大学《计算机导论》期末复习考点、知识点总结

♦♦将il算机发展划分为五个阶段的标志:

元件制作工艺水平的不断提高是计算机发展的物质基础，因此以计算机在鬓住的变革作为标志，将计算机的发展划分为赴阶段，这五个阶段通常称为

计算机发展的五个时代.自1946年第一台电子数字计算机问世以米，计算机的发展以计肘机硬件的逻辑元器件为标志,大致经历了电子管、晶体管、

中小规模集成电路到大规模、超大规模集成电路和极大规模集成电路等5个发展阶段.

♦♦马•诺依曼原理和冯•诺依里结构图：

CPU

输输

入出

设

设

备

备

♦♦冯•诺依曼计停机的基本特点如I':

•采用存储程序方式，程序和数据放在同一个存储器中,两者没有区别，指令同数据一样可以送到运算器进行运算，即由指令组成的程序是可以修

改的。

•存储费足按地址访问的线性编址的噫结构，每个单元的位数足固定的，

,指令由绿作码和地垃码组成。

•通过执出I金直接发出控制信号控制计算机的操作。

•机器以运算器为中心,输入输出设饴与存储器间的数据传送都经过运尊器.

•数据以二进制表示。

♦♦冯・诺依登体系

♦♦计算机系统主要技术指标

I.字长

2.时件周期和主频

3.运算速度

4.内存容量

3存储瑞的容量反映计算机记忆信息的能力。它常以字节为单位衣示。个字节为八个二进制位,

Ibyte-Sbit..

2K，byte=1024=1kbytes220byte=Imbytes

byte=Igbyws

bit------比特

b-------字节

kb一一千字节

mb------兆字节

的---吉字节

tb-------太字节

表示存储容员的单位一般用字或字节。例如，32KB表示32K字节.128KW表示128K字，其中IK=1024B。

Ikb等于1024字节。

Imb等于I024X1024字节.

Igb等于1024X1024X1024字节。

lib等于1024X1024X1024X1024字节.

G数据输入输出最高速率

♦♦（■>1工作频率=倍频X外频

♦♦文件名不能出现：\/：*?•<>|

通配符：?代表任•意一个字符

*代表任意一个字符申

♦♦ram的全名是读写班机存取存储器<readwriterandomaccessmemory）,本应缩写为rwram，但它不易发音，故流行称为ram,

三个特点：

I.可以读出、也可以写入：

2.所谓随机存取，意味着存取任•单元所需的时间相同；

3.当断电后，存储内容立即消失，称为易失性（volatile）.

r»m可分为动态（dynamicram>和静态<staticram）两大类.

♦♦IUIII为只读存储瑞（ivuduulytiKitKMy或译彳;读存储器）的缩写，

n>m的用途很广，举数例说明如下：

•与做程序设计相结合.

•与操作系统、高级语言相结合。

•与应用软件相结合.

•无形盘网络工作站.

♦♦提作系统的定义

操作系统是用户和系统的界面，系统内部虽然十分我杂,但这段复杂性由,有操作系统的存在而不显现在用户面前.计算机操作系统向用户提供系统调

用，用户通过操作系统提供的命令，简单方便地把自己的意图告诉系统，让操作系统去完成工作。由于操作系统的卓越工作，才能保证系统资源的充分

利用,又使用户能方便使用计算机.

操作系号就是用来

管理计算机系统的软硬件资源

愚直计算机系统朝利用垩

方便用户使用

的程序集合。

♦♦振作系统的基本功能

1.存储器管理的功能

内存分配

内存保护

地址映射

内存扩充

2.处理机管理的功能

逆程控制

进程同步

过程通信

调度

3.设备管理的功能

谖冲管理

役名分配

发名处理

设备独立性和虚拟设釜

4.文件管理的功能

文件存储空间的管理

目录管理

文件的操作

♦♦例如:十进制数666.66

个位的6衣小其本身的数值：而十位的6,灰示其本身数值的十倍，即6X10,百位的6,则代表其本身数值的一百倍，即6X100；而小数点右边第

一位小数位的6表示的值为6X0.1；第二位小数位的6表示的值为6X0.01.

