大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 概 述電子計(jì)算機(jī)是一種能高速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地對預(yù)先存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的電子設(shè)備。由于它能模擬人大腦處理各種信息的部分功能，故又俗稱電腦。電子計(jì)算機(jī)是人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明創(chuàng)造之一，是科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的結(jié)晶，經(jīng)過60多年的飛速發(fā)展，如今它以不可阻擋之勢迅速滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用技術(shù)已成為高等技術(shù)人員所不可缺少的基本素質(zhì)之一，因此對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)文化知識(shí)的理解和掌握、計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用能力的培養(yǎng)，已成為當(dāng)代大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史1世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)世界上公認(rèn)的第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)，是由美

2、國賓夕法尼亞大學(xué)任教的物理學(xué)家約翰·莫齊利（John Mauchly）和工程師普雷斯伯·?？颂兀↗.Presper Eckert）領(lǐng)導(dǎo)研制的，于1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學(xué)正式投入運(yùn)行，取名為ENIAC，是電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)（Electronic Numerical Intergrator And Calculator）的縮寫。它使用了17468個(gè)真空電子管，耗電174千瓦，占地170平方米，重達(dá)30噸，每秒鐘可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。它是在第二次世界大戰(zhàn)中，美國陸軍彈道研究所為了解決彈道問題所涉及的許多復(fù)雜計(jì)算而設(shè)計(jì)制造的。與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，它體積龐大，耗電

3、量也特別大，而存儲(chǔ)容量卻很小，運(yùn)算速度也非常慢，但在當(dāng)時(shí)它已是運(yùn)算速度的絕對冠軍，并且其運(yùn)算的精確度和準(zhǔn)確度也是史無前例的。 ENIAC奠定了電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)，開辟了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。有人將其稱為人類第三次產(chǎn)業(yè)革命開始的標(biāo)志。ENIAC并不完美，存在許多缺陷，最不能容忍的則是編排程序都要靠人工改接連線，因此每次解題都要靠人工改接連線，準(zhǔn)備時(shí)間大大超過實(shí)際計(jì)算時(shí)間。美國數(shù)學(xué)家馮·諾依曼（Johon Von Neumann）考察了ENIAC后，提出了全新的計(jì)算機(jī)方案，這就是EDVAC（Electronic Dariable Automatic Computer）。

4、它采用二進(jìn)制編碼表示機(jī)器指令和數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中設(shè)置存儲(chǔ)器，將要執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)按順序編成程序存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，依次取出存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行譯碼，并按照譯碼結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)工作的自動(dòng)化。整個(gè)計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個(gè)基本部分組成。60年過去了，計(jì)算機(jī)的基本體系結(jié)構(gòu)仍然沿襲著這種構(gòu)思和設(shè)計(jì)，我們把這種體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)稱之為馮·諾依曼原理計(jì)算機(jī)。2計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程從第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的誕生到現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)走過了60多年的發(fā)展歷程。在這期間，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，以至于影響到了人類的生存方式。根據(jù)計(jì)算機(jī)所使用的主要元器件來分，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)

5、歷了4個(gè)階段：（1）第一代計(jì)算機(jī)（1946年1957年）電子管計(jì)算機(jī)。其基本器件是電子管，內(nèi)存為磁鼓，外存為磁帶，運(yùn)算速度為每秒幾千次。這個(gè)時(shí)期計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：體積龐大、運(yùn)算速度慢、可靠性差、耗電量大、維修困難、價(jià)格昂貴、沒有系統(tǒng)軟件，用機(jī)器語言或匯編語言編程。計(jì)算機(jī)只能在少數(shù)尖端領(lǐng)域中得到應(yīng)用，一般用于科學(xué)、軍事等方面的計(jì)算。圖1-1 世界第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)ENIAC（2）第二代計(jì)算機(jī)（1958年1964年）晶體管計(jì)算機(jī)。其電子元件主要是半導(dǎo)體晶體管，內(nèi)存為磁芯存儲(chǔ)器，外存為磁盤，運(yùn)算速度為每秒幾萬次至幾十萬次。相對于第一代計(jì)算機(jī)而言，其特點(diǎn)是：體積縮小、重量減輕、耗電量減少、運(yùn)算速度加

6、快、可靠性增強(qiáng)，系統(tǒng)軟件出現(xiàn)了監(jiān)控程序，提出了操作系統(tǒng)概念，出現(xiàn)了高級(jí)語言，如FORTRAN、ALGOL 60等。使用范圍也擴(kuò)展到數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制。（3）第三代計(jì)算機(jī)（1965年1970年）中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)采用中、小規(guī)模集成電路作為基本器件，內(nèi)存除磁芯外，還出現(xiàn)了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，外存為磁盤，運(yùn)算速度達(dá)每秒幾千萬次。其特點(diǎn)是：體積更小，耗電量、價(jià)格等方面進(jìn)一步下降、運(yùn)算速度、可靠性等進(jìn)一步提高，系統(tǒng)軟件有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)和會(huì)話式語言，采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，為研制復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證。應(yīng)用范圍擴(kuò)展到更多領(lǐng)域。（4）第四代計(jì)算機(jī)（1971年至今）大規(guī)

7、模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路作為基本器件，內(nèi)存為半導(dǎo)體集成電路，外存為磁盤、光盤、U盤，運(yùn)算速度達(dá)每秒幾億次。其特點(diǎn)是：體積、重量、耗電量、價(jià)格等方面比上一代計(jì)算機(jī)進(jìn)一步下降，運(yùn)算速度和可靠性等方面大幅度提高，并不斷地向大存儲(chǔ)容量、高速度方面發(fā)展。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面發(fā)展了并行處理技術(shù)、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。在軟件方面發(fā)展了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、高效而可靠的高級(jí)語言以及軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化等，并逐漸形成軟件產(chǎn)業(yè)部門。計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征的時(shí)代。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用深入到社會(huì)生活的方方面面。從20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)國家開始研制第五代智能

