计算机基础编程教材

1、1计算机基础教程 -主讲教师:*信息工程系第1章 计算机基础知识l本章学习目标:l通过本章的学习,大家应该掌握以下内容:l计算机的发展l计算机应用领域,基本特点l计算机数据的表示l计算机的系统组成本章要点本章要点1.1 计算机概述计算机概述1.2 微型计算机的组成微型计算机的组成1.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示1.1 计算机概述l计算机分代计算机分代l计算机的分类和应用计算机的分类和应用l计算机系统组成计算机系统组成l计算机基本工作原理计算机基本工作原理一、计算机的分代一、计算机的分代时代年份器件软件应用一 4658电子管机器语言汇编语言 科学计算二5864晶体管高级语言数据处

2、理工业控制 三6471集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域电子计算机的问世电子计算机的问世电子计算机时代的到来 1946年年2月由宾夕大学月由宾夕大学研制成功的研制成功的ENIACElectronic Numerical Integrator And Calculator电子数字积分计算机电子数字积分计算机:重达重达30吨吨:占地占地170m2:18000个电子管个电子管:保存保存80个字节个字节二、计算机的分类和应用二、计算机的分类和应用u按用途和按性能指标分类按用途和按性能指标分类u应用到社会各个领域应用到社会各个领域三、计算机系统的组成三

3、、计算机系统的组成 硬硬 件件软软 件件计算机系统的层次硬件硬件操作操作系统系统用户用户应用程序应用程序计算机系统的组成计算机系统的组成 输入设备输入设备：键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪 输出设备输出设备：显示器、打印机显示器、打印机 外外 存存：软、硬盘、光盘、闪存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备网络设备：网卡、调制解调器等：网卡、调制解调器等 操作系统：操作系统：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux语言处理程序：语言处理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 实用程序：诊断程序、排错程序等实用程序：诊断程序、排错程序等 计计算算机机系系统

4、统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件运算器运算器寄存器寄存器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机存储器随机存储器(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 办公软件包、数据库管理系统办公软件包、数据库管理系统 四、计算机的基本工作原理四、计算机的基本工作原理l指令指令l指令的执行过程指令的执行过程l程序的执行过程程序的执行过程l计算机基本工作原理计算机基本工作原理1.2 1.2 微型计算机的组成微型计算机的组成l微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成l微型计算机主要性能指标微型计算机主要性能指标一、微型计算机的系统组成一、微型计算机的

5、系统组成u系统主板（又称母板）系统主板（又称母板）uCPU（中央处理器）（中央处理器）u存储器（内存）存储器（内存）u硬盘驱动器硬盘驱动器uDVD-ROM驱动器（光驱）驱动器（光驱）u软盘驱动器（软驱）软盘驱动器（软驱）u电源电源1、系统主板 2、微处理器（CPU）l运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯片上称之运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯片上称之为为CPU (Central Processing Unit)CPU (Central Processing Unit)3、主存与辅存uROM（只读存储器）（只读存储器） 数据只能读出，断电不丢失。数据只能读出，断电不丢失。uRAM（随机存

6、取存储器）（随机存取存储器） 既允许写入也允许读出，断电信息丢失。既允许写入也允许读出，断电信息丢失。u外存储器外存储器(辅存辅存) a.软磁盘存储器：软磁盘、软磁盘驱动器、软磁软磁盘存储器：软磁盘、软磁盘驱动器、软磁盘控制器适配卡盘控制器适配卡 b.硬磁盘存储器：硬磁盘、硬磁盘驱动器、硬磁硬磁盘存储器：硬磁盘、硬磁盘驱动器、硬磁盘控制器适配卡盘控制器适配卡 c.光盘存储器：光盘盘片、光盘驱动器光盘存储器：光盘盘片、光盘驱动器 内存与外存的比较主存主存外存外存项目项目ROM RAM软盘软盘硬盘硬盘光盘光盘造价造价高高高高低低+低低低低+速度速度快快快快慢慢+慢慢慢慢+容量容量小小+小小断电断电

7、有有无无有有有有有有功能：功能： 是介于是介于CPU和内存之间的一种可高速和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，是存取信息的芯片，是CPU和和RAM之间的桥梁，之间的桥梁，用于解决用于解决CPU和内存之间的速度冲突问题。和内存之间的速度冲突问题。4、高速缓冲存储器（Cache）工作过程工作过程:CPUCacheRAM存储器层次结构 ALU寄存器寄存器 Cache存储器主存储器(RAM)辅助存储器(软盘、硬盘、光盘)后援存储器(磁带库、光盘库)二、微型计算机的主要性能指标二、微型计算机的主要性能指标l字长字长：计算机一次能直接处理的二进制数据的位计算机一次能直接处理的二进制数据的位数，字长越长计