因此这个卜进制数可以用多项式展开写成：

666.66=6X10J+6X10'+6X100+6X10'+6X10-2

在这旦，因为是卜进制数,所以基数是10.“权”的底数称为进位制的基数.二进制各数位的“权”是以2为底的抵

二进制例如：(10110.1)2

=IX24+0X23+1X22+1X21+0X20+1X2-'

=(22.5)10

八进制例如：

(456.45)8=4X82+5X8i+6X8n+4X8'+5X82=(302.578125)10

十六进制

例如：

(2af>162Xl62+aX16'4-fXi6u

=2X162+lOX16+15X1

=(687)10

I、它采用十六个不同的记数符号,即数码：0~9及a.b、c、d、c,f.其中a表示十进制数10,b表示II.c表示12,d表示13.c表示14.f表示15.

2、它采用逢十六进一的进位原则，各位数的“权”是以16为底数的事.

♦♦十进制整数转换成二进制整数

逐次除2取余法：

用2逐次去除待转换的十进制整数，.直至商为0时停止。每次所汨的余数即为二进制数码，先得到的余数在低位,后得到的余数排在高位.

例如,将83转换成二进制数，逐次除2取余：

83

2I200

2100

251

220

11

得到的余数从先至后依次为：

w1、1、0、0、1、0、

,市得到：（83）io=（1010011）2

♦♦十进制小数转换成二进制小数

乘2以整法：

逐次用2去乘待转换的十进制小数,将每次科到的整数部分（0或1）依次4、数b-1,b—2,…，b—m.

例如，将0.8125转换为二进制小数,

逐次乘2取整：＜

X2

1.625

X2

1.25

可得：

X2

0.5

(0.8125)10

X2

=(0.1101)2

11.0

值弭注意的是：

并非缶一个十进制小数都熊转换为有限位的二进制小数，此时可以采用。舍।入的方法进行处理（类似于十进制中的四舍五人的

例如，将0.335转换为二进制小数、

精确到0.001o

0.335

X2

0.67

X2

1.34

X2

0.68

X2

1.536

啪：(0.335)io=(0.0101...)(0.011)2

♦♦任意十进制数转换成二进制数

对丁•任意一个既有整数部分，又有小数部分的十进制数，在转换为二进制数时:只要将它的整数部分和小数部分分别按除2取余和乘2取整的法则转

换.毂后把所得的结果用小数点连接起来即可。

必须注意：逐次除2取余的余数是按从低位到同位的排列顺序与二进制整数数位相对应的；逐次乘2取整的整数是按从高位向低位的排列顺序与二进制

小数我位相时应的。其共同特点是以小数点为中心，逐次向左、右两边排列.

♦♦二位并法：

从符转换的二进制数的小数点开始，分别向左、右两个方向进行，将每三位合并为一组，不足三位的以0仲齐(注意：蜕数部分在前面补0,小

数部分在末尾补0)。然后每三位二进制数用相应的八进制码(0—7)表示，即完成二一八转换工作.

［例］将(101010001.001)2转换成八进制数”

首先以小数点为中心,分别向左右两个万向每三位划分成一组(以逗号作为分界符)：

101,010,(XJl.OOL

然后，每三位用一个相应八进制数码代普，即得：

(101010001.001)2=(521.1)8

《例》将(10010001.0011)2转换成八进制数。

首先分组(以逗号作为分界符)：

10.010.001.001，1

小数点的左边,有一组“10”不足三位，应该补一位0,即应补为“010”：小数点的右边,有一创I“I”不足三位，应该补两位0.即应补为“100”。

则补。后的分组情况为：

010,010,001.001.100.

即得，

(10010001.0011)2=(221.14)8

♦♦人进制数转换为二进制数

此为上述转换的逆过程.将每一位八进制数码用三位二进制数码代替，即“一分为三”.

