配套課件-大學計算機

1、大學計算機基礎第1章計算機基礎知識學習目標 計算機在日常生活與科學研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。本章將學習有關計算機的發(fā)展階段、計算機的分類、計算機安全使用及計算機病毒方面的基礎知識。本章學習內(nèi)容1.1 電子計算機的誕生1.2 計算機系統(tǒng)的組成與工作原理1.3 計算機安全使用知識1.1 電子計算機的誕生計算機是一種能夠存儲程序，并能按照程序自動、高速、精確地進行大量計算和信息處理的電子機器?？萍嫉倪M步促使計算機產(chǎn)生和迅速發(fā)展，而計算機的產(chǎn)生和發(fā)展又反過來促使科學技術和生產(chǎn)水平的提高。1.1.1 電子計算機的誕生目前，人們公認的第一臺計算機是在1946年2月由美國賓夕法尼亞大學莫爾學院研制成功的

2、ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，即電子數(shù)字積分計算機。第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC1.1.2 計算機的發(fā)展歷程及未來趨勢第一代電子管計算機(1949年1957年)第二代晶體管計算機(1958年1964年)第三代集成電路計算機(1965年1970年)第四代大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機(1970年至今)年代器件第一代19461957年第二代19581964年第三代19651970年第四代1970年至今電子器件電子管晶體管中、小規(guī)模集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路主存儲器陰極射線管或汞延遲磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半導體存儲

3、器半導體存儲器外部輔助存儲器紙帶、卡片磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁盤、光盤處理方式機器語言匯編語言監(jiān)控程序連續(xù)處理作業(yè)高級語言程序多道程序?qū)崟r處理實時、分時處理網(wǎng)絡操作系統(tǒng)運算速度5千3萬次/秒幾十萬百萬次/秒百萬幾百萬次/秒幾百萬千億次/秒表 計算機發(fā)展階段示意表1.1.3 計算機發(fā)展的新熱點云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)式，全球的信息技術產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷著深刻的變革。1. 云計算云計算將計算任務分布在大量分布式計算機構成的資源池上（并非本基計算機），使用各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算能力、存儲空間和服務信息。云計算之所以稱之為“云”，主要原因是它在某些方面具

4、有云的特征。比如，云可大可小、可動態(tài)伸縮、邊界模糊。而且云在空中的位置飄忽不定，雖然無法確定它的具體位置，但是它確實存在某處。所以可以借用云的這些特點來形容云計算中服務能力和信息資源的伸縮性，以及后臺服務設施位置的透明性。2. 移動互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)(MobileInternet, 簡稱MI)，是指將智能移動終端和互聯(lián)網(wǎng)兩者結合起來成為一體。移動互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的技術、平臺、商業(yè)模式和應用與移動通信技術結合并實踐的活動的總稱。3. 物聯(lián)網(wǎng)1999年，美國MIT Auto-ID中心提出了物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）的概念：“通過射頻識別（RFID）(RFID+互聯(lián)網(wǎng)）、紅外感應器、

5、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。4. 大數(shù)據(jù)目前，人們對大數(shù)據(jù)還沒有一個準確的定義，大數(shù)據(jù)是一個正在形成的、發(fā)展中的階段性概念，一般從四個方面的特征來理解其內(nèi)容。即數(shù)量（Volume）、多樣性（Variety）、速度（Velocity）和真實性（Veracity），簡稱4V特征。5. 可穿戴計算機許多人認為，可穿戴計算機“無非是一個小的PC機掛在身上”，一些計算機基礎研究者對其也不以為然?？纱┐鳈C雖然看起來是穿戴在人體上工作，但并不能僅僅理解為將計算機穿在身上，

6、在可穿戴計算工程中有11項關鍵技術，如無線自組網(wǎng)、System-on-Chip(一個芯片一臺機)、無線通訊、嵌入式操作系統(tǒng)等都是當前計算機科學的難關。業(yè)內(nèi)專家也曾宣稱：“任何有利于縮小人機隔閡的研究都是有生命力價值的！”正是基于這一點，國內(nèi)計算機的先鋒“青年計算機科技論壇”曾專門以此為論題召開了可穿戴計算機新技術報告會。 加拿大傳媒學家麥克盧漢在上個世紀60年代就提出了“媒介是人的延伸”，今天的可穿戴計算機正在實現(xiàn)著人各個器官的功能，并延長著每一個功能。6. 虛擬仿真技術虛擬仿真又稱虛擬現(xiàn)實技術或模擬技術，就是用一個虛擬的系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術。從狹義上講，虛擬仿真是指20世紀40年代伴

7、隨著計算機技術的發(fā)展而逐步形成的一類試驗研究的新技術；從廣義上來說，虛擬仿真則是在人類認識自然界客觀規(guī)律的歷程中一直被有效地使用著。由于計算機技術的發(fā)展，仿真技術逐步自成體系，成為繼數(shù)學推理、科學實驗之后人類認識自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法，而且正在發(fā)展成為人類認識、改造和創(chuàng)造客觀世界的一項通用性、戰(zhàn)略性技術。虛擬仿真技術具有以下四個基本特性：沉浸性（Immersion）：交互性（Interaction）：虛幻性（Imagination）：逼真性（reality）：7. 人工智能人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的

8、智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。 人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大，可以設想，未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品，將會是人類智慧的“容器”。人工智能可以對人的意識、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人的智能，但能像人那樣思考、也可能超過人的智能。 競賽 LOEBNER（人工智能類）強人工智能(BOTTOM-UP AI)弱人工智能(TOP-DOWN AI) 1.2 計算機系統(tǒng)的組

9、成與工作原理隨著計算機技術的快速發(fā)展，計算機應用已滲透到社會的各個領域。為了更好地使用計算機，必須對計算機系統(tǒng)有個全面的了解。下面介紹計算機系統(tǒng)的基本組成和它的工作原理。1.2.1 計算機系統(tǒng)的組成一個完整的計算機系統(tǒng)是由計算機硬件系統(tǒng)和計算機軟件系統(tǒng)兩個部分組成。計算機硬件系統(tǒng)是組成計算機系統(tǒng)的各種物理設備的總稱，是計算機系統(tǒng)的物質(zhì)基礎，如CPU、存儲器、輸入設備、輸出設備等。計算機硬件系統(tǒng)又稱為裸機，裸機只能識別由0、1組成的機器代碼，沒有軟件系統(tǒng)的計算機幾乎是沒有用的。計算機軟件系統(tǒng)是指為使計算機運行和工作而編制的程序和全部文檔的總和。硬件系統(tǒng)的發(fā)展給軟件系統(tǒng)提供了良好的開發(fā)環(huán)境，而軟件

