C計算機(jī)基礎(chǔ)知識

計算機(jī)基礎(chǔ)知識計算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1 計算機(jī)原理概述1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)1.1計算機(jī)原理概述計算機(jī)、單片機(jī)：系統(tǒng)包含CPU、存儲器和輸入/輸出接口等電路模塊。如果集成在單片的芯片上，就是單片機(jī)。1.1.1計算機(jī)硬件系統(tǒng)1.1計算機(jī)原理概述

電子計算機(jī)的問世，最重要的奠基人是英國科學(xué)家艾蘭·

圖靈（AlanTuring）和美籍匈牙利科學(xué)家馮·

諾依曼（JohnVon·

Neuman）。圖靈的貢獻(xiàn)是建立了圖靈機(jī)的理論模型，奠定了人工智能的基礎(chǔ)。馮·

諾依曼則是首先提出了計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)想。1、馮·諾依曼體系

1946年美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼提出存儲程序原理，把程序本身當(dāng)作數(shù)據(jù)來對待，程序和該程序處理的數(shù)據(jù)用同樣的方式存儲，并確定了存儲程序計算機(jī)的五大組成部分和基本工作方法。

1.1計算機(jī)原理概述1.1計算機(jī)原理概述CPU（包含運(yùn)算器和控制器）執(zhí)行程序，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。存儲器包括隨機(jī)存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM），用來存放數(shù)據(jù)和程序。輸入/輸出（I/O）接口電路實現(xiàn)微處理器與外部設(shè)備的連接，溝通微型機(jī)與外界之間的信息聯(lián)系。1.1計算機(jī)原理概述2、計算機(jī)系統(tǒng)信息傳送通道

總線：用來傳送信息的一組導(dǎo)線，為CPU和其它部件之間提供數(shù)據(jù)、地址和控制信息的傳輸通道。地址總線：專門用來傳送地址信息。數(shù)據(jù)總線：用于傳送數(shù)據(jù)信息?？刂瓶偩€：用來傳送控制信號。1.1計算機(jī)原理概述1.1.2計算機(jī)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調(diào)計算機(jī)及外部設(shè)備,支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)，是無需用戶干預(yù)的各種程序的集合。

應(yīng)用軟件用戶可以使用的各種程序設(shè)計語言，以及用各種程序設(shè)計語言編制的應(yīng)用程序的集合，分為應(yīng)用軟件包和用戶程序

1.1計算機(jī)原理概述1.1.3計算機(jī)的工作過程在進(jìn)入運(yùn)行前，要將事先編好的程序裝入存儲器中。程序：為了完成某項工作而由指令進(jìn)行的有序組合。指令：計算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成，操作碼代表要執(zhí)行的操作，而操作數(shù)表示參加操作的數(shù)或者操作數(shù)所在的地址。

1.1計算機(jī)原理概述指令在存儲器中是順序存放的，而指令的執(zhí)行過程一般分為兩個階段：1.讀取指令在CPU的控制下，由內(nèi)部程序指示器形成指令存儲地址并從該地址中讀取指令后送到指令寄存器中保存；2.執(zhí)行指令在CPU的控制下，由指令譯碼器對指令譯碼，產(chǎn)生各種定時和控制信號，并執(zhí)行該指令所規(guī)定的操作。1.1計算機(jī)原理概述1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2.1二進(jìn)制數(shù)1、進(jìn)位計數(shù)制/數(shù)制按進(jìn)位方式實現(xiàn)計數(shù)的一種規(guī)則，簡稱為進(jìn)位制或數(shù)制。數(shù)制有兩個基本要素：基數(shù)：表示某種進(jìn)位制所具有的數(shù)字符的個數(shù)以及進(jìn)位的規(guī)則位權(quán)(簡稱權(quán))：表示一個進(jìn)位計數(shù)制的數(shù)中不同數(shù)位上數(shù)字的單位數(shù)值，第i位的權(quán)即為基數(shù)的i次冪1>十進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為10，由0-9十個數(shù)字符，逢十進(jìn)一。十進(jìn)制的表示方式：其中m表示小數(shù)位的位數(shù)，n表示正數(shù)的位數(shù)，K為0-9。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用2.>二進(jìn)制基數(shù)為2的數(shù)制為二進(jìn)制，有0、1兩個數(shù)字符，逢二進(jìn)一。任何一個二進(jìn)制數(shù)N可以表示為：其中m、n的含義與上述相同，K為0-1。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用3.>十六進(jìn)制基數(shù)為16的數(shù)制為十六進(jìn)制，有0-9、A、B、C、D、E、F十六個數(shù)字符(其中A-F分別表示10一15)，遭十六進(jìn)一。一個十六進(jìn)制數(shù)N可以表示為：二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)多，書寫和閱讀很不方便，容易出錯。

