第02章信息管理和信息系统概论2011

1、信息管理与信息系统概论信息管理与信息系统概论第二章第二章计算机基础知识计算机基础知识2.1数据的类型数据的类型数据数据(data)文本文本(text)数字数字(number)图像图像(image)音频音频(audio)视频视频(video)数制数制定义 :用一组固定的数字一套统一的规则表示数的进位制 X进制：逢X进一一二进制、八进制、十进制、十六进制、 六十进制。 无论哪一种数制，都存在一个进位基数， 每计满一个基数就向高位进一。二进制二进制提出者：提出者：Leibnitz (莱布尼茨) （16461716） 德国数学家、哲学家，和牛顿并列为微积分的创始人。中国的阴阳八卦，就是二进制数中国的阴

2、阳八卦，就是二进制数 计算机中计算机中使用的数制使用的数制二进制固定数字计数规则基数权0、 1逢二进一2 22 2的幂次方计算机中计算机中使用的数制使用的数制计算机中计算机中使用的数制使用的数制 机内数据无论是的计算或处理都用二进制数表示数值型非数值型其数据可行性可行性：用二进制数表示，只需 0 0、1 1 两个基数。 用电子技术实现最容易。可靠性可靠性：它只有两个状态，数字转移和处理不易出错。 简易性简易性：二进制数运算法则简单，加、减、乖、除法， 法则都只有三个。这就使运算器结构大大简化， 控制器也可随之简化。逻辑性逻辑性：用 0 0、1 1 两个数码，可以代表逻辑代数中的 “真” 、“假

3、”。 二进制特点二进制特点十进制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十进一1010固定数字计数规则基数权1010的幂次方十进制十进制(Decimal) 如 十进制数十进制数 ：3 2 4 5 .7 5 可表示为如下计算式可表示为如下计算式51004101 +2102 +3103 + 710- -1 + 510- -23 2 4 5 . 7 5权权权权权权权权权权权权权权权权权权八进制八进制(Octal)八进制0、1、2、3、4、5、6、7逢八进一8 8固定数字计数规则基数权8 8的幂次方如 八进制数八进制数 ：3 2 4 5 .7 5 可表示为如下计算式可表示为如下计算式580481 +2

4、82 +383 + 78- -1 + 58- -23 2 4 5 . 7 5权权权权权权权权权权权权权权十六进制十六进制十六进制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十六进一1616固定数字计数规则基数权1616的幂次方A、B、C、D、E、F如 十六进制数十六进制数 ：3 2 4 5 .7 5 可表示为如下计算式可表示为如下计算式51604161 +2162 +3163 + 716- -1 + 516- -23 2 4 5 . 7 5权权权权权权权权权权权权权权权权权权102101216)0664.939(16116116111610163)113(AB又如： 十进制二进制十六进制十进制二进

5、制十六进制0008100081119100192102101010A3113111011B41004121100C51015131101D61106141110E71117151111F三种三种 常用进制常用进制 比较比较进制一般规律进制一般规律 1221100112211210121)(nmiiimmnnnnmnnRRaRaRaRaRaRaRaRaaaaaaaaNn代表整数位数，m代表小数位数，ai为第i位数码，它可以是0、1、 、(R-1)个不同数码中的任何一个，Ri为第i位数码的权值。 数制转换数制转换: 10进制换2进制除二取余，自低位向高位排列。最高位最低位排列方向整数部分整数部分整

6、数部分整数部分1 1 0 11 1 0 1将（13.375）10 转换成二进制数13余数为 1余数为 0余数为 1余数为 126232120乘二取整，自高位向低位排列。0.3750.375 2 = 0.752 = 0.75 余数为 0.750.75 整数为 0 00.750.75 2 =1.52 =1.5 余数为 0.50.5 整数为 1 1 0.50.5 2 = 12 = 1 余数为 0 0 整数为 1 1最高位最低位排列方向小数部分小数部分结果结果(13.37513.375) 10 =(1 1 0 1 . 0 1 1)(1 1 0 1 . 0 1 1)2 2转换方法转换方法每位二进制数乘以

