模块一 win7 计算机基础知识

1、模块一计算机基础知识计算机应用基础教学目标通过本模块的学习，读者可以了解计算机的发展过程、应用领域、工作原理及分类，理解字符和汉字的编码知识，掌握计算机中数制的表示及二进制与十进制之间的相互转换。教学重点和难点计算机的基本知识二进制与十进制（整数）之间的转换字符和汉字的编码本模块知识点小节1.1 计算机概述1.2计算机的特点、应用及分类1.5二进制的运算规则1.31.41.6数制与数制的转换计算机的系统组成微型计算机的性能和硬件组成 计算机是一种能够存储程序，并能按照程序自动、高速、精确地进行大量计算和信息处理的现代化智能电子设备。 世界上第一台电子数字计算机于1946年2月诞生于美国宾夕法尼

2、亚大学，名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator，电子数字积分计算机），中文名为“埃尼亚克” 这台计算机由美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的科学家研制，用于美国军方进行弹道计算和氢弹的研制。它由18 000多个电子管、7 000多个电阻、10 000多个电容器以及6 000多个开关组成，占地面积约170 平方米，整个机器重量为30多吨，功率174千瓦。1.1.1计算机的诞生1.1 计算机概述1.1.2 计算机的发展阶段计算机时代起迄年份物理器件存储器软 件应用范围第1代19461957电子管延迟线、磁鼓机器语言、汇编语言 科学计算

3、第2代19581964晶体管磁芯、磁带汇编语言和高级语言科学计算、数据处理第3代19651971中小规模集成电路半导体、磁盘高级语言不断发展，出现了操作系统逐步广泛应用 第4代1972至今大规模、超大规模集成电路半导体、磁盘、光盘操作系统不断完善，开发了应用软件普及到社会、生活各方面 根据电子计算机所采用的物理器件，计算机的发展分成4个阶段：1.1.3中国计算机的发展情况 1958 年8月1日，我国第一台小型电子管数字计算机103机诞生。该机字长32位，每秒运算30次，采用磁鼓内部存储器，容量为1 KB。1987年，第一台国产的286型计算微机长城286正式推出。1988年，第一台国产386微

4、型计算机长城386推出，中国发现首例计算机病毒。2009年，中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生，该机每秒运行1206万亿次。2010年，曙光推出了完全自主设计、完全拥有知识产权的基于“龙芯”处理器的千万亿次“曙光6000”超级计算机。1巨型化 天文、军事、仿真、科学计算等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量，这就需要研制功能更强的巨型计算机。目前最快的巨型计算机运算速度已达每秒数亿亿次以上。1.1.4 计算机的发展趋势2微型化 微型化是指计算机向使用方便、体积小、成本低和功能齐全的方向发展。专用微型计算机已经大量应用于仪器、仪表和家用电器中，使仪器设备实现“

5、智能化”。笔记本式计算机已经大量进入办公室和家庭，智能手机、平板计算机（俗称平板电脑）不断涌现，迅速普及到人们的社会生活中。1.1.3 计算机的发展趋势3网络化 随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的不断提高，面向全球网络化应用的各类新型微型计算机和信息终端将成为主要产品。特别是移动计算网络，能够随时交换和处理信息，已成为产业发展的重要方向。4智能化 计算机将具备更多的智能成分，具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写输入）外，计算机能让人产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术就是这一领域发

6、展的集中体现。1.1.5 未来新型的计算机1光子计算机 光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，以光互连代替导线互连，以光硬件代替计算机中的电子硬件，以光运算代替电运算。与电子计算机相比，光计算机的无导线计算机信息传递平行通道密度极大。 光计算机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终的计算结果。2DNA分子计算机 1994年11月，美国南加州大学的阿德勒曼博士用DNA碱基对序列作为信息编码的载体，实现数据运算。阿德勒曼在科学杂志上公布了DNA计算机的理论，引起了各国学者的广泛关注。阿德勒曼的DNA计算机与传统的计算机不同，计算不再只是简单的物理性质的加减操作，它

7、增添了化学性质的切割、复制、粘贴、插入和删除等种种方式。DNA计算机的最大优点在于其惊人的存储容量和运算速度。英国研究人员于2013年1月成功研制出DNA硬盘，1克DNA的存储容量大约为2 PB，相当于约300万张CD。用DNA存储数据理论上可保存数千年。1.1.4 未来新型计算机3纳米计算机纳米是一个计量单位，纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎无须耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算

8、机强大许多倍。4量子计算机 量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值，故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。 加拿大量子计算公司D-Wave于2011年正式发布了全球第一款商用型量子计算机D-Wave One，它采用了128-qubit（量子比特）的处理器，理论运算速度远超现有超级电子计算机，售价高达一千万美元。1.2.1 计算机的特点1具有超强的“记忆”能力 计算机依靠各种存储设备，可以把原始数

