大学计算机基础教程第1章

1、 ENIAC 1.1.1计算机的产生和发展计算机的产生和发展 计算机发展简表 大规模、大规模、 超大规模超大规模 集成电路集成电路 代次代次起止年起止年 份份 所用电子所用电子 元器件元器件 数据处理数据处理 方式方式 运算速运算速 度度 应用领应用领 域域 第 一第 一 代代 194619 57 电子管电子管 汇编语言、汇编语言、 代码程序代码程序 5 千千 3 万次万次/秒秒 国 防 及国 防 及 高科技高科技 第 二第 二 代代 195819 64 晶体管晶体管 高级程序高级程序 设计语言设计语言 数十万数十万 几百万次几百万次 /秒秒 工程设计、工程设计、 数据处理数据处理 第 三第

2、三 代代 196519 70 中、小规中、小规 模集成电模集成电 路路 结构化、模结构化、模 块化程序设块化程序设 计、实时处计、实时处 理理 数 百 万数 百 万 几 千几 千 万次万次/秒秒 工 业 控工 业 控 制 、 数制 、 数 据处理据处理 第 四第 四 代代 1970今今 分时、实时分时、实时 数据处理、数据处理、 计算机网络计算机网络 上 亿 条上 亿 条 指令指令/秒秒 工 业 、工 业 、 生 活 等生 活 等 各方面各方面 微型计算机发展简表微型计算机发展简表 巨型化（或功能的巨型化）巨型化（或功能的巨型化） 微型化（或体积的微型化）微型化（或体积的微型化） 网络化（或资

3、源的网络化）网络化（或资源的网络化） 智能化（或处理的智能化）智能化（或处理的智能化） 1.1.2计算机的特点和类型计算机的特点和类型 巨型机巨型机 微型机微型机 大型机大型机 工作站工作站 小型机小型机 服务器服务器 （按计算机的规模分）（按计算机的规模分） 1.1.3计算机的应用领域计算机的应用领域 1.科学计算科学计算 2.数据处理数据处理 3.辅助技术辅助技术 计算机辅助设计计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称简称CAD) 计算机辅助制造计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing, 简称简称CAM) 计算机辅助教学计算机辅助教学

4、(Computer Aided Instruction,简称简称 CAI) 4.过程控制过程控制 5.人工智能人工智能 6.网络应用网络应用 1.1.4 信息化社会信息化社会 1信息高速公路信息高速公路 2信息化社会信息化社会 3计算机文化计算机文化 1.2 计算机中信息的表示计算机中信息的表示 1.2.1计算机中的数制计算机中的数制 1进位计数制进位计数制 所谓进位计数，就是在该进位数制中，可所谓进位计数，就是在该进位数制中，可 以使用的数字符号个数。以使用的数字符号个数。R进制数的基数为进制数的基数为R， 能用到的数字符号个数为能用到的数字符号个数为R个，即个，即0、1、 2、R-1。 2

5、二、八、十六进制二、八、十六进制 计算机中常用到二、八、十和十六进制，它们计算机中常用到二、八、十和十六进制，它们 的基本符号集如下表所示。的基本符号集如下表所示。 注：十六进制的数符注：十六进制的数符AF分别对应十进制的分别对应十进制的1015。 1.2.2各计数制的相互转换各计数制的相互转换 1、十进制数转换成二进制数、十进制数转换成二进制数 （1）整数部分）整数部分 把十进制整数转换成二进制整数就是把十进制整数转换成二进制整数就是“除除2取取 余余”，即：将十进制数除以，即：将十进制数除以2，得到一个商数和，得到一个商数和 余数；再将其商数除以余数；再将其商数除以2，又得到一个商数和余，

6、又得到一个商数和余 数；以此类推，直到商数等于零为止。每次所数；以此类推，直到商数等于零为止。每次所 得的余数得的余数(0或或1)就是对应二进制数的各位数字。就是对应二进制数的各位数字。 在最后得到二进制数时，将第一次得到的余数在最后得到二进制数时，将第一次得到的余数 作为二进制数的最低位，最后一次得到的余数作为二进制数的最低位，最后一次得到的余数 作为二进制数的最高位。作为二进制数的最高位。 例：将十进制整数例：将十进制整数45转换成二进制数。转换成二进制数。 十进制数十进制数45的二进制数是的二进制数是101101 （2）小数部分）小数部分 把十进制小数转换成二进制小数的方法是把十进制小数

