計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識、計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表

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大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)公共計(jì)算機(jī)教學(xué)部廉侃超E-mail:

Tel:教學(xué)博客:yiyi第一頁，共六十頁。大一：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)大二：VB、C、Athorware、Access、Photoshop課程定位第二頁，共六十頁?；炯寄苡?jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識WindowsXP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用Word2003文字處理軟件Excel2003電子表格處理軟件中英文錄入（50字/分）PowerPoint2003演示軟件第三頁，共六十頁。理論學(xué)時：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時：16課程成績=機(jī)試成績(七模塊)+平時成績(上課、實(shí)驗(yàn))交作業(yè)地址:f

t

作業(yè)區(qū)/廉侃超/實(shí)驗(yàn)作業(yè)上交/班級文件夾第四頁，共六十頁。本講內(nèi)容第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識第三章計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示第五頁，共六十頁。第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1計(jì)算與計(jì)算思維1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展與展望1.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類和應(yīng)用1.4了解計(jì)算機(jī)科學(xué)第六頁，共六十頁。1.1計(jì)算、計(jì)算思維與計(jì)算工具1、計(jì)算廣義的計(jì)算包括數(shù)學(xué)計(jì)算，邏輯推理，……2、計(jì)算思維運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思想與方法去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。第七頁，共六十頁。3、計(jì)算工具第八頁，共六十頁。中國的古代科學(xué)家祖沖之利用算籌，耗費(fèi)15年心血，才把圓周率計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后7位數(shù)。一千多年后，英國人商克斯(W.Shanks)以畢生精力計(jì)算圓周率，才計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后707位。使用ENIAC進(jìn)行計(jì)算，僅用了40秒就達(dá)到了這個記錄，還發(fā)現(xiàn)商克斯的計(jì)算中，第528位是錯誤的。鮮為人知的“Π”的故事第九頁，共六十頁。計(jì)算尺

袖珍計(jì)算器第十頁，共六十頁。第十一頁，共六十頁。第十二頁，共六十頁。圖靈與“理想計(jì)算機(jī)”美國計(jì)算機(jī)學(xué)會（ACM：AssociationforComputingMachinery）計(jì)算機(jī)界的最高獎第十三頁，共六十頁。第十四頁，共六十頁。1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展與展望1.2.1電子計(jì)算機(jī)的誕生第十五頁，共六十頁。ENIAC第十六頁，共六十頁。時間：1946年2月14日地點(diǎn)：美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院主要人物和單位：約翰·莫克利

美國陸軍彈道研究所美國陸軍阿伯丁彈道實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)名稱：ENIAC英文名稱：ElectronicNumericalIntegratorandCalculator(電子數(shù)字積分計(jì)算器)第十七頁，共六十頁。ENIAC主要指標(biāo)：

占地160m2、重達(dá)30噸、6000個開關(guān)、7000個電阻、10000個電容、18000個電子管、50萬條線、耗電140KW。

運(yùn)算速度：

5000次加法/秒，3/1000秒時間內(nèi)做完兩個10位數(shù)乘法。主要用途：

彈道計(jì)算的數(shù)值分析第十八頁，共六十頁。集成電路Integrated大規(guī)模集成電路

LargeScaleIntegration第四代（71～至今）

電子元件晶體管transistor第二代（58年～64年）

電子管vacuumtube第一代（46年～57年

）第三代（65年～70年）

1.2.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段第十九頁，共六十頁。計(jì)算機(jī)各個發(fā)展階段的比較