8、計(jì)算機(jī)，它是一種有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機(jī)能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識(shí)，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識(shí)的能力。智能計(jì)算機(jī)突破了傳統(tǒng)的馮·諾依曼式機(jī)器的概念，舍棄了二進(jìn)制結(jié)構(gòu)，把許多處理機(jī)并聯(lián)起來并行處理信息，大大提高了運(yùn)行速度。它的智能化人機(jī)接口使人們不必編寫程序，只需發(fā)出命令或提出要求，電腦就會(huì)完成推理和判斷，并且給出解釋，目前仍處于研制中。3微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程微型計(jì)算機(jī)，簡稱微機(jī)或PC（ Personal Computer ）

9、機(jī)是1971年出現(xiàn)的，屬于第四代計(jì)算機(jī)。它的一個(gè)突出特點(diǎn)是將運(yùn)算器和控制器做在一塊集成電路芯片上，一般稱為微處理器MPU（Micro Processor Unit）。根據(jù)微處理器的集成規(guī)模和功能，又形成了微機(jī)的不同發(fā)展階段，如Intel 80486 、Pentium、P以及當(dāng)前流行的P 等。世界上第一臺(tái)微機(jī)是由美國Intel公司年輕的工程師馬西安·霍夫(M.E.Hoff)于1971年研制成功的。它把計(jì)算機(jī)的全部電路做在四個(gè)芯片上：4位微處理器Intel 4004、320位(40字節(jié))的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、256字節(jié)的只讀存儲(chǔ)器和10位的寄存器，它們通過總線連接起來，于是就組成了世界上第一

10、臺(tái)4位微型電子計(jì)算機(jī)MCS-4。從此揭開了微機(jī)發(fā)展的序幕。 第一代微處理器是在1972年由Intel公司研制的8位微處理器Intel 8008，主要采用工藝簡單、速度較低的P溝道MOS電路，由它裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第一代微型計(jì)算機(jī)。第二代微處理器是在1973年研制的，主要采用速度較快的N溝道MOS技術(shù)的8位微處理器。代表產(chǎn)品有Intel公司的Intel 8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。第二代微處理器的功能比第一代顯著增強(qiáng)，以它為核心的微型計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備都得到相應(yīng)的發(fā)展，由它裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第二代微型計(jì)算機(jī)。 第三代微處理器是在1978年研制的，主要

11、采用H-MOS新工藝的16位微處理器。其典型產(chǎn)品是Intel公司的Intel 8086。Intel 8086比Intel 8085在性能上提高了十倍。由第三代微處理器裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第三代微型計(jì)算機(jī)。從1985年起采用超大規(guī)模集成電路的32位微處理器，標(biāo)志著第四代微處理器的誕生。典型產(chǎn)品有Intel公司的Intel 80386、Zilog公司的Z80000、惠普公司的HP-32等。由第四代微處理器裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第四代微型計(jì)算機(jī)。1993年Intel公司推出第五代32位微處理器芯片Pentium(中文名為奔騰)，它的外部數(shù)據(jù)總線為64位，工作頻率為66200 MHz。1998年Inte

12、l公司推出Pentium、Celeron，后來又推出Pentium 。第六代都是更先進(jìn)的32位高檔微處理器，工作頻率為300860 MHz，主要用于高檔微機(jī)或服務(wù)器。微機(jī)具有體積小、重量輕、功耗小、可靠性高、對使用環(huán)境要求低、價(jià)格低廉、易于成批生產(chǎn)等特點(diǎn)。所以，微機(jī)一出現(xiàn)，就顯示出它強(qiáng)大的生命力。4我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況我國從1956年開始研制計(jì)算機(jī)，1958年研制成功第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)103機(jī)。1959年夏研制成功運(yùn)行速度為每秒1萬次的104機(jī)，這是我國研制的第一臺(tái)大型通用電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)。103機(jī)和104機(jī)的研制成功，填補(bǔ)了我國在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的空白，為促進(jìn)我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)

13、。1964年研制成功晶體管計(jì)算機(jī)，1971年研制了以集成電路為主要器件的DJS系列機(jī)。在微型計(jì)算機(jī)方面，研制開發(fā)了長城系列、紫金系列、聯(lián)想系列等微機(jī)，并取得了迅速發(fā)展。此外我國在CPU的自主研制方面已取得突破性進(jìn)展，2006年初推出的龍芯2E的性能將相當(dāng)于2GHz的P4處理器。同時(shí)基于多核技術(shù)設(shè)計(jì)的龍芯3號(hào)已經(jīng)開始預(yù)研。相信在不久的將來有更多的計(jì)算機(jī)使用“中國芯”。在國際高科技競爭日益激烈的今天，高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用水平已成為顯示綜合國力的一種標(biāo)志。1978年，鄧小平同志在第一次全國科技大會(huì)上曾說：“中國要搞四個(gè)現(xiàn)代化，不能沒有巨型機(jī)！”。20多年來，在我國計(jì)算機(jī)界專家的不懈努力下，取得了豐

14、碩成果，“銀河”、“曙光”和“神威”計(jì)算機(jī)的研制成功使我國成為具備獨(dú)立研制高性能巨型計(jì)算機(jī)能力的國家之一。1983年底，我國第一個(gè)被命名為“銀河”的億次巨型電子計(jì)算機(jī)誕生了。1992年，10億次巨型電子計(jì)算機(jī)銀河II研制成功。1997年6月，每秒130億次浮點(diǎn)運(yùn)算，全系統(tǒng)內(nèi)存容量為9.15GB的銀河III并行巨型計(jì)算機(jī)在北京通過國家鑒定。2000年由1024個(gè)CPU組成的銀河超級(jí)計(jì)算機(jī)研制成功，峰值性能達(dá)到每秒1.0647萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算。1995年5月曙光1000研制完成，這是我國獨(dú)立研制的第一套大規(guī)模并行機(jī)系統(tǒng)，打破了國外在大規(guī)模并行機(jī)技術(shù)方面的封鎖和壟斷。1998年，曙光2000I誕生，它

