计算机数制转换

1.1计算机系统的组成及发展

1.1.1计算机的发展与应用

目前，大家公认的第一台计算机是在1946年2月由宾州大学研制成功的EN

IACm即〃电子数字积分计算机〃。虽然它每秒只能进行5000次加减运算，但它预

示了科学家们将从奴隶般的计算中解脱出来。至今人们公认，ENIAC机的问世，

表明了电子计算机时代的到来，具有划时代意义。

第一款商用计算机是1951年开始生产的UNIVAC计算机。1947年，ENIAC

的两个发明人莫奇莱和埃克特创立了自己的计算机公司，生产UNIVAC计算机，

计算机第一次作为商品被出售。UNIVAC作为商品出售，用于公众领域的数据处

理，共生产了近50台。

近代电子计算机的发展：

第一代电子管计算机(1945-1956)

1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC(ElectronicNumerical

IntegratorandComputer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里

程碑，它通过不同部分之间的重新接线编程，还拥有并行计算能力。ENIAC由美

国政府和宾夕法尼亚大学合作开发，使用了18000个电子管，70000个电阻器，

有5百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度为每秒5000次。

第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的

机器语言，功能受到限制，速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓

储存数据.

第二代晶体管计算机(1956-1963)

1948年，晶体管发明代替了体积庞大电子管，电子设备的体积不断减小。1

956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产

生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。1960年，出现了一

些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体

管代替电子管，还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作

系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性，可以更有效地用于商

业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言，使计算机编程更

容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。

第三代集成电路计算机(1964-1971)

1958年德州仪器的工程师JackKilby发明了集成电路(IC),将三种电子元

件结合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到单一的半导体芯片上，计算机变

得更小，功耗更低，速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统，使得计

算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。

第四代大规模集成电路计算机(1971-现在)

大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代,

超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后来的(ULSI)将数

/25I

字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体

积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。70年代中期，计算机制造商开

始将计算机带给普通消费者，这时的小型机带有友好界面的软件包，供非专业人

员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。1981年，IBM推出个人

计算机(PC)用于家庭、办公室和学校。80年代个人计算机的竞争使得价格不

断下跌，微机的拥有量不断增加，计算机继续缩小体积。与IBMPC竞争的Ap

pieMacintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的图形界面，用

户可以用鼠标方便地操作。

未来新型计算机

1.光计算机

光计算机就是利用光作为信息的传输媒体。与电子相比，光子具有许多独

特的优点：它的速度永远等于光速、具有电子所不具备的频率及偏振特征。此外,

光信号传输不需要导线，不会互相干扰。光学计算机的智能水平也远远超过电子

计算机的智能水平，是人们梦寐以求的理想计算机。

2.生物计算机(分子计算机)