微機(jī)中通常采用十六進(jìn)制數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的縮寫形式，書寫簡單．一目了然。

1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用4.>其他進(jìn)制12進(jìn)制與鐘算術(shù)24進(jìn)制與標(biāo)準(zhǔn)時間表示法天文歷法中的進(jìn)制1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2.2計算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)的存儲單位1、位（Bit）位是計算機(jī)所能表示的最小數(shù)據(jù)單位，即1位二進(jìn)制數(shù)1或者0。2、字節(jié)（Byte）8位二進(jìn)制數(shù)稱為一個字節(jié)。最基本的數(shù)據(jù)單位。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用3、字（Word）16位二進(jìn)制數(shù)稱為一個字。1個字有2個字節(jié)。視CPU不同，字在內(nèi)存中有兩種不同的存放方式：

順序存放，即字的高8位(高字節(jié))存放在低地址單元，低8位(低字節(jié))存放在高地址單元（高位在前，低位在后）

逆序存放，即字的低字節(jié)存放在低地址單元，高字節(jié)存放在高地址單元。（低位在前，高位在后）

字用于衡量計算機(jī)一次性處理數(shù)據(jù)的能力。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1、機(jī)器數(shù)和真值在計算機(jī)中，將“+”、“-”符號數(shù)字化，用“0”表示“+”號，用“1”表示“-”號。這樣的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)，而把機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)的實際值稱為機(jī)器數(shù)的真值。例如，真值x1＝+1001001x2＝-1001001

機(jī)器數(shù)x1＝01001001x2＝110010011.2.3機(jī)器數(shù)的表示形式2、無符號數(shù)與有符號數(shù)的機(jī)器數(shù)表示無符號數(shù)只表示數(shù)值大小，常用于表示無正負(fù)概念的數(shù)、代碼和存儲器的地址有符號數(shù)具有正負(fù)的概念，用“0”表示或者“1”放到表示數(shù)值大小的數(shù)碼序列最前面來表示正負(fù)數(shù)。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2.4機(jī)器數(shù)的原碼、反碼與補(bǔ)碼計算機(jī)中帶符號數(shù)有三種表示方法：原碼、反碼和補(bǔ)碼。在這三種機(jī)器數(shù)的表示形式中，符號位的規(guī)定相同，僅是數(shù)值部分的表示形式不同。1、原碼正數(shù)的符號位用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號位用“1”表示，其余數(shù)字位表示數(shù)值本身。例如，x1＝+1101101[x1]原＝01101101 x2＝-1101101[x2]原＝111011011.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用對于數(shù)0，可以認(rèn)為它是+0，也可以認(rèn)為它是-0。因此，0在原碼表示中有下列兩種形式：

[+0]原＝00000000[-0]原＝10000000由此可見，數(shù)0的原碼表示不是唯一的。對于8位二進(jìn)制數(shù)(稱為一個字節(jié))來說，原碼可表示的數(shù)的范圍是-127~+127。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用2、反碼正數(shù)的反碼和正數(shù)的原碼相同。負(fù)數(shù)的反碼其符號位為1，其余各位逐位取反，即0變?yōu)?，1變?yōu)?。例如，

x1=+1101101[x1]原＝01101101[x1]反=01101101 x2=-1101101[x2]原＝11101101 [x2]反=100100101.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用當(dāng)x=±0時，[x]反也有兩種表示形式即：

