第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論前言談?wù)勀銏?bào)計(jì)算機(jī)類專業(yè)的想法。談?wù)勀銏?bào)計(jì)算機(jī)類專業(yè)的想法。談?wù)勀銓τ?jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)。談?wù)勀銓τ?jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)。談?wù)剬τ?jì)算機(jī)的工作原理認(rèn)識(shí)。談?wù)剬τ?jì)算機(jī)的工作原理認(rèn)識(shí)。為什么要學(xué)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這門課？為什么要學(xué)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這門課？如何學(xué)好計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這門課？如何學(xué)好計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這門課？課程的作用從學(xué)科整體出發(fā)，綜述性地、深入淺從學(xué)科整體出發(fā)，綜述性地、深入淺出地介紹計(jì)算機(jī)學(xué)科的有關(guān)知識(shí)與技出地介紹計(jì)算機(jī)學(xué)科的有關(guān)知識(shí)與技能，起能，起導(dǎo)向的作用導(dǎo)向的作用是從事計(jì)算機(jī)信息學(xué)科學(xué)習(xí)學(xué)生的是從事計(jì)算機(jī)信息學(xué)科學(xué)習(xí)學(xué)生的“導(dǎo)游圖導(dǎo)游圖”，是對整個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科有，是對整個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科有一個(gè)一個(gè)鳥瞰式的縱覽鳥瞰式的縱覽

2、。學(xué)習(xí)目的理解計(jì)算機(jī)會(huì)理解計(jì)算機(jī)會(huì)“自動(dòng)計(jì)算自動(dòng)計(jì)算”的基本原理的基本原理掌握計(jì)算機(jī)的最基本的知識(shí)掌握計(jì)算機(jī)的最基本的知識(shí)上機(jī)能掌握計(jì)算機(jī)的基本操作上機(jī)能掌握計(jì)算機(jī)的基本操作知道計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的主要方向和發(fā)展趨勢知道計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的主要方向和發(fā)展趨勢明白計(jì)算機(jī)專業(yè)所開各課程的意義和作用明白計(jì)算機(jī)專業(yè)所開各課程的意義和作用弄清各門課程間的聯(lián)系。弄清各門課程間的聯(lián)系。課程的學(xué)習(xí)方法重視學(xué)科的科學(xué)思想、方法的把握。重視學(xué)科的科學(xué)思想、方法的把握。從宏觀入手把握問題，不糾纏于個(gè)別細(xì)節(jié)，從宏觀入手把握問題，不糾纏于個(gè)別細(xì)節(jié)，從學(xué)科體系上把握整個(gè)知識(shí)體系。從學(xué)科體系上把握整個(gè)知識(shí)體系。重視實(shí)踐和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，和

3、計(jì)算機(jī)專重視實(shí)踐和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，和計(jì)算機(jī)專業(yè)技能課訓(xùn)練緊密結(jié)合業(yè)技能課訓(xùn)練緊密結(jié)合提高計(jì)算機(jī)的操作能力提高計(jì)算機(jī)的操作能力計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用方向很多計(jì)算機(jī)應(yīng)用方向很多, ,潮流也很新潮流也很新, ,許許多人這學(xué)一點(diǎn)多人這學(xué)一點(diǎn), ,那個(gè)學(xué)一點(diǎn)那個(gè)學(xué)一點(diǎn), ,結(jié)果個(gè)個(gè)結(jié)果個(gè)個(gè)都不精通都不精通. .總覺得是在原地打轉(zhuǎn)總覺得是在原地打轉(zhuǎn). . 作為計(jì)算機(jī)的學(xué)生要做到面廣且專作為計(jì)算機(jī)的學(xué)生要做到面廣且專. .即對計(jì)算機(jī)的每一個(gè)領(lǐng)域都要了解即對計(jì)算機(jī)的每一個(gè)領(lǐng)域都要了解, ,專專業(yè)知識(shí)要專業(yè)知識(shí)要專, ,對一個(gè)方向的專業(yè)知識(shí)要對一個(gè)方向的專業(yè)知識(shí)要精通精通. . 教學(xué)形式和考核辦法教學(xué)形式教

