第01章 計(jì)算機(jī)及程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)及程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)本章要點(diǎn)1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及工作原理1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3數(shù)據(jù)的表示及存儲(chǔ)1.4程序與算法21.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成馮.諾依曼計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)3系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算級(jí)系統(tǒng)分為：硬件+軟件硬件軟件一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成4二、馮.諾依曼型計(jì)算機(jī)(三大思想)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)備五大部分組成。數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀

輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、音箱

外

存：軟、硬盤(pán)、光盤(pán)、閃存

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等

操作系統(tǒng)：Windows、Unix、Linux語(yǔ)言處理程序：C、Pascal、VB等

實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件外設(shè)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件硬件運(yùn)算器控制器主機(jī)內(nèi)存CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

6硬件、軟件說(shuō)明硬件：組成計(jì)算機(jī)的具體的物理設(shè)備。軟件：各種程序及其有關(guān)的文檔資料。裸機(jī)：沒(méi)有任何軟件只有硬件的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為祼機(jī)。系統(tǒng)軟件：管理計(jì)算機(jī)全部軟硬件資源的軟件。應(yīng)用軟件：專(zhuān)門(mén)為某一應(yīng)用目的而編制的程序。71.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理指令指令的執(zhí)行過(guò)程程序的執(zhí)行過(guò)程計(jì)算機(jī)基本工作原理8二、計(jì)算機(jī)基本工作原理取指令分析指令執(zhí)行指令繼續(xù)取指令9說(shuō)明(P3)計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制。程序和數(shù)據(jù)同時(shí)存放在存儲(chǔ)器中。程序是一系列指令的有序排列。10計(jì)算機(jī)基本工作原理(具體）程序編寫(xiě)后，輸入到存儲(chǔ)器中。執(zhí)行程序時(shí)，從存儲(chǔ)器中取指令到cpu.在CPU的控制器的控制下對(duì)取來(lái)的指令進(jìn)行分析?？刂破飨蚋鞑考l(fā)出執(zhí)行指令的控制信號(hào)，各部件均回應(yīng)而完成指令的執(zhí)行。11二微型機(jī)結(jié)構(gòu)組成（P4）分為內(nèi)存和外存。內(nèi)存屬主機(jī)，外存屬外設(shè)。內(nèi)存：存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行立刻需要的程序和數(shù)據(jù)。

直接與cpu交換數(shù)據(jù)。容量小，速度快，價(jià)格貴外存：存放不立刻運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。

不與CPU直接連接。容量大，速度慢，價(jià)格較便宜。121、系統(tǒng)主板13

2、微處理器（CPU）運(yùn)算器、控制器和一組寄存器，合在一個(gè)芯片上稱(chēng)之為CPU(CentralProcessingUnit)143、內(nèi)存與外存內(nèi)存：ROM（只讀存儲(chǔ)器）數(shù)據(jù)只能讀出，斷電不丟失。RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）既允許寫(xiě)入也允許讀出，斷電信息丟失。用戶(hù)一般使用的是RAM。15存儲(chǔ)器說(shuō)明存儲(chǔ)器分為多個(gè)單元，每個(gè)單元都有唯一的編號(hào)，稱(chēng)為地址。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)信息，信息最小的單位是位（bit)。8位為一字節(jié)（B，Byte）。存儲(chǔ)器以字節(jié)來(lái)編地址。每個(gè)字節(jié)都有唯一的地址。16位（bit)：計(jì)算機(jī)中最小的數(shù)據(jù)單位是二進(jìn)制的一個(gè)數(shù)位，簡(jiǎn)稱(chēng)位（比特）1位二進(jìn)制數(shù)取值為0或1。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位17字節(jié)(Byte):

是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的基本單位，規(guī)定將8位二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)為1個(gè)字節(jié)，單位是B，（1B＝8bit），常用來(lái)描述存儲(chǔ)器容量的不同單位間的換算規(guī)則如下：

