第1章计算机基础知识

1、第1章 计算机和计算机中的数据 第第1 1章章 计算机基础知识计算机基础知识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述1.2 1.2 计算机中的常用数制计算机中的常用数制 1.3 1.3 计算机中的数据和编码计算机中的数据和编码 1.4 1.4 数的表示方法数的表示方法 1.5 1.5 计算机的指令和指令系统（计算机的指令和指令系统（* *） 习题习题 第1章 计算机和计算机中的数据 1.1 计计 算算 机机 概概 述述1.1.1 计算机的产生和发展计算机的产生和发展 计算机计算机 (Computer) 是一种由电子器件构成的、具是一种由电子器件构成的、具有计算能力和逻辑判断能力以及自动控制和记忆

2、功能有计算能力和逻辑判断能力以及自动控制和记忆功能的信息处理机器。的信息处理机器。 第1章 计算机和计算机中的数据 1. 第一代第一代电子管计算机电子管计算机 (19461957) 这一代计算机的主要特点是：采用电子管作为基本这一代计算机的主要特点是：采用电子管作为基本逻辑部件；主存采用水银延迟线、静电存储器、磁鼓逻辑部件；主存采用水银延迟线、静电存储器、磁鼓等；外部设备采用纸带、卡片、磁带等；运算速度为等；外部设备采用纸带、卡片、磁带等；运算速度为几千次每秒到几万次每秒；使用机器语言和汇编语言、几千次每秒到几万次每秒；使用机器语言和汇编语言、无操作系统；主要用于科学计算；体积庞大、笨重、无操

3、作系统；主要用于科学计算；体积庞大、笨重、耗电多、可靠性差、速度慢。耗电多、可靠性差、速度慢。第1章 计算机和计算机中的数据 2. 第二代第二代晶体管计算机晶体管计算机 (19581964) 这一代计算机的主要特点是：采用半导体晶体管作这一代计算机的主要特点是：采用半导体晶体管作为逻辑部件；使用磁芯作为主存储器，磁盘、磁带作为逻辑部件；使用磁芯作为主存储器，磁盘、磁带作为辅助存储器；输入为辅助存储器；输入/输出方式有了很大改进；运算速输出方式有了很大改进；运算速度达到度达到100万次每秒以上；开始使用操作系统，有了高万次每秒以上；开始使用操作系统，有了高级语言，如级语言，如FORTRAN、AL

4、GOL60等；主要用于科学等；主要用于科学计算和自动控制。计算和自动控制。第1章 计算机和计算机中的数据 3. 第三代第三代集成电路计算机集成电路计算机 (19651969) 这一代计算机的主要特点是：使用中、小规模集这一代计算机的主要特点是：使用中、小规模集成电路作为逻辑部件，开始使用半导体存储器，辅助成电路作为逻辑部件，开始使用半导体存储器，辅助存储器仍以采用磁盘、磁带为主；运算速度达到存储器仍以采用磁盘、磁带为主；运算速度达到1000万次每秒以上；产品向标准化、模块化和系列化的方万次每秒以上；产品向标准化、模块化和系列化的方向发展；出现了计算机网络；操作系统进一步完善，向发展；出现了计算

5、机网络；操作系统进一步完善，高级语言数量增多；除了用于科学计算和自动控制外，高级语言数量增多；除了用于科学计算和自动控制外，还开始用于数据信息处理和事物管理等方面。还开始用于数据信息处理和事物管理等方面。第1章 计算机和计算机中的数据 4. 第四代第四代大规模、超大规模集成电路计算机大规模、超大规模集成电路计算机 (1971至今至今) 这一代计算机的主要特点是：使用大规模、超大规这一代计算机的主要特点是：使用大规模、超大规模集成电路作为逻辑部件；主存储器采用半导体存储模集成电路作为逻辑部件；主存储器采用半导体存储器，辅助存储器采用大容量软、硬磁盘和光盘，存储器，辅助存储器采用大容量软、硬磁盘和

6、光盘，存储容量可达上百吉字节容量可达上百吉字节 (GB)；外部设备有了很大发展，；外部设备有了很大发展，采用光字符阅读器采用光字符阅读器 (OCR) 、扫描仪、激光打印机、绘、扫描仪、激光打印机、绘图仪等等，它们与多媒体技术的结合，图仪等等，它们与多媒体技术的结合，第1章 计算机和计算机中的数据 产生了大量高性能的多媒体计算机；计算机运算速产生了大量高性能的多媒体计算机；计算机运算速度达到上千亿次每秒；操作系统不断发展、完善，数度达到上千亿次每秒；操作系统不断发展、完善，数据库管理系统进一步发展，软件行业发展为现代新型据库管理系统进一步发展，软件行业发展为现代新型的产业领域；在此阶段，数据通信

