第三题,_大学计算机基础_第1章__.ppt

第1章,信息时代与计算机,信息与信息技术计算机系统基础知识信息的表示,本章要点,信息与信息技术,信息与数据,信息(Information)是人们用于表示具有一定意义的符号的集合，这些符号可以是文字、数字、图形、图像、动画、声音、光等。,数据(Data)则是信息的具体表现形式，是指人们看到的和听到的事实，是各种各样的物理符号及其组合，它反映了信息的内容。,信息与信息技术,信息的主要特性：,不灭性可传递性和共享性知识性时效性依附性可处理性,信息技术,信息技术(InformationTechnology，IT)是指与信息的产生、获取、处理、传输、控制和利用等有关的技术。这些技术包括计算机技术、通信技术、微电子技术、传感技术、网络技术、新型元器件技术、光电子技术、人工智能技术、多媒体技术等，其中计算机技术、通信技术、微电子技术是它的核心技术。,信息与信息技术,信息化,信息化(Informatization)是指信息技术和信息产业在国民经济和社会各个领域的发展中的作用日益增强、并发挥着主导的作用，使经济运行效率、劳动生产率、企业核心竞争力和人民生活质量达到全面提高的过程。,信息与信息技术,信息化社会(InformationSociety)的特征,信息成为重要的战略资源；信息产业上升为最重要的产业；计算机网络成为社会的基础设施。,信息与信息技术,信息能力和信息素养,信息能力:是对各种信息技术的理解和活用能力，即对信息的获取、理解、分析、加工、处理、创造、传递的理解和活用能力。信息素养:是一个与信息的获取、理解、评价、交流、应用、生成密切相关的技能、观念、态度和经验的统一体。信息能力是一种基本的信息素养，它是信息素养的重要内容。,信息与信息技术,大学信息技术教育,大学信息技术教育是培养信息化社会需求人才不可或缺的途径，其目标是培养学生的信息能力和提高学生的信息素养。,信息与信息技术,计算机是一种能存储程序和数据，自动执行程序、快速而高效地完成对各种数字化信息处理的电子设备。,计算机系统基础知识,计算机的起源,早期计算工具的发展筹算法珠算计算尺近代计算机器的发展计算器计算机器差分机与分析机现代计算机的诞生1946年(美)宾夕法尼亚大学第一台数字电子计算机ENIAC诞生。它使用了18000多只电子管、占地160平方米、重30余吨、耗电150kw、运算速度为5000次/秒。,计算机系统基础知识,按照计算机所使用的逻辑部件将计算机的发展分为四代：第一代：(1946-1957)电子管时代(机器和汇编语言)第二代：(1958-1964)晶体管时代(高级编程语言)第三代：(1965-1970)中小规模集成电路(操作系统成熟)第四代：(1971至今)大规模、超大规模集成电路(出现网络，使用面日益广泛),现代计算机的发展,计算机系统基础知识,最早的计算机,计算机系统基础知识,最早的计算机模型,计算机系统基础知识,改进后的计算机模型,计算机系统基础知识,现在的计算机模型,计算机系统基础知识,现代计算机模型,计算机系统基础知识,性能不断提高；体积不断缩小；价格持续下降；信息处理功能多媒体化；与通信相结合，进入“网络计算机时代”计算机正向着巨型化、微型化、网络化、多媒体化、智能化和未来计算机的方向发展。,计算机的发展趋势,计算机系统基础知识,计算机的特点,运算速度快、精确度高,可靠性好、存储容量大,具有记忆和逻辑判断能力,计算机内部自动化操作,计算机系统基础知识,存储程序的工作原理是：在计算机中设置存储器，将程序和数据存放到存储器中，计算机按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储器中的内容进行处理，直到得出结果。计算机的工作方式应该有两个基本能力：一是能够存储程序和数据，二是能够自动地执行程序。,程序(Program)：是指可以连续执行的一条条指令的集合。,计算机的工作原理,计算机系统基础知识,指令是一组二进制代码操作码：指出进行什么操作地址码：是规定操作数的值或地址、操作结果的地址及下一条指令的地址等,指令(Instruction)：是指计算机完成某一种操作的命令。,计算机的工作原理,指令的组成格式：,计算机系统基础知识,指令的执行过程：一条指令的执行过程可分为取指令、分析指令、执行指令3个阶段,计算机的工作原理,计算机系统基础知识,程序的执行过程,计算机系统基础知识,计算机的指令系统：一台计算机所能识别并执行的全部指令的集合，称为该计算机的指令系统。