计算机基础第一章教案

1、计算机基础知识1-1参考书：大学计算机基础 冯博琴著 计算机导论 黄国兴著计算机基础知识1-2一、什么是计算机一、什么是计算机 计算机是一种能对计算机是一种能对各种信息各种信息进行进行存储存储和高速和高速处理处理的工具或电子机器。的工具或电子机器。 对上述定义要强调两点：对上述定义要强调两点： 计算机不仅是一个计算工具，而且还是一计算机不仅是一个计算工具，而且还是一个个信息处理机信息处理机。 计算机不同于其它任何机器，它能计算机不同于其它任何机器，它能存储程存储程序序，并按程序的引导自动存取和处理数据，输出，并按程序的引导自动存取和处理数据，输出人们所期望的信息。人们所期望的信息。计算机基础知

2、识1-3二、计算机的发展史二、计算机的发展史 1.1.电子计算机的诞生电子计算机的诞生19461946年年2 2月月, ,美国宾夕法尼亚大学物理学家美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利和工程师埃克特为首的数十人共同开发了莫克利和工程师埃克特为首的数十人共同开发了世界上世界上第一台第一台通用数字电子计算机通用数字电子计算机(ENIAC)(ENIAC)。计算机基础知识1-4 Electronic Numerical Integrator And Calculator 简称简称ENIAC，译为电子数字积分与计算机，译为电子数字积分与计算机电子管电子管:18000:18000只只电阻电阻:70000:70

3、000个个电容电容:10000:10000只只继电器继电器:1500:1500个个耗电耗电:140kW/h:140kW/h占地占地:170m:170m2 2重量重量:30:30吨吨速度速度:5000:5000次次/ /秒秒计算机基础知识1-5 ENIACENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。的主要任务是分析炮弹轨迹。 当当ENIACENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道用公开展出时，一条炮弹的轨道用20s20s就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。 19491949：EDSACEDSAC电子延迟储存自动电子延迟储存自动计算机计算机( (英国剑桥大学英国剑桥大学

4、, ,维克教授维克教授) )19511951：EDVACEDVAC离散变量自动电子计算机离散变量自动电子计算机( (美国宾夕法尼亚大学美国宾夕法尼亚大学) )世界上首次实现世界上首次实现存储程序存储程序计算机计算机 第一台现代意义第一台现代意义的通用计算机的通用计算机, ,首首次使用二进制次使用二进制计算机基础知识1-6 0808年年1 1月，英国发布了该国最大月，英国发布了该国最大的超级计算机的超级计算机HECToR HECToR ，在全球位，在全球位列第列第1717名。名。 它造价它造价1.131.13亿英镑，运算速度为亿英镑，运算速度为每秒每秒100100万亿次万亿次。相当于。相当于1.

5、21.2万台台式万台台式电脑满负荷运转；它的存储能力同样电脑满负荷运转；它的存储能力同样令人赞叹不已，相当于令人赞叹不已，相当于32003200台台160GB160GB的硬盘。的硬盘。 0808年年6 6月美国月美国IBMIBM公司展示了迄公司展示了迄今全球运算速度最快的超级计算机今全球运算速度最快的超级计算机走鹃，运算速度首次超过每秒走鹃，运算速度首次超过每秒10001000万亿次万亿次。 走鹃造价走鹃造价1 1亿多美元，占地亿多美元，占地557557平方米，重平方米，重226.8226.8吨，包括吨，包括69486948个个双核计算机芯片。双核计算机芯片。计算机基础知识1-7 2. 2.计

6、算机的发展阶段计算机的发展阶段代别代别第一代第一代1946-19581946-1958第二代第二代1959-19641959-1964第三代第三代1965-19701965-1970第四代第四代1971-1971-现在现在电子器件电子器件电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路大规模和超大大规模和超大规模集成电路规模集成电路存储器存储器水银延迟线水银延迟线磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁盘、磁带磁盘、磁带半导体存储器半导体存储器磁盘、磁带磁盘、磁带半导体存储器半导体存储器磁盘、光盘磁盘、光盘运算速度运算速度5000-5000-几万几万几十万几十万- -百万百万百万百万- -几百万几百

7、万几百万几百万- -几亿几亿处理方式处理方式机器语言机器语言汇编语言汇编语言算法语言算法语言操作系统操作系统实时处理实时处理分时处理分时处理网络操作系统网络操作系统应用领域应用领域科学计算科学计算数据处理数据处理实时控制实时控制各行各业各行各业典型机种典型机种ENIACENIACEDVACEDVACIBM 7090IBM 7090CDC 6600CDC 6600IBM 360IBM 360PDP-IIPDP-IIVAX-IIVAX-IIIBM PC/AppleIBM PC/Apple计算机基础知识1-8创新：基本元器件创新：基本元器件生物计算机生物计算机采用蛋白质分子制成的生物芯片，速度将快采

