1、大学计算机基础,,吉林大学 公共计算机教学与研究中心,授课对象：,11 级本科生,理论学时：,56 学时，14周,实验学时：,计划16 学时 + 课外30学时,学 分：,4,考试形式：,平时15+实验15+无纸化考试70,考试时间：,预计第16周,授课教师：,公共计算机教研中心 曹成志,E-Mail：,,第一章计算机与社会信息化,本章概要（6学时）,1. 计算机的发展历程、分类及应用2. 信息技术概述3. 计算机系统组成4. 计算机硬件系统和软件分类5. 计算机的主要性能指标6. 数制及其转换7. 数值型数据的存储8. 计算机的算术与逻辑运算9. 文字信息编码形式,一种可以接收输入、处理数据、
2、存储数据、可编程并能产生输出的一种电子装置。,计,计算机主要特点：计算精度高、处理速度快、存储容量大、自动化程度高、适用范围广和通用性强。,算,机,1936年英国科学家图灵,首次提出逻辑机模型-图灵机,并建立算法理论,被誉为计算机之父。,计算机理论奠基人,图灵的主要贡献 建立图灵机模型，奠定了可计算理论基础； 提出图灵测试，阐述机器智能概念 。,图灵奖,创于1966,每年由美国计算机学会(ACM)颁发。,计算机最高奖项,19世纪50年代，英国数学家乔治布尔创立逻辑代数，奠定电子计算机的数学理论基础 。,1.1计算机的发展,被测试的有一个人，另一个是声称有人类智力的机器。测试时，测试人通过一些装
3、置向被测试人提问，如果测试人没有分出谁是机器谁是人，那机器就通过了图灵测试，说明具有人类智能。,ENIAC存在明显缺点：一是存储容量很小；二是采用外接线路连接的方法设计计算程序。,1946年2月诞生于美国宾州大学，电子数值积分计算机，ENIACElectronic Numerical Integrator And Calculator）。,第一台计算机的诞生,5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW,存储程序控制：存储程序实现自动计算。,采用二进制数:便于硬件实现，运算规则简单。,1948年8月，著名美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出EDVAC (E
4、lectronic Discrete Variable Automatic Computer,离散变量自动电子计算机)体系结构。,冯诺依曼计算机体系结构：,计算机硬件结构：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备,冯诺依曼计算机体系结构,计算机发展的4个阶段,第一代：电子管计算机,第二代：晶体管计算机,第三代：中小规模集成电路计算机,第四代：大规模、超大规模集成电路计算机,19461958主要器件：电子管、汞延迟线存储器和磁鼓。体积大;运算速度慢(1万次/秒)；电子管存储容量(2KB)小；程序设计为机器语言。,19581964晶体管、磁芯存储器，内存储器容量可以达到32KB；运算速度为300万次
5、/秒；程序设计有汇编语言、FORTRAN 等。,19641970小规模集成电路、半导体存储器、磁盘，内存储器容量8MB256MB；运算速度110亿次/秒；软件有操作系统、结构化程序设计语言、数据库等 。,1971年至今用大规模、超大规模集成电路、半导体存储器、磁盘、U盘、光盘和微处理器，内存储器容量可达GB级；运算速度已经达到数千万亿次/秒；软件增加专家系统、面向对象开发工具和支撑环境等。, 计算机网络技术更加完善,计算机的发展趋势, 人工智能进一步发展, 未来新型计算机,一些简单的自动装置（如机械手）将得到广泛应用。它们用微电脑内核，带有“眼睛”(摄像机)，甚至用自然语言与人类进行交流，完成
6、特定的使命。,计算机与通信网络相互协调、相互补充，融于一体；世界范围内的高速宽带网即将建成。,采用磁场来控制晶体管,能使每平方厘米所容纳的晶体管数量增加近千倍。,磁计算机,利用光的高速和无干扰性，使用光学元件(光触发器)构成处理器。,光子计算机,以生物工程技术产生的蛋白分子为主要原料，信息以波的形式传输；有巨大的存储能力。,生物计算机,利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机。,量子计算机,计算机分类, 高性能计算机,是指运算速度最快、处理能力最强的计算机,传统称之为巨型机或大型计算机。中国首台千万亿次超级计算机系统 “天河一号”高性能计算机的实测运算速度达到每秒2570万亿次。,1.2计算机