K例X将(576.35)8转换成二进制数，

将八进制数的每位数码依次用三位二进制数代替.即汨：

(576.35)8=(101111110.011101>2

1例，将(10110001.0011)2转换成十六进制数。

首先以小数点为中心，分别向左右两个方向每四位划分成一组(以逗号作为分界符)：

1011.0001.0011.

然后，每四位用个相应I六进制数码代苜，即得：

(10110001.0011)2=(bl.3)16

二例X将(576.35)16转换成二进制数。

将八进制数的每位.数码依次用三位二进制数代替.即汨：

(576.35)16=<010101H0110.00110101)2

♦♦炭码是一种以符号和数侑表示的二进制编码.有符号数的原码编码规则是।用♦高位表示符号，正数用0表示，负数用1表示,其他位表示该

数的绝对值

例如：x=(+105)|x]原=(01101001)2

y=(-105)[y]l^=(l1101001)2

注意：0的原码有两种.即[+0]原=(00000000)2,[-0]原=(10000000)2

结论：正数的原码是它本身，负数的原码是其他取绝时值后，在最高位(左端)补“I”.

♦♦正数的补码等于正数本身,负数的补码等于模(即2n)减去它的绝对值，即符号位I不变,数值部分是原码的数值部分按位取反并加1

例：xl=IIOI,|xl]lb=OIIOI

x2=-1101,[x2]补=10011

在补码表示中，亮色。的表示形式是唯一的："0]补=卜0]补=00000

♦♦反码是种用符号位和对数值按位取反表示的二进制编码.有符耳数的反码编码规则若：用地高位表示符号，正数用0表示，负数用I表示.正数

的反冯是其原码本身，负数反码的数值部分是原码的数值部分按位取反。

例如：

[+65]原=(01000001)2[+65]反=(01000001)2

1-651^1=(11000001)2[-65)反=(10111110)2

注意：0的反码有两种,即(+0]^=(OOOOOOCO)2,[-0]JS=(11111111)2.

结论：正数的反码与其原码相同，负数的反码是符号位不变.其余各位按位取反•

♦♦三种码制的比较与转换

比较

对于正数它们都等于真值本身,而对于负正各有不同的表示。

♦高位都表示符号位,补码和反码的符号位可作为数值位的一郃分看待，和数值位一起参加运算:但原码的符号位不允许和数值位同等而荷，

必须分开进行处理.

对于克值0,原码和反码各有两种不同的表示形式，而补码只有唯一的一种表示形式。

一码、反码表示的正、负数范困相对零来说是对称的:但补码负数表示范困较正数表示范困宽，能多表示一个最负的数（绝对值最大的负数）,

其值等于-2n（纯整数）或-I（纯小数）.