第一代（1946~1957）第二代（1958~1964）第三代（1965~1970）第四代（1971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磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器外部輔助存儲器磁芯、磁鼓磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁鼓、磁盤處理方式機(jī)器語言、匯編語言監(jiān)控程序、作業(yè)批量連續(xù)處理、高級語言編譯多道程序、實(shí)時處理實(shí)時、分時處理、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運(yùn)算速度5000~30000次/s幾萬至幾十萬次/s幾十萬至幾百萬次/s幾百萬至幾億次/s幾種典型機(jī)型ENIAC、EDVAC、IBM705IBM7000、CDC6600IBM360、PDP11、NOVA1200IBM370、VAX11、IBMPC(微機(jī)PC)發(fā)展對象特點(diǎn)比較對象第二十頁，共六十頁?！八纳珕栴}”的解決英國人格思里于1852年提出四色問題，也稱四色猜想(任意復(fù)雜的地圖，使相鄰區(qū)域的顏色不同，最多只用四種顏色即可完成)，1976年美國兩位科學(xué)家用IBM-370計(jì)算機(jī)進(jìn)行了上百億次的判斷，連續(xù)運(yùn)算1200小時，證明了猜想是完全正確的，當(dāng)時震驚了整個數(shù)學(xué)界。

第二十一頁，共六十頁。

當(dāng)電子計(jì)算機(jī)發(fā)展到第四代時，出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)是以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)。微處理器（中央處理器CPU—CentralProcessingUnit）將運(yùn)算器和控制器集成在一塊芯片上。我們所使用的計(jì)算機(jī)就是微型計(jì)算機(jī)。Intel、AMD第二十二頁，共六十頁。1.2.3微處理器的發(fā)展年代時間（年）字長（位）典型產(chǎn)品第一代1971~19734/8Intel4004,Intel4040第二代1974~19778Intel8080,MotorolaM6800第三代1978~198416Intel8086,Intel8088第四代1985~199132Intel80386,Intel80486第五代1992~32/64Pentium,Pentium40.18微米芯片第二十三頁，共六十頁。英特爾?酷睿?2雙核處理器針腳第二十四頁，共六十頁。第二十五頁，共六十頁。第二十六頁，共六十頁。1.2.4未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢發(fā)展方向微型化：體積小、耗電量低巨型化：存儲容量大、運(yùn)算速度高、功能越強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)化：智能化：神經(jīng)計(jì)算機(jī)新一代的計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第二十七頁，共六十頁。1.2.5中國計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史始于1956年。P13第二十八頁，共六十頁。1.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類和應(yīng)用1.3.1計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快計(jì)算精度高存儲能力強(qiáng)（存儲程序）具有邏輯判斷能力具有自動工作的能力（自動控制）第二十九頁，共六十頁。1.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類和應(yīng)用1.3.2計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的方式分類

數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。按用途

通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)兩類。按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和處理能力

巨型機(jī)、大/中型機(jī)、小型機(jī)、工作站、服務(wù)器和微型計(jì)算機(jī)六大類。第三十頁，共六十頁。1.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類和應(yīng)用1.3.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1．計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展歷程2．計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）信息管理（也稱數(shù)據(jù)處理）過程檢測與控制計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和教學(xué)CAD/CAM/CAI人工智能(或智能模擬)計(jì)算機(jī)通信——網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用辦公自動化電子商務(wù)第三十一頁，共六十頁。1.4了解計(jì)算機(jī)科學(xué)1、計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本思路從理論研究到模型抽象及工程設(shè)計(jì)2、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的數(shù)據(jù)、信息與信息處理3、計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本問題什么能（有效地）自動進(jìn)行?什么不能（有效地）自動進(jìn)行?第三十二頁，共六十頁。小結(jié)第一臺電子計(jì)算機(jī)四階段的特點(diǎn)微機(jī)的核心特點(diǎn)（存儲程序和自動控制）、分類和應(yīng)用（信息管理、輔助設(shè)計(jì)制造）數(shù)據(jù)、信息、信息處理第三十三頁，共六十頁。第三十四頁，共六十頁。第三十五頁，共六十頁。第3章計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示3.1數(shù)字化信息編碼的概念3.2進(jìn)位計(jì)數(shù)制系統(tǒng)3.3

