計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí).ppt

,本章要點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求： 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用 （了解） 計(jì)算機(jī)的基本組成 （掌握） 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換 （熟悉） 二進(jìn)制數(shù)定點(diǎn)及浮點(diǎn)表示 （掌握） 二進(jìn)制數(shù)原碼反碼及補(bǔ)碼 （掌握） 計(jì)算機(jī)常用編碼 （熟悉） 補(bǔ)碼加減運(yùn)算 （掌握） 常用邏輯運(yùn)算 （掌握） 邏輯代數(shù)的初步知識(shí) （掌握） 基本邏輯電路和邏輯元件 （了解）,教學(xué)目的： 了解計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用 教學(xué)重點(diǎn)： 計(jì)算機(jī)的發(fā)展,1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概述,教學(xué) 引入,現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)在我們的日常生活中無處不在，你了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史嗎？,返 回,1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生,計(jì)算機(jī)與一般計(jì)算工具的差別 存儲(chǔ)器的大小 運(yùn)算能力 定義 電子計(jì)算機(jī)是一種能按預(yù)先存儲(chǔ)的程序，對以數(shù)字形式出現(xiàn)的信息進(jìn)行處理的電子裝置。,1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概述 P1,上一頁,返 回,下一頁,結(jié)繩計(jì)數(shù)是計(jì)算機(jī)的“遠(yuǎn)古史” 算籌是計(jì)算機(jī)的“古代史” 中國算盤,與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)技術(shù)的發(fā)展,1. 從籌算到算盤,上一頁,返 回,下一頁,1614年，耐普爾利用對數(shù)原理制造一臺(tái)乘法機(jī)。奧托里把對數(shù)刻在木板上，后發(fā)展為現(xiàn)在的計(jì)算尺。 1642年，法國數(shù)學(xué)家布萊斯帕斯卡發(fā)明簡易機(jī)械計(jì)算機(jī)。 1671年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨把帕斯卡機(jī)器加以改進(jìn), 使它既可以做加減法，又可以做乘除法運(yùn)算。,圓柱型對數(shù)計(jì)算尺,帕斯卡,帕斯卡加法器,2. 機(jī)械計(jì)算器,上一頁,返 回,下一頁,1820年，英格蘭的查爾斯巴貝奇設(shè)計(jì)了“差分機(jī)” (計(jì)算機(jī)之父） 英國數(shù)學(xué)家喬治布爾1854年提出符號(hào)邏輯 （布爾代數(shù)） 20世紀(jì)30年代末期，英國數(shù)學(xué)家艾倫圖靈描述了假想機(jī)器（圖靈機(jī)） 20世紀(jì)30年代后期，艾肯和IBM公司的工程師小組完成了“ Mark I”,布 爾,巴貝奇,Mark,第一臺(tái)差分機(jī),2. 機(jī)械計(jì)算器（續(xù)）,上一頁,返 回,下一頁,ENIAC是世界公認(rèn)的第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。 1946年2月由美國賓州大學(xué)的莫克利和?？颂匮兄疲?18000多個(gè)電子管、1500多個(gè)繼電器、占地170平方米、重量30噸、計(jì)算速度5千次/秒；每次至多只能存儲(chǔ)20個(gè)十進(jìn)制數(shù)； 弱點(diǎn)：存儲(chǔ)容量小，尚未采用“程序存儲(chǔ)”方式；電子管太多,第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī) P1,上一頁,返 回,下一頁,圖靈對現(xiàn)代計(jì)算機(jī)貢獻(xiàn)：建立了圖靈機(jī)的理論模型，發(fā)展了可計(jì)算性理論；提出了定義機(jī)器智能的圖靈測試。 馮諾依曼貢獻(xiàn)：建立現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)，即馮諾依曼結(jié)構(gòu)。 整個(gè)系統(tǒng)是由五大基本部件組成，即由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備組成； 采用二進(jìn)制，使用機(jī)器語言,指令通過操作碼來完成簡單的 操作； 采用存儲(chǔ)程序的思想，對計(jì)算進(jìn)行集中的順序控制。,馮.諾依曼,圖 靈,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的杰出人物 P1,上一頁,返 回,下一頁,所謂現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是指采用先進(jìn)的電子技術(shù)來代替陳舊落后的機(jī)械或繼電器技術(shù)。 以構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件的邏輯元件為標(biāo)志，大致經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電子路到大規(guī)模超大規(guī)模集電路計(jì)算機(jī)等四個(gè)發(fā)展階段。,1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 P2,上一頁,返 回,下一頁,課堂交互,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與微型機(jī)劃分的標(biāo)準(zhǔn)有什么不同？,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：電子器件不同 微型機(jī)：微處理器的位數(shù),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 采用電子管作為邏輯開關(guān)元件； 存儲(chǔ)器使用水銀延遲線、靜電存儲(chǔ)管、磁鼓等； 外部設(shè)備采用紙帶、卡片、磁帶等； 使用機(jī)器語言，50年代中期開始使用匯編語言，但沒有操作系統(tǒng)； 體積龐大 、笨重 、耗電多、 可靠性差、 速度慢、 維護(hù)困難 。 典型機(jī)器 ENIAC、EDVAC、UNIVAC、IBM 701、IBM 650 應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算,1. 第一代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 使用半導(dǎo)體晶體管作為邏輯開關(guān)元件； 使用磁芯作為主存儲(chǔ)器，輔助存儲(chǔ)器采用磁盤和磁帶； 輸入輸出方式有了很大改進(jìn)； 開始使用操作系統(tǒng)，有了各種計(jì)算機(jī)高級(jí)語言； 體積減小、重量減輕、耗電量減少、速度加快、可靠性增強(qiáng) 。 典型機(jī)器 IBM 的7090、7094、7040、7044 應(yīng)用 數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、科學(xué)計(jì)算,2. 第二代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 使用中、小規(guī)模集成電路作為邏輯開關(guān)元件； 開始使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。