真值X[X]K[X]&[X]真值X[X]K[X]及[X]扑

十进制二进制十进制二进制

+0+0000000-0000100011110000

+1+0010001-1-001100111101111

+2+0100010-2-010101011011110

+3+0110011-3-011101111001101

+4+1000100-4-100110010111100

+5+1010101-5-101110110101011

+6+1100110-6-110111010011010

+7+1110111-7-111111110001001

+8——-8-1000——1000

♦♦转换

xl=10llx2=-IOII

卜1]娘=00001011(x2]®=l0001011

[xI]补=00001011[x2]补=11110101

[xI]反=00001011[x2]反=11110100

x3=O.IOI1x4=-0.1011

=0.1011000|x4]^=l.l011000

[x3]补=0.1011000[x4]#b=l.010l000

g]反=0.1011000[x4]反=1.01001II

♦♦计算机在要处理的数含有小数部分时.就有一个如何表示小数点的问题.在计算机中并不用某个二迸制位来表示小数点，而是隐含规定小数

点的位置。点的定小数点的位置是固定的，这就是定也々,、点；若的定小/点的位置是可以变动的，则成为浮点表示法。他们不冒关系到小数点的问

胸，而且关系到数的表示范围和精度。

7.3.1定点表示法

在定点表示法中约定：所有数据的小数点

位置固定不变。

1.定点小数

示数点的位置固定在最高有效数位之前，

符号位之后，记作Xs.X1X2…Xn，这个数是一个

纯小数。定点小数的小数点位置是隐含约定的,

小数点并不需要真正地占据一个二进制位。

定点小数表示范围

n位数值位

厂人、

|Xs|X1__________________________________Xn.iXn

A----小数点位置（隐含）

数符

图1定点小数格式

当Xs=O,Xi〜Xn=1时，X为最大正数。

x最大正数=1・2川

,当X『1,Xs〜Xe=O时，X为最小正数。

x最小正数=2川

定点小数表示范围（续）

当Xs=l,表示X为负数，此时情况要稍微复

杂一些，这是因为在计算机中带符号数可用补码

表示，也可用原码表示。原码和补码的表示范围

有一些差别。

若机器数为原码表示，当Xs-人均等于1时

,X为绝对值最大的负数。

X绝对值最大负数二—（1—2』）

若机器数为补码表示，当Xs=l,X]〜Xn均等

于0时，X为绝对值最大的负数。

X绝对值最大负数=-1

定点整数即纯整数,小数点位置隐含

固定在最低有效数位之后，记作

XsXX…XM

n位数值位

XsX1Xn.1

小数点位置（隐含）

数符

图2定点整数格式

定点小数表示范围(续)

若机器字长有n+1位，则有：

原码定点小数表示范围：

・(1・2叫〜(12。

补码定点小数表示范围：

・1〜(12。

若机器字长有8位，则有：

原码定点小数表示范围：•巴匕

128128

127

广补码定点小数表示范围：」〜逐

2.定点整数

定点整数即纯整数，小数点位置隐含

固定在最低有效数位之后，记作

X§X[X2…Xn。

n位数值位

小数点位置（隐含）

数符

图2定点整数格式

定点整数表示范围

若机器字长有n+1位，则有：

原码定点整数的表示范围:

・(2E)〜(27)

补码定点整数的表示范围:

-2n〜(2E)

若机器字长有8位，则有：

原码定点整数表示范围：

・127〜127

¥补码定点整数表示范围：

-128-127

7.3.2浮点表示法

小数点的位置根据需要而浮动，这就是浮

点数。例如：

N=MXd

式中：r为浮点数阶码的底，与尾数的基数

相同，通常r=2。E和M都是带符号数，E叫做阶

码，M叫做尾数。在大多数计算机中，尾数为纯

小数，常用原码或补码表示；阶码为纯整数，

常用移码或补码表示。

浮点数的一般格式

图3浮点数的一般格式

浮点数的底是隐含的，在整个机器数中不出

现。阶码的符号位为es，阶码的大小反映了在数

N中小数点的实际位置；尾数的符号位为m§,它

是整个浮点数的符号位，表示了该浮点数的正负。

1.浮点数的表示范围

当es=O,ms=0,阶码和尾数的数值位各位

全为1（即阶码和尾数都为最大正数）时，该浮

点数为最大正数：

X最大正数=（1-2%22J

当e§=1,rn=0,尾数的最低位m/1,其余

各位为0（即跻码为绝对值最大的负数，尾数为

最小正数）时，该浮点数为最小正数：

uX最小正数=2.“22

1.浮点数的表示范围（续）

当es=O,阶码的数值位为全1；ms=1,

尾数的数值位为全0（即阶码为最大正数,

尾数为绝对值最大的负数）时，该浮点数

为绝对值最大负数：人

X绝对值最大负数=-1x2"