15、的峰值運(yùn)算速度為每秒200億次浮點(diǎn)運(yùn)算。1999年9月，曙光2000II超級(jí)系統(tǒng)問世，它是國家863計(jì)劃的重大成果，峰值速度達(dá)到每秒1117億次，內(nèi)存高達(dá)50GB。2004年6月，曙光4000A超級(jí)服務(wù)器的計(jì)算能力突破了每秒11萬億次，2008年6月,中國曙光信息事業(yè)有限公司發(fā)布的超級(jí)計(jì)算機(jī)曙光5000A，它的運(yùn)算速度超過每秒160萬億次，運(yùn)算能力目前排名世界第七。1999年9月，“神威”并行計(jì)算機(jī)研制成功并投入運(yùn)行，其峰值運(yùn)算速度可高達(dá)3840億浮點(diǎn)運(yùn)算。我國在巨型機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中取得了跨“銀河”、迎“曙光”、顯“神威”的鼓舞人心的巨大成就。1.1.2 計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)曾有人說，機(jī)械可使人類的體

16、力得以放大，計(jì)算機(jī)則可使人類的智慧得以放大。作為人類智力勞動(dòng)的工具，計(jì)算機(jī)具有以下主要特點(diǎn)。1運(yùn)算速度快目前，一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒幾十萬次乃至上億次，一些先進(jìn)的巨型機(jī)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒千萬億次，2008年IBM公司推出的超級(jí)計(jì)算機(jī)“走鵑”（Roadrunner），運(yùn)算速度達(dá)到了每秒1000萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，比此前速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)IBM藍(lán)色基因快幾倍。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度還會(huì)越來越快，它為人們贏得了時(shí)間，使許多極復(fù)雜的科學(xué)問題得以解決。2計(jì)算精度高由于計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算，因此計(jì)算精度主要由表示數(shù)據(jù)的字長決定，隨著字長的增長和配合先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)，計(jì)算精度

17、不斷提高，可以精確到幾十位，甚至上百位，可以滿足各類復(fù)雜計(jì)算對計(jì)算精度的要求。如用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率，目前已達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后數(shù)百萬位了。3具有記憶和邏輯判斷功能計(jì)算機(jī)的記憶能力是通過存儲(chǔ)器系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)程序，也可以存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算過程中的中間結(jié)果以及最后結(jié)果。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的容量越來越大。目前一般的微機(jī)內(nèi)存容量已達(dá)256MB1GB。加上大容量的磁盤、光盤等外部存儲(chǔ)器，實(shí)際上存儲(chǔ)容量已達(dá)到了“海量”。計(jì)算機(jī)不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，還可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，即可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行判斷、比較或邏輯運(yùn)算，根據(jù)結(jié)果決定后續(xù)命令的執(zhí)行，這使得計(jì)算機(jī)具有智能的特點(diǎn)。4具有自動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行的能

18、力計(jì)算機(jī)采用存儲(chǔ)程序的工作方式，人們把解決問題的方法編成程序存入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就能夠自動(dòng)、連續(xù)地執(zhí)行事先編制好的程序，并按要求輸出完整的計(jì)算結(jié)果，這是它與其他計(jì)算工具的本質(zhì)區(qū)別，也是它最突出的優(yōu)點(diǎn)之一。5適用范圍廣，通用性強(qiáng)計(jì)算機(jī)是靠存儲(chǔ)程序控制進(jìn)行工作的。不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，只要編制和運(yùn)行不同的應(yīng)用軟件，計(jì)算機(jī)就能在此領(lǐng)域中很好地服務(wù)，即通用性極強(qiáng)。1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)，特別是微型計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，價(jià)格不斷下降，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)各方面得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域可歸納為以下幾個(gè)方面。1科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)的一個(gè)傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，也是應(yīng)用最早、最重要的一個(gè)

19、應(yīng)用領(lǐng)域。發(fā)明計(jì)算機(jī)的最基本目的，就是解決工程研究與設(shè)計(jì)中所涉及的各種復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，目前它已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、氣象、高能物理、地質(zhì)勘探等方面。2信息處理信息處理是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。信息處理是指計(jì)算機(jī)對外部設(shè)備送來的各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、加工、分類、存儲(chǔ)、傳送、檢索等綜合性的處理工作。如生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理、檔案管理等各種管理中的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，以及辦公自動(dòng)化中的文字處理和文件管理。例如計(jì)算機(jī)在企業(yè)管理、物資管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、賬務(wù)計(jì)算、情報(bào)檢索等方面的應(yīng)用。利用計(jì)算機(jī)極大地提高了信息處理的質(zhì)量和效率。3過程控制生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的另一廣泛領(lǐng)域，即由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)

20、檢索、采集，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測、自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，其特點(diǎn)是精確度高、速度快、反應(yīng)靈敏。典型的應(yīng)用領(lǐng)域有：生產(chǎn)過程控制、交通自動(dòng)管理、火警自動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)、導(dǎo)彈控制系統(tǒng)等。4計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包括輔助設(shè)計(jì)、輔助教育、輔助制造等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（Computer-Aided Design）是利用計(jì)算機(jī)幫助各類設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的技術(shù)，它可以取代傳統(tǒng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，加快設(shè)計(jì)速度，提高設(shè)計(jì)的精度和質(zhì)量，在建筑工程、機(jī)械部件、家電產(chǎn)品和服裝等設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。計(jì)算機(jī)輔助教育CBE（Computer-Based Education）包括計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAI（Computer Aided Instru