輔存仍以磁盤,磁帶為主； 外部設(shè)備種類和品種增加； 開始走向系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化； 操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，高級(jí)語言數(shù)量增多； 計(jì)算機(jī)的體積、重量進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度和可靠性進(jìn)一步提高。 典型機(jī)器 IBM 370系列、 IBM 360系列、富士通F230系列等。 應(yīng)用 系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大型科學(xué)計(jì)算、科技工程各領(lǐng)域。,3. 第三代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 使用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路作為邏輯開關(guān)元件； 主存采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，輔存采用大容量的軟、硬磁盤，并開始引入光盤； 外部設(shè)備有了很大發(fā)展，開始采用光字符閱讀器（OCR）,掃描儀、激光打印機(jī)和各種繪圖儀； 操作系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。 計(jì)算機(jī)的體積、重量、功耗進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量、可靠性等大幅度提高。 典型機(jī)器 IBM的4300系列、3080系列、3090系列，以及IBM 9000系列 應(yīng)用 事務(wù)處理、智能模擬、普及到社會(huì)生活各個(gè)方面,4. 第四代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,人工智能（AI）：是研究如何用人工的方法和技術(shù)來模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，以實(shí)現(xiàn)某些“機(jī)器思維”或腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的一門學(xué)科。 第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FGCS:): 就是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，智能計(jì)算機(jī)由以下幾個(gè)部分組成： 知識(shí)庫（KB:Knowledge Bank） 知識(shí)庫計(jì)算機(jī)(KBM:Knowledge Bank Machine） 知識(shí)庫管理系統(tǒng)(KBMS) 問題求解和推理機(jī) 智能接口系統(tǒng) 應(yīng)用系統(tǒng),5. 人工智能和第五代電子計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,工作原理 數(shù)字計(jì)算機(jī)（Digital Computer） 模擬計(jì)算機(jī) (Analog Computer) 混合計(jì)算機(jī) (Hybrid computer) 應(yīng)用領(lǐng)域 通用計(jì)算機(jī) (General Purpose Computer) 專用計(jì)算機(jī) (Special Purpose Computer),計(jì) 算 機(jī) 分 類,上一頁,返 回,下一頁,綜合性能指標(biāo) 巨型機(jī) （Super Computer） 大型機(jī) （Main Frame Computer） 小型機(jī)（MiniComputer） 微型機(jī)（MicroComputer） 工作站（Workstation） 服務(wù)器（Server） 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) （Net Computer）,巨型機(jī)(Super computer)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的價(jià)格昂貴、功能強(qiáng)大，多用于戰(zhàn)略武器、空間技術(shù)、石油勘探、天氣預(yù)報(bào)、社會(huì)模擬等。 兩個(gè)方向發(fā)展 開發(fā)高性能器件，縮短時(shí)鐘周期，提高單機(jī)性能 采用多處理器結(jié)構(gòu)，提高機(jī)器性能，用于尖端領(lǐng)域，代表國家的計(jì)算機(jī)科學(xué)水平。 典型巨型計(jì)算機(jī) 如美國的ILLIAC-IV型計(jì)算機(jī)（每秒1.5億次）、CRAY-1型計(jì)算機(jī)（每秒1億次）。 “銀河”系列計(jì)算機(jī)和“曙光一號(hào)”并行計(jì)算機(jī)等，標(biāo)志著我國是世界上少數(shù)幾個(gè)能獨(dú)立研制出巨型機(jī)的國家之一。,巨 型 機(jī),上一頁,返 回,下一頁,運(yùn)算速度可達(dá)5000億次的“神威”計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展 P23,微型計(jì)算機(jī)的分代是以微處理器的位數(shù)為依據(jù)，分四代： 第一代微型計(jì)算機(jī) 第二代微型計(jì)算機(jī) 第三代微型計(jì)算機(jī) 第四代微型計(jì)算機(jī),上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字長：4位/8位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：12002000 時(shí)鐘頻率：0.50.8MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：1015S 地址總線：4/8條 CPU舉例,4004,1. 第一代微型計(jì)算機(jī)（19711973）,上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字長：8位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：50009000 時(shí)鐘頻率：12.5MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：12S 地址總線：16條 微處理器（CPU）舉例 Intel 8080、Intel 8085、M6800、Z-80,8080,2. 第二代微型計(jì)算機(jī)（19741977）,上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字長：16位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：2萬7萬 時(shí)鐘頻率：510MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.40.75S 地址總線：20/24條 微處理器（CPU）舉例： Intel 8086、Intel 8088 、Intel 80286、M68000,3. 第三代微型計(jì)算機(jī)（19781981）,上一頁,返 回,下一頁,特點(diǎn) 字長：32/64位 芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：10萬以上 時(shí)鐘頻率：25 150MHz 基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.125S 地址總線：24/32條 微處理器（CPU）舉例 Intel 80386、Intel 80486、奔騰系列等,4. 第四代微型計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)80年代初期至中期）,上一頁,返 回,下一頁,筆記本電腦：一種體積更小、重量更輕的便攜式微型機(jī) 單片計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)的主要部件集成在一塊芯片上，也稱單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。 