第2章计算机的基础知识

1、计算机导论 1算法基础算法基础程序设计基础程序设计基础计算机的基本结构与工作原理计算机的基本结构与工作原理命题逻辑与逻辑代数基础命题逻辑与逻辑代数基础计算机的运算基础计算机的运算基础数据结构基础数据结构基础计算机导论 2v掌握数制间的转换方法以及数据在计算机掌握数制间的转换方法以及数据在计算机内部的表示形式内部的表示形式v理解逻辑代数、计算机的工作原理、程序理解逻辑代数、计算机的工作原理、程序设计以及算法与数据结构的基本知识，为设计以及算法与数据结构的基本知识，为学习本书的以下各章和后续课程打好基础学习本书的以下各章和后续课程打好基础计算机导论 3n 数制：按进位的原则进行计数称为进位计数制，

2、数制：按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。简称数制。n 位权表示法数制的特点位权表示法数制的特点数字的总个数等于基数。数字的总个数等于基数。最大的数字比基数小最大的数字比基数小1 1。每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定字所在的位置决定n 任何一个任何一个N N进制数进制数A A可表示为可表示为: :A AA An n A An n1 1 A A1 1 A A0 0.A.A1 1 A A2 2 A Am m -m A Ai iN Ni i i=n计算机导论 4n十进制：是使用数字十进制：是使用数字1 1、2 2、 、9

3、9、0 0等符号来表示数值。等符号来表示数值。n采用采用“逢十进一逢十进一”的进位计数制。的进位计数制。计算机导论 5n八卦阴阳阴阳组合组合n阴阴=0n阳阳=1计算机导论 6n二进制：使用数字二进制：使用数字0 0和和1 1等符号来表示等符号来表示数值且采用数值且采用“逢二进一逢二进一”的进位计数的进位计数制制n二进制加法和乘法运算规则：二进制加法和乘法运算规则： 0 00 00 0 0 0 0 00 0 0 01 11 1 0 0 1 10 0 1 10 01 1 1 1 0 00 0 1 11 11 1 1 1 1 11 1计算机导论 7n八进制：使用数字八进制：使用数字0 0、1 1、2

4、 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7等符号来表示数值的，且采用等符号来表示数值的，且采用“逢八进一逢八进一”的进位计数制。的进位计数制。n十六进制：使用数字十六进制：使用数字0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9和和A A、B B、C C、D D、E E、F F等符号来表示数值，其中等符号来表示数值，其中A A、B B、C C、D D、E E、F F分别表示数字分别表示数字1010、1111、1212、1313、1414、1515。十六进制的计数方法为。十六进制的计数方法为“逢十六进一逢十六进一”。计算机导论 8N NN NNN计算机导论 9v

5、除基取余法：除基取余法：“除基取余，先余为低（位），除基取余，先余为低（位），后余为高（位）后余为高（位）”。 例例2-12-1 （5555）1010（110111110111）2 2 余数余数 2 55 1 2 27 1 2 13 1 2 6 0 2 3 1 2 1 1 0计算机导论 10 例例2-2 2-2 （5555）1010（6767）8 8 余数余数 8 55 7 8 6 6 0 例例2-3 2-3 （5555）1010（3737）1616 余数余数 16 55 7 16 3 3 0计算机导论 11n乘基取整法乘基取整法: :“乘基取整，先整为高乘基取整，先整为高( (位位),),后

6、整为低后整为低( (位位) )” 例例2-4 2-4 （ 0.6250.625）1010（0.1010.101）2 2 0.625 整数整数 2 1 .25 1 0.25 2 0.5 0 2 1.0 1计算机导论 12例例2-5 2-5 （0.320.32）1010（0.01010.0101）2 2 0.32 整数整数 2 0.64 0 2 1.28 1 0.28 2 0.56 0 2 1.12 1 (0.6875) 10= 计算机导论 13n十进制小数并不是都能够用有限位的其他十进制小数并不是都能够用有限位的其他进制数精确地表示进制数精确地表示, ,这时应根据精度要求转换这时应根据精度要求转

7、换到一定的位数为止，作为其近似值。到一定的位数为止，作为其近似值。n如果一个十进制数既有整数部分，又有小如果一个十进制数既有整数部分，又有小数部分，则应将整数部分和小数部分分别进数部分，则应将整数部分和小数部分分别进行转换。行转换。(53.6875)(53.6875)1010 计算机导论 14n 位权法：把各非十进制数按权展开，然后求和。位权法：把各非十进制数按权展开，然后求和。n 例例2-7 2-7 （1011010110）2 2 1 12 24 40 02 23 31 12 22 21 12 21 10 02 20 016160 04 42 20 0 （2222）1010n 例例2-8 2

