計算機(jī)中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

主要內(nèi)容及要求一、計算機(jī)基礎(chǔ)知識之一計算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展計算機(jī)系統(tǒng)的組成及工作原理二、計算機(jī)基礎(chǔ)知識之二

二進(jìn)制數(shù)（八進(jìn)制、十六進(jìn)制）掌握幾種進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換掌握計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的單位計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的編碼（及漢字編碼）計算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展計算機(jī)基礎(chǔ)知識之一1946年美國賓夕法尼亞大學(xué)經(jīng)過幾年的艱苦努力，研制出世界上第一臺數(shù)字電子計算機(jī)——埃尼阿克（“ENIAC”）。自從第一臺電子計算機(jī)誕生至今的50多年內(nèi)，電子計算機(jī)以異常迅猛的速度發(fā)展，到目前為止，計算機(jī)大致經(jīng)歷了四代：（1）第一代電子管計算機(jī)，開始于1946年，結(jié)構(gòu)上以CPU為中心，使用機(jī)器語言，速度慢，存儲量小，主要用于數(shù)值計算；（2）第二代晶體管計算機(jī)，開始于1958年，結(jié)構(gòu)上以存儲器為中心，使用高級語言，應(yīng)用范圍擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理和工業(yè)控制；（3）第三代中小規(guī)模集成電路計算機(jī)，開始于1964年，結(jié)構(gòu)上仍以存儲器為中心，增加了多種外部設(shè)備，軟件得到一定發(fā)展，計算機(jī)處理圖像、文字和資料功能加強；（4）第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(jī)，開始于1971年，應(yīng)用更廣范，出現(xiàn)了微型計算機(jī)。我國從1956年開始電子計算機(jī)的科研和教學(xué)工作，1983年12月研制成功每秒運行1億次的“銀河”巨型計算機(jī)，1992年11月研制成功每秒運行10億次的“銀河Ⅱ”巨型計算機(jī)，1997年又研制成功每秒運行130億次的“銀河Ⅲ”巨型計算機(jī)。今年七十四歲的中國工程院院士、高性能計算機(jī)領(lǐng)域著名專家金怡濂被授予二00二年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎，金怡濂主持研制的“神威計算機(jī)”，每秒運行三千億次?！吧裢庇嬎銠C(jī)為氣象氣候、石油物探、生命科學(xué)、航空航天、材料工程、環(huán)境科學(xué)和基礎(chǔ)科學(xué)等領(lǐng)域提供了不可缺少的高端計算工具，取得了顯著效益，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)研究發(fā)揮了重要的作用。目前計算機(jī)的發(fā)展向微型化和巨型化、多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。我國比較著名的微型計算機(jī)有：聯(lián)想、長城、方正計算機(jī)等。我國的計算機(jī)發(fā)展計算機(jī)系統(tǒng)組成概述（1）組成結(jié)構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)通常是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的。其具體組成結(jié)構(gòu)如下：計算機(jī)系統(tǒng)組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)運算器控制器中央處理單元（CPU）存儲器內(nèi)存儲器輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、手寫筆等外存儲器：磁盤、光盤、磁帶等輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、刻字機(jī)等各種程序設(shè)計語言及編輯解釋語言系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)：windows95/98/2000/me/xp、NT、DOS、UNIX、LINUX等應(yīng)用軟件：為了某個應(yīng)用目的而編寫的軟件，主要有輔助教學(xué)軟件、輔助設(shè)計軟件、文字處理軟件、工具軟件以及其他的應(yīng)用軟件隨機(jī)存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）SRAMDRAM掩模式ROMPRAMEPRAMEEPRAM調(diào)試管理機(jī)器的程序（2）常用硬件設(shè)備簡介：

主板、電源、總線及CPU：主板：通常是固定在機(jī)箱內(nèi)的一塊電路板，其上裝有CPU芯片、存儲器芯片、控制芯片、ROMBIOS芯片、高速數(shù)據(jù)緩沖芯片等，此外還有連接軟驅(qū)、硬盤、鍵盤、鼠標(biāo)器的I/O接口插座以及供插入接口卡的I/O擴(kuò)展槽等組件。電源：計算機(jī)內(nèi)部有專用的電源箱為主板、光驅(qū)和軟驅(qū)等供電?？偩€（BUS）：是連接CPU和內(nèi)存、緩存、外部控制芯片之間的數(shù)據(jù)通道。常用有ISA和PCI類型。總線分為三類：控制總線（CB）、地址總線（AB）

