第1章计算机基础概述

1、大学计算机基础，第一章计算机基础的概要，大学计算机基础，本章的内容，1.1的概要1.2计算机的数据为1.3计算机系统，大学计算机基础，1.1的概要，大学计算机基础，1.1的概要， 1.1.1计算机的生产和发展1.1.2计算机的特征1.1.3计算机的工作原理1.1.4计算机分类1.1.5计算机的应用领域大学计算机的基础，1.1.1计算机的诞生和发展，1946年2月，世界上第一台电子计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生，ENIAC， electronicnumericalintegratorandocalculatory的简称，全称为“电子数值积分和计算机”。 大学计算机的基础，1.1.1计算机的发生和

2、发展(续)，人们根据计算机采用的主要物理设备，将计算机的发展分为几个阶段，各阶段意味着计算机技术的新突破和计算机性能的飞跃。 第一代(约19461957年)电子管计算机时代第二代(约19571964年)晶体管计算机时代第三代(约19651972年)中小规模集成电路计算机时代第四代(从1972年开始)大规模集成电路和超大规模集成电路计算机时代，大学计算机基础，1.1.1计算机的发生和发展(续)， 微机的发展1971年，美国英特尔将构成中央处理单元CPU (中央处理单元)的运算器ALU(ArithmeticLogicUnit )和逻辑控制器CU(ControlUnit )集成在一个芯片上1977年

3、美国苹果公司的电脑登场了。 1981年美国IBM公司推出了IBM-PC电脑。 微机的发展很快，以23年的速度改变了世代，现在微机在一些方面可以和传统的大型计算机匹敌。 大学计算机的基础，1.1.1计算机的发生和发展(续)，计算机的发展趋势巨大化多媒体网络化的智能化，大学计算机的基础，1.1.2计算机的特征，计算速度快、计算精度高、存储能力强的逻辑判断能力自动执行程序的能力，大学计算机的基础， 1.1.3计算机的动作原理将计算机需要执行的指令序列(即程序)和执行中需要的数据以一定的方式输入计算机的存储器中并存储，在计算机执行时自动地一个一个地取出程序中的各指令并分析，执行规定的操作这种记忆程序和

4、程序控制的思想是数学家冯诺伊曼最初提出的。 根据大学计算机基础、1.1.4计算机的分类、计算机处理的数据的特征分为：数码计算机、模拟计算机和数模混合计算机。 根据计算机的用途，可分为通用计算机和专用计算机。 根据计算机的规模和处理能力，将大型计算机、大型主机、小型计算机、小型计算机、工作站和小型计算机进行分类。 大学计算机基础，1.1.5计算机的应用领域，科学计算信息处理自动控制和人工智能辅助设计和辅助教育事务自动化，大学计算机基础，1.2计算机中数据显示，1.2计算机中数据显示，1.2.1数据和信息1.2.2数和运算1.2.3计算机中信息显示，大学计算机基础， 1.2.1数据和信息数据国际标

5、准化组织(ISO )数据的定义是“数据是对事实、概念、指令的特殊表现形式，这种特殊表现形式可以用人工方式或自动化装置进行通信、翻译、转换或加工处理”。 因此，通常意义上的数字、文字、画、声音、动态图像等被认为是数据。 在计算机内部，通常将数据分为数值型数据和非数值型数据。 大学计算机基础、1.2.1数据和信息(续)、信息：指对人有用的数据，这些数据可能影响人们的行为和决策。所谓计算机信息处理，是指在计算机进行数据处理的过程中，通过数据收集将数据输入计算机，计算机对数据进行相应的转换、合并、加工、分类、计算、统计、汇总、传送等处理操作，最后通过处理得到的有用性大学计算机基础，1.2.1数据和信息

