步提高 典型机器IBM 370IBM 370系列、系列、IBM 360IBM 360系列、富士通系列、富士通F230F230系列等。系列等。应用系统模拟、系统设计、大型科学计算、科技工程各领域。系统模拟、系统设计、大型科学计算、科技工程各领域。3.第三代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第

9、14页/共139页特点使用大规模、超大规模集成电路作为逻辑开关元件；主存采用半导体存储器，辅存采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘；外部设备有了很大发展，开始采用光字符阅读器（OCR）,扫描仪、激光打印机和各种绘图仪；操作系统不断发展和完善，数据库管理系统进一步发展。计算机的体积、重量、功耗进一步减小，运算速度、存储容量、可靠性等大幅度提高。典型机器IBM的4300系列、3080系列、3090系列，以及IBM9000系列 应用事务处理、智能模拟、普及到社会生活各个方面4.第四代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第15页/共139页人工智能（AI）：是研究如何用人工的方法和技术

10、来模仿、延伸和扩展人的智能，以实现某些“机器思维”或脑力劳动自动化的一门学科。第五代计算机系统（FGCS:):就是智能计算机系统，智能计算机由以下几个部分组成：知识库（KB:KnowledgeBank）知识库计算机(KBM:KnowledgeBankMachine）知识库管理系统(KBMS)问题求解和推理机智能接口系统应用系统5.人工智能和第五代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第16页/共139页工作原理数字计算机（Digital Computer）模拟计算机(Analog Computer)混合计算机(Hybrid computer)按应用通用计算机(General Pur

11、pose Computer)专用计算机(Special Purpose Computer)综合性能指标巨型机 （Super Computer）大型机（Main Frame Computer）小型机（MiniComputer）微型机（MicroComputer）工作站（Workstation）服务器（Server）网络计算机（Net Computer）计计计计 算算算算 机机机机 分分分分 类类类类 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第17页/共139页巨型机(Supercomputer)又称超级计算机，它的价格昂贵、功能强大，多用于战略武器、空间技术、石油勘探、天气预报。社会模拟等。它从技

12、术上朝两个方向发展：开发高性能器件，缩短时钟周期，提高单机性能 采用多处理器结构，提高机器性能，用于尖端领域，代表国家的计算机科学水平。典型巨型计算机：如美国的ILLIAC-IV型计算机（每秒1.5亿次）、CRAY-1型计算机（每秒1亿次）。“银河”系列计算机和“曙光一号”并行计算机等，标志着我国是世界上少数几个能独立研制出巨型机的国家之一。巨 型 机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第18页/共139页运算速度可达5000亿次的“神威”计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第19页/共139页微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展 P23P23微微型型

13、计计算算机机的的分分代代是是以以微微处处理理器器的的位位数数为为依依据据的的，共共分分四四代。代。第一代微型计算机第二代微型计算机第三代微型计算机第四代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第20页/共139页特点 字 长：4位/8位 芯片集成度（晶体管数目/片）：12002000 时钟频率：0.50.8MHz 基本指令执行时间：1015S 地址总线：4/8条CPU举例40041.第一代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第21页/共139页特点字长：8位芯片集成度（晶体管数目/片）：50009000时钟频率：12.5MHz基本指令执行时间：12S地址总线：16条微处

14、理器（CPU）举例Intel8080、Intel8085、M6800、Z-8080802.第二代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第22页/共139页特点字长：16位芯片集成度（晶体管数目/片）：2万7万时钟频率：510MHz基本指令执行时间：0.40.75S地址总线：20/24条微处理器（CPU）举例：Intel8086、Intel8088、Intel80286、M680003.第三代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第23页/共139页特点字长：32/64位芯片集成度（晶体管数目/片）：10万以上时钟频率：25150MHz基本指令执行时间：0.125S地址总

15、线：24/32条微处理器（CPU）举例Intel80386、Intel80486、奔腾系列等4.第四代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第24页/共139页笔记本电脑：一种体积更小、重量更轻的便携式微型机单片计算机：微型计算机的主要部件集成在一块芯片上，也称单片微型计算机，简称单片机。单片机的发展历史可分为三个阶段：初级单片机阶段（1976-1978）高性能单片机阶段（1978年以后）16位单片机推出阶段（1982年以后）其他微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第25页/共139页综合化、智能化网络化、高速化、整体化、协同化多样化、大众化微小化、低能耗、低污染、缩