10、系統(tǒng)的發(fā)展又給硬件系統(tǒng)提出了新的要求。1.2.2 微型計算機的硬件組成微型計算機是發(fā)展最快的一類計算機，被廣泛地應用在各個方面。一臺典型微型計算機系統(tǒng)的硬件，宏觀上可分為主機箱、顯示器、鍵盤、鼠標、打印機等幾個部分，主機箱內(nèi)部有電源、系統(tǒng)主板、光盤驅(qū)動器、硬盤等，系統(tǒng)主板上插有CPU、內(nèi)存和各種適配器。1.主板是微型計算機的主體。主板上布滿了各種電子元件、插槽、接口等。它為CPU、內(nèi)存和各種功能卡(聲、圖、通信、網(wǎng)絡、TV、SCSI等)提供安裝插座(槽)；為各種存儲設備、I/O設備、多媒體和通信設備提供接口。芯片組(Chipset)是主板的靈魂，決定了主板的性能和價格。北橋芯片提供對CPU的類

11、別和主頻、內(nèi)存的類型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支持。南橋芯片則提供對KBC(鍵盤控制器)、RTC(實時時鐘控制器)、USB(通用串行總線)、ACPI(高級能源管理)等的支持。其中北橋芯片起著主導性的作用，也稱為主橋(Host Bridge)。(a) 南橋芯片 (b) 北橋芯片2.中央處理器(Central Processing Unit，CPU)又稱微處理器。它包括運算器和控制器兩個部件，是計算機系統(tǒng)的核心。CPU的主要功能是按照程序給出的指令序列分析指令、執(zhí)行指令，完成對數(shù)據(jù)的加工處理。計算機所發(fā)生的全部動作都受CPU的控制?？刂破饔脕韰f(xié)調(diào)和指揮整個計算機系統(tǒng)的操作

12、，本身不具有運算功能，而是通過讀取各種指令，并對其進行翻譯、分析，然后對各部件作出相應的控制。它主要由指令寄存器、譯碼器、程序計算器、時序電路等組成。運算器主要完成算術運算和邏輯運算，是對信息加工和處理的部件，它主要由算術邏輯部件和寄存器組成。衡量CPU的性能有以下幾個主要指標。(1) 主頻(2) 內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(3) 外部數(shù)據(jù)總線(4) 地址總線(a) 第1代Intel處理器4004 (b) Intel 486 (c) Core 2 Duo3.存儲器是計算機的記憶和存儲部件，用來存放信息。對存儲器而言，容量越大，存取速度越快越好。計算機的操作，大量是與存儲器之間交換信息，存儲器的工作速度相對C

13、PU的運算速度要低得多，因此存儲器的工作速度是制約計算機運算速度的主要因素之一。目前計算機的存儲系統(tǒng)由各種不同的存儲器組成。通常至少有兩級存儲器：一個是包含在計算機中的內(nèi)存儲器，它直接和運算器、控制器聯(lián)系，容量小，但存取速度快，用于存放那些急需處理的數(shù)據(jù)或正在運行的程序；另一個是外存儲器，它間接和運算器、控制器聯(lián)系，存取速度慢，但存取容量大，價格低廉，用來存放暫時不用的數(shù)據(jù)。(1) 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器又稱為主存儲器，實質(zhì)上是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入輸出和存儲功能的集成電路。內(nèi)存儲器的主要作用是用來存放計算機系統(tǒng)執(zhí)行時所需要的數(shù)據(jù)，存放各種輸入、輸出數(shù)據(jù)和中間計算結果，以及與外部存儲器交換信息時作為

14、緩沖。內(nèi)存儲器存取速度較快，由于價格上的原因，一般容量較小。(1) 內(nèi)存儲器的主要技術指標 存儲器容量 讀寫時間 內(nèi)存的分類a.只讀存儲器ROM存儲在ROM中的數(shù)據(jù)理論上是永久的，即使在關機后保存在ROM中的數(shù)據(jù)也不會丟失。因此，ROM中常用于存儲微型機的重要信息，如主板上的BIOS等。b.隨機存取存儲器(RAM)RAM主要用來存放系統(tǒng)中正在運行的程序、數(shù)據(jù)和中間結果，以及用于與外部設備的信息交換。它的存儲單元根據(jù)需要可以讀出、也可以寫入，但它只能用于暫時存放信息，一旦關閉電源或發(fā)生斷電，其中的數(shù)據(jù)就會丟失。(a) SDRAM內(nèi)存條(b) DDR SDRAM內(nèi)存條(c) RDRAM內(nèi)存條C.高

15、速緩沖存儲器高速緩沖存儲器是位于CPU和主內(nèi)存DRAM之間的規(guī)模較小但速度很高的存儲器，通常由SRAM組成。把在一段時間內(nèi)一定地址范圍被頻繁訪問的信息集合，成批地從主存中讀到一個能高速存取的小容量存儲器中存放起來，供程序在這段時間內(nèi)隨時采用，而減少或不再去訪問速度較慢的主存，就可以加快程序的運行速度。這個介于CPU和主存之間的高速小容量存儲器就稱之為高速緩沖存儲器，簡稱Cache。顯然，程序訪問的局部化性質(zhì)是Cache得以實現(xiàn)的基礎。目前，CPU一般設有一級緩存(L1 Cache)和二級緩存(L2 Cache)。(2) 外存儲器內(nèi)存由于技術及價格上的原因，容量有限，不可能容納所有的系統(tǒng)軟件及各

16、種用戶程序，因此，計算機系統(tǒng)都要配置外存儲器。外存儲器又稱為輔助存儲器，它的容量一般都比較大，而且大部分可以移動，便于不同計算機之間進行信息交流。目前常見的外存儲器有硬盤、光盤以及可移動磁盤等。 硬盤硬盤(Hard Disk)是計算機中不可缺少的存儲設備。由一組大小相同、涂有磁性材料的鋁合金或玻璃片環(huán)繞一個共同的軸心組成。通常，硬盤盤片和驅(qū)動裝置合為一體，盤片完全密封在驅(qū)動器內(nèi)，不可更換。每個磁盤的表面都裝有一個讀寫磁頭，在控制器的統(tǒng)一控制下沿著磁盤表面徑向同步移動。硬盤的外觀及內(nèi)部結構如圖所示。(a) 硬盤外形 (b) 硬盤的內(nèi)部結構硬盤的結構和軟盤差不多，是由磁道(Tracks)、扇區(qū)(S