7、分类及应用,具备强大的数据运算与图形、图像处理能力,为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。, 工作站,计算机作为一个信息处理部件，嵌入到其他设备中，使其成为智能化和自动化程度更高的设备。软件固化到计算机内部，用户不可修改。, 嵌入式计算机, 微型计算机,发展速度较快，性能/价格比高，应用广泛。也称个人计算机(PCPersonal Computer)。, 服务器,用于网络管理、运行应用程序、处理网络工作站成员信息请求的高性能计算机。分为文件服务器、应用程序服务器和数据库服务器等。,服务器机,目前计算机技术正朝着高性能和微型化
8、两个方向发展。,计算机的主要应用,主要解决科学研究和工程中数值计算问题。, 科学计算, 数据处理, 过程控制, 计算机辅助系统,指信息收集、转换、分类、统计、存储和输出等，从中筛选出有价值数据。也称非数值计算，虽然数据量大，但计算方法简单。,即实时控制，是利用计算机的高速度和善判断特点，将计算机用于实时采集和分析处理数据，根据控制模型进行计算和判断，直接干预生产过程，校正偏差，对所控制的对象进行调整，实现对生产过程的自动控制。,计算机辅助设计（CAD）是以计算机为工具，对产品或工程进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。计算机辅助制造（CAM）用计算机代替人控制和操作设备（如车
9、床）进行生产或加工产品（如零件），它的输入可能是产品工艺图或控制开关信号，输出是对相关设备的控制信号。计算机辅助教学（CAI）是借助课件系统完成教学的方法，课件系统是一类教学软件。, 人工智能, 信息高速公路, 虚拟现实,集声音、图像和文字于一体，集电视、录像、光盘存储、电子印刷和计算机通信技术之大成，将计算机应用引入无所不能的广阔领域。, 多媒体技术,将人脑演绎推理的思维过程、规则、策略和技巧等编成计算机程序；在计算机中存储一些公理和推理规则，使计算机自动解决问题和推导结论。,机器人 ：是一种自动化机器，具备一些与人或生物相似的智能，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力。专家系统：将专家
10、的丰富知识和经验总结出来预先存入计算机，配上相应软件。模式识别：重点研究图形识别和语言识别，给机器人装备视觉器官和听觉器官。,信息高速公路（Information Super-Highway）的概念源于美国， 1991年美国参议员戈尔提出：将美国所有信息库及信息网络连成一个全国性大网，使各种形态的信息在计算机网络中高速传输。,指“用计算机及相关设备合成的人工世界”。通过多种传感设备使应用者“投入”到该环境中，实现与环境直接进行交互的目的。,信息技术以计算机、通信和控制技术为核心。,客观存在事物及其运动状态的表征。, 信息,计算机化的信息，是信息的载体和表示形式。, 数据,听课,1.3 信息技术
11、概述,时效性,信息的基本特征,普遍性,寄载性,共享性,可识别性,可加工性,只要有事物存在或变化，就存在信息,信息寄载于事物上,不能独立于事物之外,信息是一种资源，可以为人类所共享,信息价值因时间或地点不同而发生变化,直接(通过眼、耳和鼻等)和间接识别,对信息可进行加工，从中提炼出有价值的信息。,数据,数据是信息的载体。数据包括各种数值数据、字符数据(如英文字母、汉字、标点符号和运算符等)、图形、图像数据和声音数据等。在计算机内，任何形式的数据都用二进制数表示。,数据处理通常是指对各种数据进行采集、存储、传送、转换、分类、排序、计算和输出等操作。,信息数字化,信息数字化是将事物的信息进一步抽象、