16、微化、绿色化商品化集成化、高效化 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 计算机应用的发展趋势计算机应用的发展趋势计算机应用的发展趋势计算机应用的发展趋势 P67P67第26页/共139页课堂交互按计算机采用的电子器件来划分计算机的发展，经历了（）代。按计算机采用的电子器件来划分计算机的发展，经历了（）代。A）4 B）6 C）7 D）3分析：按计算机采用的电子器件来划分，计算机的发展经历了四代。分析：按计算机采用的电子器件来划分，计算机的发展经历了四代。结论：答案应选结论：答案应选A）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第27页/共139页教学小结教学小结教学小结教学小结 计算机的定义；计算机

17、的定义；与计算机诞生有关的技术的发展；与计算机诞生有关的技术的发展；现代计算机的发展；现代计算机的发展；微型计算机的发展；微型计算机的发展；计算机的特点；计算机的特点；计算机的应用计算机的应用 ；上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第28页/共139页作作作作 业业业业P43 1P43 11 1冯诺依曼计算机的主要特征是什么？冯诺依曼计算机的主要特征是什么？补充：计算机和微型计算机分别是根据什么划代的？计补充：计算机和微型计算机分别是根据什么划代的？计算机和微型计算机这几代各是什么？算机和微型计算机这几代各是什么？返返 回回 上一页上一页第29页/共139页教学目的掌握计算机系统的组成成分及

18、各组成成分的功能了解计算机的工作过程。教学重点计算机硬件组成及各部分功能1.2 1.2 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理第30页/共139页教学引入 现在，我们已经了解计算机的发展，那么现在，我们已经了解计算机的发展，那么计算机的内部有哪些部件组成？计算机的内部有哪些部件组成？返返 回回下一页下一页 第31页/共139页概念硬件系统：指由电子部件和机电装置组成的计算机实体。软件系统：指为计算机工作服务的全部技术资料和各种程序。功能 硬件的功能：接受计算机程序,并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。软件的功

19、能：保证计算机硬件的功能得以充分发挥，并为用户提供一个宽松的工作环境。关系二者缺一不可，没有软件的计算机称为二者缺一不可，没有软件的计算机称为“裸机裸机”裸裸机不能做任何工作。机不能做任何工作。硬件是组成计算机的物质基础硬件是组成计算机的物质基础,软件则是其灵魂软件则是其灵魂计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成 P7P7 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第32页/共139页负负责责数数据据的的算算术术运运算算和和逻逻辑辑运运算算即即数数据据的的加加工处理工处理实实现现记记忆忆功功能能的的部部件件用用来来存存放放计计算算程程序序及及参参与与运运算算的的各各种数据

20、。种数据。存储器存储器运算器运算器控制器控制器输入设备输入设备实现计算实现计算程序和原始程序和原始数据的输入数据的输入负责对程负责对程序规定的控序规定的控制信息进行制信息进行分析、控制分析、控制并协调输入、并协调输入、输出操作或输出操作或内存访问内存访问计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成 P7P7输出设备输出设备实现计算实现计算结果的输出结果的输出重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第33页/共139页结果结果数据数据中央处理器中央处理器取数取数存数存数外外 部部 设设 备备 接接 口口输输 入入 设设 备备输输 出出 设设 备备外外 存存 储储 器器

21、内存储器内存储器运算器运算器控控 制制 器器程序程序数据数据外设外设主主 机机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第34页/共139页冯诺依曼型计算机两大特征：程序存储采用二进制微型计算机的组成框图微型计算机的组成框图微型计算机的组成框图微型计算机的组成框图 P8P8重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第35页/共139页指令定义：能够被计算机识别的命令，是对计算机进行程序控制的最小单位组成：操作码：计算机应该执行的某种操作的性质和功能；地址码：被操作的数据存放在何处，即指明操作数的地址程序是由完成某一特定任务的一组指令所组成。机器指令：是要计算机执行某种操作的指令，它们全部由

22、0和1这样的二进制编码组成，其操作通过硬件逻辑电路实现。计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 P9P9 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第36页/共139页输出设备输出设备执行执行结果结果程序程序数据数据先编写出完成这一算题的计算程序；结束指令结束指令输入设备输入设备内存储器内存储器微处理器微处理器地址地址/指令指令/数据数据分析指令分析指令取指令取指令执行指令执行指令结束结束其他指令其他指令计算机工作过程计算机工作过程CPU工作过程工作过程程序和数据送入计算机内存；程序和数据送入计算机内存；控制器从存储器中取指令；控制器从存储器中取指令；控制

