信息技术（第2版）课件 刘来权 【ch02】认识计算机

信息技术(第2版)认识计算机第二章高等职业院校精品教材系列01找出有毒水瓶根据“逢二进一”的规则，二进制数加法的法则为：0+0=00+1=1+0=11+1=10(进位为1)1+1+1=11(进位为1)2.1.1二进制数的算术运算1.二进制数的加法例如：1110和1011的相加过程如下：根据“借一有二”的规则，二进制数减法的法则为：0-0=01-1=01-0=10-1=1(借位为1)2.1.1二进制数的算术运算2.二进制数的减法例如：1101减去1011的过程如下：二进制数的乘法过程可仿照十进制数的乘法进行。但由于二进制数只有0或1两种可能的乘数位，导致二进制数的乘法更为简单。0×0=00×1=1×0=01×1=12.1.1二进制数的算术运算3.二进制数的乘法例如：1001和1010相乘的过程如下：2.1.1二进制数的算术运算4.二进制数的除法二进制数的除法与十进制数的除法类似。可先从被除数的最高位开始，将被除数(或中间余数)与除数相比较，若被除数(或中间余数)大于除数，则用被除数(或中间余数)减去除数，商为1,并得到相减之后的中间余数，否则商为0。再将被除数的下一位下移补充到中间余数的末位，重复以上过程，就可得到所要求的各位商数和最终的余数。2.1.1二进制数的算术运算4.二进制数的除法例如：100110÷110的过程如下：“与”运算又称逻辑乘，常用符号“×”“.”或“△”表示。“与”运算的规则为：

0×1=0或0·1=0或0A1=01×0=0或1-0-0或1A0=01×1=1或1·1=1或1△1=1可见，两个相“与”的逻辑变量中，只要有一个为0,“与”运算的结果就为0。仅当两个变量都为1时，“与”运算的结果才为1。2.1.2二进制数的逻辑运算1.“与”运算“或”运算又称逻辑加，常用符号“+”或“V”来表示。逻辑“或”运算的规则为：0+0=0或0V0=00+1=1或0V1=11+0=1或1V0=11+1=1或1V1=1可见，两个相“或”的逻辑变量中，只要有一个为1,“或”运算的结果就为1。仅当两个变量都为0时，“或”运算的结果才为0。计算时，要特别注意“或”和算术运算加法的区别。2.1.2二进制数的逻辑运算2.“或”运算“非”运算又称逻辑否定，常用字符上加“.”或“-”表示，它实际上就是将原逻辑变量的状态求反，其运算规则为：可见，逻辑变量为0时，“非”运算的结果为1;逻辑变量为1时，“非”运算的结果为0。2.1.2二进制数的逻辑运算3.“非”运算

2.1.2二进制数的逻辑运算3.“非”运算2.1.3各种进制数的转换1.各种进制数的表示2.1.3各种进制数的转换2.各种进制数转换为十进制数2.1.3各种进制数的转换3.二进制数转换为八进制数2.1.3各种进制数的转换3.二进制数转换为八进制数二进制数八进制数二进制数八进制数一进制数八进制数二进制数八进制数000001021004110600110113101511172.1.3各种进制数的转换4.八进制数转换为二进制数2.1.3各种进制数的转换5.二进制数转换为十六进制数一进制数十六进制数二进制数十六进制数二进制数十六进制数二进制数十六进制数0000001004100081100C0001101015100191101D00102011061010A1110E00113011171011B1111F2.1.3各种进制数的转换6.十六进制数转换为二进制数按照表2.1.3将每一位十六进制数展开为四位的二进制数。2.1.3各种进制数的转换7.十进制数转换为其他进制数十进制数的整数部分采用“除进制取余法”,小数部分采用“乘进制取整法”。原码其实就是二进制定点表示法，即最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，其余位表示数值的大小。在数值前直接加一个符号位的表示法。2.1.4原码、反码、补码1.原码正数的反码与原码相同。负数的反码的符号位为“1”,数值部分是对其原码逐位取反。2.1.4原码、反码、补码2.反码模的概念：把一个计量单位称为模或模数。例如，时钟是以12进制进行计数循环的，即以12为模。在时钟上，时针加上(正拨)12的整数位或减去(反拨)12的整数位，时针的位置不变。14点钟在舍去模12后为2点钟。从0点出发逆时针拨10格即减去10小时，也可看成从0点出发顺时针拨2格(加上2小时),都为2点钟。因此，在模12的前提下，-10可映射为+2。2.1.4原码、反码、补码3.补码由此可见，对于一个模数为12的循环系统来说，加2和减10的效果是一样的；因此，在以12为模的系统中，凡是减10的运算都可以用加2来代替，这就把减法问题转化成加法问题了(注：计算机的硬件结构中只有加法器，所以大部分的运算都必须最终转换为加法)。10和2对模12而言互为补数。2.1.4原码、反码、补码3.补码同理，计算机的运算部件与寄存器都有一定字长的限制(假设字长为8位),因此它的运算也是一种模运算。当计数器计满8位也就是256个数后会产生溢出，又从头开始计数。产生溢出时的量就是计数器的模，显然，8位二进制数，它的模数为2⁸-256。在计算中，两个互补的数称为“补码”。2.1.4原码、反码、补码3.补码02按成绩排序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。在计算机中对数值进行具体排序的描述就是算法，常用的简单直观的排序算法有以下三种。2.2.1算法与排序算法(algorithm)选择排序(selectionsort)的工作原理：首先在未排序的序列中找到最小(大)元素，相互交换位置后存放到排序序列的起始(末尾)位置，然后，从剩余的未排序元素中继续寻找到最小(大)元素，相互交换位置后再放到已排序序列的末尾(起始)位置。以此类推，直到所有元素排序完毕，如图2.2.1所示。2.2.1算法与排序1.选择排序插入排序(insertionsort)的工作原理：通过逐步构建有序序列来实现，对于未排序的元素，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应的位置并插入。对上面的示例，采用插入排序的方法，如图2.2.2所示。2.2.1算法与排序2.插入排序冒泡排序(bubblesort)的工作原理：重复地比较相邻的两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来，直到不需要交换时为止，也就是说，此时该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是越小的元素会在交换过程中慢慢“浮”到数列的顶端。对上面的示例采用冒泡排序的方法，如图2.2.3所示。2.2.1算法与排序3.冒泡排序2.2.2算法的复杂度