21、ction），計(jì)算機(jī)輔助測試CAT（Computer Aided Test），計(jì)算機(jī)管理教學(xué)CMI（Computer Managed Instruction）。其中CAI是通過人機(jī)交互方式幫助學(xué)生自學(xué)，代替教師提供豐富的教學(xué)資料和進(jìn)行各種問答式教學(xué)，改變了過去傳統(tǒng)的教學(xué)模式，使教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象、圖文并茂。CAT是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)、自我測評等，幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的過程，分析學(xué)習(xí)過程中的不足。隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，遠(yuǎn)程教學(xué)和網(wǎng)上學(xué)習(xí)已越來越普及，為學(xué)習(xí)者提供了更多、更便利的學(xué)習(xí)方式。計(jì)算機(jī)輔助制造CAM（Computer-Aided Manufacturing）是利用計(jì)算機(jī)控制

22、生產(chǎn)過程，即用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作，它能提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短生產(chǎn)周期，對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。5模擬系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)和研究，為復(fù)雜系統(tǒng)的研制提供了低成本與高準(zhǔn)確度的輔助手段，大大降低了成本，縮短了周期。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠與圖形顯示、動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)組成逼真的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，在飛行訓(xùn)練、軍事演習(xí)、技能評估等方面得到了很好的應(yīng)用。6網(wǎng)絡(luò)通信計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的結(jié)合引起了信息技術(shù)的巨大革命。將許多計(jì)算機(jī)用通信線路（或?qū)Ｓ镁€路）連接，形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以傳遞語音、圖像、文字和數(shù)據(jù)，不同的計(jì)算機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)共享信息資源。例如，銀行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得資金周

23、轉(zhuǎn)加快，用戶可異地存取款；國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）將全世界的計(jì)算機(jī)連接在一起，人們可以在任何一臺(tái)連到互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上訪問網(wǎng)上的其他任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)，并且可以和它聯(lián)絡(luò)和交換信息，可以共享世界各國的信息資源。7人工智能人工智能AI（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展的又一個(gè)前沿方向，它的主要目的是用計(jì)算機(jī)來模擬人類的某些智能活動(dòng)，使其具有“學(xué)習(xí)”、“適應(yīng)能力”、“推理”等功能，在一定程度上具有“思維”能力。AI的應(yīng)用主要包括：模式識(shí)別、專家系統(tǒng)、機(jī)器人、智能檢索等。8家庭應(yīng)用計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)的家庭中已有了廣泛的應(yīng)用。例如，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行家庭經(jīng)濟(jì)管理、家庭信息管理，

24、特別是隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，人們可以在家中用計(jì)算機(jī)瀏覽全世界的信息資源，通過電子郵件、BBS、ICQ等方式與世界各地的親友聯(lián)系。另外，計(jì)算機(jī)游戲、多媒體娛樂豐富了人們的生活；計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件使得人們可在家里進(jìn)行各個(gè)方面的學(xué)習(xí)，接受教育。計(jì)算機(jī)在家庭中的廣泛應(yīng)用大大改變了人們的傳統(tǒng)生活方式。1.1.4 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天，種類繁多?？梢詮牟煌慕嵌葘λ鼈冞M(jìn)行分類。1按處理數(shù)據(jù)的形態(tài)分類按處理數(shù)據(jù)的形態(tài)分類，可以分為數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。（1）數(shù)字計(jì)算機(jī)數(shù)字計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)是以0和1表示的二進(jìn)制數(shù)字，是不連續(xù)的數(shù)字量。如職工人數(shù)、工資數(shù)據(jù)等。處理結(jié)果以數(shù)字形式輸出；其基

25、本運(yùn)算部件是數(shù)字邏輯電路。數(shù)字計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是精度高、存儲(chǔ)量大、通用性強(qiáng)。目前，常用的計(jì)算機(jī)大都是數(shù)字計(jì)算機(jī)。（2）模擬計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，稱為模擬量。模擬量以電信號(hào)的幅值來模擬數(shù)值或某物理量的大小，如電壓、電流、溫度等都是模擬量。所接受的模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，仍以連續(xù)的數(shù)據(jù)輸出，這種計(jì)算機(jī)稱為模擬計(jì)算機(jī)。一般說來，模擬計(jì)算機(jī)解題速度快，但不如數(shù)字計(jì)算機(jī)精確，且通用性差。模擬計(jì)算機(jī)常以繪圖或量表的形式輸出。（3）混合計(jì)算機(jī)它集數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)于一身。它既可以處理數(shù)字信息又可以處理模擬信息。2按使用范圍分類按使用范圍分類，可以分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。（1）通用計(jì)算機(jī)

26、能適用于一般科技運(yùn)算、學(xué)術(shù)研究、工程設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理等廣泛用途的計(jì)算機(jī)。通常所說的計(jì)算機(jī)均指通用計(jì)算機(jī)。（2）專用計(jì)算機(jī)這是為適應(yīng)某種特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行程序不變，效率較高，速度快，精度較高，但不宜作它用。如飛機(jī)的自動(dòng)駕駛儀，坦克上的火控系統(tǒng)中用的計(jì)算機(jī)，都屬專用計(jì)算機(jī)。3按性能分類這是最常用的分類方法，所依據(jù)的性能主要包括字長、存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度、外部設(shè)備、允許同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)的用戶數(shù)和價(jià)格等。根據(jù)這些性能可將計(jì)算機(jī)分為超級(jí)計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)和工作站5類。（1）超級(jí)計(jì)算機(jī)（Supercomputer）超級(jí)計(jì)算機(jī)又稱巨型機(jī)。它是目前功能最強(qiáng)、速度最快、價(jià)格最貴

27、的計(jì)算機(jī)。一般用于解決諸如氣象、太空、能源、醫(yī)藥等尖端科學(xué)研究和戰(zhàn)略武器研制中的復(fù)雜計(jì)算。它們安裝在國家高級(jí)研究機(jī)關(guān)中，可供幾百個(gè)用戶同時(shí)使用。這種機(jī)器價(jià)格昂貴，號(hào)稱國家級(jí)資源。世界上只有少數(shù)幾個(gè)國家能生產(chǎn)這種機(jī)器，如美國克雷公司生產(chǎn)的Cray-1、Cray-2和Cray-3都是著名的巨型機(jī)。我國自主生產(chǎn)的銀河、曙光5000A、神威、深騰等都屬于巨型機(jī)。巨型機(jī)的研制開發(fā)是一個(gè)國家綜合國力和國防實(shí)力的體現(xiàn)。（2）大型計(jì)算機(jī)（Mainframe）這種機(jī)器也有很高的運(yùn)算速度和很大的存儲(chǔ)容量，并允許相當(dāng)多的用戶同時(shí)使用。當(dāng)然還不及超級(jí)計(jì)算機(jī)，價(jià)格也相對比巨型機(jī)便宜。大型機(jī)通常都像一個(gè)家庭一樣形成系列，

