第1章 计算机系统的基础知识资料

1、计算机导论,2016,年,9,月,11,月,主讲：林忠华,计算机学院,计算机科学与技术专业,2016,级,前言,谈谈你报计算机类专业的想法,谈谈你对计算机的认识,谈谈对计算机的工作原理认识,为什么要学计算机导论这门课,如何学好计算机导论这门课,课程的作用,从学科整体出发，综述性地、深入浅,出地介绍计算机学科的有关知识与技,能，起,导向的作用,是从事计算机信息学科学习学生的,导游图”，是对整个计算机学科有,一个,鸟瞰式的纵览,学习目的,理解计算机会“自动计算”的基本原理,掌握计算机的最基本的知识,上机能掌握计算机的基本操作,知道计算机领域的主要方向和发展趋势,明白计算机专业所开各课程的意义和作用

2、,弄清各门课程间的联系,课程的学习方法,重视学科的科学思想、方法的把握,从宏观入手把握问题，不纠缠于个别细节,从学科体系上把握整个知识体系,重视实践和动手能力的培养，和计算机专,业技能课训练紧密结合,提高计算机的操作能力,计算机专业的特点,计算机应用方向很多,潮流也很新,许多,人这学一点,那个学一点,结果个个都不,精通,总觉得是在原地打转,作为计算机的学生要做到面广且专,即,对计算机的每一个领域都要了解,专业,知识要专,对一个方向的专业知识要精,通,教学形式和考核办法,教学形式,幻灯片,教材，以及与计算机相关,的读物,考核办法,总成绩,开卷考试,70,平时成,绩,30,阅读参考书,计算机计算机

3、科学概论（第八版,Computer Science : an,overview,美,J.Glenn Brookshear,著，王保江等译,人民,邮电出版社,2003,年,9,月,黄荣胜等编,计算机科学与技术方法论,北京,人民邮电出版社,2002,年,王玉龙等编,计算机导论,电子工业出版社,2012,年,计算机科学导论（第,2,版），【美国,Firouz Mosharraf,著，刘艺译，机械工业出版社,2009,计算机科学概论（第,10,版），【美,J.Glenn,Brookshear,著，刘艺等译，人民邮电出版社,2009,第,1,章,计算机系统的基础知识,8,ENIAC,是世界公认的第一台通

4、用电子数字计算机,1946,年,2,月,由美国宾州大学的莫克莱和埃克特研制,18000,多个,电子管,1500,多个,继电器,占地,170,平方米,重量,30,吨,计算,速度,5,千次,秒；每次至多只能,存储,20,个,十进制数,弱点：存储容量小，尚未采用“程序存储”方式；电子管太多,第一台数字电子计算机,P1,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,9,图灵对现代计算机贡献：建立了图灵机的理论模型，发展了可计算,性理论；提出了定义机器智能的图灵测试,冯诺依曼贡献：建立现代计算机基本结构，即冯诺依曼结构,整个系统是由,五大基本部件,组成，即由运算器、控制器、存储器、输,入设备

5、、输出设备组成,采,用二进制,使用机器语言,指令通过操作码来完成简单的,操作,采用,存储程序,的思想，对计算进行集中的顺序控制,冯,诺,依,曼,图,灵,现代计算机发展的杰出人物,P1,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,10,所谓,现代计算机,是指采用先进的电子技术来代替陈,旧落后的机械或继电器技术,以构成,计算机硬件的逻辑元件为标志,大致经历了,从电子管、晶体管、中小规模集成电子路到大规模,超大规模集电路计算机等四个发展阶段,1.1.2,计算机的发展,P2,重点,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,11,课堂交互,现代计算机与微型机划分的标准有什么

6、不同,现代计算机,电子器件不同,微型机,微处理器的位数,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,12,特点,采用,电子管,作为逻辑开关元件,存储器使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓等,外部设备采用纸带、卡片、磁带等,使用机器语言,50,年代中期开始使用汇编语言，但没有操作系统,体积庞大,笨重,耗电多,可靠性差,速度慢,维护困难,典型机器,ENIAC,EDVAC,UNIVAC,IBM 701,IBM 650,应用,科学计算,1,第一代电子计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,13,特点,使用半导体,晶体管,作为逻辑开关元件,使用磁芯作为主存储器，辅助存

