计算机中的数制及其转换

1、主要内容及要求主要内容及要求 一、一、 计算机的产生和发展计算机的产生和发展 计算机系统的组成计算机系统的组成 及工作原理及工作原理 二、二、 二进制数（八进制、十六进制）二进制数（八进制、十六进制） 掌握几种进制数之间的转换掌握几种进制数之间的转换 掌握计算机内部数据的单位掌握计算机内部数据的单位 计算机内部数据的编码（及汉字编码）计算机内部数据的编码（及汉字编码） 计算机的产生和发展 1946年美国宾夕法尼亚大学经过几年的艰苦努力，研制出世界上第一台 数字电子计算机埃尼阿克（“ENIAC”）。自从第一台电子计算机诞生 至今的50多年内，电子计算机以异常迅猛的速度发展，到目前为止，计算机 大

2、致经历了四代： （1）第一代电子管计算机，开始于1946年，结构上以CPU为中心，使用机 器语言，速度慢，存储量小，主要用于数值计算； （2）第二代晶体管计算机，开始于1958年，结构上以存储器为中心，使用 高级语言，应用范围扩大到数据处理和工业控制； （3）第三代中小规模集成电路计算机，开始于1964年，结构上仍以存储器 为中心，增加了多种外部设备，软件得到一定发展，计算机处理图像、文 字和资料功能加强； （4）第四代大规模和超大规模集成电路计算机，开始于1971年，应用更广 范，出现了微型计算机。 我国从1956年开始电子计算机的科研和教学工作，1983年 12月研制成功每秒运行1亿次的“

3、银河”巨型计算机，1992年 11月研制成功每秒运行10亿次的“银河”巨型计算机，1997 年又研制成功每秒运行130亿次的“银河”巨型计算机。今年 七十四岁的中国工程院院士、高性能计算机领域著名专家金怡 濂被授予二00二年度国家最高科学技术奖，金怡濂主持研制的 “神威计算机”，每秒运行三千亿次。“神威”计算机为气象 气候、石油物探、生命科学、航空航天、材料工程、环境科学 和基础科学等领域提供了不可缺少的高端计算工具，取得了显 著效益，为我国经济建设和科学研究发挥了重要的作用。 目前计算机的发展向微型化和巨型化、多媒体化和网络 化方向发展。我国比较著名的微型计算机有：联想、长城、方 正计算机等

4、。 我国的计算机发展 计算机系统组成概述计算机系统组成概述 （1）组成结构）组成结构 计算机系统通常是由硬件系统和软件系统组成的。 其具体组成结构如下： 计算机系统组成计算机系统组成 硬件系统 软件系统 运算器 控制器 中央处理单元（CPU） 存储器 内存储器 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、手写笔等 外存储器：磁盘、光盘、磁带等 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、刻字机等 各种程序设计语言及编辑解释语言 系统软件 操作系统：windows95/98/2000/me/xp、NT、DOS、UNIX、LINUX等 应用软件：为了某个应用目的而编写的软件，主要有辅助教学软件、辅 助设计软件、文字处理软

5、件、工具软件以及其他的应用软件 随机存储器（RAM） 只读存储器（ROM） SRAM DRAM 掩模式ROM PRAM EPRAM EEPRAM 调试管理机器的程序 （2）常用硬件设备简介常用硬件设备简介： 主板、电源、总线及主板、电源、总线及CPU： 主板主板：通常是固定在机箱内的一块电路板，其上装有CPU 芯片、存储器芯片、控制芯片、ROM BIOS芯片、高速数据 缓冲芯片等，此外还有连接软驱、硬盘、键盘、鼠标器的I/O 接口插座以及供插入接口卡的I/O扩展槽等组件。 电源电源：计算机内部有专用的电源箱为主板、光驱和软驱等 供电。 总线（总线（BUS）：是连接CPU和内存、缓存、外部控制芯

6、片 之间的数据通道。常用有ISA和PCI类型。总线分为三类：控控 制总线（制总线（CB）、地址总线（地址总线（AB） 和数据总线（数据总线（DB）。 CPU：是计算机的大脑，所有的运算、控制都是由它来处 理。 CPU的发展过程：8088（8086）80286386486 586，Pentium 系列（Pentium- ）；CPU运行速度 以MIPS为单位，称其为主频，如Pentium866，其中的866 就是运行速度。目前主频可达2.4G以上。 内、外存储器内、外存储器： 内存内存：一般是指RAM，通常是指DRAM。其中的SRAM用 作系统的高速缓存（Cache），用以缓冲CPU与内存、外存、

