大学计算机基础-第1章概要课件

1、第1章 计算机概述1.1信息时代的计算机文化 教学目的 了解计算机的基本概念、发展及未来计算机的发展趋势了解数据与信息的基本关系及数据处理过程、计算机的应用范围掌握计算机系统的基本概念和组成、计算机数制与编码的表示掌握微型计算机系统组成、分类和应用1.2 计算机概述1.3 计算机系统基础知识1.5 微型计算机硬件系统本 章 习 题1.4 计算机中的数制与编码1.6 计算机软件系统 10/11/20221第1章 计算机概述1.1信息时代的计算机文化 教学目的1.2 随着信息技术的产生和发展，计算机应用已经渗透到人类社会的各个领域，有力地推进了社会信息化的发展，同时，给计算机文化也增添了新的内涵，

2、本章从信息时代的计算机文化出发，介绍计算机的基本概念及组成、计算机中的数制与编码、微型计算机系统组成、计算机基本功能及计算机应用等内容，使读者较为全面的地了解计算机基本知识及学习计算机基础课程的作用和方法。10/11/20222 随着信息技术的产生和发展，计算机应用已经1.1信息时代的计算机文化 1.1.1 信息化社会 1.信息化概述 信息化是指在计算机技术、通讯技术和网络技术等信息技术快速发展的推动下，信息技术、信息产业和信息网络在社会经济的各个领域所发挥的作用，（日益突出，）并逐步主导国民经济和社会发展的过程。信息资源已成为世界范围的重要战略资源，信息产业已成为世界各国新的经济增长点，信息

3、技术正以其渗透性与传统产业广泛地结合起来，成为推进经济发展的助力器，大力推进信息化是经济和社会发展的大趋势。10/11/202231.1信息时代的计算机文化 1.1.1 信息化社会 10/12.信息化对社会经济发展的作用 信息化加速当今世界经济转型 信息化促进经济迅速增长 信息化推动经济全球化进程 信息化促进网络经济的崛起3.信息化社会，亦既是社会的信息化。 信息化具有四化和四性的特点。 信息化的“四化”：智能化、电子化、全球化、非群体化。 信息化的“四性”：综合性、竞争性、渗透性、开放性。10/11/202242.信息化对社会经济发展的作用10/10/20224续1.1.2 信息时代的计算机

4、文化1.信息与数据数据（Data） 数据是在计算机中存储的基本对象，是对现实世界中客观事物的符号表示，可以是数值数据，如23.4、-666、6900、￥870929等；也可以是非数值数据，如文字、图形、图像声音、语音等。单纯的数据形式是不能完全表达其内容，需要经过解释。因此，数据和关于数据的解释是不可分割的。数据的解释是关于数据含义的说明。数据的含义称为语义。信息(Information) 信息是一种已经加工为特定形式的数据，这种数据形式对接收者来说是具有确定意义的，它不但会对人们当前和未来活动产生影响，而且会对接受者的决策具有实际价值。数据与信息有着不可分割的联系，信息是由处理系统加工过的数

5、据，它是一种原料和成品之间的关系。 信息的特性：事实性、等级性、精确性、完整性、可压缩性、及时性、扩散撒性、传输性、经济性、共享性。10/11/20225续1.1.2 信息时代的计算机文化10/10/20225信息与数据的联系：（1）数据是信息的符号表示，或称载体；（2）信息是数据的内涵，是数据的语义解释。；（3）数据是符号化的信息。；（4）信息是语义化的数据。2.数据处理，也叫信息处理数据处理(dataprocessing) 对数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输的总和称为数据处理。数据可由人工或自动化装置进行处理，经过解释并赋予一定的意义之后，便成为信息。对数据处理，包括数值的和非数值

6、的。对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是通过使用软件对数据处理的中心问题。数据处理应用数据处理方式10/11/20226信息与数据的联系：10/10/202261.1.3计算机方法论 当今计算机科学技术日新月异的发展，计算机的应用已渗透到社会的各个领域，使用计算机的意识和利用计算机获取、表示、存储、传输、处理、控制信息的基本技能，应用信息、协同工作、解决实际问题等方面的能力，已成为衡量一个人文化素质高低的重要标志之一。 读者在学习大学计算机基础课程时，注意，计算机不仅是一种工具，而且计算机学科还有一种独特的分析问题、解决问题的思维方式和处理问题的方法。大学计算机基础是非计算机专业最

7、先开设的计算机课程，主要任务: 能揭示计算机领域的特色及其历史； 能充分展示计算机领域能做些什么，但不必去深究其原理； 使读者了解计算机应用领域，产生学习计算机的兴趣； 培养读者学科全局观，并且培养随着学科的发展不断更新知识的意识； 能让读者了解本专业毕业生应具有的计算机基本知识和技能，用计算机解决本专业领域的问题。10/11/202271.1.3计算机方法论10/10/20227在学习时注意：1.计算机基础需要体现基础课教学的特征，对于一些相对稳定的、基础性的、能够长期受益的内容，要认真学习，做到举一反三；2.注重了解计算机知识的内在统一性与外在差异性，了解计算机独特的思维方式；3.计算机基