4、學(xué)形式幻燈片 +教材，以及與計(jì)算機(jī)相關(guān) 的讀物?？己宿k法考核辦法總成績=開卷考試（70）平時(shí)成績（30%）閱讀參考書計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)科學(xué)概論（第八版）計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)科學(xué)概論（第八版）Computer Science : an Computer Science : an overviewoverview， 美美J.Glenn BrookshearJ.Glenn Brookshear著，王保江等譯，著，王保江等譯， 人民人民郵電出版社，郵電出版社，20032003年年9 9月。月。黃榮勝等編黃榮勝等編 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論 北京北京 人民郵電出版社人民郵電出版社 20022002

5、年年王玉龍等編王玉龍等編 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 2012 2012年年計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論（第計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論（第2 2版），【美國】版），【美國】Firouz MosharrafFirouz Mosharraf著，劉藝譯，機(jī)械工業(yè)出版社，著，劉藝譯，機(jī)械工業(yè)出版社，20092009計(jì)算機(jī)科學(xué)概論（第計(jì)算機(jī)科學(xué)概論（第1010版），【美】版），【美】J.Glenn Brookshear J.Glenn Brookshear 著，劉藝等譯，人民郵電出版社，著，劉藝等譯，人民郵電出版社，20092009第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)8ENIACENI

6、AC是世界公認(rèn)的第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。是世界公認(rèn)的第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。19461946年年2 2月月由美國賓州大學(xué)的莫克萊和?？颂匮兄疲挥擅绹e州大學(xué)的莫克萊和?？颂匮兄?；1800018000多個(gè)多個(gè)電子管電子管、15001500多個(gè)多個(gè)繼電器繼電器、占地占地170170平方米平方米、重量重量3030噸、噸、計(jì)算速計(jì)算速度度5 5千次千次/ /秒；每次至多只能秒；每次至多只能存儲(chǔ)存儲(chǔ)2020個(gè)個(gè)十進(jìn)制數(shù)；十進(jìn)制數(shù)；弱點(diǎn)：存儲(chǔ)容量小，尚未采用弱點(diǎn)：存儲(chǔ)容量小，尚未采用“程序存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)”方式；電子管太多方式；電子管太多 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

7、基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)9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。性理論；提出了定義機(jī)器智能的圖靈測試。馮馮諾依曼貢獻(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)。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。馮馮. .諾依曼諾依曼圖圖 靈靈 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第

8、1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)10所謂所謂現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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)。舊落后的機(jī)械或繼電器技術(shù)。 以構(gòu)成以構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件的邏輯元件為標(biāo)志計(jì)算機(jī)硬件的邏輯元件為標(biāo)志，大致經(jīng)歷了，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)等超大規(guī)模集電路計(jì)算機(jī)等四個(gè)發(fā)展階段四個(gè)發(fā)展階段。 重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)11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

9、？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)：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：電子器件不同微型機(jī)：微型機(jī)：微處理器的位數(shù) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)12特點(diǎn)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)器典型機(jī)器 ENIAC、EDVAC、UNIVAC、 IBM 701、 IBM 650 應(yīng)用應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算1. 第一代電子計(jì)算機(jī)第一代電子計(jì)算機(jī) 上

10、一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)13特點(diǎn)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)器典型機(jī)器IBM 的7090、7094、7040、7044應(yīng)用應(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)第二代電子計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)14 特點(diǎn)特點(diǎn) 使用中、小規(guī)模集成電路作為邏輯開

11、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)器典型機(jī)器IBM 370系列、 IBM 360系列、富士通F230系列等。 應(yīng)用應(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)第三代電子計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)15特點(diǎn)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

12、，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)第四代電子計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)16人工智能（人工智能（AIAI）：）：是研究如何用人工的方法和技術(shù)來模仿、是研究如何

