计算机与互联网

计算机与互联网1---未来已来，将至已至计算机是什么时候出现的？人工智能现在可以替代我们了吗？计算机是如何工作的？我们的东西在计算机内部是如何存放的？如果我现在要攒机器，该如何选配置？你知道10010100、5A8F在计算机里分别是什么意思吗？你知道64位、1GB、1920*1080、WiFi、3G、4G分别表示什么？要连接上网，你有哪些方法？你知道大数据、云计算、物联网吗，具体的应用呢，都包含哪些技术？开篇1、业界公认的世界上第一台通用电子计算机诞生于哪一年？1945年1946年1947年1948年ABCD提交单选题1分此题未设答案2、世界上第一台通用电子计算机的名字是？ENIACEDVACABC差分机ABCD提交单选题1分此题未设答案3、计算机中信息的存储是使用什么进制？十六进制八进制十进制二进制ABCD提交单选题1分此题未设答案4、1946年,冯·诺依曼提出了

原理，奠定了计算机的基本结构、基本工作原理，开创了程序设计的新时代。作答正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂主观题5分5、根据“存储程序”原理，计算机的硬件系统由

、控制器、存储器、输入和输出设备五大部分计算器加法器累加器运算器ABCD提交单选题1分此题未设答案6、Internet采用域名地址是因为

。一台主机必须用域名地址标识一台主机必须用IP地址和域名地址共同标识

IP地址不能惟一标识一台主机IP地址不便于记忆ABCD提交单选题1分此题未设答案总目录

Contents总目录ABOUTME计算机概述计算机系统计算机中信息表示计算机程序设计计算机网络基础云计算基础大数据基础物联网基础计算机上篇互联网下篇上篇计算机10信息科学与工程学院计算机基础教研室第1章

计算机概述11信息科学与工程学院计算机基础教研室目录

Contents目录1.1计算机发展及趋势壹1.2计算机分类贰1.3计算机应用叁1.1计算机发展及趋势壹Thedevelopmentandtrendofcomputers导引

Introduction何谓计算机电子计算机（ElectronicComputer）简称计算机，俗称电脑。是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能；是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据（信息）的现代化智能电子设备。计算机发展趋势Developmentandtrendofcomputers1.1.1

早期的计算工具算盘帕斯卡加法器（1642年）计算尺1822差分机1833分析机…计算机发展趋势DevelopmentandtrendofcomputersElectronicNumericalIntegratorandComputerTheENIAC：