7、 外设之间的速度差异，一般256K的Cache可提高整机10%的速 度。 外存外存：磁盘、光盘 输入设备输入设备： 键盘 指点设备：鼠标、轨迹球、触摸板 扫描仪 手写板 麦克风 摄像头 数字化仪 键盘键盘 每个键下面有不同的电路，以产生不同的二进制信号。 主要用于输入文字与数字，同时还可以用于控制（光标、 功能、重新定义）。 指点设备指点设备 用于图形用户界面中图形符号的选择。 轨迹球 机械式 鼠标 光电式 鼠标 扫描仪扫描仪 图片输入工具。 主要参数： 幅面：自动拼接功能 分辨率 色彩位数 接口：SCSI/USB 麦克风麦克风 声音输入工具。 手写板手写板 手写文字输入工具。 摄像头摄像头

8、影像输入工具。 数字化仪数字化仪 矢量图形输入工具。 显示器显示器：类型有阴极射线管（CRT）和液 晶（LCD）；大小有14、15、17、20英 寸，或更大；技术指标有点距、像素和 分辨率分辨率等。 打印机打印机：种类有针式打印机（如 EPSON LQ1600K）、喷墨打印机、激光 打印机。 输出设备输出设备： 输入输出设备和计算机之间的连接方式：输入输出设备和计算机之间的连接方式： q 串口：一次只能传输一个位,速度慢（如com1,com2） q 并口：可以同时传输多个位(8/16/32/64),速度快(如打印口) q USB(Universal Serial Bus)：通用串行总线，传输速

9、度 比并口快 q SCSI(Small Computer System Interface)：小型计算机系统 接口，速度更快（注：我们通常使用的计算机叫微机） q1394接口：高速数据传输界面，1394拥有400Mbit/s的高速， 由于数码摄像机普遍采用了1394接口，又称为DV接口。 计算机工作原理 到目前为止，电子计算机的工作原理均采用冯诺依曼的 存储程序，并自动完成程序运行的设计思想。其工作过程如 下图所示： 输入输出设备内存储器运算器 控制器 控制信号 控制信号 控制信号 数据信号数据信号 计算机操作指令计算机操作指令 指令指令：指令是计算机执行某种操作的命令。它是硬 件能理解并执行

10、的语言，一条指令就是机器语言的一 个语句，可完成一个独立的操作，也是程序的最小语 句单位。 指令格式指令格式：一条指令通常包括两个方面内容：操作 码和地址码，一般格式为： 计算机程序设计语言计算机程序设计语言 （1）机器语言机器语言：机器语言就是二进制代码语言，唯有它 能直接被计算机识别并执行。 （2）汇编语言汇编语言：用英文缩写符号来代替机器语言指令代 码中的操作码，用地址符号来代替地址码。 （3）高级语言高级语言：用人们比较熟悉的代码来编辑程序，通 过系统软件翻译成机器能识别的语言，从而按照人的意愿进 行操作。 数据库语言数据库语言：一种是将数据库的操作功能和数据的运 算功能相结合的完整的

11、独立系统，可单独使用进行简单 的查询、更新等。 智能语言智能语言：是将复杂的知识进行编码。 语言处理程序三种工作方式语言处理程序三种工作方式 汇编方式汇编方式：汇编方式是将汇编语言编写的程序翻译 成机器语言程序 。 解释方式解释方式：是一种边扫描边翻译边执行的口译形式 的翻译程序 。特点是方便、灵活，但执行速度慢，且离 不开源程序。 编译方式编译方式：是一种先分析再综合再生成完整代码去 执行操作的笔译形式的翻译程序 。特点是速度快，运行 时与源程序和编译程序无关，但不灵活，若源程序作了 某些修改，则必须重新进行编译。 计算机中的数制及其转换 数数 制制：又称为进位计数制，即按进位制 的方法进行