8、-8 （10101.10110101.101）2 2 1 12 24 40 02 23 31 12 22 20 02 21 11 12 20 0 1 12 2-1-1+0+02 2 2 21 12 23 3 16160 04 40 01 10.50.50 00.125 0.125 （21.62521.625）1010n 例例2-9 2-9 （12071207）8 81 18 8 3 32 28 8 2 20 08 8 1 17 78 8 0 05125121281280 07 7 （647647）1010n 例例2-102-10（1B2E1B2E）16161 116 16 3 3B B1616

9、 2 22 21616 1 1E E16 16 0 01 14096409611112562562 2161614141 1（69586958）1010计算机导论 15n二进制数转换为八进二进制数转换为八进制数：以小数点为界，制数：以小数点为界，将整数部分自右向左和将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别小数部分自左向右分别按每三位为一组（不足按每三位为一组（不足三位用三位用0 0补足），然后补足），然后将各个三位二进制数转将各个三位二进制数转换为对应的一位八进制换为对应的一位八进制数。数。二进制二进制八进制八进制000000110102011310041015110611170 xx xxx

10、xxx . xxx xx0计算机导论 16v八进制数转换为二进制数：把每一位八进八进制数转换为二进制数：把每一位八进制数转换为对应的三位二进制数。制数转换为对应的三位二进制数。例例2-112-11（10111001010.1011011）2（010 111 001 010 . 101 101 100）2 （2712.554）8 例例 2 - 1 22 - 1 2 （ 4 5 6 . 1 7 44 5 6 . 1 7 4 ）8 8 （ （ 1 0 0 1 0 0 101110.001 111 100101110.001 111 100）2 2 （100101110.001111110010111

11、0.0011111）2 2计算机导论 17v以小数点为界，以小数点为界，将整数部分自右将整数部分自右向左和小数部分向左和小数部分自左向右分别按自左向右分别按每四位为一组，每四位为一组，不足四位用不足四位用0 0补补足，然后将各个足，然后将各个四位二进制数转四位二进制数转换为对应的一位换为对应的一位十六进制数十六进制数二进制二进制十六进制十六进制0000000011001020011301004010150110601117二进制二进制十六进制十六进制10008100191010A1011B1100C1101D1110E1111F0XXX XXXX.XXXX XXX00XXX XXXX.XXXX

12、 XXX0计算机导论 18n十六进制数转换为二进制数：把每一位十六十六进制数转换为二进制数：把每一位十六进制数转换为对应的四位二进制数。进制数转换为对应的四位二进制数。 例例2-13 2-13 （10111001010.101101110111001010.1011011）2 2 （0101 1100 1010.1011 01100101 1100 1010.1011 0110）2 2 （5CA.B65CA.B6）1616 例例2-14 2-14 （1A9F.1BD 1A9F.1BD ）1616（0001 1010 0001 1010 1001 1111.0001 1011 11011001

13、1111.0001 1011 1101）2 2（1101010011111.0001101111011101010011111.000110111101）2 2计算机导论 19v原码表示法：用符号位和数值表示带符号数，原码表示法：用符号位和数值表示带符号数，正数的符号位用正数的符号位用“0 0”表示，负数的符号位用表示，负数的符号位用“1 1”表示，数值部分用二进制形式表示。表示，数值部分用二进制形式表示。v反码表示法：正数的反码与原码相同，负数的反码表示法：正数的反码与原码相同，负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。反码为对该数的原码除符号位外各位取反。v补码表示法：正数的补码与原码相

14、同，负数的补码表示法：正数的补码与原码相同，负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加后在最后一位加1 1。v数的原码表示适合于进行乘除运算；补码用于数的原码表示适合于进行乘除运算；补码用于进行加减运算进行加减运算计算机导论 20n设设X=+62 Y=-62，求原、反、补码。，求原、反、补码。nX原原=0 111110 Y原原=1 111110nX反反=0 111110 Y反反=1 000001nX补补=0 111110 Y补补=1 000010计算机导论 21计算机导论 22v定点小数格式：把小数点固定在数值部分最高位的定点小数格式：