17、ectors)、柱面(Cylinders)和磁頭(Heads)組成的。硬盤的性能指標：a. 硬盤容量b. 硬盤轉速c. 平均尋道時間d. 高速緩存e. 硬盤接口類型 光盤光盤是近年來迅速發(fā)展的一種輔助存儲器，可以存放各種文字、圖形、圖像、聲音、動畫等信息，是多媒體技術迅速獲得推廣的重要推動力之一。光盤系統(tǒng)包括光盤盤片和光盤驅(qū)動器，其中光盤盤片由聚碳酸酯注塑而成，表面有大量凸凹，用來存儲數(shù)據(jù)信息；光盤驅(qū)動器通過激光束照射到帶凹坑的光盤上反射光的強弱不同來讀取光盤數(shù)據(jù)。光盤 光盤驅(qū)動器 可移動磁盤目前，一種用半導體集成電路制成的電子盤正在逐漸成為可移動外存的主流。這種電子盤又分為U盤和移動硬盤兩種

18、，其中，U盤采用閃存(Flash Memory)作為存儲介質(zhì)，可反復存取數(shù)據(jù)，使用時只要插入計算機中的USB插口即可。另外，移動硬盤是通過一個轉接電路把2.5或3.5英寸的硬盤連接到USB接口上，具有容量大、便于攜帶的優(yōu)點，適合大量數(shù)據(jù)的移動存儲或備份。(a) U盤 (b) 移動硬盤4.輸入/輸出設備(1) 輸入設備輸入設備用于將系統(tǒng)文件、用戶程序及文檔、計算機運行程序所需的數(shù)據(jù)等信息輸入到計算機的存儲設備中以備使用。常見的輸入設備有鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀、數(shù)碼相機等。(2) 輸出設備輸出設備是將計算機內(nèi)部以二進制代碼形式表示的信息轉換為用戶所需要并能識別的形式，如十進制數(shù)字、文字、符號、圖

19、形、圖像、聲音，或者其他系統(tǒng)所能接受的信息形式輸出。在微型機系統(tǒng)中，主要的輸出系統(tǒng)是顯示器、打印機和繪圖儀等。 顯示器系統(tǒng)顯示器系統(tǒng)是由顯示器和圖形適配器(Graphics adapter，也稱為圖形卡或顯卡)組成。它們共同決定了圖像輸出的質(zhì)量。(a) CRT顯示器 (b) LCD顯示器顯示器的技術參數(shù)主要有以下幾個。a. 顯示模式b. 點距c. 刷新頻率d. 分辨率e. 可視角度f. 帶寬g. 輻射與環(huán)保顯示適配卡簡稱顯示卡或顯卡，是連接顯示器與主機的接口電路板。顯卡主要用于圖形數(shù)據(jù)處理、傳輸數(shù)據(jù)給顯示器并控制顯示器的數(shù)據(jù)組織方式。顯示卡的主要性能指標包括顯示內(nèi)存的額度大小、支持分辨率、產(chǎn)生

20、的色彩多少、刷新速率以及圖形加速性能等。顯示卡 打印機打印機是計算機的重要輸出設備之一，可用來打印字符、數(shù)字、圖形和表格等。打印機的種類很多，按照打印原理，可分為擊打式打印機和非擊打式打印機。擊打式打印機是用機械方法，使打印針或字符錘擊打色帶，在打印紙上引出字符，其產(chǎn)品主要是針式打印機。非擊打式打印機是通過激光、噴墨、熱升華或熱敏等方式將字符印在打印紙上，其產(chǎn)品主要有噴墨打印機和激光打印機。(a) 針式打印機 (b) 噴墨打印機 (c) 激光打印機 繪圖儀繪圖儀(Plotter)是一種輸出圖形硬拷貝的輸出設備。打印機雖然也能輸出圖形硬拷貝，但對復雜、精確的圖形無能為力。繪圖儀可以在繪圖軟件的支

21、持下，繪制出各種復雜、精確的圖形，成為計算機輔助設計必不可少的設備。繪圖儀5.總線和接口（1）總線總線(Bus)是計算機內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的高速通道，是微機中各組成部分在傳輸信息時共同使用的“公路”。微型計算機中的總線分為內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線3個層次。內(nèi)部總線位于CPU芯片內(nèi)部，用于連接CPU的各個組成部件；而系統(tǒng)總線是指主板上連接微型計算機中各大部件的總線；外部總線則是微型計算機和外部設備之間的總線，通過該總線和其他設備進行信息與數(shù)據(jù)交換。如果按總線內(nèi)傳輸?shù)男畔⒎N類，可將總線分類為： 數(shù)據(jù)總線(Data Bus，DB)用于CPU與內(nèi)存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳遞，它的條數(shù)

22、取決于CPU的字長，信息傳送是雙向的(可送入到CPU，也可由CPU送出)。 地址總線(Address Bus，AB)用于傳送存儲單元或I/O接口的地址信息，信息傳送是單向的，它的條數(shù)決定了計算機內(nèi)存空間的范圍大小，即CPU能管轄的內(nèi)存數(shù)量。 控制總線(Control Bus，CB)傳送控制器的各種控制信息，它的條數(shù)由CPU的字長決定。 微處理器、總線、存儲器、接口電路和外設邏輯關系目前，微型計算機常用的系統(tǒng)總線標準有：(1) PCI(Peripheral Component Interconnect，外部設備互連)總線PCI總線于1991年由Intel公司推出，它為CPU與外部設備之間提供了一

23、條獨立的數(shù)據(jù)通道，讓每種設備都能與CPU直接聯(lián)系，使圖形、通信、視頻、音頻設備都能同時工作。PCI總線的數(shù)據(jù)傳送寬度為32位，可以擴展到64位，工作頻率為33 MHz，數(shù)據(jù)傳輸可達133 MB/s。(2) AGP(Advanced Graphics Port，加速圖形接口)總線AGP總線是Intel公司配合Pentium處理器開發(fā)的總線標準，它是一種可自由擴展的圖形總線結構，能增加圖形控制器的可用帶寬，并為圖形控制器提供必要的性能，有效地解決了3D圖形處理的瓶頸問題。AGP總線寬為32位，時鐘頻率有66 MHz和133 MHz兩種。(2)接口就是設備與計算機或其他設備連接的端口，主要用來傳送信

24、號。一部分是數(shù)據(jù)信號，另一部分是控制信號，它們都是為傳輸數(shù)據(jù)服務的。數(shù)據(jù)傳輸方式可分為串行、并行兩種方式。用于串行傳輸?shù)慕涌诰徒写薪涌?Serial Port)。被傳送的數(shù)據(jù)排成一串，一次發(fā)送，其特點是傳輸穩(wěn)定、可靠、傳輸距離長，但數(shù)據(jù)傳輸速率較低。用于并行傳輸?shù)慕涌诰褪遣⑿薪涌?Parallel Port)。特點是數(shù)據(jù)傳輸速率較大、協(xié)議簡單、易于操作；由于并行傳輸在傳輸時容易受到干擾、傳輸距離短、有時會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失等問題，所以并口設備的連接電纜一般比較短，否則不能保證正常使用。1.2.3 微型計算機的軟件系統(tǒng)通常我們所說的計算機是指由硬件和軟件兩部分組成的。而在計算機問世的初期，提到計算機