12、提取和规范化，使之成为计算机能够处理的数据。,高速度、网络化,多媒体化,多学科结合,智能化,现代信息技术,信息技术是利用信息科学原理和方法，研究产生、获取、变换、传输、存储、处理和利用信息的技术，又称信息工程。信息技术由计算机、通信和控制技术构成。,信息技术的发展趋势,信息化社会,是以信息活动为社会发展的基本活动。,硬件系统,软件系统,外存储器,运算器,控制器,应用软件,内存储器,输出设备,主机,外设,中央处理器(cpu),ROM,RAM,系统软件,输入设备,硬盘,U盘,光盘,键盘,鼠标,显示器,打印机,绘图仪,操作系统,语言处理程序,编辑程序,连接程序,调试程序、故障检查程序,监控程序、诊断
13、程序,各种软件包,数据库应用程序,汇编程序,编译程序,解释程序,扫描仪,1.4计算机系统组成,借助电、磁、光和机械等原理构造的各种物理部件的有机组合。是组成计算机的物质基础。,为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。是对硬件性能的扩充和完善。,计算机硬件(Hardware)：指计算机系统中看得见、摸得着的物理实体。基本功能是执行计算机的各种指令。,1.5计算机硬件系统,计算机硬件组织结构主要由控制器、运算器、存储器、输入和输出设备5大部件组成。,1,2,3,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,6,5,4,控制流,数据流,计算机工作过程,计算机的整个运行过程就是不断地接收
14、数据、执行指令和输出结果。,向控制器提出输入请求，控制器执行到输入指令，根据指令中的内存地址，将数据存储到内存中。,控制器向内存发出地址码，从指定内存单元读取指令，向运算器发出运算指令，从内存取操作数运算，将结果保存回内存，向控制器发送反馈信号。,向控制器发出输出请求，控制器执行到输出指令，根据指令中的内存地址，将数据发送给输出设备。,中央处理器(Central Processing Unit),控制器和运算器合在一起称为中央处理器，简称CPU。计算机的主要性能取决于CPU，它是计算机硬件系统的核心。,负责从存储器中取出指令、翻译指令、分析指令，向其他部件发出控制信号（指令），控制、协调计算机
15、各组件自动、连续地执行指令，控制整个计算机有条不紊地工作。,控制器,微处理器内部的存储单元，存储待使用的操作数或中间结果，可避免频繁访问内存储器，以便提高CPU的运算速度。,操作控制器(OC):,指令译码器(ID):,程序计数器(PC):,指令寄存器(IR):,通用寄存器组(GR):,存放CPU正在执行的指令。,存储下一条指令的内存地址，为执行下一条指令做好准备。,分析指令寄存器中的指令,根据指令的功能,将指令分解成一系列的操作控制信号,将指令译码器分析出的各种控制信号发送给相关部件，使其完成要求的操作，这一过程称为执行指令。,执行一条指令分为取指令、分析指令、执行指令和调整程序计数器的值4步
16、骤。,在控制器的控制下执行程序中的运算型指令，完成各种算术和逻辑运算。,执行算术和逻辑运算的装置，核心是加法器。,专用寄存器，用于存储算术逻辑单元运算的两个操作数之一，并且保存当前运算的结果。,自动记载算术逻辑单元运算结果的重要状态。为进一步处理累加器A中的数据提供依据。,用于存储算术逻辑单元运算的操作数，但不用于保存运算的结果。,算术逻辑运算单元(ALU):,累加器(A):,暂存寄存器(TSR):,标志寄存器(FR):,运算器,用于存储程序和数据的部件。 由若干个存储单元组成，每个存储单元存放8位(1个字节)二进制信息，存储单元的总数称为存储容量。,存储器,系统对每个存储单元进行编号，将其称
17、为存储单元的物理地址。,存储操作,读操作：从存储器中取出指定内容，存储器中原有内容不变。,写操作：将指定的内容存入存储器中。,字节(Byte)：一个字节由8位二进制数组成，简写B。是信息组织和存储的基本单位。,比特(bit)：1位二进制数为1个比特，简写b。是度量数据的最小单位。,位(bit),字节Byte (8位),存储单位,KB(千字节)、MB(兆字节)GB(千兆字节)、TB(百万兆字节),其它常用单位：,1B=8b,1GB=1024MB,1MB=1024KB,1KB=1024B,换算关系：,=210B,=220 B,=230 B,1TB=1024GB,=240 B,外部长久存储区域。辅助
