第1章計(jì)算機(jī)概述

1、蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院第第1章章 計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)概述蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)目錄目錄概述計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述123蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.1 概述概述蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)從原始的計(jì)數(shù)工具到計(jì)算機(jī)從原始的計(jì)數(shù)工具到計(jì)算機(jī) 電子計(jì)算機(jī)開始是作為計(jì)算工具研制的。電子計(jì)算機(jī)開始是作為計(jì)算工具研制的。 從最初的計(jì)算工具發(fā)展到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了數(shù)千年。從最初的計(jì)算工具發(fā)展到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了數(shù)千年。 計(jì)數(shù)工具從手到石子、貝殼、繩結(jié)、木棒 到算盤。1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展最早的計(jì)算尺是英國(guó)人奧托 里發(fā)明的。 1944年，美國(guó) 哈佛大學(xué)霍華德.艾肯(Howard

2、 Aiken博士在IBM公司的支持下,研制成功了自動(dòng)程控計(jì)算機(jī)，的出現(xiàn)預(yù)示著計(jì)算機(jī)由手工操作向電動(dòng)控制的轉(zhuǎn)變。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)l 第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的誕生第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的誕生 第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer 埃尼阿克）于1946年誕生。它由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制的。 它每秒可進(jìn)行 5000次運(yùn)算，使用了18800個(gè)電子管，占地170平方米，重達(dá)30噸，用電功率140千瓦小時(shí)，價(jià)格45萬美元。 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)ENIAC的問世表明了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來，具有劃時(shí)代的意義。1951 年研制成功UN

3、IVAC（UNIVerzal Automatic Computer 通用自動(dòng)計(jì)算機(jī)）-第一款商用計(jì)算機(jī) 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)3電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展人們按照計(jì)算機(jī)主機(jī)所使用的元器件為計(jì)算機(jī)劃代。一般將計(jì)算機(jī)的發(fā)展劃分為四代。（1）第一代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)40年代中期50年代末期）第一代計(jì)算機(jī)的基本電子元件是電子管，主要用于軍事和科學(xué)研究，進(jìn)行科學(xué)計(jì)算工作。（2）第二代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)50年代中、后期60年代中期）第二代計(jì)算機(jī)的基本電子元件是晶體管。這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)不僅用在軍事和尖端技術(shù)上，還廣泛應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、事務(wù)管理等方面。（3）第三代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)60年代中期70年代初期）

4、第三代計(jì)算機(jī)的基本電子元件是中小規(guī)模集成電路。（4）第四代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)70年代初期以來）第四代計(jì)算機(jī)的基本電子元件是大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路。 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)應(yīng)用模式的發(fā)展應(yīng)用模式的發(fā)展l 單機(jī)方式l 多用戶分時(shí)方式l 局域網(wǎng)方式l 客戶服務(wù)器方式l 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方式蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)*4計(jì)算機(jī)發(fā)展新技術(shù)計(jì)算機(jī)發(fā)展新技術(shù)l 光子計(jì)算機(jī)l 量子計(jì)算機(jī) l 分子計(jì)算機(jī) l 生物計(jì)算機(jī)蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.1.2計(jì)算機(jī)的分類（計(jì)算機(jī)的分類（1）l 根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)不同，可分為16位機(jī)、32位機(jī)和64位計(jì)算機(jī)等。l 根據(jù)計(jì)算機(jī)用途的不同，可分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。l 現(xiàn)在最普遍的分類方法是按照