美国宾夕法尼亚大学莫尔学院物理学家莫克利（JohnW.Mauchly）和工程师埃克特（J.PresperEckert）领导的科研小组共同开发了世界上第一台数字电子计算机ENIAC(电子数值积分计算机）18000电子管，功率是174000瓦特，重30吨，超过100英尺长，占地170m2，30个操作台，耗电量150千瓦，造价48万美元。计算速度是每秒5000次加法或400次乘法，是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍1.1.2电子计算机的诞生(1946年2月14日）计算机发展趋势Developmentandtrendofcomputers1.1.3电子计算机发展的几个阶段电子管超大规模集成电路中小规模集成电路晶体管1GEC2GEC3GEC4GEC…….………………计算机发展趋势Developmentandtrendofcomputers发展阶段逻辑元件主存储器运算速度（每秒）软件应用第一代（1946-1958）电子管电子射线管几千次到几万次机器语言、汇编语言军事研究、科学计算第二代（1958-1964）晶体管磁芯几十万次监控程序、高级语言数据处理、事务处理第三代（1964-1971）中小规模集成电路半导体几十万次到几百万次操作系统、编辑系统、应用程序有较大发展开始广泛应用第四代（1971-至今）大规模超大规模集成电路集成度更高的半导体上千万次到上亿次操作系统完善、数据库系统、高级语言发展、应用程序发展渗入社会各级领域表1-1电子计算机发展的几个阶段7.世界上第一台电子计算机是（）？作答主观题10分8.第三代计算机主要逻辑元件是()？晶体管中小规模集成电路电子管大规模、超大规模集成电路ABCD提交单选题1分此题未设答案计算机发展趋势Developmentandtrendofcomputers1.1.4计算机的发展趋势巨型化微型化网络化智能化纳米计算机人工智能计算机……生物计算机超导计算机量子计算机拓展知识链接1：https:///resourcescontroller/showpreview?attachmentId=112557682拓展知识链接2：微信公众号jsjyhlw1.2计算机分类贰Theclassificationofcomputers1.2计算机分类Theclassificationofcomputers1.2.1计算机分类根据性能、应用和市场分布情况分为：高性能计算机微型机(PC)嵌入式系统中国的超算神威太湖之光，每秒运算近10亿亿次加法，曾多次问鼎超算榜首，今年上半年位列第二。拓展:超级计算机超级计算机，超级在哪里呢？当然是速度最快、处理能力最强，精确度最高，存储能力最强。超算一般多用于国家高科技领域和尖端研究领域，对国家安全、经济和社会发展具有举足轻重的意义，彰显国家的科技发展水平。超算间的竞争，同样是一场没有硝烟的战场。从1993年开始，国际TOP500组织对全球已安装的超级计算机进行排名，每年发布两次，其排序依据是超级计算机基准程序Linpack测试值。该排名旨在促进世界各国超级计算机领域的交流与合作，促进超级计算机的推广及应用。我国的超级计算机在最近几年的超算排名中大放异彩，多次荣登国际超级计算机排行榜榜首之位。我国超算神威太湖之光相关信息请参见慕课视频：神威太湖之光（链接1）但是，在超算的世界里，你追我赶，从来就没有停歇过。在2018上半年发布的超级计算机排行榜中，排名前五请参见微信公众号jsjyhlw：浅谈超级计算机（链接2）1.2计算机分类Theclassificationofcomputers拓展知识链接1：https:///mycourse/teacherstudy?chapterId=125621671&courseId=201682832&clazzid=4586877拓展知识链接2：微信公众号jsjyhlw9.以下哪些属于嵌入式系统？POS机（电子收款机）笔记本平板电脑工业控制PC机ABCD提交全自动洗衣机E多选题1分此题未设答案1.3计算机应用叁Theapplicationofcomputers1.3计算机应用Theapplicationofcomputers1.3.1计算机应用领域计算机应用领域1领域2领域3领域4领域5科学计算人工智能计算机辅助系统实时控制数据处理计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在改变人们的工作、学习和生活的方式，推动着社会发展，可以不夸张地说，计算机在现代人的生活中已经成为必不可少的一个工具，充斥在人们生活的各个角落，其应用领域非常宽广，归纳起来主要有以下几个方面：1.3计算机应用TheapplicationofcomputersHighenergyphysicsEngineeringDesignWeatherforecastEarthquakepredictionSpacetechnology…………1、科学计算（数值计算）1.3计算机应用Theapplicationofcomputers2、数据处理EnterpriseManagementMaterialManagementReportsandStatisticsAccountcomputingInformationRetrieval(IR)…………1.3计算机应用TheapplicationofcomputersComputer-aidedDesign(CAD)Computer-aidedManufacturing(CAM)Computer-aidedTesting(CAT)Computer-aidedEducation(CAE)…………3、辅助工程1.3计算机应用Theapplicationofcomputers4、过程控制1.3计算机应用Theapplicationofcomputers5、人工智能ComputerreasoningIntelligencelearningsystemExpertSystemRobot…………1.3计算机应用Theapplicationofcomputers6、LanguageTranslationTranslate.GFanyi.B…………1.3计算机应用Theapplicationofcomputers7、网络通信1.3计算机应用Theapplicationofcomputers8、电子商务1.3计算机应用Theapplicationofcomputers9、家庭生活拓展:人工智能真的来了人工智能一般指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。在计算机中存储一些定理和推理原则，然后设计程序让计算机自动探索解题方法，人工智能是计算机应用研究的前沿科学。当前人工智能主要成果：人机对弈（韩国围棋九段棋手李世石、中国围棋九段棋手柯洁分别与人工智能围棋程序“阿尔法围棋”（AlphaGo）之间的两场比赛。第一场为2016年3月9日至15日在韩国首尔进行的五番棋比赛，阿尔法围棋以总比分4比1战胜李世石；第二场为2017年5月23日至27日在中国嘉兴乌镇进行的三番棋比赛，阿尔法围棋以总比分3比0战胜世界排名第一的柯洁。）模式识别（指纹识别，人像识别，文字识别，图像识别，车牌识别，语音识别等）自动工程（自动驾驶OSO系统，印钞工厂￥流水线等）知识工程（专家系统，智能搜索引擎，计算机视觉和图像处理，机器翻译和自然语言理解，数据挖掘和知识发现）1.3计算机应用Theapplicationofcomputers拓展知识链接1：https:///mycourse/teacherstudy?chapterId=130653475&courseId=201682832&clazzid=4586872拓展知识链接2：微信公众号jsjyhlw参考书目：智能时代吴军著拓展:重庆智博会中国国际智能产业博览会（SmartChinaExpo，简称“智博会”），是经党中央、国务院正式批准，由科学技术部、工业和信息化部、中国科学院、中国工程院、中国科学技术协会和重庆市人民政府共同主办的展会，每年在重庆市举办一届。1.3计算机应用Theapplicationofcomputers拓展知识链接1：微信公众号：智博会SCE在长嘉汇购物公园用人脸识别技术统计游客的数量，通过年龄、性别等用户画像为商场的招商和会员服务提供有用的信息等。在智博会上，一款高大的机器人引得很多老年人侧目，它就是康复机器人。9月13日，重庆日报记者从重医附一院获悉，该院于2014年引入重庆首台人工智能下肢康复机器人，截至目前，已服务340余例患者。重庆渝北区的约克郡引入智能技术，通过智能控制中心的闭路摄像头来监控小区的工作，工人出入不用证件，智能技术对空气质量进行检测；拓展:天才图灵（计算机科学之父，人工智能之父）在第87届奥斯卡金像奖颁奖现场，讲述“计算机科学之父”艾兰·图灵的传奇人生的影片《模仿游戏》获7项提名，并最终获得最佳改编剧本奖。作为一部被称为“向图灵致敬”的片子，影片基本真实地还原了英国科学家艾兰·图灵的生平。事实上，这位科学天才短短40多年的一生比影片更加精彩，让人既心怀敬意又唏嘘不已。1.3计算机应用Theapplicationofcomputers“图灵奖”是世界电脑界的诺贝尔奖。图灵的才气纵横大西洋，脚跨剑桥和普林斯顿两校，上联罗素、怀特海、维特根斯坦、哥德尔，下开冯·诺依曼，是他用电脑、人工智能在现代数理逻辑和现实世界间搭一起一座不朽的桥梁。关于大师图灵迷一样的故事，请关注拓展知识介绍。“图灵奖”奖杯，代表着计算机科学界最高荣誉拓展知识链接1：https:///mycourse/teacherstudy?chapterId=130656568&courseId=201682832&clazzid=4601752拓展知识链接2：微信公众号jsjyhlwcomputingspeedcriticalelementsizeenergyconsumptionTechnology发展趋势：Superconductingcomputer未来计算机：QuantumComputerDNAComputerNeurocomputersBiologicalComputer……………………拓展