18、存储器有磁盘、光盘以及U盘等。,半导体材料访问速度快暂时性价高,光、磁材料访问速度慢永久性价低,内存包含随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。,存储器分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存)。,出厂时已写入系统初始化程序、操作系统引导程序及多种硬件驱动等程序，并被固化。只能读取，不能写入。系统断电后信息不丢失。,保存正在执行的程序和数据，是临时存储区域，系统断电后信息丢失。,主存储器（内存）,用于存放正在执行的程序指令和数据，存取速度快、可直接与CPU交换信息。,随机存储器(RAM):,只读存储器(ROM):,计算机启动时，先运行只读存储器中的系统初始化程序对系统进行检测，引导操作系统进
19、入内存，使计算机正式工作。,辅助存储器（外存）,用于永久性存储信息，其中的数据先调入主存储器后才能由CPU访问和处理。关闭电源后信息不丢失。,磁盘存储器,正面,背面,电源口,信息口,打开,磁头,每个盘片每一面都划分若干条形如同心圆的磁道，是磁头读写数据的路径。最外层是第0道，每个磁道记录的数据容量一样多，内圈磁道的记录密度高于外圈磁道。,一个硬盘由若干个盘片组成，每个盘片有相同数目的磁道。,所有盘片上相同半径的磁道组合在一起，称为一个柱面。,将每个磁道分为若干个小区段，一个小区段称为一个扇区。每个磁道的扇区数相同，每个扇区能记录的数据容量一样多。,主轴的旋转速度决定硬盘内部数据的传输率，主轴转
20、速越快，硬盘寻找文件和存储信息的速度越高。硬盘转速以每分钟多少转表示（RPM）。,一个硬盘总容量：磁头(盘面)数柱面(磁道)数扇区数扇区容量,由基底层、记录层和保护层组成。,盘中内容在生产时确定，一旦制成，内容不可修改，只能读取。,最初为空白盘，通过刻录机可多次写入数据，写操作采用追加方式，已写入的内容不可修改删除。,通过刻录机可写入和删除数据，通过普通光盘驱动器只能读取数据。,只读光盘(CD-ROM):,追记只读光盘(CD-R):,可擦写光盘(CD-RW):,数字化视频光盘(DVD):,光盘存储器,也称闪存，半导体移动存储器，插入USB口即可使用。,优（U）盘,与CD外形相似，但容量更大，一
21、般为4.7GB。,输入输出设备,主要功能是对指定外部设备进行输入输出操作。,向主机输入程序、原始数据和操作命令等信息的设备，常用输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。,输入设备,将计算机处理后的信息转换成人们能识别的形式。常用输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。,输出设备,系统软件和应用软件。,软件分类：,为运行、管理和维护计算机所编制的各种程序和文档的总和。,软件：,数据及相关文档,Int x,y,z；Scanf(“%d%d”,If(xy) z=x；Else z=y；,+,1.6计算机软件分类,系统软件,用于计算机系统内部管理、维护、控制和运行；计算机程序编辑、翻译、装入、控制和运
22、行等软件。,操作系统(OS),DOS,硬件,管理计算机系统资源，指挥计算机系统自动协调地运行，高效率地工作，是用户与计算机之间的接口。,语言处理系统,数据库管理系统,服务程序,通过计算机语言可以编写程序，控制计算机完成预定任务。计算机语言分为机器语言、汇编语言和高级语言。如C语言、VB和VC等。,管理数据库的软件，主要面向解决数据处理的非数值计算问题。,反病毒程序,文件压缩程序,备份程序,诊断程序,卸载程序,完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务。,应用软件,针对某一应用目的而开发的软件。,通用应用软件,专用应用软件,支持最基本的应用，广泛地应用于几乎所有专业领域。如:PhotoShop