28、如IBM4300系列、IBM9000系列等。同一系列的不同型號(hào)的機(jī)器可以執(zhí)行同一個(gè)軟件，稱為軟件兼容。這類機(jī)器通常用于大型企業(yè)、商業(yè)管理或大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，也可用作大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)。（3）小型計(jì)算機(jī)（Minicomputer）其規(guī)模比大型機(jī)要小，但仍能支持十幾個(gè)用戶同時(shí)使用。這類機(jī)器價(jià)格便宜，適用于中小型企事業(yè)單位使用。像DEC公司生產(chǎn)的VAX系列，IBM公司生產(chǎn)的AS/400系列都是典型的小型機(jī)。（4）微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）其最主要的特點(diǎn)是小巧、靈活、便宜。不過通常一次只能供一個(gè)用戶使用，所以微型計(jì)算機(jī)也叫個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）。近幾年又出

29、現(xiàn)了體積更小的微機(jī)，如筆記本型、膝上型、掌上型微機(jī)等。微型計(jì)算機(jī)還可按字長分為8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)和64位機(jī)；按結(jié)構(gòu)分為單片機(jī)、單板機(jī)、多芯片機(jī)和多板機(jī)；按CPU芯片分為286機(jī)、486機(jī)、Pentium機(jī)、PII和PIII機(jī)等。（5）工作站（Workstation）它與功能較強(qiáng)的高檔微機(jī)之間差別并不十分明顯。通常，它比微型機(jī)有更大的存儲(chǔ)容量和較快的運(yùn)算速度，而且配備大屏幕顯示器。主要用于圖像處理和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。不過，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，包括前幾類機(jī)器在內(nèi)，各類機(jī)器之間的差別有時(shí)也不再是那么明顯了。如:現(xiàn)在高檔微機(jī)的內(nèi)存容量比前幾年小型機(jī)甚至于大型機(jī)的內(nèi)存容量還大得多。隨著網(wǎng)絡(luò)

30、時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（Network Computer）的概念也應(yīng)運(yùn)而生。Acorn公司在1997年底推出了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)型。其主要宗旨是適應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，降低機(jī)器成本。這種機(jī)器只能聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行而不能單獨(dú)使用，它不需配置硬盤，所以價(jià)格較低。1.1.5 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢當(dāng)前計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢是向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。（1）巨型化(或功能巨型化)巨型化是指其高速運(yùn)算、大存儲(chǔ)容量和強(qiáng)功能的巨型計(jì)算機(jī)。其運(yùn)算能力一般在每秒百億次以上、內(nèi)存容量在幾萬兆字節(jié)以上。巨型計(jì)算機(jī)主要用于尖端科學(xué)技術(shù)和軍事國防系統(tǒng)的研究開發(fā)。巨型計(jì)算機(jī)的發(fā)展集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、

31、硬件和軟件的理論和技術(shù)、計(jì)算數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多個(gè)科學(xué)分支的發(fā)展。（2）微型化(或體積微型化)二十世紀(jì)七十年代以來，由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，微處理器芯片連續(xù)更新?lián)Q代，微型計(jì)算機(jī)成本逐年降低，加上豐富的軟件和外部設(shè)備，操作簡單，使微型計(jì)算機(jī)很快普及到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域并走進(jìn)了千家萬戶。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)將發(fā)展得更加迅速，其中筆記本型、掌上型等微型計(jì)算機(jī)必將以更優(yōu)的性能價(jià)格比受到人們的歡迎。（3）網(wǎng)絡(luò)化(或資源網(wǎng)絡(luò)化)網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達(dá)到所有用戶都可共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源的目的。現(xiàn)在，計(jì)

32、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在交通、金融、企業(yè)管理、教育、郵電、商業(yè)等各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。目前各國都在開發(fā)三網(wǎng)合一的系統(tǒng)工程，即將計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)合為一體。將來通過網(wǎng)絡(luò)能更好的傳送數(shù)據(jù)、文本資料、聲音、圖形和圖像，用戶可隨時(shí)隨地在全世界范圍撥打可視電話或收看任意國家的電視和電影。（4）智能化(或處理智能化)智能化就是要求計(jì)算機(jī)能模擬人的感覺和思維能力，也是第五代計(jì)算機(jī)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。智能化的研究領(lǐng)域很多，其中最有代表性的領(lǐng)域是專家系統(tǒng)和機(jī)器人。目前已研制出的機(jī)器人可以代替人從事危險(xiǎn)環(huán)境的勞動(dòng)，運(yùn)算速度為每秒約十億次的“深藍(lán)”計(jì)算機(jī)在1997年戰(zhàn)勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。展望未來，計(jì)算機(jī)的發(fā)展

33、必然要經(jīng)歷很多新的突破。從目前的發(fā)展趨勢來看，未來的計(jì)算機(jī)將是微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)和電子仿生技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物。第一臺(tái)超高速全光子數(shù)字計(jì)算機(jī)，已由歐盟的英國、法國、德國、意大利和比利時(shí)等國的70多名科學(xué)家和工程師合作研制成功，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比電子計(jì)算機(jī)快1000倍。在不久的將來，超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等全新的計(jì)算機(jī)也會(huì)誕生。屆時(shí)計(jì)算機(jī)將發(fā)展到一個(gè)更高、更先進(jìn)的水平。1.2 信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示1.2.1 信息與數(shù)據(jù)的概念在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中經(jīng)常使用信息和數(shù)據(jù)這兩個(gè)概念，它們既有區(qū)別又緊密相關(guān)。信息通常是指：人們所關(guān)心的事情的消息或知識(shí)。同一則消息或知識(shí)

