第一章 信息技术与计算机基础

1、河西学院信息技术中心河西学院信息技术中心教师：李海军教师：李海军第一章第一章 信息技术与计算机基础信息技术与计算机基础计算机基础计算机基础1.4信息技术信息技术1.1数制及各进制之间的转换数制及各进制之间的转换1.2信息在计算机中的表示信息在计算机中的表示1.31.1 信息技术信息技术u信息与数据u信息技术概念u现代信息技术内容u现代信息技术的特点u信息技术在信息社会中的应用 信息与数据信息与数据 关于信息（information），至今并没有统一的定义 日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是： 语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识） 读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、

2、事实和情况 为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料信息与数据的关系信息与数据的关系 数据是信息的表示形式，信息是数据所表达的含义 数据是具体的物理形式，信息是抽象出来的逻辑意义信息技术概念信息技术概念 信息技术可以理解为与信息处理有关的一切技术，现代信息技术是指利用计算机和现代电子通信技术从事信息采集、加工、存储、传输和利用的相关技术。l传感技术l信息传递技术l信息处理与再生技术l信息实施技术现代信息技术的内容现代信息技术的内容信息技术包含三个方面：信息基础技术是信息技术的基础，包括新材料、新能源、新器件的开发与制造技术。信息系统技术是指与信息的获取、传输、处理、控制的设备和系统有关

3、的 技术。信息应用技术是针对种种实用目的，如信息管理、信息控制、信息决策而发展起来的具体的技术群类。现代信息技术的特点现代信息技术的特点 数字化 多媒体化 高速度、网络化、宽频带 智能化信息技术在信息社会中的应用信息技术在信息社会中的应用 电子商务 电子政务 远程医疗 远程教育 娱乐1.2 数制及各进制间的转换数制及各进制间的转换u进位计数制u各类进制数u不同进制之间的转换进位计数制进位计数制 进位计数制：一种科学的计数方法，它以累计和进位的方式进行计数，实现了以很少的符号表示大范围数字的目的 。（1）十进制计数制 从最常用和最熟悉的十进制计数法可以看出，其加法规则是“逢十进一”。任意一个十进

4、制数值都可用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10个数字符号来表示，这些数字符号称为数码；数码处于不同的位置（数位）代表不同的数值。十进制数819.18可以写成： 2101210810110910110818.819数制的基本概念数制的基本概念（2）R进制计数制 对比十进制数可以得出，任意R进制计数制同样有基数R、位权和按权展开表示式。如二进制的R为2，十六进制R为16等。 基数：一个计数制所包含数字符号个数称为该数制的基数，用R表示 十进制 R=10， 可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制 R=2 ， 可使用0,1 八进制 R=8 ， 可使用0,1,2,3,4,5,6,

5、7 十六进制 R=16 ，可使用0,9,A,B,C,D,E,F位权：在进位记数制中数码所处的位置不同,代表的数值大小也不同 位权与基数的关系:位权的值等于基数的若干次幂 数的按位权展开：任一R进制数的值都可表示为各位数码本身的值与其所在位位权的乘积之和。 （ana1a0 .a-1a-m)r = anrn+a0r0+a-1r-1+a-mr-m各类进数制各类进数制（1）十进制 基数为10，即“逢十进一”。它含有10个数字符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。位权为10i，（i=-mn-1，其中m、n为自然数）。（2）二进制 基数为2，即“逢二进一”。它含有两个数字符号：0、1。位权为2i（

6、i=-mn-1，其中m、n为自然数）。二进制是计算机中采用的计数方式， （3）八进制 基数为8，即“逢八进一”。它含有8个数字符号：0、1，2、3、4、5、6、7。位权为8i（i=-mn-1，其中m、n为自然数）。（4）十六进制 基数为16，即“逢十六进一”。它含有16个数字符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E，F分别表示十进制数10、11、12、13、14、15。位权为16i（i=-mn-1，其中m、n为自然数）。不同进制之间的转换不同进制之间的转换1任意r进制数转换成十进制数 利用按位权展开的方法，可以把任意数制的一个数转换成十进制数

7、。(r是任意进制数的基数)（ana1a0 .a-1a-m)r = anrn+a0r0+a-1r-1+a-mr-m101.101B= =4+0+1+0.5+0+0.125=5.625D777O= =448+56+7=511D0BAH= =176+10=186D 3210122120212120210128787870116101611例：( 9.6875 ) 10 = ( ? ) 2 用除除2 2倒取余法倒取余法求出整数9对应的二进制 用乘乘2 2顺取整法顺取整法求出小数部分0.6875的二进制 ( 9.6875 ) 10 =(1001.1011)22十进制数转换成任意r进制数0.68752=1

8、.375 取出整数10.3752=0.75 取出整数00.752=1.50 取出整数10.52=1.00 取出整数1 (0.6875)1 0 =(0.1011)2 (9) 10= (1001) 22 9 - 余数为 1 2 4 - 余数为 0 2 2 - 余数为 0 2 1 - 余数为 1 0例：例：将（将（307.8125)10转换成二进制数。转换成二进制数。 例例1 1：将：将(307)(307)1010转换为二进制数。转换为二进制数。16故：故：(307)10(100110011)2低位低位高位高位2 3072余余1余余17623822922210余余1余余1余余0余余0余余0余余0余余