23、器分析、执行指令，为取下一条指令做准备；控制器分析、执行指令，为取下一条指令做准备；取取下下一一条条指指令令，分分析析执执行行，如如此此重重复复操操作作，直直至至执执行行完完程程序序中中 的全部指令，便可获得最终结果。的全部指令，便可获得最终结果。计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程 第37页/共139页计算机的自动计算过程就是执行一段预先编制好的计算程序的过程；计算程序是指令的有序集合。指令的逐条执行是由计算机的硬件实现的，可归结为取指令、分析指令、执行指令所规定的操作，并为取下一条指令准备好指令地址。计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计

24、算机的基本工作原理 P11P11动画演示动画演示 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第38页/共139页教学小结教学小结教学小结教学小结 计算机系统的组成计算机系统的组成 计算机硬件及各部分的功能计算机硬件及各部分的功能 计算机的工作过程计算机的工作过程 作作作作 业业业业P 43 4P 43 4 返返 回回 上一页上一页第39页/共139页教学目的学习计算机中数据信息的表示方式和各种表示方式之间的内在联系、二进制的定点与浮点表示及其原码反码补码表示、计算机中非数值数据的编码，使大家对数值数据的表示方式有所了解。教学重点不同进制数之间的转换二进制数的原码、反码及补码表示字符编码1.3 1.

25、3 数制与编码数制与编码数制与编码数制与编码第40页/共139页教学引入 计算机可以处理各种各样的数据，如文本、计算机可以处理各种各样的数据，如文本、图像、声音、动画等，那么这些信息在计算机图像、声音、动画等，那么这些信息在计算机内部是如何保存的？内部是如何保存的？返返 回回下一页下一页 第41页/共139页按形表示按一定的编码方法来表示数据按值表示要求在选定的进位制中正确地表示出数值，包括数字符号、小数点位置及正负符号等。表示数据信息的两种基本方法12 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第42页/共139页1.特点：10个有序的数字符号：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9其中：“十”

26、为进位基数(Base/Radix)，“逢十进一”的计数规则小数点符号：“.”2.表示法：并列表示法Positional Notation多项式表示法Polynomial Notation简称基数(R)。十十十十 进进进进 制制制制 数数数数 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第43页/共139页例：十进制数12345.67809多项式表示法:将并列式按“权”展开为按权展开式，称为多项式表示法。如下例：10410310210110010-110-210-310-410-5 如上所示，处在不同位置的数字具有不同的如上所示，处在不同位置的数字具有不同的“权权”，并列计数法，也称，并列计数法，也称

27、位置表示法。位置表示法。万千百十个位位位位位小数点十百千万十万分分分分分位位位位位并列表示法12345.67809=1104+2103+3102+4101+5100+610-1+710-2+810-3+010-4+910-5 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第44页/共139页进位制数 所谓“数制”，即各种进位计数制。在R进制中，具有R个数字符号，它们是0，1，2，（R-1）在R进制中，由低位向高位是按“逢R进一“的规则进行计数。R进制的基数（base）是 R，R进制数的第i位的权(weight)为“Ri”，并约定整数最低位的位序号i=0（i=n,2，1，0，-1，-2）。小数点右移一位

28、扩大倍，左移一位缩小为原来的1/倍。进位制数及其相互转换进位制数及其相互转换进位制数及其相互转换进位制数及其相互转换 P12P12 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第45页/共139页不同数制表示 在在数数码码的的右右下下角角注注明明数数制制或或在在数数的的后后面面加一个字母。加一个字母。B：二进制数：二进制数 Q：八进制数：八进制数 D：十进制数：十进制数 H：十六进制数：十六进制数不同数制特点进进位位计计数数制制方方式式:每每种种数数制制使使用用数数码码个个数数R R称称为为基基数数，进进位位计计数数制制编编码码符符合合“逢逢R R进进位位”规则。规则。位位权权表表示示法法:数数制制

29、中中每每一一固固定定位位置置对对应应的的单单位位值值称称为为权权，处处于于不不同同位位置置数数码码代代表表的的值值与与它它所所在在位位置置权权值值有关。有关。12进位制数及其相互转换（序）进位制数及其相互转换（序）进位制数及其相互转换（序）进位制数及其相互转换（序）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第46页/共139页进位制二进制八进制十进制 十 六 进 制规 则基 数数 码 权形式表示逢二进一R=2 0,12iB逢八进一 R=80,1,2,78iQ逢十进一 R=100,1,2,910iD逢十六进一 R=160,1,9,A,B,C,D,E,F16iH计算机中常用进制数的表示计算机中常用进制