25、，實際上是指計算機的硬件。隨著程序設計技術的發(fā)展，計算機運行的程序和數(shù)據(jù)被存放在柔軟的紙帶上，相對于計算機硬件，這些承載著程序和數(shù)據(jù)的柔軟紙帶被稱為計算機軟件。1983年，IEEE（國際電氣與電子工程協(xié)會）提出的軟件定義是：計算機程序、方法、規(guī)則和相關的文檔資料以及在計算機上運行時所必需的數(shù)據(jù)?？梢?，計算機軟件是相對于硬件而言的，它包括程序、相關數(shù)據(jù)及其說明文檔。硬件是軟件運行的基礎，軟件則是發(fā)揮計算機功能的關鍵。在計算機中軟件與硬件相互依存的，沒有軟件，計算機僅是一臺沒有任何功能的機器。有了軟件，人們可以繞開計算機本身的硬件結構和運行原理來使用計算機。1. 軟件分類針對不同的角度，軟件有不同

26、的分類方式。按照軟件功能分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。（1）系統(tǒng)軟件：一般將靠近硬件部分的軟件稱為系統(tǒng)軟件。有代表性的系統(tǒng)軟件包含操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和輔助程序。系統(tǒng)軟件的主要功能是調(diào)度，監(jiān)控和維護計算機系統(tǒng)，負責管理計算機系統(tǒng)中各種獨立的硬件，使它們可以協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)軟件使用戶在使用計算機和其他軟件時不需要考慮底層每個硬件是如何工作的。（2）應用軟件 ：是為滿足用戶的各種需求，解決計算機各類應用問題使用計算機語言編制的應用程序的集合，具有很強的實用性。一般是在系統(tǒng)軟件支持下開發(fā)的，分為應用軟件包和用戶程序兩類。應用軟件包是為實現(xiàn)某種特殊功能或計算的獨立軟件系統(tǒng)，如辦公自動化軟件Off

27、ice系列、圖形圖像處理軟件Photoshop等。用戶程序是用戶為解決特定的具體問題而二次開發(fā)的軟件，如財務管理系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等。1.2.4 計算機的工作原理在介紹計算機的基本工作原理之前，先說明幾個相關的概念。所謂指令，是指揮計算機進行基本操作的命令，是計算機能夠識別的一組二進制編碼。通常一條指令由兩部分組成：第一部分指出應該進行什么樣的操作，稱為操作碼；第二部分指出參與操作的數(shù)據(jù)本身或該數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址。在計算機中，可以完成各種操作的指令有很多，計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合稱為計算機的指令系統(tǒng)。把能夠完成某一任務的所有指令(或語句)有序地排列起來，就組成程序，即程序是能夠完成某一任

28、務的指令的有序集合。現(xiàn)代計算機的基本工作原理是存儲程序和程序控制。這一原理是美籍匈牙利數(shù)學家馮諾伊曼于1946年提出的，因此，又稱為馮諾伊曼原理。其主要思想是：(1) 計算機硬件由5個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。(2) 在計算機內(nèi)采用二進制的編碼方式。(3) 程序和數(shù)據(jù)一樣，都存放在存儲器中(即存儲程序)。(4) 計算機按照程序逐條取出指令加以分析，并執(zhí)行指令規(guī)定的操作(即程序控制)。按照馮諾伊曼原理構造的計算機稱為馮諾伊曼計算機，其體系結構稱為馮諾伊曼體系結構。馮諾伊曼計算機的基本特點如下：(1) 程序和數(shù)據(jù)在同一個存儲器中存儲，二者沒有區(qū)別，指令與數(shù)據(jù)一樣可以

29、送到運算器中進行運算，即由指令組成的程序是可以修改的；(2) 存儲器采用按地址訪問的線性結構，每個單元的大小是一定的；(3) 通過執(zhí)行指令直接發(fā)出控制信號控制計算機操作。指令在存儲器中按順序存放，由指令計算器指明將要執(zhí)行的指令在存儲器中的地址。指令計算器一般按順序遞增，但執(zhí)行順序也可以隨外界條件的變化而改變；(4) 整個計算過程以運算器為中心，輸入輸出設備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳送都要經(jīng)過運算器。1.2.5 計算機的主要技術指標1. 字長字長是計算機性能的一個重要指標，是指計算機中每個字所包含的二進制的位數(shù)，由計算機CPU的類型所決定。根據(jù)計算機的不同，字長有固定字長和可變字長兩種，固定字長即字的長

30、度在任何情況下都不發(fā)生改變?？勺冏珠L，是指在一定范圍內(nèi)，字的長度可以發(fā)生變化。計算機處理數(shù)據(jù)的速率與一次能進行加工的二進制的位數(shù)以及運行的快慢有關。對于相同運算速度的計算機來說，同等時間內(nèi)字長長的運算速度快。一般來說字長越長，計算機一次處理的信息位就越多，精度就越高，要注意字與字長的區(qū)別，字是單位，而字長是指標。2. 主頻主頻是指計算機的時鐘頻率，即CPU每秒內(nèi)的平均操作次數(shù)，單位用兆赫茲（MHz）表示。在很大程度上決定了計算機的運算速度（每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù)，MIPS）。3. 內(nèi)存容量內(nèi)存容量是指內(nèi)存儲器中能夠存儲信息的總字節(jié)數(shù)，一般以KB、MB為單位。該指標直接影響計算機的工作能力，內(nèi)存

31、越大，機器處理信息能力越強。4. 存取周期存取周期與存儲器的訪問時間有關，存儲器的訪問時間是指存儲器進行一次性讀或?qū)懖僮魉璧臅r間。存取周期越短，存取的速度越快。5. 硬盤性能主要指硬盤的存儲容量和存取速度。6. 外設配置外設一般指計算機根據(jù)實際需要配置的輸入/輸出設備，如顯示器、音箱、顯卡等。7. 軟件配置包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信軟件、漢字支持軟件及其他各種應用軟件。8. 運算速度運算速度是指計算機每秒中所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用MIPS（百萬條指令/秒）為單位。影響計算機運行速度的因素主要是CPU的主頻和存儲器存取周期。1.3 計算機安全使用知識1.3.1 信息安全1. 計算