和數(shù)據(jù)總線（DB）。CPU：是計算機(jī)的大腦，所有的運算、控制都是由它來處理。CPU的發(fā)展過程：8088（8086）—80286—386—486—586，Pentium系列（PentiumⅠ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ）；CPU運行速度以MIPS為單位，稱其為主頻，如PentiumⅢ866，其中的866就是運行速度。目前主頻可達(dá)2.4G以上。

內(nèi)、外存儲器：

內(nèi)存：一般是指RAM，通常是指DRAM。其中的SRAM用作系統(tǒng)的高速緩存（Cache），用以緩沖CPU與內(nèi)存、外存、外設(shè)之間的速度差異，一般256K的Cache可提高整機(jī)10%的速度。

外存：磁盤、光盤

輸入設(shè)備：鍵盤指點設(shè)備：鼠標(biāo)、軌跡球、觸摸板掃描儀手寫板麥克風(fēng)攝像頭數(shù)字化儀鍵盤每個鍵下面有不同的電路，以產(chǎn)生不同的二進(jìn)制信號。主要用于輸入文字與數(shù)字，同時還可以用于控制（光標(biāo)、功能、重新定義）。指點設(shè)備用于圖形用戶界面中圖形符號的選擇。軌跡球機(jī)械式鼠標(biāo)光電式鼠標(biāo)掃描儀圖片輸入工具。主要參數(shù)：幅面：自動拼接功能分辨率色彩位數(shù)接口：SCSI/USB麥克風(fēng)聲音輸入工具。手寫板手寫文字輸入工具。攝像頭影像輸入工具。數(shù)字化儀矢量圖形輸入工具。顯示器：類型有陰極射線管（CRT）和液晶（LCD）；大小有14、15、17、20英寸，或更大；技術(shù)指標(biāo)有點距、像素和分辨率等。

打印機(jī)：種類有針式打印機(jī)（如EPSONLQ1600K）、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)。輸出設(shè)備：輸入輸出設(shè)備和計算機(jī)之間的連接方式：串口：一次只能傳輸一個位,速度慢（如com1,com2）并口：可以同時傳輸多個位(8/16/32/64),速度快(如打印口)USB(UniversalSerialBus)：通用串行總線，傳輸速度比并口快

SCSI(SmallComputerSystemInterface)：小型計算機(jī)系統(tǒng)接口，速度更快（注：我們通常使用的計算機(jī)叫微機(jī)）1394接口：高速數(shù)據(jù)傳輸界面，1394擁有400Mbit/s的高速，由于數(shù)碼攝像機(jī)普遍采用了1394接口，又稱為DV接口。計算機(jī)工作原理到目前為止，電子計算機(jī)的工作原理均采用馮諾依曼的存儲程序，并自動完成程序運行的設(shè)計思想。其工作過程如下圖所示：輸入輸出設(shè)備內(nèi)存儲器運算器控制器控制信號控制信號控制信號數(shù)據(jù)信號計算機(jī)操作指令指令：指令是計算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。它是硬件能理解并執(zhí)行的語言，一條指令就是機(jī)器語言的一個語句，可完成一個獨立的操作，也是程序的最小語句單位。

指令格式：一條指令通常包括兩個方面內(nèi)容：操作碼和地址碼，一般格式為：計算機(jī)程序設(shè)計語言（1）機(jī)器語言：機(jī)器語言就是二進(jìn)制代碼語言，唯有它能直接被計算機(jī)識別并執(zhí)行。

（2）匯編語言：用英文縮寫符號來代替機(jī)器語言指令代碼中的操作碼，用地址符號來代替地址碼。

（3）高級語言：用人們比較熟悉的代碼來編輯程序，通過系統(tǒng)軟件翻譯成機(jī)器能識別的語言，從而按照人的意愿進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)庫語言：一種是將數(shù)據(jù)庫的操作功能和數(shù)據(jù)的運算功能相結(jié)合的完整的獨立系統(tǒng)，可單獨使用進(jìn)行簡單的查詢、更新等。

