计算机基础知识(2)讲述

1、第一章 计算机基础知识本章主要内容计算机发展的四个阶段计算机的主要特点冯诺依曼原理和冯诺依曼结构图计算机的主要技术指标进制及其相互转换表示方法计算机中数的表示方法第一节 概述一、计算机的定义 计算机是一种自动地、高速地、精确地、具有记忆（存储）能力、逻辑判断能力、可靠性能的数字化信息 处理电子设备。二、计算机的诞生 1941年，阿塔纳索夫，雏形计算机ABC 1945年，埃克特、戈德斯坦等，第一台计算 机ENIAC第一节 概述三、计算机的发展 第一代电子管电子管计算机（1946-1958） 特点：速度慢，内存小，体积大，造价贵 第二代晶体管晶体管计算机（1958-1964） 特点：速度稍快，内存

2、稍大，体积缩小，成本降低 第三代中小规模集成电路中小规模集成电路计算机（1964-1974） 特点：速度较快，体积更小，造价更低 第四代大规模大规模/超大规模集成电超大规模集成电 路路计算机（1974-至今） 特点：速度最快，内存最大，体积最小，成本最低第一节 概述四、计算机的特点 运算速度快、计算机精度高（计算精度32 位以上） 具有逻辑判断和记忆个能力 高度的自动化和灵活性五、计算机系统组成 计算机系统由硬件系统硬件系统和软件系统软件系统组成第一节 概述1. 硬件：硬件：构成计算机的电子的、机械的物理 实体，即看得见摸得着的电子元器件2.硬件系统硬件系统=输入设备+输出设备+存储器+运算器

3、+控制器（见书P5 冯诺依曼图） 存储器=主存储器（内存）+辅存储器（外存） 运算器+控制器=中央处理器（CPU） 运算器+控制器+主存储器=主机 输入设备+输出设备+辅助存储器=外部设备第一节 概述3. 计算机系统主要技术指标（P5-6） 字长：指CPU内部数据总线的宽度或位数。 主频：CPU内核电路的实际运行频率，也是CPU 自身工作频率。 运算速度：常用单位时间内执行多少条指令来表 示。（MIPS） 内存容量：常以字节字节作为单位 （存储器单位换算） 数据输入输出速率：主机与外部设备交换速率第一节 概述六、计算机的系统软件 1.软件：软件：提高计算机使用率、扩大计算机功能的 程序总称，它

4、由各种程序和数据组成。 2.软件系统的组成 软件系统软件系统=系统软件+应用软件 系统软件：系统软件：操作系统和各种各种系统使用程序。 应用软件：应用软件：为特定目的开发或购置的应用程序。 操作系统：操作系统：操作系统是对计算机系统的硬件、 软件资源进行控制和管理，方便用户， 提高系统资源利用率的程序系统(图示)第一节 概述七、计算机的应用（P18） 1. 科学计算 2. 事务处理 3. 过程控制 4. 辅助设计 5. 人工智能 6. 网络应用第二节 数制与编码 计算机中的信息用二进制的形式表示一、计算机中的数制及其转换 1. 数制的基本概念 一个数的展开式：N=dn-1bn-1 + dn-2

5、bn-2 + d1b1 + d0b0 + d-1b-1 + +d-mb-m 其中：n 整数的总位数 m 小数的总位数 d下标 表示该位的数码 b 表示进位制的基数 b上标 表示该位的位权 第二节数制与编码经常使用的表示数制的方法： a. 在数字后面加相应的英文字母 B表示二进制，O表示八进制，D表示十进制 （常可省略），H表示十六进制数。 相应表示：1101B 、126O、879D、570Hb. 在括号外面加数字下标 相应表示：(1101)2 、(126)8、(879)10 、(570)16 （不同数制的基数、数码、进位关系和表示法见书本P9表1.1）第二节数制与编码2. 数制之间的转换 例1

6、.1 将十进制整数(103)10转换为二进制数。 采用“除2倒取余”法： 例1.2 将十进制小数(0.8125)10转换为二进制小数。 采用“乘2顺取整”法： 例1.3 将十进制整数(1685)10转换为八进制小数。 采用“除8倒取余”法： 第二节数制与编码例1.4 将十进制整数(2347)10转换为十六进制数。 采用“除16倒取余”法：例1.5 将十进制整数(0.7125)10转换为八进制数。 采用“乘8顺取整”法：例1.6 将十进制小数(0.8129)10转换为十六进制小数。 采用“乘16顺取整”法：第二节数制与编码例1.7 将二进制数(1011001.101)2转换为十进制数。 采用“按

7、位权展开求和”法：例1.10 将八进制整数(3157.462)8转换为二进制数。 采用“一分为三”法：例1.11 将二进制整数(10011010110.10101011)2转换为二进制数。 采用“三合一”法：第二节 数制与编码关于2-8、2-16进制之间转换运算的补充： 采用8421法，即记住0-3号上的二进制权数，然后将八或十六进制数拆成8421的和。在8421的权中，含有哪个，就将该权所在的位置置1。权数与编号的对应如下表：编号 3 2 1 0权数 8 4 2 1 23 22 21 20第二节 数制与编码二、计算机中数值数据的表示 1. 基本概念基本概念 a. 数值编码：计算机内部表示二进