5、計(jì)算機(jī)的性能、用途和價(jià)格將計(jì)算機(jī)分為五類：巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)等。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1巨型機(jī)（巨型機(jī)（Supercomputer）l 巨型機(jī)也稱超級(jí)機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)l 巨型機(jī)在所有計(jì)算機(jī)類型中價(jià)格最貴，功能最強(qiáng)。它采用大規(guī)模并行處理的體系結(jié)構(gòu)，由數(shù)以百計(jì)、千計(jì)甚至萬計(jì)的CPU組成，具有極強(qiáng)的計(jì)算能力，算術(shù)或邏輯運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒數(shù)十萬億次以上。l 巨型機(jī)多用于戰(zhàn)略武器（如核武器和反導(dǎo)彈武器）的設(shè)計(jì)、石油勘探、天氣預(yù)報(bào)、飛機(jī)設(shè)計(jì)模擬、生物信息處理等領(lǐng)域。l 巨型機(jī)的研制水平、生產(chǎn)能力及應(yīng)用程度是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志。近些年來，我國(guó)自主研制的超級(jí)計(jì)算機(jī)

6、頻頻出現(xiàn)在全球高性能計(jì)算機(jī)TOP500排行榜中。在2010年11月公布的第36屆排行榜中，由國(guó)防科技大學(xué)研制的“天河一號(hào)A”以每秒千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算摘得頭名，并且在接下來的6個(gè)月時(shí)間內(nèi)一直占據(jù)頭把交椅。在2012年11月公布的第40屆排行榜中，“天河一號(hào)A”居第八位 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)2大型機(jī)（大型機(jī)（Mainframe） l 大型機(jī)也稱大型主機(jī)，具有運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)容量大、可靠性高、通信聯(lián)網(wǎng)功能完善等特點(diǎn)。l 大型機(jī)通常包含幾十個(gè)甚至更多個(gè)CPU，安裝豐富的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。大型機(jī)主要用來為大中型企業(yè)的數(shù)據(jù)提供集中的存儲(chǔ)、管理和處理，承擔(dān)主服務(wù)器的功能，在信息系統(tǒng)中起著核心作用，通常也被稱為“

7、企業(yè)級(jí)”計(jì)算機(jī)。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)3小型機(jī)（MiniComputer）l 小型機(jī)是一種供部門使用的計(jì)算機(jī)。小型機(jī)在管理機(jī)器和編制程序等方面都比較簡(jiǎn)單，這使得其應(yīng)用范圍非常廣泛，如工業(yè)自動(dòng)控制、大型分析儀器、測(cè)量?jī)x器、醫(yī)療設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算等領(lǐng)域。小型機(jī)也可以用作大型機(jī)和巨型機(jī)系統(tǒng)的輔助機(jī)，進(jìn)行企業(yè)管理及大學(xué)和研究所的科學(xué)計(jì)算等。近些年來，小型機(jī)逐步被高性能的服務(wù)器取代。l 小型機(jī)的特點(diǎn)是：規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)研制周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝、生產(chǎn)量大，軟硬件成本低、容易操作及維護(hù)、高可靠性、高可用性、高服務(wù)性等。l 目前生產(chǎn)小型機(jī)的企業(yè)有IBM、HP、富士通等。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)4個(gè)人計(jì)

8、算機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）l 個(gè)人計(jì)算機(jī)也稱個(gè)人電腦、PC機(jī)或微型計(jì)算機(jī)，它的出現(xiàn)與發(fā)展掀起了計(jì)算機(jī)快速普及的浪潮，被稱為電子計(jì)算機(jī)的第二次革命。l 個(gè)人計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：體積小、價(jià)格低、可靠性高、操作方便、使用范圍廣、軟件豐富、性能不斷提高、適合辦公或家庭使用等。l 個(gè)人計(jì)算機(jī)分為臺(tái)式計(jì)算機(jī)（Desktop Computer）和便攜個(gè)人計(jì)算機(jī)（Portable computer）。 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)便攜個(gè)人計(jì)算機(jī)便攜個(gè)人計(jì)算機(jī)l 體積小、重量輕、便于外出攜帶，性能也接近臺(tái)式機(jī)，但價(jià)格稍高。l 便攜個(gè)人計(jì)算機(jī)包括筆記本電腦、掌上電腦、平板電腦等。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)5嵌入