15、把小数点固定在数值部分最高位的左边。左边。 N N0 0 . N . N-1-1 N N-2-2 . N . N-m-m 符号位符号位 小数点小数点 数值部分数值部分 v数的范围：二进制的（数的范围：二进制的（m+1m+1）位定点小数格式的数）位定点小数格式的数N N，所能表示的数的范围为，所能表示的数的范围为N N 1 1 2 2-m-m。计算机导论 23v定点整数格式：把小数点固定在数值部定点整数格式：把小数点固定在数值部分最低位的右边。分最低位的右边。 N N0 0 N Nm m N Nm-1m-1 . N . N2 2 N N1 1 . . 符号位符号位 数值部分数值部分 小数点小数点

16、 v数的范围：二进制的（数的范围：二进制的（m+1m+1）位定点整数）位定点整数格式的数格式的数N N，所能表示的数的范围为，所能表示的数的范围为N N 2 2m m 1 1。计算机导论 24v浮点表示法：小数点的位置不固定，一个浮点数分为阶浮点表示法：小数点的位置不固定，一个浮点数分为阶码和尾数两部分。码和尾数两部分。v阶码：用于表示小数点在该数中的位置，是一个整数。阶码：用于表示小数点在该数中的位置，是一个整数。v尾数：用于表示数的有效数值，可以采用整数或纯小数尾数：用于表示数的有效数值，可以采用整数或纯小数两种形式两种形式v可供选择的一种位数分配形式：设字长为可供选择的一种位数分配形式：

17、设字长为3232位位 符号位符号位 阶码部分阶码部分 尾尾 数数 部部 分分 1 1位位 8 8位位2323位位v规格化的浮点数：为了提高浮点数表示的精度通常规定规格化的浮点数：为了提高浮点数表示的精度通常规定其尾数的其尾数的最高位必须是非零的有效位，最高位必须是非零的有效位，称为浮点数的规称为浮点数的规格化形式。格化形式。1272412812)21 (22计算机导论 25111111111111111111111111111111111111111111111101111111011111110 0v 最大值为：最大值为： + +（1-2-1-2-2323）x 2x 2127127v最小值为

18、：最小值为：1 1位位 8 8位位 2323位位100000000000000000000001000000000000000000000001111111011111110 01 1位位 8 8位位 2323位位+2+2-1 -1 x 2x 2-128-128计算机导论 26nBCDBCD码：是一种二码：是一种二十进制的编码，使十进制的编码，使用四位二进制数表示用四位二进制数表示一位十进制数。（一位十进制数。（84218421码）码）n十进制数与十进制数与BCDBCD码码之间的转换：可按位之间的转换：可按位（或四位二进制数组（或四位二进制数组）直接进行。）直接进行。十进制十进制BCDBCD码

19、码00000100012001030011401005010160110701118100091111计算机导论 27n ASCII(American Standards Committee of ASCII(American Standards Committee of Iformation)Iformation)码码: :是由美国信息交换标准委员会制是由美国信息交换标准委员会制定的、国际上使用最广泛的字符编码方案。定的、国际上使用最广泛的字符编码方案。nASCIIASCII码的编码方案：采用码的编码方案：采用7 7位二进制数表位二进制数表示一个字符，把示一个字符，把7 7位二进制数分为高三

20、位位二进制数分为高三位（b b7 7b b6 6b b5 5）和低四位）和低四位 b b4 4b b3 3b b2 2b b1 1）n7 7位位ASCIIASCII编码表：利用该表可以查找数字编码表：利用该表可以查找数字、运算符、标点符号以及控制符等字符与、运算符、标点符号以及控制符等字符与ASCIIASCII码之间的对应关系。码之间的对应关系。计算机导论 28 高位高位低位低位0000010100111001011101110000NULDLESP00001SOHDC1!10010STXDC2“20011EXTDC3#30100EOTDC4$40101ENQNAK%50110ACKSYN&6

21、0111BELETB71000BSCAN(81001HTEM)91010LFSUB*:1011VTESC+;1100FFFS,1111SIUS/?_DEL计算机导论 29nGB2312-80:6763GB2312-80:6763个汉字，个汉字，1 1级级37553755，2 2级级3008.3008.n汉字输入码：由输入设备产生的汉字编码汉字输入码：由输入设备产生的汉字编码，如区位码、国标码、拼音码、新全拼、，如区位码、国标码、拼音码、新全拼、新双拼、五笔字型码、简码、表形码、自新双拼、五笔字型码、简码、表形码、自然码、智能然码、智能ABCABC汉字输入码等。汉字输入码等。n汉字内码：用于计算