生物计算机最大的特点是采用了生物芯片物工程技。在这种芯片中，信息以

波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快10万倍，能量消耗仅相当于

普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。

3.量子计算机

量子计算机，是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机。利用不

同的原子状态代表不同的数字或其数据，在同一时间对某一问题的所有答案进行

探寻，就可以使代表正确答案的组合脱颖而出。与传统的电子计算机相比，量

子计算机有以下优势：解题速度快、存储量大、搜索功能强劲和安全性较高等

优点。

高性能计算机

是密码研究、工程计算、新药设计、生物基因、船舶工程、地质勘探、海洋

工程、气象气候、地震预报、城市建设、核爆模拟、石油物探、航空航天、材料

工程、环境科学和基础科学等领域不可缺少的高端计算工具。

高性能计算机，其能够适应国民经济建设和国防建设诸多领域的应用。解决

了我国工程和科学计算领域许多原来无法解算的问题；主要应用包括:气象气候、

药物研究、石油勘探、流体力学、分子动力学、生物工程、材料力学、天文学研

究、制造业；等诸多领域的上百个用户几百道课题，并已经取得了较好的应用成

果；

电子计算机的诞生，是20世纪最重大的科技成就，它比18世纪瓦特发明的

蒸汽机引起的工业革命对人类的生产和生活方式的影响还要深刻很多。在发展的

50多年时间里，它极大地增强了人类认识世界、改造世界的能力，深人并影响

到社会和生活的各个领域，计算机科学己成为新技术的带头学科和先导技术，成

为新的生产力的代表。现在，计算机的发展与应用水平已成为衡量一个国家现代

化水平的重要标志。

/252

计算机应用范围

非常广泛，并且还在不断向各行各业渗透扩展，概括起来主要有以下五个方面：

1、科学计算：科学计算机又称数值计算。它是计算机最早的应用领域。科

学计算是指计算机用于完成科学研究和工作技术中所提出的数学问题的

计算。这类计算往往公式复杂、难度很大，用一般计算机工具难于完成。

例如，气象预报需要求解描述大气运动规律的微分方程，发射导弹，需

要计算导弹弹道曲线方程，水利土木工程中有大量力学问题需要计算。

有些科技问题计算方法并不复杂，但计算工作量太大，人工根本无法完

成。例如证明画地图时只需四种颜色即可做到使相邻两国不出现同一颜

色的“四色定理”，在数学上长期不能得到证明，成为一大难题。因为

用人工证明昼夜不停的计算要算十儿万年，而使用高速电子计算机，这

问题就可解决。还有一类问题如用人工计算速度太慢，得到结果时已失

去实际意义，如气象预报，只有采用计算机快递计算才能及时解决。

2、数据处理：数据处理又称信息加工，是现代化管理的基础。包括对数据

的记录、整理、加工、合并和分类统计等。数据处理在计算机应用中比

重最大。

3、过程控制：过程控制又称实时捽制。其工作过程是选用传感器及时检测

受控对象的数据，求出它们与设定数据的偏差，接着由计算机按控制模

型进行计算，然后产生相应的控制信号，驱动伺服装置对受控对象进行

控制或调节。从60年代起，实时控制就开始应用于冶金、机械、电力、

石油化工等部门。例如高炉炼铁，计算机用于控制投料、出铁出渣以及

对原料和生铁成分的管理和控制，通过对数据的采集和处理，实现对各

工作操作的指导。实时控制是实现工业生产过程自动化的一个重要手段。

4、计算机辅助系统：

a)计算机辅助设计与制造，简称CAD/CAM。它是利用计算机的快速

计算，逻辑判断等功能和人的经验与判断能力相结合，形成一个专

业系统，用来帮助产品或各项工程的设计制造，使设计和制造过程

实现半自动化或自动化。这不仅可以缩短设计周期，节省人力、物

力、降低成本，而且可提高产品质量、计算机辅助设计已广泛应用

于飞机，船舶、汽车、建筑、服装等行业，这类牵涉外观形状设计

的称为计算机辅肋儿何设计(CAGD),另一类是应用于集成电路中

的布线，称为计算机辅助逻辑设计。

b)计算机集成制造系统，简称CIMS。它是集设计、制造、管理等三大

功能于一体的现代化工厂生产系统。CIMS是从80年代初期迅速发展

起来的一种新型的生产模式，具有生产效率高，生产周期短等优点。

/253

c)计算机辅助教育，简称CDE。它包括计算机辅助教学(CAI)和计算

机管理教学(CMI)。在计算机辅助教学中，课件CAI系统所使用的

教学软件，相当于传统教学中的教材，并能实现远程教学、个别教

学，并有自我检测、自动评分等功能。可模拟实验过程，并通过画

面直观展示给学生。它是现代化教育强有力的手段。

5、人工智能：人工智能、简称AI、它是让计算机模拟人的某些智能行为。

人的智能活动是一高度复杂的脑功能，如联想记忆、模式识别、决策对

奕、丈艺创作、创造发明等，都是一些复杂的生理和心理活动过程。智

能模拟是一门涉及许多学科的边缘学科。近20余年来，围绕AI的应用

主要表现在以下几个方面：

a)机器人，可分为工业机器人和智能机器人。工业机器人由事先编好

的程序控制，通常用于完成重复性的规定操作。智能机器人具有感

知和识别能力，能说话和回答问题。

b)专家系统，它是用于模拟专家智能的一类软件。需要时只须由用户

输人要查询的问题和有关数据，专家系统通过推理判断向用户作出

解答。

c)模式识别，它的实质是抽取被识别对象的特征，即所谓模式，与事

先存在于计算机中的已知对象的特征进行比较与判别。主要通过识

别函数和模式校对来实现。文字识别、声音识别、邮件自动分检、

指纹识别、机器人景物分析等都是模式识别应用的实例。

d)智能检索，它除存储经典数据库中代表已知“事实”外，智能数据

库和知识库中还存储供推理和联想使用的“规则”，因而智能检索

具有一定的推理能力。

1.1.2计算机系统组成

计算机系统由硬件和软件两大部分组成.

(1)硬件的组成(输入设备，输出设备，存储器,运算器，控制器)

输入设备:使计算机从外部获得信息的设备如鼠标，键盘，光笔，扫描仪，话筒，数码相机，摄像头，

手写板

输出设备:把计算机处理信息的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备如显示器，打印

机,绘图仪，音箱，投影仪

存储器:如硬盘，光驱，U盘

运算器:算术运算，逻辑运算

控制器:如从存储器中取出指令,控制计算机各部分协调运行

控制器和运算器整合在CPU中

(2)软件的组成

/254

软件定义:程序和有关文档资料的合称

软件分类:系统软件（使用和管理计算机的软件）和应用软件（专为

某一应用编制的软件）

常见的系统软件有:操作系统，数据库管理系统和程序设计语言

常见的应用软件有:辅助教学软件，辅助设计软件，文字处理软件,

信息管理软件和自动控制软件

1.2.1在计算机中为什么使用二进制数

在计算机中，广泛采用的是只有"0“和“1”两个基本符号组成的二进制数，而不使

用人们习惯的十进制数，原因如下：

（1）二进制数在物理上最容易实现。例如，可以只用高、低两个电平表示"1"