9、式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)l20世紀(jì)7080年代出現(xiàn)了微處理器和個(gè)人計(jì)算機(jī)，這是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上最重大的事件之一。l微處理器是指使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運(yùn)算和控制功能的部件。l嵌入式計(jì)算機(jī)也叫單片計(jì)算機(jī)，除了把運(yùn)算器、控制器集成在一起，還把存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備、接口電路等都集成在同一片芯片上。主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成。l嵌入式計(jì)算機(jī)是內(nèi)嵌到其他設(shè)備中的計(jì)算機(jī)，與通用計(jì)算機(jī)在基本原理上沒有原則性區(qū)別，主要區(qū)別在于系統(tǒng)和功能軟件集成在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，即系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件一體化，類似于BIOS的工作方式。由于嵌入式計(jì)算機(jī)軟件固化在芯片

10、上，所以它們的功能和用途一般不再輕易改變。l嵌入式計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，也是種類繁多，形態(tài)多種多樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如計(jì)算器、多媒體播放器、手機(jī)、電視機(jī)頂盒、數(shù)字電視、微波爐、數(shù)碼相機(jī)、電梯、空調(diào)、汽車、自動(dòng)售貨機(jī)等。這些設(shè)備中都包含了嵌入式計(jì)算機(jī)，只是用戶不需要直接與計(jì)算機(jī)接觸，所以它們的存在大多數(shù)人并不知道。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)*1.1.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)l 處理速度快處理速度快l 計(jì)算精度高計(jì)算精度高l 強(qiáng)大的信息存儲(chǔ)能力強(qiáng)大的信息存儲(chǔ)能力l 邏輯判斷能力強(qiáng)邏輯判斷能力強(qiáng)l 自動(dòng)化程度高自動(dòng)化程度高l 通用性強(qiáng)通用性強(qiáng)蘇州大學(xué)蘇州大

11、學(xué)*1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用l 科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）-傳統(tǒng)應(yīng)用傳統(tǒng)應(yīng)用l 過程控制（實(shí)時(shí)控制）過程控制（實(shí)時(shí)控制）l 數(shù)據(jù)處理（信息處理）數(shù)據(jù)處理（信息處理）l 計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算機(jī)輔助n 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-CADn 計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造-CAMn 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)-CIMSn 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)-CAIn 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試-CATn 計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)模擬l 人工智能人工智能l 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)人工智能人工智能具有人工智能的機(jī)器人人工智能(Artificial Intelli

12、gence,AI ) 。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。 實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域：指紋識(shí)別，人臉識(shí)別，視網(wǎng)膜識(shí)別，虹膜識(shí)別，掌紋識(shí)別，專家系統(tǒng)，智能搜索，定理證明，博弈、智能玩具等。 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)l 深藍(lán)與卡斯帕羅夫曾對(duì)弈兩次。l 第一次在1996年2月，卡斯帕羅夫六戰(zhàn)以三勝兩和一負(fù)勝出。l 1997年5月，第二次人機(jī)對(duì)弈。首仗卡斯帕羅夫勝出，第二局深藍(lán)扳回一城。第三、四、五局不分勝負(fù)，直至第六局，卡斯帕羅夫在犯錯(cuò)下，走到第十九步宣布棄權(quán)，隨即結(jié)束這場(chǎng)歷史性的人機(jī)大戰(zhàn)，深藍(lán)研究團(tuán)隊(duì)贏得了700，000美元的獎(jiǎng)金。 會(huì)下棋的機(jī)器人會(huì)下棋的機(jī)器人

13、深藍(lán)深藍(lán) 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)電子恐龍電子恐龍Pleo 一、完全智能Pleo自己會(huì)根據(jù)環(huán)境和情況，決定行走、探索、發(fā)現(xiàn)。二、具有生命特征需要喂食，能夠成長(zhǎng)，有打呼嚕、打哈欠、打噴嚏等生命現(xiàn)象。三、需要互動(dòng)四、超凡的自我學(xué)習(xí)能力Pleo能學(xué)會(huì)“跳舞“”翻身“等動(dòng)作,會(huì)觀察環(huán)境，記錄經(jīng)歷過的事，根據(jù)自己的思考，增長(zhǎng)自我能力。最終會(huì)成長(zhǎng)為一個(gè)具有各種處理問題能力的“生命”體。五、有自我的情感和性格每一只Pleo會(huì)形成自有的性格，能表現(xiàn)出喜、怒、哀、樂等情感。每一只Pleo也會(huì)培育出自己獨(dú)特的性格，沒有兩只完全一樣的Pleo。l 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)*1.1.5計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)l 多極化多極化