22、机内部存储和处理的汉字内码：用于计算机内部存储和处理的汉字编码，通常由该汉字的国标码的两个汉字编码，通常由该汉字的国标码的两个字节（最高位置字节（最高位置“1 1”）形成。）形成。计算机导论 30。.00102844447C4444n 汉字字形码：确定一个汉字字形点阵的编码，汉字字形码：确定一个汉字字形点阵的编码，用于汉字显示和打印输出。保留在存储介质中用于汉字显示和打印输出。保留在存储介质中的全部汉字字形码称为字库。的全部汉字字形码称为字库。n 48 X 48点阵需要多少个字节？点阵需要多少个字节？计算机导论 31计算机导论 32n汉字交换码：用于在不同的汉字信息处理汉字交换码：用于在不同的

23、汉字信息处理系统之间或与其他计算机系统之间进行信系统之间或与其他计算机系统之间进行信息交换。息交换。n汉字地址码：表示汉字字形信息在汉字库汉字地址码：表示汉字字形信息在汉字库中的地址，用于在汉字库中查找汉字字形中的地址，用于在汉字库中查找汉字字形信息的汉字地址码等。信息的汉字地址码等。计算机导论 33v奇偶校验码：在表示数据的奇偶校验码：在表示数据的N N位代码中增加一位代码中增加一位奇偶校验位，使位奇偶校验位，使N N1 1位中位中“1 1”的个数为奇的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。数（奇校验）或偶数（偶校验）。v海明校验码：在有效信息代码中增加校验位海明校验码：在有效信息代码中增加

24、校验位，用来校验代码中，用来校验代码中“1 1”的个数是奇数（奇校的个数是奇数（奇校验）还是偶数（偶校验），通过奇偶校验可验）还是偶数（偶校验），通过奇偶校验可以发现代码传输过程中的错误并自动校正。以发现代码传输过程中的错误并自动校正。v应用：用于计算机各部件之间信息传输以及应用：用于计算机各部件之间信息传输以及计算机网络的信息传输。计算机网络的信息传输。100011计算机导论 34v命题：有具体意义且能够判断真假的陈述句。命题：有具体意义且能够判断真假的陈述句。v命题的真值命题的真值: :命题所具有的值命题所具有的值“真真”(true(true，简记为，简记为T)T)或或“假假”（false

25、,false,简记为简记为F F）称为其真值。）称为其真值。v命题标识符：表示命题的符号，该标识符称为命题命题标识符：表示命题的符号，该标识符称为命题常量。常量。v原子命题：不能分解为更为简单的陈述句的命题；原子命题：不能分解为更为简单的陈述句的命题；v复合命题：将原子命题用连接词和标点符号复合而复合命题：将原子命题用连接词和标点符号复合而成的命题。成的命题。命题命题计算机导论 35n“与与”( ):( ):两个命题两个命题A A和和B B的的“与与”( (又称为又称为A A和和B B的的“合取合取”) )是一个复合命题，记为是一个复合命题，记为ABAB。当且仅当当且仅当A A和和B B同时为

26、真时同时为真时ABAB为真，在其他的为真，在其他的情况下情况下ABAB的真值均为假的真值均为假. . AB AB的真值表的真值表: : A A B B AB AB T T T T T T T T F F F F F F T T F F F F F F F F计算机导论 36v“或或”（）：两个命题）：两个命题A A和和B B的的“或或”（又称（又称为为A A和和B B的的“析取析取”）是一个复合命题，记为）是一个复合命题，记为ABAB。当且仅当。当且仅当A A和和B B同时为假时同时为假时ABAB为假，在为假，在其他的情况下其他的情况下ABAB的真值均为真。的真值均为真。 ABAB的真值表：的

27、真值表： A A B B AB AB T T T T T T T T F F T T F F T T T T F F F F F F计算机导论 37v“非非”（）：命题）：命题A A的的“非非”（又称为（又称为A A的的“否定否定”）是一个复合命题，记为）是一个复合命题，记为 A A。若。若A A为为真，则真，则A A为假；若为假；若A A为假，则为假，则A A为真。为真。v A A的真值表：的真值表： A AAAT TF FF FT T计算机导论 38n “异或异或” （）：两个命题的）：两个命题的A A和和B B的的“异或异或”（又称为（又称为A A和和B B的的“不可兼或不可兼或”）是一