單片機(jī)的發(fā)展歷史可分為三個(gè)階段： 初級(jí)單片機(jī)階段（1976-1978） 高性能單片機(jī)階段（1978年以后） 16位單片機(jī)推出階段（1982年以后）,其他微型計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)80年代中后期）,上一頁,返 回,下一頁,綜合化、智能化 網(wǎng)絡(luò)化、高速化、整體化、協(xié)同化 多樣化、大眾化 微小化、低能耗、低污染、縮微化、綠色化 商品化 集成化、 高效化,上一頁,返 回,下一頁,1.1.3 計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展趨勢 P67,課堂 交互,按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來劃分計(jì)算機(jī)的發(fā)展，經(jīng)歷了（ ）代。 A）4 B）6 C）7 D）3,分析：按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來劃分，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代。,結(jié)論：答案應(yīng)選 A）,上一頁,返 回,下一頁,教學(xué)小結(jié),計(jì)算機(jī)的定義 與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)的技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,上一頁,返 回,下一頁,作 業(yè),P43 1 1馮諾依曼計(jì)算機(jī)的主要特征是什么？ 補(bǔ)充：計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)分別是根據(jù)什么劃代的？計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)這幾代各是什么？,教學(xué)目的 掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成成分及各組成成分的功能 了解計(jì)算機(jī)的工作過程。 教學(xué)重點(diǎn) 計(jì)算機(jī)硬件組成及各部分功能,1.2 計(jì)算機(jī)的基本組成及工作原理,教學(xué) 引入,現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展，那么計(jì)算機(jī)的內(nèi)部有哪些部件組成？,返 回,1.2.1 計(jì)算機(jī)的基本組成 P7,上一頁,返 回,下一頁,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算即數(shù)據(jù)的加工處理,實(shí)現(xiàn)記憶功能的部件用來存放計(jì)算程序及參與運(yùn)算的各種數(shù)據(jù)。,存儲(chǔ)器,運(yùn)算器,控制器,輸入設(shè)備,實(shí)現(xiàn)計(jì)算程序和原始數(shù)據(jù)的輸入,負(fù)責(zé)對程序規(guī)定的控制信息進(jìn)行分析、控制并協(xié)調(diào)輸入、輸出操作或內(nèi)存訪問,1.2.1 計(jì)算機(jī)的基本組成 P7,輸出設(shè)備,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的輸出,上一頁,返 回,下一頁,結(jié)果 數(shù)據(jù),中央處理器,取數(shù) 存數(shù),輸 入 設(shè) 備,輸 出 設(shè) 備,外 存 儲(chǔ) 器,內(nèi)存儲(chǔ)器,運(yùn)算器,控 制 器,程序 數(shù)據(jù),外設(shè),主 機(jī),上一頁,返 回,下一頁,馮諾依曼型計(jì)算機(jī)兩大特征： 程序存儲(chǔ) 采用二進(jìn)制,微型計(jì)算機(jī)的組成框圖 P8,上一頁,返 回,下一頁,指令 定義：能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的命令，是對計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位 組成： 操作碼：計(jì)算機(jī)應(yīng)該執(zhí)行的某種操作的性質(zhì)和功能； 地址碼：被操作的數(shù)據(jù)存放在何處，即指明操作數(shù)的地址 程序 是由完成某一特定任務(wù)的一組指令所組成。 機(jī)器指令 計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的指令，它們?nèi)坑?和1這樣的二進(jìn)制編碼組成，其操作通過硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)。,1.2.2 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 P9,上一頁,返 回,下一頁,輸出設(shè)備,執(zhí)行結(jié)果,程序數(shù)據(jù),先編寫出完成這一算題的計(jì)算程序；,結(jié)束指令,輸入設(shè)備,內(nèi)存儲(chǔ)器,微處理器,地址/指令/數(shù)據(jù),分析指令,取指令,執(zhí)行指令,其他指令,CPU工作過程,程序和數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存；,控制器從存儲(chǔ)器中取指令；,控制器分析、執(zhí)行指令，為取下一條指令做準(zhǔn)備；,取下一條指令，分析執(zhí)行，如此重復(fù)操作，直至執(zhí)行完程序中 的全部指令，便可獲得最終結(jié)果。,計(jì)算機(jī)的工作過程,計(jì)算機(jī)的自動(dòng)計(jì)算過程就是執(zhí)行一段預(yù)先編制好的計(jì)算程序的過程； 計(jì)算程序是指令的有序集合。 指令的逐條執(zhí)行是由計(jì)算機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)的，可歸結(jié)為取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的操作，并為取下一條指令準(zhǔn)備好指令地址。,1.2.2 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 P11,動(dòng)畫演示,上一頁,返 回,下一頁,教學(xué)小結(jié),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 計(jì)算機(jī)硬件及各部分的功能 計(jì)算機(jī)的工作過程,作 業(yè),P 43 4,教學(xué)目的 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示方式和各種表示方式之間的內(nèi)在聯(lián)系、二進(jìn)制的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示及其原碼反碼補(bǔ)碼表示、計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼，使大家對數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方式有所了解。 教學(xué)重點(diǎn) 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示 字符編碼,1.3 數(shù)制與編碼,教學(xué) 引入,計(jì)算機(jī)可以處理各種各樣的數(shù)據(jù)，如文本、圖像、聲音、動(dòng)畫等，那么這些信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是如何保存的？,返 回,按值表示,要求在選定的進(jìn)位制中正確地表示出數(shù)值，包括數(shù)字符號(hào)、小數(shù)點(diǎn)位置及正負(fù)符號(hào)等。,表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法,1,上一頁,返 回,下一頁,1. 