9、11532 3072余余1余余176238219224222120余余1余余1余余0余余0余余0余余0余余1153例例2 2： 将将(0.8125)(0.8125)1010转换为二进制数。转换为二进制数。故：故：(0.8125)10(0.1101)2低位低位高位高位1. 250020 .500021 . 00001 . 6250 2 2 0.81253二进制数与八进制或十六进制数间的转换 用二进制数编码，存在这样一个规律：n位二进制数最多能表示2n种状态。可见，3位二进制数就可对应表示一位八进制数；4位二进制数就可对应表示一位十六进制数。利用这样的规律可以进行二进制数与八进制或十六进制数间的转

10、换 （1）八进制、十六进制转换为二进制 每位八进制可用3位二进制数表示 每位十六进制可用4位二进制数表示八进制、十六进制转换为二进制的例子： （2C1D)16=( 0010 1100 0001 1101 )2 2 C 1 D (7123) 8=(111 001 010 011) 2 7 1 2 3（2）二进制转换为八进制、十六进制 从小数点开始分别向左、向右按每3位一组划分，不足3位的组以“0”补足，然后将每组3位二进制数转换为等值的一位八进制数。 从小数点开始分别向左、向右按每4位一组划分，不足4位的组以“0”补足，然后将每组4位二进制数转换为等值的一位十六进制数。二进制转换为八进制、十六进

11、制的例子： (0011 0110 1110.1101 0100)2 = ( 36E.D4 )16 3 6 E D 4 (001 101 101 110. 110 101)2 = ( 1556.65 )8 1 5 5 6 6 5 ( 011 110 111 . 100 010 101 )2(367.425)8 (16.327)8= (001 110 . 011 010 111)2 (4C.2E)16( 0100 1100 . 0010 1110 )2 把数字用圆括号括起来加写下标 (567)10 (1011)2 (345)8 (5AD)16 数字后面加写相应的英文字母作标识 D - 表示十进制

12、567D B - 表示二进制 1011B O - 表示八进制 345O H - 表示十六进制 5ADH4书写注意事项1.3 信息在计算机中的表示信息在计算机中的表示u数值表示u字符编码u汉字表示二进制编码计算机采用二进制编码原因： 1.物理上容易实现，可靠性强 2.运算简单，通用性强 3.便于进行逻辑运算数值数据信息表示数值数据信息表示信息的存储单位位（Bit）：度量数据的最小单位K 字节1K = 1024 BM（兆）字节1M = 1024 KG（京） 字节1G = 1024 M T（垓）字节1T = 1024G字节（Byte）：最常用的基本单位b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b01

13、 0 0 1 0 1 0 1 = 27+ 24+ 22+ 20= 149 无符号整数无符号整数:45,172:45,172整数整数数值型数据数值型数据 有符号整数有符号整数: +43,-56 实数：实数：123.4,-5.43123.4,-5.43（浮点表示）（浮点表示）（定点表示）（定点表示）l为了为了解决数值数据的表示范围问题，引入解决数值数据的表示范围问题，引入 数据的数据的定点表示定点表示（整数）和浮点表示（实数）（整数）和浮点表示（实数）。l为了解决数值数据运算中的正、负问题，引入数据的为了解决数值数据运算中的正、负问题，引入数据的原码、原码、反码、补码反码、补码表示表示。 符号位

14、小数点定点小数： 0.6875D= 0.1011000B| N | 1 - 2 -M1100001（1）定点小数 定点小数是指小数点准确固定在数据某一个位置上的小数。一般把小数点固定在最高位的左边，小数点前边再设一位符号位。按此规则，任何一个小数都可以写成： N=NSN-1N-2N-M 其中NS为符号位。1数的定点表示（2）整数的表示法 整数所表示的数据的最小单位为1，可以认为它是小数点定在数值最低位（最右面）的一种表示法。整数分为带符号整数和无符号整数两类。对于带符号整数，符号位放在最高位。 可以表示为：N=NSNN-1NN-2N2N1N0 ,NS为符号位 小数点|N| 2 N -1定点整数

15、 : 139D=11000001B（无符号位） 符号位 无符号位小数点0|N|2N+1-1100111011100000定点整数 : 75D= 1001011B（带符号位）注:尾数的位数决定数的精度,阶码的位数决定数的范围110.011B=0.1100112+11N=数符尾数2 阶符阶码阶符 阶码 数符 尾数0 11 0 1100112数的浮点表示（1）浮点数的表示方法 浮点表示法对应于科学（指数）计数法，如数110.011可表示为 N110.0111.1001121011001.12-100.1100112+11 在计算机中一个浮点数由两部分构成：阶码和尾数。阶码是指数，尾数是纯小数。 浮点