計(jì)算機(jī)的邏輯思維基礎(chǔ)3.4數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示與運(yùn)算3.5非數(shù)值信息的編碼與表示第三十六頁，共六十頁。3.1數(shù)字化信息編碼的概念數(shù)字化在計(jì)算機(jī)中，廣泛采用的是二進(jìn)制碼。Why?第三十七頁，共六十頁。3.2進(jìn)位計(jì)數(shù)制系統(tǒng)進(jìn)位計(jì)數(shù)制不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換第三十八頁，共六十頁。進(jìn)位計(jì)數(shù)制簡稱進(jìn)位制，即按進(jìn)位的方式計(jì)數(shù)的數(shù)制。最常用的是十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。數(shù)碼：用來表示某進(jìn)制數(shù)的數(shù)字符號。基數(shù)：在某進(jìn)制數(shù)中允許使用的基本數(shù)碼的個數(shù)。數(shù)位：是指數(shù)碼在一個數(shù)中的位置。如個位、十位等。位權(quán)：基數(shù)n-1.基數(shù)-n。n=1,2,3,……。每一個數(shù)位上的數(shù)碼所表示的數(shù)值的大小一般等于該數(shù)碼本身乘以對應(yīng)位上的權(quán)值。

603.256×1023×1002×10-15×10-2第三十九頁，共六十頁。計(jì)算機(jī)中常用的幾種計(jì)數(shù)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制數(shù)碼0～90，10～70～9，A~F基數(shù)102816位權(quán)10n-1.10-n2n-1.2-n8n-1.8-n16n-1.16-n進(jìn)位規(guī)則逢十進(jìn)一逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十六進(jìn)一表示方法(45)1045D(101)2101B(17)8

17O(1A)16

1AH通式按權(quán)展開D(Decimal)B(Binary)O(Octonary)H(Hexadecimal)第四十頁，共六十頁。例：666.66=6×102＋6×101＋6×100＋6×10-1＋6×10-2

(101101.11)2=1×25＋0×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2通式（按權(quán)展開）(123)8=1×82+2×81+3×80(6EA.F)16=6×162+14×161+10×160+15×10-1第四十一頁，共六十頁。不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換

1、非十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制

通式求和（按十進(jìn)制規(guī)則）2、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制

整數(shù)部分采用除基逆取余法（直到商為零時結(jié)束。

）小數(shù)部分采用乘基順取整法（直到積的小數(shù)為零時結(jié)束。

）第四十二頁，共六十頁。十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制整數(shù)【方法】除基逆取余

【例】將十進(jìn)制數(shù)253轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)(D)余數(shù)└└

253

2

126

1└

2

63

0└

2

31

1└

2

15

1└

2

7

1└

2

3

1└

2

1

1

2

0

1

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最低位

轉(zhuǎn)換結(jié)果：(253)10=(11111101)2第四十三頁，共六十頁?！纠繉⑹M(jìn)制數(shù)253轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最低位

253└

31└

8

3

十進(jìn)制數(shù)(D)余數(shù)

8

5

7└

8

0

3

轉(zhuǎn)換結(jié)果：(253)10=(375)8

253└

15└

16

0

十進(jìn)制數(shù)(D)余數(shù)

16

13（D）

15（F）

轉(zhuǎn)換結(jié)果：(253)10=(FD)16【例】將十進(jìn)制數(shù)253轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最低位第四十四頁，共六十頁。十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制小數(shù)【方法】乘基順取整

【例】將十進(jìn)制數(shù)0.45轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)（取4位）

十進(jìn)制數(shù)(D)乘2取整數(shù)部分0.45×2＝0.900.9×2＝1.810.8×2＝1.610.6×2＝1.21

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位

轉(zhuǎn)換結(jié)果的最低位

轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.45)10=(0.0111)2為取4位的近似值第四十五頁，共六十頁?！纠繉⑹M(jìn)制數(shù)0.25轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)

十進(jìn)制數(shù)(D)乘8取整數(shù)部分0.25×8＝2.002

轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.25)10=(0.2)8【例】將十進(jìn)制數(shù)0.125轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)