[+0000000]反=00000000 [-0000000]反=11111111所以，在反碼表示中．“0”的表示也不是唯一的。8位二進(jìn)制數(shù)反碼所能表示的數(shù)的范圍是-127~+127。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用3、補(bǔ)碼在計算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來表示和存儲。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；同時，加法和減法也可以統(tǒng)一處理。

正數(shù)的補(bǔ)碼與正數(shù)的原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于負(fù)數(shù)的反碼加1。（即符號位不變，數(shù)值位取反，后整體在+1）如何求補(bǔ)碼的原碼：即再對補(bǔ)碼求一次補(bǔ)碼就還原成原碼。例如：

x1=+1101101[x1]原＝01101101[x1]反=01101101 [x1]補(bǔ)=01101101 x2=-1101101 [x2]原＝11101101 [x2]反=10010010[x2]補(bǔ)=100100111.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用采用補(bǔ)碼表示，可以把減法運(yùn)算變成加法運(yùn)算。但要注意，在求和的計算中，需要將運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生的進(jìn)位丟掉，才能得到正確的結(jié)果，其結(jié)果亦為補(bǔ)碼表示。例如，21-15＝21+[-15]補(bǔ)

當(dāng)數(shù)用補(bǔ)碼表示時，無論是加法還是減法運(yùn)算都可采用加法運(yùn)算，而且數(shù)0的表示是唯一的。因此，在微機(jī)中普遍用補(bǔ)碼來表示帶符號的數(shù)。8位二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼所能表示的數(shù)的范圍是-128~+127。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1、

正數(shù)有原碼=反碼=補(bǔ)碼2、負(fù)數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼各不相同，但符號位一定為1.1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用求-100的補(bǔ)碼+100=64H=01100100B-100=11100100B10011011B10011100B補(bǔ)碼的概念：X和y的和得到一個最小進(jìn)位，則稱x和y互為補(bǔ)數(shù)。該最小進(jìn)位值稱為“?！?。1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用十進(jìn)制中：9+1=10

（對一位十進(jìn)制數(shù)而言，1和9互補(bǔ)）9-1=9+（1）補(bǔ)

=9+9=18，丟棄模10之后得到8十六進(jìn)制中：[+100]補(bǔ)=64H[-100]補(bǔ)=9CH[+100]補(bǔ)+[-100]補(bǔ)=64H+9CH=100H1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用如何求某一數(shù)的補(bǔ)碼方法1：[-100]補(bǔ)=100H-[+100]補(bǔ)=100H-64H=9CH補(bǔ)碼2：[-100]補(bǔ)=256-100=156D=9CH1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用1.2.5二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算1、二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算加、減、乘、除2、二進(jìn)制邏輯運(yùn)算

與、或、非、異或1.2二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中的應(yīng)用特別注意：上述二進(jìn)制的原補(bǔ)碼運(yùn)算都是基于單字節(jié)的8位數(shù)運(yùn)算。如果C語言中2或4個字節(jié)的數(shù)一起運(yùn)算時，怎么辦？

inta=-5;charb=-5;它們的原補(bǔ)碼怎樣表示？

intc=a+b;(涉及到數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化，字節(jié)位數(shù)要按最高字節(jié)數(shù)量補(bǔ)齊)

[a]原=[1000000000000101]

[b]原=[10000101]不對！[b]原=[1000000000000101]正確

1.3.1十六進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)為了區(qū)別不同的數(shù)制，通常在數(shù)字后面加一個后綴(B或H)；B(binary)表示二進(jìn)制；H(Hexadecimal)表示十六進(jìn)制；例如，10101010B為二進(jìn)制數(shù)，8FH為十六進(jìn)制數(shù)。1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)1.3.2數(shù)制轉(zhuǎn)換*不同數(shù)制只是描述數(shù)的不同方式。同一個數(shù)可以用不同的進(jìn)位制來表示，它們可以相互轉(zhuǎn)換。應(yīng)該保證轉(zhuǎn)換前、后所表示的數(shù)值是相等的，或者在滿足規(guī)定的誤差范圍內(nèi)近似相等。