9、据、中间结果、运算指令以及人们事先为计算机编制的工作步骤等存储起来，以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够快速准确地存入或取出这些信息。2运行速率高，运算能力强 计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速率非常之高。一般微型计算机机运算速度可达几十兆几千兆次/秒，速率高的计算机运行速度可达几十亿次/秒乃至数千万亿次/秒以上。而且，由电子管升级到晶体管，再升级到小规模集成电路、中大规模集成电路等，其运算速率还以每隔几年提高一个数量级的水平不断发展。1.2.1 计算机的特点3计算精度高，数据准确度高 计算机计算精度高，其数字位数可根据实际需要进行取舍。圆周率的计算从古至今，我国古代数

10、学家祖冲之只算得值为小数点后8位；德国人鲁道夫用了一生的精力把值精确到35位。现在，电子计算机已把值计算到10亿位以上。4自动化程度高 计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的。只要预先输入包含一连串指令的处理程序，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各种规定的操作，直到得出结果为止。 计算机自动控制不需要人工的直接干预，这样，计算机将人类从重复性的劳动中解放出来，也可以完成人类无法完成的工作，如精密仪器的生产、特殊环境物品的制造、危险地域的勘探。5具有逻辑判断能力计算机具有逻辑判断和推理能力，不仅能计算数值数据，也能处理非数值数据，使计算机能广泛应用于非数值数据处理领域，

11、如诊治疾病、语言翻译、控制机器人等。1.2.1 计算机的特点5具有逻辑判断能力 计算机具有逻辑判断和推理能力，不仅能计算数值数据，也能处理非数值数据，使计算机能广泛应用于非数值数据处理领域，如诊治疾病、语言翻译、控制机器人等。1.2.2 计算机的应用1科学计算 科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。 例如，建筑设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出了一系列的复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程，并且引起了弹性理论上的一次突破，出现了有限单元法。2过程控制（或实时控制） 计算机在工业控制方面的应用大大促进了自动化技术的提

12、高。利用计算机进行控制，可以节省劳动力、减轻劳动强度、提高生产效率、节约生产原料和降低成本。 例如：在化工、电力、冶金等生产过程中，用计算机自动采集各种参数，监测并及时控制生产设备的工作状态；在导弹、卫星的发射过程中，用计算机随时精确地控制飞行轨道与状态；在有高温炉窑的工作场所，用计算机随时检测与控制炉窑的温度等等。1.2.2 计算机的应用3数据处理（或信息处理） 数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等各个行业。4文字处理

13、计算机的应用和字处理软件的开发，改变了过去人们手不离笔的文字处理方式，人们可以直接在计算机中进行文字输入、格式排版，并且可以非常方便地进行修改，节约人力，工作效率高，还可以长期保存。1.2.2 计算机的应用5办公自动化办公自动化简称OA，是建立在计算机和通信技术以及办公设备自动化技术的基础之上的高效的人-机信息处理系统，是计算机使用面最广的一种应用。现在很多公司、单位都使用计算机来处理公司的业务、统计公司的财务。6娱乐休闲使用计算机可以播放VCD、DVD和MP4文件，也可以玩游戏。计算机已经成为很多家庭娱乐休闲的必备“家用电器”7上网、聊天、收发邮件如，可以从网上查询商品价格，查询飞机和火车的

14、运行时刻表，并从网上订票。通过网络还可以收发电子邮件，与远在异国他乡的亲人和朋友进行联系；通过网络即时通信软件，还可以与朋友在网上聊天。总1.2.2 计算机的应用8教学随着计算机的普及，一种新的学习方式也应运而生，这就是计算机教学。人们可以通过计算机从各种各样的多媒体教学软件中获得知识。9计算机辅助技术（1）计算机辅助设计(CAD) 利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。例如在建筑设计中，利用CAD进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等。（2）计算机辅助制造(CAM) 利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品的制造过程中，由计算机控

15、制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检测等。1.2.2 计算机的应用9计算机辅助技术（3）计算机辅助教学(CAI) 在计算机辅助下进行各种教学活动。CAI可以为学生提供一个良好的个人化学习环境。10虚拟现实虚拟现实是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物，他可以是现实世界的真实写照，也可以是纯粹构想出来的世界。虚拟现实在近年来获得了飞速的发展和广泛的应用，例如虚拟工厂、3D影院、数字校园、虚拟主持人等。1.2.3 计算机的分类1按信息表示形式和处理方

16、式的不同进行分类（1）数字计算机 数字计算机内部的信息用数字“0”和“1”来表示。数字计算机精度高、存储量大、通用性强。人们通常所说的计算机就是指电子数字计算机。（2）模拟计算机 模拟计算机是用连续变化的模拟量来表示信息，计算精度较低，所有的处理过程均需模拟电路来实现，电路结构复杂，抗外界干扰能力差。美国贝尔实验室于1947年研制出第一台全电子直流模拟计算机。（3）数字模拟混合计算机 数字模拟混合计算机既能处理数字量，又能处理模拟量。我国于20世纪60年代中期，先后研制出多种型号的数字模拟混合计算机。如M-2、M-6等混合模拟计算机。1.4 计算机的分类2按照计算机的用途进行分类（1）通用计算