7、储器采用磁盘和磁带,输入输出方式有了很大改进,开始使用操作系统，有了各种计算机高级语言,体积减小、重量减轻、耗电量减少、速度加快、可靠性增强,典型机器,IBM,的,7090,7094,7040,7044,应用,数据处理、工业控制、科学计算,2,第二代电子计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,14,特点,使用,中、小规模集成电路,作为逻辑开关元件,开始使用半导体存储器。辅存仍以磁盘,磁带为主,外部设备种类和品种增加,开始走向系列化、通用化和标准化,操作系统进一步完善，高级语言数量增多,计算机的体积、重量进一步减小，运算速度和可靠性进一步提高,典型机器,IBM 370,

8、系列,IBM 360,系列、富士通,F230,系列等,应用,系统模拟、系统设计、大型科学计算、科技工程各领域,3,第三代电子计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,15,特点,使用,大规模、超大规模集成电路,作为逻辑开关元件,主存采用半导体存储器，辅存采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入,光盘,外部设备有了很大发展，开始采用光字符阅读器,OCR,扫描仪、激,光打印机和各种绘图仪,操作系统不断发展和完善，数据库管理系统进一步发展,计算机的体积、重量、功耗进一步减小，运算速度、存储容量、可靠,性等大幅度提高,典型机器,IBM,的,4300,系列,3080,系列,3090,系

9、列，以及,IBM 9000,系列,应用,事务处理、智能模拟、普及到社会生活各个方面,4,第四代电子计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,16,人工智能,AI,是研究如何用人工的方法和技术来模仿,延伸和扩展人的智能，以实现某些“机器思维”或脑力劳动,自动化的一门学科,第五代计算机系统,FGCS:,就是智能计算机系统，智能计,算机由以下几个部分组成,知识库,KB:Knowledge Bank,知识库计算机,KBM:Knowledge Bank Machine,知识库管理系统,KBMS,问题求解和推理机,智能接口系统,应用系统,5,人工智能和第五代电子计算机,上一页,返,

10、回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,17,巨型机,Super computer,又称超级计算机，它的价格昂贵、功,能强大，多用于战略武器、空间技术、石油勘探、天气预报,社会模拟等,它从技术上朝两个方向发展,开发高性能器件，缩短时钟周期，提高单机性能,采用多处理器结构，提高机器性能，用于尖端领域，代表国家的计,算机科学水平,典型巨型计算机,如美国的,ILLIAC-IV,型计算机（每秒,1.5,亿次）,CRAY-1,型计算机,每秒,1,亿次,银河”系列计算机和“曙光一号”并行计算机等，标志着我国是,世界上少数几个能独立研制出巨型机的国家之一,巨,型,机,上一页,返,回,下一页,第,1,章

11、,计算机系统的基础知识,18,运算速度可达,5000,亿次的“神威”计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,19,微型计算机的发展,P23,微型计算机的分代是以,微处理器的位数,为依据的,共分四代,第一代微型计算机,第二代微型计算机,第三代微型计算机,第四代微型计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,20,特点,字,长,4,位,8,位,芯片集成度（晶体管数目,片,1200,2000,时钟频率,0.5,0.8MHz,基本指令执行时间,10,15,S,地址总线,4/8,条,CPU,举例,4004,1,第一代微型计算机,上一页,返,回,下一页,第,

12、1,章,计算机系统的基础知识,21,特点,字,长,8,位,芯片集成度（晶体管数目,片,5000,9000,时钟频率,1,2.5MHz,基本指令执行时间,1,2,S,地址总线,16,条,微处理器,CPU,举例,Intel 8080,Intel 8085,M6800,Z-80,8080,2,第二代微型计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,22,特点,字,长,16,位,芯片集成度（晶体管数目,片,2,万,7,万,时钟频率,510MHz,基本指令执行时间,0.40.75,S,地址总线,20/24,条,微处理器,CPU,举例,Intel 8086,Intel 8088,Int