特點(diǎn) ： 10個(gè)有序的數(shù)字符號(hào)：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,其中：“十” 為進(jìn)位基數(shù)(Base / Radix)，, “逢十進(jìn)一”的計(jì)數(shù)規(guī)則, 小數(shù)點(diǎn)符號(hào)：“.”,2. 表示法 ：并列表示法 Positional Notation 多項(xiàng)式表示法 Polynomial Notation,簡稱基數(shù)( R )。,十 進(jìn) 制 數(shù),上一頁,返 回,下一頁,例：十進(jìn)制數(shù) 1 2 3 4 5 . 6 7 8 0 9,104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5,如上所示，處在不同位置的數(shù)字具有不同的“權(quán)”，并列計(jì)數(shù)法，也稱位置表示法。,萬 千 百 十 個(gè)位 位 位 位 位,十 百 千 萬 十萬分 分 分 分 分 位 位 位 位 位,并列表示法,上一頁,返 回,下一頁,多項(xiàng)式表示法 將并列式按“權(quán)” 展開為按權(quán)展開式，稱為多項(xiàng)式表示法。 如下例：,12345.67809 = 1104 + 2103 + 3102 + 4101 + 510 0 + 610-1 + 710-2 + 810-3 + 0 10-4 + 910 - 5,上一頁,返 回,下一頁,進(jìn)位制數(shù) 所謂“數(shù)制”，即各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制。 在R進(jìn)制中，具有R個(gè)數(shù)字符號(hào)，它們是0，1，2，（R-1） 在R進(jìn)制中，由低位向高位是按“逢R進(jìn)一“的規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)。 R進(jìn)制的基數(shù)（base）是 R，R進(jìn)制數(shù)的第i位的權(quán)(weight)為“Ri”，并約定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0（i=n,2，1，0，-1， -2）。 小數(shù)點(diǎn)右移一位擴(kuò)大倍，左移一位縮小為原來的1/倍。,1.3.1 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換 P12,上一頁,返 回,下一頁,不同數(shù)制特點(diǎn),進(jìn)位計(jì)數(shù)制方式:每種數(shù)制使用數(shù)碼個(gè)數(shù)R稱為基數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù)制編碼符合“逢R進(jìn)位”規(guī)則。 位權(quán)表示法:數(shù)制中每一固定位置對應(yīng)的單位值稱為權(quán)，處于不同位置數(shù)碼代表的值與它所在位置權(quán)值有關(guān)。,1,1.3.1 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換（續(xù)）,上一頁,返 回,下一頁,進(jìn)位制,二進(jìn)制,八進(jìn)制,十進(jìn)制,十 六 進(jìn) 制,規(guī) 則,基 數(shù),數(shù) 碼,權(quán),形式表示,逢二進(jìn)一,R=2,0,1,2i,B,逢八進(jìn)一,R=8,0,1,2,7,8i,Q,逢十進(jìn)一,R=10,0,1,2, ,9,10i,D,逢十六進(jìn)一,R=16,0,1,9,A,B,C,D,E,F,16i,H,計(jì)算機(jī)中常用進(jìn)制數(shù)的表示,上一頁,返 回,下一頁,使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。,整數(shù)的轉(zhuǎn)換:采用除R取余法。從最后一次除得余數(shù)讀起（即從高位到低位）。 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:采用乘R取整法，將所得小數(shù)從第一次乘得整數(shù)讀起，就是這個(gè)十進(jìn)制小數(shù)所對應(yīng)的R進(jìn)制小數(shù),R進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù),十進(jìn)制數(shù)R進(jìn)制數(shù),不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 P13,上一頁,返 回,下一頁,分析：使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。,(1100101.101)2=126+125+024+023+122+021+120+12-1 + 02-2 + 12-3,=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =（101.625）10,即 （1100101.101）2=（101.625）10,例1：求（1100101.101）2 的等值十進(jìn)制數(shù)。,上一頁,返 回,下一頁,33,解:先求（66）10等值二進(jìn)制數(shù) 余數(shù) 2 66,即（66）10=（1000010) 2,再求小數(shù)部分 積的整數(shù)部分 0.6252=1.250 1,0.2502=0.500 0 0.5002=1.000 1,即(0.625)10=(0.101)2,所以： (66.625）10=(1000010.101）2,注意：十進(jìn)制小數(shù)不一定都能轉(zhuǎn)換成完全等值的二進(jìn)制小數(shù)，所以有時(shí)要取近似值，有換算誤差存在。,0,16,8,4,2,1,0,1,0,0,0,0,1,例2：求（66.625）10等值二進(jìn)制數(shù),分析：將此數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來。,上一頁,返 回,下一頁,二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制間轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù) “三位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每三位一組，最高位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位； 小數(shù)部分從左至右，每三位一組最低有效位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位。 各組三位二進(jìn)制數(shù)按22，21，20權(quán)展開后相加， 得到一個(gè)八進(jìn)制數(shù),八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) “一位拆三位” 把一位八進(jìn)制寫成對應(yīng)的三位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可,二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) “四位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每四位一組，最高位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位； 小數(shù)部分從左至右，每四位一組最低有效位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位。 各組四位二進(jìn)制數(shù)按23, 22，21，20權(quán)展開后相加， 得到一個(gè)十六進(jìn)制數(shù),十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) “一位拆四位” 把一位十六進(jìn)制寫成對應(yīng)的四位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可,上一頁,返 回,下一頁,解： 001 010 111 011 . 