智能語言：是將復(fù)雜的知識進(jìn)行編碼。語言處理程序三種工作方式匯編方式：匯編方式是將匯編語言編寫的程序翻譯成機(jī)器語言程序。解釋方式：是一種邊掃描邊翻譯邊執(zhí)行的口譯形式的翻譯程序。特點是方便、靈活，但執(zhí)行速度慢，且離不開源程序。編譯方式：是一種先分析再綜合再生成完整代碼去執(zhí)行操作的筆譯形式的翻譯程序。特點是速度快，運行時與源程序和編譯程序無關(guān)，但不靈活，若源程序作了某些修改，則必須重新進(jìn)行編譯。計算機(jī)中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計算機(jī)基礎(chǔ)知識之二數(shù)制：又稱為進(jìn)位計數(shù)制，即按進(jìn)位制的方法進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)制的特點：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置有關(guān)。常用計數(shù)制：二、八、十六進(jìn)制二進(jìn)制的特點：可行性、可靠性、簡易性、邏輯性不同進(jìn)制數(shù)的基本特點：組成：01(234567(89(ABCDEF)))進(jìn)位基數(shù)：N（是幾進(jìn)制就是幾）加減運算規(guī)則：逢N進(jìn)一，借一當(dāng)N不同數(shù)制示例10進(jìn)制：1988.62=1×103+9×102+8×101+8×100+6×10-1+2×10-2二進(jìn)制：八進(jìn)制：十六進(jìn)制：(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2(1A3.6C)16=1×162+A×161+3×160+6×16-1+C×16-2(173.62)8=1×82+7×81+3×80+6×8-1+2×8-2注：讀法、寫法不同進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系常用數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1．非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)方法是：把各個非十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開求和例：(101.101)2=1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=(5.875)102．十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)

方法是：整數(shù)部分轉(zhuǎn)換采用“除N取余法”，且除到商為0為止；小數(shù)部分轉(zhuǎn)換采用“乘N取整法”，乘不盡時，到滿足精度為止。（其中N為要轉(zhuǎn)換的進(jìn)制基數(shù)）注意：在書寫結(jié)果時整數(shù)的余數(shù)是反序?qū)懴聛?，小?shù)的整數(shù)是正序?qū)懴聛淼摹＠?123.45)10=(1111011.0111)2

(123.45)10=(1111011.0111)2123……1261230……1……02……115273221……1……1……1200.45×2=0.9——00.9×2=1.8——10.8×2=1.6——10.6×2=1.2——13．非十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

（1）二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法是：以小數(shù)點為界，分別向左向右每三位二進(jìn)制數(shù)合成一位八進(jìn)制數(shù)，或每一位八進(jìn)制數(shù)展成三位二進(jìn)制數(shù)，不足三位者補0。例：(423.45)8=(100010011.100101)2

（2）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法是：以小數(shù)點為界，分別向左向右每四位二進(jìn)制數(shù)合成一位十六進(jìn)制數(shù)，或每一位十六進(jìn)制數(shù)展成四位二進(jìn)制數(shù)，不足四位者補0。例：(ABCD.EF)16=(1010101111001101.11101111)2

（3）八進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換借助于二進(jìn)制數(shù)來完成數(shù)據(jù)的存儲單位數(shù)據(jù)存儲的最小單位：位（bit）數(shù)據(jù)存儲的最基本單位：字節(jié)（Byte）計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的基本單位：字（word）各單位之間的換算關(guān)系： 1B=8bits 1KB=210B=1024B 1MB=210KB=1024KB 1GB=210MB=1024MB計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法數(shù)據(jù)的編碼數(shù)字編碼：常用8421BCD碼，如(378)10的編碼為：十進(jìn)制數(shù)3788421編碼001101111000

位權(quán)232221202322212023222120字符編碼：廣泛使用的字符編碼是美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼，即ASCII碼。在微機(jī)中采用7位ASCII碼作為機(jī)內(nèi)碼時，每個字節(jié)占用了低7位，最高位一般恒為0，最高位的1，通常作為其它國家的語言文字代碼。(1)常用漢字有3000～5000個，無法用一個字節(jié)編碼。(2)我國公布的《通用漢字字符集(基本集)及其交換碼標(biāo)準(zhǔn)》GB2312-80共收集了7445個字符，用兩個字節(jié)編碼一個字符，每個字節(jié)最高位為0。GB2312-80編碼簡稱國標(biāo)碼。(3)漢字內(nèi)碼是漢字在計算機(jī)內(nèi)部存儲、處理和傳輸用的信息編碼。它必須與ASCII碼兼容但又不能沖突。內(nèi)碼是把國標(biāo)碼兩個字節(jié)的最高位置“1”得到的。3.漢字編碼(4)漢字輸入碼又稱為外碼，是指從鍵盤上輸入漢字時使用的編碼。主要有三類：數(shù)字編碼、拼音編碼和字型編碼。數(shù)字編碼是用一串?dāng)?shù)字代表一個漢字。最常用的是區(qū)位碼。它是把國標(biāo)碼的每一個字節(jié)減去00100000(20H)得到的，被減去的是控制字符。高字節(jié)為區(qū)碼，低字節(jié)為位碼。無重碼，難記憶。拼音編碼是以漢字讀音為基礎(chǔ)的輸入方法。簡單，重碼率高，輸入速度較慢。字形編碼是根據(jù)漢字形