8、础学习不能脱离应用，要有意识培养自己更好地利用计算机去解决专业领域中的问题及日常事务问题；4. 借鉴该课程的特殊性，通过学习认识到计算机发展迅速，知识更新快的特点，培养自己终生学习的能力。 10/11/20228在学习时注意：10/10/202281.2 计算机概述1.2.1(电子数字)计算机的基本概念的基本概念、类型及特点1.概念 计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备，它具有运算速度快、计算精确度高、记忆能力强、自动控制、逻辑判断等特点。 计算机有两个突出的特点：数字化和通用性。 （1）数字化 指计算机在处理信息时完全采用数字方式，

9、其他非数字形式的信息，要设法转换成数字形式才能由计算机来处理； （2）通用性 采用内存程序控制原理的计算机,能够解决一切具有“可解算法”的问 题。10/11/202291.2 计算机概述1.2.1(电子数字)计算机的基本概念的续2. 计算机的类型 按用途分类 （1）专用计算机 大多是针对某种特殊的要求和应用而设计的计算机，有专用的硬件 和专用的软件。 （2）通用计算机 为满足大多数应用场合而推出的计算机，可灵活应用于多种。按处理数据的方式分类（1）数字计算机 （2）模拟计算机（3）数字模拟混合计算机 10/11/202210续2. 计算机的类型10/10/202210续 按计算机的规模和处理能

10、力分类 （1）巨型机（超级计算机） 巨型机又称超级计算机，它是目前运算速度最高、存储容量最大、处 理能力最强、工艺技术性能最先进的通用超级计算机，主要用于复杂的科 学计算和军事等专用领域。我国研制的银河机、曙光机均属于巨型机。 （2）大/中型机 大/中型机又称大/中型计算机。广泛地应用于科学和工程计算、信息的 加工处理、企事业单位的事务处理等方面。这类计算机具有极强的综合处理 能力和极广泛的性能覆盖面，通用性强。 （3）小型机 小型机规模较小，结构简单、价格便宜、维修使用方便、易于操作维 护、设计试制周期短、软件开发成本低、便于及时采用先进工艺技术。它 们已广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器

11、、测量设备、企业管理、大 学和科研机构等，同时也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。10/11/202211续 按计算机的规模和处理能力分类 10/10/2022续 （4）工作站 工作站是介于小型机与PC（Personal Computer，个人计算机）之间的 一种高档的微型机。其运算速度比微型机快，且有较强的联网功能。主要 用于特殊的专业领域，如图像处理、辅助设计等。 （5）微型计算机 微型计算机简称微机，是当今最为普及的机型。它体积小、功耗低、 功能强、可靠性高、结构灵活，对使用环境要求低，性能价格比明显地优 于其他类型的计算机。 （6）服务器 服务器是在网络环境下为多用户提供服务的

12、共享设备，一般分为文件 服务器、计算服务器、通信服务器和打印服务器等，该设备连接在网络上 网络用在通信软件的支持下远程登录，共享各种服务。 （7）网络计算机 一种在网络环境下使用的终端设备，内存容量大、通信功能强，但本 机中不一定配置外存，所需要的程序和数据存储在网络的服务器中。 10/11/202212续 （4）工作站10/10计算机的分类 按综合性能指标分类巨型机：速度最快、处理能力最强例如：曙光4000L644GB内存，浮点运算达每秒3万亿次 大型、通用、较快、较强大型机： 作“客户机/服务器”的服务器 作“终端/主机”的主机 小型机： 规模小，结构简单，设计试制周期短 工艺先进、使用维

13、护简单 工作站： 介于PC与小型机之间 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜 中央处理器：一个芯片网络计算机：基于Java技术的客户机系统 10/11/202213计算机的分类 按综合性能指标分类巨型机：速度最快、处理能力最续 3.计算机主要特点 现代数字计算机与以往的计算工具有着本质的区别。它不仅高速地进行数字计算与信息处理，而且具有超强的记忆功能和高可靠性的逻辑判断能力。主要特点可概括如下： 由基本电子器件构成，采用二进制计数方式。若按物理结构，仅能进行一般的算术逻辑运算； 除了数值计算和逻辑运算之外，计算机还能处理包括数字、文字、符号、图形、图像

14、以及声音在内的所有可转换成数字信号的信息。 采用“存储程序”的方式进行工作。它将待处理的数据和处理该数据的程序事先送输入存储器，然后自动执行。因此，计算机的全部工作过程是执行程序的过程。 具有高速的运算和超强的信息存储与处理能力。现代计算机都配有大容量的存储器，仅微型计算机的内存器容量就有几十MB几GB；外存储器采用可更换的磁盘、磁带或光盘，可构成海量存储器，例如，一张英寸光盘即可存储多部象红楼梦这样的长篇小说或数十年人民日报的内容。计算机的运算速度可达千万亿次/秒以上，数秒内可完成数百人需要几十甚至几百年才能完成的工作。 与通信网络互联，构成跨地区、跨国界乃至全球的计算机通信网，实现各种资源