13、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)某些延伸和擴(kuò)展人的智能，以實(shí)現(xiàn)某些“機(jī)器思維機(jī)器思維”或腦力勞動(dòng)自或腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的一門學(xué)科。動(dòng)化的一門學(xué)科。第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FGCS:):FGCS:): 就是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，智能計(jì)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：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)人工智能和第五代電子計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一

14、頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)17巨型機(jī)巨型機(jī)(Super computer)(Super computer)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的價(jià)格昂貴、功又稱超級(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)。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。社會(huì)模擬等。 它從技術(shù)上朝兩個(gè)方向發(fā)展：它從技術(shù)上朝兩個(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)：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）、CR

15、AY-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。巨巨 型型 機(jī)機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)18運(yùn)算速度可達(dá)運(yùn)算速度可達(dá)5000億次的億次的“神威神威”計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)19 微型計(jì)算機(jī)的分代是以微型計(jì)算機(jī)的分代是以微處理器的位數(shù)微處理器的位數(shù)為依據(jù)的，為依據(jù)的，共分四代：共分四代： 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

16、機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)20特點(diǎn)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CPUCPU舉例舉例40041. 第一代微型計(jì)算機(jī)第一代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)21特點(diǎn)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（微處理器（CPUCPU）舉例）舉

17、例Intel 8080、Intel 8085、M6800、Z-8080802. 第二代微型計(jì)算機(jī)第二代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)22特點(diǎn)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（微處理器（CPUCPU）舉例：）舉例：Intel 8086、Intel 8088 、Intel 80286、M680003. 第三代微型計(jì)算機(jī)第三代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)

18、算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)23特點(diǎn)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（微處理器（CPUCPU）舉例）舉例Intel 80386、Intel 80486、奔騰系列等4. 第四代微型計(jì)算機(jī)第四代微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)24筆記本電腦：筆記本電腦：體積更小、重量更輕的便攜式微型機(jī) 單片計(jì)算機(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)

19、階段：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)其他微型計(jì)算機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)25 教學(xué)目的教學(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)教學(xué)重點(diǎn) 計(jì)算機(jī)硬件組成及各部分功能 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)26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？計(jì)算機(jī)的內(nèi)部有

20、哪些部件組成？ 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)27概念 硬件系統(tǒng)：指由電子部件和機(jī)電裝置組成的計(jì)算硬件系統(tǒng)：指由電子部件和機(jī)電裝置組成的計(jì)算機(jī)實(shí)體。機(jī)實(shí)體。 軟件系統(tǒng)：指為計(jì)算機(jī)工作服務(wù)的全部技術(shù)資料軟件系統(tǒng)：指為計(jì)算機(jī)工作服務(wù)的全部技術(shù)資料和各種程序。和各種程序。功能 硬件的功能：接受計(jì)算機(jī)程序硬件的功能：接受計(jì)算機(jī)程序, ,并在程序的控制下并在程序的控制下完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。 軟件的功能：保證計(jì)算機(jī)硬件的功能得以充分發(fā)軟件的功能：保證計(jì)算機(jī)硬件的功能得以充分發(fā)揮，并為用戶提供一個(gè)寬

21、松的工作環(huán)境。揮，并為用戶提供一個(gè)寬松的工作環(huán)境。關(guān)系二者缺一不可，沒有軟件的計(jì)算機(jī)稱為二者缺一不可，沒有軟件的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)裸機(jī)” ” 裸機(jī)不能做任何工作。裸機(jī)不能做任何工作。硬件是組成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)硬件是組成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ), ,軟件則是其靈魂軟件則是其靈魂 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)28負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算和邏輯運(yùn)算即數(shù)據(jù)的加即數(shù)據(jù)的加工處理工處理實(shí) 現(xiàn) 記 憶實(shí) 現(xiàn) 記 憶功能的部件功能的部件用來存放計(jì)用來存放計(jì)算程序及參算程序及參與運(yùn)算的各與運(yùn)算的各種數(shù)據(jù)。種數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算

