补充计算机基础

补充计算机基础第一页，共89页。学习方法不要死背死抠语法细节，通过大量编程自然就能熟练掌握；刚开始要学会看懂程序；实践出真知！必须动手编程，上机调试运行！分析问题、构造算法、根据算法编程；学会举一反三！22026/5/20第二页，共89页。32026/5/20补充计算机基础知识第三页，共89页。42026/5/201.1计算机概述第四页，共89页。52026/5/201.1.1计算机的定义和用途计算机定义 计算机是一种能够存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地完成数值计算和各种数字化信息处理，部分地代替人的脑力劳动的电子设备。信息处理必不可少的一种工具。第五页，共89页。62026/5/20计算机的用途科学计算信息处理计算机辅助功能自动控制人工智能AI网络通信虚拟现实电子商务电子政务第六页，共89页。72026/5/20计算机的用途1——科学计算科学计算又称数值计算，是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。科学计算量大而复杂，利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，天气预报、火箭运行轨迹、原子弹爆炸仿真实验等尖端科学技术的计算问题。第七页，共89页。82026/5/20计算机的用途2——信息处理信息处理是指对各种原始数据进行收集、存储、整理、分类、统计、排序、检索、利用、输出等加工处理。信息处理的特点：原始数据量大、算术运算简单、逻辑判断多等。例如，办公自动化、财务管理、物资管理、人力资源管理等领域的大量复杂信息的收集和处理工作。第八页，共89页。92026/5/20计算机的用途3——计算机辅助功能计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）计算机辅助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统（CIMS）。它的实现将真正做到无人化工厂（或车间）。计算机辅助教学（ComputerAidedInstruction，CAI）第九页，共89页。102026/5/20计算机的用途4——自动控制自动控制又称过程控制或实时控制，是利用计算机及时采集检测数据，按最优方案及时地对控制对象进行自动调节或自动控制。大大提高控制的自动化水平;提高控制的及时性和准确性;进而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。主要应用于工业生产系统、军事、宇航等领域。例如，汽车生产的整个装配流水线、军事目标的全球定位等都使用计算机进行控制。第十页，共89页。112026/5/20计算机的用途5——人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是指利用计算机模拟人类的智能活动，例如，感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。成果：模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等。第十一页，共89页。122026/5/20计算机的用途6——网络通信网络通信是指利用计算机技术与现代通信技术构成的计算机网络实现信息的传递、交换和传播。信息的快速传递及资源共享，大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。第十二页，共89页。132026/5/20计算机的用途7——虚拟现实虚拟现实（VirtualReality，VR）是利用计算机模拟产生一个虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察虚拟世界的事物，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。数字城市、场馆仿真、地产漫游、室内设计、数字展馆、旅游教学、文物古迹、工业仿真、汽车仿真、军事仿真、道路桥梁、油田矿井、水利电力、地质灾害、应急预案网上展馆、网上看房、网上产品、网上看车、科博馆展示、地下空间可视化、数字医院、第十三页，共89页。142026/5/20计算机的用途8——电子商务电子商务（ElectronicCommerce，EC）是指在因特网开放的网络环境下，基于浏览器/服务器(B/S)应用方式，买卖双方进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。电子商务一般可分为企业对企业（B2B）、企业对消费者（B2C）、消费者对消费者（C2C）等模式。第十四页，共89页。152026/5/20计算机的用途9——电子政务电子政务（ElectronicGovernment，EG）：应用现代信息和通信技术，将管理和服务通过网络技术进行集成，在互联网上实现组织结构和工作流程的优化重组，超越时间和空间及部门之间的分隔限制，向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理和服务。政府对政府（G2G）、政府对商业机构（G2B）、政府对公民（G2C）等模式。信息公开、优化服务、推进民主、提高效能。第十五页，共89页。162026/5/20运算速度快存储容量大计算精度高逻辑判断能力强工业自动化特点：第十六页，共89页。172026/5/20分类：巨型机大型机小型机微型机第十七页，共89页。182026/5/20银河-1号计算机第十八页，共89页。192026/5/20曙光星云计算机第十九页，共89页。202026/5/20第二十页，共89页。212026/5/201．发展过程第二十一页，共89页。222026/5/201．发展过程第二十二页，共89页。232026/5/20表1-1每一代计算机的发展情况

