第一章计算机基础知识

第一章计算机的发展史数制与编码计算机系统的基本组成多媒体技术信息安全计算机世界中的中国

扩展阅读《方兴未艾的中国电脑业

》1952年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组组长闵大可 电机系教授1954年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所负责人 钱三强（中国原子弹之父）1958年完成第一台电子计算机1031959年完成大型电子计算机1041959年中国自行研究的107计算机问世1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）1977年研制成功中国第一台微机DJS050第一台电子计算机ENIAC 世界上第一台计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，电子数字积分计算机）诞生于1946年2月，是在美国陆军部的赞助下，由美国国防部和美国宾西法尼亚大学共同研制成功的。ENIAC占地面积为170平方米，重达30多吨，耗电量每小时150千瓦，使用了18000多个电子管，内存容量为16

千字节，字长为12位，运行速度仅有每秒5000次，且可靠性差。但它的诞生揭开了人类科技的新纪元，它使科学家们从奴隶般的计算中解脱出来。至今人们公认，ENIAC机的问世，表明了计算机时代的到来，具有划时代的伟大意义。第一台电子计算机ENIAC浏览计算机世界

1.1计算机发展概况开天辟地的计算机器布莱斯·帕斯卡（B.Pascal）1623年帕斯卡加法器1642年大型差分机巴贝奇（C.Babbage）1822年第一台差分机

“巨人”之谜阿兰·图灵AlanTuring“图灵(Turing)奖”是美国计算机协会（ACM，AssociationforComputerMachinery）于1966年设立的，专门奖励那些对计算机科学研究与推动计算机技术发展有卓越贡献的杰出科学家。图灵奖被公认为计算机界的“诺贝尔”奖。1936年，图灵作出了他一生最重要的科学贡献，他在其著名的论文

《论可计算数在判定问题中的应用（OnComputernumberswithanApplicationtotheEntscheidungs-problem）》提出了图灵机的模型。

图灵机控制单元一个控制器装置一个在带子上左右移动的读写头

一条两端可无限伸延的带子

这篇论文被誉为现代计算机原理开山之作,它描述了一种假想的可实现通用计算的机器，后人称之为“图灵机”。其思想奠定了整个现代计算机发展的理论基础。《机器能思考吗？》1950年10月，图灵发表了题为《机器能思考吗？》的论文，在计算机科学界引起巨大震撼，为人工智能学的创立奠定了基础。同年，ACE样机研制成功。在公开演示会上，被认为是当时世界上速度最快、功能最强的计算机之一。1993年美国波士顿计算机博物馆举行的著名的“图灵测试”充分验证了图灵的预言。“图灵测试”：把一个人和一台计算机分别隔离在两间屋子，让另一个人提问。如果提问者分不清回答者是人还是机器，那就证明计算机已具备人的智能

电子计算机之父冯·诺依曼J.VonNeumann从1940年起,冯·诺依曼就成为莫尔小组的实际顾问，起草一份具有“存储程序”的革命性方案——EDVAC。1945年6月，冯·诺依曼等人，联名发表了计算机史上著名的“101页报告”。报告明确规定出计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算。计算机工作原理运算器外存储器输入设备内存储器控制器输出设备数据流控制流指令流存数据取数据存数据运算命令输出命令输入命令

存取指令

程序指令冯.诺依曼思想：

二进制；程序与数据一样存放在内存；五大模块。存储器真空二极管1904年弗莱明（J.Fleming）1906年德·福雷斯特研制出真空三极管器件第一代：电子管阶段计算机的特点：体积庞大，成本高，运算速度每秒几千次，性能不稳定，内存量小。使用机器语言编程，仅用于军事和科研。返回第二代晶体管阶段晶体管之父肖克利W.Shockley特点：体积小，成本低，功能强，可靠性提高，速度达每秒几十万次。出现了高级语言，内存量增多。用于科学计算和数据处理。

第三代集成电路阶段第一个集成电路1961年仙童公司的IC特点：体积和成本进一步降低，速度达每秒几百万次。软件进一步完善，存储器进一步发展，出现了操作系统，计算机朝着标准化，通用化，多样化和机种系列化发展。应用领域更加广泛。芯片指尖上的计算机第四代：大规模/超大规模集成电路阶段特点：集成度进一步加大，速度达每秒几百亿次，网络和数据库进一步完善。应用于社会各个领域。

分类：巨型机大型机小型机微型机工作站服务器

1.2计算机的特点及工作原理计算机特点：运算速度快计算精度高存储能力强具有记忆和逻辑判断功能具有很强的自动控制能力克雷巨型机西蒙·克雷S.CrayCray-1巨型机IBM大型机IBM7030(Stretch)小型机PDP-8小型机PDP-11小型机VAX11/780小型机小型机之父奥尔森

微型机微电脑PET微电脑TRS-80第一台微型计算机Intel4004，4位，含2300个晶体管;时钟频率108KHz，每秒执行6万条指令。1971年由Intel公司设计。第一个微处理器40044004外观