32、機信息安全國際標準化組織（International Organization for Standardization）將信息安全定義為為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所采取的技術和管理的安全保護，保護計算機硬件、軟件、數(shù)據(jù)不因偶然的或惡意的原因而遭到破壞、更改、顯露。我國公安部計算機管理監(jiān)察司將信息安全定義為 “計算機安全是指計算機資產(chǎn)安全，即計算機信息系統(tǒng)資源和信息資源不受自然和人為有害因素的威脅和危害”?？梢?，計算機信息系統(tǒng)安全的范疇主要包括：實體安全、信息安全、運行安全和人員安全。2. 計算機系統(tǒng)面臨的安全問題（1）物理安全（2）計算機的系統(tǒng)故障（3）對計算機信息的攻擊（4）其他的不安全因素1.3.2

33、計算機黑客1. 什么是計算機黑客黑客(Hacker)一般指的是計算機網(wǎng)絡的非法入侵者，他們大都是程序員，對計算機技術和網(wǎng)絡技術非常精通，了解系統(tǒng)的漏洞及其原因所在，喜歡非法闖入并以此作為一種智力挑戰(zhàn)而沉醉其中。有些黑客僅僅是為了驗證自己的能力而非法闖入，并不一定會對信息系統(tǒng)或網(wǎng)絡系統(tǒng)產(chǎn)生破壞作用，但也有很多黑客非法闖入是為了竊取機密的信息、盜用系統(tǒng)資源或出于報復心理而惡意毀壞某個信息系統(tǒng)等。為了盡可能地避免受到黑客的攻擊，我們有必要先了解黑客常用的攻擊手段和方法，然后才能有針對性地進行預防。2. 黑客攻擊的步驟一般來說，黑客對用戶計算機進行攻擊的步驟大致相同，主要包括以下幾步。(1) 掃描漏洞

34、(2) 試探漏洞(3) 取得權限與提升權限(4) 木馬入侵(5) 建立后門與清理痕跡3. 防止黑客攻擊的方法防止黑客攻擊最基本的方法有以下幾種。(1) 不要使用簡單的密碼(2) 定期給操作系統(tǒng)和應用軟件升級補丁(3) 安裝防火墻和殺毒軟件，并保持病毒庫更新到最新狀態(tài)(4) 做好IE瀏覽器的安全設置(5) 不要輕易訪問不知名的網(wǎng)站或運行從其下載的軟件(6) 不要輕易打開或運行電子郵件中的附件(7) 盡可能禁止文件共享1.3.3 計算機犯罪計算機犯罪是隨著計算機技術的發(fā)展與普及而產(chǎn)生的一種新型犯罪。它是指行為人利用計算機操作所實施的危害計算機信息系統(tǒng)(包括內(nèi)存數(shù)據(jù)和程序)安全和其他嚴重危害社會的犯

35、罪行為?？砂▋煞N形式：一種是以計算機為犯罪工具而進行的犯罪，如利用計算機進行金融詐騙、盜竊、貪污、挪用等犯罪；另一種是以計算機為破壞對象而實施的犯罪，如非法侵入計算機系統(tǒng)罪、破壞計算機信息系統(tǒng)罪等犯罪行為。1. 計算機犯罪的類型主要包括： 非法入侵計算機信息系統(tǒng)； 利用計算機實施貪污、盜竊、詐騙和金融犯罪等活動； 利用計算機傳播反動和色情等有害信息； 知識產(chǎn)權的侵犯； 網(wǎng)上經(jīng)濟詐騙； 網(wǎng)上誹謗，個人隱私和權益遭受侵犯； 利用網(wǎng)絡進行暴力犯罪； 破壞計算機系統(tǒng)(如病毒危害等)。2. 計算機犯罪的手段主要包括： 數(shù)據(jù)欺騙； 特洛伊木馬； 香腸術； 邏輯炸彈； 陷阱術； 寄生術； 超級沖殺； 異步

36、攻擊； 廢品利用； 偽造證件。1.3.4 計算機病毒計算機病毒是指編制或者在計算機程序中插入的破壞計算機功能或者損壞數(shù)據(jù)，影響計算機使用，并能自我復制的一組計算機指令或程序代碼。1. 計算機病毒的特點及分類（1） 計算機病毒的特點計算機病毒具有生物病毒的某些特性，如破壞性、傳染性、潛伏性、寄生性；同時還具有其自身獨有的性質(zhì)，如可觸發(fā)性和不可預見性等。（2） 計算機病毒的分類計算機病毒種類繁多，根據(jù)其特點不同，可按不同的準則進行分類。 按病毒的破壞能力，可分為良性病毒和惡性病毒。 按病毒的傳染方式，可分為磁盤引導區(qū)傳染的病毒、操作系統(tǒng)文件傳染的病毒和一般應用程序傳染的病毒。 按病毒程序特有的算法

37、，可分為伴隨型病毒、蠕蟲病毒、特洛伊木馬、寄生型病毒等。2. 計算機病毒的癥狀通常，感染病毒的計算機具有如下癥狀： 電腦中的某些文件或文件夾無故消失； 運行的應用程序無反應； 電腦運行速度突然變慢； 電腦含有可疑的啟動項； 殺毒軟件無法正常運行進行殺毒操作； 電腦出現(xiàn)無故藍屏、運行程序異常； 計算機經(jīng)常出現(xiàn)死機現(xiàn)象或不能正常啟動； 顯示器上經(jīng)常出現(xiàn)一些莫名其妙的信息或異?，F(xiàn)象。隨著制造病毒和反病毒雙方較量的不斷深入，病毒制造者的技術越來越高，病毒的欺騙性、隱蔽性也越來越好。因此，只有在實踐中細心觀察才能發(fā)現(xiàn)計算機的異?，F(xiàn)象。3. 計算機病毒的預防與清除（1） 計算機病毒的預防 及時下載、安裝最

38、新操作系統(tǒng)安全漏洞補??； 安裝防火墻軟件和殺毒軟件，并定期對其進行升級，定期使用殺毒軟件對計算機進行全面查殺病毒； 及時取消不必要的共享目錄； 不運行來路不明的軟件； 不使用來路不明的光盤和可移動磁盤。如必須使用，先使用殺毒軟件查殺病毒； 慎重對待垃圾郵件、慎用網(wǎng)上下載； 上網(wǎng)瀏覽時，開啟殺毒軟件的實時監(jiān)控功能，不隨便單擊不安全陌生網(wǎng)站，避免訪問非法網(wǎng)站；（2） 計算機病毒的清除計算機病毒的清除，是指運用計算機病毒檢測技術檢測計算機病毒程序，然后根據(jù)具體病毒的清除方法從被傳染的程序中去除計算機病毒代碼部分，并恢復文件的原有結構信息。一般來說，計算機如果被病毒感染，應該立即清除掉。通常采用人工處