22、器控制器控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算實(shí)現(xiàn)計(jì)算程序和原始程序和原始數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)的輸入負(fù)責(zé)對程負(fù)責(zé)對程序規(guī)定的控序規(guī)定的控制信息進(jìn)行制信息進(jìn)行分析、控制分析、控制并協(xié)調(diào)輸入、并協(xié)調(diào)輸入、輸出操作或輸出操作或內(nèi)存訪問內(nèi)存訪問輸出設(shè)備輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的輸出結(jié)果的輸出重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)29結(jié)果結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中央處理器中央處理器取數(shù)取數(shù)存數(shù)存數(shù)外外 部部 設(shè)設(shè) 備備 接接 口口輸輸 入入 設(shè)設(shè) 備備輸輸 出出 設(shè)設(shè) 備備外外 存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算器控控 制制 器器程序程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)外設(shè)外

23、設(shè)主主 機(jī)機(jī) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)30 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)31馮諾依曼型計(jì)算機(jī)兩大特征： 程序存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)采用二進(jìn)制采用二進(jìn)制 重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)32 教學(xué)目的教學(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)教學(xué)重點(diǎn)不同進(jìn)制數(shù)

24、之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示字符編碼第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)33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、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)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？內(nèi)部是如何保存的？ 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)34按形表示按一定的編碼方法來表示數(shù)據(jù)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表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法12 上一頁上一頁 返返 回回下一

25、頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)351. 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 )。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)36例：十進(jìn)制數(shù) 1 2 3 4 5 . 6 7 8 0 9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

26、多項(xiàng)式表示法。如下例： 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)字具有不同的如上所示，處在不同位置的數(shù)字具有不同的“權(quán)權(quán)”，并列計(jì)數(shù)法，也稱，并列計(jì)數(shù)法，也稱位置表示法。位置表示法。萬 千 百 十 個(gè)位 位 位 位 位小數(shù)點(diǎn)十 百 千 萬 十萬分 分 分 分 分 位 位 位 位 位并列表示法并列表示法12345.67809 = 1104 + 2103 + 3102 + 4101 + 510 0 + 610-1 + 710-2 + 810-3 + 0 10-4 + 910 - 5 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第

27、第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)37進(jìn)位制數(shù)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。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)38不同數(shù)制表示 在數(shù)碼的右下角注在數(shù)碼的右下角注明數(shù)制或在數(shù)的后面明數(shù)制或在

28、數(shù)的后面加一個(gè)字母。加一個(gè)字母。 B：二進(jìn)制數(shù)：二進(jìn)制數(shù) Q：八進(jìn)制數(shù)：八進(jìn)制數(shù) D：十進(jìn)制數(shù)：十進(jìn)制數(shù) H：十六進(jìn)制數(shù)：十六進(jìn)制數(shù)不同數(shù)制特點(diǎn)進(jìn)位計(jì)數(shù)制方式進(jìn)位計(jì)數(shù)制方式: :每每種數(shù)制使用數(shù)碼個(gè)數(shù)種數(shù)制使用數(shù)碼個(gè)數(shù)R R稱為基數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù)稱為基數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù)制編碼符合制編碼符合“逢逢R R進(jìn)位進(jìn)位”規(guī)則。規(guī)則。位權(quán)表示法位權(quán)表示法: :數(shù)制中數(shù)制中每一固定位置對應(yīng)的每一固定位置對應(yīng)的單位值稱為權(quán)，處于單位值稱為權(quán)，處于不同位置數(shù)碼代表的不同位置數(shù)碼代表的值與它所在位置權(quán)值值與它所在位置權(quán)值有關(guān)。有關(guān)。12 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

29、基礎(chǔ)知識(shí)39進(jìn)位制進(jìn)位制二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制 十十 六六 進(jìn)進(jìn) 制制規(guī)規(guī) 則則基基 數(shù)數(shù)數(shù)數(shù) 碼碼 權(quán)權(quán)形式表示形式表示逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一R=2 0,12iB逢八進(jìn)一逢八進(jìn)一 R=80,1,2,78iQ逢十進(jìn)一逢十進(jìn)一 R=100,1,2, ,910iD逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一 R=160,1,9,A,B,C,D,E,F16iH重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)40使用按權(quán)相加法，即使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對應(yīng)的權(quán)相乘，其積對應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該相加，和數(shù)即為與該R R進(jìn)