7、相应位的权，再相加每位二进制数乘以相应位的权，再相加。(1001. .011)2 =1 12 2 3 0 0 2 22 0 0 2 2 1 1 1 2 2 0 0 0 2 2 -1 1 1 2 2 -2 1 1 2 2 -3= 8 80 00 01 10 00.250.250.06250.0625= ( ( 9.3125 )9.3125 )1010 将将 (1001.011)2转换成十进制数转换成十进制数数制转换数制转换: 2进制换10进制转换方法转换方法从二进制数的最低位开始，每四位一组进行转换从二进制数的最低位开始，每四位一组进行转换。( 0 1 1 1 1 1 0 1 . 0 1 0 1

8、 ) 27 7D D5 5= ( 7 D . 5 )( 7 D . 5 )1616 将 (01111101.0101)(01111101.0101)2 2 转换成十六进制数2进制换16进制 将 (82A .3C)(82A .3C)1616转换成二进制数转换方法转换方法把每一位十六进制数用四位相应的二进制数表示把每一位十六进制数用四位相应的二进制数表示。 ( 8 2 A . 3 C ) 16( 1000( 1000001000101010 .1010 .001100111100 )1100 )2 2结结 果果(82A .3C)(82A .3C)1616 = =(1000(100000100010

9、1010 .1010 . 001100111100)1100)2 2注注 意意除最高位以外除最高位以外, ,每一位十六进制数小于每一位十六进制数小于8 8时时, ,高位必须高位必须用用0 0补足四位补足四位。数数 制制 及及 其其 转转 换换互转互转将将（617）10分别转换为分别转换为8进制、进制、16进制进制 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 124864 32161285122560 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1024617 （1151)80 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 1 0 0 1 0 2 6 9 变为16

10、进制0 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 1 0 0 1 1变为8进制511将二进制111010111101.1010 B转换为十六进制。 二进制数： 十六进制数： （111010111101.101111010111101.101）B B= =（EBD.A)EBD.A)H H1110 1011 1101 .1010 E B D . A bit1 bit就是1位二进制数：0或1（最小单位）B 1B（Byte）8bit（基本单位，最小存取单位）KB1KB(KiloByte)1024Byte，读作“开”，记为KMB1MB(MegaByte)1024KB，读作“兆”，记为MGB1GB(Gig

11、aByte)1024MB，读作“吉”，记为GTB1TB(TeraByte)1024GB，读作“太”，记为TPB1PB(PetaByte)1024TB，简记为PEB1EB(ExaByte)1024PB，简记为E信息单位信息单位码制码制在计算机中如何表示正负在计算机中如何表示正负? ? “ “”表示正数，表示正数，“”表示负数表示负数 如：如：+101 -101+101 -101 把符号数值化，用把符号数值化，用0 0表示表示“+”+”，用，用1 1表示表示“-”-”， 连同符号位在一起作为一个数，称为机器数。连同符号位在一起作为一个数，称为机器数。 正数正数 负数负数 0 0 XXXXXXXXX

12、XXXXX1 1 XXXXXXXXXXXXXX机器数机器数 由于数值部分的表示方法不同，有符号数可有由于数值部分的表示方法不同，有符号数可有三种表示方法，即机器数有三种形式，分别叫三种表示方法，即机器数有三种形式，分别叫做做原码、反码、补码原码、反码、补码。p 原码原码：用符号位和数值表示带符号数，正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示，数值部分用二进制形式表示。p 反码反码：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。p 补码补码：正数的补码与原码相同，负数的补码为原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1。原码原码原码表示的有符号数，最高位为符号位，数值位