1KB＝1024B＝210B1MB＝1024KB＝220B1GB＝1024MB＝230B1TB＝1024GB＝240B18字：(word)字是位的組合，是一組二進(jìn)制數(shù)碼。CPU一般以字為單位進(jìn)行處理。字又稱(chēng)為計(jì)算機(jī)字，它的字長(zhǎng)取決于與cpu數(shù)據(jù)總線有關(guān)的bit位數(shù)。常用的固定字長(zhǎng)有8位、16位、32位等。19外存外存儲(chǔ)器(輔存)a.軟磁盤(pán)存儲(chǔ)器：軟磁盤(pán)、軟磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟磁盤(pán)控制器適配卡

b.硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器：硬磁盤(pán)、硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬磁盤(pán)控制器適配卡

c.光盤(pán)存儲(chǔ)器：光盤(pán)盤(pán)片、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器

20內(nèi)存與外存的比較主存外存項(xiàng)目ROMRAM軟盤(pán)硬盤(pán)光盤(pán)造價(jià)高高低++低低+速度快快慢++慢慢+容量小+小——————斷電有無(wú)有有有21系統(tǒng)總線數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線22系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)：Dos:單用戶(hù)單任務(wù)windows：圖形界面的多任務(wù)Unix:多用戶(hù)多任務(wù)語(yǔ)言處理程序匯編程序編譯程序Turboc2.0系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Foxbase\foxpro\SQLServer\Access\Oracle常用服務(wù)性程序編輯程序、調(diào)試程序、系統(tǒng)維護(hù)、測(cè)試程序。23應(yīng)用軟件WordExcelFlashautoCAD游戲軟件視頻軟件音樂(lè)軟件QQ軟件**銀行系統(tǒng)軟件24第三節(jié)數(shù)據(jù)的概念進(jìn)位計(jì)數(shù)制數(shù)制轉(zhuǎn)換25所謂進(jìn)位計(jì)數(shù)制是指按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。進(jìn)位計(jì)數(shù)制有兩個(gè)基本特點(diǎn)：一、進(jìn)位計(jì)數(shù)制逢R進(jìn)一采用位權(quán)表示法26逢R進(jìn)一

R是指進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示一位所需要的符號(hào)數(shù)目，稱(chēng)為基數(shù)。例如十進(jìn)制數(shù)是由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十個(gè)數(shù)字符號(hào)組成，基數(shù)為10，逢十進(jìn)一。二進(jìn)制數(shù)由0、1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)組成，基數(shù)為2，逢二進(jìn)一。采用位權(quán)表示法處在不同位置上的數(shù)字所代表的值不同，一個(gè)數(shù)字在某個(gè)固定位置上所代表的值是確定的，這個(gè)固定位上的值稱(chēng)為位權(quán)。位權(quán)與基數(shù)的關(guān)系是，各進(jìn)位制中位權(quán)的值恰好是基數(shù)的若干次冪。27[例1]在十進(jìn)制數(shù)中，3058.72可表示為：3058.72==3×103+0×102+5×101+8×100+7×10-1+2×10-2[例2]在二進(jìn)制數(shù)中，10111.01可表示為：10111.01==1×24+0×23+1×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2因此，任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫(xiě)成按位權(quán)展開(kāi)的多項(xiàng)式之和。(按權(quán)值展開(kāi))28二進(jìn)制： 用B表示 如：101101B八進(jìn)制： 用Q表示 如：567Q十進(jìn)制： 用D或不加任何字母來(lái)表示 如：98D或98十六進(jìn)制： 用H表示 如：A82BH二、常用數(shù)制及表示29數(shù)制基本符號(hào)基值權(quán)十進(jìn)制0—91010n-1二進(jìn)制0、122n-1八進(jìn)制0—788n-1十六進(jìn)制0—9A、B、C、D、E、F1616n-130十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的常用表示方法十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000000010101012A100011111101113B200102212110014C300113313110115D401004414111016E501015515111117F6011066161000020107011177