7、、计算机网络有了的产业领域；在此阶段，数据通信、计算机网络有了很大发展，各种局域网、广域网遍及全球；尤其是很大发展，各种局域网、广域网遍及全球；尤其是20世纪世纪80年代以来，微型机异军突起，开辟了计算机的年代以来，微型机异军突起，开辟了计算机的新纪元。新纪元。第1章 计算机和计算机中的数据 1.1.2 计算机的特点与分类计算机的特点与分类 1计算机的特点计算机的特点 从古到今，人类发明了数不清的机器。几乎所有的从古到今，人类发明了数不清的机器。几乎所有的机器都是人类体能的一种延伸，唯独计算机有别于其机器都是人类体能的一种延伸，唯独计算机有别于其它任何机器，它是个电脑，在一定条件下能代替人脑它

8、任何机器，它是个电脑，在一定条件下能代替人脑自动工作。在我们学习和应用计算机之前，了解它的自动工作。在我们学习和应用计算机之前，了解它的一些特点是有好处的。一些特点是有好处的。第1章 计算机和计算机中的数据 1) 运算速度快运算速度快 现在高性能的计算机每秒能进行上千亿次加减运现在高性能的计算机每秒能进行上千亿次加减运算。在很多场合下，运算速度起决定作用。算。在很多场合下，运算速度起决定作用。 2) 运算精度高运算精度高 计算机的计算精度在理论上不受限制，一般的计计算机的计算精度在理论上不受限制，一般的计算机均能达到算机均能达到15位有效数字，经过技术处理可以满足位有效数字，经过技术处理可以满

9、足任何精度要求。任何精度要求。 3) 具有记忆功能具有记忆功能 在计算机中有一个承担记忆职能的部件，称为存在计算机中有一个承担记忆职能的部件，称为存储器。储器。 第1章 计算机和计算机中的数据 4) 具有逻辑判断功能具有逻辑判断功能 人是有思维能力的。思维能力的本质是一种逻辑人是有思维能力的。思维能力的本质是一种逻辑判断能力，也可以说是因果关系分析能力。判断能力，也可以说是因果关系分析能力。 5) 具有自动控制能力具有自动控制能力 程序是人经过仔细规划，事先设计好并存储在计程序是人经过仔细规划，事先设计好并存储在计算机中的指令序列。计算机是一个自动化的电子装置，算机中的指令序列。计算机是一个自

10、动化的电子装置，在工作过程中不需人工干预，能自动执行存放在存储在工作过程中不需人工干预，能自动执行存放在存储器中的程序。器中的程序。 第1章 计算机和计算机中的数据 2计算机的分类计算机的分类 计算机发展到今天，已经琳琅满目，种类繁多。我计算机发展到今天，已经琳琅满目，种类繁多。我们可以从不同角度对它们进行分类。们可以从不同角度对它们进行分类。 (1) 按计算机处理数据的类型，可将计算机分为数字按计算机处理数据的类型，可将计算机分为数字计算机和模拟计算机。计算机和模拟计算机。 (2) 按计算机的应用范围，可将计算机分为专用计按计算机的应用范围，可将计算机分为专用计算机和通用计算机。算机和通用计

11、算机。 第1章 计算机和计算机中的数据 根据通用计算机自身的性能指标根据通用计算机自身的性能指标 (运算速度、存储运算速度、存储容量、功能强弱、规模大小、软件系统的丰富程度容量、功能强弱、规模大小、软件系统的丰富程度) 可可将其分为：巨型机、大型机、中型机、小型机、工作将其分为：巨型机、大型机、中型机、小型机、工作站、微型机。站、微型机。 巨型机巨型机: 巨型机运算速度快、存储容量大，运巨型机运算速度快、存储容量大，运算速度可达几千亿次每秒以上，主存容量高达几百吉算速度可达几千亿次每秒以上，主存容量高达几百吉字节字节 (GB)，字长可达，字长可达128位以上。位以上。 第1章 计算机和计算机中

12、的数据 大型机大型机: 一般认为大型机的运算速度在一般认为大型机的运算速度在100万次万次/秒几千万次秒，字长为秒几千万次秒，字长为3264位，主存容量在几位，主存容量在几十兆字节或几百兆字节。十兆字节或几百兆字节。 中、小型机：由于微型机的出现及功能不断增强，中、小型机：由于微型机的出现及功能不断增强，中、小型机正在走向消亡。中、小型机正在走向消亡。 微型机：微型机：20世纪世纪70年代后期，微型机的出现引年代后期，微型机的出现引起了计算机业的一场革命。起了计算机业的一场革命。 工作站：工作站：20世纪世纪70年代后期出现了一种新型的年代后期出现了一种新型的计算机系统，称为工作站计算机系统，

13、称为工作站 (WS) 。 第1章 计算机和计算机中的数据 1.1.3 计算机的应用计算机的应用 1. 科学计算科学计算 科学计算也称为数值计算。世界上第一台计算机科学计算也称为数值计算。世界上第一台计算机的研制就是为科学计算而设计的。的研制就是为科学计算而设计的。 2. 数据处理数据处理 数据处理也称为非数值计算，指对大量的数据进数据处理也称为非数值计算，指对大量的数据进行加工处理。与科学计算不同，数据处理的数据量大，行加工处理。与科学计算不同，数据处理的数据量大，计算方法简单。计算方法简单。 第1章 计算机和计算机中的数据 3. 过程控制过程控制 过程控制又称为实时控制，指用计算机及时采集过