14、l 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化n 美國(guó)政府在1993年提出了國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃（National Information Infrastructure，簡(jiǎn)稱NII），即信息高速公路 ?！靶畔⑹?1世紀(jì)最基本的資源之一，傳輸信息的高速通信網(wǎng)和大量聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫等將會(huì)極大的提高全社會(huì)的工作效率和生活質(zhì)量，從根本上改變?nèi)藗児ぷ?、生活、消費(fèi)、教育、娛樂等主要活動(dòng)的方式。”l 智能化智能化蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)信息高速公路提供的信息服務(wù)信息高速公路提供的信息服務(wù)l 數(shù)據(jù)與信息的查詢l 高速通信服務(wù)（電子郵件、電視電話、電視會(huì)議、文檔傳遞等）l 電子教育l 電子娛樂l 電子商務(wù)l 各類應(yīng)急信息服務(wù)請(qǐng)求和社會(huì)保障類電子

15、化服務(wù)（遠(yuǎn)程醫(yī)療和會(huì)診、交通信息管理等）蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.2.1信息的基本單位信息的基本單位比特比特 1什么是比特什么是比特l數(shù)字技術(shù)的處理對(duì)象是數(shù)字技術(shù)的處理對(duì)象是“比特比特” ，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱bit，中文翻譯為，中文翻譯為“二進(jìn)位數(shù)字二進(jìn)位數(shù)字”、“二進(jìn)位二進(jìn)位”或簡(jiǎn)稱為或簡(jiǎn)稱為“位位” l比特只有比特只有2種取值：種取值：0和和1，無大小之分，無大小之分l比特是組成數(shù)字信息的最小單位比特是組成數(shù)字信息的最小單位l計(jì)算機(jī)中的數(shù)值、文字、符號(hào)、圖像、聲音、視頻、命令等都可以使用比特來表示，具體的表示方法就稱為“編碼”或“代碼”。l每個(gè)西文字

16、符用8個(gè)比特表示，每個(gè)漢字至少16個(gè)比特表示，而圖像、聲音和視頻則需要更多的比特才能表示。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)2比特在計(jì)算機(jī)中的表示與存儲(chǔ)l 表示一個(gè)比特需要兩種狀態(tài), 一個(gè)狀態(tài)表示1，另一個(gè)狀態(tài)表示0。l 在CPU中，比特是使用一種被稱為“觸發(fā)器”的雙穩(wěn)態(tài)電路來存儲(chǔ)的。觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)，可分別用來表示“1”或“0”。l 在RAM中用電容器存儲(chǔ)二進(jìn)位信息。當(dāng)電容的兩極加上電壓，它就被充電，電壓去掉后，充電狀態(tài)仍可保持一段時(shí)間，因此可以用電容的兩個(gè)狀態(tài)：充電狀態(tài)和放電狀態(tài)來表示和存儲(chǔ)1個(gè)比特，通常充電狀態(tài)表示“0”，未充電狀態(tài)表示“1”。l 磁盤是利用磁介質(zhì)表面區(qū)域的兩種

17、不同的磁化狀態(tài)來表示比特。磁性材料粒子的兩種不同磁化方向分別用來表示“0”或“1”。l 光盤是通過壓制在光盤面上的微小凹坑來記錄二進(jìn)制信息的。凹坑的邊緣表示“1”，而凹坑和凹坑外的平坦部分表示“0”。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)3存儲(chǔ)容量的計(jì)量單位存儲(chǔ)容量的計(jì)量單位l “字節(jié)”（Byte）大寫字母“B”表示，每個(gè)字節(jié)包含8個(gè)比特l b-位、 B-字節(jié)l 計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器容量通常使用2的冪次方作為單位。經(jīng)常使用的單位有：n KB（千字節(jié)），1KB=210B=1024Bn MB（兆字節(jié)），1MB=220B=1024KBn GB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)），1GB=230B=1024MBn TB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)），1