17、机 通用计算机的用途广泛，功能齐全，可适用于各个领域。一般的数字计算机多属此类。（2）专用计算机 专用计算机是为某一特定用途而设计的计算机。它的硬件和软件的配置依据解决特定问题的需要而定。如工厂使用的工控机、超市收银机等就是专用计算机。1.2.3 计算机的分类3按照计算机的规模与性能进行分类（1）巨型计算机 巨型计算机（又称超级计算机）是运行速度最快、处理信息量最大、容纳用户最多、价格最高的一种计算机。（2）大型计算机 大型计算机在规模上不及巨型计算机，但也有很高的运算速度、很大的存储容量和很强的数据处理能力，一般用于大型企业和一般的科研部门，以及需要进行大量数据处理、存储和管理的其他部门和机

18、构。IBM公司是全球大型计算机的主要提供商，平均每台IBM大型计算机的起步价约为100万美元。1.2.3 计算机的分类3按照计算机的规模与性能进行分类（3）小型计算机小型计算机用途广泛，既可用于科学计算、数据处理，也可用于生产过程自动控制和数据采集及分析处理。（4）微型计算机微型计算机采用微处理器、半导体存储器和输入/输出接口等芯片组装，使得它比小型计算机体积更小，价格更低，灵活性更好，可靠性更高，使用更加方便，现在我们个人使用的计算机就属于微型计算机。（5）服务器服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部设备，运行网络操作系统，要求较高的运行速度，其中的资源可供网络用户共享。（6）工作站1.

19、2.3 计算机的分类3按照计算机元器件分类按照元器件的不同，目前计算机可以分为电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模和超大规模集成电路计算机等。随着计算机技术的飞速发展，电子元器件也在不断更新，将来计算机的发展将趋向于利用超导电子元器件的超导计算机、利用光学器件以及光电路代替电子元器件电路的光学计算机、利用有机化合物作为元器件的生物计算机等新兴的高端计算机。 美籍匈牙利科学家冯诺依曼提出“存储程序，由程序控制”的计算机工作原理。 “存储程序控制”原理又称为“冯诺依曼原理”。该原理确立了现代计算机的工作方式，分为4个步骤： 第1步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。 第2步：计算机

20、从存储器中取出程序指令送到控制器进行处理，分析该指令要做什么事。 第3步：控制器根据指令的含义发出相应的命令，如加法、减法等，将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。 第4步：当运算完成后，将结果通过输出设备输出。1.3.1计算机的系统组成 冯诺依曼结构架构五大核心部件功能1、 输入设备 Input devices：从计算机外部输入信息2 、存储器 Memory Unit：存放数据、指令等4 、控制器 Control Unit (CU)： 分析指令，控制指令的执行，协调其它部件工作3 、运算器 Arithmetic and Logic Unit (

21、ALU)： 执行算术、逻辑运算5 、输出设备 Output devices ：将加工后的信息输出1.3.3计算机的硬件组成1.3.3 计算机硬件主机箱音箱鼠标键盘显示器台式计算机外观计算机硬件是计算机系统重要的组成部分，其基本功能是接受计算机程序，并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。计算机硬件是构成计算机的有形的物理设备的总称，是所有软件的物质基础。2.1 计算机硬件系统台式计算机主机箱内部结构各种计算机的外观 桌面一体机智能手机笔记本式计算机平板计算机无论计算机的外观如何变化，其内部的硬件结构都大同小异，都属于冯诺依曼体系结构的计算机，均拥有输入设备、控制器、运算器、存储

22、器、输出设备五大核心部件。运算器和控制器是信息处理的中心部件，所以它们合称为“中央处理单元”（CPU：Central Processing Unit）。存储器、运算器和控制器在信息处理操作中起主要作用，是计算机硬件的主体部分，通常被称为“主机”。存储器（memory）是计算机的主要工作部件，其作用是存放数据和各种程序。而输入（Input）设备和输出（Output）设备统称为“外部设备”，简称为外设或I/O设备。 个人计算机的硬件组成1.3.4 计算机软件及分类软件与硬件是相辅相成的，没有软件，就没有人机交互界面，用户根本无法使用计算机。而要让计算机使用更加方便，就需要开发具有各种功能用途的软件

23、来丰富计算机的功能。软件是计算机系统中重要的、必不可少的组成部分。计算机软件是计算机系统中各类程序、有关文档以及所需数据的总称。 完整的计算机系统需要硬件（Hardware）和软件（Software）两部分。硬件系统是软件系统运行的基础，软件系统则是人与计算机系统进行信息交流的媒介。1.3.4计算机的软件及分类硬件软件两者缺一不可软件系统层次图 软件系统的层次结构软件分类 1）操作系统操作系统（operating system，OS）是直接运行在裸机上的底层的系统软件，它的主要功能是管理计算机的各种软、硬件资源，组织计算机的工作流程，提高资源利用率，方便用户使用计算机并能为其他软件的开发与使用