001 011 100 1 2 7 3 . 1 3 4,即： (1010111011.0010111)2=(1273.134)8,例3：將（1010111011.0010111)2 轉(zhuǎn)換 為八進(jìn)制數(shù),分析：按照“三位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,例4：將（2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),分析：按照“一位拆三位”的原則，對八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,解： 2 7 5 4 . 4 1 010 111 101 100 . 100 001,即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2,上一頁,返 回,下一頁,解： 0010 1101 0101 0111 0100 2 D 5 . 7 4,即： （1011010101.011101)2=(2D5.74)16,例5：將（1011010101.011101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù),分析：按照“四位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,例6：將（5A0B.0C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),分析：按照“一位拆四位”的原則，對八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,解： 5 A 0 B 0 C 0101 1010 0000 1011 . 0000 1100,即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.000011)2,上一頁,返 回,下一頁,2. 二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)表示 P15,概念,指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)的表示方式。,功能,分類,定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位之后。設(shè)字長為位，能表示的數(shù)值范圍為： 00000000-01111111 即0-（7） 定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最高位之前。設(shè)字長為位，能表示的范圍為： 0.00000000.1111111 即0-（1- -7 ）,上一頁,返 回,下一頁,浮點(diǎn)表示法: 指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置不是固定的，或者說是“浮動(dòng)” 的 數(shù)的表示方式：通過階碼和尾數(shù)表示： N=2E (S) E稱為階碼，它是一個(gè)二進(jìn)制正整數(shù) ； E前的為階碼的符號(hào)，稱為階符（Ef）； S稱為尾數(shù)，它是一個(gè)二進(jìn)制正小數(shù) ； S前的為尾數(shù)的符號(hào)，稱為尾符(Sf) ； “”是階碼E的底數(shù)。,二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)表示 P16,上一頁,返 回,下一頁,例：10101.101表示為：1.01011012100 也可表示為：0.101011012101 規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)不為0。 如上例的0.101011012101 即為規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù),浮點(diǎn)數(shù)的表示,階碼,尾數(shù),階符,尾符,例：二進(jìn)制數(shù)101.1和10.11的規(guī)格化浮點(diǎn)表示形式為 (設(shè)字長為8位),上一頁,返 回,下一頁,真值,一個(gè)數(shù)的正號(hào)用”+”表示；負(fù)號(hào)用”-”表示，即為該數(shù)的真值。例如：十進(jìn)制數(shù)+13.5二進(jìn)制的真值為+1101.1;十進(jìn)制數(shù)-13.5二進(jìn)制的真值為-1101.1,機(jī)器數(shù),以0表示正數(shù)的符號(hào)，以1表示負(fù)數(shù)的符號(hào)，并且每一位的數(shù)值也用0和1表示之后，這樣的數(shù)叫機(jī)器數(shù)，有時(shí)也叫做機(jī)器碼,符號(hào)化 好處,可以方便的存儲(chǔ)；在做乘法或除法時(shí)，把數(shù)的符號(hào)位按位相加后，就得到結(jié)果的符號(hào)位。其規(guī)則是正數(shù)乘正數(shù)，符號(hào)按位相加得0；正數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得 1；負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得0。,3. 二進(jìn)制的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示 P17,數(shù)符（+/-）+ 尾數(shù)（數(shù)值的絕對值）,符號(hào)（+/-）數(shù)碼化； 最高位：“0”表示“+”， “1”表示“-,機(jī)器數(shù)的分類 原碼、反碼、補(bǔ)碼,上一頁,返 回,下一頁,原碼是一種機(jī)器數(shù)。數(shù)的原碼表示是在機(jī)器中用符號(hào)位的0和1表示數(shù)的正號(hào)和負(fù)號(hào)，而其余位表示數(shù)的本身。 對于正數(shù)，X=+Xn-2Xn-3X0，則原碼為： X原=0Xn-2Xn-3X0 對于負(fù)數(shù)，X=-Xn-2Xn-3X0，則原碼為： X原=1Xn-2Xn-3X0 原碼表示法的特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn):簡單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。 缺點(diǎn):異號(hào)相加時(shí)機(jī)器首先應(yīng)判斷數(shù)的符號(hào)，然后比較兩數(shù)的絕對值，增加了機(jī)器的復(fù)雜程度。,符號(hào)位+尾數(shù)部分（真值）,原碼表示法,上一頁,返 回,下一頁,表示方法 對于正數(shù)其反碼與原碼相同；對于X=+Xn-2Xn-3X0，則反碼為：X反=0Xn-2Xn-3X0 對于負(fù)的二進(jìn)制數(shù)，符號(hào)位不變，數(shù)值各位取反，即 0變?yōu)椋琹變?yōu)?。對于X=-Xn-2Xn-3X0，則反碼為X反=1 特點(diǎn): 在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)，如觸發(fā)器，一邊表示原碼，另一邊表示反碼。,正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同； 負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反,反碼表示法,上一頁,返 回,下一頁,（+4）稱為（8）對12的補(bǔ)碼， 數(shù)學(xué)公式表示為： 8+4（mod 12),什么是補(bǔ)碼？,上一頁,返 回,下一頁,表示方法 對于正數(shù)其補(bǔ)碼與原碼相同；對于X=+Xn-2Xn-3X0，則補(bǔ)碼為： X補(bǔ)=0Xn-2Xn-3 X0 對于負(fù)數(shù),除了符號(hào)位之外數(shù)值各位取反，末尾位加1。