18、TB=240B=1024GBl 而外存儲(chǔ)器容量經(jīng)常使用10的冪次方來計(jì)算：n 1KB103B1000Bn 1MB106B1000KBn 1GB109B1000MBn 1TB1012B1000GB蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)外存容量在系統(tǒng)中會(huì)變??？外存容量在系統(tǒng)中會(huì)變小？l 標(biāo)明容量是16GB的U盤，系統(tǒng)顯示出來的是（16109）/（102410241024）=14.9GB。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)4比特的傳輸比特的傳輸l 傳輸速率表示每秒鐘可傳輸?shù)亩M(jìn)位數(shù)目。傳輸速率的常用單位有：n 比特/秒(b/s)，也稱“bps”（Bits Per Second的簡(jiǎn)稱）n 千比特/秒(Kb/s)，1Kb/s=103比特秒=1

19、000b/sn 兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特秒=1000Kb/sn 吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特秒=1000Mb/sn 太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特秒=1000Gb/s蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.2.2各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制l 數(shù)的表示規(guī)則就是進(jìn)位計(jì)數(shù)制，也稱為數(shù)制 l 日常生活中，最常用的是十進(jìn)制數(shù) l 計(jì)算機(jī)內(nèi)部廣泛采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)制，這是因?yàn)椋簄 二進(jìn)制運(yùn)算簡(jiǎn)單，運(yùn)算法則少，使計(jì)算機(jī)運(yùn)算器的硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化；n 物理上容易實(shí)現(xiàn)。n 可靠性強(qiáng)。只有兩個(gè)數(shù)字符號(hào)在存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)倪^程中可靠性強(qiáng)，不易出錯(cuò)，同時(shí)，也提高了計(jì)算機(jī)本身的穩(wěn)定性和

20、可靠性；n 二進(jìn)制數(shù)的兩個(gè)符號(hào)“1”和“0”正好與邏輯量“是”和“否”（或 “真”和“假”）相對(duì)應(yīng)，便于表示和進(jìn)行邏輯運(yùn)算。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位進(jìn)位制制計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)規(guī)規(guī)則則基基數(shù)數(shù)可用數(shù)碼可用數(shù)碼后后綴綴二進(jìn)二進(jìn)制制逢逢2進(jìn)進(jìn)120,1B八進(jìn)八進(jìn)制制逢逢8進(jìn)進(jìn)180,1,2,3,4,5,6,7O或或Q十進(jìn)十進(jìn)制制逢逢10進(jìn)進(jìn)1100,1,2,3,4,5,6,7,8,9D十六十六進(jìn)進(jìn)制制逢逢16進(jìn)進(jìn)1160,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C, D,E,FH蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.2.3不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十

21、進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)mnnaaaaaaaa210121.mmnnnnaaaaaaRRRRRR 11001111nmiiiRa(N)R =如十進(jìn)制數(shù)123.45按權(quán)展開應(yīng)為：123.45=110221013100410-1510-2把任意R進(jìn)制數(shù)按照式（1-1）寫成按位權(quán)展開式后，各位數(shù)碼乘以各自的權(quán)值累加，就可以得到該R進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。式（1-1）蘇州大學(xué)蘇州大學(xué) 例：135.67 135.67(10)=1*10+3*10+5*100+6*10+7*10 135.67 (8)=1*8+3*8+5* 80+ 6* 8+7*8 權(quán)權(quán) 權(quán)權(quán) 基數(shù)例: (1101.101)2 =1*23+

