第一章(4) 操作系统简介和数制转换.ppt

1、第 1章 计算机基础（四）,操作系统和数制转换,基本内容,1.1 操作系统,1.2 数制转换与数的表示,1.3 计算机中的编码,1.1 操作系统,1.1.1 什么是操作系统 计算机软件系统：系统软件和应用软件 操作系统(Operating System，简称OS) 是用来控制和管理计算机硬件资源和软件资源的程序集合。它是计算机系统中极为重要的系统软件，用于统一管理计算机资源，合理地组织计算机的工作流程，协调计算机系统的各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。 它是用户与计算机交互的接口 操作系统的目标：方便性和有效性,硬件,操作,系 统,应 用 软 件,用户,语言处理程序,DBMS,

2、Tools,网络与通信软件,应 用 软 件,层次构成,CPU管理：对CPU进行任务分配、资源调度 、任务管理等工作 存储管理：存储管理主要管理内存资源，根据用户程序的要求给它分配内存，保护用户存放在内存中的程序和数据不被破坏，同时存储管理还解决内存的扩充问题。 设备管理：设备管理负责管理各类外围设备，解决文件的共享、保密和保护问题，包括分配、启动文件管理、支持文件的存储、检索和修改等操作。 文件管理：通过文件系统的管理，把存储量很大，但不易使用的外存储器改造成为按名存取，方便灵活，又可共享的文件空间。,1.1.2 操作系统的功能,作业管理：作业是指用户在一次算题过程中，或一次事务处理过程中，要

3、求计算机所做工作的集合。作业管理的任务是为用户提供一个使用系统的良好环境，根据不同的系统要求，制定相应的调度策略，进行作业调度。,1.1.3 操作系统的分类,按使用环境和方式：批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统。 按用户数目和主机：单用户操作系统、多用户操作系统、单机操作系统和多机操作系统。 按硬件结构：网络操作系统、分布式操作系统和多媒体操作系统。,常见的几种操作系统： 单用户操作系统：单用户操作系统的基本特征是，在一个计算机系统内一次只能运行一个用户程序。多数微机上运行的操作系统都属于单用户操作系统。例如MSDOS 批处理操作系统：批处理操作系统是将多个用户作业按一定的顺序排列，统

4、一交给计算机系统，由计算机自动顺序处理各个作业，处理完后将结果提供给用户。 实时操作系统：实时操作系统一般是为专用机设计的。其特征是要对随机发出的外部事件作出及时响应并对其进行处理。它可分为实时过程控制和实时信息处理。实时系统的设计目标是实时响应及处理和高可靠性，但对系统资源利用率则要求不高，为保证高可靠性可在硬件上采用冗余措施。,分时操作系统：分时操作系统也是多用户操作系统，它是把计算机的处理时间分成若干个很短的时间片，每个用户轮流占用其中的一个时间片，并按一定顺序轮流使用计算机。从外部来看，好像是一个CPU为多个用户“同时”服务，实施了“并行操作”。 网络操作系统：计算机网络是通过通信机构

5、把地理上分散且独立计算机连接起来的一种网络。利用计算机网络，可以充分实现资源的共享。网络操作系统即是在原操作系统的基础上，附加提供网络通信和实现资源共享功能的模块。适合于多用户、多任务环境，支持网络之间、用户与服务器之间、用户与用户之间的通信，实现资源共享。,分布式操作系统：分布式操作系统是在计算机网络上运行的一种操作系统，用以实现信息交流和资源共享，使多个用户协同工作，共同完成某一任务。由于分布式操作系统更强调分布式计算和处理，因此对于多机合作、系统重构、增强容错能力有更高的要求，一般希望分布式操作系统有更短的响应时间、更大的吞吐量和更高的可靠性。,无操作系统时代 单道批处理系统 多道批处理

6、系统 分时操作系统 实时操作系统 微机操作系统 多处理机系统 网络操作系统 分布式操作系统,单用户单任务：DOS,单用户多任务：OS/2、Windows,多用户多任务：UNIX,1.1.4 操作系统的发展,1.2 数制转换与数的表示,计算机中的各种数制,二进制的运算,数制转换,计算机中数的表示,计算机中的各种数制,进位与数制 根据不同的进位原则，可以得到不同的进位制。在日常生活中，人们广泛使用的是十进制数，有时也会遇到其他进制的数，例如，钟表上，六十秒钟为一分钟，六十分钟为一小时，即为六十进制。 计算机中常用的数制有：二进制，八进制，十进制和十六进制 基数和位权 基数：最大进位数，比如十进制的