未来计算机TheFuturecomputers总结:第一章总结Summary020103计算机发展及趋势计算机分类计算机应用拓展知识练习查阅关于计算机发展趋势的资料预习下一讲：计算机系统第一章课后任务Assignment课后任务:计算机与互联网43---未来已来，将至已至QQ:1216319516Instructor:周翔E_mail:zx528@163.comTel篇计算机44信息科学与工程学院计算机基础教研室第2章

计算机系统45信息科学与工程学院计算机基础教研室目录

Contents目录2.1计算机硬件系统壹2.2计算机软件系统贰2.3计算机工作原理叁案例

Introduction“大学新鲜人”的困扰—开学购机小明考进重庆交通大学成为一名大学新鲜人，为了方便学习，他准备购买一台电脑，但是关于计算机系统等基本常识，他还不是很了解。不过刚好，接下来我们正要学习关于计算机系统的相关知识，正好对小明有所帮助。导引

Introduction计算机系统组成一个完整的计算机系统是由两部分组成的。硬件系统软件系统2.1计算机硬件系统壹Computerhardwaresystem计算机硬件系统

Computerhardwaresystem从功能上计算机系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备等5大基本部件组成，并由总线将相关设备连接构成计算机硬件系统。计算机硬件系统是组成一台计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机进行工作的设备基础。计算机硬件系统

Computerhardwaresystem2.1.1运算器(ALU)又称为算术逻辑单元，主要功能是对数据进行各种运算，包括算数运算和逻辑运算。算术运算包括常规的加、减、乘、除等基本的算术运算。逻辑运算包括“与”、“或”、“非”等基本逻辑运算及数据的比较、移位等操作。计算机硬件系统

Computerhardwaresystem2.1.2控制器(CU)控制器（ControlUnit）简称CU，它主要由控制器一般包括程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序控制器、微操作控制电路组成，其主要功能是完成取指令、取操作数和指令译码，并在已译码指令动作信号的控制下，指挥、控制和协调计算机内各部件的工作。在微型计算机中将运算器和控制器合称为中央处理器（CenterProcessingUnit）,简称CPU。CUALUCPU计算机硬件系统

Computerhardwaresystem2.1.3存储器(MU)存储器是计算机存储程序和数据的存储部件。在微型计算机中按其功能和作用分为主存和辅存两部分，其中主存又称为内存，辅存又称为外存。计算机硬件系统

Computerhardwaresystem计算机中最小的数据单位称为位，表示一位二进制信息，又称为比特（bit），单位是b。字节（Byte）是计算机中存储信息的基本单位。一个字节由8位二进制组成，即1Byte=8bit，单位是B。计算机的存储器通常是用字节来表示容量的，常用的有K字节，M(兆)字节、G(吉)字节、T（太）字节等。

换算规则：1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240B计算机硬件系统

Computerhardwaresystem2.1.4输入设备(ID)输入设备的作用是把要处理的数据输入到存储器中。计算机硬件系统

Computerhardwaresystem2.1.5输出设备(OD)输出设备将计算机的处理过程或处理结果以人们熟悉的文字、图形、图像和声音等形式展现出来。计算机硬件系统