30、数的表示计算机中常用进制数的表示计算机中常用进制数的表示重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第47页/共139页使使用用按按权权相相加加法法，即即将将各各位位进进制制数数码码与与它它对对应应的的权权相相乘乘，其其积积相相加加，和和数数即即为为与与该该R R进进制制数数相相对对应应的的十十进制数。进制数。整数的转换整数的转换:采用除采用除R R取余法。从最后一次除取余法。从最后一次除得余数读起（即从高位得余数读起（即从高位到低位）。到低位）。小数部分的转换小数部分的转换:采采用乘用乘R R取整法，将所得取整法，将所得小数从第一次乘得整数小数从第一次乘得整数读起，就是这个十进制读起，就

31、是这个十进制小数所对应的小数所对应的R R进制小进制小数数R进制数十进制数十进制数R进制数不同数制之间的转换不同数制之间的转换不同数制之间的转换不同数制之间的转换 P13P13重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第48页/共139页 分分析析：使用按权相加法，即将各位进制数码与它对应的权相乘，其积相加，和数即为与该R进制数相对应的十进制数。(1100101.101)(1100101.101)2 2=1=12 26 6+1+12 25 5+0+02 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1+0+02 2-2-2+1

32、+12 2-3-3=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=（101.625101.625）1010即即 （1100101.1011100101.101）2 2=（101.625101.625）1010例1：求（1100101.101）2 的等值十进制数。上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第49页/共139页33 解:先求（66）10等值二进制数 余数 2 66即（6666）1010=（1000010)1000010)2 2再求小数部分 积的整数部分 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500 0 0.5002=1

33、.000 1 即(0.625)10=(0.101)2所以：(66.625）10=(1000010.101）2注注意意：十十进进制制小小数数不不一一定定都都能能转转换换成成完完全全等等值值的的二二进进制制小小数数，所所以以有有时要取近似值，有换算误差存在。时要取近似值，有换算误差存在。01684210100001例2：求（66.625）10等值二进制数 分析：分析：将此数分成整数和小数两部分分别转换，然后再拼接起来将此数分成整数和小数两部分分别转换，然后再拼接起来。上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第50页/共139页二进制、八二进制、八进制、十六进制、十六进制间转换进制间转换二进制数二进制

34、数八进制数八进制数“三位并一位三位并一位”以小数点为基准，整数部分从右至左，每三位一组，以小数点为基准，整数部分从右至左，每三位一组，最高位不足三位时，添最高位不足三位时，添0 0补足三位；补足三位；小数部分从左至右，每三位一组最低有效位不足三小数部分从左至右，每三位一组最低有效位不足三位时，添位时，添0 0补足三位。补足三位。各组三位二进制数按各组三位二进制数按2 22 2，2 21 1，2 20 0权展开后相加，权展开后相加，得到一个八进制数得到一个八进制数八进制数八进制数二进制数二进制数“一位拆三位一位拆三位”把一位八进制写成对应的三位二进制，然后按权连把一位八进制写成对应的三位二进制，

35、然后按权连接即可接即可二进制数二进制数十六进制数十六进制数“四位并一位四位并一位”以小数点为基准，整数部分从右至左，每四位一组，以小数点为基准，整数部分从右至左，每四位一组，最高位不足四位时，添最高位不足四位时，添0 0补足四位；补足四位；小数部分从左至右，每四位一组最低有效位不足四小数部分从左至右，每四位一组最低有效位不足四位时，添位时，添0 0补足四位。补足四位。各组四位二进制数按各组四位二进制数按2 23 3,2 22 2，2 21 1，2 20 0权展开后相加，权展开后相加，得到一个十六进制数得到一个十六进制数十六进制数十六进制数二进制数二进制数“一位拆四位一位拆四位”把一位十六进制写

36、成对应的四位二进制，然后按权把一位十六进制写成对应的四位二进制，然后按权连接即可连接即可重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第51页/共139页解：001 010 111 011.001 011 100 1 2 7 3 .1 3 4 即：(1010111011.0010111)2=(1273.134)8例3：将（1010111011.0010111)2 转换 为八进制数 分析：分析：按照按照“三位并一位三位并一位”的原则，对二进制数进行处理。的原则，对二进制数进行处理。例4：将（2754.41)8转换成二进制数 分析：分析：按照按照“一位拆三位一位拆三位”的原则，对八进制数进行处理