39、理和反病毒軟件清除兩種方法。人工的方法主要有格式化磁盤、刪除被感染的文件或者是覆蓋被病毒感染的文件。運用反病毒軟件清除病毒是較經(jīng)濟、省時省力的方法。目前市面上的殺毒軟件種類很多，主要有瑞星殺毒軟件、金山毒霸、360殺毒、卡巴斯基、Norton AntiVirus等，這些殺毒軟件功能強大、界面友好，并且廠商的技術支持完善，可以及時下載升級包，更新病毒信息庫，以檢測和清除層出不窮的新病毒。1.3.5 防火墻1. 防火墻的定義防火墻原指古人在房屋之間修建的一道墻，這道墻可以防止火災發(fā)生的時候蔓延到別的房屋。網(wǎng)絡安全系統(tǒng)中的防火墻則是一道位于內(nèi)部網(wǎng)絡或計算機與外部網(wǎng)絡之間的屏障，實質(zhì)就是一個軟件或者是

40、軟件與硬件設備的組合。用戶通過設置防火墻提供的應用程序和服務以及端口訪問規(guī)則，達到過濾進出內(nèi)部網(wǎng)絡或計算機的不安全訪問，從而提高網(wǎng)絡和計算機系統(tǒng)的安全性和可靠性。2. 防火墻的功能防火墻用于監(jiān)控進出內(nèi)部網(wǎng)絡或計算機的信息，保護內(nèi)部網(wǎng)絡或計算機的信息不被非授權訪問、非法竊取或破壞，并記錄了內(nèi)部網(wǎng)絡或計算機與外部網(wǎng)絡進行通信的安全日志，如通信發(fā)生的時間和允許通過的數(shù)據(jù)包和被過濾的數(shù)據(jù)包信息等，還可以限制內(nèi)部網(wǎng)絡用戶訪問某些特殊站點，防止內(nèi)部網(wǎng)絡的重要數(shù)據(jù)外泄等。3. 防火墻的類型按照使用對象的不同可分為個人防火墻和企業(yè)防火墻。(1) 個人防火墻個人防火墻一般就是一個軟件，用戶安裝好防火墻軟件以后再

41、進行一些簡單的訪問規(guī)則的設置即可實現(xiàn)對計算機的實時監(jiān)控，只允許正常的網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)進出計算機，而將非授權訪問拒絕。3. 防火墻的類型按照使用對象的不同可分為個人防火墻和企業(yè)防火墻。(2) 企業(yè)防火墻企業(yè)防火墻一般是軟件與硬件設備的組合，大多數(shù)防火墻產(chǎn)品都是把防火墻的功能集成在路由器或網(wǎng)關等設備中，將防火墻置于內(nèi)部網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡之間。4. 個人防火墻應用舉例Windows防火墻在Windows XP操作系統(tǒng)中自帶了一個Windows防火墻，用于阻止未授權用戶通過Internet或網(wǎng)絡訪問用戶計算機，從而幫助保護用戶的計算機。(1) Windows防火墻的作用在Windows XP的SP3版本中，W

42、indows防火墻默認處于啟用狀態(tài)，時刻監(jiān)控計算機的通信信息。Windows防火墻的主要作用如下： 阻止從Internet或網(wǎng)絡傳入的“未經(jīng)允許”的嘗試連接。 允許某些應用程序訪問外部網(wǎng)絡并設置訪問的范圍。 開放某些端口，允許外部網(wǎng)絡通過這些端口進行通信。雖然防火墻可以保護用戶計算機不被非法授權訪問，但是防火墻的功能還是有限的。能做到不能做到阻止計算機病毒和蠕蟲到達用戶的計算機檢測計算機是否感染了病毒或清除已有病毒請求用戶的允許，以阻止或取消阻止某些連接請求阻止用戶打開帶有危險附件的電子郵件創(chuàng)建安全日志，記錄對計算機的成功連接嘗試和不成功的連接嘗試阻止垃圾郵件或未經(jīng)請求的電子郵件表 Windo

43、ws防火墻的功能(2) Windows防火墻的設置打開“控制面板”中的“Windows防火墻”，在 “Windows防火墻”對話框的“常規(guī)”選項卡中可以啟用或關閉防火墻。切換到 “例外”選項卡，列出了當前系統(tǒng)允許進行網(wǎng)絡連接訪問的應用程序，單擊“編輯”按鈕可以對該應用程序允許的網(wǎng)絡訪問地址范圍進行修改。單擊“添加程序”或“添加端口”按鈕則可以設置其他應用程序或端口的限制訪問規(guī)則。大學計算機基礎第2章計算機中信息表示與存儲學習目標 本章介紹了二進制、不同進制間的轉換方法、數(shù)值在計算機中的表示以及信息編碼等知識。通過本章的學習需要同學們掌握二進制運算及數(shù)制間的轉換，原碼反碼補碼的表示與應用，理解計

44、算機編碼的方法與應用。本章學習內(nèi)容2.1 數(shù)制及其轉換2.2 數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼2.3 非數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼2.1 數(shù)制及其轉換2.1.1 二進制數(shù)隨著計算機技術的快速發(fā)展，二進制是用0和1兩個數(shù)碼來表示的數(shù)，是計算機技術采用的一種數(shù)制。它的基數(shù)為2，進位規(guī)則是“逢二進一”，借位規(guī)則是“借一當二”。 計算機系統(tǒng)使用二進制的主要原因是在設計電路、進行運算的時候更加簡便、可靠、邏輯性強。因為計算機是由電來驅(qū)動的，電路實現(xiàn)“開/關”的狀態(tài)可以用數(shù)字”0/1”來表示，這樣計算機中所有信息的轉換電路都可以用這種方式表示，也就是說計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的加工、存儲與傳輸都可以用電信號的“高/低”電平來表示。2.1.