22、1*22+0*21+1*20+1*21+0*22+1*23蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-1】把二進(jìn)制數(shù)11011.011轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)解：(11011.011)2=1104+1103+0102+1101+1100+010-1+110-2+110-3=(27.375)10【例1-2】把八進(jìn)制數(shù)64.21轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)解：(64.21)8=681+480+28-1+18-2=(52.265626)10【例1-3】把十六進(jìn)制數(shù)C2.D轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)解：(C2.D)16=12161+2160+1316-1=(194.8125)10蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)l 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換

23、為R進(jìn)制數(shù)的方法是“除基取余法”，也就是將十進(jìn)制整數(shù)不斷除以基數(shù)R，直到商為0，然后將得到的余數(shù)自下而上排列（即首次取得的余數(shù)排在最右）即可。l 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)的方法是“乘基取整法”，也就是將十進(jìn)制小數(shù)不斷乘以基數(shù)R，直到小數(shù)部分為0或者達(dá)到要求的精度為止（小數(shù)部分可能永遠(yuǎn)不會(huì)得到0），然后把每次相乘所得的整數(shù)自上而下排列（即首次取得的整數(shù)排在最左）即可。l 既包含整數(shù)又包含小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)時(shí)，可以將此數(shù)分為整數(shù)和小數(shù)兩個(gè)部分分別轉(zhuǎn)換，然后再連起來即可。十進(jìn)制進(jìn)制 二二(八八,十六十六)進(jìn)制進(jìn)制 2 107 . 1 (低位低位) 2 53 . 1 2 26 . 0 2 1

24、3 . 1 2 6 . 0 2 3 . 1 2 1 . 1 (高位高位) 0 例：例：(107.675)10=(？)2整數(shù)部分：整數(shù)部分：除除2(8,16)取余取余小數(shù)部分：小數(shù)部分：乘乘2(8,16)取整取整 0.675 高位高位 *) 2 . 1.350 0.350 *) 2 . 0.700 0.700 *) 2 1.400 低位低位 解答： A)整數(shù)(107)10 = (0110 1011)2 B)小數(shù)(0.675) 10 =(0.101) 2 （107.675)10=(110 1011.101)2蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-4】將十進(jìn)制數(shù)142轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 2 142 2 71 0 2

25、35 1 2 17 1 2 8 1 2 4 0 2 2 0 2 1 0 0 1 高 位 低 位 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-5】將十進(jìn)制數(shù)142轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù) 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-6】將十進(jìn)制數(shù)142轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-7】將十進(jìn)制數(shù)0.675轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)（精確到4位小數(shù)） 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-8】將十進(jìn)制數(shù)0.675轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)（精確到4位小數(shù)）蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-9】將十進(jìn)制數(shù)0.675轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)（精確到4位小數(shù)） 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-10】將十進(jìn)制數(shù)142.675轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)（精確到4位小數(shù)）。解： 由例4-4和例4-7可知：(142.675)

26、10(10001110.1010)2【例1-11】將十進(jìn)制數(shù)142.675轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)（精確到4位小數(shù)）。解：由例4-5和例4-8可知：(142.675)10(216.5314)8【例1-12】將十進(jìn)制數(shù)142.675轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)（精確到4位小數(shù)）。解：由例4-6和例4-9可知：(142.675)10(8E.ACCC)16蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)3二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（1）表表1-2不同進(jìn)制數(shù)的關(guān)系不同進(jìn)制數(shù)的關(guān)系十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制0000000100011120010223001133401

27、0044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)3二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（2）l 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)的規(guī)則是：以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分自右向左，小數(shù)部分自左向右，每3位為一組，不足3位用0補(bǔ)足，然后分別將每個(gè)3位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的1位八進(jìn)制數(shù)。l 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的規(guī)則是：以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分自右向左，小數(shù)部分自左向右，每4位為一組，不足4位用0補(bǔ)足，然后分

28、別將每個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的1位十六進(jìn)制數(shù)。l 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的規(guī)則是：把1個(gè)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制數(shù)。l 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的規(guī)則是：把1個(gè)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-13】把二進(jìn)制數(shù)1101111010.10101轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-14】把二進(jìn)制數(shù)1101111010.10101轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-15】把八進(jìn)制數(shù)215.76轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-16】把十六進(jìn)制數(shù)3B6.7轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.2.4二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算1算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算加法：0+0=0