13、el 80286,M68000,3,第三代微型计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,23,特点,字,长,32/64,位,芯片集成度（晶体管数目,片,10,万以上,时钟频率,25,150MHz,基本指令执行时间,0.125,S,地址总线,24/32,条,微处理器,CPU,举例,Intel 80386,Intel 80486,奔腾系列等,4,第四代微型计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,24,笔记本电脑,体积更小、重量更轻的便携式微型机,单片计算机,微型计算机的主要部件集成在一块芯片上,也称单片微型计算机，简称单片机,单片机的发展历史可分为

14、三个阶段,初级单片机阶段,1976-1978,高性能单片机阶段,1978,年以后,16,位单片机推出阶段,1982,年以后,其他微型计算机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,25,教学目的,掌握计算机系统的组成成分及各组成成分的功能,了解计算机的工作过程,教学重点,计算机硬件组成及各部分功能,1.2,计算机的基本组成及工作原理,第,1,章,计算机系统的基础知识,26,教学,引入,现在，我们已经了解计算机的发展，那么,计算机的内部有哪些部件组成,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,27,概念,硬件系统：指由电子部件和机电装置组成的计算,机实体,软件系统：指为

15、计算机工作服务的全部技术资料,和各种程序,功能,硬件的功能：接受计算机程序,并在程序的控制下,完成数据输入、数据处理和输出结果等任务,软件的功能：保证计算机硬件的功能得以充分发,挥，并为用户提供一个宽松的工作环境,关系,二者缺一不可，没有软件的计算机称为“裸机,裸机不能做任何工作,硬件是组成计算机的物质基础,软件则是其灵魂,1.2.1,计算机的基本组成,P7,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,28,负责数据,的算术运算,和逻辑运算,即数据的加,工处理,实,现,记,忆,功能的部件,用来存放计,算程序及参,与运算的各,种数据,存储器,运算器,控制器,输入设备,实现计算,程序

16、和原始,数据的输入,负责对程,序规定的控,制信息进行,分析、控制,并协调输入,输出操作或,内存访问,1.2.1,计算机的基本组成,P7,输出设备,实现计算,结果的输出,重点,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,29,结果,数据,中央处理器,取数,存数,外,部,设,备,接,口,输,入,设,备,输,出,设,备,外,存,储,器,内存储器,运算器,控,制,器,程序,数据,外设,主,机,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,30,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,31,冯,诺依曼型计算机两大特征,程序存储,采用二进制,微型计算机的组成框图

17、,P8,重点,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,32,教学目的,学习计算机中数据信息的表示方式和各种表示方式之间的内在联系,二进制的定点与浮点表示及其原码反码补码表示、计算机中非数值数据,的编码，使大家对数值数据的表示方式有所了解,教学重点,不同进制数之间的转换,二进制数的原码、反码及补码表示,字符编码,1.3,数制与编码,第,1,章,计算机系统的基础知识,33,教学,引入,计算机可以处理各种各样的数据，如文本,图像、声音、动画等，那么这些信息在计算机,内部是如何保存的,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,34,按形表示,按一定的编码方,法来表示数据,按值

18、表示,要求在选定的进位,制中正确地表示出,数值，包括数字符,号、小数点位置及,正负符号等,表示数据信息的两种基本方法,1,2,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,35,1,特点,10,个有序的数字符号,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,其中：“十,为进位基数,Base / Radix,逢十进一”的计数规则,小数点符号,2,表示法,并列表示法,Positional Notation,多项式表示法,Polynomial Notation,简称基数,R,十,进,制,数,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,36,例：十进制数,1 2 3 4 5 . 6

19、 7 8 0 9,多项式表示法,将并列式按“权,展开为按权展开式，称为多,项式表示法。如下例,10,4,10,3,10,2,10,1,10,0,10,1,10,2,10,3,10,4,10,5,如上所示，处在不同位置的数字具有不同的,权,，并列计数法，也称,位置表示法,万,千,百,十,个,位,位,位,位,位,小数点,十,百,千,万,十万,分,分,分,分,分,位,位,位,位,位,并列表示法,12345.67809 = 1,10,4,2,10,3,3,10,2,4,10,1,5,10,0,6,10,1,7,10,2,8,10,3,0,10,4,9,10,5,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算