车库里的“苹果”乔布斯沃兹奈克苹果公司创业者车库工作室

车库里的“苹果”苹果公司标志苹果Ⅱ电脑《时代》封面人物

划分为四代时代时间位数代表性芯片一1971年8位Intel8008二1973年8位Intel8085、M6800(Motorola)Z80(Zilog)三1978年16位Intel8086、M68000(Motorola)Z8000(Zilog)四1985年起32位Intel80836、Z80000HP-32、NS-16032、Pentium系列微型计算机发展阶段个人电脑新纪元弗兰克·卡利IBMPC微软公司崛起湖边中学的比尔与保罗童年比尔·盖茨少年比尔·盖茨DOS之父帕特森比尔·盖茨与保罗·艾伦摩尔定律IT业第一定律—摩尔定律1.2.2计算机工作原理计算机的工作方式取决于它的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机利用存储器来存放所要执行的程序，中央处理器可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。这就是计算机的“存储程序”的工作原理。2.计算机的应用计算机的应用已经渗透到社会的各个领域，改变着传统的工作，学习和生活方式。归纳起来，计算机的应用主要有以下几方面：（1）科学计算——例如：人造卫星轨迹计算、水坝应力计算、房屋抗震强度计算等（2）数据处理——也称信息处理，用计算机对信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。（3）人工智能——AI（ArtificialIntelligence）是指明用计算机来模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程，是计算机应用研究的前沿学科。（4）自动控制——也称过程控制。可以大大提高控制的自动化水平，先进性和准确性。（5）计算机辅助系统——计算机辅助设计（CAD）（Computer-AidedDesign）、计算机辅助制造（CAM）（Computer-AidedManufacturing）、计算机辅助教学（CAI）（Computer-aidedInstruction）、计算机辅助教育CBE（Computer-BestedEducation）、和计算机辅助测试CAT（Computer-AidedTesting）（6）电子商务——指在计算机和网络上进行的商务活动。（7）信息高速公路——实际上是一个交互式多媒体网络。计算机发展趋势与展望浏览计算机世界3．计算机的发展(发展趋势可概括为四化)⑴巨型化——计算机也必须向超高速、大容量、强功能的巨型化发展。⑵微型化——芯片的集成度越来越高，计算机的元器件越来越小，而使得计算机的计算速度快、功能强、体积小、价格低，因此发展极其迅速并被广泛应用。⑶网络化——计算机网络可以实现资源共享。资源包括了硬件资源，软件资源和数据资源⑷智能化——智能化是未来计算机发展的总趋势。1.4数制与编码(p7)1．进位制数制定义按进位的方式来计数，简称为进位制。数制有进位计数制与非进位计数制之分，目前一般使用进位计数制。进位计数制逢N进一，N是指进位计数制表示一位数所需要的符号数目，称为基数。处在不同位置上的数字所代表的值是确定的，这个固定位上的值称为位权，简称“权”。介绍组成二进制系统在计算机中使用二进制码的三个理由：二进制码在物理上容易实现。二进制码的各种编码、计数和计算规则简单。二进制的“1”和“0”与逻辑“真”和“假”对应，为计算机实现逻辑运算与判断提供了自然条件。二进制数：用0和1的组合表示数。计数规则：逢二进一，借一当二。二进制运算规则：加法规则：0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10乘法规则：0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1

10011+)100011

110110

10110-)1100

1010

1101×)1111011101100111110101·1101101011

10

10

10

10

10

11

10

10

100进行下列二进制计算：10011+100011=？10110-1100=？1101*11=？1101011/10=？数制间的转换输入十进制数二进制数进行二进制运算十进制数输出得出二进制结果转化为转化为数制与编码各进位制中位权的值恰巧是基数的若干次幂。因此，任何一种数制表示的数都可以写成按权展开的多项式之和。设一个基数为r的数值N，N=（dn-1dn-2…d1d0d-1…d-m），则N的展开为： N=dn-1×rn-1+dn-2×rn-2+…+d1×r1+d0×r0+d-1×r-1+…+d-m×r-m 例如，十进制数1234.56的展开式为： 1234.56=1×103+2×102+3×101+4×100 +5×10-1+6×10-2相应地，二进制数1011.01的展开式为：1011.01=1×23+0×22+1×21+1×20 +0×2-1+1×2-2 计算机中常使用二进制、十进制、八进制、十六进制等。进制（进位计数制）数符：数制中所使用的数码符号基数：数制中所使用的数码符号的个数位权：每一个数位被赋予的不同的位值不同位数上的计数符号所表示的数值大小是不同的，它的实际数值是计数符号乘以某一固定的常数，这个常数叫做“位权”，简称“权”。法则：逢十进一，逢二进一…...规则二进制八进制十进制十六进制进位逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一基数R=2R=8R=10R=16数符0,10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,…,F位权2i8i10i16i表示BODH信息的表示与存储数制与编码 2．二进制数 二进制数的数码为0、1共两个，进位规则为逢二进一，借一当二。 例:（1101）2=1×23+1×22+0×21+1×20 =8+4+0+1=（13）10 其中：23，22，21，20表示权，即标明对 应二进制数码所在的位。计算下列二进制对应的十进制值：1=？10=？100=？1000=？10000=？0.1=？0.01=？我认识她已有1111年了。（计算该二进制对应的十进制的值）对于不超过4位二进制的计算，可用8421的方式进行口算。例如：1011=？1001=？111=？11=？验证上面的结果。大家可以发现，对于2进制而言，进位相当于*2，小数增加一位相当于除以2。思考：对于十进制呢？数制与编码 3．八进制数 八进制表示： （1）八进制数的计数符号有八个：0，1，2，3，4，5，6，7。所以八进制的基数N=8； （2）进位规则：逢8进1及借1当8； （3）任何一个八进制数都可以写成多项表示式形式。 如：（563）8=5×82+6×81+3×80

=320+48+3=（371）10

其中：82，81，80为八进制数中的权。数制与编码 4.十六进制数 十六进制表示： （1）十六进制数的数码有十六个：0~9，A，B，C，D，E，F。最大数码为F（对应十进制数的15）。十六进制数的基数N=16。 （2）进位规则：“逢十六进1”及“借一当十六”。 （3）任何一个十六进制数也可写成多项表示式形式。 如：（FA5）16=15×162+10×161+5×160 =3840+160+5=(4005)10 其中：162，161，160为十六进制数中的权。数制换算(p11) 4．二进制数与八进制数的相互换算 因为二进制的进位基数是2，而八进制的进位基数是8。所以三位二进制数对应一位八进制数。