Computerhardwaresystem2.1.7计算机系统逻辑结构由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备构成了计算机的硬件系统部分，其逻辑结构图如下图如示：控制器通过内存读取程序指令，并经指令译码后发出相应控制信息控制和协调运算器、存储器、输入设备和输出设备的工作。由输入设备向内存送入输入数据信息，并由内存送CPU处理后，CPU再将处理后的信息送存储器，并在控制器的控制下送输出设备，从而将结果输出。微型计算机系统硬件主机中央处理器(CPU)运算器控制器内存储器只读存储器(ROM)随机存储器(RAM)外存储器——硬盘、软盘、光盘外部设备输入设备——键盘、鼠标、光笔、扫描仪输出设备——显示器、打印机、绘图仪软件系统软件操作系统/语言编译系统数据库管理系统/服务性软件应用软件文字处理软件/信息管理软件图形软件/辅助设计软件各种程序包网络设备——网卡，调制解调器，路由器微型计算机系统Microcomputersystem2.1.8微型计算机系统十、机箱1、品牌：游戏悍将/先马/金河田等2、机箱结构3、可扩展性4、背线设置微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system

定义：CPU（CentralProcessingUnit）的中文名称是中央处理器，又称为微处理器；

组成：CPU内部可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分；

作用：是整个微机系统的核心；

参数：主频，字长，外频，L1Cache，L2Cache；

1、中央处理器微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system2、内部存储器（主存）

组成：微型计算机的内存由主板和内存条上安装的多种存储器集成电路组成，包含只读存储器ROM和随机读写存储器RAM.内存的重要指标：内存容量、内存速度、内存芯片种类.中央处理器只能直接访问存储在主存储器中的数据，辅助存储器中的数据只有先调入主存储器后，才能被中央处理器访问和处理。微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system3、主板

定义：主板（MainBoard）又称为系统板（SystemBoard）或母板（MotherBoard）。是装在主机箱中的一块最大的多层印刷电路板

任务：主板的中心任务是维系CPU与外部设备之间能协同工作，不出差错。

作用：主板是微机的核心部件，它的性能和质量基本决定了整机的性能和质量

微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system主板包括：（1）CPU插座（2）内存插座（3）外围芯片组（Chipset）（4）系统I/O总线扩展插槽（5）I/O接口：I/O接口（I/OInterfacesPorts）的作用是将外部设备与系统连接起来和进行数据交换

微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system总线(BUS)计算机系统内通过总线将各设备连接起来实现数据通信和数据交互，所谓总线就是计算机系统内各设备之间、设备内各功能元件之间进行数据通信的公共通路。总线按功能分为三种：

数据总线（DataBus简称DB）

地址总线（AddressBus简称AB）

控制总线（ControlBus简称CB）微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system4、外部存储设备微机的硬盘存储器简称为硬盘（Harddisk），大多数的软件也必须使用硬盘才能运行。目前常用的硬盘有机械硬盘和固态硬盘两类。下图所示为机械硬盘。（1）机械硬盘特点：1、防震抗摔性好2、数据存储速度快3、功耗小4、重量轻5、噪音无6、价格高7、容量小8、使用寿命短（2）固态硬盘微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system主存储器（内存）是设置在主机中的内部存储器，用于存放当前运行的程序和程序所用的数据，属于临时存储器。主存储器又分为随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）和只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）。辅助存储器（外存）是属于计算机外部设备的存储器。辅助存储器属于永久性存储器，存放着暂时不用的数据和程序。主存和外存相比，主存的特点是存储量小、存储速度快、存储单元价格较高、在断电的情况下不能保存信息。外存的特点是存储量大、存储速度慢、存储单元价格较低、而且在断电的情况下也可以长期保存信息。微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system5、输入设备（1）键盘无线光电鼠标器（2）鼠标微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system6、输出设备

如同一台电视机，能及时显示计算机的提示信息和程序的运行结果，是向用户提供信息的重要设备。主要由显示监视器和显示适配器两部分组成。（2）显示适配器

显示卡简称显卡，是CPU与显示器之间的接口电路，作用是在CPU的控制下将主机送来的显示数据转换为视频和同步信号送到显示器，再由显示器形成屏幕画面，决定显示系统性能的高低。（1）显示监视器微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system用于安放主机的设备。7、机箱微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system十、机箱1、品牌：游戏悍将/先马/金河田等2、机箱结构3、可扩展性4、背线设置微型计算机硬件系统Microcomputerhardware

system2.2计算机软件系统贰Computersoftwaresystems2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems软件是相对于硬件而言的，软件是指在计算机运行的程序及其使用和维护文档的总和。软件是计算机在日常工作时不可缺少的，它可以扩充计算机功能和提高计算机的效率，是计算机系统的重要组成部分。根据所起的作用不同，计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类。2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems2.2.1系统软件系统软件是指负责管理、监控和维护计算机硬件和软件资源的一类软件，系统软件用于发挥和扩大计算机的功能及用途，提高计算机的工作效率，方便用户使用。它包括操作系统、程序设计语言及其处理程序（如汇编程序、编译程序、解释程序等）、数据库管理系统、系统服务程序、故障诊断程序、调试程序和编辑程序等工具软件。系统软件处于硬件和应用软件之间，具有计算机各种应用所需的通用功能，是支持应用软件的平台。2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems1、