24、提供必要的支持。例如：DOS（磁盘操作系统）、Windows操作系统、UNIX操作系统、Linux操作系统等。1系统软件2）语言处理程序 （1）汇编程序：其作用是将汇编语言源程序翻译成目标程序。（2）解释程序：解释程序对高级语言源程序的语句从头到尾扫描一句，翻译一句，执行一句，不生成目标程序，直至结束。（3）编译程序：编译程序对源程序进行一次或几次扫描后，最终翻译成可以直接执行的目标代码，对目标程序进行连接装配后得到“可执行程序”，程序要运行时，只需直接运行该可执行程序即可，编译产生的目标代码可以重复执行，无须重新编译，所以运行速度快。但这种方式不够灵活，每次修改源程序后，必须重新编译、连接。

25、1系统软件2）语言处理程序 计算机并不能直接接收和执行用汇编语言或高级语言编写的源程序。源程序在输入计算机时，必须经由语言处理程序“翻译”成机器语言形式的目标程序，才能被计算机识别和执行。1系统软件3） 程序设计语言 程序程序是指挥计算机实现某一特定功能的一组命令序列，是指令的有序集合，是由程序计数器控制的一系列语句和指令程序设计程序设计是指设计、编制、调试程序的方法和过程，其内容涉及有关的程序基本概念、编程工具、方法以及方法学等，是目标明确的智力活动。计算机语言计算机语言指用于人与计算机之间通信的语言，是人与计算机之间传递信息的媒介。计算机语言主要分为机器语言、汇编语言和高级语言3种。使用汇

26、编语言和高级语言编写的程序称为源程序，而使用机器语言编写的程序则称为目标程序。1系统软件1）计算机语言 机器语言机器语言是二进制编码形式的机器指令及其使用规则的集合。它是目前计算机硬件唯一可以直接识别和执行的语言。如某种计算机的指令为10110110 00000000，它表示让计算机进行一次加法操作；而指令10110101 00000000则表示进行一次减法操作。它们的前8位表示操作码，而后8位表示地址码。汇编语言汇编语言是一种符号语言。例如：LDA x 表示取数x。每一种处理器都会有自己专属的汇编语言语法规则和编译器。即使是同一种类型的处理器，也可能拥有不同的汇编语言编译器。低级语言包括机器

27、语言和汇编语言，这两种语言都是面向机器的语言高级语言高级语言接近人们日常熟悉的自然语言和数学语言，可读性强，编程方便。目前绝大部分的程序员编写程序时多使用高级语言。高级语言有许多种，使用比较普遍的有C、C+、Pascal、C#、Visual Basic、Delphi、Java、Python、Lisp和Prolog等。1系统软件数据库管理系统（DBMS） 为了有效地处理和利用大量的数据、妥善地保存和管理这些数据，数据库得到了广泛的应用。数据库管理系统的主要功能就是保障数据库系统的正常运行，响应数据库用户的操作请求。例如DB2、Access、Microsoft SQL Server、Oracle、

28、Sybase等都是数据库管理系统。系统服务程序是指一些公用的工具性的程序，如：系统服务程序（1）连接装配程序。（2）编辑程序。（3）测试程序。（4）诊断程序。1系统软件2应用软件应用软件是用户为解决某些具体问题而开发和研制或向开发商购买的专用软件，是针对某一应用领域、面向最终用户的软件，应用软件需要系统软件的支持。应用软件可以是应用软件包，也可以是用户定制的程序，还可以是套装软件。应用软件包是标准的商业软件，通常由计算机制造商或软件开发公司为了向不同组织销售多份备份而开发出来的。1.3.5程序设计基础 计算例子s=x+y-z，用C语言实现，可写成：main() /*程序开始*/ int x,y

29、,z; int s; printf(please input x:); /*提示输入x*/ scanf(%d,x); /*从键盘输入x值*/ printf(please input y:); scanf(%d,y); printf(please input z:); scanf(%d,z); s=x+y-z; /*计算x+y-z 的结果值存入s*/ printf(x+y-z=%d,s); /*输出s*/1.3.5 程序设计方法 1算法程序设计的过程就是分析要解决的实际问题，得出解决问题的具体方法和步骤，并且用某种计算机语言编写成可执行程序的过程。在这个过程中需要构建合适的数据结构并设计有效的算

30、法，因此有：数据结构算法程序设计1算法 算法（algorithm）是指解题方案的准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令。算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制，也就是说，能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷，或不适用于某个问题，执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。2.算法的特征 1）有穷性（finiteness）2）确切性（definiteness）3）输入项（input）4）输出项（output）5）可行性（effectiveness） 算法的描

31、述 一个算法可以用自然语言、计算机程序语言或其他语言来说明，唯一的要求是该说明必须精确地描述计算过程。例如age=int(input(age:) #将输入的数据转换为int整数类型if age 18: print(你不能到网吧。) print(不过你能到动物园。)else : print(你能到网吧。) print(也能到动物园。)#这句话位于if语句之内print(我说的对吗？) #这句话位于if语句之外3程序 程序是用程序设计语言描述的，适合计算机执行的指令（语句）序列。程序是为了实现特定目标或解决特定问题而设计出来的，能让计算机执行一个或多个操作，或执行某一任务，一般可以分为系统程序和应