8、用蛋白质分子制成的生物芯片，速度将快1010万万倍，能耗倍，能耗1010亿分之一，具有自组织、自调节、自亿分之一，具有自组织、自调节、自修复和再生能力。修复和再生能力。量子计算机量子计算机采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。沿着聚合物移动，从而进行运算。光计算机光计算机采用光学技术，由光器件构成的计算机。光子代采用光学技术，由光器件构成的计算机。光子代替电子，速度将快替电子，速度将快10001000倍以上，大存储量，极强倍以上，大存储

9、量，极强的抗干扰能力。的抗干扰能力。计算机基础知识1-93.3.计算机的计算机的发展趋势发展趋势巨型化巨型化( (功能巨型化功能巨型化) )巨型化是指具有高速运算、大存储容量和功能巨型化是指具有高速运算、大存储容量和功能强大的计算机系统，如：走鹃强大的计算机系统，如：走鹃(1000(1000万亿次万亿次/ /秒秒) )，曙光，曙光4000A(114000A(11万亿次万亿次/ /秒秒) )。微型化微型化( (体积微型化体积微型化) )微型化包括台式微型机、笔记本电脑、掌上电微型化包括台式微型机、笔记本电脑、掌上电脑。摩尔定律：集成电路脑。摩尔定律：集成电路翻一番翻一番/18/18个月个月网络化

10、网络化( (资源网络化资源网络化) )网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分散在不同地点的计算机互连起来，按照网络协散在不同地点的计算机互连起来，按照网络协议相互通信，以达到所有用户都可共享数据、议相互通信，以达到所有用户都可共享数据、软硬件资源的目的。如：软硬件资源的目的。如：InternetInternet。 智能化智能化( (处理智能化处理智能化) )智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，如：专家系统和机器人。能力，如：专家系统和机器人。计算机基础知识1-10摩尔定律的由来：摩尔定律的由来：摩尔定律

11、的摩尔定律的“始作俑者始作俑者”是戈顿是戈顿摩尔，大名鼎鼎的芯片摩尔，大名鼎鼎的芯片制造厂商制造厂商IntelIntel公司的创始人之一。公司的创始人之一。19651965年年4 4月月1919日，摩尔应邀为日，摩尔应邀为电子学电子学杂志杂志3535周年专刊周年专刊写了一篇观察评论报告，题目是：写了一篇观察评论报告，题目是：“让集成电路填满更多的元让集成电路填满更多的元件件”。摩尔应这家杂志的要求对未来十年间半导体元件工业的发。摩尔应这家杂志的要求对未来十年间半导体元件工业的发展趋势作出预言。据他推算，到展趋势作出预言。据他推算，到19751975年，在面积仅为四分之一平年，在面积仅为四分之一

12、平方英寸的单块硅芯片上，将有可能密集方英寸的单块硅芯片上，将有可能密集6500065000个元件。个元件。 19751975年；摩尔在国际电信联盟年；摩尔在国际电信联盟IEEEIEEE的学术年会上提交了一的学术年会上提交了一篇论文，对篇论文，对“密度每年回一番密度每年回一番”的增长率进行了重新审定和修正，的增长率进行了重新审定和修正，把把“每年翻一番每年翻一番”改为改为“每两年翻一番每两年翻一番”。功能提升一倍，价格。功能提升一倍，价格下降一倍。下降一倍。摩尔定律到底准不准？摩尔定律到底准不准？ 19751975年，在一种新出现的电荷器件存储器芯片中，的的确年，在一种新出现的电荷器件存储器芯片

13、中，的的确确含有将近确含有将近6500065000个元件，与十年前摩尔的预言的确惊人地一致！个元件，与十年前摩尔的预言的确惊人地一致！ 另据另据IntelIntel公司公布的统计结果，单个芯片上的晶体管数目，公司公布的统计结果，单个芯片上的晶体管数目，从从19711971年年40044004处理器上的处理器上的23002300个，增长到个，增长到19971997年年Pentium IIPentium II处理处理器上的器上的7.57.5百万个，百万个，2626年内增加了年内增加了32003200倍，与摩尔定律相当接近倍，与摩尔定律相当接近实际。实际。 1965 1965年，摩尔的实验室也只能将

14、年，摩尔的实验室也只能将5050只元件集成在一个芯片上，只元件集成在一个芯片上，摩尔的预测听起来好像是科幻小说。但事实证明，摩尔的预预言摩尔的预测听起来好像是科幻小说。但事实证明，摩尔的预预言是准确的，目前最先进的集成电路已含有是准确的，目前最先进的集成电路已含有1717亿个晶体管。亿个晶体管。摩尔定律的前景：摩尔定律的前景： 摩尔定律问世摩尔定律问世4040年年多了，半导体芯片制造工艺水平以一种令多了，半导体芯片制造工艺水平以一种令人目眩的速度提高着。处理器芯片的主频已高达人目眩的速度提高着。处理器芯片的主频已高达2G2G，20112011年将含年将含有有1010亿个晶体管；存储器的容量的提