和“0"，也可以用脉冲的有无或者脉冲的正负极性表示它们。

（2）二进制数用来表示的二进制数的编码、计数、加减运算规则简单。

⑶二进制数的两个符号"1"和"0"正好与逻辑命题的两个值"是"和"否"或称"真"

和"假”相对应，为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利的条件。

1.2.2为什么引入八进制数和十六进制数

二进制数书写冗长、易错、难记，而十进制数与二进制数之间的转换过程复杂，

所以一般用十六进制数或八进制数作为二进制数的缩写。

进位计数制

按进位的原则进行的计数方法称为进位计数制。

在采用进位计数的数字系统中，如果用r个基本符号（例如：0,1,2,,r-1）

表示数值，则称其为基r数制（Radix-rNumberSystem）,1•成为该数制的基

（Radix）。如日常生活中常用的十进制数，就是r=10,即基本符号为0,1,2,,

9o如取=2,即基本符号为0,1,则为二进制数。

认识各种数制的数

表1各种数制表示的相互关系

二进制数十进制数八进制数十六进制数

0000

1111

10222

11333

100444

101555

110666

111777

10008108

10019119

10101012A

/255

1011ii13B

11001214C

11011315D

11101416E

mi1517F

10000162010

对于不同的数制，它们的共同特点是：

1）每一种数制都有固定的符号集：如十进制数制，其符号有十个：0,1,2,,

9,二进制数制，其符号有两个：0和1。

2）其次都是用位置表示法：即处于不同位置的数符所代表的值不同，与他所在

位置的权值有关。

例如：十进制可表示为：

5555.555=5103+5102+5101+5100+510-1+510-2+510-3

可以看出，各种进位计数制中的权的值恰好是基数的某次累。因此，对任何一种

进位计数制表示的数都可以写出按其权展开的多项式之和，任意一个r进制数N

可表示为：

式中的Di为该数制采用的基本数符，ri是位权（权），r是基数，表示不同的进

制数；m为整数部分的位数，k为小数部分的位数。

"位权"和"基数"是进位计数制中的两个要素。

在十进位计数制中，是根据“逢十进一”的原则进行计数的。一般地，在基数为r

的进位计数制中，是根据"逢r进一"或"逢基进一"的原则进行计数的。

在微机中，常用的是二进制、八进制和十六进制。其中，二进制用得最为广泛。

表2所示的是计算机中常用的儿种进位数制。

表2计算机中常用的几种进制数的表示

进位

二进制八进制十进制十六进制

制

规则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,l„9,A„F

位权2i8i10i16i

H

形式

B(BinarySystem)0(octalSystem)D(DecimalSystem)(Hexadecimal

表示

System)

1.2.3二、八、十六进制数(非十进制数)转换为十进制数

(1)(100110.101)2()10

(100110.101)2=1*2A5+1*2A2+1*2A1+1*2A(-1)+1*2A(-3)=32+4+2+0.5

+0.125=(38.625)10

(2)(5675)8()10

/256

(5675)8=5*8A3+6*8A2+7*8A1+5*8A0=2560+384+56+5=(3005)10

(3)(3B)16()10

(3B)16=3*16A1+11*16Ao=48+11=(59)10

课堂练习：

(143.65)8()10

(143.65)8=1*8A2+4*8A1+3*8A0+6*8A(-1)+5*8-2

=64+32+3+0.75+0.78125

=(99.828125)10

1.2.4十进制数转换为二、八、十六进制数(非十进制数)

例：(25.3125)10()2

整数部分和小数部分的转换方法不同

(1)整数部分的转换(除基取余法)

(25)10=()2

(25)10=(11001)2

先余为低，后余为高

(2)小数部分的转换(乘基取整法)