指标第一代计算机第二代计算机第三代计算机第四代计算机时间1946－19581958－19651965－19751975－今逻辑元件电子管晶体管中/小规模集成电路大规模/超大规模集成电路内存储器水银延迟线/磁芯磁芯半导体半导体外存储器磁鼓/卡片磁鼓/磁带磁带/磁盘磁盘/光盘/U盘内存容量103字节（103－105）字节（105－106）字节（107－109）字节运算速度（103－105）/秒（105－106）/秒（105－107）/秒（108－1010）/秒编程语言机器语言汇编语言高级语言汇编语言高级语言汇编语言高级语言系统软件无操作系统操作系统应用程序操作系统数据库管理系统外部设备读卡机纸带机读卡机纸带机绘图仪读卡机打印机绘图仪键盘显示器扫描仪应用领域科学计算科学计算数据处理实时过程控制企业管理辅助设计办公自动化图像处理数据库管理第二十三页，共89页。242026/5/202．未来展望第二十四页，共89页。252026/5/201.2数制及其转换第二十五页，共89页。262026/5/201．十进制十进制计数制简称为十进制。用十进制表示的数具有以下特点：每个数都可以用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个不同的数码来表示。逢十进一。基数为10，各数位的位权都是以10为底的幂。

第二十六页，共89页。272026/5/201．十进制例如：(1234.56)10表示为一个十进制数，将其展开为下列式子：(1234.56)10=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2

第二十七页，共89页。282026/5/20

十进制数(1234.56)10基数10位值1234.56数位3210-1-2位权10310210110010-110-2第二十八页，共89页。292026/5/202．二进制用二进制表示的数具有以下特点：每个数都可以用0、1两个数码来表示。逢二进一。基数为2，各数位的位权都是以2为底的幂。例如：(1101)2和(1010.01)2都是二进制数。

第二十九页，共89页。302026/5/20(1101)2的位权关系表

二进制数(1101)2基数2位值1101数位3210位权23222120(1101)2=1×23+1×22+0×21+1×20=(13)10思考(1010.01)2的位权关系？4、8、16的二进制如何表示？第三十页，共89页。312026/5/203．八进制用八进制表示的数具有以下特点：每个数都可以用0、1、2、3、4、5、6、7八个数码来表示。逢八进一。基数为8，各数位的位权都是以8为底的幂。例如：(126)8和(105.04)8都是八进制数。

第三十一页，共89页。322026/5/20(126)8的位权关系表

(126)8=1×82+2×81+6×80=(86)10思考(75)8和(105.04)8的位权关系？八进制数(126)8基数8位值126数位210位权828180第三十二页，共89页。332026/5/204．十六进制用十六进制表示的数具有以下特点：每个数都可以用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码来表示。逢十六进一。基数为16，各数位的位权都是以16为底的幂。例如：(126)16和(FB.08)16都是十六进制数。

第三十三页，共89页。342026/5/20(126)16的位权关系表

思考(7A)16和(1F.08)16的位权关系？十六进制数(126)16基数16位值126数位210位权162161160(126)16=1×162+2×161+6×160=(294)10第三十四页，共89页。352026/5/205．各种进制数的书写方法1）在数字的后面加下标（1）二进制数表示例如，(11010111)2和(1000.0001)2（2）八进制数表示例如，(123)8和(123.5)8（3）十六进制数表示例如，(1A)16和(2D.C)16（4）十进制数表示例如，(123)10和(123.5)10

第三十五页，共89页。362026/5/20在数字的后面加进制的字母符号

用B表示二进制，O表示八进制，H表示十六进制，D表示十进制。（1）二进制数表示例如，11010111B和1000.0001B（2）八进制数表示例如，123O和123.5O（3）十六进制数表示例如，1AH和2D.CH（4）十进制数表示例如，123D和123.5D