7、转换成二进制小数的方法是 “乘乘2取整取整”。即对十进制小数乘。即对十进制小数乘2得到的数分为整得到的数分为整 数和小数两部分，取出整数就是转换的结果，再用数和小数两部分，取出整数就是转换的结果，再用 2乘以去掉整数后的小数部分乘以去掉整数后的小数部分,又得到一个由整数和又得到一个由整数和 小数组成的新数，取其整数部分。如此不断重复，小数组成的新数，取其整数部分。如此不断重复， 直到小数部分为直到小数部分为0或达到精度要求为止。第一次所或达到精度要求为止。第一次所 得到整数为最高位，最后一次得到为最低位。得到整数为最高位，最后一次得到为最低位。 例：将十进制数例：将十进制数0.8125 转换成

8、二进制数。转换成二进制数。 （小数部分为（小数部分为0，转换结束），转换结束） 十进制数十进制数0.8125 转换成二进制数为转换成二进制数为0.1101 2十进制数转换成八进制数十进制数转换成八进制数 将十进制整数转换成八进制数则采用将十进制整数转换成八进制数则采用 “除除8取取 余余”。八进制数计数的原则是。八进制数计数的原则是“逢八进一逢八进一”，因，因 此在八进制数中不可能出现数字符号此在八进制数中不可能出现数字符号8和和9。 例：将十进制数例：将十进制数62转换成八进制数。转换成八进制数。 十进制数十进制数62转换成八进制数是转换成八进制数是76。 3十进制数转换成十六进制数十进制数

9、转换成十六进制数 将十进制整数转换成十六进制整数采用将十进制整数转换成十六进制整数采用“除除16 取余取余”。十六进制数计数的原则是。十六进制数计数的原则是“逢十六进一逢十六进一”， 在十六进制数中，用在十六进制数中，用A表示表示10，B表示表示11，C表示表示12，D 表示表示13，E表示表示14，F表示表示15。 例：将十进制数例：将十进制数94转换成十六进制数。转换成十六进制数。 十进制数十进制数94转换成十六进制数是转换成十六进制数是5E。 4将二进制数转换成十、八与十六进制数将二进制数转换成十、八与十六进制数 将二进制数转换成十进制数将二进制数转换成十进制数 例：将二进制数例：将二进

10、制数100101转换成十进制数。转换成十进制数。 将二进制数将二进制数100101转换成十进制数的方法如下：转换成十进制数的方法如下： 二进制数二进制数100101转换成十进制数是转换成十进制数是37。 将二进制数转换成八进制数将二进制数转换成八进制数 将一个二进制整数转换为八进制数的方法是：将一个二进制整数转换为八进制数的方法是： 将该二进制数从右向左每三位分成一组，组间用逗号将该二进制数从右向左每三位分成一组，组间用逗号 分隔。每一组代表一个分隔。每一组代表一个07之间的数。下表表示二进之间的数。下表表示二进 制数与八进制数的对应关系。制数与八进制数的对应关系。 例：将二进制数例：将二进制

11、数100101转换成八进制数。转换成八进制数。 将二进制数将二进制数100101转换成八进制数的方法如下：转换成八进制数的方法如下： 二进制数二进制数100101转换成八进制数是转换成八进制数是45。 将二进制数转换成十六进制数将二进制数转换成十六进制数 将一个二进制数转换为十六进制数的方法是将一个二进制数转换为十六进制数的方法是:将将 该二进制数从右向左每四位分成一组，组间用逗号该二进制数从右向左每四位分成一组，组间用逗号 分隔。每一组代表一个分隔。每一组代表一个09、A、B、C、D、E、F 之间的数。之间的数。 下表中列出了二进制数与十六进制数的对应关系。下表中列出了二进制数与十六进制数的

12、对应关系。 例：将二进制数例：将二进制数10101001001转换成十六进制数。转换成十六进制数。 二进制数二进制数10101001001转换成十六进制数是转换成十六进制数是549。 5八、十六进制数转换成十进制数八、十六进制数转换成十进制数 将将R进制数转换成十进制的方法是进制数转换成十进制的方法是“按权位展开按权位展开” 。 例：将八进制数例：将八进制数517转换成十进制数转换成十进制数 将八进制数将八进制数517转换成十进制数的方法如下：转换成十进制数的方法如下： 八进制数八进制数517的十进制数为的十进制数为335。 例：将十六进制数例：将十六进制数4B50转换成十进制数。转换成十进制