(0.3125)10=()2

(0.3125)10=(0.0101)2

先取整为高，后取整为低

综上所述：

(25.3125)10=(11001)2+(0.0101)2=(11001.0101)2

十进制数转换为八、十六进制数以此类推

课堂练习：

(29.625)10()8

(29)10=(35)8

(0.625)10=(0.5)8

(29.625)10=(35)8+(0.5)8=(35.5)8

1.2.5非十进制数间的转换

(1)二进制数与八进制数间的转换

81=23

，1位八进制数相当于3位二进制数，即：

N2=B8B7B6B5B4B3B2B1B0

N8=O2O100

例:(10100101.01011101)2()8

解：由于八进制的1位数相当于二进制的3位数，所以只要将二进制数从小数点

开始，整数部分从右向左每3位数一组，小数部分从左向右每3位数一组，最后

不足3位补零(无论向左还是向右)。

/257

010100101.010111010二进制数

245.272八进制数

答：(10100101.01011101)2=(245.272)8

例：(302.54)8()2

解：

302.54八进制数

011000010.101100二进制数

答：(302.54)8=(11000010.1011)2

(2)二进制数与十六进制数间的转换

161=24

，1位十六进制数相当于4位二进制数，即：

N2=B7B6B5B4B3B2B1B0

N16=H1H0

例：(1111111000111.100101011)2()16

解：

0001111111000111.100101011000二进制数

1FC7.958十六进制数

答:(1111111000111.100101011)2=(1FC7.958)16

例：(3C.A6)16()2

解：

3C.A6十六进制数

00111100.10100110二进制数

答：(3C.A6)16=(111100.1010011)2

(3)八进制数与十六进制数间的转换

(1)八进制数==>十进制数==>十六进制数

或：(2)八进制数==>二进制数==>十六进制数(简单)

1.6数制转换小结

四合----分四一分三三合一

按权除2取余展乘2取整开

除16取余按权展开按权展开整数：除8取余

乘16取整小数：乘8取整

作业：

(-)在计算机中为什么采用二进制？

(-)在计算机中为什么引入八进制和十六进制？

(三)(57.25)10=()2=()8=()16

(四)(10101011.101)2=()10=()8

=016

(五)(157.34)8=()2=()16=()10

(六)(2CE.D8)16=()2=()8=()10

/258

1.2.6原码、反码、补码

一、整数的表示法

结束了各种进制的转换，我们来谈谈另一个话题：原码、反码、补码。

我们已经知道计算机中，所有数据最终都是使用二进制数表达。

我们也已经学会如何将一个10进制数如何转换为二进制数。

不过，我们仍然没有学习一个负数如何用二进制表达。

比如，假设有一int（整型）类型的数，值为5,那么，我们知道它在计算机中表示为：

00000000000000000000000000000101

5转换成二制是101,不过int类型的数占用4字节（32位），所以前面填了一堆0。

现在想知道，-5在计算机中如何表示？

在计算机中，负数以其正值的补码形式表达。

什么叫补码呢？这得从原码，反码说起。

原码：-个整数，按照绝对值大小转换成的二进制数，称为原码。

比如00000000000000000000000000000101是5的原码。

反码：将二进制数按位取反，所得的新二进制数称为原二进制数的反码。

取反操作指：原为1，得0：原为0,得1。（1变0；0变1）

比如：将oooooooooooooooooooooooooooooioi每一位取反，得mimi

111111111111111111111010c

称：11111111111111111111111111111010是oooooooooooooooo

OOOOOOOO00000101的反码。

反码是相互的，所以也可称：

11111111111111111111111111111010和oooooooooooooooooooooooo

00000101互为反码。

补码：反码加1称为补码。

也就是说，要得到一个数的补码，先得到反码，然后将反码加上1,所得数称为补码。

/259

比如：00000000000000000000000000000101的反码是：1111111111111111

11111111lllllOlOo

那么，补码为：

11111111111111111111111111111010+1=1111111111111111

1111111111111011

所以，-5在计算机中表达为：111111111111111111111111lllllOllo转换为十

六进制：OxFFFFFFFB。

再举一例，我们来看整数-1在计算机中如何表示。

假设这也是一个int类型，那么：

1、先取1的原码:00000000000000000000000000000001

2、得反码：11111111111111111111111111111110

3、得补码：11111111111111111111111111111111

可见，-1在计算机里用二进制表达就是全1。16进制为：OxFFFFFF.