20、机系统的基础知识,37,进位制数,所谓“数制”，即各种进位计数制,在,R,进制中，具有,R,个数字符号，它们是,0,1,2,R-1,在,R,进制中，由低位向高位是按“逢,R,进一”的规则进行计数,R,进制的基数,base,是,R,R,进制数的第,i,位的权,weight,为,R,i,，并约定整数最低位的位序号,i=0,i=n,2,1,0,1,2,小数点右移一位扩大倍，左移一位缩小为原来的,1,倍,1.3.1,进位制数及其相互转换,P12,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,38,不同数制表示,在数码的右下角注,明数制或在数的后面,加一个字母,B,二进制数,Q,八进制数,D

21、,十进制数,H,十六进制数,不同数制特点,进位计数制方式,每,种数制使用数码个数,R,称为基数，进位计数,制编码符合“逢,R,进位,规则,位权表示法,数制中,每一固定位置对应的,单位值称为权，处于,不同位置数码代表的,值与它所在位置权值,有关,1,2,1.3.1,进位制数及其相互转换（序,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,39,进位制,二进制,八进制,十进制,十,六,进,制,规,则,基,数,数,码,权,形式表示,逢二进一,R=2,0,1,2,i,B,逢八进一,R=8,0,1,2,7,8,i,Q,逢十进一,R=10,0,1,2, ,9,10,i,D,逢十六进一,R=16,

22、0,1,9,A,B,C,D,E,F,16,i,H,计算机中常用进制数的表示,重点,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,40,使用按权相加法，即,将各位进制数码与它,对应的权相乘，其积,相加，和数即为与该,R,进制数相对应的十,进制数,整数的转换,采用除,R,取余法。从最后一次除,得余数读起（即从高位,到低位,小数部分的转换,采,用乘,R,取整法，将所得,小数从第一次乘得整数,读起，就是这个十进制,小数所对应的,R,进制小,数,R,进制数十进制数,十进制数,R,进制数,不同数制之间的转换,P13,重点,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,41,分析,使

23、用按权相加法，即将各位进制数码与它对应的权相乘，其积相加,和数即为与该,R,进制数相对应的十进制数,1100101.101,2,1,2,6,1,2,5,0,2,4,0,2,3,1,2,2,0,2,1,1,2,0,1,2,1,0,2,2,1,2,3,64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125,101.625,10,即,1100101.101,2,101.625,10,例,1,求,1100101.101,2,的等值十进制数,上一页,返,回,下一页,33,解,先求,66,10,等值二进制数,余数,2,66,即,66,10,1000010,2,再求小数部分,积的整数部分,0.625,2=1.2

24、50,1,0.250,2=0.500,0,0.500,2=1.000,1,即,0.625,10,(0.101,2,所以,66.625,10,(1000010.101,2,注意,十进制小数不一定都能转换,成完全等值的二进制小数，所以有,时要取近似值，有换算误差存在,0,16,8,4,2,1,0,1,0,0,0,0,1,例,2,求,66.625,10,等值二进制数,分析,将此数分成整数和小数两部分分别转换，然后再拼接起来,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,43,二进制、八,进制、十六,进制间转换,二进制数,八进制数,三位并一位,以小数点为基准，整数部分从右至左，每三位一组,

25、最高位不足三位时，添,0,补足三位,小数部分从左至右，每三位一组最低有效位不足三,位时，添,0,补足三位,各组三位二进制数按,2,2,2,1,2,0,权展开后相加,得到一个八进制数,八进制数,二进制数,一位拆三位,把一位八进制写成对应的三位二进制，然后按权连,接即可,二进制数,十六进制数,四位并一位,以小数点为基准，整数部分从右至左，每四位一组,最高位不足四位时，添,0,补足四位,小数部分从左至右，每四位一组最低有效位不足四,位时，添,0,补足四位,各组四位二进制数按,2,3,2,2,2,1,2,0,权展开后相加,得到一个十六进制数,十六进制数,二进制数,一位拆四位,把一位十六进制写成对应的四