14、程控制又称为实时控制，指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速对控制对象进行自动控制或检测数据，按最佳值迅速对控制对象进行自动控制或自动调节。自动调节。 第1章 计算机和计算机中的数据 4. 计算机辅助系统计算机辅助系统 (1) 计算机辅助设计计算机辅助设计 (CAD)：用计算机帮助设计人：用计算机帮助设计人员进行设计。许多设计单位已经取消了人工绘制各种员进行设计。许多设计单位已经取消了人工绘制各种图纸，利用计算机设计可随时应用计算机图形学方法，图纸，利用计算机设计可随时应用计算机图形学方法，对产品结构、部件和零件进行计算、分析、比较，更对产品结构、部件和零件进行计算、分析、比较，更改参数，反

15、复迭代，优化设计直到满意为止。这不仅改参数，反复迭代，优化设计直到满意为止。这不仅提高了设计速度，更重要的是提高了设计质量。提高了设计速度，更重要的是提高了设计质量。 第1章 计算机和计算机中的数据 (2) 计算机辅助制造计算机辅助制造 (CAM)：用计算机进行生产设：用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程。备的管理、控制和操作的过程。 (3) 计算机辅助教育计算机辅助教育 (CAE) ：包括计算机辅助教学：包括计算机辅助教学 (CAI)、计算机辅助测试、计算机辅助测试 (CAT) 和计算机教育管理和计算机教育管理(CMI)，是人工智能在学校教育中的各种应用。，是人工智能在学校教育中的各

16、种应用。 第1章 计算机和计算机中的数据 5. 人工智能人工智能 人工智能人工智能 (AI) 一般是指模拟人脑进行演绎推理和采一般是指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。它是计算机应用的一个崭新领域。取决策的思维过程。它是计算机应用的一个崭新领域。近年来已具体应用于机器人、医疗诊断专家系统、推近年来已具体应用于机器人、医疗诊断专家系统、推理证明等各方面。理证明等各方面。 6. 电子商务电子商务 所谓电子商务所谓电子商务(E-Business)，是指通过计算机和网，是指通过计算机和网络进行商务活动。电子商务始于络进行商务活动。电子商务始于1996年，起步虽不长，年，起步虽不长，但其高效率、

17、低支付、高受益和全球性的优点，很快但其高效率、低支付、高受益和全球性的优点，很快受到各国政府和企业的广泛重视，发展前景广阔。受到各国政府和企业的广泛重视，发展前景广阔。第1章 计算机和计算机中的数据 1.2 计算机中的常用数制计算机中的常用数制1.2.1 进位计数制及其特点进位计数制及其特点 1进位计数制进位计数制 数制数制 (计数制计数制) 是指用一组固定的数字和统一的规则是指用一组固定的数字和统一的规则来表示数值的方法。进位计数制是按进位的方法进行来表示数值的方法。进位计数制是按进位的方法进行计数的，它包含三要素：数位、位权、基数。计数的，它包含三要素：数位、位权、基数。第1章 计算机和计

18、算机中的数据 2进位计数制的特点进位计数制的特点 1) 十进制十进制 (1) 每个数位上能使用的数码符号是每个数位上能使用的数码符号是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，共，共10个。基数是个。基数是10。 (2) 每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置，每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置，按按“逢十进一逢十进一”决定其实际数值，即各数位的位权是决定其实际数值，即各数位的位权是10n-1。其公式如下：其公式如下： mm2211002n2n1n1n1010D10D10D10D10D10D)D(第1章 计算机和计算机中的数据 2) 十六进制十六进制 每个数位上能使用的数码符号有每个数位

19、上能使用的数码符号有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，共，共16个。基数是个。基数是16。 每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置，按每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置，按“逢十六进一逢十六进一”决定其实际数值，即各数位的位权是决定其实际数值，即各数位的位权是16n-1。其公式如下：其公式如下： mm2211002n2n1n1n1016H16H16H16H16H16H)H(第1章 计算机和计算机中的数据 综上所述，计数制的特点可归纳如下：综上所述，计数制的特点可归纳如下： (1) 每一种计数制都有一个固定的基数每一种计数制都有一个固定的基数P (P1) ，

20、每，每一个数位可取一个数位可取P个不同的数值。个不同的数值。 (2) 每一种计数制都有自己的位权，按每一种计数制都有自己的位权，按“逢逢P进一进一”决定其实际数值，即各数位的位权是决定其实际数值，即各数位的位权是Pn-1。其通用公式。其通用公式如下：如下：mm2211002n2n1n1n10PSPSPSPSPSPS)S(第1章 计算机和计算机中的数据 1.2.2 不同进位计数制间的转换不同进位计数制间的转换 1十进制数转换成非十进制数十进制数转换成非十进制数 1) 十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数 十进制数转换成二进制数，可以将其整数部分和小十进制数转换成二进制数，可以将其整数部分