一切都是纸上说的……说-1在计算机里表达为OxFFFFFF,我能不能亲眼看一看呢？当然可

以。利用C++Builder的调试功能，我们可以看到每个变量的16进制值。

二、小数的表示法

小数在计算机内有两种表现形式定点数和浮点数。在定点机中，由于小数点

的位置固定不变，以此当机器处理的数不是纯小数或纯整数的时候，必须乘上…

个比例因子，否则会产生“溢出”。而实际上计算机处理的数不一定是纯小数或纯

整数，而且有些数据的数值范围相差很大,不能直接用定点小数或定点整数表示,

必须用浮点数来表示。浮点数的表示精度要比定点数高的多。要求用定点运算来

仿真浮点运算，用定点数运算的思想去实现浮点数的运算。

定点表示法：具体参见课本P7图1-4

浮点表示法（科学计数法）：具体参见课本P8图1-5

1.2.7字符与汉字编码

计算机除了用于数值计算外，还有其他许多方面的应用。因此，计算机出力

的不只是一些数字，还要处理大量符号等非数值信息。非数值信息通常不表示数

值的大小，只表示字符或图形等信息，这些信息在计算机中也是以二进制形式表

示的。目前国际上广泛采用的是美国国家信息交换标准代码ASCII码。其包括

十进制数字0——9、大小写的英文字母、各种运算符和标点符号共约128个字

符，也成为二进制编码。

/2510

汉字种类繁多，编码比拼音文字困难得多，因此在输入、计算机内部处理、

输出时要使用不同的编码，各种编码之间要进行转换，如图所示：

汉

汉

字

输

入

出

1、国标：中华人民共和国国家标准信息交换用汉字编码

国标（GB2312-80）表（基本表）把七千余汉字、以及标点符号、外文字母等，

排成一个94行、94列的方阵

每一横行叫一个“区”，每个区有九十四个“位”

一个汉字在方阵中的坐标，称为该字的“区位码”

例如，，中，，字在方阵中处于第54区第48位，它的区位码就是5448

汉字区、位码各加上32,就会与美标形象码的范围重合，称为该字的“国标码”,

与其相对应的两个美标符号，为该字的“国标符”

2、如何区分国标符与美标符：国标码的两个数字各加上128,称“准国标”或

“机内码”

机内码高位=区码+80H+20H

机内码低位=位码+80H+20H

运算规则是将国标码的高位字节和低位字节各加上十六进制数80（十进

制128）。因为每个西文字母的ASCII码的高位均为0,加80H把最高位置“1”,

这样就与基本ASCII码相区别，可以作为是否是汉字的标志位。

3、字型码

表示汉字字形的字模数据，是汉字的输出形式。汉字字形码有两种表示方式：

点阵式和矢量。用点阵表示时，字型码就是这个汉字的字形点阵代码。矢量

表示方式存储的是描述汉字字形轮廓特征。点阵方式的特点是编码、存储方

式简单，无需转换即可直接输出，但字形放大后产生效果差，而且同一种字

体不同的点阵需要不同的字库，矢量方式优缺点正好与之相反。

1.3存储器

1.3.1内存储器

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的

运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存（Memory）也被

称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换

的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算

完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。内存是由内存芯

片、电路板、金手指等部分组成的。

内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,以及

/2511

高速缓存（CACHE）。只不过因为RAM是其中最重要的存储器。（synchronous）SDRAM同

步动态随机存取存储器：SDRAM为168脚，这是目前PENTIUM及以上机型使用的内存。

SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使CPU和RAM能够共享一个时

钟周期，以相同的速度同步工作，每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据，速度比EDO

内存提高50%。DDR（DOUBLEDATARATE）RAM：SDRAM的更新换代产品，他允许

在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM

的速度。

・只读存储器（ROM）

ROM表示只读存储器（ReadOnlyMemory）,在制造ROM的时候，信息（数据或程序）

就被存入并永久保存。这些信息只能读出，♦般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会

丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOSROM。其物理外形般是双

列直插式（DIP）的集成块。

・随机存储器（RAM）

随机存储器（RandomAccessMemory）表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。

当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作电脑

的内存，内存条（SIMM）就是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板，它插在计算机

中的内存插槽上，以减少RAM集成块占用的空间。目前市场上常见的内存条有1G/条，2G/

条，4G/条，8G/条等。

•高速缓冲存储器（Cache）

Cache也是我们经常遇到的概念，也就是平常看到的一级缓存（LICache）,二级缓存（L2

Cache）,三级缓存（L3Cache）这些数据，它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更

快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。

当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，

当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。

1.3.2硬盘与硬盘驱动器

硬盘（港台称之为硬碟，英文名：HardDiscDrive简称HDD全名温彻斯特式硬盘）

是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖

有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

硬盘分为固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）；SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用