37、。的原则，对八进制数进行处理。解：2 7 5 4 .4 1 010 111 101 100.100 001 即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第52页/共139页解：0010 1101 0101 0111 0100 2 D 5 .7 4 即：（1011010101.011101)2=(2D5.74)16例5：将（1011010101.011101)2转换成十六进制数 分析：分析：按照按照“四位并一位四位并一位”的原则，对二进制数进行处理。的原则，对二进制数进行处理。例6：将（5A0B.0C)16转换成二进制数 分析：分析

38、：按照按照“一位拆四位一位拆四位”的原则，对八进制数进行处理。的原则，对八进制数进行处理。解：5 A 0 B 0 C 0101 1010 0000 1011 .0000 1100 即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.000011)2 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第53页/共139页2.2.二进制数的定点表示二进制数的定点表示二进制数的定点表示二进制数的定点表示 P15P15概念指计算机中的指计算机中的小数点位置固定不变小数点位置固定不变的数的表示方式的数的表示方式。功能分类定点整数：小数点固定在数的最低位之后。设字长为位，定点整数：小数点固定在数的最低位之后

39、。设字长为位，能表示的数值范围为：能表示的数值范围为：00000000-01111111 00000000-01111111 即即0-0-（7 7）定点小数：小数点固定在数的最高位之前。设字长为位，定点小数：小数点固定在数的最高位之前。设字长为位，能表示的范围为：能表示的范围为：0.00000000.1111111 0.00000000.1111111 即即0-0-（1-1-7-7 ）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第54页/共139页浮点表示法:指计算机中的小数点位置不是固定的，或者说是“浮动”的数的表示方式：通过阶码和尾数表示：N=2E(S)E称为阶码，它是一个二进制正整数；E前的为

40、阶码的符号，称为阶符（Ef）；S称为尾数，它是一个二进制正小数；S前的为尾数的符号，称为尾符(Sf)；“”是阶码E的底数。二进制数的浮点表示二进制数的浮点表示二进制数的浮点表示二进制数的浮点表示 P16P16 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第55页/共139页阶码阶码尾数尾数阶符阶符尾尾符符例：二进制数101.1和10.11的浮点表示形式为 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第56页/共139页真值真值一一个个数数的的正正号号用用十十表表示示；负负号号用用”一一”表表示示，即即为为该该数数的的真真值值。例例 如如：十十 进进 制制 数数+13.5+13.5二二进进制制的的真真值值为

41、为+1101.1;+1101.1;十十进进制制数数-13.5-13.5二二进进制制的的真值为真值为-1101.1-1101.1机器数机器数以以0 0表表示示正正数数的的符符号号，以以1 1表表示示负负数数的的符符号号，并并且且每每一一位位的的数数值值也也用用0 0和和1 1表表示示之之后后，这这样样的的数数叫叫机机器器数数，有有时时也叫做机器码也叫做机器码符号化符号化好处好处可可以以方方便便的的存存储储；在在做做乘乘法法或或除除法法时时，把把数数的的符符号号位位按按位位相相加加后后，就就得得到到结结果果的的符符号号位位。其其规规则则是是正正数数乘乘正正数数，符符号号按按位位相相加加得得0 0；

42、正正数数乘乘负负数数，符符号号按按位位相相加加得得 1 1；负负数数乘乘负负数数，符符号号按按位相加得位相加得0 0。3.3.二进制的原码、反码及补码表示二进制的原码、反码及补码表示二进制的原码、反码及补码表示二进制的原码、反码及补码表示 P17P17数符（数符（+/-+/-）+尾数（数值的绝对值尾数（数值的绝对值）符号（符号（+/-+/-）数码化；）数码化；最高位：最高位：“0 0”表示表示“+”，“1 1”表示表示“-机器数的分类机器数的分类原码、反码、补码原码、反码、补码 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第57页/共139页 原码是一种机器数。数的原码表示是在机器中用符号位的0和1

43、表示数的正号和负号，而其余位表示数的本身。对于正数，X=X=+X Xn-2n-2X Xn-3n-3XX0 0，则原码为：X X原=0 0X Xn-2n-2X Xn-n-3 3XX0 0 对于负数，X=X=-X Xn-2n-2X Xn-3n-3XX0 0，则原码为：X X原=1 1X Xn-2n-2X Xn-n-3 3XX0 0 原码表示法的特点:优点:简单易懂，与真值的转换方便。缺点:异号相加时机器首先应判断数的符号，然后比较两数的绝对值，增加了机器的复杂程度。符号位+尾数部分（真值）原码表示法 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第58页/共139页表示方法对于正数其反码与原码相同；对于X