第三十六页，共89页。372026/5/20不同进制间的转换1．非十进制转换为十进制2．十进制转换为非十进制3．非十进制之间的转换

第三十七页，共89页。382026/5/201．非十进制转换为十进制将非十进制转换为十进制则需将非十进制数按位权展开求和即可。例:将下列非十进制数分别转换为十进制数。(10101)2(56)8(8B)16解答：(10101)2=1×24+1×22+1×20=(21)10(56)8=5×81+6×80=(46)10(8B)16=8×161+11×160=(139)10

第三十八页，共89页。392026/5/201．非十进制转换为十进制练习:将下列非十进制数分别转换为十进制数。(101.01)2(51.6)8(1A.B)16

第三十九页，共89页。402026/5/202．十进制转换为非十进制1）十进制整数转换为非十进制整数2）十进制小数转换为非十进制小数

第四十页，共89页。412026/5/20十进制整数转换为非十进制整数除基取余，逆序排列。将十进制数不断的除以要转换的进制数的基数，直到商为0为止，然后将取到的余数按逆序排列即为所求结果。

第四十一页，共89页。422026/5/20例：将十进制数118转换为二进制数。解答：采用“除2取余，逆序排列”方法。

2118…0低位259…1229…1214…027…123…121…1高位0即：(118)10=(1110110)2如何快速得到16以内数的二进制表示？第四十二页，共89页。432026/5/20例：将十进制数118转换为八进制数。解答：采用“除8取余，逆序排列”方法。

8118…6低位814…681…1高位0即：(118)10=(166)8思考将十进制数118转换为十六进制数？第四十三页，共89页。442026/5/20十进制小数转换为非十进制小数乘基取整，顺序排列。将十进制小数不断的乘以转换的进制数的基数，直到小数部分的值为0为止，然后将每次相乘得到的整数部分顺序排列即为所求结果。

第四十四页，共89页。452026/5/20十进制小数转换为非十进制小数

将十进制数0.785转换为二进制数？第四十五页，共89页。462026/5/20

第四十六页，共89页。472026/5/203．非十进制之间的转换二进制与八进制间的转换二进制与十六进制间的转换

第四十七页，共89页。482026/5/20二进制与八进制间的转换二进制→八进制：“三位并一位”。即以小数点为界，整数部分从右向左每三位一组，若最后不足三位，则在高位前添0补足三位。小数部分从左向右每三位一组，若最后不足三位，则在低位后添0补足三位。最后将这些数字从左向右连接起来即是转换结果。八进制→二进制：“一位拆三位”，但不足三位一定添0补足三位。最后将这些数字从左向右连接起来即是转换结果。

第四十八页，共89页。492026/5/20二进制与八进制间的转换

第四十九页，共89页。502026/5/20二进制与十六进制间的转换二进制→十六进制：“四位并一位”。即以小数点为界，整数部分从右向左每四位一组，若最后不足四位，则在高位前添0补足四位。小数部分从左向右每四位一组，若最后不足四位，则在低位后添0补足四位。最后将这些数字从左向右连接起来即是转换结果。十六进制→二进制：“一位拆四位”，但不足四位一定添0补足四位。最后将这些数字从左向右连接起来即是转换结果。

第五十页，共89页。512026/5/20二进制与十六进制间的转换

第五十一页，共89页。522026/5/20算术运算、逻辑运算。1.2.3.1二进制数的算术运算

例1001B+11101B

（1）加法运算法则为：0+0=01+0=0+1=11+1=10（逢2进1）1001B+11101B=100110B1.2.3二进制数的运算第五十二页，共89页。532026/5/20例11101B-1011B

（2）减法运算法则为：0-0=1-1=01-0=110-1=1（向高位借1当2）例11101B-1011B=10010B第五十三页，共89页。542026/5/20(3)乘法运算法则为：（了解）0×0=1×0=0×1=01×1=1（仅当两位都是1时，结果才为1）例101B×110B