對于X=Xn-2Xn-3X0，則補(bǔ)碼為： X補(bǔ)=1 +1 特點(diǎn): 負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，可把減法轉(zhuǎn)化成加法，可以用加法器實(shí)現(xiàn)減法，簡便、經(jīng)濟(jì),正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同； 負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反加1,補(bǔ) 碼 表 示 法,上一頁,返 回,下一頁,X = + 90 (十進(jìn)制真值) = + 1011010 (二進(jìn)制真值) 設(shè)字長為8位 X原 = 0 1011010 X反 = 0 1011010 X補(bǔ) = 0 1011010 正數(shù)的符號(hào)位為0 ，其原碼、反碼和補(bǔ)碼的形式是完全一致的。,X = - 90 (十進(jìn)制真值) = - 1011010 (二進(jìn)制真值) 設(shè)字長為8位 X原 = 1 1011010 X反 = 1 0100101 X補(bǔ) = 1 0100110 負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1，原碼數(shù)值部分是該數(shù)絕對值的二進(jìn)制表示，反碼數(shù)值部分是原碼各位變反，補(bǔ)碼的數(shù)值部分是在反碼的基礎(chǔ)上加1。,(1)定點(diǎn)整數(shù)機(jī)器碼,X = + 0.8125(十進(jìn)制真值) = 2-1 + 2-2 + 2-4 = 0.1101 (二進(jìn)制真值) 設(shè)字長為8位 X原 = 0 1101000 X反 = 0 1101000 X補(bǔ) = 0 1101000 正數(shù)，其原碼、反碼和補(bǔ)碼的形式是完全一致的。,(2)定點(diǎn)小數(shù)機(jī)器碼,X = - 0.8125(十進(jìn)制真值) = - （2-1+ 2-2 + 2-4 ） = - 0.1101 (二進(jìn)制真值) 設(shè)字長為8位 X原 = 1 1101000 X反 = 1 0010111 X補(bǔ) = 1 0011000 負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1，原碼數(shù)值部分是該數(shù)絕對值的二進(jìn)制表示、反碼數(shù)值部分是原碼各位變反，補(bǔ)碼的數(shù)值部分是在反碼的基礎(chǔ)上加1。,浮點(diǎn)數(shù)機(jī)器碼 例：設(shè)字長為32位，其中，階為8位補(bǔ)碼，尾數(shù)為24位原碼，求二進(jìn)制數(shù)0.000101011101的浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)表示形式,解：0.000101011101 = 0.101011101 10 -11 則0.000101011.101的浮點(diǎn)表示形式如下： 11111101 010101110100000000000000,符號(hào)、S 0、1 數(shù)值位不變,原碼、反碼和補(bǔ)碼間關(guān)系,x 真值,x原,x反,x補(bǔ),S 不變，數(shù)值位,不變(S=0),變反(S=1),S 不變，數(shù)值位,不變(S=0),變反后加1(S=1),注：S表示符號(hào)位,記住規(guī)律,上一頁,返 回,下一頁,例7：已知計(jì)算機(jī)字長為8位，試寫出二進(jìn)制101010和101010的機(jī)器中表示的原碼、反碼和補(bǔ)碼。 解：設(shè)該機(jī)器采用定點(diǎn)整數(shù)表示,則其真值形式為: X=+0101010 Y=-0101010 原 = 反 = 補(bǔ) =00101010 Y原 = 10101010 Y反 = 11010101 Y補(bǔ) =11010110,原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例,上一頁,返 回,下一頁,例8：已知X補(bǔ)101101，求真值X 解：先由X補(bǔ)求出X反，則得: X反= X補(bǔ)11011011101100 X反的符號(hào)位為1，故其所對應(yīng)的真值為負(fù)， 且數(shù)值為X反的各位取反，即： X反 101100 X -10011,原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例,上一頁,返 回,下一頁,K（kilobyte） 字節(jié) 1KB =210B=1024 Byte M（megabyte）字節(jié) 1MB = 220B=1024 KB G（gigabyte） 字節(jié) 1GB = 230B=1024 MB T（terabyte）字節(jié) 1TB = 240B=1024GB,b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0,1 0 0 1 0 1 0 1,=27+ 24+ 22+ 20,=149,信息的存儲(chǔ)單位,上一頁,返 回,下一頁,什么是編碼？ 所謂編碼（code）,是指按一定規(guī)則組合而成二進(jìn)制數(shù)碼序列來表示數(shù)字字符或其他符號(hào)。 計(jì)算機(jī)中常用的編碼有十進(jìn)制編碼(BCD碼）、可靠性編碼（校驗(yàn)碼）、字符編碼、操作編碼及漢字編碼等。,4.數(shù)據(jù)的編碼表示 P18,上一頁,返 回,下一頁,用四位二進(jìn)制代碼對一位十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有二進(jìn)制碼的形式(四位二進(jìn)制碼)，又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)(每四位二進(jìn)制碼是一位十進(jìn)制數(shù))。 例1:（931）10=（？）BCD 解: （ 9 3 1)10 = (1001 0011 0001)BCD,BCD碼（二十進(jìn)制碼）P18,上一頁,返 回,下一頁,十進(jìn)制數(shù)與BCD碼的對照表,上一頁,返 回,下一頁,目的：解決代碼在形成或傳輸過程中可能會(huì)發(fā)生的錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)的安全性 方法： 使代碼自身具有一種特征或能力 增加信息位之間的運(yùn)算，如異或運(yùn)算 增加校驗(yàn)位 作用： 不易出錯(cuò) 若出錯(cuò)時(shí)易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤 出錯(cuò)時(shí)易查錯(cuò)且易糾錯(cuò) 分類: 格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼和海明碼等。,可靠性編碼（校驗(yàn)碼）,上一頁,返 回,下一頁,格雷碼,任何兩個(gè)相鄰的代碼只有1個(gè)二進(jìn)制位的狀態(tài)不同其余的二進(jìn)制位必須相同。這種編碼的好處是從一個(gè)編碼變到下一個(gè)相鄰的編碼的時(shí)候，只有一位的狀態(tài)發(fā)生變化,海明碼,一種既能檢測出錯(cuò)位并能校正出錯(cuò)位的可靠性代碼,奇偶 校驗(yàn)碼,它由若干信息位加一個(gè)校驗(yàn)位所組成，其中校驗(yàn)位的取值將使整個(gè)代碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱奇校驗(yàn)碼；否則稱偶校驗(yàn)碼,可靠性編碼分類,上一頁,返 回,下一頁,奇偶校驗(yàn)碼示例,上一頁,返 回,下一頁,對文字和符號(hào)進(jìn)行編碼的二進(jìn)制代碼稱為字符代碼 計(jì)算機(jī)中常用的字符編碼有： ASCII編碼：用一個(gè)字節(jié)表示，最高位置0，只用低七位，收集了128個(gè)字符和符號(hào)。當(dāng)ASCII碼的最高位取1時(shí)，又可表示128個(gè)字符，這種編碼稱為擴(kuò)展ASCII碼，主要是一些制表符。 EBCDIC碼：主要用在大型機(jī)器中，采用8位二進(jìn)制編碼，有256個(gè)編碼狀態(tài)，但只選用其中一部分,1.3.2 字 符 的表示 P19,上一頁,返 回,下一頁,ASCII 碼 表 P1920,上一頁,返 回,下一頁,課堂交互,問題1：Grid的ASCII碼分別是多少？,上一頁,返 回,下一頁,問題2：負(fù)九點(diǎn)五用二進(jìn)制碼(按值表示)是多少？ 