23、、AuthorWare等。,专用于某一个专业领域的应用软件，如:应用于医院、金融、铁路、无纸化考试、选课和成绩管理等方面。,硬件扩充能力,计算机同时能处理的一组二进制数称为一个计算机的字，一个字中二进制数的位数为字长。也指参加一次定点运算数的二进制位数，一般是8的整数倍。,性能指标决定计算机的数据运算能力、程序执行速度、数据存储容量和硬件扩充能力等。,1.7计算机的主要性能指标,字长,字长标志着计算机的计算能力和精度。字长越长，一次能运算的位数越多，计算精度越高。,主存储器,外存储器,是CPU直接访问的存储器。主存储器容量的大小反映计算机即时存储信息的能力，主存储器的存取时间影响程序的运行速度
24、。,容量较大的主存储器，减少主存储器与外存储器的信息交换次数、增加CPU工作效率，提高程序运行速度。,常指硬盘(包括内置硬盘和移动硬盘)，其容量体现了计算机存储信息的能力。,外存储器容量越大，可存储信息量越大，可安装软件越丰富。,允许配接哪种类型设备，可配接多少设备，是否允许扩充或更换部件等 。,1.7计算机的主要性能指标,运算速度,CPU频率,每秒执行指令条数,CPU主频率：CPU的时钟频率称为主频率，反映了CPU的操作速度，单位是兆赫兹（MHz）。,CPU外频率：CPU与周边部件（内存储器和芯片组）之间传输数据的频率。,主频率=外频率系数,计算机执行指令的速度主要取决于CPU的频率。,系数
25、称为倍频。,时钟每秒发出脉冲的个数，反映CPU的操作速度。,是一个估算值，多数计算机依据每秒执行定点或浮点数加法指令的次数。,现行计算机系统采用二进制。为书写和表示方便，引进八进制和十六进制。,进位计数制三要素:,位权 是按所采用的基数和对应数位来表示一个固定数。,数码,基数,位权,基数 是指在某种进位计数制中所使用的数码个数。,1.8数制及其转换,十进制数的基数是10。数码有0、1、2、3、4、5、6、7、8和9共10个数字符号。 数码处于不同位置代表不同数值。,十进制计数制,3102010111006101810271036104,如：301.6876,=,将此式称为按权展开表达式。,任意
26、R进制计数制同样有基数R、位权Ri和按权展开的表达式。R可以是任意正整数。,用基数R的i次幂Ri表示 。,数码,基数,位权,一个计数制所采用基本符号的个数。,= an-1Rn-1+an-2Rn-2+a1R1+a0+a-1R-1+a-2R-2+ +a-mR-m,数值的按权展开 :(an-1an-2a1a0 .a-1a-2a-m),R进制计数制,常用进制数的表示,(101.11)B,如：(8323.68)D,(E3.F)H,(756.7)O,=8103+3102+2101+3100+610-1+810-2,= 122 +021+120121122,= 782 +581+680781,= 14161
27、 +3160 +15161,进位计数制的共同特点： 每一种数制都有固定的基本符号(数码)； 处于不同位置的数码所代表的值不同，与它所在位置的“权”值有关。,用权展开法将任意进制数转换成十进制数。,R进制数转换为十进制数,(301.6875)D,【例1】将二进制数转换为十进制数。,(13.6875)D,(1101.1011)B,123122021120121022 +,123124,【例2】将八进制数转换为十进制数。,48258158058-148-2,(455.54)O,(301.6875)D,2564050.6250.0625,【例3】将十六进制数转换为十进制数。,(12D.B)H,1162
28、21611316011161,思考：,n个1组成的二进制数对应十进制数是多少？,2|,2|,十进制数转换为R进制数,整数与小数两部分需要分别转换。,整数部分转换方法：采用除R取余法。,【例】将(301)D 转换成二进制数:,2| 301,1501,余数,750,371,2|,181,2|,90,2|,41,2|,20,2|,10,2|,01,最低位,最高位,(100101101)B,整数商,小数部分转换方法：采用乘R取整法。,【例 】将(0.6876)D 转换成二进制数(保留小数点后4位)。,纯小数,0.68762,1.3752,0.37522,0.7504,0.75042,1.5008,0.