26、位二进制，然后按权,连接即可,重点,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,44,解,001,010,111,011,001,011,100,1,2,7,3,1,3,4,即,1,010,111,011,001,011,1,2,1,2,7,3,1,3,4,8,例,3,将,1010111011.0010111,2,转换,为八进制数,分析,按照“三位并一位”的原则，对二进制数进行处理,例,4,将,2754.41,8,转换成二进制数,分析,按照“一位拆三位”的原则，对八进制数进行处理,解,2,7,5,4,4,1,010,111,101,100,100,001,即：,2,7,54.41

27、,8,10,111,101,100,100,001,2,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,45,解,0010,1101,0101,0111,0100,2,D,5,7,4,即,101101,0101,0111,01,2,2,D,5,7,4,16,例,5,将,1011010101.011101,2,转换成十六进制数,分析,按照“四位并一位”的原则，对二进制数进行处理,例,6,将,5A0B.0C,16,转换成二进制数,分析,按照“一位拆四位”的原则，对十六进制数进行处理,解,5,A,0,B,0,C,0101,1010,0000,1011,0000,1100,即,5,A,0,B

28、,0,C,16,101,1010,0000,1011,0000,11,2,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,46,2,二进制数的定点表示,P15,概念,指计算机中的,小数点位置固定不变,的数的表示方式,功能,分类,定点整数：小数点固定在数的最低位之后。设字长为位,能表示的数值范围为,00000000-01111111,即,0,7,定点小数：小数点固定在数的最高位之前。设字长为位,能表示的范围为,0.00000000.1111111,即,0,1,7,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,47,浮点表示法,指计算机中的小数点位置不是固定的，或者说是,浮动

29、,的,数的表示方式：通过阶码和尾数表示,N=2,E,S,E,称为,阶码,它是一个二进制正整数,E,前的为阶码的符号，称为,阶符,E,f,S,称为,尾数,它是一个二进制正小数,S,前的为尾数的符号，称为,尾符,S,f,是阶码,E,的,底数,二进制数的浮点表示,P16,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,48,阶码,尾数,阶符,尾,符,例：二进制数,101.1,和,10.11,的浮点表示形式为,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,49,真值,一个数的正号用十表,示；负号用”一,表,示，即为该数的真值,例,如,十,进,制,数,13.5,二进制的真,值,为,

30、1101.1,十,进,制数,13.5,二进制,的真值为,1101.1,机器数,以,0,表示正数的符,号，以,1,表示负数,的符号，并且每一,位的数值也用,0,和,1,表示之后，这样的,数叫,机器数,有时,也叫做机器码,符号化,好处,可以方便的存储；在,做乘法或除法时，把,数的符号位按位相加,后，就得到结果的符,号位。其规则是正数,乘正数，符号按位相,加得,0,正数乘负数,符号按位相加得,1,负数乘负数，符号按,位相加得,0,3,二进制的原码、反码及补码表示,P17,数符,/,尾数（数值的绝对值,符号,/,数码化,最高位,0,表示,1,表示,机器数的分类,原码、反码、补码,上一页,返,回,下一页

31、,第,1,章,计算机系统的基础知识,50,原码是一种机器数。数的原码表示是在机器中用符号位的,0,和,1,表示数的正号和负号，而其余位表示数的本身,对于正数,X,X,n-2,X,n-3,X,0,则原码为,X,原,0,X,n-2,X,n-3,X,0,对于负数,X,X,n-2,X,n-3,X,0,则原码为,X,原,1,X,n-2,X,n-3,X,0,原码表示法的特点,优点,简单易懂，与真值的转换方便,缺点,异号相加时机器首先应判断数的符号，然后比较两数的绝对值，增,加了机器的复杂程度,符号位,尾数部分（真值,原码表示法,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,51,表示方法,对于

32、正数其反码与原码相同；对于,X,X,n-2,X,n-3,X,0,则反码为,X,反,0,X,n-2,X,n,3,X,0,对于负的二进制数，符号位不变，数值各位取反，即,0,变为,l,变为,0,对于,X,X,n-2,X,n-3,X,0,则反码为,X,反,1,特点,在计算机中容易实现，如触发器，一边表示原码，另一边表示反码,正数：尾数部分与真值形式相同,负数：尾数为真值数值部分按位取反,反码表示法,0,3,2,X,X,X,n,n,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,52,表示方法,对于正数其补码与原码相同；对于,X,X,n-2,X,n-3,X,0,则补码为,X,补,0,X,n-