13、部分就是该数的绝对值。例如：假设某机器为8位机，即一个数据用8位（二进制）来表示，则：+23(17H)的原码机器数为0 00010111-23(-17H)的原码机器数为 1 10010111其中最高位是符号位，后7位是数值位。反码反码 反码表示的有符号数。最高位规定为符号位，数反码表示的有符号数。最高位规定为符号位，数值部分：正数值部分：正数=绝对值；负数绝对值；负数=绝对值按位取反绝对值按位取反（即（即1变变0，0变变1）。）。例如：例如：+23的反码机器数为的反码机器数为0001 0111 - 23的反码机器数为的反码机器数为1110 1000数字数字0的反码有的反码有2种表示：种表示：

14、(+0)10=(00000000)2 (- 0)10=(11111111)2补码补码补码表示有符号数。正数：补码补码表示有符号数。正数：补码=原码原码=反码；反码； 负数：数值位部分为其绝对值负数：数值位部分为其绝对值按位取反后末位按位取反后末位加加1所得。所得。 例如：例如：+23的反码为的反码为0001 0111 -23的反码为的反码为1110 1000 - 23的补码为的补码为 1110 1001末位末位+1BCD码码=8421码码 基于二进制的 BCD (Binary Coded Decimal ) 码 ，用四位二进制数才能表示十进制的09， 如：8421码、2421码等，其中的数字表

15、示位权，还有余3码、格雷码等。十进制数：十进制数： BCD码：码： 0101 0110 0111 10005687ASCII 码码 American Standards Committee Interchange of Information 采用采用7位二进制数表示一个字符位二进制数表示一个字符汉字编码汉字编码UNICODE字符集字符集uUNICODE字符集字符集Unicode采用采用16位，位，1996公布V2.0 。内容包含符号6811个。汉字20902个。韩文拼音11172个。造字区6400个。保留20249个。共计65534个 Unicode是是ASCII的超集，前的超集，前256个

16、字符与个字符与ASCII一致。一致。字字 ， 字节，字节， 位位p字 是中国的说法，指电脑显示出来的可阅读的文字。也就是汉字，每个汉字是两个字节。p字节是美国的说法，指一个英文字符。每个字符是1个字节。字节电脑存储数据的最小单位p位 bit 8 bit= byte1个字=2个字节 1个字节=8位2.2 逻辑代数基础逻辑代数基础p命题：命题：有具体意义且能够判断真假的陈述句p逻辑：逻辑：命题的运算 命题标识符命题标识符：表示命题的符号，称为命题常量。：表示命题的符号，称为命题常量。 原子命题原子命题：不能分解的陈述句的命题；：不能分解的陈述句的命题； 复合命题复合命题：原子命题用连接词和标点符号

17、复合而成。：原子命题用连接词和标点符号复合而成。命题命题p 具有真假意义的陈述句。 p命题具有一个确定的值u 要么为真 ，记为 True（真），用符号 T；u 要么为假（False），用符号 F 表示。 注意：不能作为命题的句子： 一切没有判断内容的句子，无所谓是非的句子。 如感叹句，疑问句，祈使句，陈述句中的悖论等。命题命题 (2), (3)这些句子都无所谓是非， (4)无法判定其真假值（语义上的悖论 ）， (5)中的x, y的值不确定 。1. 今年冬天是个暖冬。今年冬天是个暖冬。2. 多漂亮的花呀！多漂亮的花呀！3. 明天你有什么安排吗？明天你有什么安排吗？4. 我正在说谎。我正在说谎。5

18、. x y2。6. 天气晴朗天气晴朗 悖论悖论由一个被承认是真的命题为前提，设为B，进行正确的逻辑推理后，得出一个与前提互为矛盾命题的结论非B 例如：“一尺之捶，日取其半，万世不竭”逻辑数据的表示法 p逻辑是命题的运算p逻辑数据是用来表示二值逻辑中的“是”与“ 否”，或“真”与“假”两个状态的数据。p计算机中二进制编码:u“1”表示Tu“0”表示F基本逻辑运算基本逻辑运算异或条件逻辑运算非与或连接词“与”（ ） A B AB T T T T F F F T F F F F命题A和B的“与”(“合取”) ，AB。当且仅当A和B同时为真时，AB为真，其他情况AB均为假。 AB的真值表:AND 连接