30、制數(shù)相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。進(jìn)制數(shù)。 整數(shù)的轉(zhuǎn)換整數(shù)的轉(zhuǎn)換: :采用除采用除R R取余法。從最后一次除取余法。從最后一次除得余數(shù)讀起（即從高位得余數(shù)讀起（即從高位到低位）。到低位）。 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換: :采采用乘用乘R R取整法，將所得取整法，將所得小數(shù)從第一次乘得整數(shù)小數(shù)從第一次乘得整數(shù)讀起，就是這個(gè)十進(jìn)制讀起，就是這個(gè)十進(jìn)制小數(shù)所對應(yīng)的小數(shù)所對應(yīng)的R R進(jìn)制小進(jìn)制小數(shù)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)重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)41 分析：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

31、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)(1100101.101)2 2=1=12 26 6+1+12 25 5+0+02 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1 + 0 + 02 2-2-2+1+12 2-3-3=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =（101.625101.625）1010即即 （1100101.1011100101.101）2 2= =（101.625101.625）1010例例1：求（：求（1

32、100101.101）2 的等值十進(jìn)制數(shù)。的等值十進(jìn)制數(shù)。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 33 解:先求（66）10等值二進(jìn)制數(shù) 余數(shù) 2 66即（即（6666）1010= =（1000010) 1000010) 2 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：注意：十進(jìn)制小數(shù)不一定都能轉(zhuǎn)換十進(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。時(shí)要取近

33、似值，有換算誤差存在。01684210100001例例2：求（：求（66.625）10 等值二進(jìn)制數(shù)等值二進(jìn)制數(shù) 分析：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。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)43二進(jìn)制、八二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制、十六進(jìn)制間轉(zhuǎn)換進(jìn)制間轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù) “三位并一位三位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每三位一組，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)，添最高位不足三位時(shí)，添0 0補(bǔ)足三位；補(bǔ)足

34、三位； 小數(shù)部分從左至右，每三位一組最低有效位不足三小數(shù)部分從左至右，每三位一組最低有效位不足三位時(shí)，添位時(shí)，添0 0補(bǔ)足三位。補(bǔ)足三位。 各組三位二進(jìn)制數(shù)按各組三位二進(jìn)制數(shù)按2 22 2，2 21 1，2 20 0權(quán)展開后相加，權(quán)展開后相加， 得到一個(gè)八進(jìn)制數(shù)得到一個(gè)八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) “一位拆三位一位拆三位” 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)連接即可接即可二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) “四位并一位四位并一位” 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每四位一組，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

35、不足四位時(shí)，添最高位不足四位時(shí)，添0 0補(bǔ)足四位；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)，添位時(shí)，添0 0補(bǔ)足四位。補(bǔ)足四位。 各組四位二進(jìn)制數(shù)按各組四位二進(jìn)制數(shù)按2 23 3, 2 22 2，2 21 1，2 20 0權(quán)展開后相加，權(quán)展開后相加， 得到一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)得到一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) “一位拆四位一位拆四位” 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)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)連接即可連接即可重點(diǎn)重點(diǎn) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)

36、知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)44解： 001 010 111 011 . 001 011 100 1 2 7 3 . 1 3 4 即： (1010111011.0010111)2=(1273.134)8例例3：將（：將（1010111011.0010111)2 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 為八進(jìn)制數(shù)為八進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“三位并一位三位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。例例4：將（：將（2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“一位拆三位一位拆三位”的原則，對八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。 解： 2 7 5 4 . 4 1 010

37、111 101 100 . 100 001 即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)45解： 0010 1101 0101 0111 0100 2 D 5 . 7 4 即： （1011010101.011101)2=(2D5.74)16例例5：將（：將（1011010101.011101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“四位并一位四位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。例例6：將（：將（5A0B.0C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制

38、數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 分析：分析：按照按照“一位拆四位一位拆四位”的原則，對十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。的原則，對十六進(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 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)46概念指計(jì)算機(jī)中的指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)的表示方式的數(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，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