7、是10，二进制的是2等 位权：比如十进制中的“个、十、百、千”称为“权”,十进制：（Decimal）用09总共十个数来表示所有的数，且逢十进一，因此它的基数是10,例如：十进制数654.32 个位的4表示其本身的数值；而十位的5，表示其本身数值的十倍，即510，百位的6，则代表其本身数值的一百倍，即6100；而小数点右边第一位小数位的3表示的值为30.1；第二位小数位的2表示的值为20.01。 因此这个十进制数可以用多项式展开写成： （654.32）10 610 2510 1410 031012102,二进制：（Binary）用0和1表示所有的数字，逢二进一，基数为2 八进制：（Octal）用

8、07表示所有的数字，逢八进一，基数为8,例如： （10110.1）2 12 4 02 3 12 1 02 0 121 例如： (123.24)8=182281380281482,十六进制：（Hexadecimal）用09，AF表示所有的数字，逢十六进一，基数为16,例如： （2AF）16 216 2A16 1F16 0,由上述分析可归纳出，任意一个R进制数S，可表示成如下形式： (S)R=Sn1Rn1Sn2Rn2S1R1S0R0S1R1S2R2Rm+1SmRm Sn为数位上的数字，其取值范围为0(R1)；n为整数位个数，m为小数位个数，R为基数， Rn1，Rn2，R1，R0，R1，Rm是R进制

9、数的位权,二进制的运算,算术运算 基本的算术运算有四种，即加、减、乘、除，且规则非常简单，举例如下： (1) 加法运算 例2.1 1101+1011=11000,(2) 减法运算 例2.2 1101-0110=0111,(3) 乘法运算 例2.3 1101110=1001110,(4) 除法运算 例2.4 11011101=101余10,逻辑运算,（1）逻辑“或” 逻辑“或”亦称为逻辑加，使用的运算符有“”或者“”或者“”，均读为“或”。它是参加运算的两个数中至少有一个为1时，“或”的结果为1。运算如下：,00=0 例2.5 10011101=1101 01=1 10=1 11=1,(2) 逻

10、辑“与” 逻辑“与”亦称为逻辑乘，使用的运算符有“”或者“”或者“”，均读为“与”。它是参加运算的两个数都是1时，“与”的结果为1。运算规则如下： 00=0 例2.6 11001011=1000 01=0 10=0 11=1,(3) 逻辑“非” 逻辑“非”亦称为取反。它是逻辑数位的值为1时，“非”运算的结果为0；逻辑数位的值为0时，“非”运算的结果为1。使用的运算符为“”，称为“非”号。它是单操作数的运算 例 2.7 设X=1001，则X=0110。,(4) 逻辑“异或” 逻辑“异或”亦称为按位加或者模2加，使用的运算符为 。它是两个逻辑数位的值相同时，“异或”运算的结果为0，否则为1。运算如

11、下： 0 0=0 例2.8 1100 1010=0110 0 1=1 1 0=1 1 1=0,数制转换,二进制转为十进制：按加权展开然后按十进制规则计算结果 （1011101）21260251241231220211206416841（93）10 （11010.101）2124123022121020121022123,（26.625）10,（1101.01）2,（13.25）10,十进制转换为二进制 纯整数部分的转换：除2取倒余 例如：将83转换为二进制数,832 41 1,412 20 1,202 10 0,102 5 0,52 2 1,22 0,1,高位,低位,1,（83）10 （101

12、0011）2,纯小数部分的转换：乘2顺取整,例如： 将(0.8125)10转换为二进制数 0.8125,故：(0.8125)10(0.1101)2, 2,低位,高位,注意：在将十进制转换为二进制时常将整数部分与小数部分分开转换为二进制数，再将两部分的结果结合起来 例如：（83.8125）10转换为二进制数,（83）10 （1010011）2,（0.8125）10（0.1101）2,所以（83.8125）10 （ 1010011. 1101 ）2,注意：并非所有的十进制数的小数部分都能转换为二进制数来表示，此时只取近似值即可,例:将(0.63)10转换为二进制,小数部分乘2会无限循环下去,故取近