21、和小数部分分别转换后再组合到一起。数部分分别转换后再组合到一起。 (1) 整数部分的转换：整数部分的转换：“除除2取余法，倒着写取余法，倒着写”。即。即将十进制数反复除以将十进制数反复除以2，取其余数，直到商为零为止，取其余数，直到商为零为止，第一次得到的余数是二进制数的最低位，最后一次得第一次得到的余数是二进制数的最低位，最后一次得到的余数是二进制数的最高位。到的余数是二进制数的最高位。第1章 计算机和计算机中的数据 第1章 计算机和计算机中的数据 (2) 小数部分的转换：小数部分的转换：“乘乘2取整法，顺着写取整法，顺着写”。即。即将十进制小数部分不断乘以将十进制小数部分不断乘以2取整，直

22、到小数为取整，直到小数为0或达或达到有效精度为止。最先得到的整数为最高位到有效精度为止。最先得到的整数为最高位 (小数点后小数点后第一位第一位) ，最后得到的整数为最低位。，最后得到的整数为最低位。第1章 计算机和计算机中的数据 第1章 计算机和计算机中的数据 2) 十进制数转换成八进制数十进制数转换成八进制数 整数部分转换整数部分转换: 除除8取余；小数部分的转换：乘取余；小数部分的转换：乘8取整。取整。 例例3 将将(1725.32)10转换成八进制数转换成八进制数 (转换结果取转换结果取3位小位小数数) 第1章 计算机和计算机中的数据 第1章 计算机和计算机中的数据 3) 十进制数转换成

23、十六进制十进制数转换成十六进制 整数部分的转换：除整数部分的转换：除16取余；小数部分的转换：乘取余；小数部分的转换：乘16取整。取整。 例例4 将将(525.45)10转换成十六进制数转换成十六进制数 (转换结果取转换结果取3位位小数小数)。第1章 计算机和计算机中的数据 第1章 计算机和计算机中的数据 2非十进制数转换成十进制数非十进制数转换成十进制数 由由1.2.1节中所讲的几个公式可知：各种非十进制数按节中所讲的几个公式可知：各种非十进制数按权展开求和即可得到十进制数。权展开求和即可得到十进制数。 例例5 (1011.01)2=123+022+121+120 +02-1+12-2=8+

24、0+2+1+0+0.25=(11.25)10 例例6 (143.68)8=182+481+380+68-1 +58-2=64+32+3+0.75+0.078=(99.828)10 例例7 (2A4E)16=2163+10162+4161+14160=(10830)16 第1章 计算机和计算机中的数据 3二进制、八进制、十六进制数间的相互转换二进制、八进制、十六进制数间的相互转换 1) 二进制数与八进制数之间的相互转换二进制数与八进制数之间的相互转换 由于由于23=8，81=8，因此，因此1位八进制数可用位八进制数可用3位二进制位二进制数表示，或者数表示，或者3位二进制数可用位二进制数可用1位八

25、进制数表示。位八进制数表示。 2) 二进制数与十六进制数之间的相互转换二进制数与十六进制数之间的相互转换 由于由于24=16，161=16，因此，因此1位十六进制数可用位十六进制数可用4位位二进制数表示，或者二进制数表示，或者4位二进制数可用位二进制数可用1位十六进制数位十六进制数表示。表示。 第1章 计算机和计算机中的数据 1.2.3 二进制与计算机二进制与计算机 数据信息在计算机中以数字、字符、符号及表达式数据信息在计算机中以数字、字符、符号及表达式来体现，以二进制编码形式与机器中的电子元件状态来体现，以二进制编码形式与机器中的电子元件状态相对应。二进制并不符合人们的习惯，为什么计算机相对

26、应。二进制并不符合人们的习惯，为什么计算机内部仍采用二进制表示信息？这是因为二进制有以下内部仍采用二进制表示信息？这是因为二进制有以下特性：特性：第1章 计算机和计算机中的数据 (1) 可行性：计算机是由逻辑电路组成的，逻辑电可行性：计算机是由逻辑电路组成的，逻辑电路只有两种状态。路只有两种状态。 (2) 简易性：二进制运算法则简单，使运算器结构简简易性：二进制运算法则简单，使运算器结构简单。单。 (3) 逻辑性：计算机的工作原理是建立在逻辑运算逻辑性：计算机的工作原理是建立在逻辑运算基础上的，逻辑代数是逻辑运算的理论依据。基础上的，逻辑代数是逻辑运算的理论依据。 (4) 可靠性：两个状态代表