28、个复合命）是一个复合命题，记为题，记为ABAB。当且仅当。当且仅当A A和和B B同时为真或者同同时为真或者同时为假时时为假时ABAB为假，在其他的情况下为假，在其他的情况下ABAB的真的真值为真。值为真。 ABAB的真值表：的真值表： A A B B ABAB T T T T F F T T F F T T F F T T T T F F F F F F计算机导论 39v“条件条件”（ ）：两个命题的）：两个命题的A A和和B B的的“条件条件”是一个是一个复合命题，记为复合命题，记为nAB,AB,读作读作“如果如果A A，则，则B B”。 当且仅当当且仅当A A的真值为真，的真值为真，B

29、B的真值为假时，的真值为假时，ABAB为假，在其他的情况下为假，在其他的情况下ABAB的真值均的真值均为真。为真。vABAB的真值表：的真值表： A A B B A BA B T T T T T T T T F F F F F F T T T T F F F F T T计算机导论 40v“双条件双条件”( ):( ):两个命题的两个命题的A A和和B B的的“双条件双条件”（又（又称为称为A A当且仅当当且仅当B B）是一个复合命题，记为）是一个复合命题，记为A BA B，读，读作作“A A当且仅当当且仅当B B”。 当且仅当当且仅当A A的真值与的真值与B B的真值相同的真值相同时，时， A

30、 BA B为真，否则为真，否则A BA B的真值均为假。的真值均为假。vA BA B的真值表：的真值表： A A B B A BA B T T T T T T T T F F F F F F T T F F F F F F T T计算机导论 41v命题公式：命题公式： 由命题变元、连接词和括号组成的合式由命题变元、连接词和括号组成的合式的式子称为命题公式。的式子称为命题公式。v命题公式等价：如果两个不同的命题公式命题公式等价：如果两个不同的命题公式P P和和Q Q，无论，无论其命题变元取什么值它们的真值都相同，则称该两个其命题变元取什么值它们的真值都相同，则称该两个命题公式等价，记为命题公式等

31、价，记为P PQ Q。v例例2-252-25证明证明 （ABAB）与）与ABAB是等价的。是等价的。 A AB B（ABAB）ABABT TT T F F F F T T F F T T T T F F T T F F F F F F F F F F F F 计算机导论 42n其中其中A A、B B、C C等为命题变元，等为命题变元，T T表示表示“真真”，F F表示表示“假假”v零律：零律： AFAFA Av AF AFF Fv幺律：幺律： ATATT Tv A T A TA A v幂等律：幂等律：AAAAA Av A A A AA Av求补律：求补律：AAAAT Tv AA AAF Fv交

32、换律：交换律：ABABBABAv AB ABBABA计算机导论 43v结合律：结合律：AA（BCBC）（）（ABAB）C C A A（BCBC）（）（ABAB）C Cv分配律：分配律：AA（BCBC）（ABAB）（ACAC） ABCABC（ABAB）（ACAC）v吸收律：吸收律：ABABABABA A （ABAB）（ABAB）A Av狄摩根定律：狄摩根定律：（ABAB）ABAB （ABAB）ABABv双重否定律：双重否定律： A AA A计算机导论 44n例例2-262-26证明狄摩根定律之一：证明狄摩根定律之一：（ABAB）ABAB。A A BABAB （ABAB） AABB ABABT T

33、 T TT TF FF FF FF FT T F FF FT TF FT TT TF F T TF FT T T TF FT TF F F FF FT TT TT TT T计算机导论 45v零律：零律： A A0 0A A A 0 A 00 0v幺律：幺律： A A1 11 1 A 1 A 1A A v幂等律：幂等律：A AA AA A A A A AA Av求补律：求补律：A A 1 1 A A 0 0 计算机导论 46v交换律：交换律：A AB BB BA A A B A BB AB Av结合律：结合律：A A（B BC C）（）（A AB B）C C A A（B CB C）（）（A BA