32、用程序两大类。程序是由序列组成的，告诉计算机如何完成一个具体的任务。4程序设计的三种基本结构 1）顺序结构顺序结构表示程序中的各操作是按照它们出现的先后顺序执行的。4程序设计的三种基本结构 2）选择结构选择结构表示程序的处理步骤出现了分支，它需要根据某一特定的条件选择其中的一个分支执行。选择结构有单选择、双选择和多选择三种形式。4程序设计的三种基本结构 3）循环结构循环结构表示程序反复执行某个或某些操作，直到某条件为假（或为真）时才可终止循环。补充知识点： 程序设计方法两大类 面向过程在解决问题时采用功能分解方法，即将一个系统看作一些功能块的组合，这些功能块可以被进一步分解，直到参与设计和编程

33、的人员可以理解的步骤和过程为止。面向过程的程序设计方法只允许全部程序均由顺序、分支和循环3类基本结构构成。常用的面向过程程序设计的高级语言主要有C语言、Basic语言、Pascal语言、Fortran语言、COBOL语言、Ada语言等。面向对象通过面向对象的方式，将现实世界的事物抽象成对象，现实世界中的关系抽象成类、继承，帮助人们实现对现实世界的抽象与数字建模。更有利于采用人能理解的方式对复杂系统进行分析、设计与编程。系统可以像搭积木一样被快速开发出来。常用面向对象程序设计的高级语言主要有Java、C+、C# 、Visual Basic、Delphi等。两种程序设计方法对比 面向过程程序的可重

34、用性差通讯机制几乎空白数据处理范围较小程序的数据与操作相分离面向对象程序不易理解初学者入门有困难程序的依赖性分析有难度两种方法对比-开发五子棋游戏 面向过程 开始游戏 黑子先走 绘制画面 判断输赢 轮到白子 绘制画面 判断输赢 返回步骤2 输出最后结果将上述9个步骤分别用函数来实现，问题就解决了。面向对象黑白双方，这两方的行为是一模一样的棋盘系统，负责绘制画面规则系统，负责判定诸如犯规、输赢等第一类对象（玩家对象）负责接受用户输入，并告知第二类对象（棋盘对象）棋子布局的变化棋盘对象接收到棋子的变化就要负责在屏幕上面显示出这种变化利用第三类对象（规则系统）来对棋局进行判定。面向对象的相关理论 类

35、对象方法继承封装多态抽象1.4 数制与数制的编码1.4.1 数制的概念 按进位的原则进行记数的方法称为进位计数制。“进位计数制”简称为“位制”。例如：逢十进一即十进位制，人类屈指计数沿袭至今且最为习惯；十六进位制为中药或金器等采用的计量单位；秒进分钟、分钟进小时则为六十进位制基数，是指各种进位计数制中允许选用基本数码的个数。例如，十进制的数码有0、1、2、3、4、5、6、7、8和9，因此，十进制的基数为10。1.4 数制与数制的编码1.4.1 计算机为什么采用二进制编码1电路简单，容易实现 二进制只有两个数码0和1。它的每一位可用任何具有两个不同稳定状态的元件或电路来表示，如电压的高低，可分别

36、表示0、1。2可靠性强 利用二进制表示数据具有抗干扰能力强、可靠性高的优点。因为每位数据只有高低两个状态，当受到一定程度的干扰时，仍能可靠地分辨出它是高还是低。3运算规则简单 两个二进制数的“加法运算”组合只有3种（即0+0，0+1，1+1），运算规则简单，有利于简化计算机内部结构，提高运算速度。4便于逻辑判断 二进制的两个数码0和1正好与逻辑判断中的“真（True）”和“假（False）” 相对应。在进位计数制中，每位累计到一定数量后，向高位进一，而本位又从零开始累计因此在一个多位数中，同一个数字处于不同位置上，它所表征的数值是不同的，也就是说它的“权”值是不同的。该权由基数的某次幂决定。例

37、如十进制数82，字符“8”的值是8101，其中101称为该位（十位）的权，字符“2”的值是2100，其中100称为该位（个位）的权。1.4 数制与数制的编码1.4.1 数制与编码 对于任意一个R进制数N都可用多项式表示法表示为： 其中，ai是数码，R是基数，R i是权。不同的基数表示了不同的进制数。1.4 数制与数制的编码1.4.2常用的进制数 进 制数 码进位规则基 数十进制0，1，2，9逢十进一10二进制0，1逢二进一2八进制0，1，2，7逢八进一8十六进制0，1，2，9，A，B，F逢十六进一161.6 数制与编码十 进 制二 进 制八 进 制十六进制0000111121022311334