磁性碟片来存储。

3D参数

很久以前，硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也

就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。山此产生了所谓的3D参数（Disk

Geometry）.即磁头数（Heads）,柱面数（Cylinders）,扇区数（Sectors）,以及相应的寻址方式。

现代硬盘结构

在老式硬盘中，由于每个磁道的扇区数相等，所以外道的记录密度要远低于内道，

因此会浪费很多磁盘空间（与软盘一样）。为了解决这一问题，进一步提高硬盘容量，人们

改用等密度结构生产硬盘.也就是说，外圈磁道的扇区比内圈磁道多，采用这种结构后，硬

盘不再具有实际的3D参数，寻址方式也改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址。

为了与使用3D寻址的老软件兼容（如使用BlOSIntl3H接口的软件），在硬盘控制器内

部安装了一个地址翻译器，由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现

在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因（不同的工作模式，对应不同的3D参数，如LBA,

LARGE,NORMAL）,

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固态硬盘

固态硬盘介绍：

固态硬盘SSD（SolidStateDisk、IDEFLASHDISK、SerialATAFlashDisk）是由控制单元

和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘（目

前最大容量为L6TB）,固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全

相同。在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5",2.5"，1.8"多种类型。由于

固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳，同时工作温度很宽，扩展温度的电子

硬盘可工作在-45℃〜+85广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终

端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

虚拟硬盘

一般我们是用内存充当硬盘，RamdiskPlus可以帮助你创建一个虚拟硬盘

伤害电脑硬盘的软件

1、编码错误的DVDRip

现在网上由DVD转录压缩的DVDRip格式的影片相当受欢迎。这种格式的影片清晰度

和DVD相差无几，但下载一部影片只有700MB~1.3GB大小，因此很多用户喜欢将DVDRip

格式的影片下载到硬盘上慢慢欣赏。不过，播放这种格式的影片对系统有较高的要求：除了

CPU、显卡要求足够强劲以保证播放流畅外，硬盘负荷也非常大

因为播放DVDRip就是一个不断解码解压缩，再输送到显示系统的过程。在遇到有编

码错误的DVDRip文件时，Windows会出现磁盘占用率非常高的现象：系统不断想要把编

码转换为视频信号，但编码错误的文件索引和相应的信号段是不匹配的

此时，硬盘灯会不断地闪烁，整个系统对用户的操作响应极慢，用户点击菜单但几乎没

有反应。如果编码错误较多，系统有时候甚至会死机。很多用户在此时非常不耐烦，直接按

下机箱上的RESET键甚至是直接关闭计算机电源，在硬盘磁头没有正常复位的情况下，这

种操作相当危险！

提示：WindowsXP的用户需要特别注意，当我们在WindowsXP中自动预览些体积

较大的ASF、WMV等文件时，虽然没有进行正式播放，但也会出现计算机速度突然变慢、

硬盘灯不断闪烁等现象，其罪魁祸首仍然是视频文件错误编码！

2、PQMAGIC转换的危险

PQMAGIC是大名鼎鼎的分区魔术师，能在不破坏数据的情况下自由调整分区大小及格

式。不过，PQMAGIC刚刚推出的忖候，•般用户的硬盘也就2GB左右，而现在60~80GB

的硬盘已是随处可见，PQMAGIC早就力不从心了：调整带数据的、5GB以上的分区，通常

都需要1小时以上！

除了容量因素影响外，PQMAGIC调整硬盘分区时，大量的时间都花在校验数据和检测

硬盘上，可以看出，在这种情况下“无损分区”是很难保证的：由于转换的速度很慢，耗时

过长，转换调整过程中，很容易因为计算机断电、死机等因素造成数据丢失。这种损失通常

是一个或数个分区丢失，或是容量变得异常，严重时甚至会导致整个硬盘的数据无法读取。

3、硬盘保护软件造成的异常

容易造成硬盘异常的，还有硬盘保护软件。比如“还原精灵”，由于很多人不注意在重

装系统或是重新分区前将它正常卸载，往往会发生系统无法完全安装等情况。此时再想安装

并卸载“还原精灵”，却又提示软件已经安装，无法继续，陷入死循环中。这种故障是由于

“还原精灵”接管了INT13中断，在操作系统之前就控制了硬盘的引导，用FDISK/MBR

指令也无法解决。本来这只是软件的故障，但很多人经验不足，出了问题会找各种分区工具

“试验”，甚至轻率地低级格式化，在这样的折腾之下，硬盘很可能提前夭折！