34、 B）C Cv分配律：分配律：A A（B BC C）A BA BA CA C A AB CB C（A AB B）（）（A AC C）v吸收律：吸收律：v狄摩根定律：狄摩根定律： v双重否定律：双重否定律： A)BB)(A(A A,BAABAA BAAB,BABA计算机导论 47n例例2-272-27试将逻辑函数试将逻辑函数F FA A B B化简。化简。 解：解：F FA A B B （A A ）(A(AB)B)（分配律）（分配律） 1 (A1 (AB) B) （求补律）（求补律） A AB B （幺律）（幺律）n例例2-282-28试将逻辑函数试将逻辑函数 化简。化简。解：解： （分配律）（

35、分配律） （求补律）（求补律） ( (求补律）求补律）1AA)B(BA)BA(BBABABAABFBABABAABF计算机导论 48计算机导论 49计算机导论 50辅助存储器辅助存储器内存储器内存储器运运 算算 器器 控制控制 器器输入设备输入设备输出设备输出设备 程序程序原始数据原始数据 运算运算 结果结果控制信息控制信息数据数据计算机导论 51n 运算器：对二进制数进行运算的部件。它完成各运算器：对二进制数进行运算的部件。它完成各种算术运算、逻辑运算、比较运算、移位运算以种算术运算、逻辑运算、比较运算、移位运算以及字符运算等。及字符运算等。n 运算器的组成：算术逻辑部件和寄存器等组成。运算

36、器的组成：算术逻辑部件和寄存器等组成。n 寄存器用来暂存参加运算的操作数或中间结果，寄存器用来暂存参加运算的操作数或中间结果，常用的寄存器有累加寄存器、暂存寄存器、标志常用的寄存器有累加寄存器、暂存寄存器、标志寄存器和通用寄存器等。寄存器和通用寄存器等。n 运算器的主要技术指标：运算速度，其单位是运算器的主要技术指标：运算速度，其单位是MIPSMIPS（百万指令（百万指令/ /秒），通常是按照一定的频度秒），通常是按照一定的频度执行各类指令的统计值。执行各类指令的统计值。计算机导论 52v存储器：用来存储数据和程序的部件。存储器：用来存储数据和程序的部件。v存储单位：存储单位：“位位”（bit

37、bit）、）、“字节字节”（bytebyte）、）、“字字”和和“字长字长”v存储容量：存储器所包含的存储单元的总存储容量：存储器所包含的存储单元的总数，其单位为数，其单位为K Kv1KB1KB1024 B 1024 B （2 21010）v1MB1MB1024 KB 1024 KB （2 22020）v1GB1GB1024 MB 1024 MB （2 23030）v1TB1TB1024 GB 1024 GB （2 24040）v1PB1PB1024 TB 1024 TB （2 25050）v1EB1EB1024 PB 1024 PB （2 26060）地址编号内容123N计算机导论 53内存

38、储器：又称为主存储器，简称为内存内存储器：又称为主存储器，简称为内存或主存，用来存放现行程序的指令和数据或主存，用来存放现行程序的指令和数据。包括随机存取存储器（。包括随机存取存储器（RAMRAM）和只读存）和只读存储器（储器（ROMROM）等。）等。正在运行的的程序和数正在运行的的程序和数据。容量小、速度快和价格高。据。容量小、速度快和价格高。 外存储器：又称为辅助存储器，简称为外外存储器：又称为辅助存储器，简称为外存或辅存，用来存放需要长期保存的信息存或辅存，用来存放需要长期保存的信息。暂时不用的程序和数据。容量大、速度暂时不用的程序和数据。容量大、速度慢和价格便宜。慢和价格便宜。 计算机

39、导论 54n内存储器：又称为主存储器，简称为内存内存储器：又称为主存储器，简称为内存或主存，用来存放现行程序的指令和数据或主存，用来存放现行程序的指令和数据。包括随机存取存储器（。包括随机存取存储器（RAMRAM）和只读存）和只读存储器（储器（ROMROM）等。）等。正在运行的的程序和数正在运行的的程序和数据。容量小、速度快和价格高。据。容量小、速度快和价格高。n外存储器：又称为辅助存储器，简称为外外存储器：又称为辅助存储器，简称为外存或辅存，用来存放需要长期保存的信息存或辅存，用来存放需要长期保存的信息。暂时不用的程序和数据。容量大、速度暂时不用的程序和数据。容量大、速度慢和价格便宜。慢和价