38、10044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F常用的几种数制之间的对应关系1.6 数制与编码 例如，在十进制数中，182，326用多项式表示法可表示为：（182）10=1102+8101+2100 （326）10=3102 + 2101 + 6100 则10i 称为第i项的权。如102 、101 、100分别称为百位、十位、个位的权。 又如，二进制数1011用多项式表示法可表示为： （1011）2=123 + 022 + 121 + 120 =(11)10

39、 1.6 数制与编码 例如 ：八进制数165用多项式表示法可表示为： (182)8=(182881280)10=(130)10 （165）8=182 + 681 + 580 又如：十六进制数2A5用多项式表示法可表示为：(8C2B)16=(816312162216111160)10=(35 883)10 （2A5）16=2162 + 10161 + 51601.4 数制与数制的编码1.4.3 二进制与十进制之间的转换1二进制数转换成十进制数 方法：将一个二进制数按位权展开成一个多项式，然后按十进制的运算规则求和，即可得到该二进制数等值的十进制数。例：将二进制数100110转换成十进制数。（10

40、0110）2=125+024+023+122+121+020 =32+4+2 =（38）10课堂练习根据刚刚二进制转十进制数的方法，完成以下八进制、十六进制数转换十进制数(182.23)8=( )10(2BC.5)16=( )10说明：把R进制小数转换为十进制的主要区别是权值的计算方法不同。从小数点往右数码的位置为1m，则权为N-m，值为amN-m（a为数码本身，m为数码的位置，N为R进制的基数）。1.4 数制与数制的转换2十进制数转换成二进制数 方法：将十进制整数除以基数2，取余数，把得到的商再除以基数2，取余数，这个过程一直继续进行下去，直到商为0，然后将所得余数以相反的次序排列，就得到对

41、应的二进制数。例：把十进制83转换为二进制：则（）（）1.4 数制与数制的转换2十进制数转换成八（十六）进制数 方法：将十进制整数除以基数8（16），取余数，把得到的商再除以基数8（16），取余数，这个过程一直继续进行下去，直到商为0，然后将所得余数以相反的次序排列，就得到对应的二进制数。：【例1.8】将182转换为八进制数，(182)10=(266)8。将812转换为十六进制数，(812)10=(C33)16。1.4 数制与数制的转换2十进制小数转换成二、八、十六进制数 方法：把十进制小数转换为R进制数，可采用乘以R取整法，顺序取数，直到乘积为零或者小数点的位数达到要求精度为止【例1.10】

42、将十进制 (0.245)10转换为二进制。因此，(0.245)10=(1000)2。提示：多次乘以2的过程可能是有限的也可能是无限的。当乘以2后的小数部分等于0时，转换结束。但是如果乘以2后小数部分始终不为零时，转换过程是无限的，这时应该根据精度要求取近似值。1.4 数制与数制的转换3二进制数与八进制数间的转换 方法：二进制数转换为八进制数时，采用“三位合一”法，将二进制数以小数点为界，整数部分从右向左每三位合为一组，最高一组不足三位时，在其左端补零使其成为三位，小数部分从左向右每三位合为一组，最低一组不足三位时，在其右端补零使其成为三位，每组用一位等价的八进制数码来表示即可。例如将110 0

43、101.1101转换为八进制数：(110 0101.1101) 2=(145.64)8001 100 101 . 110 100 1 4 5 . 6 41.4 数制与数制的转换3八进制数与二进制数间的转换 方法：八进制数转换为二进制数时，采用“一分为三法”，即将每一位八进制数用等价的三位二进制数表示即可。例如将53.47转换为二进制数：(53.47)8 = (110 1011.1001 11)2 5 3 4 7101 011 . 100 1111.4 数制与数制的转换4二进制数与十六进制数间的转换 方法：二进制数转换为十六进制数时，采用“四位合一” 法，将二进制数以小数点为界，整数部分从右向左

44、每四位合为一组，最高一组不足四位时，在其左端补零使其成为四位，小数部分从左向右每四位合为一组，最低一组不足四位时，在其右端补零使其成为四位，每组用一位等价的十六进制数码来表示即可。例如，将10 1100 1010.1110 0111转换为十六进制数：(10 1100 1010.1110 0111)2=(2CA.E7)16。0010 1100 1010 . 1110 0111 2 C A . E 71.4 数制与数制的转换4十六进制数转换为二进制数 方法：十六进制数转换为二进制数时，采用“一分为四” 法，即将每位十六进制数用等价的四位二进制数表示即可。例如，将D5.B2转换为二进制数：(D5.B

45、2)16 = (1101 0101.1011 0010)2 D 5 B 2 1101 0101 1011 . 0010 1.5 二进制的运算规则1.5.1 算术运算数值的算术运算包括加减乘除这些基本运算。加 法 运 算减 法 运 算乘 法 运 算除 法 运 算0+0=00-0=000=000=00+1=10-1=1（有借位）01=001=01+0=11-0=010=010=0（违反规则）1+1=0（进位为1）1-1=011=111=11.5 二进制的运算规则1.5.2 逻辑运算 逻辑运算的结果并不表示数值大小，而是表示一种逻辑概念，若成立用真或1表示，若不成立用假或0表示。常用基本逻辑运算有以

