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大学计算机基础中国水利水电出版社齐翠巧 王立普 主编第1章 计算机基础知识1.1 计算机产生与发展1.2计算机的特点、应用与分类1.3计算机内部数据的表示方法1.1 计算机产生与发展1.1.1 计算机的诞生1.1.2 计算机的发展阶段1.1.3 计算机的发展趋势1.1.4 我国计算机的发展1.1.1 计算机的诞生一般认为，世界上第一台数字式电子计算机ENIAC 1946诞生于美国宾夕法尼亚大学 。回本节1.1.2 计算机的发展阶段回本节1.1.3 计算机的发展趋势1. 巨型化2. 微型化3. 多媒体化4. 网络化5. 智能化回本节1.1.4 我国计算机的发展我国从1956年开始研制计算机。1958年6月中国第一台计算机诞生了，这台小型电子管数字计算机被命名为“103”机，1959年，中国第一台大型电子管数字计算机“104”机也研制成功。 回本节1964年我国研制的晶体管计算机问世。1971年又研制出以集成电路为重要器件的DJS系列计算机。1974年8月，多功能小型通用数字机通过鉴定，宣告系列化计算机产品研制取得成功，标志着中国计算机工业走上了系列化批量生产的道路。 回本节1983年12月，我国自行研制的第一个巨型机系统“银河”超高速电子计算机系统研制成功，它的向量运算速度为每秒钟一亿次以上，软件系统内容丰富，中国从此跨入了世界巨型电子计算机的行列。这台计算机后来被人们称为“银河I”巨型机。1992年，10亿次巨型机“银河II”通过鉴定。1997年，每秒130亿次浮点运算的“银河III”并行巨型机研制成功。回本节2003年12月10日，联想集团研制的国家网格主节点“深腾6800”超级计算机研制成功。该计算机实际运算速度为每秒4.183万亿次，峰值运算速度每秒5.324万亿次，整机效率为78.5%。在2003年11月16日公布的全球最新超级计算机500强排行榜中，该计算机实际运算速度居第14位，整机效率位居第二位。 回本节1999年9月，峰值速度达到每秒1117亿次的曙光2000-II超级服务器问世。同年，每秒3840亿次浮点运算的“神威”并行计算机研制成功并投入运行。我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。 回本节1.2 计算机的特点、应用与分类1.2.1 计算机的特点1.2.2 计算机的应用范围1.2.3 计算机的分类1.2.1 计算机的特点1运算速度快，计算精度高2具有记忆和逻辑判断能力3有自动控制能力回本节1.2.2 计算机的应用范围1科学计算2数据处理3过程控制4计算机辅助系统5人工智能6多媒体技术应用7网络应用回本节1.2.3 计算机的分类1按所处理的信号分类2按计算机用途分类3按计算机规模分类回本节1按所处理的信号分类可分为模拟计算机、数字计算机和混合计算机，但目前所使用的计算机一般均为数字计算机。(1) 模拟计算机处理连续变化的量值 。(2) 数字计算机处理不连续的离散量 。(3) 混合计算机是指既可以处理数字量又可以处理模拟量的计算机。回本节2按计算机用途分类可分为专用计算机和通用计算机。(1) 专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其它方面的应用。 (2) 通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据不同的应用对象会受到不同程度的影响。回本节3按计算机规模分类又可分为巨型计算机、小巨型机、主机、小型计算机、工作站和个人计算机。回本节1.3计算机内部数据的表示方法1.3.1数制的基本概念1.3.2不同数制之间的转换1.3.3数据的存储单位1.3.4数值型数据的表示方法1.3.5字符的编码1.3.1 数制的基本概念1进位计数制2常用的进位计数制3书写规则回本节1进位计数制数制也称计数制，是人们利用符号来计数的科学方法，指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。