29、0+1=11+0=11+1=0（向高位進(jìn)1）減法：0-0=00-1=1（向高位借1） 1-0=11-1=0 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué) 2.邏輯運(yùn)算 A)邏輯加“或”（）規(guī)則：00=0 0 1=1 1 0=1 1 1=1 有有1出出1，全，全0出出0規(guī)則：0 1=0 1 0=0 0 0=0 1 1=1 有有0出出0，全，全1出出1 C）取反 （ 非） 0變成1，1變成0 B)邏輯乘“與”（ ） 例例3:(3:(10010100)反反=？ ( (10010100 )反反=01101011 歸納總結(jié)歸納總結(jié)：算術(shù)運(yùn)算會(huì)發(fā)生：算術(shù)運(yùn)算會(huì)發(fā)生進(jìn)位進(jìn)位和和 借位借位處理處理，而邏輯運(yùn)算則而邏輯運(yùn)算則按位獨(dú)立按位獨(dú)

30、立， 位與位之間不發(fā)生關(guān)系位與位之間不發(fā)生關(guān)系例例2：100101000011001000110010 10010100 ) 00110010 00010000 例1：10010100 00110010 10010100 ) 00110010 10110110蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)【例1-17】分別求11001011+10010101，11001011-10010101，1100101110010101，1100101110010101，11001011 10010101。 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)練習(xí)(1)1.( 110101101)2=( )8 =( )162. 11011011+10101010=3.

31、 10111010-10011001=4. 10001100或10101011=5. 10110101與10110011=蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)練習(xí)(1) 6. (85)10=( )2=( )16 7. (147)10=( )2 8. (70)8=( )2=( )16 9. (7B)16=( )10 10. (9C)16=( )2=( )8 11. (10110011)2和(11011001)2“與”運(yùn)算，再和(10101011)2“或”，其結(jié)果為-。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)練習(xí) (2)1. 64Kb/s = ? B/s2. 傳輸速率為9600b/s，則每分鐘能傳送多少字節(jié)？蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)答案 (1)1.

32、 (655)8 ,( 1AD)162. 1100001013. 001000014. 101011115. 10110001蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)答案 (1)6. (1010101)2 ; (55)167. (10010011)28. (111000)2 ; (38)169. (123)1010. (10011100)2 ; (234)811. (10010001)2 ;(10111011)2蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)答案 (2)1. 8192B/s2. 72000B 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)1.2.5數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示（數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示（1）l 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值信息分為整數(shù)和實(shí)數(shù)兩大類。l 整數(shù)不使用小數(shù)點(diǎn)，或

33、者說小數(shù)點(diǎn)始終隱含在個(gè)位數(shù)的右面，所以整數(shù)也叫做“定點(diǎn)數(shù)”。l 實(shí)數(shù)通常是指既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的數(shù)，由于實(shí)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)不固定，所以實(shí)數(shù)在計(jì)算機(jī)中也稱為“浮點(diǎn)數(shù)”。計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)分為 數(shù)值型數(shù)據(jù) 非數(shù)值型數(shù)據(jù) 圖形 音樂 活動(dòng)影像 語言、文字蘇州大學(xué)蘇州大學(xué) 數(shù)值數(shù)據(jù)整數(shù)實(shí)數(shù)正整數(shù)(不帶符號(hào))整數(shù)(帶符號(hào))1整數(shù)的表示整數(shù)的表示蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)無符號(hào)整數(shù)的表示無符號(hào)整數(shù)的表示l無符號(hào)整數(shù)的所有位數(shù)都用于表示數(shù)值大小。 l如果用n位來表示一個(gè)無符號(hào)整數(shù)，則可以表示的數(shù)據(jù)范圍為02n-1。如一個(gè)8位無符號(hào)整數(shù)的表示范圍為0255，一個(gè)16位無符號(hào)整數(shù)的表示范圍為065535。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)帶符