15、共享。为了充分发挥计算机的工效，就需要联网，因此可以说：“网络就是计算机”。 总之，人们所进行的任何复杂的脑力工作，只要能分解成计算机可执行的基本操作，并以计算机所能识别的形式表示出来，存入计算机，计算机就能模仿人脑，按照人们的意愿自动工作，所以有人把计算机称为“电脑”。作为电脑，它不能完全代替人脑，但有许多超越人脑的能力。它为人们所制造，为人们服务，以完成各种复杂又系统的工作。10/11/202214续 3.计算机主要特点10/10/202214续4.计算机主要性能指标字长字长是计算机一次直接处理二进制数的位数，一般与运算器的位数一致。字长越长，精度越高，常见的字长有8位、16位、32位和6

16、4位等。运算速度运算速度是指计算机每秒执行基本指令的条数。它反映计算机运算和对数据信息处理的速度，其单位为次/秒、百万次/秒、万亿次/秒等。主频主频是指计算机的主时钟频率，它在很大程度上反映了计算机的运算速度，因此人们也常以主频来衡量计算机的速度。其单位是赫兹（Hz），常以MHz、GHz表示，比如Pentium/866、PentiumIV/3.2分别表示主时钟频率为866 MHz和3.2GHz。存储器容量存储器以字节为单位，其容量表示存储二进制数据的能力，也是计算机的一项重要的技术指标。常以千字节（KB）、兆字节（MB）、千兆字节（KMB）或吉字节（GB）或者兆兆字节（MMB或TB）表示存储器

17、容量的单位。除此之外，还有功耗、无故障率、电源电压以及软件兼容性等性能。 10/11/202215续4.计算机主要性能指标10/10/202215冯诺伊曼对计算机的主要贡献：提出了以二进制和存储程序工作原理为基础的现代计算机的体系结构。五十多年来，计算机系统基本结构没有变。 英国科学家艾兰.图灵（1912-1954） 1936年建立著名的图灵机（Turing machine）模型，奠定了可计算理论的基础；提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 。美籍匈牙利数学家冯.诺依曼（19031957）1.2.2 计算机产生与发展10/11/202216冯诺伊曼对计算机的主要贡献：提出了以二进制和存储程序工作

18、原1.2.2 计算机产生与发展1.2.1 计算机的发展历程1第一阶段电子管计算机（19461957年） 1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院正式通过验收的名ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）的电子数字积分式计算机，宣告了人类第一台电子计算机的诞生。主要特点：采用电子管作为基本逻辑部件，体积大、用电量大、寿命短，可靠性差、 成本高；采用电子射线管作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量；输入输出设备落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出错；没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。10/1

19、1/2022171.2.2 计算机产生与发展1.2.1 计算机的发展历程第一台电子数字计算机1946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC电子计算机时代的到来 Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数字积分计算机重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管保存80个字节ENIAC主机房10/11/202218第一台电子数字计算机1946年2月由宾州大学研制成功的ENI2第二阶段 晶体管计算机（19581964年） 1954年，贝尔实验室制成了第一台晶体管计算机 TRADIC。1958年，美国研制成功了全部使用晶体管的计

20、算 机，从而诞生了第二代计算机。 主要特点：采用晶体管作为基本逻辑部件，体积减小、重量轻、能耗低、成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高；普遍采用磁芯作为存储器，采用磁盘/磁鼓作为外存储器；开始有了系统软件（监控程序），提出了操作系统概念，出现了高级语言。例如，FORTRAN、COBOL、ALGOL等。10/11/2022192第二阶段 晶体管计算机（19581964年） 10/1续3第三阶段 集成电路计算机 (19651969年) 集成电路是把多个电子元件集中在几平方毫米的基片上形成的逻辑电路。 主要特点：采用中、小规模集成电路制作各种逻辑部件，从而使计算机体积小、重量更轻、耗电更省、

21、寿命更长、成本更低、运算速度有了更大的提高；采用半导体存储器作为主存，取代了原来的磁芯存储器，使存储器的存取速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力；系统软件有了很大发展， 出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机软硬件资源；在程序设计方面上采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。10/11/202220续3第三阶段 集成电路计算机 (19651969年) 1续4第四阶段大规模、超大规模集成电路计算机（1970年至今） 从20世纪70年代末期开始出现超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI），在一个小硅片上容纳相当于几万个到几