回本节2常用的进位计数制回本节3书写规则(1) 在数字后面加写相应的英文字母作为标识(2) 在括号外面加数字下标回本节(1) 数字后面加写相应的英文字母作为标识B(Binary)-表示二进制数。O(Octonary)-表示八进制数。但为了避免字母0与数字0相混淆，常用Q代替O。D(Decimal)-表示十进制数。一般约定D可省略，即无后缀的数字为十进制数字。H(Hexadecimal)-表示十六进制数。回本节(2) 在括号外面加数字下标(100101)2-表示二进制数的100101。(2563)8-表示八进制数的2563。(66597)10-表示十进制数的66597。(3DF6)16-表示十六进制数的3DF6。回本节1.3.2 不同数制之间的转换1十进制数与二进制数之间的转换2. 十进制数与八进制数、十六进制数之间的转换3. 二进制、八进制、十六进制之间的转换回本节1十进制数与二进制数之间的转换(1) 十进制数转换为二进制数(2) 二进制数转换成十进制数对于一般的十进制数转换为二进制数，可以将其整数部分与小数部分分别转换，然后再把它们组合起来。回本节(1) 十进制数转换为二进制数 十进制整数转换为二进制整数 十进制小数转换为二进制小数回本节 十进制整数转换为二进制整数将十进制整数转换为二进制整数时采用除2取余法。其具体做法是：将十进制数除以2，得到一个商数和余数；再将这个商数除以2，又得到一个商数和余数；继续这个过程，直到商数等于零为止。将每次取得的余数部分从下到上逆序排列即得到所对应的二进制整数。回本节 十进制小数转换为二进制小数将十进制小数转换为二进制小数时采用乘2取整法。其具体做法是：用2乘十进制纯小数，取出乘积的整数部分；再用2乘余下的纯小数部分，再取出乘积的整数部分；继续这个过程，直到余下的纯小数为0，或者已得到足够的位数为止。最后将每次取得的整数部分从上到下顺序排列即得到所对应的二进制小数。回本节(2) 二进制数转换成十进制数把二进制数转换为十进制数的方法是，将二进制数按权展开后求和即可。回本节2. 十进制数与八进制数、十六进制数之间的转换(1)十进制数转换成八进制数、十六进制数(2)八进制数、十六进制数转换成十进制数回本节(1)十进制数转换成八进制数、十六进制数十进制数转换成非十进制数的方法是：整数部分和小数部分分别进行转换，整数部分采用“除基数取余法”，小数部分采用“乘基数取整法”。对于八进制数，整数部分采用除8取余法，小数部分采用乘8取整法；对于十六进制数，整数部分采用除16取余法，小数部分采用乘16取整法。回本节(2)八进制数、十六进制数转换成十进制数非十进制数转换成十进制数的方法是，把各个非十进制数按权展开后求和。对于八进制数或十六进制数可以写成8或16的各次幂之和的形式，然后再计算其结果。回本节3. 二进制、八进制、十六进制之间的转换(1) 二进制数转换成八进制数(2) 八进制数转换成二进制数(3) 二进制数转换成十六进制数(4) 十六进制数转换成二进制数回本节(1) 二进制数转换成八进制数以小数点为界，整数部分从低位到高位将二进制数的每三位分为一组，若不够三位时，在高位左面添0；小数部分从小数点开始，自左向右每三位一组，若不够三位时，在低位右面添0，补足三位，然后将每三位二进制数用一位八进制数替换即可完成。回本节(2) 八进制数转换成二进制数以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后去掉整数部分中最左边的“0”以及小数部分最右边的“0”。回本节(3) 二进制数转换成十六进制数以小数点为界，整数部分从低位到高位将二进制数的每四位分为一组，若不够四位时，在高位左面添0；小数部分从小数点开始，自左向右每四位一组，若不够四位时，在低位右面添0，补足四位，然后将每四位二进制数用一位十六进制数替换即可完成。回本节(4) 十六进制数转换成二进制数以小数点为界，向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代，然后去掉整数部分中最左边的“0”以及小数部分最右边的“0”。回本节1.3.3 数据的存储单位1位（bit）2字节（Byte）3字（Word）4字长 回本节1位（bit）位(bit)，简写为“b”音译为“比特”，是计算机存储信息的最小单位，代表一个二进制数，由数字0或1组成。