40、格便宜。计算机导论 55v控制器：是指挥计算机的各个部件按照指令的功控制器：是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件。能要求协调工作的部件。v控制器的组成：控制器的组成： 程序计数器（程序计数器（PCPC）：用来对程序中的指令进行）：用来对程序中的指令进行计数，使控制器能依次读取指令；计数，使控制器能依次读取指令； 指令寄存器（指令寄存器（IRIR）：在指令执行期间暂时保存）：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。正在执行的指令。 指令译码器（指令译码器（IDID）：用来识别指令的功能，分）：用来识别指令的功能，分析指令的操作要求。析指令的操作要求。 时序控制电路：用来生成时序信

41、号，以协调在时序控制电路：用来生成时序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作。指令执行周期内各部件的工作。 微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。计算机导论 56v输入输入/ /输出设备：简称为输出设备：简称为I/OI/O设备，是外部与计设备，是外部与计算机交换信息的渠道。算机交换信息的渠道。v输入设备：用于输入程序、数据、操作命令、输入设备：用于输入程序、数据、操作命令、图形、图像以及声音等信息。常用的输入设备图形、图像以及声音等信息。常用的输入设备有键盘、鼠标器、扫描仪、光笔、数字化仪以有键盘、鼠标器、扫描仪、光笔、数字化仪以及语音输入装置等。

42、及语音输入装置等。v输出设备：用于显示或打印程序、运算结果、输出设备：用于显示或打印程序、运算结果、文字、图形、图像等，也可以播放声音。常用文字、图形、图像等，也可以播放声音。常用的输出设备有显示器、打印机、的输出设备有显示器、打印机、XYXY绘图仪以及绘图仪以及声音播放装置等。声音播放装置等。计算机导论 57v指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，它规指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。定了计算机能完成的某一种操作。v指令系统：一台计算机能执行的所有指令的集合。指令系统：一台计算机能执行的所有指令的集合。v指令的格式：一条指令由操作码和地址码组成。操指

43、令的格式：一条指令由操作码和地址码组成。操作码规定了该指令进行的操作种类；地址码给出了作码规定了该指令进行的操作种类；地址码给出了操作数、结果以及下一条指令的地址。操作数、结果以及下一条指令的地址。操作码操作码地址码地址码计算机导论 58n数据传送型指令数据传送型指令n数据处理型指令数据处理型指令n输入输出型指令输入输出型指令n硬件控制指令硬件控制指令n什么是程序？什么是程序？计算机导论 59n见教材见教材5252页页 图图2-6 2-6 指令的执行过程指令的执行过程计算机导论 60v取指令：即按照指令计数器中的地址，从内取指令：即按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器

44、中。存储器中取出指令，并送往指令寄存器中。v分析指令：即对指令寄存器中存放的指令进分析指令：即对指令寄存器中存放的指令进行分析，由操作码确定执行什么操作，由地行分析，由操作码确定执行什么操作，由地址码确定操作数的地址。址码确定操作数的地址。v执行指令：即根据分析的结果，由控制器发执行指令：即根据分析的结果，由控制器发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。完成该指令所要求的操作。v上述步骤完成后，指令计数器加上述步骤完成后，指令计数器加1 1，为执行下，为执行下一条指令做好准备。如果遇到转移指令，则一条指令做好准备。如果遇到转移指令，

45、则将转移地址送入指令计数器。将转移地址送入指令计数器。计算机导论 61v精简指令集技术精简指令集技术v高速缓冲存储技术高速缓冲存储技术v虚拟存储技术虚拟存储技术v指令流水线技术指令流水线技术v并行处理技术并行处理技术计算机导论 62n解决解决CPU和主存之间的速度不匹配问题。和主存之间的速度不匹配问题。计算机导论 63n即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，当内存占用完时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张 。计算机导论 64v机器语言：由计算机的指令系统组成，使用机器语言编写机器语言：由计算机的指令系统组成，使用机器语言编写的程序计算机能够直接理解并执行，但编程和理解都十分的程序

46、计算机能够直接理解并执行，但编程和理解都十分的困难。的困难。v汇编语言：使用汇编语言：使用“助忆符助忆符”来表示指令的操作码，并使用来表示指令的操作码，并使用存储单元或寄存器的名字表示地址码，以便于记忆和书写存储单元或寄存器的名字表示地址码，以便于记忆和书写。v高级程序设计语言：是一种与机器的指令系统无关、表达高级程序设计语言：是一种与机器的指令系统无关、表达形式更接近于被描述的问题的程序设计语言，便于程序的形式更接近于被描述的问题的程序设计语言，便于程序的编写。使用高级程序设计语言编写的程序称为源程序，它编写。使用高级程序设计语言编写的程序称为源程序，它必须经过程序设计语言翻译系统的处理后才