15、升速度也十分惊人地验证了亿个晶体管；存储器的容量的提升速度也十分惊人地验证了摩尔预测的精准。摩尔预测的精准。 但是，摩尔定律不可能无止境地持续！但是，摩尔定律不可能无止境地持续！ 一旦芯片上线条的宽度达到一旦芯片上线条的宽度达到1010纳米数量级时，相当于只有几纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，材料的物理和化学性能将发生质的变化，致使采个分子的大小，材料的物理和化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作，摩尔定律也就要走到它用现行工艺的半导体器件不能正常工作，摩尔定律也就要走到它的尽头了。的尽头了。计算机基础知识1-11三、计算机的分类三、计算机的分类 1.1.按计

16、算机用途分类按计算机用途分类 通用计算机通用计算机：为了能够解决各种问题，具：为了能够解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。有较强的通用性而设计的计算机。 它具有一定的运算速度和存储容量，带有它具有一定的运算速度和存储容量，带有通用的外设，配备各种系统软件和应用软件。通用的外设，配备各种系统软件和应用软件。 专用计算机专用计算机：为了解决一个或一类特定问：为了解决一个或一类特定问题而专门设计的计算机。题而专门设计的计算机。 其软硬件的配置依据解决问题的需要而定。其软硬件的配置依据解决问题的需要而定。计算机基础知识1-12 2.2.按处理对象分类按处理对象分类 数字式电子计算机数字式电子

17、计算机：处理非连续变：处理非连续变化的数化的数据，据，这些数据在时间上是离散的。这些数据在时间上是离散的。 其基本运算部件是数字逻辑电路。其基本运算部件是数字逻辑电路。三大优点：存储、精度、逻辑处理。三大优点：存储、精度、逻辑处理。 模拟式电子计算机模拟式电子计算机：处理连续变化的数据，：处理连续变化的数据，这些数据在时间上是连续的。这些数据在时间上是连续的。 其基本运算部件是由运算放大器构成的微分其基本运算部件是由运算放大器构成的微分器、积分器和通用函数运算器等组成。器、积分器和通用函数运算器等组成。 混合式电子计算机混合式电子计算机：可处理数字量和模拟量：可处理数字量和模拟量计算机基础知识

18、1-13 3.3.按规模和处理能力分类按规模和处理能力分类(IEEE)(IEEE) 巨型机巨型机：超级计算机：超级计算机, ,功能最强功能最强, ,价格最贵。价格最贵。 小巨型机小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降低。：与巨型机相比，价格大幅降低。 大型机大型机：主机，具有很强的管理和处理数据：主机，具有很强的管理和处理数据的能力，在大企业、银行等单位使用。的能力，在大企业、银行等单位使用。 小型机小型机：中小企业，：中小企业，VAX-II, DJS-2000VAX-II, DJS-2000。 工作站工作站：高档微机，具有很强的图形处理能：高档微机，具有很强的图形处理能力，应用于计算机辅助设计，

19、力，应用于计算机辅助设计，SunSun工作站。工作站。 个人计算机个人计算机：IBM PCIBM PC，AppleApple计算机基础知识1-14四、计算机的特点四、计算机的特点 1.1.运算速度快运算速度快：每秒数万亿次，气象预报：每秒数万亿次，气象预报 2.2.计算精度高计算精度高：理论上不受限制，圆周率：理论上不受限制，圆周率 3.3.存储能力强存储能力强：中等规模图书馆：中等规模图书馆 4.4.具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力：算术运算：算术运算 逻辑运算逻辑运算 判断或比较判断或比较 5.5.具有自动执行能力具有自动执行能力：无需人工干预：无需人工干预计算机基础知识1-15五、计算机

20、的应用领域五、计算机的应用领域 1.1.科学计算或数值计算科学计算或数值计算 利用计算机来完成科学研利用计算机来完成科学研究和工程技术中提究和工程技术中提出的数学问题的计算。出的数学问题的计算。 实际问题实际问题数学模型数学模型计计算量大。算量大。 2.2.数据处理或信息处理数据处理或信息处理 指对数据进行收集、存储、整理、分类、统指对数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、检索和传播等一系列活动的统称。计、加工、检索和传播等一系列活动的统称。 信息时代海量数据的管理和有效利用。信息时代海量数据的管理和有效利用。计算机基础知识1-16 3. 3.过程控制或实时控制过程控制或实时控制 利用计

21、算机及时采集检测数据，按最优值迅利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。速地对控制对象进行自动调节或自动控制。 无人自动化工厂。无人自动化工厂。 4.4.计算机辅助技术计算机辅助技术 计算机辅助设计：计算机辅助设计：CADCAD 计算机辅助制造计算机辅助制造：CAMCAM 计算机集成制造系统计算机集成制造系统- -CIMS-CIMS 计算机辅助教学计算机辅助教学：CAICAI计算机基础知识1-17 5. 5.人工智能人工智能 利用计算机模拟或部分模拟人的智能活动，利用计算机模拟或部分模拟人的智能活动，如感知、判断、理解、学习、图像识别等。如感知、判断、理解、