13、似值：（0.63)10(0.1010)2,二进制与八进制的转换,( 011 110 111 . 100 010 100 )2,二进制转换为八进制：先用补“0”的方法：以小数点为中心向左、右延伸，将二进制数按三位一组划分，不满三位时，整数部分在高位补“0”，小数部分在低位补“0”。每三位二进制数用一位等值的八进制数表示。,3,6,7,4,2,4,(367.424)8,11110111.1000101,.,八进制转换为二进制：一个八进制数用三位二进制数表示,例： 将(16.327)8转换为二进制数。,( 1 6 . 3 2 7 )8,= (001 110 . 011 010 111)2,二进制与十

14、六进制的转换 二进制转换为十六进制：先用补“0”的方法：以小数点为中心向左、右延伸，将二进制数按四位一组划分，不满四位时，整数部分在高位补“0”，小数部分在低位补“0”。每四位二进制数用一位等值的十六进制数表示。,十六进制转换为二进制：一位十六进制数用四位二进制数表示,例 将(4C.2E) 16转换为二进制数,( 4 C . 2 E )16,( 0100 1100 . 0010 1110 )2,十进制与八进制或十六进制之间的转换,和十进制与二进制转换类似，用按位权展开来完成向十进制的转换； 反向的转换同样可采用 “除8取余”和“乘8取整”将十进制数转化为八进制数 ； 用“除16取余”和“乘16

15、取整”的方法将十进制数转化为十六进制数 ；当然也可以先转换为二进制再转换为八进制或十六进制,例： 将(16A.B)16转换为十进制数,(16A.B)16,(11626161101601116-1)10 (362.69)10,计算机中数的表示,1机器数 在计算机中，数有两种。一种是无符号数，即所有的数位都表示数；另一种是带符号数。对于带符号数，常用最高位作为符号位，即“0”表示正数，“1”表示负数。例如：,1010011 01010011 0101001 10101001,符号位,2原码、补码和反码 机器数中，数值和符号全部数字化。计算机在进行数值运算时，采用把各种符号位和数值位一起编码的方法。

16、常见的有原码、补码和反码表示法。,数的原码表示,数的反码表示,若符号位为0，则 表示正数,若符号位为1，则表示负数,表示方法规定： 最高位作为符号位,其余各位代表数值本身的绝对值(以二进制表示).,数值数据的原码表示,1011,真值,原码,-1011,0.1011,-0.1011,00001011,10001011,0.1011000,1.1011000,例1 假设用一个字节表示一个整数，求+7和-7的原码 解： （7 ）原,00000111,10000111,（7 ）原,例2,数值数据的原码表示,（0 ）原 （0 ）原,例3 假设用一个字节来表示一个整数，求0和0的原码表示,解：,00000

17、000,10000000,故可知： 0的原码不唯一,数值数据的原码表示,（271）N 271127,用一个字节表示一个整数，则它用原码表示的整数的范围为：,数值数据的原码表示,解： （7 ）反 （7 ）反,表示方法规定： 1.一个数如果值为正,则它的反码与原码相同 2.一个数如果值为负,则将其符号位置为 1,其余各位为对原码的相应数据位取反.,例1 假设只用一个字节来表示一个整数，求+7和-7的反码,00000111,11111000,数值数据的反码表示,解： （0 ）反 （0 ）反,例2. 假设只用一个字节来表示一个整数，求0和0的反码表示,故可知： 0的反码不唯一,00000000,111

18、11111,数值数据的反码表示,（271）N 271127,用一个字节表示一个整数，则它用反码表示的整数的范围为：,数值数据的反码表示,X原、X反 用“0”表示正号，用“1”表示负号 如果X为正数，则X原=X反 如果X0，有X原、X反 两种编码。,总结,计算机只能识别1和0，因此在计算机内表示的数字、字母、符号等都要以二进制数码的组合来代表，这就是二进制编码。根据不同的用途，有各种各样的编码方案，较常用的有ASCII码、EBCDIC码、汉字编码等。,1ASCII码,2二十进制编码（BCD码）,3汉字编码,1.3 计算机中的编码,1ASCII码 ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）即美国标准信息交换码，在计算机界，尤其是在微型计算机中得到了广泛使用。这一编码最初是由美国制订的，后来由国际标准组织（ISO）确定为国际标准字符编码。为了和国际标准兼容，我国根据它制定了国家标准，即GB1988。其中除了将货币符号转换为人民币符号外，其他相同。,ASCII码采用七位二进制位编码，共可表示2 7128个字符。 计算机中常以