6、(续)，信息化是社会经济发展以物质和能源为经济结构中心，信息和知识为经济结构中心的过程。 在这个过程中，不断采用现代技术装备国民经济各部门和社会各领域，大幅度提高社会劳动生产力。 信息化的三个任务是加强现代信息基础设施建设广泛应用信息技术加快电子信息产业的发展。 大学计算机的基础，1.2.2数和运算，计算机不仅能处理数值型数据，还能处理文字、画、声音、动画等非数值型数据。 但是，这些数据在输入到计算机之前，必须转换成二进制码形式，以使计算机能够存储、处理和转送。 大学计算机基础，1.2.2数和演算(续)，十进制n，进位方法为“逢十进一”。 可以表示为按权利要求展开的多项式： ndn 10 nd

7、n-110 n-1101 d 0100 d-110-1d-M10-m10i:321.9=3102210111009101，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，10 可以表示为按权利要求展开的多项式： ndn 2nd n-12n-1d 121 d020d-12-1d-m2-m2i:(110.11 ) 2122020122 (6.75 ) 10、0、1、10、100、101、110、大学计算机基础，1 . 可以表示为按权利要求展开的多项式： ndn8ndn-18n-1d 181 d 080d-18-1d-m8- m8I:(317.2 ) 8382181780281 (207.25 ) 1

8、0，0，1，26，7，10，11，1216，17，2 可以表示为用权重展开的多项式： ndn 16ndn-116 n-1161 d 0160 d-116-1d-M16-m16i:(3c 5.4 ) 163162151604161 (965.25 ) 10，0，1，28，9，a，b，c，c 二进制只有0和1两个数字，所以运算规则很简单。 大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)，算术运算的二进制加法的规则，逢二进制100001110111011二进制减法的规则，相当于000110101011，大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)，二进制乘法的规则，00011 010111大学计算机基础、1.

9、2.2数和运算(续)、逻辑运算基本逻辑运算中，运算(也称为逻辑和)和运算(也称为逻辑积)的非运算(也称为逆)、大学计算机基础、1.2.2数和运算(续)或运算的运算规则(或用运算用“”表示) : 000011101111和运算的运算规则(用“运算用”表示):000010100111运算的运算规则(用非运算用的数字用横线表示):10、大学计算机基础、1.2.2数和运算(续)，要将二进制转换为十进制，只需将二进制展开例如求出与(11011.11)2等价的十进制数。 (11011.11 ) 212412302120121122 (27.75 ) 10，大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)，把十进制

10、转换成二进制，用整数部分除以2的馀数法转换成二进制整数，用小数部分除以2的馀数法转换成二进制小数，组合两部分的结果大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)，例如(57.875 )把10转换成二进制整数部分：首先把十进制整数部分57转换成二进制整数。 将57依次除以2，直到商变为0为止，每次获得的馀数从下向上读取，则从与二进制整数对应的上位变为下位。大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)，馀数2571 (下位) 22802171231211 (上位) 0所以(57)10(111001)2，大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)，小数部分的转换： 0.875转换为二进制。 0.875依次加倍，

11、每次相乘的乘积的整数部分被提取，随后是小数部分的两倍，每次所获得的整数从上到下读取，即，从对应于二进制小数的上位到下位，直到乘积变为0或达到所需的精度。 大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)，积的整数部分087521.7501 (上位) 21.500121.0001 (下位)所以(0.875)10(0.111)2，大学计算机基础，1.2.2数和运算(续)统合：转换后的二进制整数和二进制10(111001.111)2、大学计算机基础、1.2.2数和运算(续)、八进制和十进制的相互变换将八进制变换为十进制，只要将八进制的各位的数字乘以权重(基数8 )并相加即可。 当将十进制转换为八进制时，整数

12、部分使用除以8的馀数法转换为八进制，并且小数部分使用除以8的整数法转换为八进制，并且将两个部分的结果组合。 大学计算机的基础、1.2.2的数和运算(续)、16进制和十进制的相互变换将16进制变换为十进制，只要将16进制的各位的数字乘以权重(基数16 )并相加即可。 当将十进制转换为十六进制时，整数部分使用16除法转换为十六进制，小数部分使用16乘法转换为十六进制，并将两个部分的结果组合在一起。 大学计算机的基础，1.2.2的数和运算(续)，2进制和8进制之间的转换将2进制转换为8进制的方法，整数部分从下位到上位，每3位一组，上位不足3位时，将0补到上位的小数部分从上位到下位每3位一组，最下位不

