信息时代与计算机

信息时代与计算机第一页，共七十七页，2022年，8月28日信息与信息技术信息、数据信息技术概述第二页，共七十七页，2022年，8月28日信息与数据信息(Information)是人们用于表示具有一定意义的符号的集合，这些符号可以是文字、数字、图形、图像、动画、声音、光等。

数据(Data)是指存储在某种媒体上可以鉴别的符号资料。

数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工后得到的结果。第三页，共七十七页，2022年，8月28日信息技术(IT)

(InformationTechnology)是指与信息的产生、获取、处理、传输、控制和利用等有关的技术。这些技术包括计算机技术、通信技术、微电子技术、传感技术、网络技术、新型元器件技术、光电子技术、人工智能技术、多媒体技术等。计算机技术、通信技术和网络技术是它的核心技术第四页，共七十七页，2022年，8月28日计算机概述

计算机起源与发展计算机的特点及分类计算机的应用计算机的发展趋势第五页，共七十七页，2022年，8月28日计算机计算机（电脑）是一种具有计算功能、记忆功能和逻辑判断的电子设备。它能接收数据、保存数据、按照预定的程序对数据进行处理，并提供和保存处理结果。第六页，共七十七页，2022年，8月28日

1946年(美)宾夕法尼亚大学第一台电子数字积分计算机ENIAC诞生。现代计算机的起源电子管18000多只占地

160平方米重

30余吨耗电

150kw运算速度为5000次/秒

第七页，共七十七页，2022年，8月28日第一代：(1946-1956)电子管时代(机器和汇编语言)第二代：(1956-1964)晶体管时代(高级编程语言)第三代：(1964-1971)中小规模集成电路(操作系统成熟)第四代：(1971－至今)大规模、超大规模集成电路(出现网络，使用面日益广泛)计算机的发展按照计算机所使用的逻辑部件将计算机的发展分为四代：未来计算机以量子计算机、分子计算机、生物计算机、超导计算机和光计算机为代表。IBM7090型晶体管计算机TRADIC晶体管计算机Cray-1巨型机

银河-1向量机第八页，共七十七页，2022年，8月28日1956：开始研制计算机1958：电子管计算机1964：晶体管计算机1971：集成电路计算机1983：研制成功每秒运行1亿次的“银河I”巨型机2010：首台千万亿次计算机“天河一号”投入使用

（2009研制成功）中国计算机的发展中国超级计算机“天河一号”

第九页，共七十七页，2022年，8月28日计算机的特点运算速度快、精确度高可靠性好、存储容量大

具有记忆和逻辑判断能力计算机内部自动化操作第十页，共七十七页，2022年，8月28日计算机的分类按原理分类

数字计算机：处理的数据是用离散数据表示的

模拟计算机：处理的数据是用连续模拟量表示的。主要用在要求响应速度快但精度低的过程控制中。按计算机用途分类

通用计算机：为解决多种问题而设计的具有较强通用性的计算机

专用计算机：针对某一特定用途而设计的计算机第十一页，共七十七页，2022年，8月28日按计算机规模分类巨型机、大型机、小型机和微型计算机计算机规模一般指计算机的一些主要技术指标：字长、运算速度、存储容量等。第十二页，共七十七页，2022年，8月28日计算机技术的应用科学计算

为解决科学和工程中的数学问题利用计算机进行的数值计算。数据处理

以计算机技术为基础，对大量数据进行加工处理，形成有用的信息计算机辅助系统

指通过人机对话，使计算机辅助人们从事设计、加工、计划和学习等工作。CAD:

计算机辅助设计CAM:

计算机辅助制造CBE:

计算机辅助教育CAI:

计算机辅助教学CMI：计算机辅助教学管理CAT:

计算机辅助测试第十三页，共七十七页，2022年，8月28日过程控制

用计算机及时采集检测数据,按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。人工智能(AI)

