1、第1章计算机基础知识 1 1计算机概述1 1 1计算机的概念电子计算机 Computer 是指一种能存储程序和数据 自动执行程序 快速而高效地完成对各种数字化信息处理的电子装置 1 1 2计算机的发展历史 1 1 3计算机的分类依据IEEE 美国电气和电子工程师协会 的划分标准 计算机分成 1 巨型机2 小巨型机3 大型机 4 小型机5 工作站6 个人计算机 按计算机处理的对象分类1 数字计算机2 模拟计算机3 数字模拟混合计算机 按计算机的规模和处理能力分类1 高性能计算机2 微型计算机3 工作站4 服务器 1 1 4计算机的主要特点1 运算速度快 2 运算精度高 3 具有记忆和逻辑判断能力
2、 4 自动操作 1 1 5计算机的主要应用领域1 科学计算2 数据处理3 过程控制4 计算机辅助系统计算机辅助设计 CAD 计算机辅助制造 CAM 计算机辅助教学 CAI 5 人工智能6 信息高速公路 1 1 6计算机的发展趋势1 巨型化2 微型化3 智能化4 网络化 1 2计算机系统的组成与工作原理 1 2 1计算机系统的组成结构计算机系统由硬件系统和软件系统组成 硬件指的是所能够看得见的组成计算机的物理设备 例如 显示器 主机等 是构成计算机的实体 软件是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据 是整个计算机的灵魂 计算机系统的构成 计算机机系统 1 2 2计算机的硬件组成 1 运算器2 控
3、制器3 存储器4 输入设备5 输出设备 1 2 3计算机的软件分类 软件是微机的灵魂 没有安装软件的微机称为 裸机 无法完成任何工作 微机软件分成系统软件和应用软件两大类 1 系统软件系统软件用来管理和控制计算机的各种操作 是计算机的基础软件 常用的系统软件有Dos Windows及各种语言系统 2 应用程序应用程序是用各种高级语言编写出来的具有特定功能的程序 例如 Word NetAnt 金山解霸等 应用程序是面向用户的最高层程序 1 2 4计算机系统的层次结构 1 2 5计算机的工作原理 1 计算机的指令和指令系统指令是能被计算机识别并执行的二进制代码 它规定了计算机能完成的某一种操作 通
4、常一台计算机有许多条作用不同的指令 所有指令的集合称为该计算机的指令系统 一条指令通常由操作码和操作数两部分组成的 即 操作码操作数 1 操作码 指明该指令要完成的操作类型或性质 如加 减 取数或输出数据等 2 操作数 指明操作对象的内容或所在的单元地址 操作数在大多数情况下是地址码 2 计算机的工作原理 计算机工作原理 1 数制的定义 用一组固定的数字 数码符号 和一套统一的规则来表示数值的方法 也称计数制 权基数 1 3数制及其运算1 3 1数制的基本概念 2 数制的特点 1 逢R进一 R进制数 R是指数制中数字字符的总个数 称为基数 2 位权表示法位权是指一个数字在某个固定位置上所代表的
5、值 每个数字的位置决定了它的值 位权 1 十进制1 有十个不同的数字符号0 9 2 以十为基数 逢十进位 借一当十 2 二进制1 有两个数字符号0 1 2 基数为二 逢二进位 借一当二 3 十六进制1 有十六个数字符号0 9 A B C D E F 2 基数为十六 逢十六进位 借一当十六 3常用的数制 1 3 2常用数制之间的转换 1 二进制与十进制的相互转换二进制数要转换成十进制数非常简单 只需将每一位数字乘以它的权2n 再以十进制的方法相加就可以得到它的十进制的值 注意 小数点左侧相邻位的权为20 从右向左 每移一位 幂次加1 例1 10110 011 B 1 24 0 23 1 22 1
6、 21 0 20 0 2 1 1 2 2 1 2 3 22 375 D 十进制数据转换成二进制采用的是倒除法 即 除2取余 的方法 具体过程介绍如下 1 将十进制数除2 保存余数 2 若商为0 则进行第三步 否则 用商代替原十进制数 重复第1步 3 将所有的余数找出 最后得到的余数作为最高位 最先得出的余数作为最低位 由各余数依次排列而成的新的数据就是转换成二进制的结果 例 将 236 D转换成二进制 将十进制数转变成二进制数 2 二进制数与十六进制数的相互转换由于16 24 所以在将二进制数转换成十六进制数时 从最右侧开始 每四位二进制数划为一组 用一位十六进制数代替 也称为 以四换一 十六