按其操作功能的不同分为下列5类：数据传送类指令数据处理类指令程序控制类指令输入与输出类指令CPU控制和调试指令,计算机系统基础知识,输入设备,内存储器,运算器,控制器,程序和数据,取数,结果,存数,取指令,存取命令,运算命令,输入命令,计算机的工作原理,输出设备,输出命令,计算机系统基础知识,计算机系统的组成,计算机系统基础知识,主机,外部设备,计算机系统基础知识,运算器：负责数据的算术运算和逻辑运算，即数据的加工处理控制器：负责对程序规定的控制信息进行分析、控制并协调输入、输出操作或内存访问；是计算机的指挥中心存储器：是实现记忆功能的部件。负责存储程序和数据,计算机系统基础知识,输入设备：负责把用户的程序和数据输入到计算机的存储器中输出设备：负责从计算机中取出程序执行结果或其它信息，供用户查看迄今为止，所有冯诺依曼结构的计算机都由五个基本功能部件组成。,计算机系统基础知识,系统软件,应用软件,软件是各种程序及其文档的总称。软件是用户与机器的接口。,计算机系统基础知识,硬件,计算机系统基础知识,数制：是指表示数值的方法，有进位计数制和非进位计数制进制：按照进位的原则进行计数的数制称为进位计数制，简称“进制”。非进制：表示数值大小的数码与它在数中的位置无关的数制称为非进位计数制，简称“非进制”。如罗马数字就是典型的非进位计数制。,信息的表示,数制及其转换,使用固定个数的数码表示数值的大小。数码的个数R称为该数制的基数，数码在一个数中所处的位置称为数位。逢R进一。例如十进制数是由09十个数字符号组成，基数为10，逢10进1。采用位权表示法。处在不同位置上的数字所代表的值不同，一个数字在某个固定位置上所代表的值是确定的，这个固定位上的值称为位权。位权与基数的关系是，各进位制中位权的值恰好是基数的若干次幂。,信息的表示,进位计数制的基本特点：,例1、在十进制数中，358.72可表示为：358.72=3102+5101+8100+710-1+210-2例2、在二进制数中，1011.01可表示为：1011.01=123+022+121+120+02-1+12-2,任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。一个R进制的数AnAn-1A2A1A0.A-1A-2A-m，它的按位权展开式的一般形式如下：AnRn+An-1Rn-1+A2R2+A1R1+A0R0+A-1R-1+A-2R-2+A-mR-m,信息的表示,几种常用的进位计数制,常用计数制的基数和数字符号,为了区别不同进制的数据，可在数据后加一个特定的字母来表示它所采用的进制：以字母B表示二进制，以字母O表示八进制，以字母D或省略表示十进制数，以字母H表示十六进制,信息的表示,不同数制间数的转换,R进制数,十进制数,R进制数,十进制数,二、八、十六进制之间的转换,信息的表示,位权法：把R进制数按权展开求和示例：(1110.1)2=123+122+121+020+12-1=8+4+2+0+0.5=(14.5)10,信息的表示,结果：144,余数法：除基数取余法，连续除以基数，并取其余数，直到商为零，将所得余数倒序排列即可示例：,信息的表示,又例：,结果为：1100001,信息的表示,进位法：乘基数取整，连续乘以基数，并取其整数，直到积为零或达到所要求的精度时，将所得整数正序排列即可示例：,结果：101,取整数,信息的表示,二进制八进制,二、八与十六进制之间的转换,整数部分从右向左三位并一位小数部分从左向右三位并一位,示例：,信息的表示,一位拆四位,二进制十六进制,整数部分从右向左四位并一位小数部分从左向右四位并一位,示例：,信息的表示,例:将（741.566）8转换成为二进制数解:（741.566）8=（111100001.101110110）2例:将（5A.B8）16转换成为二进制数解:（5A.B8）16=（01011010.10111000）2,信息的表示,信息编码,计算机中的信息是用二进制表示的。因为：物理上容易实现可靠性强运算简单通用性强在计算机中只能识别二进制数码信息，因此，一切字母、数字、符号等信息都必须用二进制特定编码来表示；信息才能传送、存储和处理,信息的表示,信息编码,信息的表示,信息的存储单位,位,字，字长,位(bit)、字节(B)、字(w),字节（8位）,信息的表示,信息的存储单位,除字节外，还有千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)、太字节(TB)，拍字节(PB)。它们的换算关系是：1KB=1024B=210BlMB=l024KB=210KB=220B1GB=l024MB=210MB=220KB=230B1TB=1024GB=210GB=220MB=230KB=240B1PB=1024TB=210TB=220GB=230MB=240KB=250B,信息的表示,带符号数的表示,计算机中数据的符号也是用二进制表示的，把一个数据连同其符号在机器中的表示加以数值化，这样的数据称为机器数。