十進(jìn)制數(shù)(D)乘16取整數(shù)部分0.125×16＝2.002

轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.125)10=(0.2)16練習(xí)：將十進(jìn)制數(shù)65.375分別轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。第四十六頁，共六十頁。二進(jìn)制000001010011100101110111二進(jìn)制00000001001000110100010101100111十六進(jìn)制01234567十六進(jìn)制89ABCDEF二進(jìn)制100010011010101111001101111011113、X進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換八進(jìn)制01234567第四十七頁，共六十頁。【方法】：一分為三（四）

將每一位八（十六）進(jìn)制數(shù)用對應(yīng)的3（4）位二進(jìn)制數(shù)來表示，其最左側(cè)和最右側(cè)的0可以省去。

十六進(jìn)制數(shù)：16B.68

二進(jìn)制數(shù)：000101101011.01101000A、八（十六）進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)【例】將八進(jìn)制數(shù)37.5轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

八進(jìn)制數(shù)：37.5

二進(jìn)制數(shù)：011111.101【例】將十六進(jìn)制數(shù)16B.68轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)第四十八頁，共六十頁。B、二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八（十六）進(jìn)制數(shù)【方法】三(四)位合一

將二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左、向右每3（4）位分成一組，若不足3（4）位，要分別前補(bǔ)0（整數(shù)部分）或后補(bǔ)0（小數(shù)部分）。然后將每3（4）位一組的數(shù)分別用對應(yīng)的八（十六）進(jìn)制數(shù)來書寫?！纠繉⒍M(jìn)制數(shù)101101011.01101轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)：101101011.011010

八進(jìn)制數(shù)：553.32

二進(jìn)制數(shù)：000101101011.01101000

十六進(jìn)制數(shù)：16B.68結(jié)果：101101011.01101B=553.32O=16B.68H第四十九頁，共六十頁。練習(xí)（89）10=（）8（12）16=（）10（34）8=（

）2（111011.01）2=（）16

驗(yàn)證：計(jì)算器131180111003B.4第五十頁，共六十頁。3.3計(jì)算機(jī)的邏輯思維基礎(chǔ)“1”：成立、是、真“0”：不成立、否、假邏輯“與”運(yùn)算(乘法運(yùn)算)“+”“∨”邏輯“或”運(yùn)算(加法運(yùn)算)

“×”“∧”“&”邏輯“非”運(yùn)算(邏輯否定、邏輯求反)“A”邏輯“異或”運(yùn)算“⊕”第五十一頁，共六十頁。3.5.1ASCII字符編碼3.5.2漢字的存儲與編碼3.5非數(shù)值信息的編碼與表示第五十二頁，共六十頁。ASCII碼（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）

ASCII碼是一種常用的字符代碼。它用七位二進(jìn)制數(shù)表示128種不同的字符。它們分別為：數(shù)字０~９，大小英文字母各26個，還有一些通用符號和一些控制符。高位加“0”第五十三頁，共六十頁。漢字的編碼有：漢字輸入碼、漢字交換碼、漢字機(jī)內(nèi)碼和漢字字形（輸出）碼。漢字輸入碼：將漢字輸入計(jì)算機(jī)而編制的代碼，又稱為外碼。常用的輸入碼分為四種：數(shù)字碼（區(qū)位碼和電報(bào)碼）、音碼（全拼和雙拼）、形碼（五筆字型）和音形碼（智能ABC）。漢字交換碼：

我國于1981年頒布了《信息交換用漢字編碼字符集——基本集》GB2312-80（簡稱G0集）。漢字編碼第五十四頁，共六十頁。漢字機(jī)內(nèi)碼：是計(jì)算機(jī)內(nèi)部對漢字進(jìn)行存儲、處理的漢字代碼，它能夠滿足存儲、處理和傳輸?shù)囊?。用兩個字節(jié)表示，每個字節(jié)的最高位都是1。漢字字形碼：在屏幕或打印機(jī)上顯示、輸出時用的編碼。點(diǎn)陣:“0”代表“白”、“1”代表“黑”。16*16，24*24，32*32等(越大，質(zhì)量越好)。第五十五頁，共六十頁。問：存儲400個24*24點(diǎn)陣漢字