方法是：以小数点为基准，整数部分从右向左，三位一组，最高位不足三位时，左边添0补足三位；小数部分从左向右，三位一组，最低位不足三位时，右边添0补足三位。然后将每组的三位二进制数用相应的八进制数表示，即得到八进制数。

八进制数换算成二进制数的方法是：将每一位八进制数用三位对应的二进制数表示。1。（10110100.1111011）B=（?）O

010110100.111101100

()B=（264.754）O

264.754二进制八进制2。（7406）O=（?）B111100000110（7406）O=(）B=（111100000110）B7406二进制八进制（23＝8）八→二：每位八进制对应于三位二进制数。计算(7123.63）o＝（？）b（436.7）o＝（？）b（7123.63）o＝（111

001

010

011.110

011)b（436.7）o＝（100

011

110.111)b信息的表示与存储二→八：整数部分从低位往高位分组，每三位一组；小数部分从高位往低位分组，每三位一组；不足补零。计算（1101011.01=(?)o101010100.11=(?)o)（001

101

011.010）b＝（153.2)o（101

010

100.110）b＝（524.6）o数制换算

5．二进制数与十六进制数的相互换算 因为二进制的基数是2，而十六进制的基数是16。所以四位二进制数对应一位十六进制数。

方法是：以小数点为基准，整数部分从右向左，四位一组，最高位不足四位时，左边添0补足四位；小数部分从左向右，四位一组，最低位不足四位时，右边添0补足四位。然后将每组的四位二进制数用相应的十六进制数表示，即可以得到十六进制数。

十六进制数换算成二进制数的方法是：将每一位十六进制数用四位相应的二进制数表示。二进制十六进制1。（110101011001111）B=（?）H

0110

101011001111(）B=（6ACF）H

6ACF2。（3D9.E）H=（?）B

001111011001.1110（3D9.E）H=(）B=（1111011001.111）B

3D9.E二进制十六进制（24＝16）十六→二：每位十六进制数对应于4位二进制数。计算(AF.3D)h＝(?)b(DB.5C)h＝(?)b

(AF.3D)h＝(1010

1111.0011

1101)b(DB.5C)h＝(1101

1011.0101

1100)b信息的表示与存储二→十六：整数部分从低位向高位分组，每4位一组；小数部分从高位向低位分组，每4位一组；不足补零。计算(110101010011.011)b＝(?)h

(1010100110.111)b＝(?)h(1101

0101

0011.0110)b＝(D53.6)h(0010

1010

0110.1110)b＝(2A6.E)h四种进制数对照表十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制0000810001081111910011192102210101012A3113311101113B41004412110014C51015513110115D61106614111016E71117715111117F信息的表示与存储不同进制数间的转换R进制转换成十进制：将各位数乘以对应的位权展开求和十进制转换成R进制：整数部分：除R取余，小数部分：乘R取整如：1234.25信息的表示与存储数制换算

2．二进制、八进制、十六进制数换算成十进制数方法:将二进制、八进制或十六进制数按权展开相加即可以得到相应的十进制数。二十进制（1101.01）b

＝1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2＝8+4+0+1+0+0.25＝（13.25）d信息的表示与存储八、十六进制十进制Q：（1053.4）o=（?）d（A1E.F）h=（?）d计算麻烦？简单！信息的表示与存储数制换算

3．十进制数与二进制、八进制、十六进制数之间的转换 十进制数转换算成n进制数，因其整数部分和小数部分的换算方法不相同，所以相应地分整数部分的换算和小数部分的换算。

⑴整数部分的换算 方法：“除N取余法”（再 由下向上读取数据）。

⑵小数部分的换算 方法：“乘N取整法”（再 由上向下读取数据）。十进制二进制（13.25）d＝（1101.01）b13262123021101高位低位0.25×20.500×21.001高位低位信息的表示与存储数制换算例如：将十进制小数0.48换算成二进制、八进制和十六进制数（精确到小数点后第5位）的方法如下十进制八、十六进制Q：

（555.12）d＝（?）o（278.46）d＝（?）h信息的表示与存储

1.十进制数转换成二进制数（整数）

方法:除2取余。

2.十进制数转换成二进制数（小数)

方法:乘2取整

3.二进制数转换成十进制数

方法:以2为基数,按权位展开,求和。数制的相互转换

4.二进制数转换成八进制数

方法:“三合一”，用三位二进制表示一位八进制

5.二进制数转换为十六进制数

方法:“四合一”，用四位二进制表示一位十六进制

6.八进制数转换成二进制数

方法：“一拉三”,把一位八进制用三位二进制表示

7.十六进制数转换成二进制数

方法:“一拉四”，把一位十六进制用四位二进制表示

1.4.3计算机中数的表示计算机中符号的表示:0---正1---负好处:符号和数值全部数码化1.原码、反码和补码机器数：一个数连同符号在计算机中的表示形式真值：机器数对应的原来数值如：二进制数N1=1101000，N1的机器数是01101000，真值是其本身二进制数N2=-1101000，N2的机器数是11101000，真值是其本身（1）原码表示法整数X的原码：符号位用“0”、“1”表示；数值位用绝对值表示。（2）反码表示法整数X的反码：正数的反码与原码相同，负数的反码只需对符号位以外的数值位按位取反。（3）补码表示法整数X的补码：正数的补码与原码相同，负数的补码为反码+1原码，反码，补码