33、2,X,n-3,X,0,对于负数,除了符号位之外数值各位取反，末尾位加,1,对于,X,X,n-2,X,n-3,X,0,则,补码为,X,补,1 +1,特点,负数用补码表示时，可把减法转化成加法，可以用加法器实现减法，简便、经济,正数：尾数部分与真值形式相同,负数：尾数为真值数值部分按位取反加,1,补,码,表,示,法,0,3,2,X,X,X,n,n,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,53,符号,S,0,1,数值位不变,原码、反码和补码间关系,x,真值,x,原,x,反,x,补,S,不变，数值位,不变,S=0,变反,S=1,S,不变，数值位,不变,S=0,变反后加,1(S=1,

34、注,S,表示符号位,记住规律,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,54,例,7,已知计算机字长为,8,位，试写出二进制,101010,和,101010,的机器中表示的原码、反码和补码,解：设该机器采用定点整数表示,则其真值形式为,X,0,101010 Y,0,101010,原,反,补,0,0,101010,Y,原,1,0,101010,Y,反,1,1,010101,Y,补,1,1,010110,原码、反码、补码应用举例,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,55,例,8,已知,X,补,101101,求真值,X,解：先由,X,补,求出,X,反,则得,X,

35、反,X,补,1,1,01101,1,1,01100,X,反,的符号位为,1,故其所对应的真值为负，且数值为,X,反,的各位取反,即,X,反,1,01100,X= -10011,原码、反码、补码应用举例,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,56,位,Bit,度量数据的,最小单位,字节,Byte,最常用的基本单位,K,kilobyte,字节,1KB =2,10,B=1024 Byte,M,megabyte,字节,1MB = 2,20,B=1024 KB,G,gigabyte,字节,1GB = 2,30,B=1024 MB,T,terabyte,字节,1TB = 2,40,B=

36、1024GB,b,7,b,6,b,5,b,4,b,3,b,2,b,1,b,0,1 0 0 1 0 1 0 1,2,7,2,4,2,2,2,0,149,信息的存储单位,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,57,什么是编码,所谓编码,code,是指按一定规则组合而成二进制数码序,列来表示数字符或其他符号,计算机中常用的编码有十进制编码,BCD,码）、可靠性编码,校验码）字符编码、操作编码及汉字编码等,4,数据的编码表示,P18,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,58,用四位二进制代码对一位十进制数进行编码，它既具有二进,制码的形式,四位二进制码,又有十

37、进制数的特点,每四位二,进制码是一位十进制数,例,1,931,10,BCD,解,9,3,1,10,1001,0011,0001,BCD,BCD,码（二,十进制码,P18,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,59,十进制,BCD,码,十进制,BCD,码,0,0000,5,0101,1,0001,6,0110,2,0010,7,0111,3,0011,8,1000,4,0100,9,1001,十进制数与,BCD,码的对照表,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,60,课堂交互,问题：已知,1101.01,2,求其对应的,BCD,编码,上一页,返,回,下一页

38、,第,1,章,计算机系统的基础知识,61,教学目的,本讲主要介绍二进制与十进制的算术运算以及二进制的逻辑运算的基,本知识，通过本讲的学习使大家对计算机中的基本运算方法有所了解,教学重点,二进制补码运算,二进制的逻辑运算,1.4,运算基础,第,1,章,计算机系统的基础知识,62,教学引入,1+1=2,1+1=10,1+1=1,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,63,计算机中的基本运算,算术运算,包括加、减、乘、除等四则运算,逻辑运算,包括逻辑乘、逻辑加、逻辑非及逻辑异或等运算,运算规则,加法规则,0 + 0 = 0 0 + 1= 1+ 0 =1,1 + 1= 0,减法规则,0,0

39、 = 0 1,0 =1 1,1=0,0,1= 1,乘法规则,0,0 = 0 0,1=1,0 = 0 1,1= 1,除法规则,0,1= 0 1,1= 1 ( 0,不能作除数,1.4.1,二进制的四则运算,P23,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,64,例,9,1010,2,0101,2,2,1 0 1 0,0 1 0 1,1 1 1 1,10,5,15,二进制数的加法运算,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,65,例,10,1110,2,1001,2,2,1 1 1 0,1 0 0 1,0 1 0 1,14,9,5,二进制数的减法运算,上一页,返,回