2.2.2算法的复杂度03绘制计算机体系结构图对人进行计算的方式抽象后，不难发现，人脑处理信息的过程就是“输入→处理→输出”的过程，那么人脑的计算又是如何做到的呢?人的大脑是所有器官中最复杂的，也是所有神经系统的中枢。它是控制人身体各部分的“司令部”,在人脑中有用于记忆的神经元，也有主要负责算术运算的左脑。2.3.1计算机的基本结构计算是人类长期探索自然后总结出的一系列方法，计算机之所以称为“电脑”,就是因为计算机模拟了人脑的计算思维方式。计算是人类长期探索自然后总结出的一系列方法，计算机之所以称为“电脑”,就是因为计算机模拟了人脑的计算思维方式。人脑计算数据的过程可以理解为，在大脑的控制下通过听觉、视觉等获得输入信息，由神经元记忆，然后由左脑进行计算，计算结果通过语言或手势等输出。由此可见，人脑处理信息的流程如图2.3.1所示。2.3.1计算机的基本结构计算是人类长期探索自然后总结出的一系列方法，计算机之所以称为“电脑”,就是因为计算机模拟了人脑的计算思维方式。2.3.1计算机的基本结构在1946年，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出了计算机基本体系结构，如图2.3.2所示，这个结构也称冯·诺依曼结构。2.3.1计算机的基本结构(1)能通过输入设备把指令和数据输入计算机；(2)具有长期存储指令、数据、计算中间结果和最终结果的能力；(3)具有各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工能力；(4)能够按照要求将计算结果输出给用户。2.3.1计算机的基本结构冯·诺依曼结构的计算机的功能2.3.2指令和数据的存储1.计量单位2.3.2指令和数据的存储2.西文的存储方式为了将现实中的数字、字母、符号等用二进制方式记录，在1967年，由美国国家标准学会制定了ASCI(AmericanStandardCodeforInformationInterchange,美国信息交换标准代码),每个字符占用8bit。该标准后被国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,简写为ISO)和国际电工委员会(InternationalElectrotechnicalCommission,简写为IEC)确定为国际标准，其标准号为ISO/IEC10646,并不断更新推出新版本。2.3.2指令和数据的存储3.中文的存储方式GB18030具有以下突出的特点。(1)采用变长多字节编码，每个字可以由1个、2个或4个字节组成。

(2)编码空间庞大，最多可定义161万个字符。(3)完全支持Unicode,无需动用造字区即可支持中国国内少数民族文字、中日韩和繁体汉字以及emoji等字符。2.3.2指令和数据的存储4.图像的存储方式根据三原色原理，任何颜色都是由三原色(红色、绿色、蓝色)按照一定比例组成的，那么任何一个像素点的颜色就可以存储为三种颜色的混合。假如一个像素点的每种颜色用1Byte的空间进行存储，即用1Byte的数据表示某种颜色的256种明暗程度，则一个像素点就可以用3Byte(24bit)的空间进行存储，其中用1Byte的空间存储红色、用1Byte的空间存储绿色、用1Byte的空间存储蓝色。2.3.2指令和数据的存储5.声音的存储方式(1)声音的采集：按照一定的频率对声波的振幅进行采集，例如按照44.1kHz采集，就是每秒在声波上采集44100个振幅点，采集的频率越高，最终恢复的声音就越真实，当然需要花费的时间就越长，占用的存储空间也越大。(2)声音的存储：就是把采集到的振幅点量化后进行存储，例如，可以用8bit的空间存储一个采集点，也可以用16bit的空间存储一个采集点，还可以用24bit的空间存储一个采集点。量化后的位数越多，最终恢复的声音就越真实。2.3.3计算机系统的组成2.3.3计算机系统的组成1.计算机硬件2.3.3计算机系统的组成2.计算机软件操作系统名称简

介UNIXUNIX是20世纪70年代初出现的一个操作系统，具有可靠性高、安全性强和数据库支持功能强大等优点

已成为安全、可靠的大型服务器操作系统，被广泛应用于金融及各行业的工业服务器领域

LinuxLinux是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，其内核由林纳斯·本纳第克特·托瓦兹于199

年10月5日首次发布，它主要受到Minix和UNLX思想的启发，是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统WindowsWindows操作系统是由美国微软公司(Microsoft)开发的操作系统，问世于1985年，是当前应用广泛的

操作系统2.3.3计算机系统的