27、的两个数码，在存储、传可靠性：两个状态代表的两个数码，在存储、传输、处理时不易出错，因而电路更可靠。输、处理时不易出错，因而电路更可靠。第1章 计算机和计算机中的数据 1.2.4 二进制的算术运算二进制的算术运算 1. 二进制的算术运算二进制的算术运算 二进制的算术运算与十进制运算类似，但更为简单。二进制的算术运算与十进制运算类似，但更为简单。 1) 加法运算加法运算 二进制加法运算遵循以下法则：二进制加法运算遵循以下法则： 0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10 (按逢二进一原则向高位进位按逢二进一原则向高位进位) 例例10 求求(1011)2+(1101.11)2=？第1章 计算

28、机和计算机中的数据 2) 减法运算减法运算二进制减法运算遵循以下法则：二进制减法运算遵循以下法则：0 00；1 01； 0 11(向高位借一当二向高位借一当二)；1 103) 乘法运算乘法运算二进制乘法运算遵循以下法则：二进制乘法运算遵循以下法则：00=0；100；010；111 例例12 求求(1101.01)2(101)2=？ 第1章 计算机和计算机中的数据 4) 除法运算除法运算二进制除法运算遵循以下法则：二进制除法运算遵循以下法则： 00=0；01=0；10无意义；无意义；11=1例例13 求求(111101)2(1011)2=？第1章 计算机和计算机中的数据 1.3 计算机中的数据和

29、编码计算机中的数据和编码1.3.1 什么是数据和数据单位什么是数据和数据单位 1. 什么是数据什么是数据 数据数据 (data) 是表征客观事物的、可以被记录的、是表征客观事物的、可以被记录的、能够被识别的各种符号，包括数字、字符、表格、声能够被识别的各种符号，包括数字、字符、表格、声音和图形、图像等。音和图形、图像等。 第1章 计算机和计算机中的数据 2数据单位数据单位 1) 位位(bit) 位，音译为位，音译为“比特比特”，一个二进制位即为一个，一个二进制位即为一个“比特比特”，是计算机数据的最小单位。，是计算机数据的最小单位。 2) 字节字节(Byte) 字节来自英文字节来自英文Byte

30、，简记为，简记为B，音译为，音译为“拜特拜特”。人们规定一个字节等于人们规定一个字节等于8位，即位，即1B8bit。通常。通常, 1个字个字节可存放一个节可存放一个ASCII码，码，2个字节存放一个汉字国标码。个字节存放一个汉字国标码。 第1章 计算机和计算机中的数据 3) 字字(Word) 在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字符串叫做一个字或单元。二进制数字符串叫做一个字或单元。 第1章 计算机和计算机中的数据 1.3.2 常用数据编码常用数据编码 计算机信息处理，除了处理数值信息外，大量的计算机信息处理，除了处理数值信息外，大量的是

31、处理非数值信息，后者是指字符、文字、图形等形是处理非数值信息，后者是指字符、文字、图形等形式的数据，不表示数量大小，仅代表一种符号，所以式的数据，不表示数量大小，仅代表一种符号，所以又称符号数据。又称符号数据。 第1章 计算机和计算机中的数据 1. BCD编码编码 凡采用若干位二进制数码表示一位十进制数的编凡采用若干位二进制数码表示一位十进制数的编码方案，统称为二进制编码的十进制数，即码方案，统称为二进制编码的十进制数，即BCD码，码，它来自于英文它来自于英文Binary Coded Decimal的缩写，简称二的缩写，简称二十进制编码。十进制编码。 第1章 计算机和计算机中的数据 表12 二

32、十进制编码表 第1章 计算机和计算机中的数据 2ASCII编码编码 对字符编码使用最多、最普遍的是对字符编码使用最多、最普遍的是ASCII 字符编码。字符编码。ASCII码是英文码是英文American Standard Code for Information Interchange的缩写，意为的缩写，意为“美国标准信息美国标准信息交换代码交换代码”。该编码被国际标准化组织。该编码被国际标准化组织ISO采纳，作采纳，作为国际通用的信息交换标准代码。为国际通用的信息交换标准代码。第1章 计算机和计算机中的数据 ASCII码是用七位二进制表示一个字符，其排列次码是用七位二进制表示一个字符，其排列

33、次序为序为b6b5b4b3b2b1b0, b6为高位，为高位，b0为低位。由于为低位。由于27128，所以，所以ASCII码共有码共有128种不同组合，表示种不同组合，表示128个不个不同的字符，其中包括：数字同的字符，其中包括：数字09，26个大写英文字母，个大写英文字母，26个小写英文字母以及各种运算符号、标点符号及控个小写英文字母以及各种运算符号、标点符号及控制字符等，详见表制字符等，详见表13。第1章 计算机和计算机中的数据 表13 7位ASCII码表第1章 计算机和计算机中的数据 1.3.3 汉字编码汉字编码 汉字也是字符，但它比西文字符量大而且复杂，给汉字也是字符，但它比西文字符量

