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C语言程序设计 第1章计算机基础知识 1 1计算机系统 1微型计算机系统的基本原理 2微型计算机硬件系统 3微型计算机的软件系统 4计算机的工作原理 一 微型计算机系统的基本原理 计算机系统都由硬件系统和软件系统构成 微机的基本配置 主机箱 显示器 键盘和鼠标等 1 计算机系统的组成 输入设备 计算机系统的组成 软件系统 硬件系统 输出设备 计算机系统 操作系统 语言处理程序等 字处理 计算机辅助设计等 主机 外部设备 外部存储器 软件系统 计算机上除硬件之外的所有东西 是为运行 管理和维护计算机而编制的程序和文档的总和 硬件系统 是构成计算机的各种物理设备的总称 硬件 躯体 软件 灵魂 二 微型计算机硬件系统 微型计算机的组成和其他的计算机一样 都符合 冯 诺依曼 体系结构 均由五大功能部件组成 即运算器 存储器 控制器 输入设备和输出设备五大部分 遵循 程序存储 的原理 并且微型计算机中已经开始采用了组装在主板上的 总线 结构 运算器 完成计算机中的各种算术运算和逻辑运算的装置 控制器和运算器一起构成 中央处理器 CPU 1 控制器 类似人脑的中枢神经 是计算机的指挥系统 向各部件发出指令 控制计算机有条不紊地协调工作 2 中央处理器 CPU 微型机的中央处理器执行对信息的处理与控制 是整个微型机的核心 它的性能直接影响到整个计算机的性能 其主要的生产厂家是Intel AMD等公司 3 存储器 微型机的存储器用来存放程序和数据 是计算机中各种信息的存储和交流的中心 CPU和存储器中的内存构成了计算机的 主机 内存储器 内存储器是计算机用于数据交换的通道 数据在这里临时进行存放 计算机执行程序前 必须首先将运行的数据信息装入内存储器 只读存储器ROM 主要存放与计算机硬件相关的配置状况表 用以支持操作系统对硬件资源的管理 随机存储器RAM 计算机数据流通的中心枢纽 容量一般为几百K 几G不等 可进行高速随机读写 内存也是决定计算机运行性能高低的关键部件之一 4 输入设备 向主机输入程序 原始数据和操作命令等信息的设备 如键盘 鼠标 扫描仪 话筒等 1 键盘 101键 常用的控制键如下 Enter键 回车键 Shift键 上下档换档键 BackSpace键 退格键 Delete键 删除光标所在处字符 Home键 把光标移到所在行的开始位置 End键 把光标移到所在行的末尾 2 鼠标器 主要用于视窗界面的操作环境中 通过在桌面上移动鼠标器带动光标移动来实现各种需要的操作 鼠标器通过串行通讯接口与主机相连 有机械式和光电式两种 5 输出设备 将计算机输出的数字信号转换为能够识别的形式的信号或者其他模拟信号的设备 最主要的输出设备有显示器和打印机 显示器 2 打印机 14 采用总线的目的 若在计算机中把有联系的各部件用单独的导线连接 将会导致错综复杂的线路 不仅制造印刷电路板困难 并且不容易查错和排除故障 采用总线后 给制造工艺和故障的排除带来了极大的方便 也提高了线路的可靠性 总线 BUS 信息传送的公共通道 总线的分类如下 内部总线 在CPU内部引用的总线 外部总线 在CPU之外 将CPU与外部设备接口进行连接的总线 1 数据总线 DB 用于CPU与内存或I O接口之间的数据传递 信息传送是双向的 可送入到CPU也可由CPU送出 按传输数据不同 分为 2 地址总线 AB 用于传送存储单元或I O接口的地址信息 它的条数决定了计算机内存的大小 若一台计算机中有16条地址总线 则它的内存大小为216 64K 3 控制总线 CB 传送控制器的各种控制信息 信息传送是单向的 只由CPU发出 软件的概念 电子计算机为解决某问题而编写的程序及运用数据处理系统所需的手续 规则 文件的总称 软件的分类 1 系统软件 充分利用计算机资源 便于使用 管理 操作维护计算机编制的程序的总称 2 应用软件 为解决各类实际应用问题而编制的程序 三 软件系统的组成 四 计算机的工作原理 冯 诺依曼原理 1 采用二进制表示数据和指令 2 采用存储程序方式 3 计算机由运算器 存储器 控制器 输入设备和输出设备五大部分组成 1 2数进制及内存组织形式 一 计算机中的数制与编码及数的表示 二 数据在内存中的存储 1 进位计数制 3 二进制与十进制之间的相互转换 2 计算机中采用二进制数的优点 一 计算机中的数制与编码及数的表示 4 二进制与八进制 十六进制之间的相互转换 1 进位计数制 进位计数制 逢几进一 计数方法 逢十进一十进制 逢八进一八进制 逢二进一二进制 逢十六进一十六进制 逢n进一n进制 1 十进制数制 主要特点 有十个不同的计数符号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 故其基数为10 按 逢十进一 的规则进行计数 例 666 66 6 102 6 101 6 100 6 10 1 6 10 2 2 二进制数制 主要特点 仅有两个不同的计数符号 0和1 其基数为2 按 逢二进一 的规则计数 例 101101 11 2 1 25 0 24 1 23 1 22 0 21 1 