16、数存储格式 存储在计算机中的浮点数 计算机中的信息都是用二进制编码表示的。用于表示字符的二进制编码字符的编码的字符编码有EBCDIC（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code）码和ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码。IBM系列，大型机采用EBCDIC码，微型机采用ASCII码。 1ASCII码 ASCII码是美国标准信息交换码，被国际标准化组织指定为国际标准。ASC码有7位码和8位码两种版本。国际通用的7位ASC码是用7位二进制数表示一个字符的编码，其编码范围从

17、0000000B1111111B，共有27（128）个不同的编码，相应可以表示128个不同字符的编码。 空格 20H 3209 30H39H 4857AZ 41H5AH 6590az 61H7AH 97122控制字符:032,127;普通字符:94个每个字符占一个字节,用7位,最高位为0字符的编码字符的编码 为了在计算机内表示汉字，用计算机处理汉字，同样也需要对汉字进行编码。计算机对汉字信息的处理过程实际上是各种汉字编码间的转换过程。这些编码主要包括：汉字输入码、汉字内码、汉字字形码、汉字地址码及汉字信息交换码等。 汉字的编码汉字的编码输入码机内码交换码(国标码)字形码显示输出打印输出1汉字输

18、入码上一页下一页 为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，也叫外码。汉字输入码都是由键盘上的字符或数字组合而成，它是根据汉字的发音或字形结构等多种属性及有关规则编制的，目前流行的汉字输入码的编码方案已有许多，如全拼输入法、双拼输入法、自然码输入法、五笔输入法等。可分为音码、形码、音形结合码3大类。 数字编码（顺序码）如：区位码、电报码字音编码（音 码）如：拼音码、自然码字形编码（形 码）如：五笔字型码、表形码音形编码 如：双拼码2汉字信息交换码上一页下一页（1）常用汉字及其分级 国标码规定一般汉字信息处理时所用的7445个字符编码，其中682个非汉字图形符号和6763个汉字的代码。汉字代

19、码中又有一级常用字3755个，二级次常用字3008个。一级常用汉字按汉语拼音字母顺序排列，二级次常用字按偏旁部首排列，部首依笔画多少排序。（2）两个字节存储一个国标码 由于一个字节只能表示28（256）种编码，显然用一个字节不可能表示汉字的国标码，所以一个国标码必须用两个字节来表示。“补”：国标码“3239H”00110010 00111001 10110010 10111001 “补”：机内码“B2B9H”3汉字内码 汉字内码是为在计算机内部对汉字进行存储、处理而设置的汉字编码。当一个汉字输入计算机后就转换为内码，然后才能在机器内传输、处理。对应于国标码，汉字的内码也用2个字节存储，并把每个

20、字节的最高位置“1”作为汉字内码的标识。也就是说，国标码的两个字节每个字节最高位置“1”，即转换为内码。 1 国标码第一字节 1 国标码第二字节内码4汉字字形码 汉字信息处理系统中产生汉字字形的方式，大多以点阵的方式形成汉字，汉字字形码也就是指确定一个汉字字形点阵的编码，也叫字模或汉字输出码。 汉字是方块字，将方块等分成有n行n列的格子，简称为点阵。点阵中各点用0，1表示，构成的二进制串就形成了汉字字形码。 汉字点阵类型 点阵 占用字节数 简易型 1616 32 普及型 2424 72 提高型 3232 128 精密型 4848 288 点阵越大，字形的质量越好，但存储汉字字形码所占用的存储空

21、间也就越大。 1.4 计算机基础计算机基础u电子计算机的诞生u电子计算机的发展历程u计算机的分类u计算机发展趋势u计算机特点电子计算机的问世电子计算机的问世1946年2月由宾州大学研制成功的电子计算机时代的到来 Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数字积分计算机重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管保存80个字节电子计算机的诞生电子计算机的诞生第一台数字电子计算机 ENIAC(埃尼阿克）：1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学，元器件为：18000支电子管、70000个电阻、10000支电容，性能为重30吨，耗电

22、150千瓦，速度5000次加减运算/秒；用途：火炮弹道计算。该计算机不具备“存储程序”的功能。 冯.诺依曼结构： 采用二进制表示数据或指令 计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成 指令存储在计算机内且能自动执行时代时代年份年份器件器件软件软件应用应用一一 46-5846-58电子管电子管机器语言汇编语言机器语言汇编语言 科学计算科学计算二二58-6458-64晶体管晶体管高级语言高级语言数据处理工业控制数据处理工业控制 三三64-7164-71集成电路集成电路操作系统操作系统文字处理图形处理文字处理图形处理四四7171年迄今年迄今大规模集成电路大规模集成电路数据库、网络等数据库、网络等社会的各个领域社会的各个领域五五生物计算机等生物计算机等电子计算机的发展历程电子计算机的发展历程1按性能分类 这是最常规的分类方法，所依据的性能主要包括：存储容量；运算速度；允许同时使用一台计算机的用户多少和价格等。 巨型计算机（Supercomputer）大型计算机（Mainframe Computer）小型计算机（Minicomputer）微型计算机（Microcomputer）工作站（Workstation）计算机的分类计算机的分类2按处理的数据分类 按处理数据的类型分类，可以分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机。数字计算机