34、大而且复杂，给计算机处理带来了困难。汉字处理技术首先要解决的计算机处理带来了困难。汉字处理技术首先要解决的是汉字输入、输出与计算机内部的编码问题。根据汉是汉字输入、输出与计算机内部的编码问题。根据汉字处理过程中的不同要求，有多种编码，主要分为四字处理过程中的不同要求，有多种编码，主要分为四类：汉字输入编码、汉字交换码、汉字内码和汉字字类：汉字输入编码、汉字交换码、汉字内码和汉字字型码。型码。第1章 计算机和计算机中的数据 1汉字输入码汉字输入码 (外码外码) 这是一种用计算机标准键盘上按键的不同排列组合这是一种用计算机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字进行编码。已有几百种汉字输入编码法，一来

35、对汉字进行编码。已有几百种汉字输入编码法，一般分为四类。般分为四类。 (1) 数字编码：用数字串代表一个汉字的输入数字编码：用数字串代表一个汉字的输入 (如如电报码、区位码等电报码、区位码等)的编码。的编码。 (2) 字音编码：以汉语读音为基础的输入编码，分字音编码：以汉语读音为基础的输入编码，分为全拼和双拼。为全拼和双拼。 第1章 计算机和计算机中的数据 (3) 字形编码：以汉字的形状确定的编码，如五笔字字形编码：以汉字的形状确定的编码，如五笔字型、表形码等。型、表形码等。 (4) 音形编码：吸取了字音和字形编码的优点，使编音形编码：吸取了字音和字形编码的优点，使编码规则简化，重码少。如自然

36、码、钱码等。码规则简化，重码少。如自然码、钱码等。第1章 计算机和计算机中的数据 2. 汉字交换码汉字交换码 在不同汉字信息处理系统之间进行汉字交换时所在不同汉字信息处理系统之间进行汉字交换时所使用的编码，就是国标码。该编码集的全称是使用的编码，就是国标码。该编码集的全称是“信息信息交换用汉字编码字符集交换用汉字编码字符集基本集基本集”，国家标准号是，国家标准号是“GB231280”。国标码集中收集了约。国标码集中收集了约7445个汉字及个汉字及符号，分为两级汉字。符号，分为两级汉字。 国标码规定：国标码规定：一个汉字用两个字节来表示一个汉字用两个字节来表示，每个字，每个字节只用前七位，最高位

37、均未作定义节只用前七位，最高位均未作定义(见图见图12)。为了书。为了书写方便，常常用四位十六进制数来表示一个汉字。写方便，常常用四位十六进制数来表示一个汉字。第1章 计算机和计算机中的数据 b7b6b5b4b3b2b1B0b7b6b5b4b3b2b1b000图12 国标码的格式第1章 计算机和计算机中的数据 3汉字机内码汉字机内码 (内码内码) 计算机系统中，由于机内码的存在，输入汉字时就计算机系统中，由于机内码的存在，输入汉字时就允许用户根据自己的习惯使用不同的输入码，进入系统允许用户根据自己的习惯使用不同的输入码，进入系统后再统一转换成机内码存储。这里使用的后再统一转换成机内码存储。这里

38、使用的机内码一般都机内码一般都是采用变形国标码是采用变形国标码。变形国标码是国标码的另一种表现。变形国标码是国标码的另一种表现形式，就是每个字节的最高位改变成形式，就是每个字节的最高位改变成 l，见图，见图13。 第1章 计算机和计算机中的数据 图13 机内码(变形国标码)的格式b7b6b5b4B3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b011第1章 计算机和计算机中的数据 4汉字字形码汉字字形码 汉字字形码用在显示或打印输出汉字时编码的字汉字字形码用在显示或打印输出汉字时编码的字形，该种编码通过点阵式或矢量函数等方式表示。用形，该种编码通过点阵式或矢量函数等方式表示。用点阵表示时，不论汉字

39、的笔划多少，都可以在同样大点阵表示时，不论汉字的笔划多少，都可以在同样大小的方块中书写，每个方块又都分割成许多小方块，小的方块中书写，每个方块又都分割成许多小方块，组成一个点阵。组成一个点阵。 第1章 计算机和计算机中的数据 由以上介绍可以知道，从键盘上输入一个汉字，最由以上介绍可以知道，从键盘上输入一个汉字，最后从显示器或打印机输出该汉字，从编码形式上大致后从显示器或打印机输出该汉字，从编码形式上大致经历如下变化过程经历如下变化过程: 第1章 计算机和计算机中的数据 1.4 数的表示方法数的表示方法1.4.1 数的小数方式表示法数的小数方式表示法 数的小数点，在计算机中通过隐含规定小数点的位

40、数的小数点，在计算机中通过隐含规定小数点的位置来表示。根据约定的小数点位置是否固定，分为定置来表示。根据约定的小数点位置是否固定，分为定点表示法和浮点表示法两种。点表示法和浮点表示法两种。 1定点表示法定点表示法 约定小数点隐含固定在某个位置不变，这种表示约定小数点隐含固定在某个位置不变，这种表示法称为定点表示法。采用定点表示法的计算机称为定法称为定点表示法。采用定点表示法的计算机称为定点计算机。点计算机。 第1章 计算机和计算机中的数据 原则上，小数点固定在哪一位并无关系，但为了方便，原则上，小数点固定在哪一位并无关系，但为了方便，总是把小数点规定在数的最前面或最后面，即总是把总是把小数点规