40、,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,66,例,11,1100,2,1001,2,2,被乘数,1 1 0 0,乘数,1 0 0 1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,乘积,1,1,0,1,1,0,0,12,9,108,二进制数的乘法运算,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,67,例,12,1001011,2,101,2,2,101,1,0,0,1,0,1,1,1 0 1,1 0 0,0,1 0 1,1 1,1,1 0 1,1 0,1,1 0 1,0 0 0,5 ) 7,5,1,1,1,1,1,5,2,5,2,5,0,5,二进制数的除法运

41、算,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,68,二进制乘法可以由“加法”和“移位”两种操作实,现。除法可以由“减法”和“移位”两种操作实现,因此，运算器中只需进行加减法及左右移位操作便,可实现四则运算,计算机中，加减法通常都用补码进行,数的乘除法运算的特点,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,69,分析,运算公式,x,补,y,补,x+y,补,例,16,设,x,0,1,1,0,1,1,0,y,1,1,1,1,0,0,1,求,x+y=,解：在计算机中，真值,x,y,表示为下列补码形式,x,补,0,0,1,1,0,1,1,0,y,补,1,0,0,0,0,1,

42、1,1,有,0,0,1,1,0,1,1,0,x,补,1,0,0,0,0,1,1,1,y,补,1,0,1,1,1,1,0,1,x,补,y,补,即,x+y,补,x,补,y,补,1,0,1,1,1,1,0,1,求得,x+y,1000011,结果正确,例：二进制补码加法运算,P24,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,70,例,17,设,x,1,0,1,0,0,1,1,y,0,1,0,0,1,0,1,求,x+y=,解：在计算机中，真值,x,y,表示为下列补码形式,x,补,0,1,0,1,0,0,1,1,y,补,0,0,1,0,0,1,0,1,有,0,1,0,1,0,0,1,1,x

43、,补,0,0,1,0,0,1,0,1,y,补,0,1,1,1,1,0,0,0,x,补,y,补,即,x+y,补,x,补,y,补,0,1,1,1,1,0,0,0,求得,x+y,1,1,1,1,0,0,0,结果正确,例：二进制补码加法运算,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,71,例,18,设,x,1,0,0,0,0,1,1,y,0,1,0,0,0,0,1,求,x+y=,解：在计算机中，真值,x,y,表示为下列补码形式,x,补,1,0,1,1,1,1,0,1,y,补,1,1,0,1,1,1,1,1,有,1,0,1,1,1,1,0,1,x,补,1,1,0,1,1,1,1,1,y,

44、补,11,0,0,1,1,1,0,0,x,补,y,补,丢失,即,x+y,补,x,补,y,补,1,0,0,1,1,1,0,0,求得,x+y,1,1,0,0,1,0,0,结果正确,例：二进制补码加法运算,上一页,返,回,下一页,注意书上错误,第,1,章,计算机系统的基础知识,72,例,19,设,x,1,0,0,0,1,0,1,y,1,1,0,0,1,1,1,求,x+y=,解：在计算机中，真值,x,y,表示为下列补码形式,x,补,0,1,0,0,0,1,0,1,y,补,0,1,1,0,0,1,1,1,有,0,1,0,0,0,1,0,1,x,补,0,1,1,0,0,1,1,1,y,补,1,0,1,0,1,1,0,0,x,补,y,补,即,x+y,补,x,补,y,补,1,0,1,0,1,1,0,0,求得,x+y,1010100,结果错误,思考：如何判断溢出现象,例：二进制补码加法运算,上一页,返,回,下一页,第,1,章,计算机系统的基础知识,73,例,17,设,x,1,0,1,0,1,0,1,y,1,1,0,0,0,0,1,求,x - y=,解,x,补,0,1,0,1,0,1,0,1,y,1,1,0,0,0,0,1,y,补,1,0,0,1,1,1,1,1,有,0,1,0,1,0,1,0,1,x,补,1,0,0,1,1,1,1,1,y,补,1,1,1,1,0,