12、计数 。 计数制的特点计数制的特点：表示数值大小的数码与它在数中 的位置有关。 常常 用用 计计 数数 制制：二、八、十六进制 二进制的特点二进制的特点：可行性、可靠性、简易性、逻辑 性 不同进制数的基本特点不同进制数的基本特点： 组成：0 1 (2 3 4 5 6 7 (8 9 (A B C D E F) 进位基数：N（是几进制就是几） 加减运算规则：逢N进一，借一当N 10进制： 1988.62=1103+9102+8101+8100+610-1+210-2 二进制： 八进制： 十六进制： (1011.11)2=123+022+121+120+12-1+12-2 (1A3.6C)16=11

13、62+A161+3160+616-1+C16-2 (173.62)8=182+781+380+68-1+28-2 注：读法、写法 不同进制数的对应关系不同进制数的对应关系 常用数制之间的转换常用数制之间的转换 1非十进制数转换为十进制数 方法是方法是：把各个非十进制数按权展开求和 例：(101.101)2=122+021+ 120+12-1+02-2+12-3=(5.875)10 2十进制数转换为非十进制数 方法是方法是：整数部分转换采用“除N取余法”，且除 到商为0为止；小数部分转换采用“乘N取整 法” ，乘不尽时，到满足精度为止。（其中N为 要转换的进制基数） 注意注意：在书写结果时整数的

14、余数是反序写下来，小 数的整数是正序写下来的。 例：(123.45)10 =(1111011.0111)2 (123.45)10 =(1111011.0111)2 123 1 2 61 2 30 1 0 2 115 2 7 3 2 2 1 1 1 1 2 0 0.452=0.9 0 0.92=1.8 1 0.82=1.6 1 0.62=1.2 1 3非十进制数之间的转换 （1）二进制数与八进制数的转换 方法是：以小数点为界，分别向左向右每三位二进制数合成一 位八进制数，或每一位八进制数展成三位二进制数，不足三位 者补0。 例：(423.45)8 =(100010011.100101)2 （2）

15、二进制数与十六进制数的转换 方法是：以小数点为界，分别向左向右每四位二进制数合成一 位十六进制数，或每一位十六进制数展成四位二进制数，不足 四位者补0。 例：(ABCD.EF)16 =(1010101111001101.11101111)2 （3）八进制数与十六进制数的转换 借助于二进制数来完成 数据的存储单位数据的存储单位 数据存储的最小单位：位（bit） 数据存储的最基本单位：字节（Byte） 计算机处理数据的基本单位：字（word） 各单位之间的换算关系： 1B=8bits 1KB=210B=1024B 1MB=210KB=1024KB 1GB=210MB=1024MB 计算机中数据的表

16、示方法 数据的编码数据的编码 1.数字编码数字编码： 常用8421BCD码码，如(378)10的编码为： 十进制数 3 7 8 8421编码 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 位权 23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20 2.字符编码字符编码： 广泛使用的字符编码是美国标准信息交换代码，即 ASCII码码 。在微机中采用7位ASCII码作为机内码时， 每个字节占用了低7位，最高位一般恒为0，最高位的 1，通常作为其它国家的语言文字代码。 (1)常用汉字有30005000个，无法用一个字节编码。 (2)我国公布的通用汉字字符集(基本集)及其交换码标

17、准GB2312-80共收集了7445个字符，用两个字节编码 一个字符，每个字节最高位为0。GB2312-80编码简称 。 (3)汉字是汉字在计算机内部存储、处理和传输用 的信息编码。它必须与ASCII码兼容但又不能冲突。内 码是把国标码两个字节的最高位置“1”得到的。 3.汉字编码汉字编码 (4)汉字输入码输入码又称为外码外码，是指从键盘上输入汉字时使用的 编码。主要有三类：数字编码、拼音编码和字型编码。 数字编码数字编码是用一串数字代表一个汉字。最常用的是区位码。 它是把国标码的每一个字节减去00100000(20H)得到的，被减 去的是控制字符。高字节为区码，低字节为位码。 无重码， 难记忆。 拼音编码拼音编码是以汉字读音为基础的输入方法。 简单，重码率高， 输入速度较慢。 字形编码字形编码是根据汉字形状确定的编码。因为构成汉字的部件 是一定的， 所以对这些部件进行编码，按书写顺序依次输入， 就能表示一个汉字。常见的有五笔字形码和表形码。 (5)字形码用在汉字输出时产生汉字字形。有两种显 示字形的方法：矢