101B×110B=11110B第五十四页，共89页。552026/5/20（4）除法运算法则为：（了解）0÷1=01÷1=11÷0(无意义，因分母为0)例101010B÷10B

此时要把除数10看成一个整体，与被除数以整式相除。101010B÷10B=10101B第五十五页，共89页。562026/5/201.2.3.2二进制数的逻辑运算与运算&：只有两个都为1，结果为1，否则为0；编写通信或控制程序时判断计算机端口的状态或运算|：只要有1个1，结果为1，否则为0；将某些位置1，其它位保持不变。取反（非）运算~：1取反为0，0取反为1；异或运算^：只有1个1，结果为1，否则为0。使特定位翻转。第五十六页，共89页。572026/5/201．数据数据就是对客观事物的符号表示，泛指一切能被计算机接受、加工处理的符号的总称。数字、文字、图象、声音等都可以通过编码而归于数据的范畴。2．信息把数据经过定义和解释并赋予一定的意义后就成了信息。信息是指数据经过加工处理后得到的有价值的知识。1.3数据与信息的表示第五十七页，共89页。582026/5/201．位（bit）位是计算机内最小的信息单位，它是一个二进制数符0或1所占的存储空间大小，可用字母“b”表示。2．字节（Byte）字节是度量数据存储空间容量的最基本的单位，也常常被认为是计算机最基本的信息单位。计算机的主存以字节为单位来编址的：1Byte=8bit(或1B=8b)取210=1024来作为计算机中的“千”：

1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB1.3.1信息的量化第五十八页，共89页。592026/5/20同一种计算机所具有的固定长度的二进制串称为字，其二进制的位数称为字长。

字长是计算机性能的一个重要指标：在一台计算机中，一次能够传输及处理的二进制数的最大位数。字长决定了计算机一次运行数据的吞吐量：字长越长，在相同的时间内能完成处理更多的信息；字长越长，数值运算的精度越高；字长越长，系统支持的指令数量越多，计算机性能越高；字长越长，可寻址的存储空间容量也就越大。

3．字和字长

第五十九页，共89页。602026/5/20计算机中的数据包括两类：1.计算机中数的有关概念①数的长度1字节（byte)=8比特（bit）在计算机中，数的长度按比特位（bit）来计算。但因存储容量常以“字节”为计量单位，所以数据长度也常以字节为单位计算。①数值型数据：128，(32.56)8；②非数值型数据：“学生”、“”。1.3.2计算机中数的表示方法第六十页，共89页。612026/5/20③小数点的表示方法在计算机中表示数值型数据，其小数点的位置总是隐含的。根据小数点位置不同，可将数分为定点数和浮点数。②数的符号一般用数的最高位（左边第一位）来表示数的正负号，并约定以“0”表示正，以“1”表示负。第六十一页，共89页。622026/5/20数的定点表示：将机器数中小数点的位置视为是固定不变的。①定点整数：约定所有机器数的小数点隐含放置在机器数的最低位之后。②定点小数：约定所有机器数的小数点隐含在符号位与有效数部位之间；范围：–1～(1–2-(n-1))范围：-2n-1～(2n-1-1)2.定点数表示方法dndn-1dn-2d1dndn-1dn-2d1第六十二页，共89页。632026/5/20阶码是指数部分的值，表示幂次，其基数通常取2。X=+d×2+E例如：256.5D的浮点格式(32位)为：00所以（256.5)10=(0.1000000001)2×29阶码:7位数符尾数：23位阶符3.浮点数的表示方法EmEm-1……E1dndn-1………d1第六十三页，共89页。642026/5/20原码就是用最高位表示数的正、负号，0表示正，1表示负，而数值部分用最高位以后的若干位来表示。例：二进制数+1000110的原码表示为：01000110二进制数－1000110的原码表示为：11000110缺点：

零的表示不唯一：

[+0]原=000...0[-0]原=100...0进行四则运算时，符号位需单独处理，且运算规则复杂。原码、反码、补码

（1）原码第六十四页，共89页。652026/5/20（2）反码原码变反码的规则为：正数的反码与原码相同；负数的反码是将它的原码除符号位外逐位取反。例：二进制数+1000110的反码表示为：01000110二进制数－1000110的反码表示为：10111001反码中零的表示也不唯一X=-0000000[X]原=10000000[X]反=11111111反码只是求补码的中间码