22、学习、图像识别等。 实用技术：智能机器人、专家系统实用技术：智能机器人、专家系统 6.6.通信网络通信网络 InternetInternet网上银行、网上订票网上银行、网上订票 网上教学、网上医疗网上教学、网上医疗 网上税收、网上出版网上税收、网上出版计算机基础知识1-18一、数制及其转换一、数制及其转换 1.1.什么是数制什么是数制 数制数制是用一组是用一组固定的数码固定的数码和一套统一的和一套统一的规则规则来表示数目的方法。来表示数目的方法。：表示数值大小的数码与它在：表示数值大小的数码与它在数中的位置无关。典型的非进位记数制是罗马数数中的位置无关。典型的非进位记数制是罗马数字，例如罗马数

23、字中字，例如罗马数字中:,:,：表示数值大小的数码与它在数：表示数值大小的数码与它在数中的位置有关。例如，十进制数中的位置有关。例如，十进制数 123.45123.45计算机基础知识1-19 ： 基数基数：指各种进位记数制中允许选用基本：指各种进位记数制中允许选用基本数码的个数数码的个数。例如十进制的数码有：。例如十进制的数码有： 0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,2,3,4,5,6,7,8,9基数是基数是1010 位权位权：每个数码所表示的数值等于该数码：每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做权值，或

24、曰位权。例如：叫做权值，或曰位权。例如： 123.4123.41 110102 2+2+210101 1+3+310100 0 +4+41010-1-1计算机基础知识1-20 2.2.几种进位记数制几种进位记数制计算机基础知识1-21几种进制数之间的对应关系几种进制数之间的对应关系十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415150000000000010001001000100011001101000100010101010110011001110111100010001001100

25、11010101010111011110011001101110111101110111111110 01 12 23 34 45 56 67 7101011111212131314141515161617170 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9A AB BC CD DE EF F计算机基础知识1-22 3.3.不同进制数的相互转换不同进制数的相互转换 二进制数与十进制数的互换二进制数与十进制数的互换 人人十进制，计算机十进制，计算机二进制二进制 二进制二进制 十进制十进制 方法：方法：例如：(101.1)(101.1)2 2=1=12 22 2+0+02 21 1+1

26、+12 20 0+1+12 2-1-1=(5.5)=(5.5)1010也可以写作：也可以写作：101.1101.1B B=1=12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1=5.5=5.5D D计算机基础知识1-23 十进制十进制 二进制二进制十进制数有整数和小数两部分。十进制数有整数和小数两部分。方法方法: : 整数部分采用整数部分采用 小数部分采用小数部分采用 然后通过小数点将转换后的二进制数连接然后通过小数点将转换后的二进制数连接起来即可。例如：起来即可。例如： (215.6875)(215.6875)1010=(?)=(?)2 2计算机基础知识1-24例如

27、，把十进制整数（215）10 换成二进制数，结果是（11010111）2 。 2 2 1 5 余 1 21 0 7 余 1 2 5 3 余 1 2 2 6 余 0 2 1 3 余 1 2 6 余 0 2 3 余 1 21 余 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 最高位 最低位计算机基础知识1-25例如把（0.6875）10 转换成二进制小数，结果为（0.1011）2 0.6875 2 1 0 1 1 1.3750 整数为1 2 0.7500 整数为0 2 1.5000 整数为1 2 1.0000 整数为1 计算机基础知识1-26(110001011)(110001011)2 2=(?)=(

28、?)1010(1011000100)(1011000100)2 2=(?)=(?)1010计算机基础知识1-27(1050.2625)(1050.2625)1010=(?)=(?)2 2(357.113)(357.113)1010=(?)=(?)2 2计算机基础知识1-28 二进制数与八进制数的互换二进制数与八进制数的互换 二进制二进制 八进制八进制 方法：方法： 以小数点为基准向左右两端，每三位一组，以小数点为基准向左右两端，每三位一组，不足三位添不足三位添0 0补足；补足；每组三位二进制合并成一位八进制数码。每组三位二进制合并成一位八进制数码。 例如：例如：(1011100.0010101

29、1)(1011100.00101011)2 2=(?)=(?)8 8 (001,011,100.001,010,110) (001,011,100.001,010,110)2 2=(134.126)=(134.126)8 8 1 3 4 . 1 2 6 1 3 4 . 1 2 6计算机基础知识1-29 八进制八进制 二进制二进制方法方法: : 将每一位八进制数写成对应的三位二进制将每一位八进制数写成对应的三位二进制数。数。 例如：例如： (123.67)(123.67)8 8=(?)=(?)2 2 1 2 3 . 6 7 ( 1 2 3 . 6 7 (八进制八进制) ) 001,010,011

30、.110111 ( 001,010,011.110111 (二进制二进制) ) (123.67) (123.67)8 8=(1010011.110111)=(1010011.110111)2 2计算机基础知识1-30 二进制数与十六进制数的互换二进制数与十六进制数的互换 二进制二进制 十六进制十六进制 方法：方法： 以小数点为基准向左右两端，每四位一组，以小数点为基准向左右两端，每四位一组，不足四位添不足四位添0 0补足；补足；每组四位二进制合并成一位十六进制数。每组四位二进制合并成一位十六进制数。例如：例如：(1011110.00011)(1011110.00011)2 2=(?)=(?)1