41、定在数的最前面或最后面，即总是把所有的数化为纯小数或纯整数来对待。选择哪一种在所有的数化为纯小数或纯整数来对待。选择哪一种在硬件上并无区别，是在程序中约定的。我们前面讲的硬件上并无区别，是在程序中约定的。我们前面讲的码制都是约定纯整数，即是把小数点隐含规定在数的码制都是约定纯整数，即是把小数点隐含规定在数的最后面。图最后面。图14给出了定点数的一般形式。给出了定点数的一般形式。第1章 计算机和计算机中的数据 图14 定点数一般性形式第1章 计算机和计算机中的数据 2. 浮点表示法浮点表示法 小数点的位置在数中可以变动，这种表示法称为浮小数点的位置在数中可以变动，这种表示法称为浮点表示法。采用浮

42、点表示法的计算机称为浮点计算机。点表示法。采用浮点表示法的计算机称为浮点计算机。 浮点表示法类似于科学计数法，任一数均可通过浮点表示法类似于科学计数法，任一数均可通过改变指数部分，使小数点位置发生移动，如数改变指数部分，使小数点位置发生移动，如数23.45可可以写成以写成1012.345、1020.2345、1030.02345各各种不同形式。种不同形式。 浮点数在机器中的表示方法为：浮点数在机器中的表示方法为：阶符阶码E数符尾数D第1章 计算机和计算机中的数据 1.4.2 带符号数的表示方法带符号数的表示方法 数值有正负之分，这种带符号的数在计算机中怎数值有正负之分，这种带符号的数在计算机中

43、怎么表示呢么表示呢?我们知道，任何信息在计算机内部只能用我们知道，任何信息在计算机内部只能用某种某种0与与1的组合来表示，所以数的正负号也得通过的组合来表示，所以数的正负号也得通过0和和1加以区分。通常规定一个数的最高位作为符号位，该加以区分。通常规定一个数的最高位作为符号位，该位不代表数值，仅用来表示数符。若该位为位不代表数值，仅用来表示数符。若该位为0，则表示，则表示正数；若为正数；若为1，则代表负数。，则代表负数。 第1章 计算机和计算机中的数据 1原码原码 如上所述，用最高位表示数符，若为如上所述，用最高位表示数符，若为0，则代表正，则代表正数；若为数；若为1，则代表负数，数值部分为真

44、值的绝对值，则代表负数，数值部分为真值的绝对值，这种表示方法就是原码表示法。这种表示方法就是原码表示法。 2反码反码 所谓反码，就是对负数的原码，除符号位外，逐位所谓反码，就是对负数的原码，除符号位外，逐位取反所得到的数，而正数的反码则与其原码形式相同。取反所得到的数，而正数的反码则与其原码形式相同。 3补码补码 若某数为正，则补码就是它本身；若某数为负，则若某数为正，则补码就是它本身；若某数为负，则先将其表示成原码，然后除符号位外，逐位取反先将其表示成原码，然后除符号位外，逐位取反(即即0变变1，1变变0)，最后再加，最后再加1。第1章 计算机和计算机中的数据 综上所述：综上所述： 正数的原

45、码、补码、反码，三者相同；正数的原码、补码、反码，三者相同； 负数的补码、反码与原码不同，但三者符号位都负数的补码、反码与原码不同，但三者符号位都为为1； 反码与补码只差反码与补码只差1，因此只需将反码加，因此只需将反码加1，即得补，即得补码码(此即简便求补码法此即简便求补码法)。第1章 计算机和计算机中的数据 1.5 计算机的指令和指令系统计算机的指令和指令系统1.5.1 计算机的指令 指令：指示计算机执行某种操作命令的一组二进制代码。指令是硬件能理解并执行的语言，一条指令就是机器语言的一条语句，每条指令都可完成一个独立的操作。为解决某一问题而设计的指令序列称为程序。第1章 计算机和计算机中

46、的数据 指令格式：一条指令通常应包括操作码和地址码两方面内容。其中，操作码用来表征一条指令的操作特性和功能；地址码给出参与操作的数据在存储器中的地址。因此，一条指令的基本格式可表示为： 第1章 计算机和计算机中的数据 1操作码(用OP表示) 操作码一般放在指令的前部，由若干位二进制数组成。由于每一种操作都要用不同的二进制代码表示，所以操作码部分应当有足够的位数，以便能表示出指令系统的全部操作。 第1章 计算机和计算机中的数据 2地址码(也称操作数，用A表示) 地址码部分用来指出参加操作的数据地址或操作数。对此，需有一基本认识：在计算机中，凡是参加运算的源数据或操作后的结果数据，一般情况下总是安