22、十万个晶体 管的电子元件。 主要特点：基本逻辑部件采用大规模、超大规模集成电路，使计算机体积、重量、成本均大幅度降低，出现了微型机；作为主存的半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大；外存储器除广泛使用软、硬磁盘外，还引进了光盘；各种使用方便的输入输出设备相继出现；软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷；计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起；多媒体技术崛起，计算机集图像、图形、声音、文字、处理于一体，在信息处理领域掀起了一场革命。综述：从第一代到第四代，计算机的体系结构都是相同的，即都由控制器、存储器、运算器和输入输出设备组成，称为冯诺依曼体系结构。10/11/20

23、2221续4第四阶段大规模、超大规模集成电路计算机（1970年至今时代年份器件软件应用一 46-58电子管机器语言汇编语言 科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制 三64-71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域10/11/202222时代年份器件软件应用一 46-58电子管机器语言汇编语言 科续2.微机的发展 微机也称为PC，是1971年出现的，它的诞生和迅速普及是计算机发展史中 最重大的事件。世界上第一台微机是由美国Intel公司于1971年研制成功的。它 把计算机的全部电路做在4个芯片上，即一片4位微处理器Intel 4004

24、、一片320 位（40字节）的随机存取存储器、一片256字节的只读存储器和一片10位的寄存 器。它们通过总线连接起来，于是就组成了世界上第一台4位微型电子计算机。 第一代微机 1972年由Intel公司研制的8位微处理器Intel 8008，Intel 8008代表了第一 代微处理器。 第二代微机 第二代微处理器是在1973年研制的，是主要采用速度较快的N沟道 MOS技术的8位微处理器。 第三代微机 10/11/202223续2.微机的发展10/10/202223续 第三代微处理器是在1978年研制的，是主要采用H-MOS（High- performance MOS）新工艺的16位微处理器。其

25、典型产品是Intel公司的Intel 8086。 第四代微机 从1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器，标志着第四代微处 理器的诞生。1993年Intel公司推出第五代32位微处理器芯片Pentium（奔腾）， 它的外部数据总线为64位，工作频率为66MHz200MHz。1998年Intel公司推 出Pentium、后来又推出Pentium 、Pentium。 3.计算机的发展趋势 现代计算机的发展表现在两个方面：一是向着巨型化、微型化、网络化 和智能化5种趋向发展；二是朝着非冯诺依曼结构模式发展。 计算机发展的五种趋向 10/11/202224续 第三代微处理器是在1978年研制的

26、，是主要续 （1）巨型化 巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。目前正 在研制的巨型计算机，其运算速度可达每秒百亿次。存储容量超过百万兆字 节。 （2）微型化 微型化就是指进一步提高集成度。利用高性能的超大规模集成电路研制 性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。 （3）多媒体化 多媒体是指以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体 的信息环境。 （4）网络化 网络化就是用通信线路把各自独立的计算机连接起来，形成各计算机用 户之间可以相互通信并使用公共资源的网络系统。 10/11/202225续 （1）巨型化10/10/202225续 （5）智能化 计

27、算机的智能化就是指使计算机具有人的智能。能够像人一样思 维，让计算机能进行图像识别、研究学习、探索、联想人的语言等。 发展非冯诺依曼结构模式 自20世纪60年代开始向两个大方向努力，一是创造新的程序设计语 言，即所谓的“非冯诺依曼”语言；二是从计算机元件方面，比如提出发明 与人脑神经网络相类似的新型超大规模集成电路的设想，即分子芯片。 （1）生物计算机 （2）光子计算机 （3）量子计算机10/11/202226续 （5）智能化10/10/2022261.2.3 计算机的应用1. 科学与工程计算（数值计算） 科学与工程计算是指计算机应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。由于

28、计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力，可以应用于高能物理、工程设计、地震预测、气象预报及航天技术等领域。2. 数据处理（信息处理） 数据：是符号化的信息，是信息的符号表示。 信息：则是数据的内涵，是语义化的数据，是数据的语义解释。 数据处理：数据处理也称为信息处理，主要是指计算机对数据资料的收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。 3. 计算机辅助系统 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD） CAD是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，进行工程和产品的设计与分析，以达到预期的目的或取得创新成果的一种技术。应用的10/11/2022

29、271.2.3 计算机的应用1. 科学与工程计算（数值计算）1续 最为广泛的是二、三维的几何形体建模、绘图，各种机械零部件的设计等。 计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM） CAM是应用计算机来进行产品制造的统称，通过计算机分级控制和管理制造过程的多方面工作。它的目标是开发一个集成的信息网络来监测一个广阔的相互关联的制造作业范围，并根据一个总体的管理策略控制每项作业。 计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI） CAI是把计算机作为一种新型教学媒体，将计算机技术运用于课堂教学、实验课教学、学生个别化教学（人-

30、机对话式）及教学管理等各教学环节，以提高教学质量和教学效率的教学模式。4 .数据库应用 数据库是长期存储在计算机内有组织的大量共享的数据集合。它可以供各种用户共享，具有最小的冗余和较高的数据独立性。数据库的应用是计算机应用的基本内容之一。 10/11/202228续 最为广泛的是二、三维的几何形体建模、绘图，各种机械零续5. 人工智能 人工智能是一门研究如何构造智能机器人（智能计算机）或智能系统，使 它能模拟、延伸和扩张人类智能的学科。人工智能的研究领域包括知识工程、机器学习、模式识别、自然语言处理、智能机器人和神经计算等多个方面。6.网络应用 计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。现在