31、616 (0101,1110.0001,1000) (0101,1110.0001,1000)2 2=(5E.18)=(5E.18)1616 5 E . 1 8 5 E . 1 8计算机基础知识1-31 十六进制十六进制 二进制二进制方法方法: : 将每一位十六进制数写成对应的四位二进将每一位十六进制数写成对应的四位二进制数。制数。 例如：例如：(123.EF)(123.EF)1616=(?)=(?)2 2 1 2 3 . E F ( 1 2 3 . E F (十六进制十六进制) ) 0001,0010,0011.1110,1111 ( 0001,0010,0011.1110,1111 (二进

32、制二进制) ) (123.EF) (123.EF)1616=(100100011.11101111)=(100100011.11101111)计算机基础知识1-32(11110001010110)(11110001010110)2 2 =(?)=(?)8 8(3BF6.A1)(3BF6.A1)16 16 =(?)=(?)2 2计算机基础知识1-33(11110001010110)(11110001010110)2 2 =(?)=(?)1616(3746.21)(3746.21)8 8 =(?)=(?)2 2计算机基础知识1-34 4.4.计算机为什么采用二进制计算机为什么采用二进制在物理上很容

33、易实现：在物理上很容易实现：电路的导通或截止电路的导通或截止磁性材料的正极或反极磁性材料的正极或反极在逻辑上容易判断：在逻辑上容易判断：“真真”与与“假假”“有有”与与“无无”二进制的特点：电路简单、可靠性高二进制的特点：电路简单、可靠性高 运算简便、逻辑性强运算简便、逻辑性强计算机基础知识1-35二、数据的存储单位二、数据的存储单位 1.1.位位(bit(bit，b)b) 位是计算机存储数据的最小单位，一个二进位是计算机存储数据的最小单位，一个二进制位只能表示两种状态：制位只能表示两种状态：0 0和和1 1。 2.2.字节字节(Byte(Byte，B)B) 字节是数据处理的基本单位，一个字节

34、是由字节是数据处理的基本单位，一个字节是由八位二进制数组成。八位二进制数组成。1Byte=8bit 1Byte=8bit 如：如：0100000101000001计算机存储器容量大小是以字节数来度量的，计算机存储器容量大小是以字节数来度量的，所以字节也常被成为所以字节也常被成为存储单位存储单位，如：如：KBKB、MBMB、GBGB和和TBTB。计算机基础知识1-36 1KB=1024B1KB=1024B2 21010B B 1MB=10241MB=10241024B=21024B=22020B B 1GB=10241GB=1024102410241024B=21024B=23030B B1TB

35、=10241TB=102410241024102410241024B1024B2 24040B B 3.3.字字(Word)(Word) 字是字是CPUCPU通过数据总线通过数据总线一次一次存取、加工和传存取、加工和传送数据的长度。一个字通常由一个或若干个字节送数据的长度。一个字通常由一个或若干个字节组成组成。字长越长，字长越长，计算机计算机性能越强。性能越强。 常用的字长常用的字长：8 8位、位、1616位、位、3232位、位、6464位位等等。计算机基础知识1-37三、计算机中数的表示三、计算机中数的表示 数值型数据有正、负之分，通常人们在数字前面数值型数据有正、负之分，通常人们在数字前面

36、冠以冠以“+”+”“-”-”符号来表示数的正负，而在计算机符号来表示数的正负，而在计算机内部内部“+”+”号和号和“-”-”号也需要用一位二进制表示。号也需要用一位二进制表示。一般规定：用数值型数据的一般规定：用数值型数据的最高位最高位表示数值的正表示数值的正负符号，称为负符号，称为符号位符号位，“0”0”表示表示“+”+”，“1”1”表表示示“-”-”号。号。把这种连同数字和符号组合在一起的二进制数称把这种连同数字和符号组合在一起的二进制数称为为机器数机器数，机器数所表示的，机器数所表示的实际值实际值称为称为真值真值。计算机基础知识1-38即：即：+77 0 1001101机器数机器数010

37、01101+77+77 符号位符号位真值真值机机器器数数/ /真真值值计算机基础知识1-39例如例如：用用8 8位位二进制码表示二进制码表示4545(+45)(+45)10 10 ( (+ +101101)101101)2 2( (0 00 0101101)101101)机器数机器数(-45)(-45)10 10 ( (- -101101)101101)2 2( (1 10 0101101)101101)机器数机器数 在计算机中，机器数可以用不同的码制来表在计算机中，机器数可以用不同的码制来表示。示。 常用的码制有：常用的码制有：原码原码表示法表示法反码反码表示法表示法补码补码表示法表示法计算