8、制数的方法。 b. 机器数：把一个数及其符号在机器中的表示 加以数值化，这样的数称为机器数。 c. 真值：机器数所代表的数。 计算机中正负号的表示：计算机中正负号的表示： 通常规定每个字长的最高位为符号位，用“0”表示正数，用“1”表示负数。第二节 数制与编码2. 带符号数的原码、反码、补码表示带符号数的原码、反码、补码表示 在计算机中对带符号数的表示方法有原码原码、补码补码和反码反码三种形式。 原码原码表示法规定符号位用数码符号位用数码0 0表示正号，用数码表示正号，用数码1 1表表示负号，数值部分按一般二进制形式表示。示负号，数值部分按一般二进制形式表示。 反码反码表示法规定正数的反码和原

9、码相同正数的反码和原码相同，负数的反码负数的反码是对该数的原码除符号位外各位求反。是对该数的原码除符号位外各位求反。 正数的补码正数的补码与原码相同，与原码相同，负数补码负数补码则先对该数的原码则先对该数的原码除符号外各位取反，然后末位加除符号外各位取反，然后末位加第二节 计算机中的信息表示三、计算机中常用的编码 1. 美国信息交换标准代码（ASCII） 2. 二-十进制编码BCD码 8421编码：用4位二进制数表示1位十进制数， 自左至右每位对应的权位是8、4、2、1。 如356D的BCD码为：0011 0101 0110 3.汉字编码 见课本P18作业P21 1-1、 1- 3 、 1-

10、4 、 1- 8、 1- 9、 1-10 下个星期一交 十进制数13689.2576的展开式表示： 13689.2576 =1*105-1+3*105-2+6*105-3 +8*105- 4+9*105-5+2*10-1+5*10-2+ 7*10-3+ 6*10-4=1*104+3*103+6*102+8*101+9*100+ 2*10-1+5*10-2+ 7*10-3+6*10-4 十进制数的展开式举例数制转换 例1.1 2 103 2 51 余数为1 2 25 余数为1 2 12 余数为1 2 6 余数为0 2 3 余数为0 2 1 余数为1 2 0 余数为1所以， (103)10= (1

11、100111)2数制转换 例1.2 0.81522=1.625 取整数位1 0.6252=1.25 取整数位1 0.25 2=0.5 取整数位0 0.5 2=1.0 取整数位1 所以，(0.8125)10= (0.1101)2数制转换 例1.3 8 1685 8 210 余数为5 8 26 余数为2 8 3 余数为2 8 0 余数为3 所以， (1685)10= (3225)8数制转换 例1.4 16 2347 16 146 余数为11（十六进制为B） 16 9 余数为2 16 0 余数为9 所以， (1685)10= (92B)16数制转换 例1.5 0.7125 8 =5.7 取整数位5

12、0.78 = 5.6 取整数位5 0.6 8 = 4.8 取整数位4 0.8 8 = 6.4 取整数位6 所以，(0.7125)10 (0.5546)8注意：注意： 有些转换不一定使得小数为0，只要按要求取够有效位数即可。数制转换 例1.6例1.6 0.8129 16=13.0064 取整数位13（十六进制为D） 0.0064 16=0.1024 取整数位0 0.1024 16=1.6384 取整数位1 0.6384 16=10.2144 取整数位10（十六进制为A） 取数据的计算精度为小数后4位数。 所以，(0.8129)10=(0.D01A)16数制转换 例1.7、1.10例1.7 (10

13、11001.101)2=126 +1 24 +123+1 20 +12-1+12-3= 64+16+8+1+0.5+0.125 = (89.625)10 例1.10 3 1 5 7. 4 6 2 011 001 101 111. 100 110 010所以， (3157.462)8=(11001101111.100110010)2 数制转换 例1.11例1.11 010 011 010 110. 101 010 110 2 3 2 6. 5 2 6 所以， (10011010110.101010110)2= (2326.526)10 8421转换法举例二进制数 1 1 1 1 0 1 八进制数

14、 7=4 + 2 + 1 5=4 + 0 + 1对应的权数 22 21 20 22 21 20二进制位号 2 1 0 2 1 0二进制数 1 1 1 0十六进制数 E=8 + 4+ 2+ 0对应的权数 23 22 21 20 二进制位号 3 2 1 0原、反、补码举例例 （设机器字长为8） 若 N1=+1000100， N2=1000100， 则 N1原=01000100 N2原=11000100 N1反=01000100 N2反=10111011 N1补=01000100 N2补=10111100数据的存储单位及其转换1、位（bit):一位二进制数0或12、字节：8位二进制数3、字：2 个字节4、千字节（KB） 1KB=1024B5、兆字节（MB） 1MB=1024K