31、计算机网络是集文 本、声音、图像及视频等多媒体信息于一身的全球信息资源系统。 7.电子商务 电子商务（Electronic Commerce）是指通过计算机和网络进行商务活动， 主要为电子商户提供服务，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在 线电子支付的一种新型的商业运营模式。 8.电子政务 电子政务是指国家各级政府部门综合运用现代信息 网络与现代数字技术，彻底转变传统工作模式，实现公务、政务、商务、事务的一体化管理与运行。 10/11/202229续5. 人工智能10/10/2022291.3 计算机系统基础知识 1.3.1 计算机系统的基本概念 一个完整的计算机系统包含计算机硬件系统

32、和计算机软件系统两大部分。 1.硬件系统：组成一台计算机的物理设备的全体称作计算机硬件系统，硬件是计算机系统的物质基础。 2.软件系统：指挥计算机工作的各种程序的集合称为计算机软件系统，软件是控制和操作计算机工作的核心。 硬件是软件工作的基础，离开硬件，软件无法工作；软件又是硬件功能的扩充和完善，有了软件的支持，硬件功能才能得到充分的发挥。两者相互渗透、相互促进，可以说硬件是基础，软件是灵魂，只有将硬件和软件结合成统一的整体，才能称其为一个完整的计算机系统。 10/11/2022301.3 计算机系统基础知识 1.3.1 计算机系统的基本1.3 计算机系统基础知识1.3.2 系统的组成机计算1

33、. 计算机系统的组成 10/11/2022311.3 计算机系统基础知识1.3.2 系统的组成机计算11.3 计算机系统基础知识2计算机硬件 计算机硬件主要由中央处理器、存储器、输入/输出控制系统和各种输入/输出设备等功能部件组成。每个功能部件各尽其责，协调工作。3计算机软件 计算机软件是相对于硬件而言的，它包括计算机运行所需的各种程序、数据及相关文档资料。计算机软件不仅为人们使用计算机提供方便，而且在计算机系统中起着指挥管理的作用。4计算机系统的层次结构 作为一个完整的计算机系统，硬件和软件是按一定的层次关系组织起来的。最内层是硬件（也被称为裸机），然后是系统软件中的操作系统，而操作系统的外

34、层是其他软件，最外层是用户程序或文档。10/11/2022321.3 计算机系统基础知识2计算机硬件10/10/202计算机系统的层次结构裸机操 作 系 统其 他 系 统 软 件应 用 软 件应 用 软 件 用 户10/11/202233计算机系统的层次结构裸机操 作 系 1.3 计算机系统基础知识1.3.3 计算机的基本工作原理1工作原理 冯诺依曼提出的设计思想概括起来有如下三个要点：（1）采用二进制形式表示数据和指令。（2）采用程序存储方式。（3）由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大基本部件组 成计算机。 2指令的执行过程 指令是能够被计算机识别并执行的命令，是程序设计的最小单位。

35、通常，一条指令的执行分为取指令、分析指令和执行指令三个阶段。10/11/2022341.3 计算机系统基础知识1.3.3 计算机的基本工作原理补充： 计算机的基本工作原理1工作原理 冯诺依曼提出了以二进制和存储程序工作原理为基础的现代计算机的体系结构。其设计思想概括起来有如下三个要点：（1）采用二进制形式表示数据和指令。（2）采用程序存储方式。即谓存储程序工作原理，就是在计算机中设置存储器，将二进制编码表示的计算步骤与数据一起存放在存储器中，机器一经启动，就能按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储内容进行译码和处理，自动完成由程序所描述的处理工作。（3）由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大

36、基本部件组成计算机。 2指令 指令是能够被计算机识别并执行的命令，是程序设计的最小单位。10/11/202235补充： 计算机的基本工作原理10/10/202235指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。If Goto结构分类操作码 操作数 数据传送指令数据处理指令程序控制指令输入输出指令 其它指令 And OrCPU内存I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等指令 操作码 要完成的操作类型或性质操作数 操作的内容或所在的地址 指令10/11/202236指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。If 通常，一条指令的执行分为取指令、分析指令和执行指令三个阶段。 指

37、令的执行过程分为以下4个步骤： 取指令 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。 分析指令 对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。 执行指令 由操作控制线路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。 一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计数器，然后回到。3指令的执行过程10/11/202237 通常，一条指令的执行分为取指令、分析指令和执行指令三个阶分析这条指令为取下一条指令作准备若为停止指令，则停止程序的运行完成这条指令规定的操作从存储器取出