8、算机运算速度越强数，字长越长计算机运算速度越强l运算速度运算速度：计算机每秒内执行指令的数目计算机每秒内执行指令的数目l主频：主频： CPU的时钟频率的时钟频率l内存容量：内存容量：1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB1.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示l进位计数制进位计数制l数制转换数制转换l字符的表示字符的表示 所谓进位计数制是指按进位的原则进行计所谓进位计数制是指按进位的原则进行计数。进位计数制有两个数。进位计数制有两个基本特点基本特点：一、进位计数制一、进位计数制逢逢R R进一进一采用位权表示法采用位权表示法逢逢R R进一进一 R R是指进位计数制

9、表示一位所需要的符号数目，称为是指进位计数制表示一位所需要的符号数目，称为基数基数。例如十进制数是由例如十进制数是由0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9十个十个数字符号组成，基数为数字符号组成，基数为1010，逢十进一。二进制数由，逢十进一。二进制数由0 0、1 1两两个数字符号组成，基数为个数字符号组成，基数为2 2，逢二进一。，逢二进一。 采用位权表示法采用位权表示法 处在不同位置上的数字所代表的值不同，一个数字在某处在不同位置上的数字所代表的值不同，一个数字在某个固定位置上所代表的值是确定的，这个固定位上的值个固定位置上所代表的值是确定的，这个固

10、定位上的值称为位权。位权与基数的关系是，各进位制中位权的值称为位权。位权与基数的关系是，各进位制中位权的值恰好是基数的若干次幂。恰好是基数的若干次幂。例例1在十进制数中，在十进制数中，3058.72 可表示为：可表示为： 3058.72=3103+0102+5101+8100+ 710-1+210-2例例2在二进制数中，在二进制数中，10111.01 可表示为：可表示为： 10111.01=124+023+122+121+1 20+02-1+12-2因此，任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的因此，任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。多项式之和。( ( 按权值展开按权值展

11、开 ) )二二进制：进制：用用B B表示表示如：如：101101 101101 B B八八进制：进制：用用O O表示表示如：如：567 567 O O十十进制：进制：用用D D或不加任何字母来表示或不加任何字母来表示如：如：98 98 D D 或或 9898十六十六进制：进制： 用用H H表示表示如：如：A82B A82B H H常用数制及表示常用数制及表示数制数制基本符号基本符号基值基值权权十进制十进制091010n-1二进制二进制0、122n-1八进制八进制0788n-1十六进制十六进制09A、B、C、D、E、F1616n-1表表1.1 十进制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法十进

12、制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000010101012A100011111101113B200102212110014C300113313110115D401004414111016E501015515111117F6011066161000020107011177 81000108 91001119 二、各种进制数之间的相互转换uR（R=2,8,16）进制数转换为十进制数）进制数转换为十进制数u十进制数转换为十进制数转换为R（R=2,8,16）进制数）进制数u二、八、十六进制之间的转换二、八、十六进制之间的转换1、R进制

13、数转换为十进制数l使用使用按权展开相加按权展开相加法：即各位法：即各位R进制系数乘进制系数乘以与其对应的权相加求和即为与之相对应的以与其对应的权相加求和即为与之相对应的十进制数。十进制数。步骤：步骤： 1)确定权值确定权值 2)系数乘以所在位相应权系数乘以所在位相应权 3)相加求和相加求和例 求（1100101.101）2 的等值十进制(1100101.101)(1100101.101)2 2=1=126+126+125+025+024+024+023+123+122+ 22+ 0 021+121+120+120+12-1 +02-1 +02-2+12-2+12-32-3=64+32+0+0+

14、4+0+1+0.5+0.125=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125= =（101.625101.625）1010即即 （1100101.1011100101.101）2 2= =（101.625101.625）1010解：解： =1*2 6-1 +1*2 4-1 +1*2 3-1 +1*2 1-1 =32+8+4+1 =45D=45D练练1 （101101）B=（ ）D练练2 （267）O=（ ）D解：解： =2*8 3-1 +6*8 2-1 +7*8 1-1 = 2*64+6*8+7*1=128+48+7 =183D=128+48+7 =183D练练3 （1CA）H=（ ）D