45、2 數(shù)制數(shù)制，又進位計數(shù)制，是指用少量的數(shù)字符號，按照先后次序把它們排成數(shù)位，由低到高進行計數(shù)，計滿進位。1. 基數(shù)和位權數(shù)制的類型不同，但具有共同的計算和運算的規(guī)律。數(shù)制中有基數(shù)和位權兩個概念?；鶖?shù)是進位制的基本特征數(shù)，即所用到的數(shù)碼的個數(shù)。例如十進制 ：用09 十個數(shù)碼表示，基數(shù)為10。而權則是處在不同位置上的數(shù)字代表的值不同，各進位制中位權的值是基數(shù)的若干次冪。如十進制數(shù)每個數(shù)位上的權則是10的某次冪。位權的表示法是指，數(shù)字的總個數(shù)為基數(shù)，每個數(shù)字都要乘以基數(shù)的冪次，而該冪次由每個數(shù)所在的位置決定。排列方式是以小數(shù)點為界，整數(shù)部分自右向左分別為0次冪、1次冪、2次冪、，小數(shù)部分自左向右分

46、別為負1次冪、負2次冪、負3次冪、。2. 常用的進位記數(shù)制 （1）十進制所使用的數(shù)碼有10個，即0、1、2、9，基數(shù)為10 ，各位的位權是10i，進位規(guī)則是“逢十進一”。例如，十進制數(shù)(124.56)10可以表示為：(124.56)10=1102+2101+4100+510-1+610-2 （2）二進制所使用的數(shù)碼有2個，即0、1，基數(shù)為2 ，各位的位權為2i，進位規(guī)則是“逢二進一”。例如，二進制數(shù)(1101.01)2可以表示為：(1101.01)2=123+122+021+120+02-1+12-2 （3）八進制所使用的數(shù)碼有8個，即0、1、2、7，基數(shù)為8，各位的位權是8i，進位規(guī)則是“逢

47、八進一”。例如，八進制數(shù)(35.21)8可以表示為：(35.21)8=381+580+28-1+18-2 （4）十六進制所使用的數(shù)碼有15個，即0、1、2、9、A、B、C、D、E和F（其中A、B、C、D、E、F分別表示10、11、12、13、14、15），基數(shù)為16，各位的位權是16i，進位規(guī)則是“逢十六進一”。例如，十六進制數(shù) (2C7.1F)16可以表示為： (2C7.1F)16=2 162+12 161+7 160+116-1+1516-2數(shù)制基數(shù)數(shù)碼進位規(guī)則十進制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十進一二進制20、1逢二進一八進制80、1、2、3、4、5、6、7逢八進一十六進

48、制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F逢十六進一常用數(shù)制的特點如表2-1所示。2.1.3 不同數(shù)制間轉換1. 十進制數(shù)轉換為非十進制數(shù)十進制轉換成二進制，需要將整數(shù)部分與小數(shù)部分分別進行轉換。整數(shù)部分采用“除基取余法”，小數(shù)部分采用“乘基取整法”。（1）十進制整數(shù)轉換為非十進制整數(shù)例如：用“除基取余法”將十進制整數(shù)327轉換為二進制整數(shù)。“除基取余法”轉換過程如下：（2）十進制小數(shù)轉換為非十進制小數(shù)十進制小數(shù)轉換為非十進制小數(shù)采用“乘基取整法”。即把給定的十進制小數(shù)乘以基數(shù)，取其整數(shù)作為二進制小數(shù)的第一位，然后取小數(shù)部分繼續(xù)乘以基數(shù)，將所的整數(shù)部分作為第二位小數(shù)，

49、重復操作直至得到所需要的二進制小數(shù)。2. 非十進制數(shù)轉換為十進制數(shù)非十進制數(shù)轉換為十進制數(shù)采用“按權展開法”，即先把各位非十進制數(shù)按權展開，寫成多項式,然后計算十進制結果。例如:寫出(1101.01)2， (237)8，(10D)16的十進制數(shù)。3. 二進制與八、十六進制數(shù)的轉換二進制數(shù)與八進制數(shù)，以及十六進制數(shù)存在著倍數(shù)的關系，例如23=8, 24=16所以它們之間的轉換非常方便。 在二進制數(shù)與八進制數(shù)進行轉換的時候，可以用“三位并一位”的方式，以小數(shù)點為界，將整數(shù)部分從右側向左側，每三位一組，當最后一組不足三位時，在該組的最左方添“0”補足三位；小數(shù)部分從左側至右側，每三位一組，當最后一組

50、不足三位時，在該組的最右方添“0”補足三位。然后各組的三位二進制數(shù)，按照各自的位權22、21、20展開后相加，就得到了一位八進制數(shù)。例如，將二進制小數(shù)10110111 .01101轉換為八進制小數(shù)，轉換過程如下： 八進制數(shù)轉換為二進制數(shù)，用“一位拆三位”的方法，即將每位八進制數(shù)用對應的三位二進制數(shù)展開表示。例如，將八進制數(shù) 123.46轉化為二進制數(shù)表示。結果為：(123.46 )8 =(1010011.10011)2同理，二進制數(shù)轉為十六進制數(shù)時，采用“四位并一位”的方法，十六進制數(shù)轉為二進制數(shù)時，采用“一位拆四位”的表示方法。例如，用“四位并一位”的方法將二進制數(shù)110110111 .01

51、101轉換為十六進制數(shù)。4. 八、十、十六進制之間的轉換八、十、十六進制之間的轉換可以借助二進制來實現(xiàn)。如：八進制轉換成十六進制，先將八進制轉換成二進制，然后再將二進制轉換成十六進制。同理，十六進制轉換成八進制，先將十六進制轉換成二進制，再將二進制轉換成八進制。常用的數(shù)制對應關系如表3-2所示。十進制二進制八進制十六進制000000100111201022301133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010表2-2 常用的數(shù)制

52、對照表2.2 數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼2.2.1 信息的存儲單位1. 位(bit)讀作“比特”，簡寫為“b”，表示二進制中的1位。計算機中的數(shù)據(jù)都是以0和1來表示的。一個二進制位只有能有一種狀態(tài)，即只能存放二進制數(shù)“0”或者“1”。2. 字節(jié)(Byte)：字節(jié)，簡寫為“B”，讀作“拜特”，是計算機信息中用于描述存儲容量和傳輸容量的一種計量單位，在一些計算機編程語言中也表示數(shù)據(jù)類型和語言字符。計算機中是以字節(jié)為單位解釋信息的。一個字節(jié)由8個二進制位組成，即“1B=8 b”。3. 字長前面介紹計算機技術指標的時候介紹過“字”和“字長”的概念，字是指計算機的CPU在同一時間內(nèi)處理的一組二進制數(shù)，而這組二進制

53、數(shù)的位數(shù)就是“字長”。字長與計算機的功能和用途有很大的關系，是計算機的一個重要技術指標。字長直接反映了計算機的計算精度，字長越大，計算機一次性處理的數(shù)字位數(shù)越多，處理數(shù)據(jù)的速度就越快。4. 擴展存儲單位計算機的基本存儲單位是字節(jié)，用B表示，常用的存儲單位還有KB、MB、GB、TB，它們之間換算關系為：KB：千字節(jié) KB=1024B=210BMB: 兆字節(jié) MB=1024KB=220BGB: 吉字節(jié) GB=1024MB=230BTB: 太字節(jié) TB=1024GB=240B2.2.2 原碼、反碼和補碼1.原碼正數(shù)的符號位用0表示，負數(shù)的符號位用1表示，數(shù)值部分用二進制數(shù)的絕對值表示，這種表示稱為原