38、一条指令从程序所在首地址开始，启动计算机执行程序指令的执行过程示意图10/11/202238分析这条指令为取下一条指令作准备若为停止指令，则停止程序1.4 计算机中的数制与编码1.4.1 数制与编码1数制和数制间转换 按进位的原则进行计数叫进位计数制，简称数制。任何数制都有两个基本要素： 基数：是指在某种数制中所允许的数码的个数。 位权：是指在某种数制中，每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置有关的常数，这个固定的常数称作位权。（1）十进制整数转换为二进制整数 将十进制整数转换为二进制数采用“除2取余法”。（2）十进制小数转换为二进制小数 将十进制小数转换为二进制数采用“乘2取整

39、法”。 （3）二进制数转换为十进制数 二进制数转换为十进制数是将二进制数的各位按位权展开相加。 10/11/2022391.4 计算机中的数制与编码1.4.1 数制与编码10/1.4 计算机中的数制与编码（4）二进制数与十六进制数相互转换 十六进制采用“逢十六进一”的进位计数制，因此，十六进制数的基数为16，用数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F表示数码。二进制 十六进制 二进制 十六进制 00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F10/11/20

40、22401.4 计算机中的数制与编码（4）二进制数与十六进制数相互1.4 计算机中的数制与编码2二进制的逻辑运算 逻辑值只有两个，逻辑“真”（用1表示）和逻辑“假”（用0表示）。 （1）逻辑与运算逻辑与运算，也称逻辑乘运算。其运算规则如下：11=1 10=0 01=0 00=0式中“”是逻辑与的运算符。例：1100101011000101=11000000 （2）逻辑或运算逻辑或运算，也称逻辑加运算。其运算规则如下：11=1 10=1 01=1 00=0式中“”是逻辑或的运算符。例：1100101011000101=11001111 （3）逻辑非运算逻辑非运算，其运算规则如下： 式中“”是逻辑

41、非的运算符。 10/11/2022411.4 计算机中的数制与编码2二进制的逻辑运算10/101.4 计算机中的数制与编码3编码 计算机中所有的数据都是以二进制方式组织和存放的。编码就是指对输入到计算机中的各种数值和非数值型数据，按一定规则组合而成若干位二进制码来表示数或字符（字母、符号、汉字等）。（1）ASCII码 ASCII码（American Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换码）是由美国国家标准局提出的一种信息交换标准代码。这种编码应用非常普遍，它使用7个二进制位来表示字符，在计算机存储中占一个字节（8个二进制位）。共有

42、128个编码，可以表示128个不同字符的编码。（2）汉字编码 计算机在处理汉字信息时也要将其转化为二进制代码，因此也需要对汉字进行编码。计算机的汉字信息处理系统在处理汉字时，不同环节使用不同的编码。10/11/2022421.4 计算机中的数制与编码3编码10/10/202241.4 计算机中的数制与编码 国标交换码：计算机处理汉字所用标准是我国于1981年颁布的国家标准GB2312-80，即中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码，简称国标码。共收录汉字和图形符号7445个。 输入码：为输入汉字而设计的代码，简称外码。按输入设备的不同，可分为键盘输入、手写输入和语音输入三大类。 汉字机内码：是

43、供计算机系统内部进行汉字存储、加工处理和传输统一使用的二进制代码，简称内码。 汉字字形码：是指汉字字库中存储的汉字字形的数字化信息码。它主要用于汉字输出时产生汉字字形。 汉字地址码：是指汉字字形码在汉字字库中存放位置的代码，即字形信息的地址。 10/11/2022431.4 计算机中的数制与编码 国标交换码：计 计算机所能处理的数据、信息在计算机中都是以数字编码形式表示的。那么这些数字编码是以什么形式表示的？与日常表示的数有何区别？字母、汉字与符号又如何表示等等。本节将重点讨论这些问题。也就是计算机中信息是如何表示的。补充：1.4.1 数制与编码10/11/202244 补充：1.4.1 数制

44、与编码10/10/20224数制的基础知识 这里所说的数制，也称为进位计数制。所谓进位计数制是指按进位的原则进行计数。任何数制都有两个基本要素： 1、基数：是指在某种数制中所允许的数字符号（简称数符）的个数。 2、位权：是指在某种数制中，处在不同位置上的数符所代表的值不同，一个数字在某个固定位置上所代表的值是确定的，这个固定位上的值称为位权。位权与基数的关系是各进位制中位权的值恰好是基数的若干次幂。 10/11/202245数制的基础知识10/10/202245 进位计数制有两个基本特点： 1、逢N进一。N是指进位计数制表示一位所需要的符号数目，称为基数。例如十进制数是由0、1、2、3、4、5

45、、6、7、8、9十个数字符号组成，基数为10，逢十进一。二进制数由0、1两个数字符号组成，基数为2，逢二进一。 2、采用位权表示一个数。任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。10/11/202246 进位计数制有两个基本特点：10/10/202246N=Sn-1rn-1Sn-2rn-2S0r0S-1r-1S-mr-mr进制数N可表示 为：R进制数用 r个基本符号（例如0，1，2，r-1）表示数值基数权数码678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-210/11/202247N=Sn-1rn-1Sn-2rn-2S0r0计算机领域中通常所使用的数制有四种： 二