十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110123456789ABCDEF十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制對照表1.>十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制a.十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換方法：除基取余。即不斷地用2去除待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)，將每次所得的余數(shù)（0或1）依次記為K0、K1、…，直到商等于0為止，最后一次余數(shù)記作Kn-l，則Kn-1Kn-2…K1K0為轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)。例：將（11）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)b.十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換方法：乘基取整。就是不斷地用2去乘要轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制小數(shù)，將每次所得的整數(shù)（0或者1），依次記作K-1、K-2、…。若乘積的小數(shù)部分最后為0，那么最后一次乘積的整數(shù)部分記為K-m；若乘積的小數(shù)部分最后不可能為0，則只要換算到滿足所需要的精度為止。例：將（0.75）10轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)例：將（0.33）10轉(zhuǎn)化為8位小數(shù)的二進(jìn)制數(shù)1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)c.帶小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)一個帶小數(shù)的十進(jìn)制致轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時．先分別將其整數(shù)部分和小數(shù)部分轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，然后用小數(shù)點(diǎn)將兩部分連接起來，即可得轉(zhuǎn)換的結(jié)果。例：將（11.75）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)2.>二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：把二進(jìn)制(或十六進(jìn)制)數(shù)按權(quán)展開、利用十進(jìn)制數(shù)運(yùn)算法則求和．即可得相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例：將二進(jìn)制數(shù)11101110．01轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。例：將十六進(jìn)制數(shù)FA轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)3.>二進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換1位十六進(jìn)制數(shù)需要4位二進(jìn)制數(shù)表示，或者說1位十六進(jìn)制數(shù)可以表示成4位二進(jìn)制數(shù)。因此，利用這種對應(yīng)關(guān)系可直接實現(xiàn)二進(jìn)制和十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換。例：將十六進(jìn)制數(shù)8E轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。例：將二進(jìn)制數(shù)10110101轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。1.3程序設(shè)計常用進(jìn)制數(shù)編碼：是指按一定規(guī)則組合成的若干位二進(jìn)制代碼。一、二—十進(jìn)制編碼在計算機(jī)輸入和輸出數(shù)據(jù)時，通常采用十進(jìn)制數(shù)表示．這樣的十進(jìn)制數(shù)是用二進(jìn)制編碼表示的。1位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制編碼來表示的方法很多，最常用的是8421BCD碼，簡稱BCD碼，用二進(jìn)制數(shù)的0000一1001來分別表示十進(jìn)制數(shù)的0-9。BCD碼有兩種形式：壓縮BCD碼和非壓縮BCD碼。

1.4BCD碼與ASCII碼1．壓縮BCD碼壓縮ECD碼用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，一個字節(jié)表示2位十進(jìn)制數(shù)。例如10010111表示十進(jìn)制數(shù)97。2．非壓縮BCD碼非壓縮BCD碼用8位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000，低4位的0000-1001表示0-9。例如，00001001表示十進(jìn)制數(shù)9。1.4BCD碼與ASCII碼3.BCD碼的加減計算對于一字節(jié)的BCD碼的加法，若低4位相加后的結(jié)果大于9或者向高4位發(fā)生了進(jìn)位，則將其結(jié)果加6進(jìn)行修正，高位亦然；對于一字節(jié)的BCD碼的減法，若低4位相減的結(jié)果大于9或是向高4位發(fā)生了借位，則將其結(jié)果減6進(jìn)行修正，高位亦然。1.4BCD碼與ASCII碼1.4BCD碼與ASCII碼二、字母和符號的編碼在計算機(jī)中，字母和符號也是按特定的二進(jìn)制編碼表示的，微型機(jī)里普遍采用ASCII碼。DELo←O?/USSI1111F~n↑N>·RSSO1110E}m]M=