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1.3.3光盘和光驱

课本1.3.3和1.3.4、1.3.5请自学

蓝光刻录机与HDDVD刻录机

国际两大DVD标准一览：

一、HDDVD标准东芝领衔，HD-DVD使用8/15编码信号处理，单面单层容量

可达17〜27GB。主要卖点是制造成本比蓝光低。

二、蓝光DVD标准索尼领衔，松下、日立、三星、飞利浦等为代表的Blu-ray

标准（蓝光DVD）单面单层容量23.3/25/27GB,单面双层50GB

新一代DVD标准发展前景

在技术上，蓝光和HDDVD两种标准各有千秋，蓝光是比较''激进”的技术，

可使光盘的存储容量达到50GB以上，以满足将来高清晰视频的需要，但该技术

规范与现有的DVD不兼容，需要更新生产设备，导致整体成本过高，当然售价也

将比较昂贵。HDDVD尽管容量上不如蓝光，但它允许生产商可以最大限度地利

用现有的DVD生产设备，制造成本相对较低。

这两种标准在支持厂商和内容提供商的竞争上也十分激烈。微软已经宣

布，下一代操作系统Longhorn将支持HDDVD,同时为了迎接内建蓝光光驱的PS3

游戏机（预计今年11月面世）的竞争，微软今年推出的XB0X360主机将增加外

接式HDDVD光驱。作为HDDVD的主力厂商，东芝的HDDVD影碟机也将很快上

市。另外，HDDVD已获得了华纳、环球影业等四大好莱坞片商的支持，为竞争

再添祛码。不过，蓝光强大的厂商阵容也一直在力保自己的强势地位，比如Sony

收购了MGM电影制片公司，获得超过9000部的经典影片；迪斯尼公司日前宣布

支持蓝光标准，而且先锋、三星等各大厂商的产品计划在今年全部商业化。

虚拟光驱

虚拟光驱是一种模拟（CD/DVD-ROM）工作的工具软件，可以生成和你电脑上所安装的

光驱功能一模一样的光盘镜像，一般光驱能做的事虚拟光驱一样可以做到，工作原理是先

虚拟出一部或多部虚拟光驱后，将光盘上的应用软件，镜像存放在硬盘上，并生成一个虚拟

光驱的镜像文件，然后就可以将此镜像文件放入虚拟光驱中来使用，所以当您日后要启动此

应用程序时，不必将光盘放在光驱中，也就无需等待光驱的缓慢启动，只需要在插入图标上

轻按一下，虚拟光盘立即装入虚拟光驱中运行，快速又方便•常见的虚拟光驱有VDM、

Daemontools等。

课本1.4——1.6请自学

1.7汉字输入法

1.7.3五笔字型输入法

五笔字型输入法的编码方案是一种纯字型的编码方案,从字型入手，完全

避开汉字的读音，且重码少。对于不会拼音或拼音不准的用户来说，这应该是一

种最简易的输入法。

一、汉字的基本笔划与字型结构

汉字是•种拼形文字，它们是由一些构字的基本单位按照一定的规律组合

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构成的相对独立的结构。五笔字型将这些构成汉字的基本单位称为字根，字根是

由若干笔划交叉连接而成的相对不变的结构。汉字的结构分为三个层次：驯、

字根、单字。要用五笔字型在计算机上输入某个汉字，首先要找出构成这个字的

字根，根据字根对应的键盘键位，输入这些键位编码。

1、汉字的基本笔划

所有的汉字都是由笔划构成的，在书写汉字是，不间断地一次连续写成的」

个线段叫做汉字的笔划。在五笔字型输入法中，对笔划的分类只考虑其运笔方向，

而不计其轻重长短。故将汉字的笔划分为五类：横、竖、撇、捺、折。为了便于

记忆，依次用不工、2、3.4.2作为代号。

在汉字的具体形态结构中产生某些变形的笔划，作了如下特别的规定：

①提。"'"规为横"一"。如：'讨现''中的提笔为横。

②点笔"、"、为捺如：''寸"、、'雨"中的点为捺。

③左建我为竖。如：''判"字的末笔划应属于竖。

④转圻均为圻,即带转折、拐弯的笔划，都属于折。

2、汉字的基本字根

由笔划交叉连接形成的相对不变的结构称为字根。在传统的汉字偏旁部首

中，字根优选的原则就是将那些组字能力强，实用频度高的选作字根。根据这个

原则，''五笔字型"输入法的创始人王永民共选定130个偏旁部首作为五笔字型

的基本字根。任何一个汉字只能按统一规则拆分为基本字根的确定组合。

①字根的键盘布局

根据基本字根的起笔的笔划，将字根分为五类，同一起笔的一类安排在键盘

相连的区域，对应键盘上五个''区"：1K.横区，2区煲区，3区撒区，

4区——捺区，5区——折区；每类又分五组，对应键盘上五个''位"，共25位，

可用其区位号11、12、13、...53、54、55来表示，它们分布在键盘的A〜V共

25个键位上，每个键位上取一个字根作为其键名字根，各区位上的键名字根见

表2.4。

②五笔字型字根的键位特征

五笔字型的设计力求有规律、不杂乱，尽量使同一键上的字根在形、音、义

方面能产生联想，这有助于记忆，便于迅速熟练掌握。字根的健位有以下特征：

a.字板首笔笔为代号和所在的区号一致。

b.相当一部分字板的第二号代号与其"伍号"保持一致。

c.同一健伍上的字板形态相近或有渊源。

d.部分字板的差为数目与伍号一致。

另外，部分字板的健盘安排不符合上逑几条原阳，对这类字根的记忆一方面

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要借字根助记词来加以记忆，另一方面要特别用心去记住它，如：''丁、力、心、