研究怎样让计算机做一些通常认为需要人的智力才能做的事情。计算机网络与通信

利用通讯技术，将不同地理位置上的计算机互联，实现信息的交换和共享。智能机器人美国火星探测机器人娱乐机器狗遥控智能机器人第十四页，共七十七页，2022年，8月28日

性能不断提高；体积不断缩小；价格持续下降；信息处理功能多媒体化；与通信相结合，进入“网络计算机时代”。计算机的发展趋势计算机正向着巨型化、微型化、网络化和智能化的方向发展。第十五页，共七十七页，2022年，8月28日计算机系统工作原理和组成

计算机的工作原理计算机系统组成第十六页，共七十七页，2022年，8月28日计算机的工作原理

美籍匈牙利数学家冯•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。第十七页，共七十七页，2022年，8月28日所谓“二进制”是指：以二元逻辑为基础，用0和1二进制码组成各种信息进行运算。“存储程序”的工作原理是：

在计算机中设置存储器，将二进制编码表示的计算步骤和数据存放到存储器中，计算机一经启动，就能按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储器中的内容进行处理，直到得出结果。第十八页，共七十七页，2022年，8月28日指令：是指计算机完成某一种操作的命令，是一组二进制代码。操作码地址码指令的组成格式：是规定操作数的值或地址、操作结果的地址及下一条指令的地址等指出进行什么操作第十九页，共七十七页，2022年，8月28日

一条指令的执行过程可分为取指令、分析指令、执行指令3个阶段

取指令分析指令执行指令指令的执行过程第二十页，共七十七页，2022年，8月28日开始从存储器取一条指令分析指令？执行指令结束计算机工作过程第二十一页，共七十七页，2022年，8月28日计算机系统的组成

软件系统（程序、文档）

硬件系统（设备）第二十二页，共七十七页，2022年，8月28日CPU外部设备计算机硬件系统的组成

硬件运算器控制器存储器输入设备输出设备内存外存主机第二十三页，共七十七页，2022年，8月28日输入设备输出设备存储器运算器控制器第二十四页，共七十七页，2022年，8月28日计算机软件系统的组成

软件是各种程序及其文档的总称。软件是用户与机器的接口。系统软件应用软件操作系统（OS）程序设计语言及语言处理程序数据库管理系统支撑服务软件办公类软件图形类软件通信类软件用户编制的软件裸机：不装备任何软件的计算机。第二十五页，共七十七页，2022年，8月28日硬件系统软件应用软件用户计算机系统层次结构作为系统，计算机具有层次性。内核是硬件系统：是进行信息处理的实际物理装置。最外层是使用计算机的人，即用户。人与硬件系统之间的接口是软件系统。第二十六页，共七十七页，2022年，8月28日

运算器(ALU)

中央处理单元（CPU)

主机

控制器

内存储器

硬件

外存储器

外设

输入设备计算机输出设备系统

操作系统

系统软件

程序语言及其编译、解释程序调试程序、测试及诊断程序

软件应用软件第二十七页，共七十七页，2022年，8月28日计算机中信息的表示数制信息编码第二十八页，共七十七页，2022年，8月28日计算机中的信息是用二进制表示的。因为：

物理上容易实现运算简单逻辑性强在计算机中只能识别二进制数码信息，因此，一切字母、数字、符号等信息都必须用二进制特定编码来表示；信息才能传送、存储和处理第二十九页，共七十七页，2022年，8月28日11111000二进制的示例第三十页，共七十七页，2022年，8月28日

数制：是指表示数值的方法，有进位计数制和非进位计数制进制：按照进位的原则进行计数的数制称为进位计数制，简称“进制”。数码：一组用来表示某种数制的符号基数：数制所使用的数码个数，常用R表示，称R进制位权：指数码在不同位置上的权值。其大小是以基数R为底，数码所在位置的序号为指数的整数次幂。数制的概念第三十一页，共七十七页，2022年，8月28日在十进制数中，358.72可表示为：358.72=3×102+5×101+8×100+7×10-1+2×10-2第三十二页，共七十七页，2022年，8月28日常用的进位计数制十进制二进制八进制十六进制基数