29、50082,1.0016,最高位,最低位,(301.6876)D (100101101.1011)B,(0.1011)B,乘 积,计算到第5位,0.00162,0.0032,注：任何十进制整数都能精确地转换成R进制数；某些十进制小数不能精确地转换成R进制数。,二进制、八进制、十六进制数间的相互转换,8123，即一位八进制数对应3位二进制数;16124， 一位十六进制数对应4位二进制数。,【例1】将二进制数100101101.1011转换成十六进制数,(0001 0010 1101.1011 )B,D,2,1,B,(12D.B)H,【例2】将二进制数100101101.1011转换成八进制数,(
30、100 101 101.101 100)B,5,5,4,5,4,(455.54)O,【例3】将十六(八)进制数转换成二进制数,( )B,(2C1D.A1)H,0001,0010,1100,0001,1101,.,1010,(7123.14)O,( )B,111,001,010,011,.,001,100,机器数的概念,将机器内存储的带符号数称为机器数由正、负号加绝对值表示的实际数称为真值数,计算机内部信息只有0和1两种形式。规定最高位为符号位，用0表示“”号；用1表示“”号，称为数符，其余位表示数值。,如：十进制数-193的机器数表示：,(-193)D(-11000001)B,数符,1,数值部
31、分,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,思考题：用一个字节，分别表示无符号数和有符号数，各自的最大和最小十进制数是多少？,1.9数值型数据的存储,机器内部小数点是隐含的，位置可以固定，也可以变动。前者称为定点数，后者称为浮点数。,定点整数,定点小数,小数点位置固定在数值最低位后面,表示整数。,小数点位置定在数值最高位前面,表示纯小数。,（193）D （11000001）B,数符,0,数值部分,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,小数点位置,数符,1,数值部分,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,小数点位置,(0.6875)D =(0.10
32、11)B,0,0,0,0,定点数表示方法,当用M位二进制数存储数据时，,定点整数N的取值范围是:-(2M-1-1)N(2M-1-1),定点小数N的取值范围是:-(1-2-(M-1)N(1-2-(M-1),定点数范围和精度,例:,省略符号位的正整数被称为无符号整数。,在计算机中存储无符号整数时，不留符号位，所有数位都用于存储数值。,无符号整数,计算机内用2个字节(16位二进制数)能够存储定点整数N的范围是： -(215-1)N(215-1)，即 -32767N32767能够存储定点小数N的范围是：-(1-2-15)N(1-2-15)，即-0.999969482421875N0.999969482
33、421875能存储无符号整数N的范围是：0N(216-1)， 即 0N65535,任何R进制数都可以表示成： NSRj,阶码,尾数,数符,阶符,如：十进制数356.21,=0.35621103,二进制数0.0011001,=0.110011010,=1100110111,=35621102,浮点数存放形式,阶符,阶码,数符,尾数,(110.11)B =(0.1101110+11)B,0,11,1,11011,浮点数表示方法,规范化形式规定：尾数值的最高位为1。,=1.10011011,要考虑机器字长。,原码,补码,反码,最高位存放数的符号(0为正,1为负),其余位以二进制形式存储数值部分。,如
34、：X=+1010011,【X】原0101 0011,Y=-1010011,【Y】原1101 0011,正数的反码是原码本身；负数的反码为对原码按位(除符号位外)取反。,【X】反0101 0011,【Y】反1010 1100,正数的补码表示与原码相同；负数的补码等于其相应反码加1(在最低位加1)。,【X】补0101 0011,【Y】补1010 1101,原码、反码和补码,(1010)B+(1101)B,=(10111)B,(1101)B-(1010)B,=(11)B,(1101)B(1010)B,=(10000010)B,(10111)B(11)B,(111)B,两个二进制数之和(差)的补码等于