15、解；解； =1*16 3-1 +12*16 2-1 +10*16 1-1 =1*256+12*16+10*1 =458D=458D2、十进制数转换为R进制数1)整数的转换整数的转换 除除R取余法倒着写取余法倒着写2)小数部分的转换小数部分的转换 乘乘R取整法正着写取整法正着写例例4 求（求（66.625）10的二进制数的二进制数解解 先求（先求（66）10的等值二进制数的等值二进制数2 66023312160280240220211 0 即（即（66）10=（1000010）2再求（再求（0.625）10的等值二进制数的等值二进制数 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500 0

16、0.5002=1.000 1 即（即（0.625）10=（0.101）2 所以，（所以，（66.625）10=（1000010.101）2注：注：十进制小数不一定都能转换成完全等值十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进制小数的二进制小数. .解：解： 2 128 0 低位低位 2 64 0 2 32 0 2 16 0 2 8 0 2 4 0 2 2 0 2 1 1 高位高位 0所以：所以：128D=10000000B练练4 128D=（ ）B3 3、二、八、十六进制之间的转换、二、八、十六进制之间的转换 二进制数和八进制数之间的转换二进制数和八进制数之间的转换 一位八进制数就相当于一位八进制

17、数就相当于3 3位二进制数位二进制数u二到八进制：以小数点为分界线，分别向左右每三位二到八进制：以小数点为分界线，分别向左右每三位二进制数写成相应的一位八进制数二进制数写成相应的一位八进制数u八到二进制：每一位八进制数写成相应的三位二进制八到二进制：每一位八进制数写成相应的三位二进制数，即数，即3 3位二进制数取代每一位八进制数。位二进制数取代每一位八进制数。例5 把 (10110101.01101)2 转换为八进制数。 二进制数：二进制数： 010 110 101 . 011 010 l 八进制数：八进制数： 2 6 5 . 3 2例6 把 (345.23)8 转换成二进制数八进制数：八进制

18、数： 3 4 5 . 2 3 进制数：进制数： 011 100 101 . 010 011练练511011.01101B=（ ）D练练6 563.25D=（ ）B011011.01101= 011 111.011 010=37.32D563.25=101 110 011.010 101B 二进制数和十六进制数之间的转换 一位十六进制数就相当于一位十六进制数就相当于4 4位二进制数位二进制数u十六进制到二进制：每一位十六进制数写成相应的四十六进制到二进制：每一位十六进制数写成相应的四位二进制数，即位二进制数，即4 4位二进制数取代每一位十六进制数。位二进制数取代每一位十六进制数。u二到十六进制：

19、以小数点为分界线，分别向左右每四二到十六进制：以小数点为分界线，分别向左右每四位二进制数写成相应的一位十六进制数位二进制数写成相应的一位十六进制数例例7 将将10111010111101.10111B=（ ）H . 二进制数：二进制数： 0010 1110 1011 1101 . 1011 1000 十六进制数：十六进制数： 2 E B D . B 8例8 将 (3A8C.9D)16转换成二进制数。 十六进制数：十六进制数： 3 A 8 C . 9 D 0011 1010 1000 1100 . 1001 1101 二进制数：二进制数：l(3A8C.9D)16=（11101010001100.

20、10011101）2三、字符的表示三、字符的表示1、西文字符ASCII码：全称码：全称“美国信息交换标准代码美国信息交换标准代码”。 采用采用7位二进制编码，共位二进制编码，共128个个 字符。字符。 非非图形字符（控制字符）：图形字符（控制字符）： 032和和127，共，共34个个 图形字符（普通字符）：图形字符（普通字符）：33126，共，共94个个ASCII表列为高位：列为高位：d6d5d4 行为低位：行为低位：d3d2d1d0字符的表示顺序是：字符的表示顺序是：d6d5d4d3d2d1d0需要掌握的特殊字符的需要掌握的特殊字符的ASCIIASCII码码 “a”z”：1100001111

21、1010：97122 ”A”Z”：10000011011010：6590 ”0”9”：01100000111001：4857 空格字符（SP）：0100000：32 换行（LF）：0001010：10 回车（CR）：0001101：13 删除（DEL）：1111111：1272、汉字编码（以国标码为例）输入码输入码国标码国标码机内码机内码地址码地址码字形码字形码汉字输入码衡量一个汉字输入码好坏的标准衡量一个汉字输入码好坏的标准 编码短；重码少；好学好记编码短；重码少；好学好记分类：音码：以汉语拼音为基础分类：音码：以汉语拼音为基础 形码：以汉字形状为基础形码：以汉字形状为基础汉字国标码汉字国标码“国家标准信息交换汉字编码国家标准信息交换汉字编码”， 代号为代号为“GB2312-80”，简称为，简称为“国标码国标码”。共有共有6763个汉字，并把其分为两级个汉字，并把其分为两级 一级汉