13、数。 将十六进制数将十六进制数4B50转换成十进制数的方法如下：转换成十进制数的方法如下： 十六进制数十六进制数4B50的十进制数为的十进制数为19280。 6、二进制数的逻辑运算、二进制数的逻辑运算 逻辑运算是指对因果关系进行分析的一种运逻辑运算是指对因果关系进行分析的一种运 算。逻辑运算的结果并不表示数值大小，而是表算。逻辑运算的结果并不表示数值大小，而是表 示一种逻辑概念，若成立用真或示一种逻辑概念，若成立用真或1表示，若不成表示，若不成 立用假或立用假或0表示。二进制数的逻辑运算有表示。二进制数的逻辑运算有“与与”、 “或或”、“非非”、“异或异或”和和“同或同或”等，常见等，常见 的

14、有前三种。的有前三种。 “与与”运算（运算（AND） “与与”运算又称逻辑乘，用符号运算又称逻辑乘，用符号“?”或或“”来来 表示。运算规则如下：表示。运算规则如下： 00 = 0 01 = 0 10 = 0 11 = 1 即当两个参与运算的数的对应码位中有一个数即当两个参与运算的数的对应码位中有一个数 为为0，则运算结果为，则运算结果为0，只有两码位对应的数都为，只有两码位对应的数都为1结结 果才为果才为1。 例：求二进制数例：求二进制数101101与与1010的逻辑与运算。的逻辑与运算。 二进制数二进制数101101与与1010的逻辑与运算结果为二进制数的逻辑与运算结果为二进制数1000。

15、 “或或”运算（运算（OR） “或或”运算又称逻辑加，用符号运算又称逻辑加，用符号“+”或或“” 表示。运算规则如下：表示。运算规则如下： 00 = 0 01 = 1 10 = 1 11 = 1 即当两个参与运算数的相应码位只要有一个数即当两个参与运算数的相应码位只要有一个数 为为1，则运算结果为，则运算结果为1，只有两码位对应的数均为，只有两码位对应的数均为0， 结果才为结果才为0。 例：求二进制数例：求二进制数101101与与1010的逻辑或运算的逻辑或运算 二进制数二进制数101101与与1010的逻辑或运算结果为的逻辑或运算结果为 二进制数二进制数101111。 “非非”运算（运算（N

16、OT） “非非”运算实现逻辑否定，即进行求反运算，运算实现逻辑否定，即进行求反运算， 用符号用符号“-”表示。表示。“非非”运算规则：运算规则： -0 = 1，-1 = 0 注意注意“非非”运算只是针对一个数所进行的运算只是针对一个数所进行的“运运 算算”。 例：求二进制数例：求二进制数101101的逻辑非运算的逻辑非运算 二进制数二进制数101101的逻辑非运算结果为二进的逻辑非运算结果为二进 制数制数10010。 1.2.3计算机中数据的存储单位计算机中数据的存储单位 1位（位（bit） 计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位，计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位， 简称为位简称为位

17、 (英文名称为英文名称为bit)，它可以表示两种状态（，它可以表示两种状态（0 或或1） 2字节（字节（Byte） 字节是表示存储空间大小最基本的容量单位，字节是表示存储空间大小最基本的容量单位， 也被认为是计算机中最小的信息单位。也被认为是计算机中最小的信息单位。8个二进制位个二进制位 为一个字节。为一个字节。 3字长字长 在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的 二进制数字符串叫做一个字或单元，每个字中二进制二进制数字符串叫做一个字或单元，每个字中二进制 位数的长度，称为字长。位数的长度，称为字长。 1B=8bits 1KB=1024B 1MB=

18、1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 单位间的换算单位间的换算: 1.2.4数值的编码表示数值的编码表示 原码原码 最高位作为符号位来表示数的符号：最高位为最高位作为符号位来表示数的符号：最高位为0 代表正数，最高位为代表正数，最高位为1代表负数；其余各位代表数值代表负数；其余各位代表数值 本身的绝对值。本身的绝对值。 反码反码 正数的反码与原码相同，而负数的反码是：原码正数的反码与原码相同，而负数的反码是：原码 除符号位外（仍为除符号位外（仍为1），各位取反。），各位取反。 补码补码 正数的补码与原码相同，而负数的补码是：除最正数的补码与原码相同，而负数的补码是：除最 高位仍为高位仍为1外，外， 原码的其余各位求反，最后再加原码的其余各位求反，最后再加1。 1.2.5 信息数字化信息数字化 1计算机中的二进制计算机中的二进制 计算机内部是一个二进制的数字世界，一切信息计算机内部是一个二进制的数字世界，一切信息 的存取、处理和传送都是以二进制编码形式进行的。的存取、处理和传送都是以二进制编码形式进行的。 765765 43214321 000