数字符号100-920,180-7160-9,A-F书写示例100D(100)10100B(100)2100O(100)8100H(100)16第三十三页，共七十七页，2022年，8月28日不同数制间数的转换R进制数十进制数R进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换第三十四页，共七十七页，2022年，8月28日示例：(1110.1)2=1×23+1×22+1×21

+0×20+1

×2-1=8+4+2+0+0.5 =(14.5)10

(a12f.28)16=10×163+1×162+2×161

+15×160

+2

×16-1

+

8×16-2

=(41263.15625)10R进制数=>十进制数位权法：把R进制数按位权展开求和第三十五页，共七十七页，2022年，8月28日十进制=>R进制整数转换小数转换第三十六页，共七十七页，2022年，8月28日结果：144余数法：除基数取余法，连续除以基数，并取其余数，直到商为零，将所得余数倒序排列即可示例：100->八进制十进制整数=>R进制整数1008412841810第三十七页，共七十七页，2022年，8月28日结果为：1100001示例：97->二进制972481224021202602302112

01第三十八页，共七十七页，2022年，8月28日进位法：乘基数取整，连续乘以基数，并取其整数，直到积为零或达到所要求的精度时，将所得整数正序排列即可示例：0.625=>二进制

结果：0.101

0.625×2

1.250取整数

0.25×2

0.50

0.5×2

1.0十进制小数=>R进制小数第三十九页，共七十七页，2022年，8月28日二、八与十六进制之间的转换二进制与十六进制

4位二进制数1位十六进制数二进制与八进制

3位二进制数

1位八进制数

十进制二进制十进制二进制0000100120103011410051016110

71118100091001101010111011121100131101141110

151111第四十页，共七十七页，2022年，8月28日二进制

八进制一位拆三位整数部分从右向左三位并一位小数部分从左向右三位并一位示例：100 101 110 111 .0111004217654.34()8第四十一页，共七十七页，2022年，8月28日示例：4213

5.2101011.010第四十二页，共七十七页，2022年，8月28日一位拆四位二进制

十六进制

整数部分从右向左四位并一位小数部分从左向右四位并一位示例：

100010100101.11115A8.F8421第四十三页，共七十七页，2022年，8月28日例:将（741.566）8

转换成为二进制数

例:将（5A.B8）16转换成为二进制数

（741.566）8=（111100001.101110110）2（5A.B8）16=（01011010.10111000）2第四十四页，共七十七页，2022年，8月28日输入设备输出设备数值十/二进制转换西文

ASCII码汉字

输入码/机内码声音/图像

模/数转换二/十进制转换数值西文字形码西文汉字字形码汉字数/模转换声音/图像内存信息的编码信息单位数值编码字符编码第四十五页，共七十七页，2022年，8月28日信息的存储单位

位(bit)简记b，也称比特是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或1。

字节(Byte)简记B

1B=8bit计算机中，字节是存储信息的最小单位，即以字节为基本单位来解释信息。

第四十六页，共七十七页，2022年，8月28日其他单位

KB

千字节MB

兆字节GB吉字节TB太字节PB

拍字节1KB=210

B=1024BlMB=210

KB==l024KB1GB=210

MB=l024MB1TB=210

GB=1024GB

1PB=210

TB=1024TB第四十七页，共七十七页，2022年，8月28日……位字，字长字节（8位）

字是计算机进行数据处理时,一次存取、加工和传送的一组二进制位。它的长度叫字长。常见的微处理器字长有8位、16位、32位和64位。第四十八页，共七十七页，2022年，8月28日

符号位的表示

计算机中数据的符号也是用二进制表示的，正数用0表示，负数用1表示计算机中数值的表示第四十九页，共七十七页，2022年，8月28日机器数

把一个数据连同其符号在机器中的表示加以数值化，这样的数据称为机器数。一般用最高位来表示符号。第五十页，共七十七页，2022年，8月28日即：+970110000101100001+97