47、能执行。必须经过程序设计语言翻译系统的处理后才能执行。面向过程程序设计语言面向过程程序设计语言面向对象程序设计语言面向对象程序设计语言汇编程序汇编程序编译程序编译程序 解释程序解释程序程序设计语言程序设计语言计算机导论 65v程序设计：是一个使用程序设计语言产程序设计：是一个使用程序设计语言产生一系列的指令以告诉计算机该做什么生一系列的指令以告诉计算机该做什么的过程。的过程。v广义的程序设计：广义的程序设计： 需求分析需求分析 总体设计总体设计 详细设计详细设计 编码编码 测试测试 运行与维护运行与维护计算机导论 66n结构化程序设计：采用自顶向下逐步求精结构化程序设计：采用自顶向下逐步求精的

48、设计方法和单入口单出口的控制成分（的设计方法和单入口单出口的控制成分（顺序、分支和循环）。顺序、分支和循环）。 T FTF条件AAB（a）顺序结构 （b）选择型分支结构 （c）循环结构AB条件计算机导论 67v标识符：按意命名、保留字用大写字母、使用统标识符：按意命名、保留字用大写字母、使用统一的缩写规则。一的缩写规则。v表达式：使用括号、使用库函数、条件化简、函表达式：使用括号、使用库函数、条件化简、函数与过程数与过程v模块化：模块的独立性（高内聚、低耦合）、模模块化：模块的独立性（高内聚、低耦合）、模块的规模适中。块的规模适中。v程序行的排列格式：排列格式美观、层次分明、程序行的排列格式：

49、排列格式美观、层次分明、使用统一的缩进格式，同一嵌套深度并列的语句使用统一的缩进格式，同一嵌套深度并列的语句对齐。对齐。v注释：添加必要的注释，以说明程序、过程和语注释：添加必要的注释，以说明程序、过程和语句等的功能及注意事项。句等的功能及注意事项。计算机导论 68v算法：是由一系列规则组成的过程，这些规算法：是由一系列规则组成的过程，这些规则确定了一个操作的顺序，以则确定了一个操作的顺序，以 便能在有限便能在有限步骤内得到特定问题的解。步骤内得到特定问题的解。v算法的性质：算法的性质：确定性确定性通用性通用性有限性有限性v算法的描述工具：算法的描述工具：自然语言自然语言流程图流程图算法描述语

50、言算法描述语言计算机导论 69n例例2-322-32若给定两个正整数若给定两个正整数m m和和n n，试写出求它，试写出求它们的最大公因子的算法。们的最大公因子的算法。n该算法的步骤用文字表述如下：该算法的步骤用文字表述如下： 第第1 1步：读入两个正整数步：读入两个正整数m m和和n n（设（设mnmn）。）。 第第2 2步：求步：求m m和和n n的余数的余数r rmodmod（m,nm,n）。）。 第第3 3步：用步：用n n的值取代的值取代 m m，用，用r r的值取代的值取代n n。 第第4 4步：判别步：判别r r的值是否为零，如果的值是否为零，如果r r0 0，则则m m为最大公

51、因子；否则返回为最大公因子；否则返回 第第2 2步。步。 第第5 5步：输出步：输出m m的值，即为最大公因子。的值，即为最大公因子。计算机导论 70nPROCEDURE EuclidPROCEDURE Euclid；n BEGINBEGINn READ READ（m,nm,n）; ;n REPEAT; REPEAT;n r:=MOD r:=MOD（m,nm,n）; ;n m:=n; m:=n;n n:=r; n:=r;n UNTIL r UNTIL r0;0;n WRITE (m) WRITE (m)n ENDEND计算机导论 71 m=n BEGIN READ m，n r=mod(m,nr=mod(m,n)n=rWRITE mr0ENDYN计算机导论 72v数据：描述客观事物的数、字符以及所有能输数据：描述客观事物的数、字符以及所有能输入到计算机并被计算机程序处理的符号的集合入到计算机并被计算机程序处理的符号的集合，如数值、字符、图形、图像、声音等。，如数值、字符、图形、图像、声音等。v数据结构：带有结构的数据元素的集合，结构数据结构：带有结构的数据元素的集合，结构反映了数据元素相互之间存在的某种联