46、下3种。1与运算运算符为AND，运算规则如下：0 AND 0 = 0 0 AND 1 = 0 1 AND 0 = 0 1 AND 1 = 1即两个参与运算的数若有一个数为0，则运算结果为0；若都为1则运算结果为1。例如：计算机一级考试通过的条件（即笔试成绩和机试成绩都是60分以上）可以这样表示：笔试成绩60 AND机试成绩60。1.5 二进制的运算规则2或运算运算符为OR，运算规则如下：0 OR 0 = 0 0 OR 1 = 1 1 OR 0 = 1 1 OR 1 = 1即两个参与运算的数若有一个数为1，则运算结果为1；若都为0则运算结果为0。例如：计算机一级考试不通过（即笔试成绩和机试成绩有

47、一个是60分以下）的条件可以这样表示：笔试成绩60 OR机试成绩60。3非运算运算符为NOT，运算规则如下：NOT 0 = 1 NOT 1 = 0非运算实现逻辑否定，即进行求反运算。例如：笔试成绩不是60分以下可以这样表示：NOT(笔试成绩60)。1.5 二进制的运算规则1.5.4 字符数据的编码1.英文字符的编码 ACSII码(American Standard Code for Information Interchange)：中文名为：美国信息交换标准代码 ASCII码用7位二进制数表示一个字符。通过查ASCII码表可得到每一个字符的ASCII码值。例如：“A”字符的ASCII编码为10

48、00001。 在计算机内，每个字符的ASCII码用1个字节（8位）来存放，字节的最高位为校验位，通常用“0”填充，后7位为编码值。例如，大写字母A在计算机内存储时的代码为01000001。010000010102020203位二进制代码串中的每一个“0”或“1”称为“位”或者“比特”（bit），是计算机信息表示的最小单位。字（word）在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字字符串叫做一个字或者一个单元。每个字中二进制位数的长度称为字长。一个字由若干字节组成，不同计算机系统的字长是不同的，常见的有8位、16位、32位、64位等。字长越长，计算机一次性处理的信息位数就越多，精度就越高

49、。字长是衡量计算机性能的一个重要指标。 。字节8位称为1字节（B），记为1 B，为计算存储器容量的基本单位。1.5 二进制的运算规则存储单位换算单 位换 算 结 果1 B（字节）=8 bit1 KB（千字节）=1024 B=210 B1 MB（兆字节）=1024 KB=10241024 B=220 B1 GB（吉字节）=1024 MB=10241024 KB=102410241024 B=230 B1 TB（太字节）=1024 GB=10241024 MB=102410241024 KB=240 B1.5 二进制的运算规则计算机中数的表示1数的正负表示 数是有正负的，那么计算机中如何表示正负符

50、号呢？计算机内只有0和1两种形式，因此正负号也用0和1 表示。规定二进制数的最高位（最左边的）称为符号位，符号位为“0”表示该数为正数，符号位为“1”表示该数为负数。例如，用8位二进制数表示十进制的+50和-50：（+50）10 =（00110010）2 （-50）10 =（10110010）21.5 计算机的基本运算2定点数和浮点数（1）定点数 定点小数：小数点默认在符号位之后（小数点不占二进制位），符号位右边的第一位是小数的最高位。 例如：定点小数（10110000）2=（-0.375）10 定点整数：小数点默认在二进制数的最后（小数点不占二进制位），符号位后的所有位表示的是一个整数。例如

51、：定点整数（10110000）2=（-48）101.5 二进制的运算规则（2）浮点数 浮点数是小数点位置不固定的数，通常既有整数部分又有小数部分。 任何二进制数P可以如下表示：P = S 2 N 其中P、S、N均为二进制数。S称为P的尾数，N称为P的阶码，阶码也就是多少次方的意思。存储地址存储器中每个存储单元都指定一个编号，根据编号计算机就能快速地存取指定存储单元中的数据，这个“编号”称为存储单元的“地址”。此单元存放A此单元存放B此单元存放C此单元存放D此单元存放E通过数据总线，可以取出存储单元中的数据通过地址总线，可以定位任意一个存储单元存储器由若干连续的存储单元组成，每个存储单元都有唯一

52、标识的标记地址，可以存储一个字节的数据 d6d5d4d3d2d1d00000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC22BRbr0011EXTDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS，Nn1111SIUS/?O_oDELASCII码表1.5 二进制的运算规则2中文字符的编码（1）汉字输

53、入码 输入码所解决的问题是如何使用西文标准键盘把汉字输入到计算机内。主要可以分为3类：数字编码、拼音编码和字型编码。（2）国标码 国标码全称为国家标准信息交换汉字编码，又称GB23121980，它给出了每个汉字的二进制编码的国家标准。GB23121980标准共收录6763个汉字，其中一级汉字3755个，二级汉字3008个；同时，还收录了包括拉丁字母、希腊字母、日文等在内的682个全角字符。1.5 二进制的运算规则 国标码(GB23121980)规定每个汉字用两个字节来表示，每个字节只用前7位，因此可以表示的汉字数为214=16384个。对于人名、古汉语等方面出现的罕用字，GB23121980没