符号位11100001-97

第五十一页，共七十七页，2022年，8月28日

机器数在计算时必须考虑符号位的处理，为了便于运算，对数中有三种表示方法

原码反码补码

第五十二页，共七十七页，2022年，8月28日

原码

原码就是机器数,最高位为符号位，数值部分是原数的绝对值

反码

正数的反码和原码相同，负数的反码是对其原码除符号位外各位求反（0变1，1变0）

补码

正数的补码和原码相同，负数的补码是对其反码最后一位加1第五十三页，共七十七页，2022年，8月28日+97

原码反码补码-97

原码反码补码假定一个数在机器中占用8位011000010110000101100001111000011001111010011111第五十四页，共七十七页，2022年，8月28日可以将减法运算转化为加法运算来完成数的符号位可参与运算两数和(差)的补码等于两数的补码之和(差)

补码运算具有如下优点第五十五页，共七十七页，2022年，8月28日数的定点表示和浮点表示

在计算机中表示小数时根据其小数点位置是否固定，分为：定点表示法浮点表示法第五十六页，共七十七页，2022年，8月28日定点表示法

约定小数点隐含地固定在某个位置不变，为了方便，把小数点规定在数的最前面或最后面。即把所有数化为纯小数或纯整数来对待。浮点表示法

小数点的位置可以改变的表示数的方法。第五十七页，共七十七页，2022年，8月28日数的定点表示0101000010001010定点小数：定点整数：符号位隐含小数位(+0.625)符号位隐含小数位(-10)第五十八页，共七十七页，2022年，8月28日数的浮点表示

尾数=0.112233

×1040.0001101B=0.1l01×2-11

1122.33=1.12233×103=11.2233×102阶码部分阶符阶码尾数部分数符第五十九页，共七十七页，2022年，8月28日0.00000011101011B→0.1l101011×2-110

11111010001110101100000000000000

不同的计算机中，阶码和尾数各占多少位都有具体的规定。阶码部分用补码表示成定点纯整数；尾数部分用补码表示成定点纯小数。第六十页，共七十七页，2022年，8月28日

计算机处理的信息除了数值数据以外，还有其他大量的非数值数据，非数值数据中主要是字符数据。由字符数据转换成二进制数值数据，最好的方法就是为字符编码，即对字符进行编号。

字符编码每一个字符有一个唯一的编码。第六十一页，共七十七页，2022年，8月28日西文字符的编码ASCII码美国标准信息交换代码AmericanStandardCodeforInformationInterchange采用一个字节编码，可表示256种不同的字符。第六十二页，共七十七页，2022年，8月28日范围128-255,共128种

标准ASCII0范围0-127,共128种最高位为0的编码扩展ASCII1最高位为1的编码第六十三页，共七十七页，2022年，8月28日字符十六进制十进制空格

20H32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a’～‘z’61H～7AH97～122BS（退格）8H8CR（回车）DH13LF（换行）AH1041

0100

000101000001A第六十四页，共七十七页，2022年，8月28日汉字的编码

汉字输入码汉字国标码汉字机内码汉字输出码第六十五页，共七十七页，2022年，8月28日汉字输入码

输入汉字使用的编码称为汉字输入码，也称为汉字外部码，简称外码。

音码类：全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等形码类：五笔字型法、郑码输入法等

全拼五笔字型法汉hanicy第六十六页，共七十七页，2022年，8月28日

我国在1980年制定了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》作为国家标准GB2312-80编码字符集，称为国标码。GB2312-80中规定了信息交换用的6763个汉字和682个非汉字图形符号（包括字母、数字和符号，例如英文、俄文、日文平、片假名等）的代码。汉字国标码第六十七页，共七十七页，2022年，8月28日区位码010203…1617…94010203…16啊17…94区号位号第六十八页，共七十七页，2022年，8月28日区位码：汉字和汉字符号被分成了94个区、94个位。区、位的序号均从01到94。

每个汉字占