例如N=79例如：原码：(N)原=01001111反码：(N)反=01001111补码：(N)补=01001111

(-N)原=11001111(-N)反=1001

0000(-N)补=1001

0001请计算X=0的时候，X和-X的原、反、补码。(-X)原=10000000(-X)反=1111

1111(-X)补=

0000

0000(X)原=00000000(X)反=0000

0000(X)补=0000

0000符号位，0正1负进位1溢出，被丢弃。12.定点数和浮点数在计算机中，若小数点的位置是固定的，这样的数叫定点数。否则称为浮点数。定点数通常用来表示整数或纯小数，浮点数用来表示实数。(1)定点数定点整数：最高位是符号位，小数点固定在数值部分的最后面，不占位。定点（纯）小数：最高位为符号位，小数点固定在符号位与第二位之间，不占位。定点数的运算规则比较简单，但表示的范围有限，除法也不太精确。(2)浮点数指小数点位置不固定的数，通常用来表示实数，它由尾数和阶码两部分组成。任一个二进制数可以表示为：N=M*2e其中e是一个二进制整数，称为N的阶码，M是一个二进制纯小数，称为N的尾数。M表示了数N的全部有效数字，阶码e指明了小数点的位置。阶码尾数阶符尾符eM浮点数表示如：二进制数-1011.011，用浮点数表示的形式为-0.1011011*2e，在计算机中的存放形式为：010011011011为适应机器采集和处理，计算机内部采用二进制数来储存数据和进行计算；引入“补码”的目的是简化运算：把减法转化为加法；使用“浮点数”扩大了数的表示范围，提高了数的精度。综上所述1.4.4信息存储单元位bit，简称(b)字节Byte，简称(B)（1Byte=8bit）1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB字、字长一个计算机字包含一个或多个字节字长是一个字所包含的二进制的位数数据编码数据编码就是规定用什么样的二进制码来表示字母、数字以及专用符号。计算机系统中，有两种字符编码方式：ASCII码和EBCDIC码。ASCII码使用最为普遍，主要用在微型机与小型机中，而EBCDIC代码（ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode，扩展的二—十进制交换码）主要用在IBM的大型机中。数据编码1．BCD码把十进制数的每一位分别写成二进制形式的编码，称为二进制编码的十进制数，即二到十进制编码或BCD（BinaryCodedDecimal）编码。BCD码编码方法很多，通常采用8421编码，其方法使用四位二进制数表示一位十进制数，从左到右每一位对应的权分别是23、22、21、20，即8、4、2、1。例如十进制数1975的8421码可以这样得出1975（D）=0001100101110101（BCD）数据编码2．ASCII码国际上使用的字母、数字和符号的信息编码系统是采用美国标准信息交换码AmericanStandardCodeforInformationInterchange），简称为ASCII码。它有7位码版本和8位码版本两种。国际上通用的ASCII码是7位码（即用七位二进制数表示一个字符）。总共有128个字符（27=128），其中包括：26个大写英文字母，26个小写英文字母，0～9共10个数字，34个通用控制字符和32个专用字符（标点符号和运算符）。具体编码如下页表所示：7位ASCII码表b7b6b5

b4b3b2b10000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB，7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>N^n~1111SIUS/?O

oDEL查字母O的ascII码。分别写出0~9的ascII码，不计算高三位相同（同一列），分别计算低四位的值思考：ascII一共能表示多少个字符？7位ASCII码表b7b6b5

b4b3b2b10000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB，7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>N^n~1111SIUS/?O

oDEL课堂作业：请大家查找自己名字的首字母的ascII码。大小写均要查：1、查ascII表得出对应字母的大小写的2进制代码2、计算其分别对应的十进制的值3、计算大小写之间的差值，大小写字母的ascII码哪个大？大多少？例如：计算回车符的ascII码。b7b6b5

b4b3b2b11001011101110000@P`p0001AQaq0010BRbr0011CScs0100DTdt0101EUeu0110FVfv0111GWgw1000HXhx1001IYiy1010JZjz1011K[k{1100L\l|1101M]m}1110N^n~1111O

oDEL计算机中的字符编码－ASCII码ASCII码采用七位二进制位编码，共可表示27＝128个字符（0000000~1111111）。计算机中常以8位二进制（字节）为单位表示信息，因此将ASCII码的最高位取0。ASCII码表中的大写字母与小写字母之间的联系和区别？ASCII码的编码特点ASCII码中的每个字符用7位二进制表示；而在计算机内部一个字符实际占用8位二进制位，其最高位D7为“0”。在数据传输过程中需要奇偶校验时，D7可用作校验位（D7D6D5D4D3D2D1D0）。ASCII码是128(27)个字符所组成的字符集。其中编码值0～31（0000000～0011111）是控制符编码值32是空格字符SP编码值127是删除控制DEL码其余94个字符为可印刷字符。阿拉伯符号0～9的高3位编码为011，低四位编码为0000～1001，低四位的二进制形式就是0～9的对应，这既有利于排序需要，又有利于在ASCII码与二进制码之间的转换。英文字母的ASCII码值满足正常的字母排序要求，大小写字母的编码差别仅在于D5(25)位的值为0还是为1，这有利于大小写字母之间的编码转换。信息的表示与存储ASCII码只能表示英文字符，用来处理英文没有任何问题，但是世界上还有法文、德文、日文等其他字符。其他国家也制定相应的字符编码，这样软件在交叉使用过程中就会出现问题。于是Unicode就诞生了，Unicode用两个字节来表示字符，几乎可以表示世界上所有的字符，世界上的编码问题就统一了。Unicode编码中UTF-8是现在最常用的一种。我国的通用文字是汉字。在计算机中处理汉字时，也要对其进行编码。国标码即中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码。汉字编码:国标码 汉字信息在传递、交换中必须规定统一的编码。目前国内计算机普遍采用的标准汉字交换码是1980年我国根据有关国际标准规定的《信息交换用汉字编码字符集——基本集》，即GB2312-80，简称国标码。