操作系统操作系统（OperationSystem）是最基本的系统软件，是管理和控制计算机中所有软、硬件资源的一组程序。操作系统直接运行在裸机之上，是对计算机硬件系统的第一次扩充，在操作系统的支持下，计算机才能运行其它软件。从用户的角度看，硬件系统加上操作系统构成了一台虚拟机，为用户提供了一个方便、友好的使用平台，因此，可以说操作系统是计算机硬件系统与其它软件的接口，也是计算机和用户的接口。目前使用最为广泛的操作系统有Windows、Dos和Unix等，Dos属于单用户单任务磁盘操作系统、Unix属于多用户多任务操作系统、Windows属于多窗口操作系统。计算机的语言可分为三个层次：机器语言、汇编语言和高级语言，用户在购置计算机时应根据实际需要选择相应高级语言的解释程序和编译程序，如:Basic、Fortran、pascal、C、C++、Python、Java等。2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems诊断程序：诊断计算机各部件是否正常工作；调试程序：用于对程序进行调试；用来允许特定的设备与计算机相连接并实现与操作系统进行通讯的程序；3、工具软件2、语言处理程序4、设备驱动程序2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems2.2.2应用软件应用软件是用户为解决实际问题开发的专门程序。第一类是针对某个应用领域的具体问题开发的程序，它具有很强的实用性、专业性。第二类是一些大型专业软件公司开发的通用型应用软件。2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems你的电脑上应该有哪些最基本的软件？2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems1、操作系统2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems/c/office2、办公软件

2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems3、图像浏览2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems4、图像处理

2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems5、杀毒软件及防火墙

2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems6、浏览器2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems7、解压缩软件8、下载软件2.2计算机软件系统Computersoftwaresystems9、影音播放10、即时通讯软件

拓展:PC生成记第2章

计算机系统Computersystem了解到计算机系统基本知识后，小明观看了装机视频并尝试着根据自己的实际情况完成购机清单的配置，最终购机成功！2.3计算机工作原理叁Howcomputerswork计算机工作原理Howcomputerswork2.3.1存储程序和程序控制工作原理冯·诺依曼原理即“存储程序和程序控制”工作原理，该原理奠定了现代电子计算机的基本组成与工作方式的基础。计算机由五大部件组成。输入指令和数据到计算机中，存储在存储器中。CPU从存储器中取指令、分析指令、执行指令，直到指令执行完毕。数据和指令在计算机中以二进制形式表示和存储。2.3计算机工作原理Howcomputerswork

指令—计算机能够识别并能执行的基本操作命令操作码地址码指出机器做什么操作指出参与操作的数据在存储器中的地址0010001100000010指令系统（指令集）—每台计算机都规定了一定数量的基本指令，这批指令的总和称为计算机的指令系统。2.3计算机工作原理Howcomputerswork

程序—程序是完成处理功能的所有指令的有序集合。0010001100000010000000110000001100110111000101110000001100000100001101110001011100000010程序计算机工作原理Howcomputerswork2.3.2计算机的工作过程Step2.1：从存储器取指令.Step2.2：分析指令.Step2.3：执行指令Step2.4：将中间结果保存到存储器中Step1：输入程序和数据.Step2：处理程序和数据.Step3：输出结果计算机工作原理Howcomputerswork拓展:Howdocomputerswork？第二章总结Summary计算机硬件系统计算机软件系统计算机工作原理010203本章总结：第二章课后任务Assignment课后任务：拓展知识：观看PC生成记视频通过学习通移动端或登录在线学习中心进入《计算机与互联网》课程观看该视频，计入平时成绩中。课后练习：课后练习2通过学习通移动端或登录在线学习中心进入《计算机与互联网》课程完成课后练习2，计入平时成绩中。PC生成记：购机清单根据自己实际情况，提交一份详细的购机清单计算机与互联网96---未来已来，将至已至信息科学与工程学院计算机基础教研室@2018总目录

Contents总目录ABOUTME计算机概述计算机系统计算机中信息表示计算机程序设计计算机网络基础云计算基础大数据基础物联网基础计算机上篇互联网下篇上篇计算机98信息科学与工程学院计算机基础教研室第3章计算机中信息表示99信息科学与工程学院计算机基础教研室目录