38、机基础知识1-40 对于对于n n位字长的数值，最高位为符号位字长的数值，最高位为符号位，正数用位，正数用0 0表示，负数用表示，负数用1 1表示；其余表示；其余n-1n-1位数位数值部分用二进制形式表示。值部分用二进制形式表示。例如例如: : 字长字长8 8位，位， + +1011110111原原 0 000001011110111 - -1011110111原原 1 100001011110111+0+0原原0 000000000000000-0-0原原1 100000000000000计算机基础知识1-41例，假设字长为例，假设字长为8 8，求十进制数，求十进制数+78+78和和-78-

39、78的原码。的原码。因为因为 (78)(78)1010(1001110)(1001110)2 2所以所以 +78+78原原0 010011101001110 -78 -78原原1 110011101001110 简单直观、与真值转换方便。简单直观、与真值转换方便。 对乘除法符号位的判断方便。对乘除法符号位的判断方便。 对加、减法运算比较复杂，不能对加、减法运算比较复杂，不能直接直接对对两个同号数相减或两个异号数相加。两个同号数相减或两个异号数相加。p15p15为计算机中方便进行加减法而引入为计算机中方便进行加减法而引入反码反码和和补码补码。计算机基础知识1-42正数正数的反码与原码相同的反码与

40、原码相同; ;负数负数的反码的反码是对该数的原码除符号位外各位是对该数的原码除符号位外各位取反取反，即，即0 0变变1 1，1 1变变0 0。例如例如: :若机器字长为若机器字长为8 8位，位， + +1011110111反反0 000101110010111 - -1011110111反反1 111010001101000 +0+0反反 0000000000000000 -0-0反反 1111111111111111计算机基础知识1-43规定：规定：正数的补码与原码相同，负数的补码正数的补码与原码相同，负数的补码是对该数的原码除符号位外各位是对该数的原码除符号位外各位取反取反，最，最末位加末

41、位加1 1，即即求反加求反加1 1。例例: : 若机器字长为若机器字长为8 8位，位， + +1011110111补补0 000101110010111 - -1011110111补补1 111010011101001 +0+0补补 00000000 00000000 -0-0补补 0000000000000000计算机基础知识1-441 0 1 1 0 0 1 01 1 0 0 1 1 0 1带带符符号号的的机机器器数数-77-77 原码原码反码反码补码补码例例: : 设字长为设字长为8 8位，求位，求7777的补码。的补码。1 0 1 1 0 0 1 1计算机基础知识1-45 对于对于n

42、n位二进制数：位二进制数： 8 8位：位：-127-127-0-0，+0+0+127 +127 共共256256个值个值 16 16位：位：-32767-32767-0-0，+0+0+32767+32767 8 8位：位：-128-128+127 +127 共共256256个值个值 1616位：位：-32768-32768+32767+32767计算机基础知识1-46引入补码后，加减法运算都可以用加法来实引入补码后，加减法运算都可以用加法来实现，也就是说减法变为加法来运算。现，也就是说减法变为加法来运算。 XXYY补补XX补补YY补补 XXYY补补XX(-Y)(-Y)补补XX补补-Y-Y补补例

43、例：用补码计算十进制数：用补码计算十进制数 33-6533-65? ?计算机基础知识1-47写出二进制数写出二进制数 1010 1010 的原码、反码和补码的原码、反码和补码写出二进制数写出二进制数 -1010 -1010 的原码、反码和补码的原码、反码和补码已知已知XX补补 = 11100= 11100，求，求 X (X (真值真值) )l 10101010原原 = = 0 010101010 10101010反反 = = 0 01010101010101010补补 = = 0 010101010l -1010-1010原原 = = 1 110101010 -1010-1010反反 = =

44、1 101010101-1010-1010补补 = = 1 101100110l X X的真值为的真值为 - -0100 0100 正数的正数的、和和均相同均相同负数的负数的符号位符号位为为1 1，其余位，其余位不变不变负数负数符号位符号位为为1 1，其余位，其余位取反取反负数负数符号位为符号位为1 1，其余位其余位取反后取反后+1+1X X补码的补码，即补码的补码，即为为X X的真值！的真值！计算机基础知识1-48 一个正数的原码、反码和补码的表示形式一个正数的原码、反码和补码的表示形式相同，符号位置相同，符号位置0 0，其它位是数的真值。，其它位是数的真值。一个负数的原码、反码和补码的表示

45、形式一个负数的原码、反码和补码的表示形式为：为：负数的原码负数的原码符号位符号位1 1其余位是该数的绝对值其余位是该数的绝对值负数的反码负数的反码符号位符号位1 1其余各位逐位取反其余各位逐位取反负数的补码负数的补码符号位符号位1 1其余各位逐位取反，末位加其余各位逐位取反，末位加1 1 +0 +0原原00000000 -0 -0原原10001000不唯一不唯一 +0 +0反反00000000 -0 -0反反11111111不唯一不唯一 +0 +0补补000000 -0 -0补补000000唯一唯一 真值零的表示：真值零的表示：计算机基础知识1-49 定点数是小数点位置固定的数。定点数是小数点