20 1 2 1 1 2 232 0 8 4 0 1 0 5 0 25 45 75 10 3 八进制数制 主要特点 有八个不同的计数符号 0 1 2 3 4 5 6 7 其基数为8 按 逢八进一 的规则计数 例 642 8 6 82 4 81 2 80 418 10 10 100 101 010 110 1 2 245 264 8 267 435 8 010110111 100011101 2 4 十六进制数制 主要特点 有16个不同的计数符号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 10 B 11 C 12 D 13 E 14 F 15 其基数为16位 按 逢十六进一 的规则计数 例 9B4 4 16 9 162 11 161 4 160 4 16 1 2484 25 10 小结 无论是什么进制的数 均可以写成相应的展开式 设有一个A进制的数 则若该数为BnBn 1 B2B1B0 B 1B 2 B m 则该数可以写成其对应的展开式如下 Bn An Bn 1 An 1 B2 A2 B1 A1 B0 A0 B 1 A 1 B 2 A 2 B m A m 2 计算机中采用二进制数的优点 1 便于用电子器件模拟表示 2 运算简单 3 可靠性高 3 二进制与十进制之间的相互转换 1 十进制整数转换为二进制整数 除2逆序取余 2 十进制小数转换为二进制小数 乘2取整 3 带整数和小数的十进制数转换为二进制数 由方法一和方法二综合组成 十进制数转换为 进制数 小数 乘 取整法 先得最高位 后得最低位 余K0 整数 除 取余法 先得最低位 后得最高位 取整K 1 除R 乘R 十进制转换为二进制 35 2 17 1 2 8 1 2 4 0 2 2 0 2 1 0 1 2 0 最高位 最低位 转换整数部分 例 将十进制数35 625转换为二进制数 35 10 100011 2 十进制转换为二进制 转换小数部分 625 10 101 2 0 625 2 1 250 2 0 500 2 1 000 最高位 最低位 35 625 10 100011 101 2 4 二进制与八进制 十六进制之间的相互转换 1 二进制数转换成八进制数 以小数点为分界点 左右三位一节 不足三位以零补足三位 例 101101 01 2 101 101 010 55 2 8 2 八进制数转换成二进制数 将每位八进制数码以三位二进制数表示 例 76 42 8 111110 100010 2 111110 10001 2 3 二进制数转换成十六进制数 以小数点为分界点 左右每四位一节 不足四位以零补足四位 4 十六进制数转换成二进制数 将每位十六进制数码以四位二进制数表示 1 内存的组织形式 二 数据在内存中的存储 内存中的几个概念 1 存储单元 在计算机内部 所有信息的存储 处理和传送均是采用二进制代码来实现的 位 bit 一个二进制的数值 1 或 0 叫做一个位 字节 Byte 8个相邻的位组成一个字节 它是计算机中存储的最基本单位 即1Byte 8bit字长 字节的整数倍 指表示一个数需用到的二进制位数 2 地址 内存中各种信息存放的位置 一个字节为一个地址 3 存储容量 描述计算机存储能力的指标 1KB 1024字节1MB 1024KB1GB 1024MB1TB 1024GB 2 计算机中带符号数的表示 1 原码 原码就是用最高位表示数的正 负号 0表示正 1表示负 而数值部分用最高位以后的若干位来表示 3 补码 补码的取码原则是 正数的补码和其原码相同 负数的补码是它的原码除符号位外逐位取反 即0变1 1变0 最后在末位加1 2 反码 原码变反码的规则为 正数的反码与原码相同 负数的反码是将它的原码除符号位外逐位取反 原码 补码的几个例子 十进制原码补码 87 87127 127 01010111 01010111 11010111 10101001 01111111 01111111 11111111 10000001 进制数的互相转换 例题 将十进制数23分别用二 八 十六进制数表示 并写出 23的补码 用8位二进制数表示 可以先求出23的二进数的表示 再根据二进制数与八 十六进制数的关系写出其相应的表示 求23的二进数的表示 用除2取余法 23D 10111B 进制数的互相转换 例题 将十进制数23分别用二 八 十六进制数表示 并写出 23的补码 用8位二进制数表示 根据二进制数与八 十六进制数的关系写出其相应的表示 注意从低位划分组 不足在高位补助0 23D 10111B 27O 17H 进制数的互相转换 例题 将十进制数23分别用二 八 十六进制数表示 并写出 23的补码 用8位二进制数表示 2300010111 写出 23的补码 注意 用8位二进制数表示 2310010111 2311101000 2311101001 23原码 23原码 23反码 23补码 信息 数值 文字 语音 图形和图象 信息必须数字化编码 才能传送 存储和处理 3 数字化信息编码 A 数值型数据的编码纯二进制8421BCD码B 字符数据的编码西文字符ASCII编码汉字字符 ASCII编码 ASCII码 Amer