第六十五页，共89页。662026/5/20补码的取码原则是：正数的补码和其原码相同；负数的补码是它的原码除符号位外逐位取反，最后在末位加1。例：二进制数+1000110的补码表示为：01000110二进制数-1000110的补码表示为：10111010对补码再求补即得到原码,+0和-0的取码完全相同。（3）补码第六十六页，共89页。672026/5/20十进制原码补码87-87127-1270-0采用补码来表示正、负整数时，+0和－0的取码是完全相同的，而原码对+0和－0的取码是不相同的。原码、补码的几个例子第六十七页，共89页。682026/5/20补码运算规则第六十八页，共89页。692026/5/201.3.3常用计算机信息编码数据是信息的载体。计算机本身只能识别二进制流；计算机信息编码：给数值、文字和符号等各种数据各自编制一个二进制串。根据描述信息的不同可分为：数值型数据编码、字符数据编码、文字编码（不同国家文字编码不同）。编码常常是以国际标准或国家标准的形式制定和颁布实施的。

第六十九页，共89页。702026/5/201.3.3.1数值型数据编码——BCD码常用的数值型数据采用BCD编码：由于将十进制数转换成二进制数比较麻烦，所以通常将十进制数的每一位使用4位二进制数表示，由于BCD码一个组内的4位的位权从左到右依次是8、4、2、1，故BCD码又称为8421码。256的BCD码？？？

第七十页，共89页。712026/5/20

十进制数与8421BCD编码表00010001000000010010001101000101011001110123456710001001000100000001001000010100十进制数8421BCD码8421BCD码891011121314十进制数150001010100010011第七十一页，共89页。722026/5/20ASCII码即美国信息交换标准代码，是目前使用最普遍的字符编码。基本ASCII码的每一个字符使用7位二进制数表示，其中包括了26个英文大写字母、26个英文小写字母、10个数字字符、33个标点符号和33个控制符。？1.3.3.2ASCII字符编码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)第七十二页，共89页。732026/5/20汉字信息编码：对汉字代码化，即对汉字也要进行编码。主要涉及到的编码有：汉字交换码、机内码、外码、字型码和输出码等。（1）汉字交换码汉字在不同的计算机上交换汉字信息时的统一编码;我国在1980年制定了《信息交换用汉字编码字符集—基本集》，即国标GB2313-80，又称为国标码。第七十三页，共89页。742026/5/20共收集了7445个字符和图形符号，其中包括了一级汉字3755个，二级汉字3008个，共6763个常用汉字。国标码规定用两个字节的16位二进制数表示一个汉字，每个字节只使用低7位，两个字节的最高位都置为0。国标码中的字符集按94行、94列排列，其行号称为区号，其列号称为位号，用高字节表示区号，低字节表示位号。“阿”字是排在第16行，第2列的，所以“阿”字的编码为1602,则称1602为“阿”字的区位码。第七十四页，共89页。752026/5/20（2）汉字内码（机内码）汉字内码是供计算机系统内部存储、加工、传输汉字时统一使用的代码，又称为汉字机内码。把国标GB2312-80中规定的交换码的两个字节的最高位分别置为1，从而就得到了汉字内码。GB2312编码局部表GB2312编码总体布局第七十五页，共89页。762026/5/20（3）汉字输入码（外码）常用的输入方法有：全拼、双拼、智能ABC、区位码、智能五笔、极品五笔、自然码、郑码等。把这些众多的输入方法按编码方式划分，可分为：数字码拼音码拼形码音形结合码第七十六页，共89页。772026/5/20（4）汉字的字形存储码（字形码）汉字点阵类型点阵占用字节数简易型16

1632普及型2424提高型3232精密型484872128288第七十七页，共89页。782026/5/20音频（Audio）就是声音的信息表