国标码基本集中收录了汉字和图像符号共7445个，分为两级汉字。其中一级汉字3755个，属于常用汉字，按照汉字拼音字母顺序排序；二级汉字3008个，属于非常用汉字，按照部首顺序排序；还收录了682个图形符号。数据编码国标码采用两个字节（2×8＝16位）表示一个汉字，每个字节只使用了低七位(二个字节的最高位均不用，置0)。这样使得汉字与英文完全兼容。，大约可以表示128×128种状态。

汉字机内码

机内码是计算机内部存储和加工汉字时所用的代码。计算机处理汉字，实际上是处理汉字机内码。一般用二个字节表示一个汉字的内码。

1国标码国标码规定：一个汉字用两个字节来表示，每个字节只用前7位，最高位均未作定义，如图所示。2内码与外码

国标码是一种机器内部编码，也称内码，其主要作用是统一不同的系统之间所用的不同编码。通过将不同系统使用的不同编码统一转换成国标码，不同系统之间的汉字信息就可以相互交换。与内码相对应，输入法编码称为外码。1.4.2汉字编码机内码机内码是指计算机内部存储、处理加工汉字时所用的实际代码。输入码通过键盘被接受后就由汉字操作系统的“输入码转换模块”转换为机内码，每个汉字的机内码用2个字节的二进制数表示。为了与ASCII码区别，将国标码两个字节的最高位置1。注意：西文符号的机内码和ASCII码是相同的，而汉字的国标码和机内码是不同的，其换算关系为：机内码=国标码+8080H汉字国标码汉字内码中5650(0101011001010000)B (1101011011010000)B

华3B2A(0011101100101010)B (1011101110101010)B

一个汉字的机内码是唯一的，而汉字的机外码是多样的。国标码“中”转换成内码=(0101011001010000)B+(1000000010000000)B=5060H+8080H=D0E0H=(1101011011010000)B汉字的编码汉字多，字形变化大，输入、存储和输出都需要不同的编码输入码国标码机内码字形码汉字输入汉字输出信息的表示与存储输入码：解决汉字的输入问题。主要分为三类：音码（全拼,智能ABC，双拼,微软拼音）形码（五笔，郑码）数字码（国标区位码GB2312-80）（WHY？）数据编码汉字输出码 又称汉字字形码或汉字发生器编码。汉字输出码的作用是输出汉字。汉字的字形称为字模，以一点阵表示。点阵中的点对应存储器中的一位，对于16×16点阵的汉字，共有256个点，即256位。由于计算机中，8个二进制位作为一个字节，所以16×16点阵汉字需要2×16=32字节表示一个汉字的点阵数字信息（字模）。同样，24×24点阵汉字需要3×24=72个字节来表示一个汉字；32×32点阵汉字需要4×32=128个字节表示。点阵数越大，分辨率越高，字形越美观，但占用的存储空间越多。字形码（输出码）表示汉字字形的字模数据，是汉字的输出形式。点阵方式：计算机汉字处理系统常配有宋体、仿宋、黑体、楷体等多种字体。同一个汉字不同字体的字形编码是不相同的。点阵的多少也不同：简易型汉字为16×16点阵（国标两级汉字要占用256KB），提高型汉字为24×24点阵、32×32点阵，甚至更高。矢量表示法：折线的起点和终点坐标曲线表示法：曲线的起点和终点坐标（TrueType型曲线字形）信息的表示与存储字形码：打印或显示汉字时使用，研制字库存放汉字字形。点阵字形：每个字形都以一组排成方阵的二进制数字来表示一个汉字。同一汉字不同字体的字形编码不相同。效果、存储容量与点阵的多少有关，占用空间大，且很难放大（马赛克效应）。常用类型：16×16、24×24、32×32、48×48优点：存储方式简单，无需转换直接输出。文件扩展名为FON，图标为红色A。轮廓字形：把汉字或符号的笔画轮廓用一组直线段或曲线段描述。优点：存储空间小，字形质量高，放大或缩小仍圆滑。扩展名为TTF，图标为两个T或O矢量表示法（折线）曲线表示法（曲线TrueType型曲线字形）“大”字的点阵外形16×16点阵（一个汉字要16×16/8＝32个字节）0000001100000000000000110000000000000011000001001111111111111110000000110000000000000011000000000000001100000000000000110000000000000011000000000000001110000000000001100100000000001100001000000001100000010000000100000001100000100000000011001100000000000111信息的表示与存储把汉字当做图形，对其进行数字化处理同一个字的字形码有多种

（字体不同）0000000110000000000000011000000000000001100000000000000110000000011111111111111001111111111111100000000110000000000000111000000000000110110000000000110001100000000110000011000000110000000110000110000000001100110000000000011000000000000000000000000000000000计算机图形、图像、声音、视频的表示图形、图像、声音、视频等多媒体信息在计算机中也是采用二进制编码来表示的。11110000inputoutput内存数值西文汉字声音、图像十→二进制转换ASCII码输入码→机内码A→D数值西文汉字声音、图像二→十进制转换西文字形码汉字字形码D→A汉字各种编码间的转换信息的表示与存储1、在微机系统，基本字符编码是（）。

A、机内码B、ASCII码C、BCD码D、拼音码2、如果字符H的十进制ASCII码值是72，则字符M的十六进制ASCII码值是（）。

A、77B、4DC、115D、4C3、在ASCII码表中，按照ASCII码值从小到大的顺序是（）。

A、数字、英文大写字母、英文小写字母B、数字、英文小写字母、英文大写字母C、英文大写字母、英文小写字母、数字D、英文小写字母、英文大写字母、数字4、下列描述中，正确的是（）。

A、１KB=1024X1024BB、1MB=1024X1024BC、1KB=1024MBD、1MB=1024B一、选择题。BBAB5、计算机中的最小数据单位是（）。