54、有收录，不能处理。因此我国于1995年又推出了汉字内码扩展规范GBK，又称扩展的国标码，共收录了20902个汉字及其他字符，基本满足计算机处理的需要。 为使计算机方便处理汉字、少数民族文字及日韩文字中的仿汉字，我国于2000年制定了国家标准GB18030（即信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充），是我国计算机系统必须遵循的基础性标准之一。目前，GB18030有两个版本：GB180302000和GB180302005。GB180302000共收录汉字27533个。GB180302005共收录汉字70244个。1.5 二进制的运算规则（3）汉字机内码 汉字机内码是计算机内部表示汉字的代码，主要用来

55、对汉字进行存储、处理、传输等操作。汉字无论使用何种输入码，进入计算机后就立即被转换为机内码。汉字机内码占两个字节，规则是将国标码每个字节的最高位设为“1”后就是汉字机内码。如“大”字的国标码为0110100 1110011，其机内码为10110100 11110011。字节最高位的“1”作为识别汉字的标志，计算机在处理最高位是“1”的代码时把它理解为汉字，是“0”时把它理解为ASCII码字符。1.5 二进制的运算规则（4）汉字字型码 汉字字型码又称字模，用于汉字在显示屏或打印机上输出。汉字字型码通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。 点阵表示方式就是将汉字看成是由一个矩形框内的许多点构成的，

56、有笔画的位置用黑点表示，没笔画的位置用白点表示。用一组二进制数表示点阵，用0表示白点，用1表示黑点。根据输出汉字的要求不同，点阵的大小也不同。简易型汉字为1616点阵，提高型汉字为2424点阵、3232点阵等。点阵数越多，字型越美观，所占存储空间也越大。1.5 二进制的运算规则 已知汉字点阵的大小，就可以计算出存储一个汉字所需占用的字节空间，即字节数=点阵行数点阵列数/8。例如存储一个1616点阵汉字所需的字节数为：1616/8=32B。1.5 二进制的运算规则（5）其他编码 BIG-5码是通行于中国台湾、香港地区的一个繁体汉字编码方案，共收录13060个汉字，又称“大五码”。 Unicode

57、码是可以容纳世界上所有文字和符号的字符编码方案。Unicode的学名是“通用多字节编码字符集”（Universal Multiple-Octet Coded Character Set ），又称“统一码”。它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。 UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是一种变长的编码方式，它可以使用14个字节表示一个字符。UTF-8是Unicode的一种实现方式，可以用来表示Unicode标准中的任何字符。总线结构总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它提

58、供了一种多用途的、公用的通信通道，只要总线相同，主板插件就可以通用。（1）地址总线。是单向总线，主要用来传送地址信息。CPU通过地址总线把需要访问的内存单元地址或外部设备端口地址传送出去。地址总线的宽度决定了CPU的最大寻址能力，直接影响计算机的运行。（2）控制总线。用来传送控制信息，以协调各部件的操作。控制信息包括CPU对接口电路和内存储器的读/写信号、中断响应信号等，也包括其他部件送给CPU的信号，如中断申请信号、准备就绪信号等。（3）数据总线。总线的传输方向是双向的，用来传送数据信息，是CPU同各部件交换信息的通路。数据总线的位数和微处理器的位数是相一致的，是衡量微型计算机运算能力的重要

59、指标。 总线1.6 微型计算机的性能和硬件组成微型计算机的组成框图2.3.1 计算机性能指标 运算速度字长内存容量外存容量除了以上指标外，评价计算机还要考虑机器的兼容性、可靠性，所配置的外围设备的性能指标以及所配置的系统软件的情况等。各项指标之间也不是彼此孤立的，在实际应用时，应该把它们综合起来考虑，而且还要遵循“性能价格比”原则。存取速度主频（时钟频率）系统的可靠性CPU简介包括控制器与运算器两大模块。主要的工作就是提取指令，将指令译码和执行。 CPU有两个重要的性能指标，即字长和主频。字长是计算机在单位时间内能一次处理的二进制数的位数。字长越长，计算精度越高，运算速度也越快。字长一般有16

60、位、32位或64位几种。主频就是CPU内核工作时的时钟频率，反映了计算机的工作速度。主频越高，计算机工作速度越快。CPU主频=外频倍频系数多核CPU是指在一枚CPU中集成两个或多个完整的计算引擎（内核），可以在处理器内部共享缓存，须搭配支持多CPU的操作系统和应用程序才能发挥其性能。中央处理器CPUIntel Core 2四核Q9400存储器存储器内存RAM（随机存储器）DRAM(内存条)SDRAMDDR SDRAMDDR2 SDRAMDDR3 SDRAMSRAMCacheROM（只读存储器）外存硬盘光盘U盘各种移动设备内嵌式BIOS ROM芯片RAM内存条硬盘ROM只读不写，不会因断电而丢失