19、词连接词 “或或”（）vA和B的“或”（“析取”），AB。当且仅当A和B同时为假时，AB为假，其他情况下均为真。vAB的真值表： A B AB T T T T F T F T T F F FOR 连接词连接词“非非”（）vA的“非”（“否定”），A。若A为真，则A为假；若A为假，则A为真。vA的真值表：AATFFTNOT 连接词连接词 “异或异或”（ ） A和B的“异或” ，记为A B。当且仅当A和B同时为真或同时为假时A B为假，其他情况为真。 A B的真值表： A B A B T T F T F T F T T F F FXOR 连接词连接词“条件条件”（ ）vA和B的“条件”是一个复合命

20、题，记为AB,读作“如果A，则B”。 当且仅当A的真值为真，B的真值为假时，AB为假，在其他的情况下AB的真值均为真。vAB的真值表： A B A B T T T T F F F T T F F T 连接词连接词 “双条件双条件”( )vA和B的“双条件”（当且仅当），记为A B，读作“A当且仅当B”。 当且仅当A的真值与B的真值相同时， A B为真，否则为假。vA B的真值表： A B A B T T T T F F F T F F F T 命题公式命题公式v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。v命题公式等价：PQ。例2-28证明 （AB）与A B是等价的。 AB（AB）A

21、 BTT F F T F TT F T F F F F F F 命题公式的等价律命题公式的等价律A、B、C等为命题变元，T表示“真”，F表示“假”零律：零律： AFA AFF幺律：幺律： ATT A TA 幂等律：幂等律：AAA A AA求补律：求补律：AAT AAF交换律：交换律：ABBA ABBAv结合律：结合律： A（BC）（）（AB）C A（BC）（）（AB）Cv分配律：分配律： A（BC）ABAC ABC（AB）（AC）v吸收律：吸收律： ABABA （AB）（AB）Av狄摩根定律：狄摩根定律：（AB）AB （AB）ABv双重否定律：双重否定律： AA 证明狄摩根定律证明狄摩根定律证

22、明狄摩根定律之一：（AB）ABAB AB （AB）A BABTTTFFFFTFFTFT TFTFT TFTFFFTTTT 逻辑代数的等价律逻辑代数的等价律v零律：零律： A0A A 00v幺律：幺律： A11 A 1A v幂等律：幂等律：AAA A AAv求补律：求补律：A 1A 0 “ ”（可省略）（可省略） “与与”运算运算“+” “或或”运运算算“ ” “非非”运运算算 逻辑函数的化简逻辑函数的化简例2-30例2-30试将逻辑函数FA B化简。 解：FA B（A ）(AB)（分配律）1 (AB) （求补律） AB （幺律）AABAAAB（）=ABC（AB）（AC） 逻辑函数的化简逻辑函数

23、的化简例2-31例试将逻辑函数FABA B 化简。解：F ABA B A(B )(B )（分配律） A （求补律） 1 （求补律）BBBBABAB主机显示器2.3 计算机基本结构计算机基本结构计算机硬件组成计算机硬件组成辅助存储器内存储器运 算 器 控制器输入设备输出设备 程序原始数据 运算 结果控制信息数据 运算器运算器 运算的部件。在控制器的控制下执行程序中的指令,完成各种算术运算、逻辑运算、比较运算、移位运算等。v运算器的组成：v算术逻辑部件（算术逻辑部件（ALUALU）：完成加、减、乘、除等四则运算以及与、或、非、移位等逻辑运算；v寄存器：寄存器：暂存参加运算的操作数或中间结果。v技术