一个二进制位只能表示两种状态。 回本节2字节（Byte）字节(Byte)，简写为“B”，音译为“拜特”。8个连续的二进制位编为一组称为一个字节，即：1B=8bit。字节是计算机存储容量的基本单位，即以字节为单位存储信息。 1KB=210B=1024B 1MB =220B=1024KB 1GB=230B=1024MB 1TB=240B=1024GB 1PB =250B=1024TB 1EB=260B=1024PB回本节3字（Word）计算机一次存取、处理和传输的数据长度称为字，即：一组二进制数码作为一个整体来参加运算或处理的单位。 回本节4字长 一个字中所包含的二进制数的位数称为字长。不同的计算机，字长是不同的，常用的字长有8位、16位、32位和64位等。 回本节1.3.4 数值型数据的表示方法 1. 机器数的概念2. 定点数和浮点数3. 原码、反码和补码回本节1. 机器数的概念任何一个非二进制整数输入到计算机中都必须以二进制格式存放在计算机的存储器中。每个数据占用一个或多个字节。通常把一个数的最高位规定为数值的符号位，用“0”表示正，用“1”表示负，称为数符，其余的数表示数值。这种连同数字与符号组合在一起的二进制数称为机器数。由机器数所表示的实际值称为真值。要全面、完整地表示一个机器数，应该考虑三个因素：机器数的范围、机器数的符号、机器数中小数点的位置。回本节2. 定点数和浮点数(1) 定点数的表示法(2) 浮点数的表示法回本节(1) 定点数的表示法定点数的表示法是把小数点约定在机器数的某一固定的位置上。如果小数点约定在符号位和数值的最高位之间，那么所有参加运算的数的绝对值小于1，即为定点纯小数。如果小数点约定在数值的最低位之后，那么所有参加运算的数都是整数，即为定点整数。回本节(2) 浮点数的表示法浮点数是指小数点位置不固定的数，它既有整数部分又有小数部分 。任何一个二进制数N都可写成: N=S2j。其中就j称为N的阶码，j前面的正、负号称为阶符，S称为N的尾数，S前面的正、负号称为数符。回本节3. 原码、反码和补码(1) 原码(2) 反码 (3) 补码(4) 补码与真值之间的转换 回本节(1) 原码正数的符号位为0，负数的符号位为1，其它位按照一般的方法来表示数的绝对值。用这样的表示方法得到的就是数的原码。原码表示的整数范围是：（2n-11)（2n-11)，其中n为机器字长。回本节(2) 反码 对于一个带符号的数来说，正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位以外的各位按位取反。负数的反码与负数的原码有很大的区别，反码通常用作求补码过程中的中间形式；反码表示的整数范围与原码相同。回本节(3) 补码正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反码在最低位加1。补码表示的整数范围是2n-1（2n-11)，其中n为机器字长。回本节(4) 补码与真值之间的转换正数补码的真值等于补码的本身；负数补码转换为其真值时，将负数补码按位求反，末位加1，即可得到该负数补码对应的真值的绝对值。回本节1.3.5 字符的编码1. 美国信息交换标准代码（ASCII码）2. BCD码3. 汉字编码回本节1. 美国信息交换标准代码（ASCII码）ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）是美国信息交换标准代码的简称 。ASCII码是一种西文字符编码，有7位ASCII码和8位ASCII码两种，7位ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩展ASCII码。 7位ASCII码用一个字节（8位）表示一个字符，并规定最高位为0 。回本节7位ASCII码的编码表 回本节2. BCD码BCD（Binary-Coded Decimal）码又称为“二十进制编码”，专门解决用二进制数表示十进数的问题。最常用的是8421编码， 回本
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