46、位置固定的数。 根据小数点根据小数点隐含固定位置隐含固定位置不同，可分为：不同，可分为：纯小数，其绝对值小于纯小数，其绝对值小于1 1。纯整数。纯整数。计算机基础知识1-50 浮点数是小数点位置不固定，根据需要而浮浮点数是小数点位置不固定，根据需要而浮动。它既有整数部分又有小数部分。动。它既有整数部分又有小数部分。阶符阶符阶码阶码尾符尾符尾数尾数31 30 24 23 22 031 30 24 23 22 0阶码部分阶码部分尾数部分尾数部分阶码阶码：补码定点整数，表示该数小数点位置：补码定点整数，表示该数小数点位置尾数尾数：补码定点小数，表示数据的有效位数：补码定点小数，表示数据的有效位数数的

47、取值范围数的取值范围：-1-12 2127127(1-2(1-2-23-23) )2 2127127计算机基础知识1-511 1、一个数的反码为、一个数的反码为0000111100001111，求真值。，求真值。2 2、一个数的补码为、一个数的补码为1000111110001111，求真值。，求真值。3 3、(-66)(-66)1010的补码是多少？的补码是多少？4 4、写出、写出27-11227-112的补码运算过程。的补码运算过程。5 5、(3865.475)(3865.475)1010的浮点存储形式是的浮点存储形式是_?_?6 6、(-3865.475)(-3865.475)1010的浮

48、点存储形式是的浮点存储形式是_?_?计算机基础知识1-52四、计算机中信息编码四、计算机中信息编码 1.ASCII1.ASCII码码 American Standard Code for American Standard Code for Information Interchange (ASCIIInformation Interchange (ASCII，美国标准，美国标准信息交换码信息交换码) )。 国际通用的信息交换标准代码国际通用的信息交换标准代码(ISO 646)(ISO 646)。 ASCIIASCII码是对数字、字母、通用符号和控制码是对数字、字母、通用符号和控制符号等字符进

49、行编码。符号等字符进行编码。 ASCIIASCII码：码：7 7位位128128种编码组合种编码组合0000000111111100000001111111计算机基础知识1-530 00 00 00 00 01 10 01 10 00 01 11 11 10 00 01 10 01 11 11 10 01 11 11 10 00 00 00 0N NU UL LD DL LE ES SP P0 0 P P、p p0 00 00 01 1S SO OH HD DC C1 1! !1 1A AQ Qa aq q0 00 01 10 0S ST TX XD DC C2 2“2 2B BR Rb br

50、 r0 00 01 11 1E ET TX XD DC C3 3# #3 3C CS Sc cs s0 01 10 00 0E EO OT TD DC C4 4$ $4 4D DT Td dt t0 01 10 01 1E EN NQ QN NA AK K% %5 5E EU Ue eu u0 01 11 10 0A AC CK KS SY YN N& &6 6F FV Vf fv v0 01 11 11 1B BE EL LE ET TB B7 7G GW Wg gw w1 10 00 00 0B BS SC CA AN N( (8 8H HX Xh hx x1 10 00

51、01 1H HT TE EM M) )9 9I IY Yi iy y1 10 01 10 0L LF FS SU UB B* *: :J JZ Zj jz z1 10 01 11 1V VT TE ES SC C+ +; ;K K k k 1 11 10 00 0F FF FF FS S, , N N n n 1 11 11 11 1S SI IU US S/ /? ?O O_ _o oD DE EL L高三位高三位b b6 6b b5 5b b4 4低四位低四位b b3 3b b2 2b b1 1b b0 0ASCIIASCII码的字符集码的字符集： 1010个数字：个数字：0 09 9 5

52、252个大、小写字母个大、小写字母 2525个特殊字符个特殊字符比较大小比较大小：09AZaz09AZabB B. 6Bb A. 6bB B. 6Bb C. bB6 D. Bb6 C. bB6 D. Bb6BBCC计算机基础知识1-6610.10.在内存若汉字以在内存若汉字以GB2312GB2312的内码表示，已知存储的内码表示，已知存储6 6个字节的字符个字节的字符串，其十六进制内容依次为：串，其十六进制内容依次为：6AH6AH、B1HB1H、D2HD2H、53H53H、C8HC8H、B4HB4H，这个字符串中有这个字符串中有_个汉字。个汉字。 A. 0 B. 1 C. 2 D.3 A. 0

53、 B. 1 C. 2 D.311.11.汉字汉字“办办”的区位码是的区位码是16761676，其机内码是，其机内码是_。 A. 4908H B. B188H C. B1D8H D. B0ECH A. 4908H B. B188H C. B1D8H D. B0ECH12.12.一个汉字字形采用一个汉字字形采用32323232点阵时，其字形码要占点阵时，其字形码要占_._. A. 32B B. 72B C. 128B D. 288B A. 32B B. 72B C. 128B D. 288B CDC计算机基础知识1-671313微机内存容量的基本单位是（微机内存容量的基本单位是（ ）A A字符字符