13、足3位时，下位为0 将八进制数转换成二进制数的方法可以将每一位的八进制数替换成三位的同值的二进制数。 大学计算机的基础，1.2.2的数和运算(续)，2进制和16进制之间的转换将2进制转换为16进制的方法，整数部分从下位到上位，每4位一组，上位不足4位时，上位补0的小数部分从上位到下位每4位一组，最低位不足4位时，下位为将十六进制数转换成二进制数的方法可以是将每比特的十六进制数替换成四比特等值的二进制数。 大学计算机基础、1.2.2数和运算(续)、二进制信息的计量单位位(简称为bit、b )二进制信息的各比特(“0”或“1”)是二进制信息的最小计量单位。 每个字节(Byte，简称b)1字节由8比

14、特的二进制码构成，b7b6b5b4b3b2b1b0字(Word )是计算机能一次处理的几个比特的组合，其中包含的二进制比特的个数被称为字长。 字符长度通常是字节的整数倍，字符长度因计算机系统而异，常见的有8位、16位、32位、64位等。 大学计算机基础、1.2.3计算机上的信息显示、带符号整数的显示方法计算机上的整数分正整数(也称为无符号整数)和整数(也称为带符号整数)两种。 8比特二进制比特所表示的正整数范围是0255(281 )，16比特的二进制比特所表示的正整数范围是065535(2161 )，而32比特的二进制比特所表示的正整数范围是02641，64比特的二进制比特所表示的正整数当用二

15、进制数表示有符号整数时，一般高阶比特为符号比特，并且将正与负区分为0和1。 带符号数的表示方法常用的有原符号、互补符号、反转三种。大学计算机基础，1.2.3计算机上的信息显示(续)，原代码显示规则中，最高位表示数的符号，“0”表示正符号，“1”表示负符号，剩下的位表示数的大小，即该数的绝对值。 整数用原符号表示，8位表示范围为-127(-27127-1 )，16位表示范围为-32767(-2151215-1 )，32位表示范围为-231 1231-1。 大学计算机基础，1.2.3计算机中的信息显示(续)，位数为8，用x原表示x的原代码的话，75原01001011-75原11001011原011

16、11111-127原11111111，因为0原0000000，-0原10000000 大学计算机基础，1.2.3计算机中的信息显示(续)，补数显示规则是最高位表示数的符号，“0”是正的符号，“1”是负的符号，如果是正数，就是其馀的各位是原数，如果是负数，就把其馀的各位反过来加1。 整数以补数表示，8位表示范围为-128 127(-2727-1 )，16位表示范围为-32768 32767(-215215-1 )，32位表示范围为-231231-1。 大学计算机基础，1.2.3计算机上的信息显示(续)。 如果比特数为8，x的补数用x表示，则75补数01001011-75补数10110101-1补

17、数11111111-127补数10000001是用数的补数求出其数的方法：如果编码比特是0，则该馀数各位表示该数，编码比特是1 例如，如果位数为8，则补数11100110所表示的数是-(0011001 1)=-0011010=-26，大学计算机基础、1.2.3计算机中信息表示(续)，反转的表现规则中，上位位表示数的符号，“0”表示加号，“1” 其馀的位为原数、负的情况下，其馀的位原数的位反转，即正的反转与原数相同，负的反转除了原数的位以外的剩馀的位反转。 应当注意的是，0的反转不是唯一的这一点与源代码相同。 大学计算机基础，1.2.3计算机上的信息表示(续)，实数的表示方法实数是整数和小数的数，根据小数点的位置是否固定，实数的计算机上的表示方法分为定点表示法和浮点表示法两种。 大学计算机基础、1.2.3计算机上信息显示(续)、固定点数定点表示法约定的所有数据的小数点被固定在某个位置，其位置是在计算机设计时决定的，不需要给数字赋予小数点的