44、=X=+X Xn-2n-2X Xn-3n-3XX0 0，则反码为：X X反=0 0X Xn-2n-2X Xn-3n-3XX0 0对于负的二进制数，符号位不变，数值各位取反，即 0 0变为，l l变为0 0。对于X=X=-X Xn-2n-2X Xn-3n-3XX0 0，则反码为X X反=1 1特点:在计算机中容易实现，如触发器，一边表示原码，另一边表示反码。正数：尾数部分与真值形式相同；负数：尾数为真值数值部分按位取反反码表示法 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第59页/共139页（+4+4）称为（）称为（8 8）对）对1212的补码，的补码，数学公式表示为：数学公式表示为：8+48+4（

45、mod 12)mod 12)什么是补码？上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第60页/共139页表示方法对于正数其补码与原码相同；对于X=+Xn-2Xn-3X0，则补码为：X补=0Xn-2Xn-3 X0对于负数,除了符号位之外数值各位取反，末尾位加1。对于X=Xn-2Xn-3X0，则补码为：X补=1+1特点:负数用补码表示时，可把减法转化成加法，可以用加法器实现减法，简便、经济 正数：尾数部分与真值形式相同；负数：尾数为真值数值部分按位取反加1补 码 表 示 法 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第61页/共139页符号、S0、1数值位不变原码、反码和补码间关系原码、反码和补码间关系原码

46、、反码和补码间关系原码、反码和补码间关系x真值x原x反x补S不变，数值位不变(S=0)变反(S=1)S不变，数值位不变(S=0)变反后加1(S=1)注：S表示符号位记住规律记住规律 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第62页/共139页例7：已知计算机字长为8位，试写出二进制101010和101010的机器中表示的原码、反码和补码。解：设该机器采用定点整数表示,则其真值形式为:X=+0101010 Y=-0101010原=反=补=00101010Y原=10101010Y反=11010101Y补=11010110原码、反码、补码应用举例 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第63页/共13

47、9页例8：已知X补101101，求真值X解：先由X补求出X反，则得:X反=X补11011011101100 X反的符号位为1，故其所对应的真值为负，且数值为X反的各位取反，即：X反 101100 X=-10011原码、反码、补码应用举例 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第64页/共139页位（Bit）：度量数据的最小单位字节（Byte）：最常用的基本单位K（kilobyte）字节 1KB=210B=1024ByteM（megabyte）字节1MB=220B=1024KBG（gigabyte）字节 1GB=230B=1024MBT（terabyte）字节1TB=240B=1024GBb7b

48、6b5b4b3b2b1b01001010110010101=27+24+22+20=149信息的存储单位信息的存储单位信息的存储单位信息的存储单位 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第65页/共139页 什么是编码？所谓编码（codecode）,是指按一定规则组合而成二进制数码序列来表示数字符或其他符号。计算机中常用的编码有十进制编码(BCD(BCD码）、可靠性编码（校验码）字符编码、操作编码及汉字编码等。4.4.数据的编码表示数据的编码表示数据的编码表示数据的编码表示 P18P18 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第66页/共139页用四位二进制代码对一位十进制数进行编码，它既具有

49、二进制码的形式(四位二进制码)，又有十进制数的特点(每四位二进制码是一位十进制数)。例1（931）10=（？）BCD 解:（9 3 1)10 =(1001 0011 0001)BCD BCDBCD码（二码（二码（二码（二十进制码）十进制码）十进制码）十进制码）P18P18 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第67页/共139页十进制十进制BCD码码十进制十进制BCD码码00000501011000160110200107011130011810004010091001十进制数与十进制数与十进制数与十进制数与BCDBCD码的对照表码的对照表码的对照表码的对照表 上一页上一页 返返 回回下一页

50、下一页 第68页/共139页课堂交互问题：已知（1101.01）2，求其对应的BCD编码？上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第69页/共139页目的：解决代码在形成或传输过程中可能会发生的错误，提高系统的安全性方法：使代码自身具有一种特征或能力 增加信息位之间的运算，如异或运算 增加校验位 作用：不易出错 若出错时易发现错误 出错时易查错且易纠错分类:格雷码、奇偶校验码和海明码等。可靠性编码（校验码）可靠性编码（校验码）可靠性编码（校验码）可靠性编码（校验码）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第70页/共139页格雷码格雷码任任何何两两个个相相邻邻的的代代码码只只有有1 1个个二二进进