34、號(hào)整數(shù)的表示帶符號(hào)整數(shù)的表示 原碼帶符號(hào)整數(shù)的最高位是符號(hào)位。“0”表示“+”，即正數(shù)；“1”表示“-”，即負(fù)數(shù)。除符號(hào)位之外的其余各位用來表示數(shù)值的大小。如: 00110110= +5410110110= -54這種表示法叫做“原碼”。原碼的表示范圍取決于數(shù)值的長(zhǎng)度。n位原碼可表示的數(shù)值范圍是-2n-1+12n-1-1。如一個(gè)8位原碼的表示范圍是-127127，一個(gè)16位原碼的表示范圍是-3276732767?！?”在原碼中有兩種不同的表示方法：“+0”的編碼是“00000000”， “-0”的編碼是“10000000”。 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué) 反碼正數(shù)，反碼和原碼相同的負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位仍是“1

35、”，其余各位是原碼的每一位取反得到的結(jié)果。如：（-54）原=10110110 （-54）反=11001001n位反碼表示的數(shù)值范圍是-2n-1+12n-1-1。如一個(gè)8位反碼的表示范圍是-127127，一個(gè)16位反碼的表示范圍是-3276732767。在反碼中“0”的表示方法也有兩種：“+0”的編碼是“00000000”，而“-0”的編碼是“11111111”。 蘇州大學(xué)蘇州大學(xué) 補(bǔ)碼正數(shù)，補(bǔ)碼和原碼是相同的負(fù)數(shù)補(bǔ)碼符號(hào)位仍是“1”，其余各位是原碼的每一位取反后再在末位加1得到的結(jié)果。如：（-54）原=10110110 （-54）補(bǔ)=11001010補(bǔ)碼中“+0”與“-0”的編碼保持一致補(bǔ)碼

36、“+0”的編碼是“00000000”，而“-0”的編碼是（11111111+1），即“100000000”。由于只允許用8位來表示，故只取后8位，即“00000000”。n位補(bǔ)碼可表示的數(shù)值范圍是-2n-12n-1-1。如一個(gè)8位補(bǔ)碼的表示范圍是-128127，一個(gè)16位補(bǔ)碼的表示范圍是-3276832767。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)“變號(hào)操作” ：不管是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，只要把它所有位數(shù)取反以后加1，就得到該數(shù)的相反數(shù)。這樣，X-Y就可以變成X+（-Y）。如：“-54”的補(bǔ)碼是“11001010”，取反后得“00110101”，加“1”得到“00110110”，正好就是“+54”的補(bǔ)碼。蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)

37、*2實(shí)數(shù)的表示實(shí)數(shù)的表示l 實(shí)數(shù)又叫浮點(diǎn)數(shù)l 浮點(diǎn)表示法是指實(shí)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)可以使用階碼和尾數(shù)兩個(gè)部分來表示。階碼是一個(gè)整數(shù)，用于表示小數(shù)點(diǎn)在該數(shù)中的位置，階碼位數(shù)越多表示數(shù)的范圍越大。尾數(shù)是一個(gè)純小數(shù)，用于表示有效數(shù)值。 10010101.11=100101011.12110010101.11=0.100101011121000二進(jìn)制數(shù)在實(shí)際表示時(shí)，階碼中的指數(shù)是十進(jìn)制數(shù)，而不是二進(jìn)制數(shù)。如：10010101.11=0.100101011128蘇州大學(xué)蘇州大學(xué)l （1）單精度浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)時(shí)占4個(gè)字節(jié)，即32位；l （2）如果浮點(diǎn)數(shù)是正數(shù)，符號(hào)位為0，否則為1；l （3）尾數(shù)用原碼表示，且最高位總是1。為節(jié)省空間，1和小數(shù)點(diǎn)不存儲(chǔ)。l （4）偏移階碼是帶有偏移量127的無符號(hào)整數(shù)。l 【例】32位單精度浮點(diǎn)數(shù)表示如下，其十進(jìn)制數(shù)值是多少