Contents目录数制及相互转换壹数值数据在计算机中的表示贰非数值数据在计算机中的表示叁回顾计算机工作原理-“存储程序”冯•诺依曼计算机硬件系统由五大部件组成计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备组成。存储程序通过输入设备输入数据和指令到计算机中存储起来，然后CPU从存储器中取出指令、分析指令、执行指令，直到所有指令全部执行完，最后通过输出设备将结果显示出来信息用二进制格式存储和表示在计算机中，无论何种信息，都是用“0”和“1”来表示，即二进制数。导引

Introduction何谓信息？数值型数据：具有量的含义，可进行加、减等运算；

如23.1、-3、3/4非数值型数据：没有量的含义，不能进行加、减等运算；

如字符，图形，图像，音频，视频，动画等指所有能输入到计算机中并被计算机识别、存储和加工处理的符号的总称信息(数据)的分类引例Example世界上有10种人一种是懂二进制的！一种是不懂的！引例Example猜数字游戏（1-63之间的数）①②③④⑤⑥33343537383941424345464749505153545557585960616263161718192021222324252627282930314849505153545557585960616263891011121314152425262728293031404142434445464756575859606162634567121314152021222328293031363738394445464752535455606162632367101114151819222326273031343538394243464750515455585962631357

91113151719212325272931333537394143454749515355575961633.1数制及相互转换壹NUMBERSYSTEMSANDCONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS常用数制NUMBERSYSTEMS开关（二进制）身高（十进制）星期（七进制）时钟（六十进制）生活中的进制：二十四节气（二十四进制））常用数制NUMBERSYSTEMS十进制(Decimal)

01二进制(Binary)02八进制(Octal)03十六进制(Hexadecimal)04常用数制NUMBERSYSTEMS数制也称为计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。对于任意R进制计数制有基数R,权Ri和按权展开。

基数基数是指计数中所用到的数字符号的个数，进位规律是“逢R进一”

权数值每一位所具有的值称为权。R进制数的位权是R的整数次幂。数值的按权展开任意R进制数的值都可以表示为：各位数值与其权的乘积之和。3.1.1数制的概念及特点常用数制NUMBERSYSTEMS1、十进制有10个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。十进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢十进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以10为底的幂次方。666.66=6×102＋6×101＋6×100＋6×10-1＋6×10-2按权展开常用数制NUMBERSYSTEMS2、二进制有2个不同的数码符号0、1。二进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢二进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以2为底的幂次方。按权展开例：(101101.11)2

=1×25＋0×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2==32+0+8+4+0+1+0.5+0.25(45.75)10(1010.001)2(111.101)2(10001.110)2+常用数制NUMBERSYSTEMS3、八进制有2个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7。八进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢八进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以8为底的幂次方。按权展开例：(642)8=6×82+4×81+2×80=(418)10常用数制NUMBERSYSTEMS4、十六进制有16个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。十六进制具有以下特点每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按逢十六进一来决定其实际数值，即各数位的位权是以16为底的幂次方。按权展开例:(9B4.4)16=9×162+11×161+4×160+4×16-1=(2484.25)10数制的书写：

752.65752.6510-752.658

752.6516-101.112

752.65D-752.65O752.65H-101.11B

火眼金睛:以下书写正确的是？常用数制NUMBERSYSTEMS×√×√√752.652ABCHABC2B1H101.1H

二进制只有0和1两种状态，正好与物理部件的两种状态相对应,计算机中用低电位表示″0

″

，高电位表示″1

″

，电路结构简单。二进制的0和1可以与逻辑代数中的“真”和“假”对应，便于应用逻辑代数理论研究计算机理论为什么用二进制表示信息？解惑

Answer常用数制NUMBERSYSTEMS1、R进制十进制2、十进制

R进制3、二进制八进制4、二进制十六进制3.1.2不同进位计数制的转换不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS1、R进制数十进制任意R进制数据按权展开、相加即可得十进制数。例1：(101101.11)2=1×25＋0×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-232+0+8+4+0+1+0.5+0.25(45.75)10例2：(642)8=6×82+4×81+2×80=(418)10例3:(9B4.4)16=9×162+11×161+4×160+4×16-1(2484.25)10===不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS(101.101)2=1×22+0×21+1×20=4+0+1+0.5+0+0.125+1×2-1+0×2-2+1×2-3练习：(101.101)2=（）10=(5.625)10不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS十进制整数转换为二进制整数-“除2取余”十进制小数转换为二进制小数-“乘2取整”带整数和小数的二进制数转换为十进制数则由方法一和方法二综合组成。转换秘籍：2、十进制数