81000108

91001119

31三、各種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換R（R=2,8,16）進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R（R=2,8,16）進(jìn)制數(shù)二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換32(1)、R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)使用按權(quán)展開(kāi)相加法：即各位R進(jìn)制系數(shù)乘以與其對(duì)應(yīng)的權(quán)相加求和即為與之相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。步驟：1)確定權(quán)值

2)系數(shù)乘以所在位相應(yīng)權(quán)

3)相加求和33[例］求（1100101.101）2的等值十進(jìn)制(1100101.101)2=1×26+1×25+0×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=（101.625）10即（1100101.101）2=（101.625）1034解：=1*2

6-1+1*24-1+1*23-1+1*21-1=32+8+4+1=45D練[1](101101)B=（）D練[2](267)Q=（）D解：=2*83-1+6*82-1+7*81-1=2*64+6*8+7*1=128+48+7=183D練[3](1CA)H=（）D解；=1*163-1+12*162-1+10*161-1

=1*256+12*16+10*1=458D352、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)1)整數(shù)的轉(zhuǎn)換除R取余法倒著寫(xiě)2)小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換乘R取整法正著寫(xiě)36[例4]求（66.625）10的二進(jìn)制數(shù)2 66 02 33 12 16 02 8 02 4 02 2 02 1 10即（66）10=（1000010）2解先求（66）10的等值二進(jìn)制數(shù)37再求（0.625）10的等值二進(jìn)制數(shù)

0.625×2=1.25010.250×2=0.50000.500×2=1.0001

即（0.625）10=（0.101）2

所以，（66.625）10=（1000010.101）2注：十進(jìn)制小數(shù)不一定都能轉(zhuǎn)換成完全等值的二進(jìn)制小數(shù).38解：21280低位

264023202160280240220211高位

0所以：128D=10000000B練[4]128D=（）B393、二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換一位八進(jìn)制數(shù)就相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)二到八進(jìn)制：以小數(shù)點(diǎn)為分界線，分別向左右每三位二進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成相應(yīng)的一位八進(jìn)制數(shù)八到二進(jìn)制：每一位八進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成相應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，即3位二進(jìn)制數(shù)取代每一位八進(jìn)制數(shù)。

①二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換40[例5]把(10110101.01101)2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。

二進(jìn)制數(shù)：010110101.?011010↓?↓↓?↓↓

八進(jìn)制數(shù)：265.32(10110101.01101)2=（265.32）O41[例6]把(345.23)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)：345.23↓↓↓↓↓

進(jìn)制數(shù)：011100101.010011(345.23)8=（11100101.010011）242練[5] 11011.01101B=（）D練[6]563.25D=（）B011011.01101=011111.011010=37.32D563.25=101110011.010101B43②二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換一位十六進(jìn)制數(shù)就相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)

十六進(jìn)制到二進(jìn)制：每一位十六進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成相應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，即4位二進(jìn)制數(shù)取代每一位十六進(jìn)制數(shù)。二到十六進(jìn)制：以小數(shù)點(diǎn)為分界線，分別向左右每四位二進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成相應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)44[例7]將10111010111101.10111B=（）H.

二進(jìn)制數(shù)：0010111010111101.10111000↓↓↓↓↓↓

十六進(jìn)制數(shù)：?2EBD.B845[例8]

將(3A8C.9D)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

十六進(jìn)制數(shù)：

3A8C.9D↓↓↓↓↓↓0011101010001100.10011101二進(jìn)制數(shù)：(3A8C.9D)16=（11101010001100.10011101）246編碼主要有（二進(jìn)制數(shù)）（1）原碼（2）反碼（3）補(bǔ)碼四、數(shù)據(jù)的編碼（P13）47說(shuō)明計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)一般是帶符號(hào)的。符號(hào)位處