用ASCII碼(按形表示)是多少?,字符代碼化（輸入）,字形碼,漢字信息的輸入（漢字輸入碼） 漢字信息的加工（把漢字輸入碼轉(zhuǎn)換成漢字內(nèi)碼才可加工處理） 漢字的輸出（只有漢字的字形碼才能在屏幕上顯示和打印機(jī)輸出）。,2中文字符 P20,漢字的輸入碼( 外碼),數(shù)字編碼：如電報(bào)碼或國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80規(guī)定的漢字交換碼（國標(biāo)、區(qū)位碼）來輸入漢字都是數(shù)字編碼。數(shù)字編碼法不會(huì)產(chǎn)生重碼，但難以記憶，不易推廣,字音編碼：一種基于漢語拼音的編碼方法。由于同音字很多，因此這種編碼方法會(huì)產(chǎn)生很多重碼,字形編碼：根據(jù)漢字的字形而給出 編碼方法。把漢字分解為字根、部首、偏旁、筆劃等基本單位，每一種基本單位與鍵盤上的一個(gè)鍵相對應(yīng)，從而構(gòu)成一個(gè)漢字的編碼。這種輸入法不易記憶，但具有重碼少，輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)。,形音編碼：形音編碼法吸取字音編碼和字形編碼兩種編碼的特點(diǎn)，使編碼規(guī)則簡單，重碼少。,上一頁,返 回,下一頁,國標(biāo)碼：是國家規(guī)定的用于漢字信息處理使用的代碼的依據(jù)。國標(biāo)碼是雙字節(jié)代碼，國標(biāo)碼中的每個(gè)字符用兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行編碼，每個(gè)字節(jié)的低7位表示信息，最高位為0。 漢字機(jī)內(nèi)碼：是供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)、加工處理傳輸統(tǒng)一使用的代碼。目前使用最廣泛的是變形的國標(biāo)碼 將GB231280 交換碼的兩個(gè)字節(jié)的最高位分別置為1而得到的。,漢字的機(jī)內(nèi)碼 P20,上一頁,返 回,下一頁,交換碼：用于漢字外碼和內(nèi)部碼的交換。 漢字字形碼：是指漢字字形點(diǎn)陣的代碼， 用于漢字的顯示和打印。目前漢字字形的產(chǎn)生方式大多是數(shù)字式，即以點(diǎn)陣方式形成漢字。 漢字字庫：是漢字字形數(shù)字化后， 以二進(jìn)制文件形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中而形成的漢字字模庫。 軟漢字字庫：漢字字庫文件存儲(chǔ)在軟盤或硬盤中。 硬漢字字庫：亦稱漢卡，漢字字庫存儲(chǔ)在漢卡中，將漢卡安裝在機(jī)器的擴(kuò)展槽中。,漢 字 編 碼 P20,上一頁,返 回,下一頁,1234567890123456 00000001100000001 00000001100000002 00000001100000003 11000001100000114 11111111111111115 11000001100000116 11000001100000117 11000001100000118 11111111111111119 11000001100000110 00000001100000001 00000001100000002 00000001100000003 00000001100000004 00000001100000005 00000001100000006,漢 字 字 形 碼,上一頁,返 回,下一頁,課堂交互,問題：存儲(chǔ)3232點(diǎn)陣的一個(gè)漢字的字形碼需要多少存儲(chǔ)空間？,上一頁,返 回,下一頁,聲音是一種連續(xù)的隨時(shí)間變化的波，即聲波。用連續(xù)波形表示聲音的信息，稱為模擬信息。 聲音在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示時(shí)需要把聲波數(shù)字化，又稱量化。 在每一固定的時(shí)間間隔里對聲波進(jìn)行采樣，采得的波形稱為樣本，再把樣本（振幅的高度）量化成二進(jìn)制代碼存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)。這個(gè)過程稱為聲音的離散化或數(shù)字化，也稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換。 反之，將聲音輸出時(shí)，要進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)換，即數(shù)/模轉(zhuǎn)換。 常用的聲音文件擴(kuò)展名為.wav，.au，.voc和.mp3,1.3.3 聲音信息的表示 P21,上一頁,返 回,下一頁,顏色表示法:在計(jì)算機(jī)中，用RGB值來表示顏色。 數(shù)字化圖像和圖形 位圖圖像：計(jì)算機(jī)通過指定每個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)（或像素）在屏幕上的位置來存儲(chǔ)位圖圖像。位圖圖像文件的擴(kuò)展名為.bmp，.pcx，.tif，.jpg和.gif。 矢量圖形：由一串可重構(gòu)圖形指令構(gòu)成。矢量圖形文件的擴(kuò)展名為.wmf，.dxf，.mgx和.cgm。 矢量圖形與位圖圖像相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： 矢量圖形占用的存儲(chǔ)空間小。矢量圖形的存儲(chǔ)依賴于圖形的復(fù)雜性，圖形中的線條、圖形、填充模式越多，所需要的存儲(chǔ)空間越大。 使用矢量圖形軟件，可以方便地修改圖形?？梢园咽噶繄D形的一部分當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的對象，單獨(dú)地加以拉伸、縮小、移動(dòng)和刪除。,1.3.4 圖像和圖形信息的表示 P21,上一頁,返 回,下一頁,動(dòng)畫：其每一幅畫面都是通過一些工具軟件對圖像素材進(jìn)行編輯制作而成。它是用人工合成的方法對真實(shí)世界的一種模擬。 視頻：對視頻信號(hào)源（如電視機(jī)、攝像機(jī)等）經(jīng)過采樣和數(shù)字化處理后保存下來的信息。視頻影像是對真實(shí)世界的記錄。 視頻文件的擴(kuò)展名為.avi，.mpg。,1.3.5 視頻信息的表示 P22,上一頁,返 回,下一頁,教學(xué)小結(jié),進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示 二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示 字符編碼（ASCII、BCD）和校驗(yàn)碼（奇偶校驗(yàn)碼） 漢字的編碼（國標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼輸入碼、字形碼）,作 業(yè),P4344 7、8、11、12、13,教學(xué)目的 本講主要介紹二進(jìn)制與十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算以及二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算的基本知識(shí)，通過本講的學(xué)習(xí)使大家對計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算方法有所了解。 教學(xué)重點(diǎn) 二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算 二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算,1.4 運(yùn)算基礎(chǔ),教學(xué)引入,1+1=2 1+1=10 1+1=1,?,返 回,計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算：包括加、減、乘、除等四則運(yùn)算 邏輯運(yùn)算：包括邏輯乘、邏輯加、邏輯非及邏輯異或等運(yùn)算 運(yùn)算規(guī)則： 、 加法規(guī)則：0 + 0 = 0 0 + 1= 1+ 0 =1 1 + 1= 0 減法規(guī)則：00 = 0 10 =1 11=0 01= 1 乘法規(guī)則：00 = 0 01=10 = 0 11= 1 除法規(guī)則：01= 0 11= 1 ( 0不能作除數(shù) ),1.4.1 二進(jìn)制的四則運(yùn)算 P23,上一頁,返 回,下一頁,例9. （1010）2+（0101）2=（？）