35、这两个数的补码之和(差),即：XY 补=X 补Y 补 。,二进制算术运算,补码运算规则,加法：(+20)+(-10),0001 0100,+20补,+,1111 0110,-10补,10000 1010,进位，自然丢掉,+10补,1.10 计算机的算术与逻辑运算,减法：(+20)-(-10),0001 0100,+20补,-,1111 0110,-10补,10001 1110,借位，自然丢掉,+30补,用加法实现减法运算,X-Y补=X+(-Y)补=X补+-Y补,进位，自然丢掉,例:设X=-20，Y=15，用加法进行X-Y运算。,X补 =11101100,Y补=00001111,-Y补 =111
36、10001,1110 1100,-20补,+,-35补,-15补,1111 0001,11101 1101,对补码再次求补码运算，可以得到原码或真值。,1010 0011,原码,-10 0011,真值,对补码进行加法运算的特点： 运算过程不需要考虑数的符号问题，用加法可以实现减法、乘法和除法运算; 能简化计算机中运算器的内部结构。 在计算机内部进行算术运算的数都用补码表示，在普通计算机的运算器中只有加法器。,对X加Y次得到乘积。,用加法实现乘法（XY）运算,用X减Y，直到不够减为止，得到减法的次数就是整数商。,用加减法实现除法（XY）运算,逻辑值用于判断某个条件成立与否，成立为1(真)，反之为
37、0(假)。,逻辑与运算,逻辑或运算,逻辑非运算,用“”、“”或“and”表示,用“+”、“”或“or”表示,用“” 或“not”表示,逻辑运算,1.11文字信息编码形式,采用ASCII码。即美国信息交换标准字符码。用7位二进制数表示一个字符编码，编码范围为(0000000)B(0000000)B，可以表示27即128个字符。用8位二进制存储，最高位为“0”。,西文字符编码,注意：表中从09、AZ、az都是顺序排列的，且同一英文字母的小写比大写码值大32。,中文字符编码,汉字输入码,国标码,汉字内码,汉字字型码,指使用键盘输入汉字时的编码，也称外码。有区位码、 拼音和字形编码等。,国家标准GB2
38、3l2-80定义的信息交换用汉字基本字符集规定了7445个字符编码，其中有6763个汉字和682个其他符号。国标码是4位十六进制数。,汉字内码是计算机内部对汉字存储和处理所使用的代码，是将国标码每个字节都加上80H，即各字节最高位为1。计算机中一个汉字用16位二进制数编码，即存储一个汉字需要2B，每个字节最高位为1。,输出码，也称字模。在NN表格中画字，字覆盖的单元格用“1”表示，其余用“0”表示。用一个点阵来表示一个汉字。,用1616点阵输出汉字，每个字模需要256位二进制数，即32个字节。,输入汉字,输入码,机内码,地址码,字型码,汉字输出,在字库找到字模,汉字的显示原理,键盘输入的汉字输
39、入码变换成机内码，进行处理和存储；输出汉字时，从字模库中检索出汉字点阵信息送到输出设备(如显示器或打印机)。,图灵生平简介,1912.6.23出生于英国伦敦。,1931-1935，英国剑桥大学国王学院研究量子力学、概率论和逻辑学。23岁被选为剑桥大学国王学院院士。,1936，研究可计算理论，提出“图灵机”的构想。,1946，因计算机和程序设计原始理论上的构思和成果，英国皇室授予OBE爵士勋衔。,1945，在英国国家物理实验室从事计算机理论研究工作。,图灵生平简介,1947，从事计算机程序理论研究，在神经网络和人工智能领域做出开创性的理论研究。,1948，英国曼彻斯特大学从事研究工作，担任曼彻斯
40、特大学计算实验室副主任。,1949，世界上第一位把计算机用于数学研究的科学家。,1951，生物非线性理论研究，为英国皇家学会会员。,1950，发表“计算机器与智能”，提出“图灵测试”理论。,1954.6.7,死于家中床上,死因是氰化物中毒。,图 灵 机,1936年，图灵发表论数字计算在决断难题中的应用。图灵提出著名的“图灵机”（Turing Machine）设想。,“图灵机”不是具体机器，而是一种思想模型，可用于制造一种十分简单但具有极强运算能力的计算模型，用于计算所有能想象得到的可计算函数。,这一理论奠定了计算机的理论基础。“图灵机”更在电脑史上与“冯诺伊曼机”齐名，被永远载入计算机的发展史中。,约翰 冯 诺依曼生平简介,John VonNouma，19031957，美藉匈牙利人。,1921至1923在苏黎世大学学习。,1926年以优异成绩获得布达佩斯大学数学博士学位。,1933年美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院等院的院土。,1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，1931年成为该校终身教授。,1948年8月，提出EDVAC计算机方案。,1951年至1953年任美国数学会主席。,