47、排在存储器中，并通过地址码访问该地址中的内容。 第1章 计算机和计算机中的数据 1.5.2 计算机的指令系统 1指令系统 计算机所能识别并执行的全部指令的集合称为该种计算机的指令系统。指令及指令系统和机器的硬件密切相关，每一种计算机都有自己的指令系统。 2指令系统的分类 一台计算机的指令系统可能有上百条，不同计算机的指令系统所包含的指令种类和数目也不一样，但是按其功能划分，一般都包含以下几类指令：数据传送类指令、运算类指令、程序控制类指令、输入/输出类指令等。第1章 计算机和计算机中的数据 3计算机工作原理 计算机的工作过程，就是执行程序的过程。怎样组织存储程序，涉及到计算机体系结构问题。现在

48、的计算机都是基于“程序存储”原理设计制造出来的。 1) 冯诺依曼(Von Neumann)设计思想 冯诺依曼是美籍匈牙利数学家，他早在1946年就提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想。到现在为止，尽管计算机制造技术已经发生了极大的变化，但是就其体系结构而言，仍然是根据他的设计思想制造的，这样的计算机称为冯诺依曼结构计算机。其基本结构如图15所示。 第1章 计算机和计算机中的数据 图15 计算机基本结构 第1章 计算机和计算机中的数据 冯诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点： (1) 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。 (2) 计算机内部应采用二进制来表示指令

49、和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。 (3) 将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。第1章 计算机和计算机中的数据 2计算机的工作过程 (1) 取指令 (取指) 阶段：开始时，机器进入取指令阶段。 (2) 执行指令阶段：指令译码器译码后，在CPU控制下，向各个部件发出相应控制信号，执行该指令的操作，并为执行下一条指令作好准备，即形成下条指令地址。 第1章 计算机和计算机中的数据 习习 题题 一、选择填一、选择填 1. 在计算机内部，用来传送、存储、加工处理的数在计算机内部，用来传送、存储、加工处理的

50、数据实际上都是以【据实际上都是以【 】形式进行的。】形式进行的。 A) 五笔字型码五笔字型码 B) 八进制码八进制码 C) 二进制码二进制码 D) 拼音简码拼音简码 2. 计算机采用二进制的最主要理由是【计算机采用二进制的最主要理由是【 】。】。A) 存储信息量大存储信息量大 B) 符合人们习惯符合人们习惯 C) 结构简单，运算方便结构简单，运算方便 D) 数据输入输出方便数据输入输出方便第1章 计算机和计算机中的数据 3. 计算机中表达信息的最小单位是【计算机中表达信息的最小单位是【 】。】。A) 位位 (比特比特) B) 字节字节 C) KB D) MB4. 1 bit能表示的数据大小是【

51、能表示的数据大小是【 】。】。A) 2 B) 0或或1 C) 4 D) 8第1章 计算机和计算机中的数据 5. 十进制数十进制数7725转换为二进制数是【转换为二进制数是【(1)】，转换】，转换为八进制数是【为八进制数是【(2)】，转换为十六进制数是【】，转换为十六进制数是【(3)】。】。(1) A)10101011.1 B) 1001101.01 C) 11010101.01 D) 1000111(2) A)120.4 B) 107.5 C) 115.2 D) 141.2(3) A) 4D.4 B) 5B.4 C) 39.8 D) 5A.C 第1章 计算机和计算机中的数据 6. 二进制数二进

52、制数101101101101.110转换为十进制数是转换为十进制数是【(1)】, 转换为八进制数是【转换为八进制数是【(2)】, 转换为十六进制数转换为十六进制数是【是【(3)】。】。(1) A) 2805.55 B) 2705.75 C) 2925.75 D) 3005.75(2) A) 5555.6 B) 4535.6 C) 5055.6 D) 5105.4(3) A) A32.A B) B6D.C C) 9A3.7 D) CD9.5第1章 计算机和计算机中的数据 7. 十进制数十进制数525的的BCD码是【码是【(1)】, ASCII码是【码是【(2)】。】。(1) A) 010l001

53、00010 B) 010100100101 C) 001001010010 D) 010001000010 (2) A) 101001101100101010011 B) 01101010110010011010l C) l00010110000101000101 D) 01001010l000l00100101 8. 16个二进制位数可表示整数的范围是【个二进制位数可表示整数的范围是【 】。】。A) 065535 B) 3276832767 C) 3276832768 D) 3276832767或或065535第1章 计算机和计算机中的数据 9. 下列不同进制的四个数中，最大的一个数是【下列不同进制的四个数中，最大的一个数是【 】。】。A) (1l011001)2 B) (75)10 C) (37)8 D) (A7)16 10. 下列字符中，下列字符中，ASCII码值最小的是【码值最小的是【 】。】。A) a B) A C) x D) Y11. 一个一个ASCII码字符在机内用【码字符在机内用【 】个字节来表示。】个字节来表示。A) 1 B) 2 C) 3 D) 412. 在微型机的汉字系统中，一个汉字内码占【在微型机的汉字系统中，一个汉字内码占【 】个字】个字节。节。 A) 1 B) 2 C) 3 D) 4第1章 计算机和计算机中的数据 13. 二进制数的十进制编码，被