39、表示的數(shù)值范圍為：能表示的數(shù)值范圍為： 00000000-01111111 00000000-01111111 即即0-0-（7 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，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：能表示的范圍為： 0.00000000.1111111 0.00000000.1111111 即即0-0-（1- 1- -7-7 ） 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)47浮點(diǎn)表示法浮點(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)

40、浮動(dòng)” 的的數(shù)的表示方式：通過階碼和尾數(shù)表示：數(shù)的表示方式：通過階碼和尾數(shù)表示： N=2 N=2E E ( (S) 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)。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)48階碼階碼尾數(shù)尾數(shù)階符階符尾尾符符例：二進(jìn)制數(shù)例：二進(jìn)制數(shù)101.1和和10.11的浮點(diǎn)表示形式為的浮點(diǎn)表示形式為 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

41、基礎(chǔ)知識(shí)49真值真值一個(gè)數(shù)的正號(hào)用十表一個(gè)數(shù)的正號(hào)用十表示；負(fù)號(hào)用示；負(fù)號(hào)用”一一”表表示，即為該數(shù)的真值示，即為該數(shù)的真值。例如：十進(jìn)制數(shù)。例如：十進(jìn)制數(shù)+13.5+13.5二進(jìn)制的真二進(jìn)制的真值為值為+1101.1;+1101.1;十進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)數(shù)-13.5-13.5二進(jìn)制的二進(jìn)制的真值為真值為-1101.1-1101.1機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)以以0 0表示正數(shù)的符表示正數(shù)的符號(hào)，以號(hào)，以1 1表示負(fù)數(shù)表示負(fù)數(shù)的符號(hào)，并且每一的符號(hào)，并且每一位的數(shù)值也用位的數(shù)值也用0 0和和1 1表示之后，這樣的表示之后，這樣的數(shù)叫數(shù)叫機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)，有時(shí)，有時(shí)也叫做機(jī)器碼也叫做機(jī)器碼符號(hào)化符號(hào)化好處好處可以方便的存

42、儲(chǔ)；在可以方便的存儲(chǔ)；在做乘法或除法時(shí)，把做乘法或除法時(shí)，把數(shù)的符號(hào)位按位相加數(shù)的符號(hào)位按位相加后，就得到結(jié)果的符后，就得到結(jié)果的符號(hào)位。其規(guī)則是正數(shù)號(hào)位。其規(guī)則是正數(shù)乘正數(shù)，符號(hào)按位相乘正數(shù)，符號(hào)按位相加得加得0 0；正數(shù)乘負(fù)數(shù)，；正數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得符號(hào)按位相加得 1 1；負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得位相加得0 0。數(shù)符（數(shù)符（+/-+/-）+ +尾數(shù)（數(shù)值的絕對值尾數(shù)（數(shù)值的絕對值）符號(hào)（符號(hào)（+/-+/-）數(shù)碼化；）數(shù)碼化；最高位：最高位：“0 0”表示表示“+ +”，“1 1”表示表示“- -機(jī)器數(shù)的分類機(jī)器數(shù)的分類原碼、反碼、補(bǔ)碼原碼、反碼、補(bǔ)碼 上一頁上一頁

43、 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)50 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 0和和1 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。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)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)

44、雜程度。 符號(hào)位+尾數(shù)部分（真值）原碼表示法原碼表示法 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)51表示方法表示方法對于正數(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)?，l變?yōu)?。對于X=-Xn-2Xn-3X0，則反碼為X反=1特點(diǎn)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；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)值部分按位取反負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反反碼表示法反碼表示法

45、 032X.XXn-n- 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)52表示方法表示方法對于正數(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)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；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)值部分按位取反加負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反加1補(bǔ)補(bǔ) 碼碼 表表 示示 法法 032