2.规格化浮点数

为了提高运算的精度，需要充分地利用尾数

的有效数位，通常采取浮点数规格化形式，即

规定尾数的最高数位必须是一个有效值。

1/rW|M|<1

2.规格化浮点数（续）

在尾数用补码表示时，规格化浮点数应满足尾

数最高数位与符号位不同（ms㊉mi=1）,即当

时，应有0.1xx.・.x形式，当

1/2时,应有1.0xx…x形式。

在尾数用原码表示时，规格化浮点数应满足尾

数最高位为1O

需要注意的是当M=-1/2,对于原码来说，是规格

化数，而对于补码来说，不是规格化数。当M=・1

时，原码无法表示，补码是一个规格化数。

2.规格化浮点数（续）

当Cs=1，ms=0,尾数的最高位m1=1,

其余各位为。时，该浮点数为规格化的最

小正数：

X规格化的最小正数=2"x22

规格化的最小正数大于非规格化的最小

正数。

浮点数的典型值

浮点数代码

阶码尾数真值

最大正数01…10.11-11

绝对值最大负数01…11.00---00

最小正数10…00.00--012・咏2-了

规格化的最小正数10-00.10---002」x2-Z

绝对值最小负数10-01.11--11・2・咏2分

规格化的绝对值最小负数10…01.01--11(23)x2->

7.3.4定点、浮点表示法

1.定点、浮点表示法的区别

⑴数值的表示范围

假设定点数和浮点数的字长相同，浮点表示法

所能表示的数值范围将远远大于定点数。

⑵精度

对于字长相同的定点数和浮点数来说，浮点数

虽然扩大了数的表示范围，但这正是以降低精

度为代价的，也就是数轴上各点的排列更稀疏

了。

1.定点、浮点表示法的区别

⑶数的运算

浮点运算要比定点运算复杂得多。

⑷溢出处理

在定点运算时，当运算结果超出数的表示范围，

就发生溢出。而在浮点运算时，运算结果超出尾

数的表示范围却并不一定溢出，只有当阶码超出

所能表示的范围时，才发生溢出。

7.3.6实用浮点数举例

msEm

J-------Y-------L—一

尾符阶码部分，用移码表示尾数数值位

JJ

X*

尾数部分，用原码表示

图4IEEE754标准的浮点数格式

类型数符ms阶码E尾数m总位数偏置值

短浮点数1823327FH127

长浮点数11152643FFH1023

临时容点数11564803FFFH16383

IEEE754标准的浮点数

以短浮点数为例讨论浮点代码与其真值之间

的关系。最高位为数符位；其后是8位阶码，以

2为底，阶码的偏置值为127；其余23位是尾数。

为了使尾数部分能表示更多一位的有效值，

IEEE754采用隐含尾数最高数位1（即这一位1

不表示出来）的方法，因此尾数实际上是24位。

应注意的是，隐含的1是一位整数（即位权为

20）,在浮点格式中表示出来的23位尾数是纯

小数，并用原码表示。

IEEE754标准的浮点数(续)、、

例：将(100.25)1。转换成短浮点数格式。

⑴十进制数一二进制数

(1OO.25)1O=(11OO1OO.O1)2

⑵非规格化数一规格化数

1100100.01=1.10010001X26

⑶计算移码表示的阶码(偏置值+阶码真值)

1111111+110=10000101

(4)以短浮点数格式存储该数。

.符号位=0

5阶码=10000101

/.昆新=10010001OOOOOOOOOOOOOOO

IEEE754标准的浮点数（续）

短浮点数代码为

0;10000101;10010001000000000000000

表示为十六进制的代码：42C88000Ho

例14：把短浮点数C1C90000H转换成为十进制数。

⑴十六进制f二进制形式，并分离出符号位、阶

码和尾数。

C1C90000H=

1;10000011;10010010000000000000000

号位3码*数

IEEE754标准的浮点数(续)

⑵计算出阶码真值(移码一偏置值)

10000011-1111111=100

⑶以规格化二进制数形式写出此数

1.1001001X24

(4)写成非规格化二进制数形式

11001.001

⑸转换成十进制数，并加上符号位。

(11001.001)2=(25.125)10

7>所以，该浮点数=・25.125

♦♦iI算机所能识别的用言只有机器iff言。

直