46、进制（Binary）、八进制（Octal）、十进制（Decimal）和十六进制（Hexadecimal）。约定：在几种数制混合使用的场合，为了避免混淆，通常我们在数字后面加上： 字母B或2表示一个二进制数 字母O或8表示八进制数 字母D或10或不加任何字母来表示十进制数 字母H或16表示十六进制数10/11/20224810/10/202248例1 在十进制数中，3058.72 按权值展开： (3058.72)103103+ 0102+ 5101+ 8100+ 710-1+ 210-2例2 在二进制数中，10111.01按权值展开为： (10111.01)2124+ 023+ 122+ 121

47、+ 120+ 02-1+ 12-210/11/202249例1 在十进制数中，3058.72 按权值展开：10/10表： 十进制、二进制、八进制、十六进制数的位权数 位十进制权二进制权八进制权十六进制权S01=1001=201=801=160S110=1012=218=8116=161S2100=1024=2264=82256=162S31000=1038=23512=834096=163S410000=10416=244096=8465536=164Sn-110n-12n-18n-116n-110/11/202250表： 十进制、二进制、八进制、十六进制数的位权数 位十进常用进位数制010

48、- 1610之间整数的对应关系10/11/202251常用进位数制010 - 1610之间整数的对应关系10/10 计算机采用二进制代码作为计算机内部基本代码主要有以下原因： 1、二进制表示数字容易实现计算机用电子器件表示数字信息。显然，制造具有二种稳定状态的电子器件比制造具有十个稳定状态的电子器件容易得多。另外，任何物理状态均有其对立面，如有脉冲与无脉冲，晶体管的导通与截止等。用0、1两个数字符号来表示它们是很容易实现的。 2、二进制运算规则简单10/11/202252 计算机采用二进制代码作为计算机内部基本代码主要有以下一、二进制数的运算法则 1. 二进制的特征 两个符号：0、1； 逢2进

49、一 2. 算术运算规则： 加法运算 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 10 减法运算 0 0 = 0， 1 0=1，1 1=0 , 10 1=1 乘法运算 0 0 = 0, 0 1 = 0, 1 0 = 0, 1 1 = 1 除法运算 01=0, 11=1 10/11/202253一、二进制数的运算法则10/10/2022533. 逻辑运算逻辑“真”（用1表示）和逻辑“假”（用0表示）逻辑或：使用的运算符有 “” 00=0，01=1，10=1，11=1 例如：1100 10101110逻辑与（逻辑乘）：运算符有“ ” 00=0，01=0，10=0

50、，11=1 例如：110010101000逻辑非：运算符为“ ” 1的非为0，0的非为1例如： 1101=001010/11/2022543. 逻辑运算10/10/2022541、任意进制数转化为十进制数原则： 任意进制数转化为十进制数只要写出该进制数的按权展开式，进行乘法和加法运算，得出结果即可。例：二、不同数制之间的转换10/11/2022551、任意进制数转化为十进制数原则： 任意进制数转化为例： 求（1100101.101）2 的等值十进制数(1100101.101)2=126+125+024+023+122+ 021+120+12-1 +02-2+12-3= 64+32+0+0+4+

51、0+1+0.5+0.125=（101.625）10 即 (1100101.101)2 = (101.625)1010/11/202256例： 求（1100101.101）2 的等值十进制数10/2、十进制数转换为任意进制数 将十进制数转化为任意进制数需对整数部分和小数部分分别进行转化采用“除基数取余法”，即用基数多次除被转换的十进制数，直到商为0， 每次相除所得的余数，按逆序排列便是对应的进制数小数部分的转换采用“乘基数取整法”，即用基数多次乘被转换的十进制数的小数部分，每次相乘后，所得乘积的整数部分按正序排列就是对应的进制数10/11/2022572、十进制数转换为任意进制数 将十进制数转化

52、为任 十进制小数转换成二进制小数采用乘2取整法。即：将十进制小数乘以2，然后取出所得乘积的整数部分，再将纯小数部分乘以2，又取出所得乘积的整数部分，直到小数部分为零或满足精度为止，最后将所得各次乘积的整数部分按正序排列就是对应的二进制小数。 注意有时所得乘积的整数部分为零，取出的整数也是零。 10/11/202258 十进制小数转换成二进制小数采用乘2取整法。即十进制数转为二进制数举例（185）10 =（？）2（185）10 =（10111001）224 6 022 3 021 1 125 122 121 020 11 8 5 29 2 1余数10/11/202259十进制数转为二进制数举例（