2 1 0 1 0 + 0 1 0 1 1 1 1 1,10 + 5 15,二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例10. （1110）2 （1001）2=（？）2 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1,14 9 5,二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例11. （1100）2（1001）2=（？）2 被乘數(shù) 1 1 0 0 ) 乘數(shù) 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 乘積 1 1 0 1 1 0 0,12 9 108,二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例12. （1001011）2（101）2=（？）2 101）1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0,5 ) 75,1,1,1,1,1,5,25,25,0,5,二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,二進(jìn)制乘法可以由“加法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)。除法可以由“減法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn) 因此，運(yùn)算器中只需進(jìn)行加減法及左右移位操作便可實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算。 計(jì)算機(jī)中，加減法通常都用補(bǔ)碼進(jìn)行。,數(shù)的乘除法運(yùn)算的特點(diǎn),上一頁,返 回,下一頁,分析：運(yùn)算公式 x補(bǔ)+y補(bǔ) =x+y補(bǔ) 例13 設(shè)x=+0110110， y=1111001 求： x+y=? 解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式： x補(bǔ)=0,0110110 y補(bǔ)=1,0000111 有： 0，0110110 x補(bǔ) + 1，0000111 y補(bǔ) 1，0111101 x補(bǔ)y補(bǔ) 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 1，0111101 求得 x+y=1000011 結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算 P24,上一頁,返 回,下一頁,例14 設(shè)x=+1010011， y=+0100101 求x+y=? 解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式： x補(bǔ)=0, 1010011 y補(bǔ)=0, 0100101 有： 0，1010011 x補(bǔ) + 0，0100101 y補(bǔ) 0，1111000 x補(bǔ)y補(bǔ) 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 0, 1111000 求得 x+y=+1111000 結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例15 設(shè)x=-1000011， y=-0100001 求x+y=? 解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式： x補(bǔ)=1, 0111101 y補(bǔ)=1, 1011111 有： 1, 0111101 x補(bǔ) + 1, 1011111 y補(bǔ) 11, 0011100 x補(bǔ)y補(bǔ) 丟失 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 1, 0011100 求得 x+y=-1100100 結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例16 設(shè)x=+1000101， y=+1100111 求： x+y=? 解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式： x補(bǔ)=0, 1000101 y補(bǔ)=0, 1100111 有： 0 , 1000101 x補(bǔ) + 0 , 1100111 y補(bǔ) 1 , 0101100 x補(bǔ)y補(bǔ) 即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ) 1,0101100 求得 x+y=1010100 結(jié)果錯(cuò)誤,思考：如何處理溢出現(xiàn)象？,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁,返 回,下一頁,例17 設(shè)x=+1010101， y=+1100001 求： x - y=? 解：x補(bǔ)=0, 1010101 -y=-1100001 -y補(bǔ)=1, 0011111 有： 0，1010101 x補(bǔ) + 1，0011111 -y補(bǔ) 1，1110100 x補(bǔ)-y補(bǔ) 即x-y補(bǔ)x補(bǔ)-y補(bǔ) 1, 1110100 求得 x-y=0001100,xy補(bǔ)=x+（y）補(bǔ)=x補(bǔ)y補(bǔ),例：二進(jìn)制補(bǔ)碼減法運(yùn)算 P25,運(yùn)算器只 有加法器？,上一頁,返 回,下一頁,1 8 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1,4 9 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1,7 9 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0,9,13,16,思考：如何處理十進(jìn)制運(yùn)算后的結(jié)果？,1.4.3 十進(jìn)制運(yùn)算 P2526,上一頁,返 回,下一頁,BCD碼的運(yùn)算 四位二進(jìn)制加法是逢16進(jìn)一，而BCD碼則是逢10進(jìn)一，因此實(shí)現(xiàn)BCD碼的加法時(shí)要進(jìn)行必要的修正。 BCD碼的加法修正規(guī)則：設(shè)A，B為兩個(gè)一位BCD碼，其純二進(jìn)制加法之和為S，則S可能出現(xiàn)下列三種情況: 0 S 9，即（0000）2 S （1001）2 :不需修正。 10S15，即(1010)2S(1111)2 ：要進(jìn)行加6修正，并在修正過程中向高位產(chǎn)生進(jìn)位。 16S19,即(10000)2S(10011)2：向高位的進(jìn)位會(huì)自己產(chǎn)生，不過還要對本位進(jìn)行加 6修正。,1.4.3 十進(jìn)制運(yùn)算（續(xù)）,上一頁,返 回,下一頁,數(shù)字電路的特點(diǎn)及描述工具 數(shù)字電路是一種開關(guān)電路 輸入、輸出量是高、低電平，可以用二元常量（0，l）來表示 輸入量和輸出量之間的關(guān)系是一種邏輯上的因果關(guān)系 仿效普通函數(shù)的概念，數(shù)字電路可以用邏輯函數(shù)的數(shù)學(xué)工具來描述 邏輯變量 邏輯代數(shù)是一種雙值代數(shù)，其變量只有、兩種取值 邏輯代數(shù)的變量簡稱邏輯變量，可用字母、等表示 邏輯變量只有三種最基本的運(yùn)算，即邏輯加、邏輯乘及邏輯非,1.4.4 邏輯運(yùn)算 P2728,上一頁,返 回,下一頁,邏 輯 函 數(shù),上一頁,返 回,下一頁,定義：實(shí)現(xiàn)邏輯變量之間的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算的主要區(qū)別： 邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和結(jié)果都是單個(gè)數(shù)位的操作 位與