R进制十进制数转换成R进制数，需将整数部分和小数部分分别转换。1）十进制→二进制。不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS1363102222余数1011二进制数低位二进制数高位例1：(13)10=()21101不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS(0.6875)10=()20.68752×37501.2×7502×0.501.2×01.整数1011二进制数高位二进制数低位例2：0.0.0.0.0.1011不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS例3：(13.6875)10=(13)10+(0.6875)10=(1101)2+(0.1011)2=1101.1011)2练习1：(127)10=（）2练习2：(93)10=（）2练习3：(158)10=（）2练习4：(65.25)10=（）2不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS二进制数转换成八进制数：?例：(1111011011.100101011)2

=(001,111,011,011.100,101,011)2=(1733.453)8八进制数转换成二进制数：?例:

(736.4)16=(111011110.100)2=(111011110.1)23、二进制八进制八01234567二

000001010011100101110111不同数制间的转换CONVERSIONBETWEENDIFFERENTNEMBERSYSTEMS二进制数转换成十六进制数：?例：(1111011011.100101011)2

=(11,1101,1011.1001,0101,1000)2=(3DB.958)16十六进制数转换成二进制数：?例:

(A3B.C)16=(101000111011.1100)2=(101000111011.11)20123456789二

0000000100100011010001010110011110001001十六

ABCDEF二1010101111001101111011114、二进制十六进制引例Example猜数字游戏解密：①②③④⑤⑥33343537383941424345464749505153545557585960616263161718192021222324252627282930314849505153545557585960616263891011121314152425262728293031404142434445464756575859606162634567121314152021222328293031363738394445464752535455606162632367101114151819222326273031343538394243464750515455585962631357

9111315171921232527293133353739414345474951535557596163举一反三Drawsinferences猜姓氏：1王2李3张4刘

5陈

6杨7黄

8赵9周

10吴

11徐12孙13胡14朱

15高

16林

17何18郭

19马

20罗

21梁

22宋

23郑

24谢

25韩

26唐

27冯28于29董30萧

31程资料①②③④⑤林何郭马罗梁宋郑谢韩唐冯于董萧程？？？？3.2数值数据在计算机中的表示贰NUMERICALDATAREPRESENTATIONINCOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中的信息：数值型数据：103D，110B，865O，18FH非数值型数据：字符，图形，图像，音频，视频，动画等计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中数的有关概念：数的长度：数据长度常以字节(Byte)为单位。1字节（Byte)=8比特（bit）数的符号：对于数值型数据，一般用数的最高位来表示数的正负号。

″

0″

正

″

1″负小数点：隐含规定小数点位置。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1.数值数据的表示（1）+13D=1101B

例:一个字节存储表示00001101（2）-13D=-1101B

一个字节存储表示10001101真值机器数3.2.1数值数据在计算机中的表示计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER如果直接利用机器数进行计算，由于符号问题，结果将会出错：为了使符号位可以与数值一样参与计算又保证结果正确，计算机中存储机器数常用原码、反码和补码三种方式。例如：-5+8=3，-5的机器数为10000101，8的机器数为00001000，运算结果为-13，显然是错误的。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER⑴原码用最高位表示数值的符号，右边各位表示数值的绝对值的方法叫原码表示法。例如：（+1100110）2的原码为01100110

（-1100110）2的原码为11100110

（+0000000）2的原码为00000000（-0000000）2的原码为10000000用原码表示数值数据简单、直观、与真值转换也方便，但不能用原码对两个同号数相减或异号数相加，否则会出现错误的结果。因此，为运算方便，在计算机中通常将减法运算转换为加法运算（两个异号数相加实际是两个同号数相减），由此引入了反码和补码的概念。例如：25+（-36）=[00011001]原码+[10100100]原码=[10111101]原码，结果为-61，是错误的。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER⑵反码对于正数，反码与其原码相同，对于负数，反码是除符号位外其它各位变反。（+1100110）的反码为01100110（-1100110）的反码为10011001（+0000000）的反码为00000000（-0000000）的反码为11111111由于出现了正0和负0的形式不同。同样不能用反码对两个同号数相减或异号数相加，否则会出现错误的结果。例如：-25+36=[11100110]反码+[00100100]反码=[00001010]反码，将反码再取反码，得到结果的原码[00001010]原码，转换为真值10，结果是错误的。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER⑶补码对于正数，补码与其原码相同，对于负数，补码是其反码加1。（+1100110）2的补码为01100110（-1100110）2的补码为10011010（+0000000）2的反码为00000000（-0000000）2的反码为00000000引入补码的概念后，两数的补码之“和”等于两数“和”的补码，因此，在计算机中的加减法运算可以利用其补码直接做加法，最后再把结果求补码得到真值。例如：25-36=25+(-36)（25）=（00011001）2→[00011001]补码（-36）=（10100100）2→[11011100]补码[00011001]补码+[11011100]补码=[11110101]补码，