34、，對不同的人、群體可能具有不同的意義，只有對接收者的行為或思想活動(dòng)產(chǎn)生影響時(shí)，才能稱為信息。信息可以脫離原物質(zhì)而借助于載體傳輸。載體以某種特殊的變化和運(yùn)動(dòng)反映信息的內(nèi)容，并使接收者可以感知。信息載體上反映的信息內(nèi)容，以某種使接收者（人或機(jī)器）可識(shí)別的符號(hào)傳送給接收者，這種可識(shí)別的符號(hào)稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分為兩類：一類是數(shù)值數(shù)據(jù)，對這類數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算并得到明確數(shù)值概念。如：正數(shù)、負(fù)數(shù)、小數(shù)與整數(shù)等。而把文字、聲音、圖像、光信號(hào)、電流的變化等等歸為另一類非數(shù)值數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的效用在于反映信息的內(nèi)容，并可被接受者識(shí)別，因此數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式，信息是數(shù)據(jù)的含義。信息處理包括信息收集、存儲(chǔ)、加工、檢索

35、、傳輸?shù)然顒?dòng)，每個(gè)活動(dòng)都要面對各種類型的數(shù)據(jù)，信息和數(shù)據(jù)形影不離，信息處理的本質(zhì)就是數(shù)據(jù)處理，主要目標(biāo)是獲取有用的信息。在不影響對問題理解的情況下，常把“信息”和“數(shù)據(jù)”這兩個(gè)術(shù)語不加區(qū)別的使用。1.2.2 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換1進(jìn)位計(jì)數(shù)制用進(jìn)位的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)制稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱進(jìn)制。如“逢十進(jìn)一”的十進(jìn)制，“逢二進(jìn)一”的二進(jìn)制。無論哪種進(jìn)位計(jì)數(shù)制，都包含兩個(gè)基本要素，即“基數(shù)”和各數(shù)位的“權(quán)”。某進(jìn)制的基數(shù)是指該進(jìn)制中允許使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)，而進(jìn)制中每一固定位置對應(yīng)的單位值稱為權(quán)。如十進(jìn)制允許使用的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10個(gè)，其基數(shù)為10，各數(shù)位的權(quán)是以10為

36、底的冪，一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)可按權(quán)展開成為多項(xiàng)式。例如十進(jìn)制數(shù)168.98按權(quán)展開為：168.98=1×102+6×101+8×100+9×10-1+8×10-2下面是常用的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制的基數(shù)和數(shù)碼：表1-1 幾種常用進(jìn)制的基數(shù)和數(shù)碼進(jìn) 制基 數(shù)使 用 的 數(shù) 碼二進(jìn)制20，1八進(jìn)制80，1，2，3，4，5，6，7十進(jìn)制100，1，2，3，4，5，6，7，8，9十六進(jìn)制160，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)2不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫氖鞘M(jìn)制，而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，各種信息都是以二進(jìn)制的形式表示的，但二進(jìn)制數(shù)

37、讀寫都不方便，由于八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)有簡單直觀的對應(yīng)關(guān)系，在程序開發(fā)、調(diào)試、及閱讀機(jī)器內(nèi)部代碼時(shí)，人們經(jīng)常使用八進(jìn)制或十六進(jìn)制來等價(jià)表示二進(jìn)制，因此要經(jīng)常實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換。為清晰簡便起見，一般在數(shù)的后面加一個(gè)字母以區(qū)別不同的進(jìn)制。用B表示二進(jìn)制，Q表示八進(jìn)制、D或不加字母表示十進(jìn)制、H表示十六進(jìn)制。如：B、256Q、168D或168、10E6H。（1）二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制將其他進(jìn)制的數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，采用“按權(quán)展開，相加求和”的方法，即用多項(xiàng)式展開，然后逐項(xiàng)累加。例：(.0101)2 =1×26+1×25+0×24+1

38、15;23+1×22+0×21+l×20+0×2-1+l×2-2+0×2-3+1×2-4= (109.3125)10例：(3506.2)8 = 3×83+5×82+0×81+6×80+2×8-1= (1862.25)10例：(1EC.2A)16 =1×+14×+12×+ 2×161-1+10×16-2 = (492.164 062 5)10（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為基

39、數(shù)為R的等效表示時(shí)，可將此數(shù)分成整數(shù)與小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來即可實(shí)現(xiàn)。十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制的整數(shù)，可用十進(jìn)制整數(shù)部分連續(xù)地除以R直到商為零為止。其余數(shù)即為R進(jìn)制的各位數(shù)碼。此方法稱之為“除R取余法”。例如，將 (57)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 2 | 57 余數(shù) 2 | 28 1 低位 2 | 14 0 2 | 7 0 2 | 3 1 2 | 1 1 0 1 高位所以，(57)10 =()2類似地，將(153)10轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)： 8 | 153 余數(shù) 8 | 19 1 低位 8 | 2 3 0 2 高位所以，=將(286)10轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)： 16 | 286 余數(shù) 16 | 1

40、7 E 低位 16 | 1 1 0 1 高位所以，=十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制小數(shù)時(shí)，可將小數(shù)部分連續(xù)地乘以R；直到小數(shù)部分為0，或達(dá)到所要求的精度為止（小數(shù)部分可能永不為零），得到的整數(shù)即組成R進(jìn)制的小數(shù)部分，此法稱為“乘R取整法”。例：將 (0.3125)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 0.3125 整數(shù) × 2 0 .625 0 高位 × 2 1.250 1 × 2 0 .500 0 × 2 1.000 1 低位所以 (0.3125)10 = (0.0101)2要注意的是，十進(jìn)制小數(shù)常常不能準(zhǔn)確地?fù)Q算為等值的二進(jìn)制小數(shù)（或其他R進(jìn)制小數(shù)），有換算誤差存在。例如，