7、进制数转换成二进制数时正好相反 一位十六进制数用四位二进制数来替换 也称 以一换四 将二进制数转变成十六进制数 3 十六进制与十进制的相互转换 十六进制数与十进制数相互转换时 可以分成两步完成 将待转换的十六进制数转换成二进制 然后再将二进制数转换成十进制 1 3 3无符号二进制数的运算及其表示范围 无符号二进制数表示的是正整数 可以使用所有位来表示数值 1 算术运算2 无符号二进制数的表示范围一个n位的无符号二进制数的表示范围为0 2n 1 3 逻辑运算 1 逻辑与运算用符号 2 逻辑或运算用符号 3 逻辑非运算 4 逻辑异或运算用符号 1 3 4带符号二进制数的运算及其表示范围 实际生活中
8、数是有正有负的 通常用符号 和 来表示正数和负数 但在计算机中 二进制数只有0和1两个数字符号 因此无论是数值还是符号都只能用0和1来表示 一般规定一个有符号数的最高位为符号位 该位为0表示正 该位为1表示负 1 带符号数的表示方法 1 原码真值X的原码记为 X 原 在原码表示法中 不论数的正负 数值部分均保持原真值不变 2 反码真值X的反码记为 X 反 在反码表示法中 对正数而言 其表示方法同原码 而对负数而言 其反码的数值部分为原码的数值部分的各位按位取反 符号位不变 3 补码真值X的补码记为 X 补 在补码表示法中 对正数而言 其表示方法同原码 而对负数而言 其补码的数值部分为原码的数值
9、部分的各位按位取反再在末位加1 即等于反码加1 2 带符号数的表示范围对于8位二进制数 原码 反码和补码所能表示的范围为 原码 11111111B 01111111B 127 127 反码 10000000B 01111111B 127 127 补码 10000000B 01111111B 128 127 1 4计算机中的数据和编码 1 4 1数据的概念1 数据是表示信息的各种各样的物理符号及其组合 可以是数字 文字 图形 符号 声音等 2 信息是指数据经加工处理后所获得的知识 3 数字化信息编码的概念计算机中的信息也称为数据 由于二进制电路简单 可靠且具有很强的逻辑功能 因此数据在计算机中均
10、以二进制表示 并用它们的组合表示不同类型的信息 1 4 2数据的单位 1 位计算机中所有的数据都是以二进制来表示的 一个二进制代码称为一位 记为bit b 位是计算机中最小的信息单位 2 字节在对二进制数据进行存储时 以八位二进制代码为一个单元存放在一起 称为一个字节 记为Byte B 字节是计算机中基本的存储单位 3 字计算机处理数据时 一次存取 处理和传输的数据长度称为字 一个字通常由一个或多个字节构成 用来存放一条指令或一个数据 4 字长CPU中每个字所包含的二进制代码的位数 称为字长 字长是衡量计算机性能的一个重要指标 5 容量容量是衡量计算机存储能力常用的一个名词 主要指存储器所能存
11、储信息的字节数 常用的容量单位有B KB MB GB 它们之间的关系是 1B 8b1KB 1024B1MB 1024KB1GB 1024MB1TB 1024GB 1 4 3BCD编码 在计算机中 为了适应人们的习惯 通常采用十进制数方式对数值进行输入和输出 这样 在计算机中就要将十进制数转换为二进制数 即用0和1的不同组合来表示十进制数 这种用二进制编码表示的十进制数 称为二 十进制编码 BinaryCodedDecimal 简称为BCD编码 1 4 4字符编码 1 4 5汉字编码 1 汉字输入码汉字输入码也称外码 是指输入汉字时的编码 由键盘上的字符和数字按键组成 1 区位码 2 拼音类输入编码 3 字形类输入编码 2 汉字信息交换码为了便于计算机系统之间能准确无误地交换汉字信息 规定了一种专门用于汉字信息的统一编码 这种编码称为汉字信息交换码 3 汉字内码汉字内码是指汉字在计算机内部存储和处理的代码 简称为机内码或内码 汉字的机内码占两个字节 4 汉字字形码汉字字形码也称字模或汉字输出码 5 汉字地址码汉字地址码是指汉字库中存储汉字字模信息的逻辑地址码 它与汉字内码有对应关系 可以简化内码到地址码的转换 6 汉字信息处理流程汉字信息处理流程是指汉字输入 处理和输出的过程 实际上就是汉字各种代码之间的转换过程 如图所示 Thankyouverymuch