机器数所代表的数称为真值。一般用最高位来表示符号，正数用0表示，负数用1表示。,信息的表示,机器数,0,1,1,0,0,0,0,1,+97,符号位,真值,机器数/真值,信息的表示,原码,假定一个数在机器中占用16位+1原=+000000000000001原=0000000000000001-1原=-000000000000001原=1000000000000001+32767原=+111111111111111原=0111111111111111-32767原=-111111111111111原=1111111111111111注意：数字0的表示有二种原码形式：+0原=+000000000000000原=0000000000000000-0原=-000000000000000原=1000000000000000,原码就是机器数,信息的表示,(2)反码,假定一个数在机器中占用16位+1反=+000000000000001反=0000000000000001-1反=-000000000000001反=1111111111111110+32767反=+111111111111111反=0111111111111111-32767反=-111111111111111反=1000000000000000注意：数字0的表示有二种反码形式：+0反=+000000000000000反=0000000000000000-0反=-000000000000000反=1111111111111111,正数的反码和原码相同，负数的反码是对该数的原码除符号位外各位求反,信息的表示,(3)补码,假定一个数在机器中占用16位+1补=+000000000000001补=0000000000000001-1补=-000000000000001朴=1111111111111111+32767补=+111111111111111补=0111111111111111-32767补=-111111111111111朴=1000000000000001而对于数字0的补码表示只有一种形式：+0补=-0补=0000000000000000,正数的补码与原码相同，负数补码则先对该数的原码除符号外各位取反，然后末位加,信息的表示,(3)补码,例7：已知X=+12D=+0001100B，Y=+10D=+0001010B，通过其补码表示法计算X-Y的值。(为书写方便，假设计算机用8位二进制码表示数据)解：X-Y=X+(-Y)X补=+0001100补=00001100-Y补=-0001010补=10001010反+1=11110101+1=11110110X-Y补=X补+-Y补=O0001100+11110110=00000010(超出字长的进位丢弃)由：X-Y朴原=00000010原=00000010知：X-Y=00000010=+2D,可以将减法运算转化为加法运算来完成数的符号位可参与运算两数和(差)的补码等于两数的补码之和(差),信息的表示,+97,原码,反码,补码,1,1,-97,原码,反码,补码,信息的表示,数的定点表示和浮点表示,定点小数：,定点整数：,定点数,符号位,隐含小数位(+0.625),符号位,隐含小数位(-10),信息的表示,数的定点表示和浮点表示,浮点数,31302423220,如：0.27E-2+0.27*10-20.000ll01B0.1l012-11,信息的表示,计算机处理的信息除了数值数据以外，还有其他大量的非数值数据，非数值数据中主要是字符数据。由字符数据转换成二进制数值数据，最好的方法就是为字符编码，即对字符进行编号。每一个字符有一个唯一的编码。编码的方法：确定有多少字符需要进行编码对每一个字符进行编号,字符数据的编码,信息的表示,ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）码，即美国标准信息交换代码。在这种编码方案中，用八位二进制（一个字节）来存放一个字符。,西文字符,常用字符有128个，编码从0到127空格20H320930H39H4857AZ41H5AH6590az61H7AH97122控制字符：032，127；普通字符：94个,字符数据的编码,信息的表示,区位码与汉字国标码,汉字的编码,区位码：汉字和汉字符号被分成了94个区、94个位。区、位的序号均从01到94。每个汉字占两个字节。其中：汉字6763个，汉字符号682个。一级汉字3755个；二级汉字3008个。,字符数据的编码,汉字国标码：汉字国标码=汉字区位码+2020H,信息的表示,汉字的机内码,汉字的编码,汉字机内码是计算机内部处理汉字信息时所用的汉字编码，也称汉字的内码。,字符数据的编码,汉字机内码=汉字区位码+A0A0H=汉字国