A、位B、字节C、字D、字长6、汉字字形码是在（）时使用。

A、输入B、计算机内部C、输出D、汉字系统之间交换7、算术加运算：（10110101）B+（00111001）B的运算结果是（）。

A、（00110001）BB、（10111101）B

C、（11101110）BD、（10001100）B8、下列数据中，最小的是（）。

A、1000BB、1000OC、1000DD、1000H9、下列数据中，最大的是（）。

A、100011100000BB、4337O

C、2271DD、8DFHACCAA10、要表示从0到999所有的数，至少需要（

）位的二进制位。

A、11B、10C、9D、8二、填空题1、6位无符号数表示的数的范围是。6位有符号数表示的数的范围是

。2、在48x48点阵的汉字字库中，存储一个汉字字模信息需要的字节数是

。3、存储器中一个字符占用

个字节，一个汉字占用

个字节。

B

48*612

[0,63]

[-31,31]4、二进制“位”用英文

表示，“字节”用英文

表示，“字”用英文

表示。

5、32KB的内存空间能存储

个汉字内码。6、在计算机中，作为一个整体被传送和运算的一串二进制码称为

。7、（10100001010．111）B=(

)H，(268)D=(

)H，（1000）H=（

）D。8、现代计算机的的四个阶段所使用的元器件分别是：

、

、

、

。9、第一台电子计算机的发明者是

，英文名是

，时间是

。10、冯•诺依曼式计算机的设计思想是

。bytebitWord16K计算机字50A.E存储程序控制409613C电子管中小规模集成电路晶体管大规模、超大规模集成电路冯•诺依曼ENIAC1946年2月14日1.5计算机系统的基本组成(p21)1.5计算机系统概述1.5.1计算机硬件系统1.5.2计算机软件系统1.5计算机系统概述一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件是组成计算机的物质实体，是我们能看见的部件，如：主机、显示器、键盘、鼠标等。软件是各种程序及其相关资料的总称，是我们看不见的，存在于计算机内部。计算机系统的组成

硬件系统（设备）软件系统（程序、文档）计算机系统计算机概述1.5.1计算机硬件系统

硬件系统由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。1．运算器 运算器又称算术逻辑单元（ArithmeticandlogicUnit，简称ALU）。主要功能是算术运算和逻辑运算。 运算器中的数据取自内存，运算的结果又送回内存。运算器对内存的读写操作是在控制器的控制之下进行。

运算器又称算术逻辑单元ALU（ArithmeticandLogicalUnit）,它是在控制器的控制下，从内存储器或内部寄存器中取出数据并进行算术运算和逻辑运算。（1）算术运算：加、减、乘、除运算；（2）逻辑运算：“与”、“或”、“非”、“比较”、“移位”。运算器计算机工作原理运算器外存储器输入设备内存储器控制器输出设备数据流控制流指令流存数据取数据存数据运算命令输出命令输入命令

存取指令

程序指令冯.诺依曼思想：

二进制；程序与数据一样存放在内存；五大模块。存储器1.5.1计算机硬件系统2．控制器控制器的作用是控制计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能就是从内存中存取和执行指令。 控制器由程序计数器PC(ProgramCounter)、指令寄存器IR(InstructionRegister)、指令译码器ID(InstructionDecoder)、操作命令产生部件组成。

控制器：是整个计算机的指挥中心，按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。

具体过程：控制器从内存储器中逐条地取出指令并进行分析，根据指令安排操作顺序，向各部件发出相应的操作信号，控制它们执行指令规定的任务。通过逐条执行指令，使计算机按照由指令组成的程序的要求自动完成各项任务。控制器

微型计算机的控制器和运算器统称中央处理器,即CPU(CentralProcessingUnit).CPU性能的概念:a.主频、倍频、外频

CPU的主频，是指CPU的时钟频率即运算时的工作频率。主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，处理的速度也越快。

CPU的外频，是计算机系统总线的工作频率。

CPU的倍频，是指CPU外频与主频相差的倍数。

三者关系：主频=外频X倍频

由于各种CPU的内部结构（晶体管等）的不同，所以并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。例CeleronIV2.4G，和CeleronD320（2.4G）分别采用的Northwood和Prescott的晶体管核心。CeleronD325：133MHZX19=2.53GHZSempron2200+：166MHZX9=1.49GHZb.CPU的字长

是指CPU在一次操作中能处理的最大数据单位，是CPU处理数据的能力。若一个CPU的字长为32位，则每执行一条指令可以处理32位二进制数据，如果要处理的数据位数多余32位，那么就用几条指令完成。CPU的字长越长，可同时处理的数据为数越多，功能越强，当然，CPU内部晶体结构就越复杂。计算机硬件系统

控制器和运算器一起组成中央处理单元，即CPU（CentralProcessingUnit），它是计算机的核心。3．存储器存储器的主要功能是存放程序和数据。是一个记忆部件。在计算机系统中，存储器往往分成若干级，称为存储系统。 存储器有内存（主存）和外存（辅存）之分。内存用来存储当前立即要执行的程序和数据，而外存用于存放暂时不用的程序和数据。内存的特点是容量小，存取速度快，可直接与CPU和输入设备交换信息。外存的特点是容量大，存取速度慢，只能通过内存与CPU和输入输出设备交换信息。中央处理器程序处理部件，速度最快高速缓冲存储器匹配速度差，存放使用频率最高的活跃部分主存储器存放当前正在执行的程序和数据辅存（磁盘，光盘）存放暂时不参与运行的程序和数据内存外存小存储容量大