53、185）10 =（？）2（185）（0.8125）10 = ( ? )20.812521.6250 10.625021.2500 10. 250020. 5000 00. 500021. 0000 1（0.8125）10 = (0.1101)2整数10/11/202260（0.8125）10 = ( ? )20.8125例： 把0.5773转换成二进制数（保留到小数点后7位）。 积的整数部分 0.57732=1.1546 1 0.15462=0.3092 0 0.30922=0.6184 0 0.61842=1.2368 1 0.23682=0.4736 0 0.47362=0.9472 0

54、0.94722=1.8944 1 所以，（0.5773）10 (0.1001001)2 10/11/202261例： 把0.5773转换成二进制数（保留到小数点后7位）。1例 求（66.625）10 的等值二进制数结果（66.625）10=（1000010.101）2 正确吗?10/11/202262例 求（66.625）10 的等值二进制数10/10/202）十进制转为八进制 (1) 十进制整数转换成八进制整数 十进制整数转换成八进制整数采用“除8取余”法。具体方法为：将十进制数除以8，得到一个商数和一个余数，再将商数除以8，又得到一个商数和一个余数，继续该过程，直到商数等于零为止。最后将每

55、次得到的余数（必定是07）按逆序排列便是对应的八进制数。10/11/2022632）十进制转为八进制10/10/202263（185）10 =（ ？ ）8（1 8 5）10 = （2 7 1）882 780 21 8 5 82 3 1余数除八取余10/11/202264（185）10 =（ ？ ）8（1 8 5）10 = 例: 将十进制数845转换成八进制数。 将十进制数845转换成八进制数的过程如下： 8|845 8|105 余数为5 8| 13 余数为1 8| 1 余数为5 0 余数为1， 商为0，结束 因此，(845)10=(1515)810/11/202265 例: 将十进制数845转

56、换成八进制数。10/10/2 (2) 十进制小数转换成八进制小数 十进制小数转换成八进制小数采用“乘8取整”法。具体方法为：用8乘十进制小数，得到一个整数部分和一个小数部分，再用8乘小数部分，又得到一个整数部分和一个小数部分，继续该过程，直到余下的小数部分为0或满足精度要求为止。最后将每次得到的整数部分（必定是07）按正序排列就是对应的八进制小数。10/11/202266 (2) 十进制小数转换成八进制小数10/10/202266 【例】 将十进制小数0.3574转换成八进制小数。 解析：将十进制小数0.3574转换成八进制小数的过程如下： 0.3574 8 2.8592整数部分为 2 0.8

57、592 余下的小数部分 8 6.8736整数部分为6 0.8756 余下的小数部分 8 6.9888整数部分为610/11/202267 【例】 将十进制小数0.3574转换 0.9888 余下的小数部分 8 7.9104 整数部分为7 0.9104 余下的小数部分 8 7.2832 整数部分为7 0.2832 余下的小数部分最后结果为(0.3574)10 (0.26677)8。请同学们验证！10/11/20226810/10/2022683）十进制数化成十六进制数举例（3981）10 = ( ? )16（3 9 8 1）10 = （F 8 D）16161 5 . 8160 .15 (F) 3

58、 9 8 1 16 2 4 8 13 (D)余数除16 取余10/11/2022693）十进制数化成十六进制数举例（3981）10 = ( 3、二进制、八进制、十六进制数之间的相互转化二进制数转化为八进制数八进制数转化为二进制数二进制数转化为十六进制数十六进制数转化为二进制数10/11/2022703、二进制、八进制、十六进制数之间的相互转化二进制数转化为八1）二进制数转化为八进制数 计算机内部采用二进制代码，但二进制数的位数较多，读写起来，很不方便，也不直观，即使可转换成十进制，但转换较麻烦，为了弥补这一不足，人们采用了八进制数和十六进制数来书写数据和程序。 二进制数转换成八进制数，概括为“

59、三位合一”。由于23 = 8，所以，一位八进制数恰好等于三位二进制数。把二进制整数转换为八进制数时，从最低位开始，向左每三位分为一组，高位不够的用“0”补足三位，按前表对应的八进制数写出，即为对应的八进制数。把二进制小数转换为八进制时，则从小数点向右每三位分为一组(最后部分不足三位的仍用“0”补足)，写出对应的八进制数即可。 10/11/2022711）二进制数转化为八进制数 计算机内部采用二进制代码例:把二进制数(10110101.01101)2转换为八进制数。 二进制数： 010 110 101 . 011 010 八进制数： 2 6 5 . 3 2 所以 (10110101.01101)

60、2 = (265.32) 810/11/202272例:把二进制数(10110101.01101)2转换为八进制2）八进制数转化为二进制数 八进制数转换成二进制数，概括为“一位拆三位”，即把一位八进制数写成对应的三位二进制数，然后按位连接即可。例:把 (345.23)8 转换成二进制数。 八进制数： 3 4 5 . 2 3 二进制数： 011 100 101 . 010 011 所以 (345.23)8 = (11100101.010011)210/11/2022732）八进制数转化为二进制数 八进制数转换成二进3） 十六进制数与二进制数互相转化 二进制数转换成十六进制数，概括为“四位合一”、