54、碼表示。例如，求“+69”和“-69”的原碼數(shù)0也有“正零”和“負零”之分，“+ 0”的原碼=0000，“-0”的原碼=1000。2. 反碼計算機中規(guī)定，反碼的最高位為符號位。正數(shù)的反碼與原碼相同，負數(shù)的反碼是對原碼除符號位外各位按位取反，即“1”取反變?yōu)椤?”， “0”取反變?yōu)椤?” 。例如，求十進制數(shù)“+5”與“-5”的反碼。若用一個字節(jié)表示，將十進制數(shù)5轉化為二進制數(shù)為00000101。因為“+5”是正數(shù)，轉化為二進制數(shù)的原碼為00000101，所以反碼與原碼相同，( +5 )反00000101；正數(shù)反碼負數(shù)反碼+00000-01111+10001-11110+20010-21101+3

55、0011-31100+40100-41011+50101-51010+60110-61001+70111-71000用4位二進制表示的反碼正/負數(shù)如下：3. 補碼正數(shù)的補碼就是其原碼，負數(shù)的補碼是先求其反碼，然后在最低位+1。例如，十進制數(shù)“+5”與“-5”的補碼用一個字節(jié)表示為：(+5)10 = (00000101)原 =(00000101)反 = (00000101)補(-5) 10= (10000101)原 = (11111010)反 = (11111011)補補碼沒有“+0”和“-0”的區(qū)別，即 0 補碼只有一種形式。4. BCD碼在計算機內(nèi)表示十進制數(shù)時，通常先把十進數(shù)轉換成二進制數(shù)

56、，然后再用原碼、反碼或補碼表示，除此之外，十進制數(shù)在計算機內(nèi)的編碼還有多種方式，常用的有BCD碼即8421碼，是指用4位二進制編碼表示1位十進制數(shù)。4位二進制數(shù)權值分別為23、22、21、20，即8、4、2、1。BCD碼與十進制數(shù)的轉換直觀、簡單，對于一個多位十進制數(shù)，只需將它的每一位數(shù)字按照表2-3中所列的對應關系用BCD直接列出即可。2.2.3 定點數(shù)與浮點數(shù)數(shù)值除了有正負之分外，還有整數(shù)和小數(shù)之分。計算機不僅能處理帶符號的數(shù)值問題，還能解決數(shù)值中存在的小數(shù)點問題。計算機系統(tǒng)規(guī)定，小數(shù)點是用隱含規(guī)定位置的方式來表示，并不占用二進制位。同時，根據(jù)小數(shù)點位置是否固定，數(shù)的表示方法可分為定點數(shù)和

57、浮點數(shù)。1. 定點數(shù)： 定點數(shù)指小數(shù)點在數(shù)中的位置是固定不變的，通常有定點整數(shù)和定點小數(shù)之分。定點整數(shù)是將小數(shù)點位置固定在數(shù)值的最右端，定點小數(shù)是將小數(shù)點位置固定在有效數(shù)值的最左端，符號位之后，在十進制系統(tǒng)中，如果規(guī)定小數(shù)點左邊存放7個數(shù)碼，右邊存放3個數(shù)碼，當我們存儲數(shù)字5.623166時，小數(shù)后只能保留3位，即5.623，其精度受損；而當存放的數(shù)超過8位時，也會導致其數(shù)值的不正確。所以，當存放的數(shù)字整數(shù)部分很大或者小數(shù)部分很長時，定點數(shù)顯然不適合，于是又引入了浮點數(shù)，主要用來解決數(shù)據(jù)溢出、精度受損問題，2. 浮點數(shù)小數(shù)點位置浮動變化的數(shù)稱為浮點數(shù)。對十進制來說，浮點數(shù)是以10的n次方表示的

58、數(shù)。例如，十進制數(shù)245.78， 使用浮點表示法為0.24578103。其中0.24578為一個定點數(shù)，3表示小數(shù)點向右移動3位。當浮點數(shù)采用指數(shù)形式表示時，指數(shù)部分稱為“階碼”，小數(shù)部分稱為“尾數(shù)”。尾數(shù)和階碼有正負之分，例如，二進制數(shù)“-0.00111”，浮點表示為“-0.1112-2”，這里尾數(shù)（-0.111）和階碼（-2）都是負數(shù)。尾數(shù)的符號表示數(shù)的正負，階碼的符號則表明小數(shù)點的實際位置。2.3 非數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼2.3.1 字符編碼字符編碼，即用規(guī)定的二進制數(shù)表示輸入到計算機中文字和符號的方法。字符編碼是人與計算機進行通信、交互的重要方式。國際上采用的是美國信息交換標準碼（Ameri

59、can Standard Code For Information Interchange），即ASC II碼。在計算機內(nèi)，每個字符的ASCII碼用1個字節(jié)( 8位)來存放，字節(jié)的最高位( b7)為校驗位，通常用“0”來填充，后7位(b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0)為編碼值，7位二進制共有128種狀態(tài)(27= 128 )，可表示128個字符，即26個小寫字母、26個大寫字母、10個數(shù)字、32個符號、33個控制符號和一個空格。7位編碼的ASCII碼是目前使用最為廣泛的字符編碼，稱為標準的ASCII碼字符集。2.3.2 漢字編碼計算機只識別由0、1組成的代碼，ASCII碼是

60、英文信息處理的標準編碼，漢字信息處理也必須有一個統(tǒng)一的標準編碼。1981年，我國頒布了信息交換用漢字編碼字符集基本集（GB 2312-1980），也稱為“國標碼”，共對6763個漢字和682個圖形字符進行了編碼。國標碼規(guī)定：漢字用兩個字節(jié)表示，每個字節(jié)用七位碼（高位為0）。國標碼將漢字和圖形符號排列在一個94行94列的二維代碼表中，每兩個字節(jié)分別用兩位十進制編碼，前字節(jié)的編碼稱為區(qū)碼，后字節(jié)的編碼稱為位碼，這樣得到GB 231280的區(qū)位圖，用區(qū)位圖的位置來表示的漢字編碼，稱為區(qū)位碼。如“?！弊衷诙S代碼表中處于17區(qū)第3位，區(qū)位碼即為“1703 ”。1. 漢字輸入碼漢字輸入碼也稱外碼，是為了