车、乃、匕、巴、马”等字。

③字根助记词

为了帮助初学者更快的掌握我各区位上的字根，五笔字型提供了一套''字根

助记词"。每一句字根助记词基本上概括了一个区位上的字根。使初学者能够很

快顺口地''读出"每个区位上的字根，增强了学习的趣味性，可以加快记忆速度。

五个区的助词如下：

一区(以1横为超笔入G(11)王旁青头兼(戈)五一；F(12)士土二千

十寸雨；D(13)大犬三羊古石厂；S(14)木丁西；A(15)工弋草头右框七。

二区(以建为运基J：H(21)目具上止卜虎皮；J(22)日早两竖利刀；K

(23)口与川，字根稀；L(24)田甲方框四车力；N(25)山由贝，下框几

骨头。

三区(以撇为运第)：T(31)禾竹一•撇双人立，反文条头在三一；R(32)

白手看头提手斤；E(33)月乡(衫)乃用家衣低；W(34)人和八，三四里;

Q(35)金勺缺点无尾鱼，犬旁留叉儿一点夕氏无七(妻)。

四区(以捺为超差J：Y(41)言文方广在四一，高头一捺谁人去；U(42)

立辛两点六门广；I(43)水旁兴头小倒立；0(44)火业头，四点米；P(45)

之字宝盖建道低，摘木(示)木(衣)。

五区(以圻为起笔入N(51)已半巳满不出己，左框折尸心和羽；B(52)

子耳了也框向上；V(53)女刀九臼由朝西；C(54)又巴马，丢矢矣；X(55)

慈母无心弓和匕，幼无力。

3、汉字字根之间的位置关系

汉字是由字根组成的，基本字根在组成汉字时，按照它们之间的位置关系可

以分成单、散、连、交四种类型。分析汉字的字型结构是为正确确定汉字的字型。

单：字根本身就单独构成一个汉字。如：由、雨、竹、车、斤等。

散：构成汉字不止一个字根，且字根间保持一定距离，不连也不交。如：''讲、

肥、昌、张、吴”等。

连：五笔字型中字根相连不同于常规意义上的相连，特指以下两种情况：

①单笔划与某基本字根相连

如：自(1连目)、且(月连一)、尺(尸连、)、下(一连卜)等。这类字

虽然不多，但容易看成是上下散的关系。

②带点结构

如：勺、术、太、主、义、头、斗等。

另外：五笔字型中并不认为以下字字根相连。如：足、充、首、左、页等；

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单笔划与基本字根间有明显距离者不认为相连。如：旦、个、少、么。

交：指两个或多个字根交叉套迭构成汉字。

如：申（日交I）、里（日交土）、夷（一、弓、人相交）等。

（4）汉字的三种字型

五笔字型编码是把汉字拆分为字根，而字根又按一定的规律组成汉字，这种

组字规律就称为汉字的字型。汉字的字型分为三种：左右型、上下空、杂会型。

这三、种字型的代号分别是7、2、3。如表2—5所示。

表2-5汉字的三种字型及代号

1左右

汉湘结封

字根之间可有间距，总体左右排列

2上下

字莫花华

字根之间可有间距，总体上下排列

3杂合

困凶本天

字根之间不分上下左右浑然一体

五笔字型只研究由两个或三个字根组成的汉字的字型。由一个或多于三个字

根组成的汉字字型不用了解，它们的输入码中不需要字型信一息。

在五笔字型输入法中，对一些特殊汉字的字形作了如下规定：

字板间是内外型的字型规为杂合型。如：团、同、这、边、困、匝等汉字；

字板间是包围与半包围的关系:的字型为杂会空。如：匡、床、巨、凶、屑等，

但''见"为上下型。

字板同低置关系:为"连"的字型属于条合型，如：自、千、尺、勺、斗、头

等。

字根•交叉重叠构成的汉字字型为杂合型。如：申、里、半、东、串、冉等。

下含''I、瓢"的字型为杂合型：如：迂、运、迈、迤、迅、退等。5、汉字

分解为字根的拆分原则

当汉字本身就是一个基本字根时，其五笔字型编码另有规定；汉字字根为

''散"的关系时，比较容易拆分；拆分问题集中于要解决连、交的情况，具体拆分

中要注意掌握以下口诀给出的要点；单勿需拆，散拆简单，难在交连，笔划勿断,

取大优先，兼顾直观，能散不连。

取大优先：保证每次拆出最大的基本字根，即以拆出的字根数量最少的那种

拆法优先。

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如：''舌"拆分为、'J、古"，而不是拆分为'U、十、口”。

兼顾直观：拆字的目的是为取汉字的输入码。如果拆得的字根有较好的直观

性，就便于联想记忆，给输入带来方便。

如：''自"拆成'U、目"，''生"拆成、'J、王"

能能不蓬：在拆出的字根数相同的情况下，按''散"的拆法比按''连"的拆分优

先。

如：''午"应按''散"拆成''厂、十"，而不按''连"拆成''J、干"。

能连不交：在拆出的字根数同的情况下，按''连"的拆分比按''交"的拆分优先。

如：''天"应按''连"拆成''一、大"，而不按''交"拆成''二、人"。

''丑"应按''连"拆成''乙、土"，而不按''交