高单位价格低快存取速度慢三级存储系统BACK计算机硬件系统外存与内存有许多不同之处。一是外存不怕停电。如磁盘上的信息可以保持几年，甚至几十年，CD-ROM可以永久保存。二是外存的容量不像内存那样受多种限制，可以大得多，如当今硬盘的容量有80GB、160GB等；三是外存速度慢，内存速度快。由于外存储器安装在主机外部，故可归属外部设备。存储器的有关术语简述如下：(1）地址：每个单元唯一的编号（称为地址）标识。(2）位（Bit）：存放一位二进制数，即0或1。(3）字节（Byte）：8个二进制位为一个字节。存储单位位（Bit）：度量数据的最小单位字节（Byte）：最常用的基本单位K字节 1K=210B=1024ByteM（兆）字节 1M=1024KG（吉）字节 1G=1024M

T（太）字节 1T=1024Gb7b6b5b4b3b2b1b010010101=27+24+22+20=149计算机硬件系统4．输入设备输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机可以识别的形式（二进制）存放到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等。5．输出设备输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、音响等。计算机硬件系统从第一台计算机诞生以来，计算机系统基本结构没有变，都属于冯•诺依曼计算机，其结构，（如右图所示）图中实线为数据流，虚线为控制流。输入设备输出设备内存储器运算器外存储器控制器1.5.2计算机软件系统软件是指程序、是微机的灵魂。没有安装软件的微机称为“裸机”。无法完成任何工作。计算机软件根据其功能和面向的对象分成系统软件和应用软件两大类。1．系统软件系统软件是指控制计算机的运行，管理计算机的各种资源，并为应用软件提供支持和服务的一类软件。系统软件通常包括操作系统、语言处理程序和各种实用程序。1.5.2计算机软件系统(1）操作系统（OperatingSystem，简称OS）：操作系统是最基本的系统软件，是每台计算机必备的系统软件。操作系统的规模和功能随不同的应用要求而言，可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网络操作系统。常用的操作系统有：DOS、Windows、UNIX、LINUX、OS/2、NovellNetware等。计算机软件系统(2）语言处理程序计算机硬件能惟一识别和直接执行的是由机器指令组成的机器语言程序。语言处理程序的功能，就是把汇编语言源程序、高级语言源程序转换成机器语言程序。语言处理程序有三类：汇编程序、解释程序、编译程序。(3）实用程序：实用程序完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务。计算机软件系统2.应用软件应用软件是专业人员为各种应用目的而开发的程序，这些程序通常是利用高级语言编程或使用应用程序的生成工具来生成的。应用软件的种类：(1)文字处理软件——如：WpsOffice、Word2003等(2)表格处理软件——如：Excel2003等(3)辅助设计软件——如：AutoCAD等(4)实时控制软件——如：SCADA（supervisorycontrolanddataacquisition,临察控制和数据采集）软件等。计算机世界中的印度

扩展阅读《印度软件业的发展》硅谷慧谷世界软件产业王国1985年，印度软件业产值为1000万美元1994年，印度软件业产值为10亿美元2000年，印度软件业产值为50亿美元在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。计算机文化与道德计算机是一种“可以传授给人知识的工具”，也是一种“无比有力的知识工具”。真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。计算机世界中的日本

扩展阅读《IBM商业间谍案——日美计算机战争的分水岭

》辉煌：打败Intel的芯片巨人，迫使Intel于1985年另辟

战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者高清晰度模拟电视计算机系统的层次关系用户应用软件支撑软件（语言处理程序）操作系统硬件结构（裸机）计算机软件计算机软件软件分类系统软件操作系统 Windows、UNIX。语言处理程序 C、C++、DELPHI连接程序LINK数据库系统 FoxPro、Oracle、DB2应用软件文字处理软件WPS、Word。表格处理软件Excel辅助设计软件AutoCAD软件=程序+数据+文档计算机系统组成(1)内层是外层的支撑环境，而外层则可不必了解内层细节，只需根据约定调用内层提供的服务。(2)最内层(亦称最低层)是硬件，表示它是所有软件的物质基础。(3)与硬件直接接触的是操作系统，它把硬件和其他软件分割开来，表示它向下控制硬件，向上支持其他软件。(4)在操作系统之外的各层分别是各种语言处理程序、各种实用程序，最外层才是最终用户使用的应用程序。计算机系统综合前面介绍的内容，一个完整的计算机系统，（如右图所示）。1.6.3微型计算机的主要性能指标(p42)计算机的技术指标影响着它的功能和性能，而计算机的功能和性能又是由其系统结构、硬件组成、指令系统、软件配置等多种因素决定的，计算机主要的技术指标有：1．字长字长是指计算机能直接处理的二进制信息的位数。字长是由CPU内部的寄存器、加法器和数据总线的位数决定的。字长标志着计算机处理信息的精度，也反映了计算机的处理能力，字长越长，精度越高，速度越快，但价格也越高。当前普通微机字长有16位，32位，现在朝64位的高档微机发展。1.6.3微型计算机的主要性能指标2．运算速度运算速度是指计算机每秒钟能执行的指令条数。单位是次每秒或百万次每秒。百万次每秒（1秒内可以执行100万条指令）记作MIPS。一般来说，微机的运算速度已达300～500MIPS。3．时钟频率（主频）时钟频率是指CPU在单位时间（秒）内发出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运算速度。时钟频率越快，计算机的运算速度也越快。主频的单位是兆赫兹（MHz）。如80486为25～100MHz，80586为75～266MHz，现在高的时钟频率已达3GHZ。1.6.3微型计算机的主要性能指标4．存取速度存储器完成一次读／写操作所需的时间称为存储器的存取时间或访问时间。存储器连续进行读／写操作所允许的最短时间间隔，称为存取周期。5．存储容量⑴内存容量。指内存储器能够存储信息的总字节数。内存容量的大小反映了计算机存储程序和处理数据能力的大小，容量越大，运行速度越快。⑵外存容量。指外存储器所能容纳的总字节数。如160GB硬盘。1.6.3微型计算机的主要性能指标6．外部设备的配置主机所配置的外部设备的多少与好坏，也是衡量计算机综合性能的重要指标。7．软件的配置软件的配置一般独立于机器，但系统的功能和性能在很大程度上又受到软件的影响。丰富的软件系统是保证计算机系统得以实现其功能和提高性能的重要保证。合理安装与使用丰富的软件可以充分地发挥计算机的作用和效率，方便用户的使用。微型计算机的主要性能指标8．稳定性、可用性和可维护性稳定性是指在给定时间内，计算机系统能正常运转的概率。可用性是指计算机的使用效率。可维护性是指计算机的维修效率。稳定性、可用性和可维护性越高，则计算机系统的性能越好。此外，还有一些评价计算机的综合指标，例如，系统的兼容性、完整性和安全性以及性能价格比。1.6.1PC机的硬件配置(p26)微型计算机可分为笔记本电脑、移动PC和台式机。计算机包括很多种硬件，硬件就是看得见、摸得着的各种计算机部件，就像人们常见的电视机和VCD机一样，有一个形象的外观，是用手能够触摸到的一个实体。主机包括：中央处理器(CPU)、内存和主板。CPU是英文CentralProcessingUnit的缩写，称之为中央处理器。PentiumIII、Pentium4芯片如图：1.中央处理器（CPU）PC机的硬件配置存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序、原始数据、中间结果以及最后结果等信息。（1）内存储器内存分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两部分。RAM可以分为动态DRAM和静态SRAM。RAM(RandomAcessMemorry)：临时保存数据、掉电数据丢失；可读可写ROM(ReadOnlyMemorry)：存储的内容只能读出不能写入、断电后数据仍在。常用的内存条如下：