46、X.XXn-n- 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)53符號(hào)、S 0、1數(shù)值位不變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)律記住規(guī)律 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)54例例7 7：已知計(jì)算機(jī)字長為：已知計(jì)算機(jī)字長為8 8位，試寫出二進(jìn)制位，試寫出二進(jìn)制101010101010和和101010101010的機(jī)器中表示的原碼、反碼和補(bǔ)碼。的機(jī)器中表示的原碼、反碼和補(bǔ)碼。解：設(shè)該機(jī)器

47、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)用舉例原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)55例例8 8：已知：已知XX補(bǔ)補(bǔ)101101101101，求真值，求真值X 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= -1001

48、1原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)56位（位（Bit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)（字節(jié)（Byte）：最常用的基本單位K（kilobyte） 字節(jié) 1KB =210B=1024 ByteM（megabyte）字節(jié) 1MB = 220B=1024 KBG（gigabyte） 字節(jié) 1GB = 230B=1024 MB T（terabyte）字節(jié) 1TB = 240B=1024GBb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0= 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系

49、統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)57 什么是編碼？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。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)58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)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)制碼的形式制碼的形式( (四位二進(jìn)制碼四位二進(jìn)制碼) )，又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)，又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)( (每四位每四位二進(jìn)制碼是一位十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制碼是一位十

50、進(jìn)制數(shù)) )。 例例1 1（931931）1010= =（？）（？）BCDBCD 解解: :（ 9 9 3 3 1 1) )10 10 = =( (10011001 00110011 00010001) )BCD BCD 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)59十進(jìn)制十進(jìn)制BCD碼碼十進(jìn)制十進(jìn)制BCD碼碼00000501011000160110200107011130011810004010091001 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)60課堂交互問題：已知(1101.01)

51、2，求其對應(yīng)的BCD編碼？ 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)61 教學(xué)目的教學(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)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)算第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)62教學(xué)引入教學(xué)引入 1+1=2 1+1=2 1+1=10 1+1=10 1+1=1 1+1=1? 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)63計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算

52、：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：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) ) 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)64例例9. 9. （10101010）2 2+ +（01010101）2 2= =（？）（？）2 2 1 0 1 01 0 1 0 + + 0

53、1 0 10 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 + 5 15 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)65例例10. 10. （11101110）2 2 （10011001）2 2= =（？）（？）2 2 1 1 1 01 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 14 9 5 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)66例例11. 11. （11001100）2 2（10011001）2 2= =（？）（？）2 2 被乘數(shù) 1 1 0

54、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 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)67例例12. 12. （10010111001011）2 2（101101）2 2= =（？）（？）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 ) 751 11 115252505 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)

55、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)68二進(jìn)制乘法可以由二進(jìn)制乘法可以由“加法加法”和和“移位移位”兩種操作實(shí)兩種操作實(shí)現(xiàn)。除法可以由現(xiàn)。除法可以由“減法減法”和和“移位移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)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?？蓪?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。計(jì)算機(jī)中，加減法通常都用補(bǔ)碼進(jìn)行。 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)69分析：分析：運(yùn)算公式運(yùn)算公式 x x補(bǔ)補(bǔ)+ +y y補(bǔ)補(bǔ) = =x+yx+y補(bǔ)補(bǔ) 例例16 設(shè)設(shè)x=+x=+0 01 11 1

56、0 01 11 10 0， y= y=1 11 11 11 10 00 01 1 求：求： x+y=?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)=0,0110110y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)算例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算 P24 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)70例例17 17 設(shè)設(shè)x=+x=+1 10 01 10 00 01 11 1，

57、 y=+ y=+0 01 10 00 01 10 01 1 求求x+y=?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)算例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)71例例18 18 設(shè)設(shè)x=x=- -1 10 00 00 00 01 11 1， y= y=- -0

58、01 10 00 00 00 01 1 求求x+y=?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)算例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 注意書上錯(cuò)誤注意書上錯(cuò)誤第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)72例例19 19 設(shè)設(shè)x=+x=+1 10 00 00 01 10 01 1， y

59、=+ y=+1 11 10 00 01 11 11 1 求：求： x+y=?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：如何判斷溢出現(xiàn)象？例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算 上一頁上一頁 返返 回回下一頁下一頁 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)73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) + 1，00