24、指标：运算速度，单位是MIPS（百万指令/秒） 存储器存储器 存储数据和程序的部件。v存储单位：“位”（bit）、“字节”（byte）、“字”。v容量：存储器所包含的存储单元的总数 v分类：内存储器内存储器：又内存或主存，用来存放现行程序的指令和数据。包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。外存储器外存储器：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。bit1 bit就是1位二进制数：0或1（最小单位）B 1B（Byte）8bitKB1KB(KiloByte)1024Byte，记为KMB1MB(Mega)1024KB，记为MGB1G(Giga)1024MB，记

25、为GTB1TB(Tera)1024GB，记为TPB1PB(Peta)1024TB，记为PEB1EB(Exa)1024PB，记为E存储单位存储单位bit1 bit，就是1位二进制数：0或1B 1B（Byte）8bit（最小存取单位）KB1KB(KiloByte)1024Byte，记为KMB1MB(MegaByte)1024KB，记为MGB1GB(GigaByte)1024MB，记为GTB1TB(TeraByte)1024GB，记为TPB1PB(PetaByte)1024TB，记为PEB1EB(ExaByte)1024PB，记为E信息单位信息单位主存储器主存储器 Main Memory存储结构存储

26、结构 RAM and ROM随机存储器和只读存储器随机存储器和只读存储器pRAM stands for Random Access MemoryuInherent in the idea of being able to access each location is the ability to change the contents of each location每一个存每一个存储单元可以直接访问，可以改写这个存储单元的内容储单元可以直接访问，可以改写这个存储单元的内容pROM stands for Read Only MemoryuThe contents in locations i

27、n ROM cannot be changed只读只读存储器，内容不能更改，是永久的存储器，内容不能更改，是永久的。pRAM is volatile, ROM is notuThis means that RAM does not retain its bit configuration when the power is turned off, but ROM does RAM是易失性的，也就是说关闭电源以后是易失性的，也就是说关闭电源以后RAM不在保存内容，而不在保存内容，而ROM则不同则不同RAM and ROMpRAMuSRAM静态（采用传统的触发器）静态（采用传统的触发器）uDRAM

28、动态（采用电容器）动态（采用电容器）pROMuPROM可编程只读存储器可编程只读存储器uEPROM可擦除的可编程只读存储器可擦除的可编程只读存储器uEEPROM电可擦除的可编程只读存储器电可擦除的可编程只读存储器存储器存储器Magnetic Tape磁带磁带pThe first truly mass auxiliary storage device was the magnetic tape driveu第一种大容量辅助存储第一种大容量辅助存储设备。设备。光存储设备光存储设备DVDp坑更小坑更小p磁道更为紧密磁道更为紧密p12个存储层，并且还可以是单面或双面个存储层，并且还可以是单面或双面的的

29、-single-sided, single-layersingle-sided, dual-layerdouble-sided, single-layerdouble-sided, dual-layer-4.7 GB8.5 GB9.4 GB17 GB 控制器控制器 指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作。v控制器的组成： 程序计数器（程序计数器（PC）：用来对程序中的指令进行计数，使控制器能依次读取指令； 指令寄存器（指令寄存器（IR）：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。 指令译码器（指令译码器（ID）：用来识别指令的功能，分析指令的操作要求。 时序控制电路时序控制电路：用来生成时

30、序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作。 微操作控制电路微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。 输入输入/输出设备输出设备 简称为I/O设备，是外部与计算机交换信息的渠道。v输入设备输入设备：用于输入程序、数据、操作命令、图形、图像以及声音等信息。常用的输入设备有键盘、鼠标器、扫描仪、光笔、数字化仪以及语音输入装置等。v输出设备输出设备：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。常用的输出设备有显示器、打印机、显示器、打印机、XYXY绘图仪以及声音播放装置绘图仪以及声音播放装置等。1.1. 键盘键盘 2.2. 鼠标鼠标 : :1)光电式鼠标 2)机械式鼠标 3.

