程序设计基础第1章

计算机的发展和特点1.11.2计算机系统的组成及基本工作原理1.3计算机中信息的表示程序设计基础第1章全文共18页，当前为第1页。1.1

计算机的发展与特点1.1.1计算机的发展

1946年2月，世界上第一台公认的电子计算机ENIAC诞生于美国宾夕法尼亚大学。第一台计算机的诞生为人类开辟了一个崭新的信息时代，使得人类社会发生了巨大的变化。从第一台计算机ENIAC诞生以来，计算机的发展经历了4代。（1946—1957年）称为电子管时代。第一代第二代（1958—1964年）称为晶体管时代。第三代（1965—1970年）称为集成电路时代。第四代（1971至今）称为大规模电路时代。返回程序设计基础第1章全文共18页，当前为第2页。1.1

计算机的发展与特点1.1.2

计算机的特点运算速度快1计算精度高2储存容量大3具有逻辑判断能力4具有自动执行能力5具有超强的记忆能力6通用性强7程序设计基础第1章全文共18页，当前为第3页。1.2

计算机系统的组成及基本工作原理1.2.1

计算机的硬件系统

冯·诺依曼提出的计算机“存储程序控制”的工作原理决定了计算机由5部分组成：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。1.存储器

存储器是计算机的记忆部件，用于存储计算机中的程序和数据。存储器分为两部分：内部存储器和外部存储器，简称为内存和外存。2.运算器

也称为算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU），它的作用就是进行算术运算和逻辑运算。计算机最主要的工作是运算，大量的数据运算任务是在运算器中进行的。返回程序设计基础第1章全文共18页，当前为第4页。1.2

计算机系统的组成及基本工作原理1.2.1

计算机的硬件系统3.控制器

控制器是计算机的“神经中枢”和“指挥中心”，一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存存取指令和执行指令，向其他的部件发出控制信号，指挥计算机各部件协同工作。4.输入设备

输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机可以识别的形式（二进制）存放到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔和扫描仪等。程序设计基础第1章全文共18页，当前为第5页。1.2

计算机系统的组成及基本工作原理1.2.1

计算机的硬件系统5.输出设备

输出设备是将存放在内存中由计算机处理的结果转换为人们所能接受的形式的设备。常用的输出设备有显示器、打印机等。

习惯上，人们把外存储器、输入设备和输出设备等称为计算机的外部设备，简称为外设。程序设计基础第1章全文共18页，当前为第6页。1.2

计算机系统的组成及基本工作原理1.2.2

计算机的软件系统

计算机的软件系统是程序和程序运行所需要的数据及开发、使用和维护这些程序所需要的文档的集合。软件内容丰富、种类繁多，根据软件用途可将其分为系统软件和应用软件两大类。1.系统软件1）操作系统2）各种语言处理程序3）数据库管理系统4）工具软件1）办公软件2）信息管理软件3）辅助设计软件2.应用软件程序设计基础第1章全文共18页，当前为第7页。1.2

计算机系统的组成及基本工作原理1.2.3

计算机的基本工作原理

计算机基本工作原理即“存储程序”原理，它是由冯·诺依曼提出的。1946年，美籍匈牙利裔科学家冯·诺依曼提出了关于计算机的构成模式和工作原理的基本设想，这一思想包含3点：

计算机硬件的基本组成：运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。1

计算机内部采用二进制表示指令和数据。2

计算机系统工作模式：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。3程序设计基础第1章全文共18页，当前为第8页。1.3

计算机中信息的表示1.3.1数制及其转换1.数制的基本概念

数制就是用一组固定的数字和一套统一的规则表示数值的方法。在计算机中主要涉及4种进制：二进制、八进制、十进制、十六进制。一种进制就规定了一组固定的数字，数字的个数就是这种进制的基数，如十进制规定了0，1，2，…，9共10个数字。2.数制之间的转换

1）非十进制数转换成十进制数非十进制数转换成十进制数的方法是将非十进制数“按权展开求和”。an…a1a0.a-1…a-m(r)=an×rn+…+a1×r1+a0×r0+a-1×r-1+…+a-m×r-m返回程序设计基础第1章全文共18页，当前为第9页。1.3

计算机中信息的表示1.3.1数制及其转换

2）十进制数转换成非十进制数十进制数转换成非十进制数的方法是：整数部分和小数部分分别进行计算。

3）二进制、八进制、十六进制之间的转换二进制、八进制、十六进制之间有这样的对应关系：3位二进制数对应1位八进制数；4位二进制数对应1位十六进制数。对应的时候以小数点为界，整数部分向左，小数部分向右，按位分组，不足补0。八进制二进制将每一位八进制数直接写成相应的3位二进制数以小数点为界，向左或向右将每3位二进制数分成一组，若不足3位，则用0补足3位。然后，将每一组二进制数直接写成相应的1位八进制数程序设计基础第1章全文共18页，当前为第10页。1.3

计算机中信息的表示1.3.1数制及其转换十六进制二进制将每一位十六进制数直接写成相应的4位二进制数以小数点为界，向左或向右将每4位二进制数分成一组，若不足4然后，将每一组二进制数直接写成相应的1位十六进制数程序设计基础第1章全文共18页，当前为第11页。1.3

计算机中信息的表示1.3.2

数据在计算机中的表示

二进制的优点：优点1）硬件实现上具有可行性，电路实现简单。2）二进制数与十进制数之间的转换很容易实现，运算规则相对简单。3）二进制逻辑性强

4）工作可靠。两个状态0和1代表的两个数码在数字传输和处理中不容易出错，因而电路实现更加可靠。程序设计基础第1章全文共18页，当前为第12页。1.3

计算机中信息的表示1.3.2

数据在计算机中的表示1.数值型数据在计算机中的表示在计算机内，通常把一个二进制数的最高位定义为符号位，用0表示正数，1表示负数，其余位表示数值。1）正负数的表示2）定点数与浮点数的表示定点整数：在定点数中，当小数点的位置固定在数值位最低位的后边时，就表示一个整数。定点小数：当小数点的位置固定在符号位与最高数值位之间时，就表示一个纯小数。浮点数：如果要处理的数既有整数部分又有小数部分，则采用小数点位置不固定（浮动）的表示方法。程序设计基础第1章全文共18页，当前为第13页。1.3

计算机中信息的表示1.3.2

数据在计算机中的表示3）原码、反码和补码原码表示法规定：原码就是一个数本身的二进制表示形式，即最高位为符号位，0表示正，1表示负，其余位表示数值的大小。反码表示法规定：正数的反码就是原码本身；负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位除外。补码表示法规定：正数的补码与其原码相同，负数的补码是在其反码的末位加1。程序设计基础第1章全文共18页，当前为第14页。1.3

计算机中信息的表示1.3.2

数据在计算机中的表示1.非数值型数据在计算机中的表示

字符是计算机处理的主要对象。字符编码就是规定用怎样的二进制码来表示字母、数字及各种符号，以便使计算机能够识别、存储和处理它们。1）字符数据的表示程序设计基础第1章全文共18页，当前为第15页。1.3

计算机中信息的表示1.3.2

数据在计算机中的表示2）汉字的表示（1）国家标准汉字编码（2）汉字输入码（3）汉字机内码（4）汉字字形码

一幅图像可认为是由一个个像点构成的，每个像点必须用若干二进制位进出现实世界五彩续纷的颜色。3）图像的表示程序设计基础第1章全文共18页，当前为第16页。1.3