将补码再取补码，得到结果的原码并转换为真值-11。在计算机中用补码表示数值数以后，数的加减运算都可以统一化成补码的加法运算，不用单独处理符号，这是十分方便的。反码通常作为求补码的中间形式。3.3非数值数据在计算机中的表示叁NONNUMERICALDATAREPRESENTATIONINCOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1.西文字符的编码2.汉字字符的编码3.多媒体数据的表示非数值数据=>数值编码=>二进制编码把对某一类信息赋予代码的过程称为编码(Coding)。3.3.1非数值数据在计算机中的表示计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1、西文字符的编码-ASCII码

目前，国际上使用的字母、数字和符号的信息编码系统是采用美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），简称为ASCII码。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER2.汉字编码

汉字编码比常用字符的编码要复杂得多，这是因为汉字的数量比较多，而且汉字的字形也是复杂多变。(1)汉字输入码(2)汉字交换码（国标码）(3)汉字机内码(4)汉字字形码计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(1)汉字输入码

汉字输入码是指用户从键盘上输入汉字时所使用的编码。音码如标准拼音；形码如五笔字型；计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(2)汉字交换码（国标码）

汉字交换码是用于电脑信息交换的一种汉字编码，是电脑之间传递信息（汉字）的一种协议，计算机只能识别二进制编码，故所有的汉字都得转成二进制编码形式，要想在计算机中识别汉字必须在电脑中包含汉字交换码。就相当于人们说话都用汉语一样，大家才能沟通。计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER1981年我国颁布了GB2312国家标准。该标准选出6763个常用汉字和682个非汉字字符，并为每个字符规定了标准代码，以便在不同的计算机系统之间进行汉字文本交换。GB2312字符集构成一个94行、94列的二维表，行号称为区号，列号称为位号，每一个汉字或符号在码表中的位置用它所在的区号和位号来表示国标码规定，每个汉字由一个2字节代码组成。每个字节的最高位恒为0，其余7位用于组成各种不同的码值。

啊区号16位号01区位码：“1601”用十六进制表示为：1001H计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER

区位码无法用于汉字通信，因为它可能与通信使用的控制码（00H~1FH）（即0~31）发生冲突。又规定每个汉字的区号和位号必须分别加上20H（即二进制数00100000），经过这样的处理而得的代码称为国标交换码，简称交换码，

因此，“啊”字的国标交换码计算为：交换码高位：区码+20H=10H+20H=30H

交换码低位：位码+20H=01H+20H=21H

交换码=3021H计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(3)汉字机内码

汉字机内码，也称汉字内码，是指汉字在计算机中存储、加工、处理时所用的代码。汉字机内码以汉字交换码为基础，在得到汉字交换码后，将汉字交换码的每个最高位置加1，就得到了汉字机内码。“啊”字的机内码计算为：机内码高位：交换码高位+80H=区码+20H+80H=区码+A0H=10H+A0H=B0H机内码低位：交换码低位+80H=位码+20H+80H=位码+A0H=01H+A0H=A1H

机内码=B0A1H计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER(4)汉字字形码汉字字形码即汉字输出码，用于显示或打印汉字时产生字形。汉字的字形称为字模，以点阵表示。点阵中的点对应存储器中的一位，对于16

16点阵的汉字，其有256个点，即256位。由于计算机中，8个二进制位作为一个字节，所以16

16点阵汉字需要2

16=32字节表示一个汉字的点阵数字信息称为字模。点阵数越大，分辨率越高，字形越美观，但占用的存储空间越多。例：以16*16点阵为例01234567891011121314150123456789101112131415十六进制0000F0000000112C3333F333336C80000000F000084231000004E000000008C7请问：以16*16点阵存储一个汉字，需要多少字节？计算机中信息的表示DATAREPRESENTATIONMETHODSINTHECOMPUTER思考1：以8*8，24*24点阵存储一个汉字各需要多少字节？思考2：请写出右图中的汉字的点阵数字信息？第3章总结Summary数值及数值转换数值型数据表示非数值型数据表示010203本章总结：第3章课后任务Assignment课后任务：拓展知识：观看视频通过学习通移动端或登录在线学习中心进入《计算机与互联网》课程观看第3章视频，计入平时成绩中。课后作业：课后作业3通过学习通移动端或登录在线学习中心进入《计算机与互联网》课程完成课后作业3，计入平时成绩中。举一反三：设计“猜姓氏”游戏根据自己猜数据游戏原理，设计猜姓氏游戏，计入平时成绩中。计算机与互联网151---未来已来，将至已至信息科学与工程学院计算机基础教研室@2018总目录

Contents总目录ABOUTME计算机概述计算机系统计算机中信息表示计算机程序设计计算机网络基础云计算基础大数据基础物联网基础计算机上篇互联网下篇上篇计算机153信息科学与工程学院计算机基础教研室第4章

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