41、將 (0.5627)10 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 0.5627 整數(shù) × 2 1 .1254 1 高位 × 2 0.2508 0 × 2 0 .5016 0 × 2 1 .0032 1 × 2 0.0064 0 低位此過程會(huì)不斷進(jìn)行下去（小數(shù)位達(dá)不到0），因此只能取到一定精度： (0.5627)10 (0.10010)2若將十進(jìn)制數(shù)57.3125轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，可分別進(jìn)行整數(shù)部分和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換，然后再拼在一起： (57.3125)10 = (.0101)2采用上述方法也可以將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制或十六進(jìn)制小數(shù)，但是這種方法計(jì)算比較復(fù)雜，通常是先把

42、十進(jìn)制數(shù)先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，再將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)。（3）二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換表1-2 八進(jìn)制數(shù)碼與二進(jìn)制數(shù)對照表 表1-3 十六進(jìn)制數(shù)碼與二進(jìn)制數(shù)對照表八進(jìn)制數(shù)碼二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)碼二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)碼二進(jìn)制數(shù)0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111二、八、十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換在應(yīng)用中占有重要的地位。由于這三種進(jìn)制的權(quán)之間有內(nèi)在的聯(lián)系，即23=8，24=16，因而它們之間的轉(zhuǎn)換比較容易

43、，每位八進(jìn)制數(shù)碼用三位二進(jìn)制數(shù)表示，即三個(gè)二進(jìn)制位為一組；每位十六進(jìn)制數(shù)碼用四位二進(jìn)制數(shù)表示，即四個(gè)二進(jìn)制位為一組。在轉(zhuǎn)換時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為中心向左右兩邊延伸進(jìn)行分組，中間的0不能省略，兩頭不夠時(shí)必須補(bǔ)0，補(bǔ)滿一組的位數(shù)為止。例如：將(.100)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。 0 0 1 0 1 1 0 1 01 0 0 (.100)2= (132.4)8 1 3 2 4 0 1 0 1 1 0 1 01 0 0 0 (.1000)2= (5A.8)16 5 A 8 將十六進(jìn)制數(shù)F7.28變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)。 F 7 2 8 (F7.28)16 = (.00101)2 1111 0111 0010 100

44、0 將八進(jìn)制數(shù)25.63轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 2 5 6 3 (25.63)8 = (10101.)2 010 101 110 011對于十進(jìn)制與十六進(jìn)制或八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，通過二進(jìn)制來進(jìn)行轉(zhuǎn)換也很方便，讀者可以自己試一試。1.2.3 信息存儲(chǔ)單位 前面討論到，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，各種信息都是以二進(jìn)制數(shù)的形式出現(xiàn)的。因此存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息必然是以二進(jìn)制編碼形式存儲(chǔ)，而這些信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的多少必須用某個(gè)計(jì)量單位表達(dá)，因此這里有必要介紹信息存儲(chǔ)的單位。在計(jì)算機(jī)中，信息的單位常采用位、字節(jié)、字、機(jī)器字長幾種。1 位（bit，縮寫為b）：度量數(shù)據(jù)的最小單位，為一位二進(jìn)制數(shù)。它是信息表示中的最小單位，稱為“信息

45、基本單位”。如同“原子”構(gòu)成所有物質(zhì)一樣，bit構(gòu)成計(jì)算機(jī)虛擬世界中的所有“物質(zhì)”。2 字節(jié)（byte，縮寫為B）：一個(gè)字節(jié)由八位二進(jìn)制數(shù)字組成（1byte=8bit）。字節(jié)是信息存儲(chǔ)中最常用的單位，是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的“基本單位”。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器（不管是內(nèi)存還是外存）通常都是以多少字節(jié)來表示它的容量。常用的單位有：“千字節(jié)KB” 1KB=210字節(jié)=1024B“兆字節(jié)MB” 1MB=220字節(jié)=1024KB“千兆字節(jié)GB” 1GB=230字節(jié)=1024MB“兆兆字節(jié)TB” 1TB=240字節(jié)=1024GB。3 字（word）：字是字節(jié)的組合，并作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位處理。字又稱為計(jì)算機(jī)字，它

46、的含義取決于機(jī)器的類型、字長以及使用者的要求。常用的固定字長有8位、16位、32位、64位等。4 機(jī)器字長：在討論信息單位時(shí)，還有一個(gè)與機(jī)器硬件指標(biāo)有關(guān)的單位，這就是機(jī)器字長。機(jī)器字長一般是指參加運(yùn)算的寄存器所含有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，它代表了機(jī)器的精度。機(jī)器的功能設(shè)計(jì)決定了機(jī)器的字長。一般大型機(jī)用于數(shù)值計(jì)算，為保證足夠的精度，需要較長的字長，如32位、64位等。而小型機(jī)、微機(jī)一般字長為16位、32位等。1.2.4 非數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，除了數(shù)值信息外的其他信息，如：文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫、視頻等信息都稱為非數(shù)值信息。顯然，這些非數(shù)值信息也是采用0和 l 兩個(gè)符號(hào)來進(jìn)行編碼

47、表示的。下面著重介紹一下中、西文的編碼方案。1西文字符的編碼（1）ASCII碼ASCII碼是“美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼”（American Standard Code for Information Interchange）的簡稱，是目前國際上最為流行的字符信息編碼方案（見表1-4）。ASCII碼包括09共10個(gè)數(shù)字，大小寫英文字母及專用符號(hào)等95種可打印字符，還有33種控制字符（如回車、換行等）。表1-4 ASCII字符集 高三位低四位000001010011100101110111000000010010001101000101011001111000100110101011110011011