2.存储器PC机的硬件配置存储器的多级存储结构L2Cache主（内）存储器辅助存储器中央处理器（CPU）L1Cache软盘、硬盘、光盘、U盘等L2Cache所在位置和主板型号有关存储的是什么？

（2）外存储器硬盘：

用于存放系统文件、用户的应用程序及数据。硬盘的最大特点就是存储容量大，比软盘的存取速度快，不易受到污染。

PC机的硬件配置

U盘：

光盘:PC机的硬件配置3初步认识主板(mainboard)主板连结着主机箱内的其他硬件，是其他硬件的载体，因此又称“母板(Motherboard)”。CPU、内存、硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘驱动器、显示卡等都插接在主板上。微型计算机的总线结构1.总线

所谓总线（Bus），指的是连接微机系统中各部件的一簇公共信号线，这些信号线构成了微机各部件之间相互传送信息的公用通道。总线可以分为内部总线和系统总线两种。总线总线：计算机中传输数据信号的通道。分类：CPU总线、存储总线、系统总线、外部总线微型计算机逻辑结构图地址总线数据总线控制总线输入设备输出设备RAMROM接口接口CPU硬盘硬盘存储容量=磁头数柱面数扇区数每扇区字节数(512B)硬盘示意图光盘与光驱光盘：可以存储各种类型的数据，数字化处理为0、1，在光盘上显示为Pits（凹点）和Lands（平面）CD：容量一般为600MBDVD：容量大、读取速度快，双面DVD盘容量可达9.4GB高分辨率的视频高保真的音质刻录机U盘U盘也叫闪盘或闪存盘，它是采用闪存(FlashMemory)制造的移动存储器。自从1999年深圳朗科公司发明了U盘，开创了全球U盘行业以来，U盘就以其容量大、速度快、使用与携带方便、即插即用和安全稳定等优点而很快流行开来，很多人已把U盘作为软盘的替代品。Flash芯片的擦写次数在10万次以上。没有用到的空间，就不会通电，所以U盘总是头上的存储空间容易坏。但只要重新格式化，后面的就可以再使用下去。

常用输入/输出设备简介输入设备是向计算机输入程序、数据和命令的部件，常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、数码相机、话筒等。1．键盘键盘的布局功能键区数字小键盘主键盘区屏幕控制键区输入设备标准键盘，可以分为主键盘（打字）区、功能键区、控制键区、数字键盘区。⑴主键区：主键区是键盘的主要使用区，用来输入各种字母、数字、常用运算符、标点和汉字等。除此之外，还有几个特殊的控制键及常用组合键，其功能如表1-1所示。⑵功能键区：功能键区的按键又分为操作功能键（Esc、F1～F12）和控制键。在不同的软件中，可以对功能键F1～F12进行重新定义。表1-1输入设备⑶编辑键区编辑键区的10功能键又分成8个光标移动键和2个编辑操作键（Del和Ins）。其功能如表1-2所示⑷小键盘区小键盘区的数字是上档字符。要连续进行数字输入时，可以按下数字锁定NumLock键，按下该键后，键盘右上角NumLock的指示灯亮，表示小键盘已处于数字锁定状态，输入为0～9和小数点“.”。再按一下NumLock键，则NumLock指示灯熄灭，表示小键盘已处于非数字锁定状态，输入为下档光标移动键。表1-2输入设备

机械鼠标和光电鼠标图输入设备

MP3播放机、数码照相机、数码摄像机和投影仪输出设备输出设备是用来输出经过计算机运算或处理后所得的结果，并将结果以字符、数据、图形等人们能够识别的形式进行输出。常见输出设备有：显示器、打印机、投影仪、绘图仪、声音输出设备等。

1．显示器显示器是计算机的最主要输出设备，用户通过显示器能及时了解到机器工作的状态，看到信息处理的过程和结果，及时纠正错误，指挥机器正常工作。显示器由监视器和显示控制适配器（显示卡）组成，如图示：显示器可以分为单色显示器和彩色显示器两种。显示器的主要技术指标有屏幕尺寸、点距、显示分辨率、灰度和颜色深度及刷新频率。其中：

分辨率是指能显示像素的数目，像素是可以显示的最小单位。例如，显示器的分辨率是640×200，