54、 B B字节字节 C C二进制位二进制位 D D扇区扇区1414汉字系统中的汉字字库里存放的是汉字的（汉字系统中的汉字字库里存放的是汉字的（ ）A A机内码机内码 B B输入码输入码 C C字形码字形码 D D国标码国标码BC计算机基础知识1-68一、逻辑代数基础一、逻辑代数基础 1.1.逻辑变量和逻辑函数逻辑变量和逻辑函数 逻辑变量逻辑变量：这种具有逻辑属性的变量。：这种具有逻辑属性的变量。 逻辑函数逻辑函数：随逻辑变量的变化而改变。：随逻辑变量的变化而改变。 表示方法表示方法：逻辑表达式逻辑表达式、真值表真值表、卡诺图、卡诺图Y=f(A,B)YAB 逻辑变量和函逻辑变量和函数的值，只有数的

55、值，只有“0”0”和和“1”1”两个值，也两个值，也叫做叫做逻辑逻辑0 0，逻辑逻辑1 1。计算机基础知识1-69 逻辑变量之间的运算逻辑变量之间的运算称为逻辑运算称为逻辑运算逻辑运算是逻辑运算是位运算位运算，位与位之间没有联系，位与位之间没有联系逻辑运算有三种基本运算逻辑运算有三种基本运算或、与、非或、与、非“或或” 逻辑加逻辑加“与与” 逻辑乘逻辑乘“非非” 逻辑否定逻辑否定 （“半加半加” 异或运算）异或运算）计算机基础知识1-70或运算或运算逻辑加法逻辑加法或运算法则：或运算法则：A+B=CA+B=C0+0=00+0=00+1=10+1=1 1+0=11+0=11+1=11+1=1例如

56、：例如：10100001+10011011=?10100001+10011011=?101000011010000110011011100110111011101110111011A BY=A+B0 00 00 10 11 01 01 11 10 01 11 11 1计算机基础知识1-71与运算与运算逻辑乘法逻辑乘法与运算法则：与运算法则：AB=CAB=C00=000=001=001=0 10=010=011=111=1例如：例如：1010000110011011=?1010000110011011=?1000000110000001100110111001101110100001101000

57、01A BY=AB0 00 00 10 11 01 01 11 10 00 00 01 1计算机基础知识1-72非运算非运算逻辑否定逻辑否定非运算法则：非运算法则： = = 1 （非（非0等于等于1） = = 0 （非（非1等于等于0）例如：例如：1001= 1001= 0101100110A Y=A0 01 11 10 0计算机基础知识1-73半加运算半加运算逻辑异或逻辑异或半加运算法则：半加运算法则：0 00 0 11 1 01 1 10 例如：例如：1010000110100001 10011011=?10011011=? 变量相异变量相异 “1”变量相同变量相同 “0”00111010

58、1001101110100001A BY=A B0 00 00 10 11 01 01 11 10 01 11 10 0Y=A B=AB+AB计算机基础知识1-74 3. 3.逻辑代数的基本定律逻辑代数的基本定律0-10-1律律A0A00 0A+1A+11 1自等律自等律A1A1A AA+0A+0A A重叠律重叠律AAAAA AA+AA+AA A互补律互补律AAAA0 0A+AA+A1 1交换律交换律ABABBABAA+BA+BB+AB+A结合律结合律A(BC)A(BC)(AB)C(AB)CA+(B+C)A+(B+C)(A+B)+C(A+B)+C分配律分配律A(B+C)A(B+C)ABABAC

59、AC A ABCBC(A+B)(A+C)(A+B)(A+C)吸收律吸收律A(A+B)A(A+B)A AA+ABA+ABA A计算机基础知识1-75二、基本逻辑电路二、基本逻辑电路 1.1.与门电路与门电路 实现逻辑乘法功能的电路实现逻辑乘法功能的电路 逻辑表达式是：逻辑表达式是：F=ABF=AB 当当A=B=1A=B=1F=1F=1，否则，否则F=0F=0 2.2.或门电路或门电路 实现逻辑加法功能的电路实现逻辑加法功能的电路 逻辑表达式是：逻辑表达式是：F=A+BF=A+B 当当A=B=0A=B=0F=0F=0，否则，否则F=1F=1计算机基础知识1-76 3.3.非门电路非门电路 实现逻辑

60、取反功能的电路实现逻辑取反功能的电路 逻辑表达式是：逻辑表达式是：F=AF=A 当当A=0A=0F=1F=1；当；当A=1A=1F=0F=0 4.4.与非门电路与非门电路 由与门、非门组合的电路由与门、非门组合的电路 逻辑表达式是：逻辑表达式是：F=ABF=AB 当当A=B=1A=B=1F=0F=0，否则，否则F=1F=1计算机基础知识1-77 5. 5.异或门电路异或门电路 由与门、或门、非门组合的逻辑电路由与门、或门、非门组合的逻辑电路 逻辑表达式是：逻辑表达式是：F=AB+ABF=AB+AB 当当A=B=0A=B=0或或1F=01F=0，否则，否则F=1F=1与、或、非门电路的不同组合，与、或、非门电路