48、1101111NELSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIDLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUS <空格>!”#$%&()*+,-./0123456789:;<=>?ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ-abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|DEL一個(gè)字符的ASCII碼通常占一個(gè)字節(jié)，用七位二進(jìn)制數(shù)編碼組成，最高位為0，所以ASCII碼最多可表示128個(gè)不同的符號(hào)。例如數(shù)字09用ASCII編碼表示為30H39H，H指明是十六進(jìn)制形式。30H轉(zhuǎn)化成二

49、進(jìn)制為，這就是機(jī)器內(nèi)數(shù)字0的ASCII碼表示。又如：大寫英文字母AZ的ASCII編碼為41H5AH。字母Z的機(jī)內(nèi)表示為： 0101 1010 5 A 由于ASCII采用七位編碼，所以沒有用到字節(jié)的最高位。而很多系統(tǒng)就利用這一位作為校驗(yàn)碼，以便提高字符信息傳輸?shù)目煽啃?。?）EBCDIC碼EBCDIC碼（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code）是美國IBM 公司在它的各類機(jī)器上廣泛使用的一種信息編碼。一個(gè)字符的EBCDIC碼占用一個(gè)字節(jié)，用八位二進(jìn)制碼表示信息，最多可以表示出256個(gè)不同代碼。例如，數(shù)字0的EBCDIC碼為F0H，字母A的編碼

50、為C1H，即 0 1111 0000 A 1100 0001 F 0   C  1（3）Unicode編碼Unicode編碼是由國際組織設(shè)計(jì)，可以容納全世界所有語言文字的編碼方案。Unicode的學(xué)名是“Universal Multiple-Octet Coded Character Set”，簡稱為UCS。UCS有兩種格式：UCS-2和UCS-4。顧名思義，UCS-2就是用兩個(gè)字節(jié)編碼，UCS-4就是用4個(gè)字節(jié)（實(shí)際上只用了31位，最高位必須為0）編碼。目前UCS-2格式包含符號(hào)6811個(gè)，漢字20902個(gè)，韓文拼音11172個(gè)，造字區(qū)6400個(gè)，保留20249個(gè)，共計(jì)6

51、5534個(gè)。例如“A”的Unicode編碼是4100H，高位41H(轉(zhuǎn)換為ASCII碼即是65=“A”)，例如“漢”字的Unicode編碼是6C49H。2中文信息編碼（1）漢字輸入碼（或外碼）漢字的字?jǐn)?shù)繁多，字形復(fù)雜，常用的漢字有60007000個(gè)，比英文的26個(gè)字母要多得多。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用漢字，首先遇到的問題就是如何把漢字輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。為了能直接使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤進(jìn)行輸入，必須為漢字設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸入碼。漢字輸入碼主要分為三類：數(shù)字編碼、拼音編碼和字形編碼。l 數(shù)字編碼數(shù)字編碼就是用數(shù)字串代表一個(gè)漢字的輸入，常用的是國標(biāo)區(qū)位碼。國標(biāo)區(qū)位碼將國家標(biāo)準(zhǔn)局公布的6763個(gè)兩級(jí)漢字分成94個(gè)區(qū)，每個(gè)

52、區(qū)又分為94個(gè)位，實(shí)際上是把漢字表示成二維表的形式，區(qū)碼和位碼各用兩位十進(jìn)制數(shù)字表示，因此，輸入一個(gè)漢字需要按鍵四次。例如“中”字位于第54區(qū)48位，區(qū)位碼為5448。漢字在區(qū)位碼表的排列是有規(guī)律的。在94個(gè)分區(qū)中，115區(qū)用來表示字母、數(shù)字和符號(hào)，其中1015區(qū)為空、1687區(qū)為一級(jí)和二級(jí)漢字、8894區(qū)為空。使用區(qū)位碼方法輸入漢字時(shí)，必須先在表中查找漢字并找出對應(yīng)的代碼才能輸入。數(shù)字編碼輸入的優(yōu)點(diǎn)是無重碼，而且輸入碼和內(nèi)部編碼的轉(zhuǎn)換比較方便，但是每個(gè)編碼都是等長的數(shù)字串，代碼難以記憶。l 拼音編碼拼音編碼是以漢語讀音為基礎(chǔ)的輸入方法。由于漢字同音字太多，輸入重碼率很高，因此，按拼音輸入后還

53、必須進(jìn)行同音字選擇，影響了輸入速度。l 字形編碼字形編碼是以漢字的形狀確定的編碼。漢字總數(shù)雖多，但都是由一筆一畫組成，全部漢字的部件和筆畫是有限的。因此，把漢字的筆畫部件用字母或數(shù)字進(jìn)行編碼，按筆畫書寫的順序依次輸入，就能表示一個(gè)漢字，五筆字型、表形碼等便是這種編碼法，這種方法的缺點(diǎn)也是需要記憶很多的編碼。五筆字型編碼是最有影響的字形編碼方法之一。（2）漢字國標(biāo)交換碼和機(jī)內(nèi)碼西文處理系統(tǒng)的交換碼和機(jī)內(nèi)碼均為ASCII，用一個(gè)字節(jié)表示，一般只用低七位。1981年我國為國標(biāo)GB2312-80制定了漢字交換碼也稱為國標(biāo)交換碼(簡稱國標(biāo)碼)。在國標(biāo)碼中，一個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)也只用其中的低七位，每個(gè)字節(jié)的取值范圍和94個(gè)可打印的ASCII字符的取值范圍相同(21H-7EH)，涵蓋了一、二級(jí)漢字和符號(hào)。為了避免ASCII碼和國標(biāo)碼同時(shí)使用時(shí)產(chǎn)生二義性問題，大部分漢字系統(tǒng)一般都采用將國標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)高位置“1”作為漢字機(jī)內(nèi)碼。這樣既解決了漢字機(jī)內(nèi)碼與西文機(jī)內(nèi)碼之間的二義性，又使?jié)h字機(jī)內(nèi)碼與國標(biāo)碼具有極簡單的對應(yīng)關(guān)系。區(qū)位碼、國標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼之間的關(guān)系可以概括為：(區(qū)位碼的十六進(jìn)制表示)+2020H=國標(biāo)碼，國