31、 3. 光笔光笔 几种主要图形输入设备几种主要图形输入设备11)1) 触摸屏触摸屏: : 2) 电阻式和电容式 2)2)红外线式 3) 声表面波式 5. 5. 扫描仪扫描仪: : 二维： 扫描仪通过光电转换、点阵采样的方式，将一幅画面变为数字图像 三维：三维： 三维物体的几何形状及表面颜色属性。三维物体的几何形状及表面颜色属性。 几种主要图形输入设备几种主要图形输入设备2三维扫描仪三维扫描仪6 6 数字化仪：数字化仪：美国CALCOMP公司生产其他常见输入设备其他常见输入设备操纵杆：操纵杆：声音输入设备声音输入设备iPhone接收的接收的 全息照片全息照片全息全息全息电影全息电影绘图机绘图机

32、图形绘制设备图形绘制设备打印机打印机 声音输出设备声音输出设备 计算机的指令系统计算机的指令系统v操作码：规定了该指令进行的操作种类；v地址码：给出了操作数、结果以及下一条指令的地址。操作码操作码 地址码地址码 指令的一般格式操作码操作码 第一操作数地址第一操作数地址第二地址操作数第二地址操作数多地址指令1：操作码操作码 第一地址第一地址第二地址第二地址下一指令地址下一指令地址多地址指令2：操作码操作码 第一地址第一地址第二地址第二地址结果地址结果地址下一指令地址下一指令地址多地址指令3：计算机指令例子计算机指令例子AND AX，BX ；(AX)与与(BX)，结果放在，结果放在AX中中AND

33、AL，1111 0000B ；屏蔽；屏蔽AL寄存器低寄存器低4位位OR AL，30H ;(AL)或或30H，结果放在，结果放在AL中中XOR AX，AX ;(AX)异或异或(AX),结果放在结果放在AX中中NOTBX ；BX中内容求反码，结果在中内容求反码，结果在BX中中MOV CL，4 ；将计数值送；将计数值送CLSHL BL，CL ；将高位移到；将高位移到BL的高的高4位位 指令类型指令类型 p数据传送数据传送型指令p数据处理数据处理型指令p输入输出输入输出型指令p硬件控制硬件控制指令 指令的执行过程指令的执行过程1.1.取指令取指令：根据指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指

34、令寄存器中。2.2.分析指令分析指令：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，由地址码确定操作数的地址。3.3.执行指令执行指令：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，去完成该指令所要求的操作。 完成后，指令计数器加1，为执行下一条指令做好准备。如果遇到转移指令，则将转移地址送入指令计数器。 程序设计语言程序设计语言v机器语言机器语言：使用机器语言编写，计算机能够直接理解并执行，但编程和理解都十分的困难。v汇编语言汇编语言：使用“助忆符”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。v高级程序设计语言高级程序设计语言：

35、表达形式更接近于被描述的问题的程序设计语言，便于程序的编写。这种程序称为源程序，必须经过翻译系统的处理后才能执行。面向过程程序设计语言面向对象程序设计语言 程序设计步骤程序设计步骤一般过程： 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 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的过程。 结构化程序设计结构化程序设计 采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口单入口单出口的控制成分。 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3 3种基本的控制结构：种基本的控制结构： 良好的程序设计风格良好的程

36、序设计风格v标识符标识符：按意命名、保留字用大写字母、使用统一的缩写规则。v表达式表达式：使用括号、使用库函数、条件化简、函数与过程v模块化模块化：模块的独立性（高内聚、低耦合）、模块的规模适中。v程序行的排列格式：排列格式美观、层次分明、使用统一的缩进格式，同一嵌套深度并列的语句对齐。v注释注释：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。 算法算法 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，以便能在有限步骤内得到特定问题的解有限步骤内得到特定问题的解。v算法的性质：确定性通用性有限性v算法的描述工具：自然语言流程图决策表算法描述语言 欧几里德算法（欧几里德算法（Euclids Algorithm）若给定两个正整数m和n，试写出求它们的最大公因子的算法。该算法的步骤用文字表述如下：1.第1步：读入两个正整